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Die Erfindung betrifft eine USB-Buchse gemäß Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer USB-Buchse gemäß Patentanspruch 12.
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USB-Steckverbindersysteme mit USB-Steckern und USB-Buchsen sind aus dem Stand der Technik bekannt. USB-Steckverbinder dienen zum Herstellen von USB-Verbindungen, über die eine serielle Datenübertragung mit hoher Datenrate erfolgen kann. USB-Steckverbinder finden beispielsweise an Computern, an Computerperipheriegeräten, an tragbaren Musikabspielgeräten und an Mobiltelefonen Verwendung.
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USB-Steckverbinder sind in verschiedenen standardisierten Ausführungen bekannt. Beispielsweise existieren USB-Steckverbinder der Typen A, B, Mini-B und Micro-B. Diese Steckverbindertypen unterscheiden sich in den Abmessungen der Stecker und Buchsen.
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Da USB-Steckverbinder in großer Stückzahl hergestellt und verbaut werden, ist es wünschenswert, USB-Stecker und USB-Buchsen kostengünstig herstellen zu können.
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Die
US 7 270 571 B1 beschreibt eine Buchse mit einem Kontaktträger und einer Mehrzahl von Kontaktstiften. Die Kontaktstifte sind dabei nicht in den Kontaktträger eingegossen.
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Die
AU 2008 351 654 B2 beschreibt einen USB-Stecker mit Kontaktstiften, die an einer Oberfläche eines Substrates fixiert sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte USB-Buchse bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine USB-Buchse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist weiter Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer USB-Buchse anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des An-spruchs 12 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße USB-Buchse umfasst einen Kontaktträger und einen Kontaktstift. Der Kontaktstift weist eine an einem Längsende des Kontaktstifts angeordnete Lötfläche auf. Die Lötfläche des Kontaktstifts ist derart in den Kontaktträger eingegossen, dass die Lötfläche an einer Oberfläche des Kontaktträgers zugänglich ist. Vorteilhafterweise ist der Kontaktstift dann am Kontaktträger der USB-Buchse fixiert, was die Montage der USB-Buchse erleichtert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der USB-Buchse schließt die Lötfläche bündig mit der Oberfläche des Kontaktträgers ab. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch eine plane und ebene Oberfläche des Kontaktträgers, die ein automatisches Anlöten eines Drahts an die Lötfläche des Kontaktstifts ermöglicht. Vorteilhafterweise können hierbei Drähte unterschiedlicher Stärke und insbesondere auch Drähte großen Durchmessers verwendet werden.
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Die Lötfläche des Kontaktstifts weist eine Vertiefung auf. Vorteilhafterweise bietet die Vertiefung einen zusätzlichen mechanischen Halt für auf der Lötfläche angeordnetes Lötzinn. Dadurch lässt sich an der Lötfläche eine Lötverbindung mit erhöhter Zugfestigkeit herstellen.
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Es ist zweckmäßig, dass an der Lötfläche eine Ader eines Kabels angelötet ist. Vorteilhafterweise besteht dann eine robuste elektrisch leitende Verbindung zwischen der Ader des Kabels und dem Kontaktstift.
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In einer Weiterbildung der USB-Buchse weist diese ein Kontaktgehäuse auf, wobei der Kontaktträger in einem Kontaktträgeraufnahmebereich des Kontaktgehäuses angeordnet ist. Vorteilhafterweise kann das Kontaktgehäuse zur elektrischen Isolierung des Kontaktstifts gegenüber anderen Komponenten der USB-Buchse dienen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der USB-Buchse weist der Kontaktträger eine Führungsrippe auf, die in einer Führungsrille des Kontaktgehäuses angeordnet ist. Dabei sind die Führungsrippe und die Führungsrille so ausgebildet, dass der Kontaktträger nur in einer festgelegten Orientierung im Kontaktträgeraufnahmebereich des Kontaktgehäuses angeordnet werden kann. Vorteilhafterweise bewirken die Führungsrippe und die Führungsrille dann eine Polarisation, durch die eine Fehlmontage der USB-Buchse verhindert wird. Durch die Führungsrippe und die Führungsrille ist sichergestellt, dass der Kontaktträger nur in korrekter Orientierung im Kontaktträgeraufnahmebereich des Kontaktgehäuses angeordnet werden kann, während beispielsweise eine um 180° verdrehte Anordnung des Kontaktträgers im Kontaktträgeraufnahmebereich durch die Anordnung von Führungsrippe und Führungsrille verhindert wird.
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Ebenfalls bevorzugt ist, dass der Kontaktträger eine Rastnase aufweist, die an einer Rastkante des Kontaktgehäuses verrastet ist. Vorteilhafterweise wird dann eine versehentliche Trennung des Kontaktträgers vom Kontaktgehäuse verhindert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Verrastung von Rastnase und Rastkante einfach und automatisiert hergestellt werden kann.
