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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Steckverbinder-Baugruppe.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind elektrische Steckverbinder-Baugruppen für die Übertragung hoher Datenraten (z.B. mehr als 10 Mbit/s) bekannt. Diese weisen einen Steckverbinder zum Zusammensteckern mit einem Gegensteckverbinder auf. Der Steckverbinder weist ein Gehäuse mit einem Innenraum auf. Die Steckverbinder-Baugruppe weist weiterhin ein Kabel auf, welches z.B. acht gegeneinander isolierte Leitungen aufweist, die paarweise miteinander verdrillt sind, um Störungen der über die Leitungen transportierten Signale gegeneinander möglichst auszumitteln und dadurch eine störungsfreie Datenübertragung mit hoher Datenrate zu ermöglichen (sogenannte „twisted pair“-Kabel). Die Leitungen des Kabels sind im Innenraum des Steckverbinders häufig mittels einer Schneid-Klemm-Verbindung an metallene Kontaktzungen angeschlossen, wobei die Kontaktzungen durch Gegenkontaktzungen des Gegensteckverbinders kontaktiert werden können. Als standardisierter Steckverbinder einer solchen Steckverbinder-Baugruppe kann z.B. ein RJ45-Steckverbinder verwendet werden.
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Aus der
DE 10 2006 010 279 A1 ist ein Steckverbinder für eine Steckverbinder-Baugruppe zur Übertragung von hohen Datenraten bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass nicht in allen technischen Gebieten derartige Schneid-Klemm-Verbindungen oder die standardisierten RJ45-Steckverbinder eingesetzt werden sollen bzw. können. Beispielsweise können im Automotive-Bereich sehr hohe Anforderungen an Schüttelfestigkeit, Temperaturbeanspruchungen und an die sichere, störungsfreie Signalübertragung gestellt werden, wenn es z.B. um die Datenübertragung für Anwendungen im autonomen Fahren geht.
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Dazu kann vorgesehen sein, dass eine Steckverbindung für Datenübertragungsleitungen nicht wie bei RJ45-Steckerverbindern zustande kommen soll, bei der sich eine lineare Kontaktzunge und eine lineare Gegenkontaktzunge lediglich an einem Punkt berühren. Es kann erforderlich sein, dass z.B. Buchsenkontaktelemente mit darin einzusteckenden Kontaktmessern bzw. Kontaktpins verbunden werden, um so dauerhaft und zuverlässig auch bei Schüttelbelastungen und starken Temperaturschwankungen (z.B. von -40°C bis 150°C) stets eine unterbrechungsfreie Signalleitung sicherzustellen.
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Die Kontaktelemente können in Kontaktkammern des Gehäuses des Steckverbinders angeordnet bzw. platziert bzw. dort eingesetzt sein. Es hat sich gezeigt, dass der Übergang der Leitungen zwischen ihrem Austritt aus dem verdrillten Bereich des Kabels und dem Gehäuse und den in den Kontaktkammern platzierten Kontaktelementen in einer undefinierten Lage erfolgen kann. So ist es z.B. möglich, dass die Leitungen nach dem Entdrillen auf der Strecke bis zum Kontaktelement je nach Montage einen unterschiedlichen Abstand voneinander aufweisen können. Auch ist es möglich, dass sie teilweise bzw. abschnittsweise übereinander statt (streng) definiert nebeneinander verlaufen.
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Es hat sich gezeigt, dass im entdrillten Bereich der Leitungen ein willkürlicher bzw. undefinierter Verlauf der Leitungen negative Auswirkungen auf die Signalqualität haben kann. Um einen solchen willkürlichen Verlauf möglichst auszuschließen kann versucht werden, die Länge der Leitungen im unverdrillten Bereich möglichst kurz zu halten. Jedoch kann konstruktionsbedingt bzw. aus fertigungstechnischen Gründen (z.B. Handhabung bei der Montage, definierte Länge von Crimpabschnitten am Steckverbinder, etc.) eine Mindestlänge der Leitungen im unverdrillten Bereich notwendig sein, die zu dem beschriebenen teilweise willkürlichen Verlauf der entdrillten Adern führt. Je nach Anwendung kann eine solche Mindestlänge z.B. zwischen 2,5mm und 25mm betragen oder 3mm bis 8mm.
Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Störfestigkeit im unverdrillten Bereich besteht darin, die Leitungen in diesem Bereich einzeln zu schirmen. Dies ist jedoch mit sehr hohem Aufwand verbunden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den definierten Verlauf der Leitungen im entdrillten Bereich optisch zu kontrollieren und gegebenenfalls den Leitungsverlauf beim Feststellen eines undefinierten Verlaufs manuell zu korrigieren. Dies ist ebenfalls sehr aufwändig.
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Es kann daher ein Bedarf bestehen, eine Steckverbinder-Baugruppe für die Übertragung hoher Datenraten bereitzustellen, bei denen auch bei hohen Schüttelbelastungen und Temperaturhüben eine unterbrechungsfreie Datenübertragung über Lebensdauer (z.B. wenigstens 10 Jahre oder wenigstens 15 Jahre) gewährleistet ist, bei der die Signalqualität auch bei hohen Datenraten von wenigstens 10 Mbit/s sichergestellt ist und bei der eine fertigungsbedingt bzw. montagebedingt notwendige Mindestlänge (z.B. im Bereich zwischen 2,5mm und 25mm oder 3mm bis 8mm) der Leitungen im unverdrillten Bereich bzw. entdrillten Bereich zwischen dem Kabel und der elektrischen Verbindung der Leitungen mit Kontaktelementen der Steckverbinder-Baugruppe bereitgestellt werden kann.
