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Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit genau zwei Kontakten zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einem Gegensteckverbinder und zu einer Leiterplatte zur Übertragung elektrischer Signale und / oder elektrischer Energie mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1.
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Gattungsgemäße Steckverbinder finden insbesondere in Single-Pair-Ethernet-Steckverbindern (SPE) als zweipolige Hochfrequenz-Steckverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einem Gegensteckverbinder mit einem daran angeschlossenen zweiadrigen Datenübertragungskabel und einer Leiterplatte eines Geräts Anwendung. Alternativ ermöglichen derartige Verbinder eine elektrische Verbindung zwischen zwei Datenübertragungskabeln mit daran konfektionierten Steckverbindern. Im Unterschied zu bekannten achtadrigen Ethernet-Verbindungen ermöglichen Single-Pair-Ethernet-Verbindungen (SPE) die Übertragung von Signalen über das Ethernet-Protokoll mittels nur einem verdrillten Aderpaar mit Übertragungsraten von 10 Mb/s bis 1 GBit/s. Dies führt zu Materialeinsparungen, die insbesondere den industriellen Einsatz begünstigen. Gleichzeitig ermöglicht SPE simultan zur Signal- und Datenübertragung eine Energieübertragung mit Leistungen bis zu 50 Watt bei einer temperaturabhängigen Strombelastbarkeit von 2 bis 3,5 A bzw. 4 bis 7 A.
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Ein am vorgenannten Gegensteckverbinder angeschlossenes Datenübertragungskabel weist exakt zwei Adern auf. Jede Ader besteht aus einem elektrischen Leiter, der von einer Aderisolierung umhüllt wird, wobei die Adern miteinander verdrillt sind und ein Aderpaar ausbilden. Der elektrische Leiter kann dabei als Litzenleiter aus beispielsweise sieben oder neunzehn verseilten Einzeldrähten oder als Massivleiter ausgeführt sein. Für kurze Übertragungsstrecken bis etwa 20 m kommen häufig Datenübertragungskabel mit Litzenleitern zum Einsatz, die sich durch eine hohe Flexibilität auszeichnen. Bei längeren Übertragungstrecken werden bevorzugt Massivleiter eingesetzt, da diese durch ihren kompakten Querschnitt eine geringere Dämpfung aufweisen.
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Zum Schutz des Aderpaares gegen ein Übersprechen der Signale von und zu Aderpaaren benachbarter Datenübertragungskabel kann das Aderpaar von einer Paarschirmung umgeben sein, wobei diese Paarschirmung beispielsweise als leitfähiger Folienstreifen ausgestaltet sein kann, der um das Aderpaar gewickelt wird.
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Die Adern des Datenübertragungskabels werden von einem Kabelmantel aus einem Isoliermaterial umgeben. Zwischen dem Adermantel und dem optional von einem Paarschirm umgebenen Aderpaar wird häufig ein Kabelschirm in Form eines leitfähigen Schirmgeflechts angeordnet. Dieser Kabelschirm schützt den durch die Adern des Datenübertragungskabels fließenden Signalstrom vor störenden Strahlungen, die von außen auf das Datenübertragungskabel einwirken können. Als Quellen derartiger äußerer Störstrahlungen sind beispielsweise Abstrahlungen von Handys, Mobilfunkmasten oder benachbarte unvollständig abgeschirmte oder ungeschirmte Datenübertragungsanordnungen in Form von Steckverbindern zu nennen.
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Zur Visualisierung der beschriebenen Übertragung elektrischer Signale und / oder elektrischer Energie ist aus dem Stand der Technik der Einsatz von Leuchtdioden oder von Lichtleitern an den Steckverbindern bekannt. Sie ermöglichen die Anzeige unterschiedlicher Betriebszustände der Übertragungselemente.