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In einer Weiterbildung der USB-Buchse sind das Kontaktgehäuse und der Kontaktträger in einem Schirmgehäuse angeordnet. Vorteilhafterweise verhindert das Schirmgehäuse eine Abstrahlung elektromagnetischer Störsignale von der USB-Buchse in eine Umgebung der USB-Buchse. Ein weiterer Vorteil des Schirmgehäuses besteht darin, dass das Schirmgehäuse eine Einstrahlung von Störsignalen aus der Umgebung der USB-Buchse in das Innere der USB-Buchse verhindert.
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Es ist zweckmäßig, dass das Schirmgehäuse mit dem Kabel vercrimpt ist. Vorteilhafterweise kann das Schirmgehäuse dann leitend mit einer Schirmung des Kabels verbunden sein. Außerdem bewirkt die Vercrimpung zwischen Schirmgehäuse und Kabel vorteilhafterweise eine erste Zugentlastung für das Kabel.
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In einer Weiterbildung der USB-Buchse ist das Schirmgehäuse von einer Kupferfolie umgeben. Vorteilhafterweise bewirkt die Kupferfolie eine zusätzliche elektromagnetische Abschirmung der USB-Buchse. Dadurch wird vorteilhafterweise verhindert, dass eventuelle Aussparungen, Schlitze oder Lücken des Schirmgehäuses eine Durchlässigkeit für elektromagnetische Strahlung zur Folge haben.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung der USB-Buchse ist das Schirmgehäuse in einem Buchsengehäuse angeordnet. Vorteilhafterweise kann das Buchsengehäuse robust ausgebildet sein und dadurch einen Schutz der USB-Buchse gegen Umwelteinflüsse sicherstellen.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung der USB-Buchse weist diese eine an einer kabelseitigen Öffnung des Buchsengehäuses angespritzte Zugentlastung auf. Vorteilhafterweise wird dadurch eine durch eine am Kabel angreifende Kraft verursachte Beschädigung der USB-Buchse verhindert.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer USB-Buchse umfasst Schritte zum Bereitstellen eines Kontaktstifts mit einer an einem Längsende des Kontaktstifts angeordneten Lötfläche und zum Eingießen des Kontaktstifts in einen Kontaktträger derart, dass die Lötfläche an einer Oberfläche des Kontaktträgers zugänglich ist. Vorteilhafterweise wird der Kontaktstift durch dieses Verfahren im Kontaktträger fixiert, was nachfolgende Schritte zum Herstellen der USB-Buchse vereinfacht. Da die Lötfläche des Kontaktstifts an der Oberfläche des Kontaktträgers zugänglich ist, kann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt vorteilhafterweise ein Draht an der Lötfläche des Kontaktstifts angelötet werden. Der Lötvorgang kann vorteilhafterweise automatisiert erfolgen. Dabei können vorteilhafterweise Drähte unterschiedlicher Stärke und insbesondere auch Drähte hohen Durchmessers verwendet werden.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens weist dieses weitere Schritte auf zum Anordnen des Kontaktträgers in einem Kontaktträgeraufnahmebereich eines Kontaktgehäuses und zum Herstellen einer Lötverbindung zwischen einer Ader eines Kabels und der Lötfläche des Kontaktstifts. Vorteilhafterweise können diese Verfahrensschritte automatisiert durchgeführt werden.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung des Verfahrens umfasst dieses weitere Schritte zum Anordnen des Kontaktgehäuses und des Kontaktträgers in einem Schirmgehäuses, zum Anordnen des Schirmgehäuses in einem Buchsengehäuse und zum Einspritzen eines Kunststoffs in ein kabelseitiges Längsende des Buchsengehäuses, um eine Zugentlastung für das Kabel herzustellen. Vorteilhafterweise wird durch dieses Verfahren auf kostengünstige Weise eine robuste USB-Buchse erzeugt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren genauer erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung von Kontaktstiften einer USB-Buchse;
- 2 die in einen Kontaktträger eingegossenen Kontaktstifte;
- 3 den Kontaktträger und ein Kontaktgehäuse einer USB-Buchse;
- 4 eine weitere Ansicht von Kontaktträger und Kontaktgehäuse der USB-Buchse;
- 5 eine Ansicht des in einem Kontaktträgeraufnahmebereich des Kontaktgehäuses angeordneten Kontaktträgers;
- 6 Kontaktträger und Kontaktgehäuse mit an den Kontaktstiften angelöteten Kabeladern;
- 7 einen ersten Teil eines Schirmgehäuses einer USB-Buchse;
- 8 einen zweiten Teil des Schirmgehäuses der USB-Buchse;
- 9 ein Buchsengehäuse der USB-Buchse mit darin angeordnetem Schirmgehäuse;
- 10 eine vollständig montierte USB-Buchse;
- 11 einen Kontaktträger einer USB-Buchse gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 12 ein Kontaktgehäuse einer USB-Buchse gemäß der zweiten Ausführungsform; und
- 13 einen Kontaktträger einer USB-Buchse gemäß einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt in perspektivischer Darstellung vier Kontaktstifte 100. Die Kontaktstifte 100 sind dazu vorgesehen, in eine USB-Buchse eingebaut zu werden. Die USB-Buchse kann beispielsweise eine USB-Buchse vom Typ A oder eine USB-Buchse vom Typ Mini-B sein.