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Vorteile der Erfindung
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Steckverbinder-Baugruppe zum Zusammenstecken entlang einer Einsteckrichtung mit einem Gegensteckverbinder vorgeschlagen. Die Steckverbinder-Baugruppe ist bevorzugt eingerichtet zur Übertragung von Datenraten von wenigstens 10 Mbit/s.
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Die Steckverbinder-Baugruppe weist auf:
- -- einen Steckverbinder mit
- -- einem Gehäuse mit einem Innenraum und wenigstens zwei im Innenraum angeordneten Kontaktkammern;
- -- wenigstens zwei Kontaktelementen, wobei jedes Kontaktelement in einer Kontaktkammer angeordnet ist;
- - ein Kabel mit wenigstes zwei gegeneinander isolierten Leitungen, wobei wenigstens zwei der Leitungen umeinander verdrillt verlaufen. Jedes Kontaktelement eines Kontaktelement-Paars ist mit je einer Leitung eines verdrillten Leitungspaars elektrisch leitend verbunden. Die Kontaktelemente des Kontaktelement-Paars weisen einen ersten Abstand voneinander auf, wobei die mit dem Kontaktelement-Paar verbundenen Leitungen im verdrillten Bereich des Kabels einen zweiten Abstand zueinander aufweisen, der vom ersten Abstand verschieden ist. Dabei ist zwischen den Kontaktkammern und dem Kabel ein Führungselement vorgesehen, wobei das Führungselement zwei voneinander getrennte Kanäle zur Aufnahme je einer der Leitungen des Kontaktelement-Paars aufweist, wobei die Leitungen des Kontaktelement-Paars zwischen den Kontaktelementen und dem verdrillten Bereich des Leitungspaars jeweils in einem der Kanäle des Führungselements verlaufen, wobei ein erster Kanalabstand zwischen den Kanälen an einem den Kontaktelementen zugewandten vorderen Ende des Führungselements im Wesentlichen dem ersten Abstand entspricht, wobei ein zweiter Kanalabstand zwischen den Kanälen an einem dem Kabel zugewandten hinteren Ende des Führungselements im Wesentlichen dem zweiten Abstand entspricht.
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Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass der entdrillte Bereich des Kabels, welches ein „twisted-pair“-Kabel sein kann, möglichst kurz ausgeführt werden kann, jedoch eine für Montagezwecke notwendige Mindestlänge zwischen dem Austritt aus dem Kabel und der Verbindung mit den Kontaktelementen vorhanden sein kann (z.B. 2,5mm bis 25mm oder 3mm bis 8mm oder 4mm bis 6mm). Durch das Führungselement und den erzwungenen Verlauf der Leitungen in den Kanälen wird vorteilhaft ein definierter, symmetrischer Verlauf der Leitungen im entdrillten Bereich bewirkt, z.B. zwischen dem Austritt aus dem Kabel und der Verbindung mit dem Kontaktelement. Dadurch wird mit einfachen Mitteln und ohne aufwändige optische Nachkontrolle oder aufwändige Einzeladerschirmung vorteilhaft die Ethernet-Performance verbessert, d.h. die Datenübertragungsqualität ist auch bei hohen Datenübertragungsraten (z.B. wenigstens 10Mbit/s) sichergestellt.
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Durch das Vorsehen von Kontaktelementen, welche in den Kontaktkammern aufgenommen bzw. vorgesehen sind wird vorteilhaft eine besonders gute Zuverlässigkeit auch bei hohen Schüttelbelastungen oder Temperaturhüben bewirkt.
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Die Kontaktelemente können beispielsweise als female-Kontaktelemente, beispielsweise in der Art von Buchsenkontakten ausgebildet sein und in ihrem Innern eine Mehrzahl von Kontaktlamellen aufweisen. Sie können jedoch auch als male-Kontaktelemente ausgebildet sein, welche als Kontaktmesser bzw. Kontaktpins, o.ä. ausgebildet sind.
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Vorteilhaft verlaufen die einem Kontaktelement-Paar zugeführten Leitungen eines Leitungspaars (durch das Führungselement bedingt) im Wesentlichen entlang einer Ebene, die durch die beiden Kontaktelemente des Kontaktelements-Paars definiert wird. Dieser parallele Verlauf bis zum Eintritt der entdrillten Leitungen in das Kabel sorgt für einen definierten Verlauf, der die Signalqualität verbessert.
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Das Führungselement kann besonders kostengünstig und einfach hergestellt und bereitgestellt sowie montiert werden.
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Die im Führungselement verlaufenden Kanäle können auch als Nuten bezeichnet werden. Die Kanäle bzw. Nuten verlaufen im Führungselement z.B. konisch zueinander. Sie führen somit die Leitungen zusammen bzw. auseinander und zwar von ihrem zweiten Abstand, den sie im Kabel zueinander aufweisen, ungefähr auf den ersten Abstand hin, den die beiden Kontaktelemente zueinander aufweisen. Durch das Ausbilden der Kanäle kann vorteilhaft die Art und Weise des Verlaufs der Leitungen definiert werden. Dabei kann der Verlauf der Kanäle bzw. Nuten beispielsweise zunächst noch parallel zueinander und erst später konisch ausgebildet sein oder er kann gekrümmt vorgegeben sein oder kann über den gesamten Verlauf hinweg konisch zueinander ausgebildet sein.
