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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen geschirmten elektrischen Verbinder zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem komplementären geschirmten elektrischen Gegenverbinder als Teil einer abgeschirmten elektrischen Leitung im Allgemeinen und einen solchen geschirmten elektrischen Verbinder mit einer Leuchtanzeige im Speziellen, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines geschirmten elektrischen Verbinders mit einer Leuchtanzeige.
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Hintergrund der Erfindung
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Ein geschirmter elektrischer Verbinder wird z.B. verwendet, um an ein geschirmtes elektrisches Kabel angeschlossen zu werden, damit das geschirmte elektrische Kabel mittels des geschirmten Verbinders mit einem entsprechenden komplementären geschirmten Gegensteckverbinder verbunden werden kann, oder der Verbinder kann in Form eines geschirmten Mehrfachverbinders oder -verteilers ausgebildet sein, um mehrere geschirmte Kabel mit entsprechenden geschirmten Verbindern miteinander verbinden zu können. Ein typisches Beispiel für einen Mehrfachverbinder bzw. -verteiler ist ein sogenannter Y-Verbinder mit einem männlichen Steckverbinder auf einer Seite und zwei weiblichen Steckverbindern auf der anderen Seite, oder umgekehrt.
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Bei einem geschirmten elektrischen Verbinder sind also einerseits die im Inneren liegenden Leiter, zum Beispiel Adern mit Kontaktelementen des Verbinders und andererseits die jeweiligen elektromagnetischen Abschirmhüllen zu verbinden.
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Aus der
WO 2016/135170 A1 ist ein geschirmter elektrischer Verbinder zur Verbindung oder Verteilung von geschirmten elektrischen Leitungen oder Steckverbinder untereinander sowie ein Verfahren zur Herstellung des geschirmten elektrischen Verbinders, z.B. für die Sensor-/Aktorverkabelung bekannt. Bei diesem als Advanced Shielding Technology (AST) bekannten Schirmkonzept wird ein Schirmgehäuse aus einem gegossenem Metallkörper verwendet, der in situ auf Ringbereiche von Abschirmhüllen und/oder Abschirmgehäusen gegossen wird. Zum Verbinden der Abschirmungen zwischen dem Verbinder und z.B. einem geschirmten Kabel wird das Schirmgehäuse in situ an einen abisolierten Ringbereich des Abschirmgeflechts angegossen.
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Vorrichtungen und Verfahren zum Druckgießen von niedrig schmelzendem Metall, um solche Schirmgehäuse zu gießen, sind z.B. in der
DE 10 2019 131 648 und der
DE 10 2019 131 649 beschrieben.
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Bei manchen Verbindern ist es erwünscht, LEDs einzubauen, um Warn- oder Statussignale anzuzeigen. In der
DE 20 2008 015 308 U1 wird ein Rundsteckverbinder mit einer Schirmhülse vorgeschlagen, bei welchem die Schirmhülse gefaltet wird, um durch die Faltung elektrische Leiter für die LEDs verlegen zu können. Die LEDs sind auf einer ringförmigen Leiterplatte außerhalb der Schirmhülse angeordnet.
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Die Herstellung eines solchen Rundsteckverbinders erscheint aufwändig. Dies gilt insbesondere für die Herstellung und Montage der gefalteten Schirmhülse. Darüber hinaus erscheint es schwierig, die Zuleitungen für die LEDs durch die Faltung der Schirmhülse zu den LEDs zu verlegen und der Verbinder hat überdies einen relativ großen Durchmesser. Ferner erscheinen die Anschluss der LEDs bei diesem Rundsteckverbinder wenig robust zu sein, was zu Fehleranfälligkeit führen könnte. Alles in allem scheint dieser Rundsteckverbinder in mehrerlei Hinsicht verbesserungswürdig.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen geschirmten elektrischen Verbinder mit Leuchtanzeige verfügbar zu machen, welcher hohe Anforderungen an Robustheit, Dichtigkeit und Langlebigkeit erfüllt und kompakt ist.
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Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, einen geschirmten elektrischen Verbinder mit Leuchtanzeige bereit zu stellen, welcher kostengünstig und in einem rationellen weitgehend automatisierten Herstellungsprozess herstellbar ist.
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Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines geschirmten elektrischen Verbinders mit Leuchtanzeige bereit zu stellen, welches einfach, rationell und kostengünstig ist und mittels welchem ein robuster, dichter und langlebiger Verbinder produzierbar ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die Erfindung betrifft einen geschirmten elektrischen Verbinder zum Herstellen einer geschirmten elektrischen Verbindung mit einem komplementären geschirmten elektrischen Gegenverbinder als Teil einer abgeschirmten elektrischen Leitung, wobei der Verbinder einen vorderen Verbinderteil zum Verbinden mit dem elektrischen Gegenverbinder und einen rückwärtigen Anschlussbereich zum dauerhaften Anschließen von elektrischen Leitern aufweist. Je nach Ausführungsform können die Leiter z.B. als Adern eines elektrischen Kabels (z.B. im Fall eines Kabelverbinders) oder als rückwärtige Anschlussabschnitte von Kontaktelementen jeweils eines oder mehrerer weiterer Verbinder (z.B. im Fall eines Mehrfachverbinders oder-verteilers) ausgebildet sein.
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Der Verbinder umfasst zumindest ein oder mehrere elektrisch leitfähige Kontaktelemente, z.B. Steckkontaktpins oder Steckkontaktbuchsen, welche in einem elektrisch isolierenden Kontaktträger des vorderen Verbinderteils gehalten werden, z.B. in zugeordnete Bohrungen des Kontaktträgers eingesteckt sind. Die Kontaktelemente weisen jeweils einen vorderen Verbindungsabschnitt zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem komplementären Kontaktelement des Gegenverbinders, z.B. mittels Steckverbindung, und einen rückwärtigen Anschlussabschnitt auf, welcher in dem rückwärtigen Anschlussbereich des elektrischen Verbinders dauerhaft elektrisch mit einem vorderen Ende eines zugeordneten rückwärtigen elektrischen Leiters verbunden ist. Vorzugsweise werden hierzu die freien vorderen Enden der elektrischen Leiter z.B. durch Löten oder Crimpen und die zugeordneten rückwärtigen Anschlussabschnitte z.B. mittels einer Pressverbindung oder Löten jeweils mit einer Platine elektrisch verbunden.
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Der Verbinder umfasst ferner einen Zwischenisolierkörper aus elektrisch isolierendem Material, in welchem die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente und die freien Enden der inneren Leiter eingebettet sind, und welcher den rückwärtigen Anschlussabschnitt der Kontaktelemente und die freien Enden der inneren Leiter nach außen elektrisch isoliert.
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Der Verbinder umfasst in dem rückwärtigen Anschlussbereich ein Abschirmelement, welches sich hülsenartig um die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente und die Leiter erstreckt, um dort einen Teil der elektromagnetischen Abschirmung zu bilden. Mit anderen Worten umschließt das Abschirmelement die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente und die freien Enden der Leiter sowie den Zwischenisolierkörper ringförmig oder hülsenartig, um einen Teil der EMV-Schirmung der Leitung zu bilden. Das Abschirmelement kann demnach auch als Abschirmhülse bezeichnet werden. Der Zwischenisolierkörper aus elektrisch isolierendem Material isoliert dabei die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente und die vorderen Enden der Leiter elektrisch von dem Abschirmelement.