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Die Kontaktstifte 100 umfassen einen ersten Kontaktstift 110, einen zweiten Kontaktstift 120, einen dritten Kontaktstift 130 und einen vierten Kontaktstift 140. Die Kontaktstifte 100 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, bevorzugt aus einem Metall. Jeder der Kontaktstifte 100 weist die Grundform eines langgezogenen Balkens mit einem ersten Längsende 101 und einem zweiten Längsende 102 auf. Am zweiten Längsende 102 eines jeden Kontaktstifts 100 ist eine Lötfläche 103 vorgesehen, die als im Wesentlichen rechteckige Platte ausgebildet ist, die gegenüber den übrigen Abschnitten des Kontaktstifts 100 verbreitert ist. Nahe des ersten Längsendes 101 weist ein jeder Kontaktstift einen Knickbereich 104 auf, in dem ein Kontaktbereich 105 ausgebildet ist.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kontaktträgers 200 einer USB-Buchse. Der Kontaktträger 200 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, bevorzugt aus einem Kunststoff, und wurde bevorzugt durch Spritzgießen hergestellt. Dabei wurden die Kontaktstifte 100 der 1 teilweise in den Kontaktträger 200 eingegossen.
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Der Kontaktträger 200 weist eine Oberfläche 201 auf. Die Kontaktstifte 100 sind derart in den Kontaktträger 200 eingegossen, dass die Lötflächen 103 der Kontaktstifte 100 bündig mit der Oberfläche 201 des Kontaktträgers 200 abschließen. Die Lötflächen 103 der Kontaktstifte 100 und die Oberfläche 201 des Kontaktträgers 200 bilden somit eine gemeinsame plane Oberfläche. Die Kontaktstifte 100 sind durch den Kontaktträger 200 fixiert und elektrisch gegeneinander isoliert.
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Die ersten Längsenden 101 der Kontaktstifte 100 und die Knickbereiche 104 mit den Kontaktbereichen 105 der Kontaktstifte 100 sind nicht in den Kontaktträger 200 eingegossen, sondern ragen aus dem Kontaktträger 200 heraus.
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An einer ersten Außenfläche des Kontaktträgers 200 weist der Kontaktträger 200 eine erste Führungsrippe 210 auf. Die erste Führungsrippe 210 ist parallel zur Erstreckungsrichtung der Kontaktstifte 100 orientiert. An einer der ersten Führungsrippe gegenüber liegenden zweiten Außenfläche des Kontaktträgers 200 weist der Kontaktträger 200 eine zweite Führungsrippe 220 auf, die ebenfalls parallel zur Erstreckungsrichtung der Kontaktstifte 100 orientiert ist. Die Führungsrippen 210, 220 sind nach Art von Federn an den Außenflächen des Kontaktträgers angesetzt und dazu vorgesehen, in nach Art von Nuten ausgebildete Führungsrillen eingeschoben zu werden, um den Kontaktträger 200 zu fixieren.
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Die zweite Führungsrippe 220 ist im in 2 dargestellten Beispiel näher zur Oberfläche 201 orientiert als die erste Führungsrippe 210. Der Abstand zwischen der ersten Führungsrippe 210 und der Oberfläche 201 ist somit größer als der Abstand zwischen der zweiten Führungsrippe 220 und der Oberfläche 201. Dadurch weist der Kontaktträger 200 keine Spiegelsymmetrie auf.
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An der ersten Führungsrippe 210 ist eine erste Rastnase 215 ausgebildet. An der zweiten Führungsrippe 220 ist entsprechend eine zweite Rastnase 225 ausgebildet, die jedoch in 2 nicht sichtbar ist. Die Rastnasen 215, 225 sind dazu vorgesehen, den Kontaktträger 200 in einem Kontaktgehäuse zu verriegeln, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kontaktgehäuses 300 für eine USB-Buchse. Das Kontaktgehäuse 300 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, bevorzugt aus einem Kunststoff. Das Kontaktgehäuse 300 kann beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt sein.
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An einem Längsende des Kontaktgehäuses 300 ist ein Steg 360 ausgebildet. Der Steg 360 weist eine erste Oberfläche 361 und eine der ersten Oberfläche 361 gegenüber liegende zweite Oberfläche 362 auf. Die erste Oberfläche 361 des Stegs 360 des Kontaktgehäuses 300 ist in die gleiche Richtung orientiert wie die Oberfläche 201 des Kontaktträgers 200.