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Das Kabel kann die Leitungen mittels einer Außenisolierung umschließen. Dabei sind die wenigstens zwei Leitungen eines Leitungspaars innerhalb der Außenisolierung angeordnet. Die Außenisolierung des Kabels kann in einem Bereich vor dem Eintritt der Leitungen in das Führungselement entfernt sein.
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Der erste Abstand der Kontaktelemente des Kontaktelement-Paars kann beispielsweise senkrecht zur Einsteckrichtung bzw. in einer radialen Richtung, welche sich senkrecht zur Einsteckrichtung erstreckt, gemessen bzw. bestimmt werden. Der zweite Abstand zwischen einem verdrillten Leitungspaar kann beispielsweise senkrecht zur Erstreckungslänge des Kabels bestimmt werden. Dies kann die radiale Richtung sein. Der zweite Abstand kann beispielsweise kleiner sein als der erste Abstand.
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Die Steckverbinder-Baugruppe kann zur Übertragung von Datenraten bzw. Taktraten von wenigstens 10 Mbit/s, bevorzugt von wenigstens 100 Mbit/s, besonders bevorzugt von wenigstens 1 Gbit/s und ganz besonders bevorzugt von wenigstens 10 Gbit/s eingerichtet sein. Je höher die erforderliche Datenrate ist, desto höhere Symmetrieanforderungen sind für die Steckverbinder-Baugruppe üblicherweise erforderlich. Dies gilt insbesondere für den Bereich zwischen dem Kabel und der Verbindung der Leitungen mit den Kontaktelementen, in dem die Verdrillung aufgehoben ist. Durch die im Führungselement angeordneten Kanäle kann der optimale Verlauf der beiden Leitungen zueinander im gesamten entdrillten Bereich reproduzierbar und dauerhaft vorgegeben werden.
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Das Gehäuse kann beispielsweise als ein Spritzgussteil ausgebildet sein. Es kann beispielsweise aus einem Kunststoff hergestellt sein.
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Im Führungselement können wenigstens zwei Kanäle vorgesehen sein. Werden mehrere Kontaktelement-Paare mit korrespondierenden Leitungs-Paaren in einem Gehäuse zusammengeführt, so kann das Führungselement auch mehr als zwei Kanäle aufweisen. Bevorzugt weist das Führungselement pro Leitungspaar ein Kanalpaar auf.
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Der erste Abstand zwischen den Kontaktelementen kann z.B. zwischen 3% und 100% größer sein als der zweite Abstand oder zwischen 4% und 40% größer als der zweite Abstand oder zwischen 5% und 25% größer als der zweite Abstand.
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Der erste Abstand kann sich vom zweiten Abstand beispielsweise um wenigstens 20%, bevorzugt um wenigstens 30%, besonders bevorzugt um wenigstens 50% und ganz besonders bevorzugt um wenigstens 80% unterscheiden. Dies kann damit zusammenhängen, dass die Leitungen sehr dünn gestaltet sein können, um eine hohe Biege-Flexibilität aufzuweisen. Auf der anderen Seite weisen die Kontaktelemente aufgrund der an sie gestellten Anforderungen hinsichtlich Schüttelbelastungen und Temperaturhub beispielsweise einen Kontaktkasten auf, der gewisse Mindestmaße aufweist. Dadurch kann ein Unterschied zwischen dem ersten Abstand und dem zweiten Abstand bedingt sein.
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Im Kontext dieser Anmeldung ist eine radiale Richtung als eine zur Einsteckrichtung senkrechte Richtung zu verstehen, sofern nichts anderes beschrieben ist. Eine Umlaufrichtung ist eine Richtung, welche umlaufend um die Einsteckrichtung herum verläuft.
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Dadurch dass der erste Kanalabstand in einem Bereich von 85% bis 115% des ersten Abstands liegt, bevorzugt in einem Bereich von 97% und 107% des ersten Abstands, wird vorteilhaft bewirkt, dass die Leitungen nach Austritt aus dem Kanal bzw. der Nut des Führungselements im Wesentlichen direkt auf ein Anschlussende der Kontaktelemente ausgerichtet sind. Dadurch verlaufen die Leitungen zwischen dem Führungselement und den Kontaktelementen in einer sehr definierten Weise.
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Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der zweite Kanalabstand in einem Bereich von 85% bis 115% des zweiten Abstands liegt, bevorzugt in einem Bereich von 97% bis 107% des zweiten Abstands. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die entdrillten Leitungen eines Leitungspaars auf einer sehr kurz gehaltenen Strecke zwischen ihrem Austritt aus dem Kabel bzw. der Außenisolierung des Kabels und ihrem Eintritt in das Führungselement in einer sehr definierten Weise verlaufen. Ihnen bleibt aufgrund des zweiten Kanalabstands kaum eine Möglichkeit, auf einer kurzen Strecke von beispielsweise 5mm bis 10mm oder weniger zwischen dem Kanaleintritt und ihrem Austritt aus dem Kabel umeinander verschlungen zu verlaufen oder übereinander zu verlaufen oder eine Ausbeulung aufzuweisen. Auf diese Weise wird vorteilhaft die Signalqualität deutlich verbessert. Weiterhin vorteilhaft wird dadurch die Montage für einen Monteur deutlich vereinfacht.