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Die
DE 10 2020 134 892 A1 offenbart eine Steckbuchse, insbesondere eine Single-Pair-Ethernet-Steckbuchse mit einer Steckbuchseneinheit, die an ihrer Vorderseite eine Steckeröffnung zur Aufnahme eines Gegensteckverbinders aufweist und mit einer Lichtwellenleitereinheit mit zumindest einem Lichtwellenleiter, der sich von einem der Leiterplatte zugewandten Endbereich der Steckbuchse bis zur Vorderseite mit der Steckeröffnung erstreckt. Es erweist sich dabei als vorteilhaft, dass der Lichtwellenleiter je nach Bedarf und Anwendung optional zur Steckbuchse ergänzt werden kann. Nachteilig wirkt dabei, dass die Steckbuchsen sowohl mit, als auch ohne Lichtwellenleitern den gleichen Platzbedarf erfordern. Somit entfällt die Möglichkeit der Platzersparnis in Anwendungen ohne Notwendigkeit der Visualisierung der Betriebszustände. Außerdem ist es aus Anwendersicht notwendig, ein zusätzliches lichtemittierendes Bauelement auf der Leiterplatte vorzusehen und zu montieren.
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Aus der
US 5 704 802 A ist eine modulare RJ45-Buchse bekannt, die eine frontseitige Öffnung mit darin angeordneten Kontakten zur Verbindung mit einem Gegensteckverbinder und zu einer Leiterplatte aufweist. Zur Visualisierung der Betriebszustände der Signalübertragung sind Leuchtdioden mit Anschlussdrähten vorgesehen, die entweder direkt im Gehäuse der RJ45-Buchse oder zusätzlich in einem die Leuchtdioden umgebenden Aufnahmegehäuse am Gehäuse der RJ45-Buchse angebracht werden können. Dies ermöglicht dem Anwender in vorteilhafter Weise eine gezielte Auswahl der RJ45-Buchsen (Ports), deren Betriebszustand mittels optischer Signale visualisiert werden sollen. Die Position der an der Frontseite der RJ45-Buchse angeordneten Leuchtdioden erfordert es, das elektrische Signal ausgehend von der Leiterplatte über einen Anschlussdraht zunächst vertikal und anschließend horizontal zur Leuchtdiode zu führen. Zur Vermeidung einer aufwendigen und toleranzbehafteten Biegung des Anschlussdrahtes der Leuchtdiode wird vorgeschlagen, im Rückteil des Gehäuses der RJ45-Buchse die vertikalen Anschlussdrähte zur Leiterplatte zu integrieren und an ihrem der Leiterplatte abgewandten Endbereich eine Kontaktmöglichkeit (
4, Pos. 136) zum horizontalen Anschlussdraht der Leuchtdiode vorzusehen. Der dafür notwendige Aufwand ist allerdings erheblich.
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Die
DE 10 2020 133 899 A1 zeigt einen Steckverbinder mit einem Gehäuse (2) und einer Steckbuchse (4) mit einem Steckgesicht (3) zum Anschluss eines Gegensteckverbinders zur Übertragung elektrischer Energie und / oder elektrischer Signale über zumindest zwei Kontaktelemente (5, 6) zu einer Leiterplatte. Zur Visualisierung der Betriebszustände der Signal- oder Energieübertragung sind an der Frontseite der Steckbuchse (4) oberhalb des Steckgesichts zwei Leuchtdioden (10) im Gehäuse (2) vorgesehen, deren Anschlussdrähte (9A, 10A) zunächst horizontal und anschließend über eine 90°-Biegung vertikal (9B, 10B) bis zur Leiterplatte geführt werden. Zur Vereinfachung der Montage der Leuchtdioden mit ihren Anschlussdrähten in die dafür vorgesehenen Aufnahmekanäle (7, 8) des Gehäuses (2) wird vorgeschlagen, die Geometrie der Aufnahmekanäle so auszubilden, dass sie eine gezielte Verformung der Leuchtdioden-Anschlussdrähte bewirken und als Anschlag für eine mittels einer geeigneten Vorrichtung durchzuführenden 90°-Biegung der Anschlussdrähte dienen. Dies ermöglicht die Verwendung standardisierter Leuchtdioden mit geraden Anschlussdrähten, die nicht in einem vorgelagerten Arbeitsschritt mit einer 90°-Biegung versehen werden müssen. Der modulare Aufbau des Steckverbinders aus einer Steckverbindereinheit, die aus einem Gehäuse (2) mit darin angeordneten Leuchtdioden (9, 10) und einem vorhandenen Steckverbinder (4) besteht, ermöglicht die gezielte Auswahl / Erweiterung von Steckverbindern (4), deren Betriebszustände visualisiert werden sollen. Nachteilig wirkt auch hier der zu erwartende Realisierungsaufwand, um die zahlreichen Biegungen der Anschlussdrähte (9A, 9B, 10A, 10B) mit möglichst geringen Toleranzen prozesssicher umzusetzen. Die Anordnung der Leuchtdioden parallel zum und oberhalb des Steckgesichts bedingt außerdem eine nachteilige Bauhöhe des Steckverbinders, um ein Verdecken der optischen Signale durch den Gegensteckverbinder zu vermeiden.
