DE102022107538A1

DE102022107538A1 - Hybridsteckverbinderteil zum steckenden Verbinden mit einem zugeordneten Hybridgegensteckverbinderteil

Info

Publication number: DE102022107538A1
Application number: DE102022107538.9A
Authority: DE
Inventors: Blaž Boršnak
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2022-03-30
Filing date: 2022-03-30
Publication date: 2023-10-05

Abstract

Ein Hybridsteckverbinderteil (1, 2) zum steckenden Verbinden mit einem zugeordneten Hybridgegensteckverbinderteil (2, 1) umfasst einen Isolierkörper (10, 20) und ein an dem Isolierkörper (10, 20) angeordnetes Eingriffselement (14, 24), das entlang einer Steckrichtung (E) mit einem Gegeneingriffselement (24, 14) des Hybridgegensteckverbinderteils (2, 1) in Eingriff bringbar ist. Eine Wandung (140, 240) läuft um die Steckrichtung (E) an dem Eingriffselement (14, 24) um. Zumindest ein erstes elektrisches Kontaktelement (15, 25) zum Übertragen eines Datensignals ist an dem Eingriffselement (14, 24) angeordnet. Zumindest ein zweites elektrisches Kontaktelement (12, 13, 22, 23) dient zum Übertragen eines elektrischen Leistungssignals. Dabei ist vorgesehen, dass an der Wandung (140, 240) ein elektrisch leitfähiger, um die Steckrichtung (E) umlaufender, durch eine Beschichtung gebildeter Schirmungsabschnitt (16, 26) zur elektrischen Schirmung des an dem Eingriffselement (14, 24) angeordneten, ersten elektrischen Kontaktelements (15, 25) angeordnet ist, wobei der Schirmungsabschnitt (16, 26) sich umfänglich um das zumindest eine erste elektrische Kontaktelement (14, 24) herum erstreckt, nicht aber um das zumindest eine zweite elektrische Kontaktelement (12, 13, 22, 23).

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridsteckverbinderteil zum steckenden Verbinden mit einem zugeordneten Hybridgegensteckverbinderteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Hybridsteckverbinderteil weist einen Isolierkörper und ein an dem Isolierkörper angeordnetes Eingriffselement, das entlang einer Steckrichtung mit einem Gegeneingriffselement des Hybridgegensteckverbinderteils in Eingriff bringbar ist, auf. An dem Eingriffselement läuft eine Wandung um die Steckrichtung um. An dem Eingriffselement ist zumindest ein erstes elektrisches Kontaktelement zum Übertragen eines Datensignals angeordnet. Das Hybridsteckverbinderteil weist zudem zumindest ein zweites elektrisches Kontaktelement zum Übertragen eines elektrischen Leistungssignals auf.
Ein solches Hybridsteckverbinderteil dient zum Übertragen von sowohl elektrischen Leistungssignalen als auch elektrischen Datensignalen und fungiert insofern hybrid zum Übertragen von Leistung und Daten. Stromkreise zum Übertragen der Datensignale einerseits und zum Übertragen der elektrischen Leistung andererseits sind elektrisch voneinander getrennt. Auf diese Weise kann eine elektrische Daten- und Leistungsverbindung, zum Beispiel zum Anschließen einer elektrischen Maschine, über einen einzigen Steckverbinder hergestellt werden.
Bei Steckverbindern, die zum Übertragen von Datensignalen dienen, wird üblicherweise ein elektromagnetisches Schirmelement verwendet, das die elektrischen Kontaktelemente zum Übertragen des Datensignals elektromagnetisch abschirmt, um eine Störung des Datensignals durch andere Stromkreise und Signale zu unterdrücken.
Bei einem aus der DE 10 2012 111 646 B4 bekannten Isolierkörper ist ein Schirmelement in Form eines Schirmkreuzes einteilig mit dem Isolierkörper gebildet und durch ein MID-Verfahren metallisch beschichtet.