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Der Verbinder umfasst in dem rückwärtigen Anschlussbereich zumindest ein oder mehrere Licht emittierende Bauteile, welche innerhalb des Abschirmelements angeordnet sind, um diese in einfacher Weise mit den Kontaktelementen bzw. den Leitern zu verbinden ohne die Abschirmung durchqueren zu müssen. Die Licht emittierenden Bauteile können als Leuchtanzeige, z.B. als Warn- oder Status-Leuchten für die elektrische Funktion der inneren Leiter eingesetzt werden.
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Das Abschirmelement weist einen oder mehrere seitliche Durchbrüche auf derart, dass das Licht des bzw. der Licht emittierenden Bauteile von innerhalb des Abschirmelements durch den bzw. die Durchbrüche nach außen scheinen kann, um von außerhalb des elektrischen Verbinders sichtbar zu sein.
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Da der Verbinder eine Mehrzahl von Licht emittierenden Bauteilen, eine Mehrzahl den Licht emittierenden Bauteilen zugeordneten Durchbrüche und eine Mehrzahl von Leitern aufweisen kann, die mit einer Mehrzahl von Kontaktelementen verbunden werden, ist hierin auch immer die Mehrzahl umfasst, wenn die Einzahl verwendet wird und umgekehrt.
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In vorteilhafter Weise sind somit die Licht emittierenden Bauteile, z.B. LEDs, von außen sichtbar, und können trotzdem unmittelbar an die Leiter im Inneren der Abschirmung kontaktiert und angeordnet werden. Dies kann die gesamte Anordnung vereinfachen, den Produktionsprozess rationalisieren und zur Robustheit, Dichtigkeit und Langlebigkeit des Verbinders beitragen.
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Vorzugsweise ist das Abschirmelement aus flüssigem Metall in situ auf den Zwischenisolierkörper und dabei hülsenartig um diesen herum gegossen, so dass eine aus flüssigem Metall in situ gegossene metallische Abschirmhülse erzeugt worden ist. Die Durchbrüche werden vorzugsweise beim in situ Gießen des flüssigen Metalls auf den Zwischenisolierkörper durch transversale Gusskerne ausgespart. Beim in situ Metallguss schützt der Zwischenisolierkörper die elektrischen Leiter bzw. deren Kunststoffisolierung und die Licht emittierenden Bauelemente vor dem flüssigen Metall und bildet eine elektrisch isolierende Einbettung für die elektrischen Komponenten im Inneren der Abschirmung. Mit anderen Worten ist der Zwischenisolierkörper mit dem flüssigen Metall in situ umgossen. Flüssiges Metall schließt auch eine flüssige Metalllegierung, insbesondere eine niedrig schmelzende Metalllegierung ein.
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Mit anderen Worten weist der Verbinder in dem rückwärtigen Anschlussbereich ein Abschirmelement auf, das aus flüssigem Metall in situ unmittelbar auf den Zwischenisolierkörper und hülsenartig um diesen herum gegossen ist, um ein axiales hülsenförmiges Stück der elektromagnetisch wirksamen Abschirmung der Leitung zu bilden und die inneren Leiter, die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente, die vorderen Enden der Leiter, die Licht emittierenden Bauteile sowie den Zwischenisolierkörper ringförmig oder hülsenartig zu umschließen, und wobei der Zwischenisolierkörper aus elektrisch isolierendem Material die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente und die vorderen Ende der Leiter von dem aus flüssigem Metall in situ gegossenen Abschirmelement elektrisch isoliert und beim Metallguss vor dem flüssigen Metall schützt.
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Die Licht emittierenden Bauteile sind im rückwärtigen Anschlussbereich ebenfalls von dem flüssigen Metall ringförmig oder hülsenartig umschlossen und befinden sich im fertigen Verbinder innerhalb des aus flüssigem Metall in-situ gegossenen Abschirmelements.
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Das Abschirmelement wird vorzugsweise mit einem oder mehreren seitlichen bzw. radialen Durchbrüchen aus flüssigem Metall in situ gegossen. D.h. die Durchbrüche entstehen unmittelbar beim in situ Metallgießen derart, dass das Licht der Licht emittierenden Bauteile von innerhalb des Abschirmelements durch die Durchbrüche nach außen scheinen kann, um von außerhalb des elektrischen Verbinders sichtbar zu sein.
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Das Abschirmelement ist insbesondere aus einem Metall-Lot, insbesondere aus einem Zinn-Lot in situ auf den Zwischenisolierkörper gegossen. Entsprechende Lotmaterialien können Schmelztemperaturen im Bereich von 120° bis 300°C aufweisen, wogegen geeignete Kunststoffe des Zwischenisolierkörpers hinreichend widerstandsfähig sein können. Für den Zwischenisolierkörper kommen z.B. (amorphes) Polyamid, PMMA oder TPU in Betracht.
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Vorzugsweise weisen die Durchbrüche in dem Abschirmelement jeweils einen Durchmesser von kleiner oder gleich 2 mm auf, so dass die elektromagnetische Abschirmwirkung des Abschirmelements nicht signifikant beeinträchtigt wird.
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Die seitlichen Durchbrüche des Abschirmelements sind vorzugsweise mit lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial ausgefüllt, so dass geschlossene Fenster in den seitlichen Durchbrüchen des Abschirmelements für das austretende Licht gebildet werden. So wird eine hohe Dichtigkeit des Verbinders gewährleistet. Z.B. können entsprechende IP-Schutzarten (DIN EN 60529 oder DIN 40 050 Teil 9) erreicht werden.
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Der Zwischenisolierkörper ist insbesondere aus einem Kunststoffmaterial in den rückwärtigen Anschlussbereich um die rückwärtigen Anschlussabschnitte und die vorderen Enden der elektrischen Leiter sowie die elektrischen Anschlüsse der Licht emittierenden Bauteile spritzgegossen, um diese elektrisch isolierend einzubetten, was zur Rationalisierung des Produktionsprozesses beiträgt. Mit anderen Worten werden die elektrischen Komponenten in dem rückwärtigen Anschlussbereich zur Bildung des Zwischenisolierkörper mit dem Kunststoffmaterial umspritzt.
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Der Zwischenisolierkörper ist zumindest bereichsweise aus einem lichtdurchlässigen, z.B. transparenten oder transluzenten Kunststoffmaterial in den rückwärtigen Anschlussbereich um die rückwärtigen Anschlussabschnitte, um die vorderen Enden der elektrischen Leiter und um die Licht emittierenden Bauteile spritzgegossen, um diese elektrisch isolierend einzubetten und die Licht emittierenden Bauteile dabei lichtdurchlässig einzubetten. Der Zwischenisolierkörper kann hierzu vollständig aus einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial, z.B. amorphem Polyamid, PMMA oder TPU spritzgegossen sein, oder zumindest an den Stellen an denen sich die Licht emittierenden Bauteile befinden. Dadurch können u.a. die Vorteile Dichtigkeit, Rationalisierung und hohe Lichtausbeute in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert werden.