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An einem dem Steg 360 gegenüberliegenden Längsende des Kontaktgehäuses 300 ist ein Kontaktträgeraufnahmebereich 370 vorgesehen, der zur Aufnahme des Kontaktträgers 200 dient. Der Kontaktträgeraufnahmebereich 370 wird seitlich durch eine erste Halteschiene 380 und eine zweite Halteschiene 390 begrenzt. Die erste Halteschiene 380 weist eine erste Führungsrille 381 auf, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie die erste Führungsrippe 210 des Kontaktträgers 200 aufnehmen kann. Die zweite Halteschiene 390 weist eine zweite Führungsrille 391 auf, die so angeordnet und ausgebildet ist, dass sie die zweite Führungsrippe 220 des Kontaktträgers 200 aufnehmen kann. Außerdem weist die erste Halteschiene 380 eine erste Rastkante 382 auf. Die zweite Halteschiene 390 weist eine zweite Rastkante 383 auf.
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Das Kontaktgehäuse 300 weist außerdem eine erste Kontaktöffnung 310, eine zweite Kontaktöffnung 320, eine dritte Kontaktöffnung 330 und eine vierte Kontaktöffnung 340 auf. Die Kontaktöffnungen 310, 320, 330, 340 sind dazu vorgesehen, die nicht in den Kontaktträger 200 eingegossenen Abschnitte der Kontaktstifte 110, 120, 130, 140 aufzunehmen. Die Kontaktöffnungen 310, 320, 330, 340 erstrecken sich derart zur zweiten Oberfläche 362 des Stegs 360 des Kontaktgehäuses 300, dass die Kontaktbereiche 105 der in den Kontaktöffnungen 310, 320, 330, 340 aufgenommenen Kontaktstifte 100 an der zweiten Oberfläche 362 des Stegs 360 zugänglich sind.
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4 zeigt eine weitere Ansicht des Kontaktträgers 200 und des Kontaktgehäuses 300. In der Darstellung der 4 ist der Kontaktträger 200 bereits teilweise im Kontaktträgeraufnahmebereich 370 des Kontaktgehäuses 300 angeordnet. Die erste Führungsrippe 210 des Kontaktträgers 200 ist in die erste Führungsrille 381 der ersten Halteschiene 380 des Kontaktgehäuses 300 eingeführt. Die zweite Führungsrippe 220 des Kontaktträgers 200 ist in die zweite Führungsrille 391 der zweiten Halteschiene 390 des Kontaktgehäuses 300 eingeführt. Das erste Längsende 101 des ersten Kontaktstifts 110 ist in die erste Kontaktöffnung 310 des Kontaktgehäuses 300 eingeführt. Das erste Längsende 101 des zweiten Kontaktstifts 120 ist in die zweite Kontaktöffnung 320 des Kontaktgehäuses 300 eingeführt. Das erste Längsende 101 des dritten Kontaktstifts 130 ist in die dritte Kontaktöffnung 330 des Kontaktgehäuses 300 eingeführt. Das erste Längsende 101 des vierten Kontaktstifts 140 ist in die vierte Kontaktöffnung 340 des Kontaktgehäuses 300 eingeführt.
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Da die erste Führungsrille 381 nicht spiegelsymmetrisch zur zweiten Führungsrille 391 des Kontaktgehäuses 300 angeordnet ist, und die erste Führungsrippe 210 des Kontaktträgers 200 nicht spiegelsymmetrisch zur zweiten Führungsrippe 220 des Kontaktträgers 200 angeordnet ist, kann der Kontaktträger 200 nur genau in der in 4 gezeigten Orientierung in den Kontaktträgeraufnahmebereich 370 des Kontaktgehäuses 300 eingeschoben werden. Beispielsweise ist es nicht möglich, die erste Führungsrippe 210 des Kontaktträgers 200 in die zweite Führungsrille 391 und die zweite Führungsrippe 220 des Kontaktträgers 200 in die erste Führungsrille 381 des Kontaktgehäuses 300 einzuführen.
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Die in den Führungsrillen 381, 391 angeordneten Führungsrippen 210, 220 können in den Führungsrillen 381, 391 entlanggleiten, bis der Kontaktträger 200 vollständig im Kontaktträgeraufnahmebereich 370 des Kontaktgehäuses 300 angeordnet ist und die Rastnasen 215, 225 des Kontaktträgers 200 an den Rastkanten 382, 392 des Kontaktgehäuses 300 verrasten.
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Die verrastete Endposition des Kontaktträgers 200 im Kontaktträgeraufnahmebereich 370 des Kontaktgehäuses 300 ist in 5 dargestellt. Die erste Rastnase 215 des Kontaktträgers 200 ist an der ersten Rastkante 382 der ersten Halteschiene 380 des Kontaktgehäuses 300 verrastet. Entsprechend, jedoch in 5 nicht sichtbar, ist die zweite Rastnase 225 des Kontaktträger 200 an der zweiten Rastkante 392 der zweiten Halteschiene 390 des Kontaktgehäuses 300 verrastet.