Auch die DE 10 2011 052 792 B4 beschreibt einen Isolierkörper mit einem kreuzförmigen Schirmelement, das einen leitenden Überzug aufweist.
Aus der DE 10 2006 012 337 B3 ist ein elektrischer Steckverbinder bekannt, bei dem eine Kontaktkammer an einer Außenfläche mit einer leitenden Schicht beschichtet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hybridsteckverbinderteil zur Verfügung zu stellen, das auf einfache, platzsparende Weise eine Schirmung von ersten Kontaktelementen zum Übertragen eines Datensignals ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist an der Wandung ein elektrisch leitfähiger, um die Steckrichtung umlaufender, durch eine Beschichtung gebildeter Schirmungsabschnitt zur elektrischen Schirmung des zumindest einen ersten elektrischen Kontaktelements angeordnet. Der Schirmungsabschnitt erstreckt sich umfänglich um das zumindest eine erste elektrische Kontaktelement herum, nicht aber um das zumindest eine zweite elektrische Kontaktelement.
Bei dem Hybridsteckverbinderteil ist an einem Isolierkörper ein Eingriffselement mit einer umlaufenden Wandung gebildet. Das Eingriffselement kann durch eine Stecköffnung gebildet sein, die mit einem Steckdom des Hybridgegensteckverbinderteils in Eingriff gebracht werden kann. Die Wandung definiert in diesem Fall als umlaufende Begrenzungswandung die Stecköffnung. Alternativ kann das Eingriffselement durch einen Steckdom gebildet sein, der mit einer Stecköffnung des Hybridgegensteckverbinderteils in Eingriff gebracht werden kann. Die Wandung erstreckt sich dann um den Steckdom herum und bildet somit eine umfängliche Mantelfläche des Steckdoms aus.
An dem Eingriffselement ist ein erstes elektrisches Kontaktelement zum Übertragen eines Datensignals angeordnet. Räumlich getrennt von dem Eingriffselement weist das Hybridsteckverbinderteil zudem zumindest ein zweites elektrisches Kontaktelement zum Übertragen eines elektrischen Leistungssignals auf. Das Hybridsteckverbinderteil kann auf diese Weise Datensignale und auch elektrische Leistungssignale übertragen.
Um das zumindest eine erste elektrische Kontaktelement zum Übertragen des Datensignals elektromagnetisch abzuschirmen, ist ein Schirmungsabschnitt vorgesehen, der durch eine Beschichtung an der Wandung des Eingriffselements gebildet ist. Der Schirmungsabschnitt überdeckt die Wandung und erstreckt sich umfänglich um die Steckrichtung um das Eingriffselement herum, sodass das zumindest eine erste elektrische Kontaktelement in einer zur Steckrichtung senkrechten Ebene innerhalb eines durch den Schirmungsabschnitt umgebenen Raums angeordnet ist. Das zumindest eine erste elektrische Kontaktelement befindet sich somit innerhalb des Schirmungsabschnitts und ist dadurch durch den Schirmungsabschnitt nach außen hin elektromagnetisch abgeschirmt, sodass insbesondere eine Störung durch das über das zumindest eine zweite elektrische Kontaktelement übertragene elektrische Leistungssignal unterdrückt oder zumindest reduziert wird.
Dadurch, dass der Schirmungsabschnitt durch eine Beschichtung an der Wandung gebildet ist, kann der Schirmungsabschnitt platzsparend an dem Isolierkörper geformt werden. Ein separates, zu dem Isolierkörper gesondertes Schirmelement ist nicht erforderlich. Der Schirmungsabschnitt wird vielmehr integral durch Beschichtung unmittelbar an dem Isolierkörper, nämlich dem Eingriffselement des Isolierkörpers, geformt.
Der Schirmungsabschnitt kann beispielsweise aus einem auf die Wandung aufgebrachten Metallmaterial gefertigt sein. Beispielweise kann der Schirmungsabschnitt durch ein Material enthaltend Zink oder Kupfer gefertigt sein.