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Vorzugsweise besteht also der Zwischenisolierkörper zumindest bereichsweise aus einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial und weist zumindest einen oder mehrere seitliche, sich transversal nach außen erstreckende lichtdurchlässige Vorsprünge auf, welche räumlich den Licht emittierenden Bauteilen zugeordnet sind und die seitlichen Durchbrüche in dem Abschirmelement als vom Metallguss verbliebene Gusskerne ausfüllen, um geschlossene Fenster in den seitlichen Durchbrüchen in dem Abschirmelement für das austretende Licht zu bilden.
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Vorzugsweise ist noch ein Griffstück aus Kunststoffmaterial um das Abschirmelement spritzgegossen, welches das Abschirmelement einhüllt und nach außen elektrisch isoliert. Mit anderen Worten wird das Abschirmelement mit dem Griffstück umspritzt.
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Vorzugsweise ist das Griffstück radial geschlossen und überdeckt die Fenster bzw. Durchbrüche in dem Abschirmelement. Damit das Licht durch das Griffstück nach außen treten kann, wenn das Griffstück die lichtemittierenden Bereiche umschließt, ist das Griffstück, ggf. teilweise oder vollständig, aber zumindest in den Bereichen der Licht emittierenden Bauteile aus einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial um das Abschirmelement spritzgegossen. Dadurch kann das Abschirmelement einerseits sicher eingehäust werden und lässt trotzdem das Licht durch das Griffstück hindurch nach außen treten. Auch hierdurch können Dichtigkeit, Robustheit, Langlebigkeit und Rationalisierung des Produktionsprozesses in vorteilhafter Weise in Einklang gebracht werden.
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Die geschlossenen Fenster in den Durchbrüchen in dem aus flüssigem Metall in situ gegossenen Abschirmelement können insbesondere auf folgende Arten erzeugt werden:
- i) Der Zwischenisolierkörper ist mit zumindest einem oder mehreren radial nach außen ragenden Vorsprüngen hergestellt, insbesondere aus Kunststoffmaterial spritzgegossen, wobei zumindest die nach außen ragenden Vorsprünge aus einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial hergestellt, insbesondere spritzgegossen sind. Die Durchbrüche sind beim in situ Gießen des Abschirmelements aus flüssigen Metall durch die Vorsprünge des Zwischenisolierkörpers erzeugt worden, indem die Vorsprünge beim Metallgießen als verbleibende Gusskerne fungieren und somit in situ mit dem flüssigen Metall umgossen worden sind, um dabei die geschlossenen Fenster zum Austreten des Lichts in den Durchbrüchen des Abschirmelements zu formen.
- ii) Das Abschirmelement ist aus zumindest bereichsweise lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial mit dem Griffstück umspritzt, um das Abschirmelement einzuhüllen und nach außen elektrisch zu isolieren. Dabei ist das lichtdurchlässige Kunststoffmaterial des Griffstücks in die Durchbrüche des Abschirmelements hineingespritzt, um geschlossene Fenster in den Durchbrüchen des Abschirmelements zum Austreten des Lichts zu bilden.
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Vorzugsweise ist eine Platine im Anschlussbereich des Verbinders angeordnet, welche die vorderen Enden der Leiter mit den rückwärtigen Anschlussabschnitten der zugeordneten Kontaktelemente elektrisch verbindet und an welche die Licht emittierenden Bauteile angeschlossen sind, wobei die Platine vorzugsweise ebenfalls von dem spritzgegossenen Zwischenisolierkörper eingebettet ist. Vorzugsweise sind die vorderen Enden der Leiter und die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente von gegenüberliegenden Seiten gegenläufig durch Öffnungen in der Platine gesteckt und z.B. mit Leiterbahnen auf der Platine verlötet bzw. mit Pressverbindungen elektrisch mit den Leiterbahnen verbunden. Die Licht emittierenden Bauteile, sind vorzugsweise als SMD-LEDs ausgebildet und auf die Platine aufgelötet, um elektrisch mit den Leitern bzw. den Kontaktelementen elektrisch verbunden zu sein. Dadurch sind auch die Platine und die Licht emittierenden Bauteile vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt.
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Vorzugsweise ist der Kontaktträger, in welchen die Kontaktelemente eingesteckt sind, von einer Verbinder-Abschirmhülse ringförmig umgeben, welche, je nach Verbinderart, mit einer Überwurfmutter oder einer Gewindehülse in Eingriff steht. Das Abschirmelement kann sich i) axial bis über die ggf. vorgefertigte, Verbinder-Abschirmhülse erstrecken und ist aus flüssigem Metall in situ auf die Verbinder-Abschirmhülse gegossen, oder das Abschirmelement kann einstückig mit der Verbinder-Abschirmhülse aus flüssigem Metall in situ gegossen sein.
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Der Verbinder kann z.B. als geschirmter Kabelverbinder oder als geschirmter Mehrfachverbinder oder -verteiler ausgebildet sein.
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Der Kabelberbinder ist zum Verbinden eines abgeschirmten Kabels ausgebildet, wobei an den geschirmten Kabelverbinder rückwärtig ein abgeschirmtes Kabel mit einem oder mehreren separat isolierten Adern und einer die Adern umhüllenden Kabelabschirmung, z.B in Form eines Abschirmgeflechts, angeschlossen wird. Die Leiter werden demnach von Adern des abgeschirmten Kabels gebildet. Die Kabelabschirmung um die Adern und innerhalb eines Kabelmantels ist stückweise freigelegt, indem das Kabel stückweise abisoliert ist. Das Abschirmelement erstreckt sich axial bis zu dem freigelegten Stück der Kabelabschirmung und ist aus dem flüssigem Metall in situ axial zumindest bis auf das abisolierte Stück der Kabelabschirmung gegossen, um diese elektrisch zu kontaktieren und die Abschirmungen des Kabels und des vorderen Verbinderteils mittels des aus flüssigem Metall in situ gegossenen Abschirmelements miteinander zu verbinden.
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Der Mehrfachverbinder kann als (Zweier-)Verbindungsstück zum Verbinden zweier Kabelverbinder ausgebildet sein, oder als ein Mehrfachverteiler mit drei oder mehr vorderen Verbinderteilen, z.B. ein Y-Verbinder (3-fach Verbinder), wobei die weiteren vorderen Verbinderteile jeweils mit einem Kontaktträger und einem rückwärtigen Anschlussbereich gleichartig wie bei dem ersten vorderen Verbinderteil ausgebildet sind. Beim Mehrfachverbinder werden also zwei oder mehr vordere Verbinderteile jeweils mit Ihren rückwärtigen Abschlussbereichen miteinander verbunden, d.h. dass die Leiter von den rückwärtigen Anschlussabschnitten der Kontaktelemente der weiteren vorderen Verbinderteile gebildet werden. Dabei erstreckt sich das Abschirmelement in den rückwärtigen Anschlussbereichen der vorderen Verbinderteile und ist aus flüssigem Metall in situ um die elektrischen Komponenten zwischen den mehreren vorderen Verbinderteilen gegossen, um eine vollständige elektromagnetische Abschirmung des Mehrfachverbinders zu bilden.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend beschriebenen geschirmten elektrischen Verbinders, wobei der geschirmte elektrische Verbinder mit folgenden Schritten hergestellt wird.