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Die Druckschrift
DE 10 2020 108 285 A1 zeigt beispielhaft einen gattungsgemä-ßen Steckverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einem Gegensteckverbinder (1) und zu einer Leiterplatte (205) mit einer Steckverbindereinheit (2) und einer Lichtleitereinheit (212). Der Isolierkörper (207) der Steckverbindereinheit (2) ist von exakt zwei Kontaktelementen (202, 204) durchgriffen und zumindest teilweise von einem Steckverbindergehäuse (204) umgeben, wobei jedes Kontaktelement (202, 204) einen Kontaktbereich zum Gegensteckverbinder (1) und einen Kontaktbereich zur Verbindung mit der Leiterplatte (205) aufweist, und wobei das Steckverbindergehäuse (201) mit einer Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Gegensteckverbinders ausgestattet ist. Die Lichtleitereinheit (212) weist einen mit der Steckverbindereinheit (2) verbindbaren Lichtleiter (210) mit einem Lichteintrittsbereich auf, in den ein optisches Signal eines lichtemittierenden Bauelements einkoppelbar und zu einem Lichtaustrittsbereich leitbar ist. Die direkte Verbindbarkeit der Lichtleitereinheit mit der Steckverbindereinheit gestaltet sich im Hinblick auf eine optionale Erweiterung einer standardisierten Steckverbindereinheit mit einer Lichtleitereinheit und / oder im Fall des Austauschs einer Lichtleitereinheit aufwendig und erfordert ein sensibles Handling.
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Die
US 5 876 239 A offenbart in den
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7 einen weiteren ähnlichen Steckverbinder mit einem gemeinsamen Gehäuse (102, 104), das eine mit der Lichtleitereinheit (14') verbindbare Steckverbindereinheit (12') umgibt. Insgesamt acht Kontaktelemente durchgreifen den Isolierkörper der Steckverbindereinheit (12'). Die Lichtleitereinheit (14') beinhaltet einen Lichtleiter mit Verbindungselementen 108, die die Verbindung der Lichtleitereinheit (14') mit den korrespondierenden Öffnungen (110) der Steckverbindereinheit (12') ermöglichen, wobei der Lichtleiter der Lichtleitereinheit (14') Lichteintritts- und Lichtaustrittsbereiche umfasst, in die optische Signale ein- und weitergeleitet werden können. Eine optionale Erweiterung der Steckverbindereinheit (12') mit einer Lichtleitereinheit (14') bzw. ein Austausch der Lichtleitereinheit (14') gestaltet sich durch den konstruktiven Aufbau des Steckverbinders ebenfalls aufwendig, da im vorliegenden Vorschlag zunächst das gemeinsame Gehäuse (102, 104) entfernt werden muss, bevor der Lichtleiter an der Steckverbindereinheit befestigt werden kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gattungsgemäßen Steckverbinder derart weiterzubilden, dass dieser auf einfache Weise mit einer Visualisierung seiner Betriebszustände mit minimaler Bauhöhe unter Berücksichtigung einer wirtschaftlich vorteilhaften Fertigung erweitert
werden kann.