Zur Beschichtung kann beispielsweise ein Metallisierungsverfahren, zum Beispiel ein Verfahren der Dünnschichttechnik, verwendet werden. Beispielsweise kann eine Metallisierung des Isolierkörpers an der Wandung des Eingriffselements durch eine physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapour Deposition, kurz PVD), durch eine chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapour Deposition, kurz CVD), durch thermisches Spritzen oder durch Galvanisieren vorgenommen werden.
Generell wird die Beschichtung als festhaftende Schicht aus einem formlosen Stoff auf die Oberfläche der Wandung des Isolierkörpers aufgebracht. Bei der Beschichtung kann es sich um eine einzelne Schicht oder auch um mehrere Schichten handeln. Als Beschichtungsverfahren können generell chemische, mechanische, thermische oder thermomechanische Verfahren eingesetzt werden. Beschichtungsverfahren sind insbesondere anhand des Ausgangszustands des aufzubringenden Materials definiert, wobei der Ausgangszustand gasförmig (physikalische Gasphasenabscheidung, chemische Gasphasenabscheidung), flüssig (z.B. Spritzen), gelöst (z.B. Galvanisieren) oder fest (z.B. Pulverbeschichten) sein kann.
Die Beschichtung ist vorzugsweise als dünne Schicht an der Wandung aufgebracht, beispielsweise mit einer Schichtdicke kleiner 0,15 mm, vorzugsweise kleiner 30 µm.
In einer Ausgestaltung weist das Hybridsteckverbinderteil zwei erste elektrische Kontaktelemente zum Übertragen des Datensignals auf. Der Schirmungsabschnitt erstreckt sich umfänglich um die zwei ersten elektrischen Kontaktelemente herum, sodass die zwei ersten elektrischen Kontaktelemente in einer zur Steckrichtung senkrechten Ebene innerhalb eines durch den Schirmungsabschnitt umgebenen Raums angeordnet sind. Die zwei ersten elektrischen Kontaktelemente befinden sich somit radial (mit Blick auf die Steckrichtung) innerhalb des Schirmungsabschnitts und werden somit umfänglich durch den Schirmungsabschnitt umgeben. Dadurch, dass sich der Schirmungsabschnitt um die ersten Kontaktelemente, über die das Datensignal übertragen wird, herum erstreckt, sind die Kontaktelemente nach außen hin abgeschirmt und können insbesondere nicht durch das über das Hybridsteckverbinderteil ebenfalls übertragene Leistungssignal gestört werden.
Die zweiten elektrischen Kontaktelemente zum Übertragen des Leistungssignals befinden sich hierbei außerhalb des durch den Schirmungsabschnitt umgebenen Raums und sind somit elektromagnetisch über den Schirmungsabschnitt von den ersten Kontaktelementen getrennt, sodass Störsignale von den zweiten Kontaktelementen nicht in die ersten Kontaktelemente einkoppeln können oder eine störende Einkopplung zumindest reduziert ist.
Beispielsweise können die zwei ersten elektrischen Kontaktelemente zur Herstellung einer Single-Pair-Ethernet-Verbindung zur Übertragung eines Ethernet-Datensignals ausgelegt sein. Single Pair Ethernet beschreibt ein Ethernet-Übertragungsprotokoll über ein Paar von Leitungsadern und somit ein Paar von Kontaktelementen an einem Steckverbinderteil.