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Die Kontaktstifte 100 sind vollständig in den Kontaktöffnung 310, 320, 330, 340 aufgenommen. Die Kontaktbereiche 105 der Kontaktstifte 100 sind an der zweiten Oberfläche 362 des Stegs 360 des Kontaktgehäuses 300 zugänglich, was in den Figuren nicht erkennbar ist. Die Lötflächen 103 der Kontaktstifte 100 sind an der Oberfläche 201 des Kontaktträgers 200 im Kontaktträgeraufnahmebereich 370 des Kontaktgehäuses 300 zugänglich.
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6 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Kontaktgehäuses 300 mit dem im Kontaktträgeraufnahmebereich 370 des Kontaktgehäuses 300 angeordneten Kontaktträgers 200. Außerdem zeigt 6 einen Abschnitt eines Kabels 400. Das Kabel 400 weist eine erste Ader 410, eine zweite Ader 420, eine dritte Ader 430 und eine vierte Ader 440 auf. Das Kabel 400 kann weitere Adern aufweisen, die in 6 nicht dargestellt sind. Außerdem kann das Kabel 400 ein die Adern 410, 420, 430, 440 umgebendes Schirmgeflecht aufweisen, das in 6 ebenfalls nicht gezeigt ist.
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Die erste Ader 410 des Kabels 400 ist mittels einer ersten Lötverbindung 415 an der Lötfläche 103 des ersten Kontaktstifts 110 an der Oberfläche 201 des Kontaktträgers 200 angelötet. Die zweite Ader 420 des Kabels 400 ist entsprechend mit einer zweiten Lötverbindung 425 an der Lötfläche 103 des zweiten Kontaktstifts 120 angelötet. Die dritte Ader 430 des Kabels 400 ist mit einer dritten Lötverbindung 435 an der Lötfläche 103 des dritten Kontaktstifts 130 angelötet. Die vierte Ader 440 des Kabels 400 ist mit einer vierten Lötverbindung 445 an der Lötfläche 103 des vierten Kontaktstifts 140 angelötet.
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Da die Lötflächen 103 der Kontaktstifte 100 bündig mit der Oberfläche 201 des Kontaktträgers 200 abschließen und eine gemeinsame ebene Oberfläche bilden, können die Lötverbindung 415, 425, 435, 445 vorteilhafterweise automatisch und maschinell erzeugt werden. Außerdem müssen die Adern 410, 420, 430, 440 dabei nicht notwendigerweise alle den gleichen Durchmesser aufweisen. In der beispielhaften Darstellung der 6 weisen die erste Ader 410 und die vierte Ader 440 einen größeren Durchmesser als die zweite Ader 420 und die dritte Ader 430 auf. Die Adern 410, 420, 430, 440 des Kabels 400 könnten aber selbstverständlich auch alle den gleichen Durchmesser aufweisen. Durch die ebene Anordnung der Lötflächen 103 der Kontaktstifte 100 an der Oberfläche 201 des Kontaktträgers 200 können die Adern 410, 420, 430, 440 des Kabels 400 insgesamt einen größeren Durchmesser aufweisen, als bei USB-Buchsen aus dem Stand der Technik.
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7 zeigt eine weitere perspektivische Darstellung des im Kontaktträgeraufnahmebereich 370 des Kontaktgehäuses 300 aufgenommenen Kontaktträgers 200 mit dem daran angelöteten Kabel 400. Das Kontaktgehäuse 300 und der Kontaktträger 200 sind in einem ersten Teil 510 eines Schirmgehäuses 500 angeordnet worden. Das Schirmgehäuse 500 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, bevorzugt aus einem Metall, und dient zur elektromagnetischen Abschirmung der Kontaktstifte 100 der Lötverbindung 415, 425, 435, 445 und der Adern 410, 420, 430, 440 des Kabels 400.
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In der Darstellung der 8 ist der erste Teil 510 des Schirmgehäuses 500 mit einem zweiten Teil 520 des Schirmgehäuses 500 verbunden. Der erste Teil 510 und der zweite Teil 520 des Schirmgehäuses 500 können beispielsweise durch Rastverbindungen miteinander verbunden sein. Der Kontaktträger 200 und das Kontaktgehäuse 300 sind nun nahezu vollständig durch die Teile 510, 520 des Schirmgehäuses 500 umschlossen.
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Im Bereich des Kabels 400 ist ein Crimpabschnitt 530 des Schirmgehäuses 500 ausgebildet und am Kabel 400 angequetscht. Falls das Kabel 400 ein Schirmgeflecht oder eine andere Schirmung aufweist, so kann der Crimpabschnitt 530 des Schirmgehäuses 500 elektrisch leitend mit der Schirmung des Kabels 400 verbunden sein. Der Crimpabschnitt 530 des Schirmgehäuses 500 dient außerdem als erste Zugentlastung für das Kabel 400. Ein auf das Kabel 400 ausgeübter Zug wird durch den Crimpabschnitt 530 des Schirmgehäuses 500 aufgenommen und schützt dadurch die Lötverbindungen 425, 425, 435, 445 vor einer Beschädigung.