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Das vordere Verbinderteil zum Verbinden mit dem elektrischen Gegenverbinder wird bereitgestellt und es werden die elektrisch leitfähigen Kontaktelemente in den elektrisch isolierenden Kontaktträger des vorderen Verbinderteils in zugeordnete Bohrungen eingesteckt.
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Die vorderen Enden der elektrischen Leiter, z.B. abisolierte Aderenden oder rückwärtige Abnschlussabschnitte von anderen Kontaktelementen, werden in einem rückwärtigen Anschlussbereich des vorderen Verbinderteils dauerhaft elektrisch mit den rückwärtigen Anschlussabschnitten der Kontaktelemente verbunden. Die vorderen Enden und die rückwärtigen Anschlussabschnitte können z.B. an einer Platine angelötet oder mittels einer Pressverbindung mit der Platine dauerhaft verbunden werden.
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Ferner werden die Licht emittierenden Bauteile in dem rückwärtigen Anschlussbereich eingebaut und mit den rückwärtigen Anschlussabschnitten der Kontaktelemente und den vorderen Enden der Leiter elektrisch verbunden, z.B. werden sie auf der Platine aufgelötet.
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Nachdem die dauerhaften elektrischen Verbindungen der jeweiligen einzelnen Leiter bzw. Adern hergestellt wurden, wird diese vormontierte Verbinderanordnung in eine erste Spritzgussform eingelegt und die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente, die vorderen Enden der elektrischen Leiter und die Licht emittierenden Bauteile werden mittels eines Spritzgussverfahrens mit einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial umspritzt, um mittels des so spritzgegossenen Zwischenisolierkörpers die Licht emittierenden Bauteile und die Verbindungsstellen elektrisch isolierend einzubetten und um diese bei dem nachfolgenden Metallgussschritt vor dem flüssigen Metall zu schützen.
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Nachfolgend wird die so hergestellte Anordnung in eine Metallgussform eingelegt und das Abschirmelement wird in situ aus flüssigem Metall auf den Zwischenisolierkörper und hülsenartig um diesen herum gegossen, z.B. mittels eines Druckgussverfahrens mit niedrig schmelzendem Metall-Lot, so dass das Abschirmelement den Zwischenisolierkörper und die darin eingebetteten rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente, vorderen Enden der elektrischen Leiter und Licht emittierenden Bauteile ringförmig oder hülsenartig umschließt, um einen Teil der elektromagnetisch wirksamen Abschirmung der Leitung zu bilden, wobei der Zwischenisolierkörper die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente, die vorderen Enden der Leiter und die Licht emittierenden Bauteile vor dem flüssigen Metall schützt und diese von dem so aus flüssigem Metall in situ gegossenen Abschirmelement elektrisch isoliert. Mit anderen Worten wird der Zwischenisolierkörper im Verbinder in situ mit dem flüssigen Metall umgossen.
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Das Abschirmelement wird beim in situ Gießen des flüssigen Metalls in der Metallgussform mit zumindest einem seitlichen bzw. radialen Durchbruch an dem Licht emittierenden Bauteil gegossen derart, dass das Licht des Licht emittierenden Bauteils durch den Durchbruch aus dem Inneren des Abschirmelements nach außen treten kann.
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Gemäß einer Ausführungsform wird hierzu der Zwischenisolierkörper in der ersten Spritzgussform mit einem nach außen ragenden Vorsprung spritzgegossen, wobei zumindest der Vorsprung aus einem lichtdurchlässigen, z.B. transparenten oder transluzenten Kunststoffmaterial spritzgegossen wird. Beim Metallgießen erstreckt sich der Vorsprung bis an die Metallgussform und bildet so beim Metallguss einen Gusskern zum Formen des Durchbruchs in dem Abschirmelement. Dabei dichtet der Vorsprung beim Metallgießen insbesondere gegen die Innenseite der Metallgussform.
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Der Vorsprung des Zwischenisolierkörpers aus lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial verbleibt vorzugsweise als geschlossenes lichtdurchlässiges Fenster in dem Durchbruch des Abschirmelements.
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Gemäß einer Ausführungsform kann aber auch die Metallgussform einen sich nach innen bis an den Zwischenisolierkörper erstreckenden Vorsprung als Gusskern für den Metallguss aufweisen, der beim Metallguss insbesondere gegen die Außenseite des Zwischenisolierkörpers dichtet derart, dass der Vorsprung der Metallgussform beim Metallguss den Durchbruch in dem Abschirmelement formt. Falls gewünscht, wird der Durchbruch nachfolgend mit lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial verschlossen, insbesondere durch das Umspritzen mit dem Griffstück.
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Mit anderen Worten bilden entweder äußere Vorsprünge am Zwischenisolierkörper oder innere Vorsprünge an der Metallgussform die Gusskerne zur Erzeugung der Durchbrüche.
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Vorzugsweise weisen die Vorsprünge als Gusskerne jeweils einen Durchmesser von kleiner oder gleich 2 mm auf.
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Vorzugsweise wird die aus der Metallgussform entnommene Verbinderanordnung in einem weiteren Schritt in eine zweite Spritzgussform eingelegt und das Abschirmelement wird in der zweiten Spritzgussform mit einem Kunststoffmaterial mittels Spritzgussverfahren umspritzt, um das Griffstück zu erzeugen und damit das Abschirmelement einzuhüllen und nach außen elektrisch zu isolieren.
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Dabei wird das Griffstück vorzugsweise zumindest bereichsweise aus einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial spritzgegossen, um einerseits das Abschirmelement auch über den Durchbrüchen einzuhüllen und nach außen elektrisch zu isolieren und andererseits das Licht durch das Griffstück hindurch nach außen treten zu lassen.
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Vor dem Einlegen in die erste Spritzgussform kann eine Platine im Anschlussbereich des Verbinders angeordnet werden, welche die vorderen Enden der Leiter mit den zugehörigen rückwärtigen Anschlussabschnitten der Kontaktelemente elektrisch verbindet und über welche die Licht emittierenden Bauteile angeschlossen werden, wobei die Platine bei Spritzgießen des Zwischenisolierkörpers mit eingebettet wird. Z.B. können die vorderen Enden der Leiter und die rückwärtigen Anschlussabschnitte der Kontaktelemente von gegenüberliegenden Seiten gegenläufig durch jeweils zugeordnete Öffnungen in der Platine gesteckt werden und z.B. mit Leiterbahnen auf der Platine verlötet bzw. mit Pressverbindungen elektrisch mit den Leiterbahnen kontaktiert werden.
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Ferner werden vorzugsweise die lichtemittierenden Bauteile, z.B. SMD-LEDs, auf die Platine aufgelötet, um elektrisch mit den zugeordneten Leitern Kontaktelementen elektrisch verbunden zu werden.