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Beispielsweise kann der erste Abstand zwischen 0,8mm und 4mm betragen bevorzugt zwischen 0,9mm und 3mm und besonders bevorzugt zwischen 1,0mm und 2,6mm, beispielsweise 1,8mm oder 2mm oder 2,54mm. Beispielsweise kann weiterhin der zweite Abstand, d.h. der Abstand zwischen benachbarten Leitung eines Leitungspaars, zwischen 0,5mm und 2,5mm betragen, bevorzugt zwischen 0,7mm und 2,0mm, beispielsweise 0,8mm bis 1,4mm, beispielsweise 0,9mm oder 1,27mm. Dementsprechend kann beispielsweise der erste Kanalabstand zwischen 0,85mm und 4,6mm betragen, bevorzugt kann er genau dem ersten Abstand entsprechen. Der zweite Kanalabstand kann beispielsweise 0,42mm bis 2,88mm betragen, beispielsweise beträgt er 0,9mm. Er kann beispielsweise genau dem zweiten Abstand entsprechen.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Kanaldurchmesser jedes Kanals des Führungselements höchstens 15% größer ist als der Außendurchmesser der durch den jeweiligen Kanal verlaufenden Leitung. Beispielsweise kann der Kanal Durchmesser höchstens 10% größer sein als der Außendurchmesser der durch den jeweiligen Kanal verlaufenden Leitung.
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Bevorzugt ist der Kanaldurchmesser zumindest abschnittsweise oder sogar über den Großteil der Kanallänge größer als oder gleich groß wie der Außendurchmesser der durch den Kanal verlaufenden Leitung.
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Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Leitung einerseits im Kanal nicht zu stark quer zur Erstreckungsrichtung gepresst oder gar beschädigt wird. Gleichzeitig wird vorteilhaft bewirkt, dass die Leitung innerhalb des Kanals bzw. innerhalb der Nut wohldefiniert geführt wird und die Abstände der beiden Leitungen im Führungselement relativ zueinander in einer wohldefinierten Art und Weise ausgestaltet sind. Dadurch wird vorteilhaft die Signalqualität verbessert.
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Es versteht sich, dass der Außendurchmesser der jeweiligen Leitung ein Außendurchmesser einer Außenisolierung der jeweiligen Leitung sein kann.
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Es versteht sich, dass der Kanaldurchmesser jedes Kanals zumindest in einem Abschnitt geringfügig geringer sein kann, als der Außendurchmesser der durch den jeweiligen Kanal verlaufenden Leitung, beispielsweise 5% weniger oder 10% weniger. Auf diese Weise kann eine Art Zugentlastung im Führungselement bewirkt werden. Die Leitung wird somit im jeweiligen Kanal eingeklemmt und kann bei einem Zug entlang oder entgegen der Einsteckrichtung nicht mehr an ihrer Kontaktstelle zum Kontaktelement belastet werden.
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Dadurch, dass das Kabel einen Schirmungsleiter aufweist, der die Leitungen umschließt, wird vorteilhaft bewirkt, dass die Steckverbinder-Baugruppe besonders gut gegen äußere Störeinflüsse geschützt ist und dadurch die Signalqualität dauerhaft sichergestellt ist. Beispielsweise auch bei einem hohen elektromagnetischen Impuls, der beispielsweise bei einem Startvorgang eines (Elektro-) Motors auftreten kann.
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In eine Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Steckverbinder ein Schirmungselement aufweist, wobei der Schirmungsleiter des Kabels mit dem Schirmungselement elektrisch verbunden ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die komplette Steckverbinder-Baugruppe gegen externe elektromagnetische Einflüsse abgeschirmt ist und auf diese Weise die Signalqualität in zeitlicher und räumlicher Sicht unterbrechungsfrei sichergestellt ist gegen äußere Einflüsse. Das Schirmungselement des Steckverbinders kann beispielsweise ein Schirmungsblech sein, welches z.B. U-förmig um das Gehäuse des Steckverbinders herum angeordnet ist. Das Schirmungselement kann jedoch das Gehäuse des Steckverbinders auch vollständig umschließen entlang der Umlaufrichtung.
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Dadurch, dass der Steckverbinder genau zwei Kontaktelemente aufweist kann vorteilhaft eine besonders kompakte Bauform des Steckverbinders bewirkt werden. Weiterhin kann der Steckverbinder auf diese Art und Weise einem Standard der Automotive-Industrie entsprechen.
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Die Kontaktkammern des Kontaktelement-Paars können dabei zueinander benachbart angeordnet sein.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Steckverbinder genau vier Kontaktelemente aufweist. Auf diese Weise können beispielsweise zwei Signalstränge, welche mittels jeweils zweier Leitungen ausgebildet sind, in einer einzigen Steckverbinder-Baugruppe vereinigt werden und sehr kompakt bauen.
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Die Kontaktkammern eines jeden Kontaktelement-Paars können dabei jeweils zueinander benachbart angeordnet sein. Auf diese Weise verlaufen jeweils die beiden voneinander entdrillten Leitungen im Steckverbinder benachbart zueinander, wodurch sich die Signalqualität verbessern kann.
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Dadurch, dass das Führungselement einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist wird vorteilhaft bewirkt, dass das Gehäuse des Steckverbinders bzw. die Steckverbinder-Baugruppe besonders kostengünstig und einfach hergestellt werden kann. Beispielsweise kann das Führungselement zusammen mit dem Gehäuse des Steckverbinders als Spritzgussteil hergestellt sein.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus einem Gehäuseoberteil und aus einem Gehäuseunterteil gebildet ist, welche den Innenraum umschließen, wobei die Kanäle des Führungselements im Gehäuseoberteil und/oder im Gehäuseunterteil ausgebildet sind.