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Diese Aufgabe wird mit einem Steckverbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der Steckverbinder besteht aus einer Steckverbindereinheit, diemodulartig mit einer Lichtleitereinheit zur Visualisierung der Betriebszustände des Steckverbinders erweitert wird. Die Verwendung eines geeigneten Lichtleiters ermöglicht bei geeigneter Kombination mit einem Lichtleiter-Aufnahmegehäuse die Ausführung der Lichtleitereinheit mit minimaler Baugröße, ohne die Baugröße und / oder die Verfügbarkeit standardisierter Leuchtdioden berücksichtigen zu müssen. Zur lagesicheren Positionierung der Lichtleitereinheit an der Steckverbindereinheit ist eine zumindest teilweise Abdeckung der Steckverbindereinheit durch die Lichtleitereinheit an drei Seitenflächen vorgesehen.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Lichtleitereinheit lösbar verbindbar mit der Steckverbindereinheit ausgeführt wird. Auf diese Weise wird beispielsweise ein einfacher Austausch defekter Lichtleitereinheiten ermöglicht. Alternativ ist ein variabler Einsatz von Lichtleitereinheiten mit unterschiedlichen Farbausführungen denkbar. Als lösbare Verbindungen sind dem Fachmann beispielsweise Rast- oder Snap-In-Verbindungen bekannt.
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In einer vorteilhaften Ausführung erfolgt die Aufnahme des Lichtleiters im Lichtleiter-Aufnahmegehäuse lösbar verbindbar. Dies ermöglicht den einfachen Austausch der Lichtleiter mit unterschiedlicher Farbgebung.
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Die Ausführung des Lichtleiters als Spritzgussteil ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung und die Bereitstellung von Befestigungselementen, die eine formschlüssige Verbindung zum Lichtleiter-Aufnahmegehäuse bereitstellen.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters einen Winkel β zur Aufnahmeöffnung des Steckverbinders einnimmt. Der Winkel β ergibt sich zwischen Stirnfläche des Steckverbindergehäuses und der Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters. Das daraus resultierende schräg aus der Lichtleitereinheit austretende optische Signal ermöglicht auf vorteilhafte Weise die Erkennbarkeit des Signals auch bei zumindest teilweiser Überdeckung der Lichtaustrittsfläche durch einen in den Steckverbinder eingeführten Gegensteckverbinder.
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Besonders günstig ist es, wenn die Lichtaustrittsfläche des Lichtleiters einen Winkel β kleiner 90° zur Stirnseite der Aufnahmeöffnung des Steckverbinders, insbesondere einen Winkel von 45° einnimmt.
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Alternativ kann die Auslegung der Lichtleitereinheit in vorteilhafter Weise derart erfolgen, dass der Lichtleiter einstückig mit dem Lichtleiter-Aufnahmegehäuse aus einem geeigneten Material gefertigt wird. Zur definierten Leitung des optischen Signals von der Lichtleitereintritts- zur Lichtleiteraustrittsfläche können geeignete Oberflächenstrukturen an den Verbindungsflächen zwischen der Lichteintritts- und der Lichtaustrittsfläche vorgesehen werden. Alternativ kann die Herstellung im Mehrkomponenten-Spritzguss vorgesehen sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist auf der Leiterplatte ein lichtemittierendes Bauelement vorgesehen, das das optische Signal zur Visualisierung des Betriebszustands bezüglich der Signalübertragung bereitstellt und in die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters einkoppelt.
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In einer alternativen Ausführung wird das lichtemittierende Bauelement mit einem Verbindungselement zur Leiterplatte im Lichtleiter-Aufnahmegehäuse der Lichtleitereinheit angeordnet. Das Verbindungselement zur Leiterplatte kann beispielsweise als standardisierter Anschlussdraht zur stoffschlüssigen Verbindung zur Leiterplatte ausgeführt sein. In diesem Fall müssen vom Anwender keine zusätzlichen lichtemittierenden Bauelemente auf der Leiterplatte vorgesehen werden.
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Eine mechanische und optische Verbindung einer Mehrzahl an Lichtleitern einer Lichtleitereinheit, die mit einer Steckverbindereinheit lösbar verbindbar ist, ermöglicht es, mehrere parallele optische Signale mit einem lichtemittierenden Bauelement zur Visualisierung der Betriebszustände einer Steckverbindereinheit zu realisieren.