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Der Kontaktträger kann von einer Verbinder-Abschirmhülse ringförmig umgeben sein, welche mit einer Überwurfmutter oder einer Gewindehülse in Eingriff steht und wobei i) sich das Abschirmelement axial bis über die Verbinder-Abschirmhülse erstreckt und beim Metallguss an die Verbinder-Abschirmhülse angegossen wird oder wobei ii) das Abschirmelement beim Metallguss einstückig mit der Verbinder-Abschirmhülse aus flüssigem Metall in situ gegossen wird.
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Wenn der Verbinder als ein Kabelverbinder zum Verbinden eines abgeschirmten Kabels ausgebildet ist und die Leiter als Adern des abgeschirmten Kabels realisiert sind, wird die Kabelabschirmung stückweise freigelegt, in dem das Kabel stückweise abisoliert wird. Das Kabel umfasst demnach einen oder mehrere Leiter in Form von einzeln isolierten Adern, darum eine Kabelabschirmung, z.B. ein Abschirmgeflecht und einen isolierenden Kabelmantel. Die Kabelabschirmung kann insbesondere durch Teilabzug des Kabelmantels oder Umschlagen der Kabelabschirmung freigelegt werden. Beim Teilabzug wird der Kabelmantel rundherum eingeschnitten und der so abgetrennte Abschnitt des Kabelmantels mit einer Länge von z.B. einigen mm bis einigen cm, wird ein stückweit, z.B. einige mm, nach vorne geschoben, um zwischen dem abgetrennten vorgeschobenen Abschnitt des Kabelmantels und dem verbleibenden Rest des Kabelmantels einen beidseits axial von dem Kabelmantel begrenzten abisolierten Ring der Kabelabschirmung freizulegen. Das Abschirmelement wird nachfolgend in der Metallgussform aus flüssigem Metall in situ bis auf den abisolierten Ring der Kabelabschirmung gegossen, um diese elektrisch zu kontaktieren.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Verbinder als Mehrfachverbinder mit zumindest einem oder mehreren weiteren vorderen Verbinderteilen mit jeweils einem Kontaktträger und jeweils einem rückwärtigen Anschlussbereich wie vorstehend beschrieben, ausgebildet. Demnach werden die vorderen Enden der Leiter jeweils von rückwärtigen Anschlussabschnitten der Kontaktelemente der weiteren vorderen Verbinderteile gebildet. Hierbei wird das Abschirmelement in der Metallgussform zwischen den Anschlussabschnitt des vorderen Verbinderteils und des bzw. der weiteren vorderen Verbinderteile aus flüssigem Metall in situ um den Zwischenisolierkörper und somit die darin eingebetteten elektrischen Komponenten gegossen, um die elektromagnetische Abschirmung des Mehrfachverbinders zu bilden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 Eine dreidimensionale Ansicht einer Ausführungsform des geschirmten elektrischen Verbinders im vormontierten Zustand vor dem Spritzgießen des Zwischenisolierkörpers,
- 2 eine dreidimensionale Ansicht des geschirmten elektrischen Verbinders aus 1 nach dem Spritzgießen des Zwischenisolierkörpers,
- 3 eine dreidimensionale Ansicht des geschirmten elektrischen Verbinders aus 2 nach dem Umgießen mit dem Abschirmelement in einem Metallgussverfahren,
- 4 eine dreidimensionale transparente Darstellung einer Ausführungsform des geschirmten elektrischen Verbinders entsprechend 2 mit spritzgegossenem transparentem Zwischenisolierkörper,
- 5 eine vergrößerte Darstellung des rückwärtigen Anschlussbereichs des geschirmten elektrischen Verbinders mit dem spritzgegossenen Zwischenisolierkörper aus transparentem Kunststoffmaterial,
- 6 eine dreidimensionale Darstellung des Verbinders aus 4 nach dem Umgießen mit flüssigem Metall zur Erzeugung des Abschirmelements und nach dem Umspritzen mit einem transparenten Griffstück,
- 7 eine frontale Draufsicht auf den vormontierten elektrischen Verbinder aus 1, eingelegt in die erste Spritzgussform,
- 8 einen Längsschnitt durch den in die Spritzgussform eingelegten vormontierten elektrischen Verbinder aus 1 vor dem Spritzgießen des Zwischenisolierkörpers,
- 9 wie 8, aber nach dem Spritzgießen des Zwischenisolierkörpers,
- 10 eine seitliche Draufsicht auf einen geschirmten elektrischen Verbinder nach dem Metallguss des Abschirmelements,
- 11 einen Querschnitt durch den geschirmten elektrischen Verbinder entlang der Linie A-A in 10, aber vor dem Spritzgießen des Zwischenisolierkörpers und dem Metallgießen des Abschirmelements,
- 12 einen Querschnitt entlang der Linie A-A in 10 durch den in die Metallgussform eingelegten elektrischen Verbinder vor dem Metallguss des Abschirmelements,
- 13 wie 12, aber nach dem Metallguss des Abschirmelements,
- 14 wie 11, aber nach dem Umspritzen des geschirmten elektrischen Verbinders mit dem Griffstück,
- 15 bis 18 Längsschnitte durch eine Ausführungsform des geschirmten elektrischen Verbinders, geschnitten durch die Kontaktelemente in den jeweiligen Stadien des Herstellungsverfahrens,
- 19 bis 22 Längsschnitte durch den geschirmten elektrischen Verbinder aus 15 bis 18, aber geschnitten durch eine LED und einen Durchbruch in dem Abschirmelement in den jeweiligen Stadien des Herstellungsverfahrens,
- 23 einen Längsschnitt entsprechend der 22 jedoch durch eine weitere Ausführungsform des geschirmten elektrischen Verbinders,
- 24 eine Seitenansicht des geschirmten elektrischen Verbinders aus 23,
- 25 einen Querschnitt durch die Metallgussform nach dem Metallguss des Abschirmelements entlang der Linie B-B in 23,
- 26 bis 29 Längsschnitte durch eine weitere Ausführungsform des geschirmten elektrischen Verbinders geschnitten durch eine LED bzw. einen Durchbruch des Abschirmelements, in den jeweiligen Stadien des Herstellungsverfahrens,
- 30 einen Querschnitt entlang der Linie C-C durch den in die Metallgussform eingelegten elektrischen Verbinder aus 27 vor dem Metallguss des Abschirmelements,
- 31 wie 30, aber nach dem Metallguss des Abschirmelements,
- 32 einen Querschnitt entlang der Linie C-C durch den fertigen geschirmten elektrischen Verbinder aus 29 nach dem Spritzgießen des Griffstücks,
- 33 bis 36 dreidimensionale Darstellungen einer weiteren Ausführungsform des geschirmten elektrischen Verbinders in Form eines Y-Verteilers in den jeweiligen Stadien des Herstellungsverfahrens,
- 37 bis 40 Querschnitte durch den Y-Verteiler, geschnitten durch die LEDs und die Durchbrüche des Abschirmelements in den jeweiligen Stadien des Herstellungsverfahrens,
- 41 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Bezugnehmend auf die 1-22 werden eine Leiterplatte oder Platine 12 mit mehreren LEDs 14, mehreren Kontaktelemente 20 in Form von Steckkontakten und mehrere Leiter 30 in Form von Adern einer geschirmten elektrischen Leitung 40 dauerhaft elektrisch verbunden, um eine vormontierte Verbinder-Baugruppe 10 zu schaffen. Hierzu werden von der Vorderseite 12a der Platine 12 Anschlussabschnitte 22 der Kontaktelemente 20 durch zugeordnete Öffnungen 16 in der Platine 12 eingesteckt. Die Öffnungen 16 für die Anschlussabschnitte 22 sind innen metallisiert und die Kontaktierung erfolgt mittels Einpressen der Anschlussabschnitte 22. Die abisolierten vorderen Aderenden 32 werden von einer Rückseite 12b durch weitere Öffnungen 18 in der doppelseitig bestückten Platine 12, also gegenläufig zu den Anschlussabschnitten 22 eingesteckt und auf der Vorderseite 12a der Platine 12 verlötet. Somit werden in dem rückwärtigen Anschlussbereich 50 des elektrischen Verbinders mittels der Platine 12 die Adern 30 mit den Kontaktelementen 20 dauerhaft elektrisch verbunden.