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Das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil können beispielsweise mittels eines (Gehäuse-)Scharniers oder kraftschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Beispielsweise kann ein Gehäuse-Filmscharnier dabei zur Anwendung kommen. Dieses kann z.B. dadurch gebildet werden, dass das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil in derselben Spritzgussform hergestellt sind und mittels eines dünnen Übergangsbereichs, in der Art einer Spritzhaut, miteinander verbunden sind.
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Durch die Ausbildung des Gehäuses als Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil wird vorteilhaft bewirkt, dass die Montage der Kontaktelemente in ihre Kontaktkammern besonders einfach erfolgen kann. Beispielsweise werden die Kontaktelemente mit den entsprechenden Leitungen elektrischen und mechanisch verbunden und anschließend in ihre Kontaktkammern in eines der beiden Gehäuseteile eingelegt. Dabei werden auch die Leitungen in das Führungselement eingelegt. Anschließend wird das zweite Gehäuseteil (z. B. das Gehäuseoberteil oder das Gehäuseunterteil) mit dem ersten Gehäuseteil (z.B. das Gehäuseunterteil oder das Gehäuseoberteil) verbunden bzw. die Gehäuseteile werden aufeinander angeordnet und das Gehäuse auf diese Weise geschlossen. Die korrekte Lage der Kontaktelemente in ihren jeweiligen Kontaktkammern und der Leitungen im Führungselement kann dadurch vor dem Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile in einfacher Weise optisch geprüft werden.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass beispielsweise das Gehäuseunterteil und das Gehäuseoberteil jeweils ungefähr dieselbe Höhe quer zur Einsteckrichtung aufweisen. Dann sind sie in der Art von Halbschalen ausgebildet. In einem solchen Fall können beispielsweise die Kanäle des Führungselements jeweils ungefähr zur Hälfte im Gehäuseoberteil und im Gehäuseunterteil angeordnet bzw. ausgebildet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass das Gehäuseunterteil bzw. das Gehäuseoberteil jeweils einen Großteil der Kontaktkammern und der Kanäle aufweisen. Das zweite Gehäuseteil kann in diesem Fall in der Art eines Deckels ausgebildet sein, welcher lediglich den Innenraum abschließt bzw. abdeckt. Es können jedoch auch Zwischenformen ausgebildet sein, beispielsweise 75% des Innenraum-Volumens bzw. des Kontaktkammer-Volumens und der Kanal-Volumina sind im erste Gehäuseteil ausgebildet und die anderen 25% im anderen Gehäuseteil. Eine Trennebene zwischen Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil kann somit beliebig gewählt werden und auf den jeweiligen Anwendungszweck maßgeschneidert werden.
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Durch die Ausbildung des Gehäuses aus zwei Teilen (Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil) ist eine besonders flexible Montage und eine einfache optische Kontrolle der im Gehäuse angeordneten Kontaktelemente möglich.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kontaktkammern jeweils einen Hinterschnitt aufweisen, der eingerichtet ist, mit einer Außenkontur des jeweils in der Kontaktkammer angeordneten Kontaktelements derart zusammenzuwirken, dass ein Herausziehen der Kontaktelemente entgegen der Einsteckrichtung verhindert ist.
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Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Kontaktelemente ortsfest in ihren Kontaktkammern, zumindest entlang einer axialen Richtung bzw. entlang der Einsteckrichtung gesichert sind. Auf diese Weise kann beispielsweise auch auf Primärverriegelungselemente, wie beispielsweise Rastlanzen, und/oder auf Sekundärverriegelungselemente, wie beispielsweise Schieber, verzichtet werden. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine für höchste Datenübertragungsraten (z.B. wenigstens 100 Mbit/s oder wenigstens 1Gbit/s) notwendige besonders hohe Symmetrie der Kontaktelemente sichergestellt, welche nicht durch ein Abragen von Rastlanzen oder durch im Gehäuse vorgesehene Öffnungen für Sekundärverriegelungselemente gebrochen werden muss. Durch diese Ausgestaltung kann weiterhin vorteilhaft eine besonders zuverlässige Schirmung der Steckverbinder-Baugruppe sichergestellt werden, da keine weiteren Öffnungen quer zur Einsteckrichtung notwendig sind.
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Dadurch, dass das Führungselement als vom Gehäuse separates Element ausgebildet und in das Gehäuse eingesetzt ist wird vorteilhaft bewirkt, dass das Führungselement aus einem für die Führung von Leitungen besonders geeigneten Material ausgebildet sein kann.
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Beispielsweise kann das Führungselement aus einem Material ausgebildet sein, welches gleichzeitig eine elektromagnetische Schirmung aufweist. Dies kann beispielsweise durch das Zumischen von metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Partikeln in das Material des Führungselements bewirkt werden. Auf diese Weise sind die Leitungen innerhalb des Führungselements einzeln geschirmt, ohne dass sie speziell mit einem Schirmungsmaterial umhüllt werden müssen. Das Führungselement kann dann von einem Schirmungsleiter kontaktiert werden.