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Es erweist sich als besonders günstig, wenn eine Mehrzahl an Steckverbindereinheiten mit einer gemeinsamen Lichtleitereinheit, die aus einem Lichtleiter-Aufnahmegehäuse und einer Mehrzahl an Lichtleitern besteht, verbunden werden. Auf diese Weise ist eine wirtschaftlich vorteilhafte Erweiterung einer Mehrzahl an Steckverbindern mit der Visualisierung ihrer Betriebszustände in einem Arbeitsschritt möglich.
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Die mechanische und optische Verbindung zwischen einer Mehrzahl an Lichtleitern einer Lichtleitereinheit, die mit einer Mehrzahl an Steckverbindereinheiten lösbar verbindbar sind, ermöglicht es, mehrere parallele optische Signale mit einem lichtemittierenden Bauelement zur Visualisierung der Betriebszustände mehrerer Steckverbindereinheiten zu realisieren. Dies ist bei stets gleichzeitiger Strom- und / oder Datenübertragung über mehrere Steckverbindereinheiten sinnvoll.
In einer vorteilhaften Ausführung sind der Isolierkörper und das Steckverbindergehäuse der Steckverbindereinheit einstückig aus einem isolierenden Material konzipiert. Dies erweist sich insbesondere bei Verwendung ungeschirmter Kabel und Steckverbinder als vorteilhaft.
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Die nachfolgende Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.
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Es zeigen:
- 1: eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders in einer ersten vorteilhaften Ausführung;
- 2: eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders aus 1 nach der Art einer Explosionszeichnung;
- 3: eine perspektivische Ansicht der Steckverbindereinheit nach der Art einer Explosionszeichnung aus 1;
- 4: eine perspektivische Ansicht des von zwei Kontaktelementen durchgriffenen Isolierkörpers der Steckverbindereinheit aus 3;
- 5: eine Schnittansicht der Steckverbindereinheit aus 3;
- 6: eine perspektivische Ansicht der Lichtleitereinheit nach der Art einer Explosionszeichnung aus 1;
- 7: eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters der Lichtleitereinheit aus 6;
- 8: eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht der Lichtleitereinheit aus 1;
- 9: eine vergrößerte Ansicht von Detail X aus 8;
- 10: eine Schnittansicht der Lichtleitereinheit aus 8;
- 11: eine Schnittansicht des Steckverbinders aus 1;
- 12: eine vergrößerte Ansicht von Detail Y aus 11;
- 13: eine Schnittansicht des Steckverbinders aus 11;
- 14: eine perspektivische Ansicht des auf einer Leiterplatte montierten Steckverbinders aus 1;
- 15: eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht des auf einer Leiterplatte montierten Steckverbinders aus 14;
- 16: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung des Steckverbinders mit einem in der Lichtleitereinheit zusätzlich aufgenommenen lichtemittierenden Bauelement;
- 17: eine vergrößerte Ansicht von Detail Z aus 16;
- 18: eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführung eines Steckverbinders mit einer Lichtleitereinheit, die mit zwei Steckverbindereinheiten verbunden ist;
- 19: eine Vorderansicht des Steckverbinders aus 18 mit aufgebrochenem Lichtleiter-Aufnahmegehäuse;
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In den 1 bis 15 ist eine erste vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders schematisch dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegt. Gemäß den 1 und 2 beinhaltet der Steckverbinder 10 eine Steckverbindereinheit 20 und eine Lichtleitereinheit 100. Die 2 offenbart die Steckverbindereinheit 20 mit einem Isolierkörper 60, der von zwei Kontaktelementen 40, 50 durchgriffen und von einem Steckverbindergehäuse 30 umgeben wird. Das Steckverbindergehäuse 30 weist eine Aufnahmeöffnung 31 zur formschlüssigen Aufnahme eines Gegensteckverbinders auf. Die 1 und 2 zeigen die Lichtleitereinheit 100, die sich aus dem Lichtleiter 120 und dem Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 150 zusammensetzt.
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Gemäß der 3 besteht die Steckverbindereinheit 20 aus einem Steckverbindergehäuse 30, das einen Isolierkörper 60 umgibt, der von zwei Kontaktelementen 40, 50 durchgriffen wird. Das Steckverbindergehäuse 30 ist als Schirmblech aus einem elektrisch leitendem Material konzipiert, das mittels Stanz-Biegetechnik hergestellt werden kann. Als Werkstoff kann beispielsweise Neusilber oder eine feuerverzinnte Federbronze zum Einsatz kommen.