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Auf die Platine 12 sind in diesem Beispiel drei LEDs 14, zum Beispiel als Status- oder Warn-Leuchtanzeigen gelötet und mit nicht dargestellten Leiterbahnen mit den Kontaktelementen 20 bzw. den Adern 30 verbunden.
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Der geschirmte elektrische Verbinder umfasst einen vorderen Verbinderteil 60 in Form eines Steckverbinderteils mit einem Kontaktträger 64. Die Kontaktelemente 20 sind in Bohrungen 66 des Kontaktträgers 64 eingesteckt und werden von dem Kontaktträger 64 gehalten. Eine rückwärtige Verbinder-Abschirmhülse 62 des vorderen Verbinderteils 60 umschließt koaxial den Kontaktträger 64 an dessen rückwärtigem Ende, um dort die Kontaktelemente 20 elektromagnetisch abzuschirmen. Die Verbinder-Abschirmhülse 62 weist einen vorderen Flansch 68 auf, welcher mit einer metallischen Überwurfmutter 70 im Eingriff steht, um die elektrische Verbindung der Abschirmung mit dem komplementären Gegenverbinder zu bewerkstelligen. Im vorliegendem Beispiel ist der Verbinder als Steckverbinder ausgebildet, wobei die Kontaktelemente 20 als Steckkontakte, entweder Steckpins oder Steckhülsen, ausgebildet sind.
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Nachdem die Kontaktelemente 20, die Leiter 30 und die Platine 12 entsprechend vormontiert sind, wird die vormontierte Anordnung aus 1 in eine erste Spritzgussform 300 eingelegt. Bezugnehmend auf die 2, 4, 5, 7-9, 16, 20 wird in der ersten Spritzgussform 300 ein Zwischenisolierkörper 80, in diesem Beispiel aus einem lichtdurchlässigen, z.B. transparenten Kunststoffmaterial in den rückwärtigen Anschlussbereich 50 spritzgegossen. Dabei werden die elektrischen Bauteile 12, 14, 22, 32 mit dem isolierenden Kunststoffmaterial umspritzt, um diese in dem Kunststoffmaterial einzubetten und elektrisch zu isolieren. Der Zwischenisolierkörper 80 erstreckt sich dabei vom rückwärtigen Ende 60b des vorderen Verbinderteils 60 bis an das vordere Ende 42a des gekappten Kabelmantels 42 und verläuft im vorliegenden Beispiel im Wesentlichen bündig mit dem Kabelmantel 42. Am rückwärtigen Ende 60b des vorderen Verbinderteils 60 wird das rückwärtige Ende 62b der Verbinder-Abschirmhülse 62 noch ein Stück weit mit dem Zwischenisolierkörper 80 umspritzt, um bei dem späteren Metallgussverfahren ein Eindringen von flüssigem Metall in den vorderen Verbinderteil 60 zu verhindern. Mit anderen Worten werden die elektrischen Komponenten in dem rückwärtigen Anschlussbereich 50 des Steckverbinders mit dem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial umspritzt, um den Zwischenisolierkörper 80 zu bilden, wobei der Zwischenisolierkörper 80 den rückwärtigen Anschlussbereich 50, insbesondere vollständig, ausfüllt, um die elektrischen Komponenten sicher einzubetten. Der Zwischenisolierkörper 80 erfüllt dabei eine Doppelfunktion, nämlich einerseits die elektrischen Komponenten einzubetten und elektrisch zu isolieren und andererseits den rückwärtigen Anschlussbereich so abzudichten, dass bei nachfolgenden Metallgießen kein flüssiges Metall ins Innere des Verbinders und des Kabels eindringen kann.
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Der Zwischenisolierkörper 80 weist nun an seinem radialen Umfang 80c mehrere, in diesem Beispiel drei Vorsprünge 82 auf, welche in diesem Beispiel in Form von transversal verlaufenden zylindrischen Zapfen ausgebildet sind. Die Vorsprünge 82 werden durch entsprechende Bohrungen 302 in der ersten Spritzgussform 300, in der der Zwischenisolierkörper 80 hergestellt wird, integral mit dem Zwischenisolierkörper 80 spritzgegossen. Die Vorsprünge 82 sind jeweils den LEDs 14 zugeordnet und liegen transversal außerhalb der LEDs 14 bzw. axial und winkelmäßig fluchtend mit den LEDs 14, um das von den LEDs 14 emittierte Licht durch die Vorsprünge 82 transversal nach außen zu leiten. Zumindest die Vorsprünge 82 sind aus einem lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial hergestellt und bilden somit kurze transversale Lichtleiterstücke für das transversal von den LEDs 14 abgestrahlte Licht.
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Im vorliegenden Beispiel sind die sich transversal erstreckenden Vorsprünge 82 zylindrisch ausgebildet, es sind jedoch auch andere Formen möglich, zum Beispiel Indicia wie Symbole, Pfeile, Schaltsymbole oder sogar Schriftzüge oder Herstellerlogos. Als transparentes Kunststoffmaterial kann zum Beispiel amorphes Polyamid, Polymethylmetacrylat (PMMA) oder thermoplastisches Polyurethan (TPU) verwendet werden.
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Bezugnehmend auf 3, 12, 13, 17, 21 wird die Anordnung aus 2 nachfolgend in eine Metallgussform 100 eingelegt, in welcher das Abschirmelement 90 in Form einer Abschirmhülse in dem Zwischenisolierkörper 80 in einem Metallgussverfahren, insbesondere einem Metall-Druckgussverfahren gegossen wird. Dabei wird die Abschirmhülse 90 an ihrem hinteren Ende 90b bis über einen abisolierten Ringbereich 112 der Kabelabschirmung 110 des Kabels 40 gegossen, um die Kabelabschirmung 110 zu kontaktieren. Die inneren Leiter 30 werden somit vollständig von der Gesamtabschirmung aus der Kabelabschirmung 110, der Abschirmhülse 90 und ggf. der Verbinder-Abschirmhülse 62 gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmt.