In einer Ausgestaltung weist das Hybridsteckverbinderteil zumindest zwei zweite elektrische Kontaktelemente zum Übertragen des elektrischen Leistungssignals auf. Beispielsweise kann das Hybridsteckverbinderteil zumindest vier zweite elektrische Kontaktelemente aufweisen, von denen zumindest zwei zweite Kontaktelemente als elektrische Lastkontakte elektrischen Lastleitungen zugeordnet sind und zum Beispiel ein weiteres Kontaktelement einer Schutzleitung zugeordnet ist und somit als Schutzkontakt dient. In einem konkreten Beispiel können beispielsweise fünf zweite elektrische Kontaktelemente vorgesehen sein, wobei von den fünf zweiten elektrischen Kontaktelementen drei Kontaktelemente elektrischen Lastleitern (Phasenleitern), ein Kontaktelement einem Neutralleiter und ein Kontaktelement einem Schutzleiter zugeordnet sind. Über die zweiten Kontaktelemente kann somit zum Beispiel ein Dreiphasen-Wechselstromsignal übertragen.
Die zweiten elektrischen Kontaktelemente sind vorzugsweise sämtlich außerhalb eines Raums angeordnet, der in einer zur Steckrichtung senkrechten Ebene durch den Schirmungsabschnitt umgeben ist. Die zweiten Kontaktelemente befinden sich somit radial (mit Blick auf die Steckrichtung) außerhalb des Schirmungsabschnitts und sind somit über den Schirmungsabschnitt elektromagnetisch von den ersten Kontaktelementen innerhalb des Schirmungsabschnitts getrennt, sodass Störungen nicht ohne weiteres von den zweiten Kontaktelementen in die ersten Kontaktelemente einkoppeln können.
In einer Ausgestaltung weist das Hybridsteckverbinderteil eine Anschlussbaugruppe auf, die mit dem Isolierkörper des Hybridsteckverbinderteils in Verbindung steht. Die Anschlussbaugruppe kann beispielsweise durch ein Kabel mit einer Mehrzahl von elektrischen Leitungsadern oder durch eine Leiterplatte gebildet sein. Die Anschlussbaugruppe umfasst zumindest eine Datenleitung, die elektrisch mit dem zumindest einen ersten elektrischen Kontaktelement verbunden ist. Die Anschlussbaugruppe umfasst zudem zumindest eine Lastleitung, die elektrisch mit dem zumindest einen zweiten elektrischen Kontaktelement verbunden ist. Dazu umfasst die Anschlussbaugruppe ein Schirmelement, das elektrisch mit dem Schirmungsabschnitt an dem Eingriffselement des Isolierkörpers verbunden ist.
Das Schirmelement der Anschlussbaugruppe kann beispielsweise durch ein schlauchförmiges Schirmgeflecht eines Kabels gebildet sein, innerhalb dessen die zumindest eine Datenleitung der Anschlussbaugruppe erstreckt ist, sodass das Schirmgeflecht die Datenleitung elektromagnetisch abschirmt. Durch elektrische Verbindung mit dem Schirmungsabschnitt des Isolierkörpers ist der Schirmungsabschnitt auf dem gleichen Potenzial wie das Schirmelement der Anschlussbaugruppe und somit in die Schirmung der Anschlussbaugruppe mit einbezogen.
Ist die Anschlussbaugruppe durch eine Leiterplatte ausgebildet, kann das Schirmelement beispielsweise durch ein oder mehrere leitfähige Schichten der Anschlussbaugruppe ausgebildet sein, die die zumindest eine Datenleitung elektromagnetisch von der zumindest einen Lastleitung abschirmen.
Ein Hybridsteckverbinder umfasst, in einer Ausgestaltung, ein Hybridsteckverbinderteil nach der vorangehend beschriebenen Art und zudem ein zugeordnetes, mit dem Hybridsteckverbinderteil entlang der Steckrichtung steckend verbindbares Hybridgegensteckverbinderteil. In verbundener Stellung sind das Hybridsteckverbinderteil und das Hybridgegensteckverbinderteil aneinander angesteckt, sodass das Eingriffselement des Hybridsteckverbinderteils mit dem Gegeneingriffselement des Hybridgegensteckverbinderteils in Eingriff steht.