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Das Steckverbindergehäuse 30 weist auf seiner dem Gegensteckverbinder zugewandten Stirnseite 29 ein geschlossenes rechteckähnliches Hohlprofil mit einer Aufnahmeöffnung 31 auf, die von den Außenflächen 36, 37, 38 und 39 begrenzt wird. Im weiteren Verlauf in der dem Gegensteckverbinder abgewandten Richtung X geht das beschriebene Hohlprofil mit der Aufnahmeöffnung 31 in ein in Richtung Y der anzuschließenden Leiterplatte offenes U-Profil, das von den Außenflächen 36, 37 und 38 begrenzt wird, über und wird an seinem dem Gegensteckverbinder abgewandten Endbereich durch die Lasche 35 abgeschlossen. Von den Seitenflächen 37, 38 erstrecken sich insgesamt vier Anschlusselemente 34 in Richtung der anzuschließenden Leiterplatte. Die Länge der Anschlusselemente 34 wird so gewählt, dass diese in komplementäre Durchgangsöffnungen der Leiterplatte 190 eintauchen und beispielsweise stoffschlüssig mittels Löten mit der Leiterplatte verbunden werden können.
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Die Seitenflächen 37, 38 des Steckverbindergehäuses 30 weisen zwei identische Ausbrüche 33 zur formschlüssigen Aufnahme der komplementären Rastvorsprünge 73 des Isolierkörpers 60 auf. Die Ausbrüche 33 sind auf der dem Gegensteckverbinder abgewandten Seite offen ausgeführt, um eine einfache und automatisierungsgerechte Montage des von den Kontaktelementen 40, 50 durchgriffenen Isolierkörpers 60 in das Steckverbindergehäuse 30 zu ermöglichen. Nach Erreichen der finalen Position des Isolierkörpers 60 im Steckverbindergehäuse 30 erfolgt die Lagesicherung des Isolierkörpers 60 durch ein Biegen der Lasche 35 um 90°. Dies wird insbesondere auch aus der 5 deutlich.
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Gemäß der 4 besteht der Isolierkörper 60 aus einer Isolierhülse 70 und einer Kontaktelementaufnahme 80. In der Kontaktelementaufnahme 80 sind die Kontaktelemente 40, 50 angeordnet, deren Position mittels sich von der Grundplatte 81 erstreckender Begrenzungslemente 82, 83, 84, 85, 86 form- und oder kraftschlüssig gesichert wird. So kann beispielsweise eine Presspassung zwischen den Kontaktelementen 40, 50 und den Begrenzungselementen 82, 83, 84, 85, 86 vorgesehen sein.
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Jedes Kontaktelement 40, 50 weist einen Kontaktbereich 41, 51 zum Gegensteckverbinder und einen Kontaktbereich 43, 53 zur Leiterplatte auf, die durch die Zwischenbereiche 42, 52 miteinander verbunden sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel nehmen die Kontaktbereiche 41, 43 und 51, 53 einen Winkel von 90° zueinander ein.
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Beim Zusammenfügen der Isolierhülse 70 mit der Kontaktelementaufnahme 80 zum Isolierkörper 60 durchgreifen die Kontaktbereiche 41, 51 die komplementären Durchgangsöffnungen 71, 72 der Isolierhülse 70. Der Formschluss der Isolierhülse 70 zur Kontaktelementaufnahme 80 ermöglicht eine zusätzliche Lagesicherung der Kontaktelemente 40, 50 im Isolierkörper 60. Dies wird aus der 11 noch einmal besonders deutlich.
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Die den Isolierkörper 60 ausbildende Isolierhülse 70 und die Kontaktelementaufnahme 80 können aus einem isolierenden Kunststoff beispielsweise PBT gefertigt und als Spritzgussteile konzipiert sein. Als Material für die Kontaktelemente 40, 50 kann beispielsweise Messing gewählt werden, wobei die Kontaktbereiche 41, 51 vergoldet und die Kontaktbereiche 43, 53 verzinnt sein können.