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Das Schirmgehäuse 500 kann in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt noch mit einer Kupferfolie oder einer anderen elektrisch leitenden Folie umhüllt oder umwickelt werden, um die elektromagnetische Abschirmung des Kontaktträgers 200 und des Kontaktgehäuses 300 mit den darin angeordneten leitenden Komponenten weiter zu verbessern. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
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9 zeigt eine geschnittene Ansicht eines Buchsengehäuses 600 einer USB-Buchse. Das Buchsengehäuse 600 besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, bevorzugt aus einem Kunststoff. Das Buchsengehäuse 600 weist eine längliche Gestalt mit einer Steckseite 601 und einer der Steckseite 601 gegenüber liegenden Kabelseite 602 auf. Das Buchsengehäuse 600 ist schlauchartig mit einer zwischen der Steckseite 601 und der Kabelseite 602 verlaufenden Durchgangsöffnung ausgebildet.
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In dieser Durchgangsöffnung des Buchsengehäuses 600 ist das Schirmgehäuse 500 mit dem darin angeordneten Kontaktgehäuse 300 und dem mit dem Kontaktgehäuse 300 verbundenen Kontaktträger 200 angeordnet. Das mit dem Kontaktträger 200 verlötete und mit dem Schirmgehäuse 500 vercrimpte Kabel 400 erstreckt sich aus dem Inneren des Buchsengehäuses 600 durch die Kabelseite 602 aus dem Buchsengehäuse 600 heraus.
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Im Inneren des Buchsengehäuses 600 ist ein Anschlag 610 vorgesehen. Das Schirmgehäuse 500 und die im Schirmgehäuse 500 enthaltenen Komponenten wurden von der Kabelseite 602 des Buchsengehäuses 600 aus in das Buchsengehäuse 600 hineingeschoben, bis das den Steg 360 aufweisende Längsende des Kontaktgehäuses 300 am Anschlag 610 des Buchsengehäuses 600 zur Anlage gekommen ist.
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Das Buchsengehäuse 600 dient dem Schutz des Schirmgehäuses 500 und der im Schirmgehäuse 500 enthaltenen Komponenten. Außerdem dient das Buchsengehäuse 600 der elektrischen Isolation des Schirmgehäuses 500 nach außen. Von der Steckseite 601 des Buchsengehäuses 600 aus kann ein nicht dargestellter USB-Stecker in das Buchsengehäuse 600 eingesteckt werden, um die Kontaktstifte 110, 120, 130, 140 im Bereich der zweiten Oberfläche 362 des Stegs 360 des Kontaktgehäuses 300 zu kontaktieren.
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Der Crimpabschnitt 530 des Schirmgehäuses 500 bildet eine erste Zugentlastung für das Kabel 400. Wird auf das Kabel 400 eine Zugkraft ausgeübt, so kann es trotz der durch den Crimpabschnitt 530 des Schirmgehäuses 500 bewirkten Zugentlastung zu einem Abreißen der Lötverbindungen 415, 425, 435, 445 zwischen den Adern 410, 420, 430, 440 des Kabels 400 und den Lötflächen 103 der Kontaktstifte 100 kommen. Außerdem kann eine auf das Kabel 400 ausgeübte Zugkraft das Schirmgehäuse 500 aus dem Inneren des Buchsengehäuses 600 herausziehen.
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Um dies zu vermeiden, wird das Kabel 400 in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt mit einer Zugentlastung im Buchsengehäuse 600 fixiert. Hierzu kann das Schirmgehäuse 500 mit einem geeigneten Werkzeug, beispielsweise einem USB-Stecker oder einem einem USB-Stecker nachgebildeten Werkzeug, von der Steckseite 601 des Buchsengehäuses 600 her im Buchsengehäuse 600 fixiert werden. Anschließend wird von der Kabelseite 602 des Buchsengehäuses 600 aus ein Kunststoff in das Buchsengehäuse 600 eingespritzt. Der eingespritzte Kunststoff umschließt das Kabel 400 dabei und verbindet es formschlüssig mit dem Buchsengehäuse 600.
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10 zeigt eine entstehende fertige USB-Buchse 10 mit einer angespritzten Zugentlastung 620 an der Kabelseite 602 des Buchsengehäuses 600. Die USB-Buchse 10 kann beispielsweise eine USB-Buchse vom Typ Mini-B sein.