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Weiterhin vorteilhaft wird auf diese Weise bewirkt, dass das Führungselement passgenau auf den Außendurchmesser der Leitungen zugeschnitten werden kann. Mit anderen Worten: für dasselbe Gehäuse des Steckverbinders kann je nach Durchmesser der Leitungen ein maßgeschneidertes Führungselement bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann das Steckverbindung-Gehäuse mit denselben Kontaktelementen bestückt werden, gleichzeitig können jedoch verschieden dimensionierte, an die Kontaktelemente anzuschließende Leitungen mit demselben Gehäuse verwendet werden. Die definierte Führung der Leitungen wird durch jeweils maßgeschneidertes Führungselement bewirkt.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Führungselement als vom Gehäuse separates Element ausgebildet ist und an einem dem Kabel zugewandten Kabeleintrittsende des Gehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise kann das Gehäuse des Steckverbinders besonders kurz ausgestaltet werden. Es ist dann möglich, es auch in Anwendungsfällen zu verwenden, bei denen eine definierte Kabelführung nicht notwendig ist.
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Weiterhin vorteilhaft kann auch in diesem Fall das Material des Führungselements zweckoptimiert maßgeschneidert werden und beispielsweise eine spezielle elektromagnetische Schirmungseigenschaft aufweisen.
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Es kann vorgesehen sein, dass das Führungselement am bzw. im Gehäuse beispielsweise über eine Nut-Feder-Geometrie, eine Clipsverbindung oder eine andere kraft- bzw. formschlüssige (somit lösbare) oder auch über eine stoffschlüssige (unlösbare) Verbindung angeordnet bzw. befestigt ist. Beispielsweise ist auch denkbar, dass das Führungselement mittels eines Schirmungselements bzw. eines Leitungscrimp-Elements mittelbar am Gehäuse angeordnet bzw. befestigt bzw. verliersicher angeordnet ist. Dazu kann das Schirmungselement bzw. das Leitungscrimp-Element das Gehäuse, das Führungselement und das abisolierte Ende des Kabels umschließen und miteinander verbinden.
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In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Führungselement aus einem Führungselement-Oberteil und aus einem Führungselement-Unterteil gebildet ist, wobei die Kanäle des Führungselements im Führungselement-Oberteil und/oder im Führungselement-Unterteil ausgebildet sind
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Dabei kann vorgesehen sein, dass das Führungselement-Oberteil und das Führungselement-Unterteil beispielsweise mittels eines Führungselement-Filmscharniers miteinander verbunden sind. Es kann auch eine andere Art von Scharnierverbindung oder eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen den beiden Teilen des Führungselements vorgesehen sein. Diese können auch als zwei zunächst voneinander separate Teile vorliegen. Auch eine stoffschlüssige Verbindung ist denkbar.
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Dadurch wird eine besonders flexible Montage der Leitungen in der Steckverbinder-Baugruppe ermöglicht. Wenn die beiden Teile durch ein Scharnier bzw. ein Filmscharnier miteinander verbunden sind und/oder das Führungselement z.B. einstückig ausgebildet vorliegt, wird vorteilhaft auch eine besonders einfache Montage ermöglicht sowie verhindert, dass beim Zusammenbau eines der beiden Teile verloren gehen kann.
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Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen
- 1a bis 1c: schematische perspektivische Ansichten einer Steckverbinder-Baugruppe;
- 2a: eine schematische perspektivische Ansicht eines Gehäuses eines Steckverbinders einer Steckverbinder-Baugruppe;
- 2b: eine schematische perspektivische Ansicht eines Gehäuses einer Steckverbinder-Baugruppe mit darin eingesetzten Kontaktelementen und einem Kabel;
- 2c: eine schematische Aufsicht auf ein vorderes Ende des Führungselements des Gehäuses aus den 2a und 2b;
- 3a: eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Steckverbinder-Baugruppe mit geöffnetem Führungselement;
- 3b eine schematische perspektivische Aufsicht auf ein Führungselement-Oberteil der Steckverbinder-Baugruppe aus 3a;
- 3c: eine schematische perspektivische Ansicht auf die Steckverbinder-Baugruppe aus 3a mit geschlossenem Führungselement.
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1a zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Steckverbinder-Baugruppe 100. Diese ist eingerichtet zur Übertragung von Datenraten von wenigstens 10 Mbit/s. Sie ist weiterhin eingerichtet zum Zusammenstecken entlang einer Einsteckrichtung E mit einem Gegensteckverbinder, welcher hier nicht dargestellt ist. Die Steckverbinder-Baugruppe 100 weist auf: einen Steckverbinder 1 mit einem Gehäuse 2, welches einen Innenraum 3 aufweist. Der Steckverbinder 1 weist außerdem wenigstens zwei im Innenraum 3 angeordnete Kontaktkammern 4 auf (hier gestrichelt angedeutet). Der Steckverbinder 1 weist weiterhin wenigstens zwei Kontaktelemente 5 auf, wobei jedes Kontaktelements 5 in einer Kontaktkammer 4 angeordnet ist (siehe auch 2b). Die Steckverbinder-Baugruppe 100 weist weiterhin ein Kabel 30 mit wenigstens zwei gegeneinander isolierten Leitungen 31 auf, wobei die zwei Leitungen 31 umeinander verdrillt verlaufen. Das Kabel 30 ist hier ein sogenanntes „twisted-pair“-Kabel.
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Das Gehäuse 2 ist aus einem Gehäuseoberteil 21 und einem Gehäuseunterteil 22 gebildet. An seinem vorderen Ende ist für jedes Kontaktelement 5 eine Einstecköffnung 12 für ein Gegenkontaktelement ausgebildet. Das Gegenkontaktelement kann beispielsweise eine Art Kontaktmesser, ein Pin oder ähnliches sein.