In einer Ausgestaltung ist das Hybridsteckverbinderteil als Stecker ausgebildet, bei dem das Eingriffselement durch einen in eine Stecköffnung des Hybridgegensteckverbinderteils einsteckbaren Steckdom gebildet ist. An dem Eingriffselement in Form des Steckdoms ist an einer umlaufenden Wandung der Schirmungsabschnitt durch eine umfänglich umgebende Beschichtung gebildet.
In anderer Ausgestaltung ist das Hybridsteckverbinderteil als Buchse ausgebildet, bei dem das Eingriffselement durch eine Stecköffnung gebildet ist, in die ein Steckdom des Hybridgegensteckverbinderteils einsteckbar ist. An dem Eingriffselement in Form der Stecköffnung ist an einer die Stecköffnung umgebenden Wandung der Schirmungsabschnitt durch eine umfänglich umgebende Beschichtung gebildet.
Vorzugsweise ist ein Schirmungsabschnitt sowohl auf Seiten des Hybridsteckverbinderteils als auch auf Seiten des Hybridgegensteckverbinderteils vorgesehen. So ist ein Schirmungsabschnitt durch eine Beschichtung jeweils an der Stecköffnung und an dem Steckdom gebildet. In verbundener Stellung des Hybridsteckverbinderteils und des Hybridgegensteckverbinderteils sind die Schirmungsabschnitte des Hybridsteckverbinderteils und des Hybridgegensteckverbinderteils vorzugsweise elektrisch kontaktierend miteinander in Anlage, sodass die Schirmungsabschnitte des Hybridsteckverbinderteils und des Hybridgegensteckverbinderteils sich auf dem gleichen Potenzial befinden und somit eine durchgehende Schirmung zwischen Anschlussbaugruppen, die dem Hybridsteckverbinderteil und dem Hybridgegensteckverbinderteil zugeordnet sind, hergestellt wird.
Dadurch, dass ein Schirmungsabschnitt an einem Hybridsteckverbinderteil und vorzugsweise auch an einem Hybridgegensteckverbinderteil durch einen durch eine Beschichtung gebildeten Schirmungsabschnitt hergestellt ist, kann der Schirmungsabschnitt platzsparend an dem jeweiligen Steckverbinderteil angebracht werden. Zusätzliche Bauelemente, die Platz erfordern und zudem die Montage erschweren, sind für eine Schirmung an dem Steckverbinderteil nicht erforderlich.
Dadurch, dass der Schirmungsabschnitt sich an dem jeweiligen (durch eine Stecköffnung oder einen Steckdom gebildeten) Eingriffselement umfänglich erstreckt, wird eine wirkungsvolle elektromagnetische Schirmung des zumindest einen ersten Kontaktelements im Bereich des Eingriffselements geschaffen. Das zumindest eine erste Kontaktelement ist somit gegen elektromagnetische Einflüsse und Störungen insbesondere aufgrund der Übertragung des Leistungssignals an den zweiten Kontaktelementen gesichert.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Hybridsteckverbinderteils in Form einer Buchse, mit ersten Kontaktelementen zum Übertragen eines Datensignals und zweiten Kontaktelementen zum Übertragen eines Leistungssignals;
2 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Hybridsteckverbinderteils in Form eines Steckers, mit ersten Kontaktelementen zum Übertragen eines Datensignals und zweiten Kontaktelementen zum Übertragen eines Leistungssignals;
3 eine schematische Ansicht eines Hybridsteckverbinderteils zusammen mit einer Anschlussbaugruppe in Form eines elektrischen Kabels; und
4 eine schematische Querschnittansicht des Kabels gemäß 3.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Hybridsteckverbinderteils 1 in Form einer Buchse, das mit einem zugeordneten Hybridsteckverbinderteil 2 in Form eines Steckers, in einem Ausführungsbeispiel dargestellt in 2, entlang einer Steckrichtung E steckend verbunden werden kann.