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Die USB-Buchse 10 und das vorstehend beschriebene Verfahren zur Herstellung der USB-Buchse 10 bieten den Vorteil, dass die Adern 410, 420, 430, 440 des Kabels 400 einfach und automatisiert an den Lötflächen 103 der Kontaktstifte 100 an der Oberfläche 201 des Kontaktträgers 200 angelötet werden können. Dabei können die Adern 410, 420, 430, 440 des Kabels 400 vorteilhafterweise auch jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Einem Fachmann ist offensichtlich, dass die Ausgestaltung der einzelnen Komponenten der USB-Buchse 10 dabei von der beschriebenen Ausführungsform abweichen kann, ohne die genannten Vorteile einzubüßen. Nachfolgend werden kursorisch verschiedene alternative Ausführungsformen gezeigt. Es sind jedoch darüber hinaus noch weitere Abwandlungen möglich.
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11 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kontaktträgers 1200 einer USB-Buchse. Die Kontaktstifte 100 der 1 sind derart in den Kontaktträger 1200 eingegossen, dass die Lötflächen 103 der Kontaktstifte 100 an einer ebenen Oberfläche 1201 des Kontaktträgers 1200 zugänglich sind und bündig mit der Oberfläche 1201 des Kontaktträgers 1200 abschließen.
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Der Kontaktträger 1200 weist eine erste Führungsrippe 1210 auf, die an einer ersten Außenfläche des Kontaktträgers 1200 angeordnet ist. Außerdem weist der Kontaktträger 1200 eine zweite Führungsrippe 1220 an einer der ersten Führungsrippe 1210 gegenüber liegenden Außenfläche des Kontaktträgers 1200 auf. Etwa mittig in Längsrichtung der ersten Führungsrippe 1210 ist eine erste Rastnase 1215 an der ersten Führungsrippe 1210 angesetzt. Entsprechend weist auch die zweite Führungsrippe 1220 eine zweite Rastnase 1225 auf. Im Unterschied zu den Führungsrippen 210, 220 des Kontaktträgers 200 der 2 sind die Führungsrippe 1210, 1220 des Kontaktträgers 1200 spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.
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12 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Kontaktgehäuses 1300, das passend zum Kontaktträger 1200 der 11 ausgebildet ist. Das Kontaktgehäuse 1300 weist einen Kontaktträgeraufnahmebereich 1370 auf, in dem der Kontaktträger 1200 angeordnet werden kann. Der Kontaktträgeraufnahmebereich 1370 wird seitlich durch eine erste Halteschiene 1380 und durch eine zweite Halteschiene 1390 begrenzt. Die erste Halteschiene 1380 weist eine erste Führungskante 1381 und eine erste Rastkante 1382 auf. Die zweite Halteschiene 1390 weist eine zweite Führungskante 1391 und eine zweite Rastkante 1392 auf. Die erste Führungsrippe 1210 des Kontaktträgers 1200 kann an der ersten Führungskante 1381 der ersten Halteschiene 1380 entlanggleiten, bis die erste Rastnase 1215 des Kontaktträgers 1200 an der ersten Rastkante 1382 der ersten Halteschiene 1380 des Kontaktgehäuses 1300 verrastet. Die zweite Führungsrippe 1220 des Kontaktträgers 1200 kann an der zweiten Halteschiene 1390 entlanggleiten, bis die zweite Rastnase 1225 des Kontaktträgers 1200 an der zweiten Rastkante 1392 der zweiten Halteschiene 1390 des Kontaktträgers 1200 verrastet.
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Das Kontaktgehäuse 1300 weist einen als Steg 1360 ausgebildeten Abschnitt auf, der dem Kontaktträgeraufnahmebereich 1370 des Kontaktgehäuses 1300 gegenüberliegt und dem Steg 360 des Kontaktgehäuses 300 der 3 entspricht. Allerdings ist der Steg 1360 des Kontaktgehäuses 1300 mit Rillen 1361 versehen, die parallel zur Verlaufsrichtung der Halteschienen 1380, 1390 orientiert sind und eine Herstellung des Kontaktgehäuses 1300 mittels Spritzgießen erleichtern.
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Weiter weist das Kontaktgehäuse 1300 eine erste Kontaktöffnung 310, eine zweite Kontaktöffnung 320, eine dritte Kontaktöffnung 330 und eine vierte Kontaktöffnung 340 auf, die zur Aufnahme der freien Enden der in den Kontaktträger 1200 der 11 eingegossenen Kontaktstifte 100 dienen. Zusätzlich weist das Kontaktgehäuse 1300 außerdem noch eine fünfte Kontaktöffnung 350 auf, die zwischen der ersten Kontaktöffnung 310 und der zweiten Kontaktöffnung 320 angeordnet ist. Die fünfte Kontaktöffnung 350 kann zur Aufnahme eines fünften Kontaktstifts 100 dienen, falls ein solcher am Kontaktträger 1200 vorgesehen ist. Ein fünfter Kontaktstift 100 am Kontaktträger 1200 kann beispielsweise zur Übertragung eines ID-Signals dienen. Die fünfte Kontaktöffnung 350 des Kontaktgehäuses 1300 kann jedoch auch unbenutzt bleiben oder ganz entfallen.