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Bezugnehmend auf die 12 und 13 liegen beim Metallguss die transversalen Außenflächen 82c der Vorsprünge 82 an der Innenwand 100d der Metallgussform 100 an, so dass an diese Stellen kein flüssiges Metall fließen kann. Die Vorsprünge 82 fungieren demnach beim Gießen der Schmelze in der Metallgussform 100 als transversale Gusskerne für die somit erzeugten transversalen Durchbrüche 92 in dem aus der Metallschmelze in situ gegossenen Abschirmelement 90. Die Vorsprünge 82 bilden somit verbleibende transparente transversale Gusskerne in dem Abschirmelement 90 und damit von dem in situ gegossenen Metall des Abschirmelements 90 fest umschlossene Fenster 94, aus welchen das Licht der zugeordneten LEDs 14 transversal durch das Abschirmelement 90 hindurch nach außen treten kann. Gleichzeitig dichten die so umgossenen transparenten Vorsprünge 82 als Fenster 94 die so beim Metallguss geformten Durchbrüche 92 ab. Dabei kann das lichtdurchlässige Kunststoffmaterial der Fenster 94 auch kurze Lichtleiter in den Durchbrüchen 92 zwischen den LEDs 14 und der äußeren Umwelt bilden.
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Es kann vorteilhaft sein, ein elastisches Kunststoffmaterial für den Zwischenisolierkörper 80 bzw. die Vorsprünge 82 zu verwenden, da dieses mit etwas Übermaß spritzgegossen werden kann und sich die Vorsprünge 82 dann besonders gut an der Innenwand 100d der Metallgussform 100 anlegen. Als transparentes elastisches Kunststoffmaterial kommt z.B. TPU in Betracht.
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Die Metallgussform ist zum Beispiel eine Zinngussform und das Abschirmelement 90 wird aus einem niedrig schmelzenden Metall, z.B. flüssigem Metall-Lot in der Metallgussform 100 in situ auf den äußeren Umfang des Zwischenisolierkörpers 80 gegossen. Es ist vorteilhaft, wenn der Schmelzpunkt unter 300°C liegt, um den spritzgegossenen Zwischenisolierkörper 80 nicht zu sehr anzuschmelzen bzw. zu beschädigen.
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Als Metall-Lot kann z.B. Zinn oder eine Zinnlegierung, z.B. Lötzinn verwendet werden, welches eine Schmelztemperatur von 180°C -232°C aufweist. Wenn noch niedrigere Schmelztemperaturen gewünscht sind, kann z.B. auch ein Indium-Zinn-Eutektikum 52ln 48Sn mit einer Schmelztemperatur von etwa 117° oder ein Bismut-Zinn-Eutektikum 58Bi 42Sn mit einer Schmelztemperatur von etwa 138°C verwendet werden.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn der Zwischenisolierkörpers 80 mit einer möglichst glatten Außenseite 80c spritzgegossen wird, da sich dann beim Metallgießen in der Metallgussform 100 auch eine möglichst glatte Innenfläche 90d des metallischen Abschirmelements 90 bildet, welche als Spiegel zur Reflexion des Lichts wirkt und die Lichtausbeute erhöhen kann.
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Der Durchmesser der Durchbrüche 92 kann an die Anforderungen der elektromagnetischen Abschirmwirkung des Verbinders angepasst werden. Es hat sich gezeigt, dass jedenfalls ein Durchmesser kleiner oder gleich 2 mm die Abschirmwirkung nicht signifikant beeinträchtigt.
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Zusammenfassend formen die transversalen Vorsprünge 82 des Zwischenisolierkörpers 80 beim in situ Gießen der Metallschmelze in der Metallgussform 100 die lichtdurchlässigen transversalen Durchbrüche 92 bzw. transversalen Fenster 94 transversal vor den LEDs 14.
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Bezug nehmend auf die 6, 14, 18, 22 wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt die Anordnung in eine zweite Spritzgussform (nicht dargestellt) eingelegt und das Abschirmelement 90 mit in diesem Beispiel lichtdurchlässigen Kunststoffmaterial zur Bildung eines lichtdurchlässigen Griffstücks 120 umspritzt. Das Griffstück 120 umhüllt dabei das Abschirmelement 90 axial vollständig, um eine gute Dichtigkeit zu gewährleisten. Demnach erstreckt sich das Griffstück 120 im vorderen Bereich bis auf die Verbinder-Abschirmhülse 62 des vorderen Verbinderteils 60 und hinten bis auf den Kabelmantel 42. Als Material für das Griffstück 120 kommt ebenfalls lichtdurchlässiges, insbesondere transparentes oder leicht eingefärbtes, TPU in Betracht.
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Die Abisolierung des Kabelabschirmung 110 ist im vorliegenden Beispiel durch einen sogenannten Teilabzug bewerkstelligt. Beim Teilabzug wird ein Ringabschnitt 44 des Kabelmantels 42 abgetrennt und ein Stück weit nach vorne geschoben, um einen beidseits von dem Kabelmantel 42, 44 axial begrenzten Ringbereich 112 des Abschirmgeflechts 110 freizulegen. Bezugnehmend auf 8, 9 dichtet der Kabelmantel 42 bzw. der Ringabschnitt 44 des Teilabzugs die erste Spitzgussform 300 rückwärtig ab. Es ist allerdings auch möglich, das Abschirmgeflecht 110 über den Kabelmantel 42 umzuschlagen (nicht dargestellt).
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Wieder Bezugnehmend auf die 6, 14, 18, 22, welche den verkaufsfertigen Verbinder mit angeschlossenem Kabel 40 zeigen, kann das von den im Inneren des Abschirmelements 90 angeordneten LEDs 14 emittierte Licht L transversal nach außen durch die in diesem Beispiel von den Vorsprüngen 82 des Zwischenisolierkörpers 80 als Fenster 94 ausgefüllten Durchbrüche 92 des Abschirmelements 90 und durch das lichtdurchlässige Griffstück 120 transversal nach außen treten, so dass der Benutzer das Licht L der LEDs 14 von außen sehen kann.
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In dem vorliegenden Beispiel sind der Zwischenisolierkörper 80 und das Griffstück 120 vollständig aus lichtdurchlässigem, insbesondere transparenten Kunststoffmaterial spritzgegossen, es ist jedoch ersichtlich, dass es genügen würde, den Bereich um die LEDs 14, also teilweise, lichtdurchlässig auszugestalten. Insbesondere wenn der Zwischenisolierkörper 80 und das Griffstück 120 spritzgegossen werden, kann der gesamte Herstellungsprozess vollautomatisiert werden. Es ist allerdings auch möglich, den Zwischenisolierkörper 80 als vorgefertigtes Bauteil herzustellen, z.B. aus zwei Halbschalen (nicht dargestellt).