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Die 6 zeigt eine Explosionsansicht der Lichtleitereinheit 100 mit dem Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 150 und dem Lichtleiter 120, wobei die Lichtleitereinheit 100 im Stil einer Abdeckung für die Steckverbindereinheit 20 wirkt und mittels der an den Seitenwänden 165, 166 angeordneten Rastlaschen 170, 172 mit ihren Rastöffnungen 171, 173 formschlüssig mit den komplementären Rastvorsprüngen 73 des Isolierkörpers 60 der Steckverbindereinheit 20 lösbar verbunden werden kann. Dies ist besonders in den 11 und 12 erkennbar.
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Das Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 150 umfasst ein rechteckähnliches U-Profil, das an seiner dem Gegensteckverbinder zugewandten Stirnseite eine Öffnung 163 aufweist und an seiner dem Gegensteckverbinder abgewandten Seite mit einer Wand 175 abgeschlossen wird. Das rechteckähnliche U-Profil wird durch die Deckfläche 151 in seiner Höhe und durch die Seitenflächen 165, 166 in der Breite begrenzt. Die Deckfläche 151 wird von einer auf den Lichtleiter 120 abgestimmten Öffnung 152 durchbrochen, die der formschlüssigen Aufnahme des Lichtleiters 120 im Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 150 dient. Die Öffnung 152 erstreckt sich von der parallel zur Lichtaustrittsfläche 142 des Lichtleiters 120 angeordneten Abdeckfläche 162 bis zur Lichteintrittsfläche 141 und weist insgesamt vier weitere Durchbrüche 153, 154, 155, 156 auf, die der Montage der komplementären Vorsprünge 123, 124, 125, 126 des Lichtleiters 120 dienen.
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Der Lichtleiter 120 umfasst einen rechteckförmigen Querschnitt, der sich von der Lichteintrittsfläche 141 bis zur Lichtaustrittsfläche 142 erstreckt. Die Lichtaustrittsfläche weist gemäß der 10 in diesem Beispiel einen Winkel von 45° zur Stirnfläche 164 des Lichtleiter-Aufnahmegehäuses 150 auf. Dies führt zu einer deutlichen Verbesserung des an der Lichtaustrittsfläche 142 austretenden optischen Signals auch im Fall einer zumindest teilweisen Verdeckung des Lichtleiters 120 durch einen im Steckverbinder angeordneten Gegensteckverbinder.
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Der Lichtleiter 120 weist gemäß der 7 insgesamt vier seitliche Vorsprünge 123, 124, 125, 126 auf. Bei der Montage des Lichtleiters 120 in das Lichtleiter-Aufnahmegehäuse durchgreifen die Vorsprünge 123, 124, 125, 126 die komplementären Durchbrüche 153, 154, 155, 156 des Lichtleiter-Aufnahmegehäuses 150 und untergreifen anschließend in Richtung des Gegensteckverbinders die komplementären Führungsflächen 157 zur Sicherung des Lichtleiters 120 in vertikaler Richtung. Dies wird insbesondere aus den 9 deutlich.
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An der Unterseite 129 des Lichtleiters 120 ist zwischen den seitlichen Vorsprüngen 123, 124 und 125, 126 ein Rastvorsprung 127 angeordnet. Während des beschriebenen Untergreifens der seitlichen Vorsprünge 123, 124, 125, 126 unter die komplementären Führungsflächen 157 verformt sich der Lichtleiter temporär im Bereich des Rastvorsprungs 127 und rastet in seiner finalen Position mit der Anschlagsfläche 128 hinter die komplementäre Anschlagsfläche 158 des Lichtleiter-Aufnahmegehäuses 150 ein. Auf diese Weise erfolgt die Lagesicherung des Lichtleiters 120 im Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 150 in Richtung des Gegensteckverbinders, wobei die Auflageflächen 129, 130, 131 des Lichtleiters 120 an den komplementären Auflageflächen 159, 160, 161 zur Anlage kommen. Dies wird aus den 9 und 10 deutlich.
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Die stirnseitige Öffnung 163, die von den Seitenflächen 167, 168 und der Deckfläche 169 begrenzt wird und sich bis zur Rückwand 175 erstreckt, dient der formschlüssigen Aufnahme der Steckverbindereinheit 20 in der Lichtleitereinheit 100, wobei die Seitenflächen 37, 38 und die Deckfläche 36 des Steckverbindergehäuses 30 mit ihren komplementären Flächen 167, 168 und 169 des Lichtleiter-Aufnahmegehäuses 150 zur Anlage kommen.