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Zusätzlich weist das Kontaktgehäuse 1300 gegenüber dem Kontaktgehäuse 300 der 3 eine zusätzliche Vertiefung 1301 in einem Bereich zwischen dem Kontaktträgeraufnahmebereich 1370 und dem Steg 1360 auf, die die Herstellung des Kontaktgehäuse 1300 mittels Spritzgießen erleichtert.
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13 zeigt einen Kontaktträger 4200 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Der Kontaktsträger 4200 weist eine Oberfläche 4201 auf. Der Kontaktträger 4200 ist wie der in 11 dargestellte Kontaktträger 1200 ausgebildet.
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Vier Kontaktstifte 4100 sind derart in den Kontaktträger 4200 eingegossen, dass Lötflächen 4103 der Kontaktstifte 4100 an der Oberfläche 4201 des Kontaktträgers 4200 zugänglich sind und bündig mit der Oberfläche 4201 des Kontaktträgers 4200 abschließen.
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Die Lötflächen 4103 der Kontaktstifte 4100 weisen jeweils eine oder mehrere Vertiefungen 4150 auf. Im dargestellten Beispiel weist jede Lötfläche 4103 drei Vertiefungen 4150 auf. Die Vertiefungen 4150 sind als Gräben ausgebildet. Die Lötflächen 4103 der Kontaktstifte 4100 sind im Bereich der Vertiefungen 4150 also vertieft, jedoch nicht durchbrochen. Es wäre jedoch auch möglich, die Vertiefungen 4150 als Durchbrüche auszubilden. Die Vertiefungen 4150 sind im dargestellten Beispiel als längliche Gräben ausgebildet, die quer zu einer Längsrichtung der Kontaktstifte 4100 orientiert sind. Es wäre jedoch auch eine andere Orientierung der Vertiefungen 4150 möglich.
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Wird an einer der Lötflächen 4103 ein elektrischer Leiter angelötet, so geben die Vertiefungen 4150 in der entsprechenden Lötfläche 4103 einem zum Anlöten des Leiters verwendeten Lötzinn einen zusätzlichen mechanischen Halt. Dadurch weist die entstehende Lötverbindung eine besonders hohe Zugfestigkeit auf.
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Die in 13 dargestellten Vertiefungen 4150 können auch bei den in 1 bis 12 gezeigten Ausführungsformen vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- USB-Buchse
- 100
- Kontaktstift
- 101
- erstes Längsende
- 102
- zweites Längsende
- 103
- Lötfläche
- 104
- Knickbereich
- 105
- Kontaktbereich
- 110
- erster Kontaktstift
- 120
- zweiter Kontaktstift
- 130
- dritter Kontaktstift
- 140
- vierter Kontaktstift
- 200
- Kontaktträger
- 201
- Oberfläche
- 210
- erste Führungsrippe
- 215
- erste Rastnase
- 220
- zweite Führungsrippe
- 225
- zweite Rastnase
- 300
- Kontaktgehäuse
- 310
- erste Kontaktöffnung
- 320
- zweite Kontaktöffnung
- 330
- dritte Kontaktöffnung
- 340
- vierte Kontaktöffnung
- 350
- fünfte Kontaktöffnung
- 360
- Steg
- 361
- erste Oberfläche
- 362
- zweite Oberfläche
- 370
- Kontaktträgeraufnahmebereich
- 380
- erste Halteschiene
- 381
- erste Führungsrille
- 382
- erste Rastkante
- 390
- zweite Halteschiene
- 391
- zweite Führungsrille
- 392
- zweite Rastkante
- 400
- Kabel
- 410
- erste Ader
- 415
- erste Lötverbindung
- 420
- zweite Ader
- 425
- zweite Lötverbindung
- 430
- dritte Ader
- 435
- dritte Lötverbindung
- 440
- vierte Ader
- 445
- vierte Lötverbindung
- 500
- Schirmgehäuse
- 510
- erster Teil
- 520
- zweiter Teil
- 530
- Crimpabschnitt
- 600
- Buchsengehäuse
- 601
- Steckseite
- 602
- Kabelseite
- 610
- Anschlag
- 620
- Zugentlastung
- 1200
- Kontaktträger
- 1201
- Oberfläche
- 1210
- erste Führungsrippe
- 1215
- erste Rastnase
- 1220
- zweite Führungsrippe
- 1225
- zweite Rastnase
- 1300
- Kontaktgehäuse
- 1301
- Vertiefung
- 1360
- Steg
- 1361
- Rillen
- 1370
- Kontaktträgeraufnahmebereich
- 1380
- erste Halteschiene
- 1381
- erste Führungskante
- 1382
- erste Rastkante
- 1390
- zweite Halteschiene
- 1391
- zweite Führungskante
- 1392
- zweite Rastkante
- 4100
- Kontaktstift
- 4103
- Lotfläche
- 4150
- Vertiefung
- 4200
- Kontaktträger
- 4201
- Oberfläche