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Das Kabel 30 ist einem Kontaktkammer-Hinterende 9 des Gehäuses 2 zugewandt. Die in den Kontaktkammern 4 angeordneten Kontaktelemente 5 weisen in einer zur Einsteckrichtung E senkrecht verlaufenden radialen Richtung R einen ersten Abstand D1 (siehe 2b) auf. Die beiden Leitungen 31 weisen einen zweiten Abstand D2 zueinander auf. Dieser zweite Abstand D2 kann z.B. innerhalb des Kabels 30, in dem die Leitungen 31 verdrillt umeinander verlaufen (2b), bestimmt werden. Er kann z.B. senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Kabels 30, also beispielsweise entlang der radialen Richtung R bestimmt werden.
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Das Kabel 30 weist neben den in seinem Inneren befindlichen zwei Leitungen 31 mit ihren jeweiligen Außenisolierungen 33 zusätzlich einen Schirmungsleiter 34 auf, welcher entlang einer die Einsteckrichtung E umlaufenden Umlaufrichtung U die Leitungen 31 umgibt. Dieser Schirmungsleiter 34 ist entlang der radialen Richtung R betrachtet von einer Außenisolierung 35 umgeben. Die Außenisolierung 35 ist in der Nähe des Gehäuses 2 des Steckverbinders 1 entfernt. Der Schirmungsleiter 34 ist unmittelbar benachbart zum Gehäuse 2 entfernt und die beiden Leitungen 31 sind in diesem Bereich voneinander entdrillt. Die beiden Leitungen 31 bilden ein Leitungspaar 32.
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1b zeigt die Steckverbinder-Baugruppe 100 der 1a um 180° um die Längsachse gedreht, wobei ein Schirmungselement 7 sichtbar ist, welches um das Gehäuse herum U-förmig angeordnet werden kann und welches an seinem hinteren Ende einen Isolationscrimp 10 und einen Schirmungscrimp 11 aufweist.
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1c zeigt die Steckverbindung-Baugruppe 100 aus den 1a und 1b, an welcher nun das Schirmungselement 7 mit dem Gehäuse 2 und dem Kabel 30 verbunden ist. Dabei sind vier Laschen 13 des Schirmungselements 7 um das Gehäuseunterteil 22 herumgebogen, so dass das Schirmungselement 7 verliersicher am Gehäuse 2 befestigt ist. Der Isolationscrimp 10 ist um die Außenisolierung 35 herum am äußersten Ende des Schirmungselements 7 vercrimpt und der Schirmungscrimp 11 ist um den Schirmungsleiter 34 herum festgecrimpt. Auf diese Weise sind das Kabel 30 und das Gehäuse 2 des Steckverbinders 1 verliersicher miteinander verbunden bzw. aneinander festgelegt.
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Am Gehäuseunterteil 22 sind zwei Aussparung 23 zu erkennen. In diese Aussparungen 23 können beispielsweise am Kontaktelement 5 angeordnete Rastlanzen verrasten. Es versteht sich, dass bei anderen Ausführungsformen auf derartige Aussparungen 23 und auf Rastlanzen an den Kontaktelementen 5 verzichtet werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass mittels der Aussparungen 23 das Gehäuse 2 in einem weiteren Gehäuse, in welches der Steckverbinder 1 eingesteckt wird, verrastet werden kann.
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2a zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Gehäuses 2 eines Steckverbinders 1 einer Steckverbinder-Baugruppe 100.
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Im Innenraum 3 sind gut die beiden Kontaktkammern 4 zur Aufnahme der Kontaktelemente 5 zu erkennen.
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Am Kontaktkammer-Hinterende 9 ist ein Hinterschnitt 8 zu erkennen. An diesem Hinterschnitt 8 kann eine Außenkontur des jeweils in die Kontaktkammer 4 eingesetzten Kontaktelements 5 anstoßen, so dass ein Herausziehen der Kontaktelemente 5 entgegen der Einsteckrichtung E verhindert ist (siehe 2b).
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Am hinteren Ende des Gehäuses 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit dem Gehäuse 2 ein Führungselement 40 angeordnet. Das Führungselement 40 weist zwei voneinander getrennte Kanäle 41 bzw. Nuten zur Aufnahme je einer der Leitungen 31 des Kabels 30 auf, wobei diese Leitungen 31 mit einem Kontaktelement-Paar 6 elektrisch und mechanisch verbunden werden können (2b). An einem den Kontaktelementen 5 zugewandten vorderen Ende des Führungselements 40 ist ein erster Kanalabstand K1 zwischen den Kanälen 41 ausgebildet. Dieser entspricht im Wesentlichen dem ersten Abstand D1 zwischen den Kontaktelementen 5 (siehe auch 2b). An einem dem Kabel 30 zugewandten hinteren Ende 43 des Führungselements 40 ist ein zweiter Kanalabstand K2 zwischen den Kanälen 41 ausgebildet, welcher im Wesentlichen dem zweiten Abstand D2 zwischen den Leitungen 31 eines Leitungspaar 32 entspricht (siehe 2b).
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Der erste Kanalabstand K1 und der zweite Kanalabstand K2 werden beispielsweise in der Ebene bestimmt, welche durch die beiden Kontaktelemente 5 des Gehäuses 2 ausgebildet ist. Die Kanalabstände K1, K2 können somit entlang der radialen Richtung R gemessen werden.