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Bezugnehmend auf die 17 und 21 weist der Zwischenisolierkörper 80 eine umlaufenden Ringwulst 84 auf, welcher mit einer Verdickung 96 des Abschirmelements 90 korrespondiert, um einen zusätzlichen formschlüssigen Eingriff des Zwischenisolierkörpers 80 in dem Abschirmelement 90 zur erzeugen, was zur Erhöhung der Stabilität des Verbinders beiträgt.
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Bezugnehmend auf die 23 bis 25 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Verbinders dargestellt, bei welchem sich die transversalen Vorsprünge 82 des Zwischenisolierkörpers 80 nicht nur durch die Durchbrüche 92 des Abschirmelements 90 transversal nach außen erstrecken, sondern auch noch durch das Griffstück 120. Mit anderen Worten weist auch das Griffstück 120 transversale Durchbrüche 122 auf, welche beim Spritzgießen des Griffstücks 120 von den transversalen Vorsprüngen 82 als Spritzgusskerne erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Griffstück 120 nicht zwangsläufig aus lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial spritzgegossen werden muss, sondern sogar vollständig aus lichtundurchlässigem Kunststoffmaterial hergestellt werden kann, da die transversalen lichtdurchlässigen Vorsprünge 82 des Zwischenisolierkörpers 80 auch in dem Griffstück 120 transversale dichte Fenster 94 für den Lichtaustritt bilden.
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Bei dieser Ausführungsform werden die transversalen Vorsprünge 82 des Zwischenisolierkörpers 80 in der ersten Spritzgussform 300 transversal mit einer größeren Länge spritzgegossen, als es der Dicke des Abschirmelements 90 entspricht. Demnach sind, wie in 25 zu sehen ist, die transversalen Vorsprünge 82 an ihrer Außenseite 82c nicht bündig mit dem Abschirmelement 90, sondern ragen transversal nach außen über das Abschirmelements 90 hinaus. Entsprechend ist die Metallgussform 100 mit Bohrungen 104 an der Innenseite 100d versehen, in welche die transversalen Vorsprünge 82 beim Metallgießen eingreifen und dichten.
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Bezugnehmend auf die 26 bis 32 ist eine weitere Ausführungsform des Verbinders dargestellt, bei welchem die transversalen Durchbrüche 92 in dem Abschirmelement 90 nicht von Vorsprüngen 82 des Zwischenisolierkörpers 80 als Gusskerne beim Metallguss erzeugt werden, sondern von entsprechenden Gusskernen 102, die sich von der Innenseite 100d der Metallgussform 100 transversal nach innen erstrecken. Somit sind nach dem Metallgießen die Durchbrüche 92 noch offen, werden aber beim anschließenden Umspritzen mit dem Griffstück 120 von dem Kunststoffmaterial des Griffstücks 120 ausgefüllt. Hierbei entstehen also beim Spritzgießen des Griffstücks 120 sich nach innen in die Durchbrüche 92 erstreckende Vorsprünge 124, welche die dichten lichtdurchlässigen Fenster 94 in den Durchbrüchen 92 des Abschirmelements 90 bilden.
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In dem vorliegenden Beispiel sind die LEDs 14 in Bezug auf die innere Oberfläche 90d des Abschirmelements 90 transversal etwas nach innen versetzt, so dass sich das Kunststoffmaterial des spritzgegossenen Zwischenisolierkörpers 80 transversal zwischen den LEDs 14 und der Innenseite 90d des Abschirmelements 90 befindet. In diesem Fall ist der Zwischenisolierkörper 80 zumindest im Bereich zwischen den LEDs 14 und den Fenstern 94 aus lichtdurchlässigem Material hergestellt. Es ist jedoch auch möglich, die LEDs 14 transversal passgenau anzubringen, so dass diese beim Metallguss passgenau an der Innenwand 102d der Gusskerne 102 in der Metallgussform 100 anliegen. In diesem Fall kann sogar darauf verzichtet werden, den Zwischenisolierkörper 80 zumindest teilweise aus lichtdurchlässigem Material zu spritzgießen.
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Es ist ferner auch eine Kombination von Gusskernen 82 am Zwischenisolierkörper und Gusskernen 102 der Metallgussform 100 möglich. Damit können sogar geschlossene lichtleitende Geometrien erzeugen.
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Bezugnehmend auf die 33 bis 40 ist eine weitere Ausführungsform des Verbinders in Form eines Y-Verbinders oder -Verteilers dargestellt. Der Y-Verteiler kann zum Beispiel entsprechend den in 1 bis 22 dargestellten Beispielen hergestellt werden. Bezugnehmend auf die 34 und 38 wird der gesamte Zwischenbereich 52 zwischen den drei vorderen Verbinderteilen 60, in dem sich die Verbindungsplatine 12 mit den LEDs 14 befindet, mit zumindest teilweise lichtdurchlässigem Kunststoffmaterial zur Bildung des Zwischenisolierkörpers 80 ausgespritzt. Der Zwischenisolierkörper 80 hat in diesem Beispiel drei transversale Vorsprünge 82 über den LEDs 14. Die Vorsprünge 82 bilden wie auch bei den Beispielen 1 bis 19 beim anschließenden Metallgießen mit zum Beispiel Zinn-Lot (35, 39) Gusskerne zur Erzeugung der transversalen Durchbrüche 92 bzw. Fenster 94 in dem Abschirmelement 90, welches ansonsten den Zwischenisolierkörper 80 vollständig umschließt, um eine geschlossene elektromagnetische Abschirmung zwischen den vorderen Verbinderteilen 60 zu bilden. Auch hier wird anschließend das gesamte Abschirmelement 90 mit einem Griffstück 120 vollständig umspritzt (36, 40). Das Griffstück 120 weist in diesem Beispiel über den Fenstern 94 Indicia aus lichtdurchlässigem spritzgegossenem Kunststoffmaterial, in Form von Zahlen „1“ und „2“ auf.
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Bezugnehmend auf 41 kann der geschirmte elektrische Verbinder mit folgenden Verfahrensschritten hergestellt werden:
- 202
- Bereitstellen des vorderen Verbinderteil 60,
- 204
- Einführen der Kontaktelemente 20 in den Kontaktträger 64,
- 206
- Einbauen der LEDs 14
- 208
- dauerhaftes elektrisches Verbinden der elektrischen Komponenten 12, 14, 22, 32,
- 210
- Einlegen der vormontierten Verbinderanordnung ihn die erste Spritzgussform 300,
- 212
- Umspritzen der elektrischen Komponenten mit dem Zwischenisolierkörper 80,
- 214
- Einlegen der Anordnung ihn die Metallgussform 100,
- 216
- Umgießen des Zwischenisolierkörpers 80 mit flüssiger Metallschmelze zum Bilden des Abschirmelements 90,
- 218
- Einlegen der Anordnung in die zweite Spritzgussform,
- 220
- Umspritzen des Abschirmelements 90 mit dem Griffstück 120,
wobei die Schritte 202 - 208 auch als Vormontieren der Verbinderanordnung bezeichnet werden kann.
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Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2016/135170 A1 [0004]
- DE 102019131648 [0005]
- DE 102019131649 [0005]
- DE 202008015308 U1 [0006]