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Als Material für den Lichtleiter kann beispielsweise ein PC zum Einsatz kommen. Das Lichtleiter-Aufnahmegehäuse kann mittels Spritzgussverfahren aus einem Polyamid gefertigt werden.
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Aus der Schnittansicht der 13 ist ersichtlich, dass die Lichtaustrittsfläche 142 des Lichtleiters 120 einen Winkel β zur Stirnfläche 29 der Aufnahmeöffnung 31 der Steckverbindereinheit 20 einnimmt. Die Stirnfläche 29 ist dabei senkrecht zum Richtungsvektor X der Aufnahmeöffnung 31 angeordnet. Wie bereits erwähnt, führt dies zu einer deutlichen Verbesserung des an der Lichtaustrittsfläche 142 austretenden optischen Signals auch im Fall einer zumindest teilweisen Verdeckung des Lichtleiters 120 durch einen im Steckverbinder angeordneten Gegensteckverbinder.
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Gemäß den 14 und 15 wird auf der Leiterplatte 190 ein lichtemittierendes Bauelement 180 angeordnet, wobei die vom Bauelement 180 austretenden optischen Signale über die Lichteintrittsfläche 141 in den Lichtleiter 120 eingekoppelt und durch den Lichtleiter 120 hindurch bis zur Lichtaustrittsfläche 142 geleitet werden. Beispielsweise kann als lichtemittierendes Bauelement 180 eine dem Fachmann bekannte SMD-LED eingesetzt werden.
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In den 16 und 17 ist eine zweite vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders schematisch dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 200 belegt. Der Steckverbinder 200 umfasst die bereits in der ersten vorteilhaften Ausführungsform beschriebene Steckverbindereinheit 20 und eine Lichtleitereinheit 220. Die Lichtleitereinheit 220 besteht aus einem modifizierten Lichtleiter 240 mit einer Lichteintrittsfläche 241 und einem modifizierten Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 250. Die Aussparung mit den Begrenzungen 251, 252, 253, 254 ist dabei so ausgeführt, dass sie eine form-, kraft- und / oder stoffschlüssige Aufnahme eines lichtemittierenden Bauelements 280 im Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 250 ermöglicht. Das lichtemittierende Bauelement 280 ist elektrisch mit Anschlusselementen 234 verbunden, die auf gleiche Weise wie die vier Anschlusselemente 34 der Steckverbindereinheit 20 in die komplementären Durchgangsöffnungen der Leiterplatte 190 eintauchen und stoffschlüssig mittels Löten verbunden werden können. Die Anordnung des lichtemittierenden Bauelements 280 erfolgt derart, dass das emittierende Lichtsignal in die Lichteintrittsfläche 241 des Lichtleiters 240 eingekoppelt werden kann.
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In den 18 und 19 ist eine dritte vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders schematisch dargestellt und insgesamt mit dem Bezugszeichen 300 belegt. Der Steckverbinder 300 weist eine Lichtleitereinheit 320 auf, die mit zwei nebeneinander angeordneten Steckverbindereinheiten 20 lösbar verbunden ist, wobei die lösbare Verbindung durch ein Verrasten der Laschen 370, 372 mit ihren Rastöffnungen 371, 373 mit den Rastvorsprüngen 73 der Steckverbindereinheit 20 erfolgt. Die einander zugewandten Rastvorsprünge 73 der nebeneinander angeordneten Steckverbindereinheiten 20 bleiben in diesem Anwendungsfall ungenutzt. Dies ist insbesondere aus der 19 ersichtlich.
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Die Lichtleitereinheit 320 besteht aus einem Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 350, in dem zwei Lichtleiter 330, 340 angeordnet sind. Die Lagesicherung der Lichtleiter 330, 340 im Lichtleiter-Aufnahmegehäuse 350 kann analog der ersten vorteilhaften Ausführungsform 100 erfolgen, die in den 1 bis 15 beschrieben wurde.