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2b zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Gehäuses 2 aus 2a, wobei in die Kontaktkammern 4 des Gehäuses 2 jeweils ein Kontaktelement 5 als Buchsenkontaktelement eingesetzt ist. Jedes der beiden Kontaktelemente 5 ist mit je einer Leitung 31 eines Leitungspaars 32 des Kabels 30 verbunden. Es ist gut zu erkennen, wie die beiden Leitungen 31 zwischen den Kontaktelementen 5 und dem Austritt aus dem Kabel 30 in einer definierten Weise vom ersten Abstand D1 auf den zweiten Abstand D2 hingeführt werden. Die Kanäle 41 bzw. Nuten des Führungselements 40 verlaufen von den Kontaktkammern 4 ausgehend zum hinteren Ende konisch aufeinander zu.
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2c zeigt eine schematische Aufsicht auf das vordere Ende 42 (den Kontaktkammern 4 zugewandt) des Führungselements 40 des Gehäuses 2 aus den 2a und 2b. Dabei sind die Kanaldurchmesser DK der beiden Kanäle 41 ebenso zu erkennen wie die Außendurchmesser DA der Leitungen 31 bzw. der die Leitungen 31 umgebenden Leitungsisolierungen 33. Der Kanaldurchmesser DK ist nur geringfügig größer als der Außendurchmesser DA der Leitungen 31 mit ihrer Leitungsisolierung 33. Beispielsweise ist der Kanaldurchmesser DK ca. 5% bis 15% größer als der Außendurchmesser DA der Leitungsisolierung 33. In der Figur ist außerdem eine Trennungsebene 44 zwischen einem Führungselement-Oberteil 45 und einem Führungselement-Unterteil 46 zu erkennen. Das Führungselement-Oberteil 45 kann beispielsweise mittels eines Filmscharniers mit dem Führungselement-Unterteil 46 verbunden sein. Es ist auch möglich, dass die beiden Teile lose (also separat) voneinander vorliegen. Dies hängt im Ausführungsbeispiel der 2a bis 2c auch davon ab, ob das Gehäuseunterteil 22 mittels eines Filmscharniers mit dem Gehäuseoberteil 21 verbunden ist.
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3a zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Steckverbinder-Baugruppe 100 mit geöffnetem Führungselement 40. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Führungselement 40 als vom Gehäuse 2 separates Element ausgebildet. Es ist an dem hinteren Ende des Gehäuses 2 angeordnet. Beispielsweise kann es kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig am Gehäuse 2 befestigt sein. Es kann z.B. mittels einer Clipsverbindung, einer Nut-Feder-Verbindung oder sogar lose am hinteren Ende des Gehäuses 2 angeordnet sein. In dem Fall, dass es lose am hinteren Ende des Gehäuses 2 angeordnet ist, kann beispielsweise durch das Anbringen eines Schirmungselements 7 (siehe 1c) eine verliersichere und ortsfeste Anordnung zwischen Gehäuse 2 und Kabel 30 bewirkt werden - das Schirmungselement 7 koppelt dann das Gehäuse 2 und das Führungselement 40 positionsfest relativ zueinander.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Führungselement 40 beispielsweise aus einem vom Gehäuse 2 verschiedenen Material ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Führungselement 40 auch Schirmungseigenschaften aufweisen. Auf diese Weise, beispielsweise durch die Beimischung von Metallpartikeln oder die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Kunststoffes, kann das Führungselement 40 beispielsweise den Bereich der entdrillten Leitungen 31 abschirmen, in welchem der Schirmungsleiter 34 die Leitungen 31 nicht mehr umhüllt.
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Auch kann durch die Verwendung eines vom Gehäuse 2 separaten Führungselements 40 der Verlauf der Kanäle 41 maßgeschneidert auf die jeweilige Anwendung ausgebildet werden. In gleicher Weise kann eine Länge L (siehe 3b) des Führungselements 40 an die Mindestlänge der Leitungen im entdrillten Bereich angepasst werden (z.B. kann die Länge L zwischen 2,5mm und 25mm oder zwischen 3mm und 8mm betragen). Schließlich kann der Kanaldurchmesser DK im Führungselement 40 auf die verwendete Leitung maßgeschneidert werden, so dass dasselbe Gehäuse 2 für verschiedene Kabel 30 bzw. Leitungen 31 mit unterschiedlichen Außendurchmessern DA verwendet werden kann.
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Es versteht sich, dass in den Kanälen 41 bzw. Nuten jeweils ein Abschnitt vorgesehen sein kann, in welchem der Kanaldurchmesser DK geringer ausfällt als der Außendurchmesser DA der Leitungen 31. Auf diese Weise kann innerhalb des Führungselements 40 eine weitere Zugentlastung bereitgestellt werden.
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3b zeigt eine schematische perspektivische Aufsicht auf das Führungselement-Oberteil 45 der Steckverbinder-Baugruppe 100 aus 3a. Hier ist gut der zunächst ungefähr parallele und dann konische Verlauf der beiden Kanäle 41 zu erkennen. Die beiden Kanäle 41 verlaufen entlang ihrer gesamten Länge vollständig voneinander getrennt. Am vorderen Ende 42 weisen sie den ersten Kanalabstand K1 auf und am hinteren Ende den zweiten Kanalabstand K2.
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3c zeigt eine schematische perspektivische Ansicht auf die Steckverbinder-Baugruppe 100 aus 3a, wobei hier das Führungselement 40 durch Schließen des Führungselement-Unterteils 46 geschlossen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006010279 A1 [0003]