Für das Hybridsteckverbinderteil 1 gemäß 1 dient das Hybridsteckverbinderteil 2 gemäß 2 als Gegensteckverbinderteil. Umgekehrt dient für das Hybridsteckverbinderteil 2 gemäß 2 das Hybridsteckverbinderteil 1 gemäß 1 als Gegensteckverbinderteil.
Gemeinsam bilden die Hybridsteckverbinderteile 1, 2 gemäß 1 und 2 einen Steckverbinder zum Verbinden von elektrischen Anschlussbaugruppen 3, 4, zum Beispiel elektrischen Kabeln oder Leiterplattenbaugruppen. Ein jedes Hybridsteckverbinderteil 1, 2 ist hierbei einer der Anschlussbaugruppen 3, 4 zugeordnet. Durch steckendes Verbinden der Hybridsteckverbinderteile 1, 2 werden die Anschlussbaugruppen 3, 4 elektrisch aneinander angebunden, um beispielsweise zwei Kabel miteinander zu verbinden oder ein Kabel an eine elektrische Baugruppe, zum Beispiel eine Leiterplattenbaugruppe, anzuschließen.
Das als Buchse ausgebildete Hybridsteckverbinderteil 1 gemäß 1 weist einen Isolierkörper 10 auf, der einen Steckabschnitt 100 mit einer - bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel - zylindrischen Außenfläche mit kreisrundem Querschnitt ausbildet. Über den Steckabschnitt 100 kann das Hybridsteckverbinderteil 1 in Form der Buchse gemäß 1 mit dem zugeordneten Hybridsteckverbinderteil 2 in Form des Steckers gemäß 2 entlang der Steckrichtung E steckend in Eingriff gebracht werden.
Das Hybridsteckverbinderteil 1 weist erste elektrische Kontaktelemente 15 auf, die an einem Eingriffselement 14 in Form einer Stecköffnung angeordnet sind. Das Eingriffselement 14 in Form der Stecköffnung weist eine umgebende Wandung 140 und einen Boden 141 auf. Von dem Boden 141 stehen die elektrischen Kontaktelemente 15 entlang der Steckrichtung E vor.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die ersten elektrischen Kontaktelemente 15 durch Stiftkontakte ausgebildet.
Räumlich getrennt von den ersten Kontaktelementen 15 weist das Hybridsteckverbinderteil 1 zweite elektrische Kontaktelemente 12 auf, die in einer Stecköffnung 11 angeordnet sind. Die zweiten elektrischen Kontaktelemente 12 stehen von einem Boden 111 der Stecköffnung 11 entlang der Steckrichtung E vor und sind von einer Wandung 110 der Stecköffnung 11 umgeben und dadurch innerhalb der Stecköffnung 11 angeordnet.
Die zweiten elektrischen Kontaktelemente 12 sind als Stiftkontakte ausgebildet. Von den vier innerhalb der Stecköffnung 11 angeordneten zweiten Kontaktelemente 12 sind drei Kontaktelemente 12 Phasenleitern zugeordnet und dienen somit als Phasenkontakte zum Übertragen dreier elektrischer Phasensignale eines dreiphasigen Wechselstromsignals. Eins der Kontaktelemente 12 ist einem Neutralleiter zugeordnet und dient somit als Neutralkontakt.
Zentrisch innerhalb des Steckabschnitts 100 ist ein weiteres zweites Kontaktelement 13 angeordnet, das einer Schutzleitung zugeordnet ist und somit als Schutzkontakt zum Übertragen eines Schutzleiterpotenzials zwischen den Hybridsteckverbinderteilen 1, 2 dient. Der Schutzkontakt 13 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Buchsenkontakt ausgestaltet.
Während das Hybridsteckverbinderteil 1 gemäß 1 mit den Stecköffnungen 11, 15 als Buchse ausgebildet ist, ist das Hybridsteckverbinderteil 2 gemäß 2 als Stecker ausgebildet und weist an einem Isolierkörper 20 Steckdome 21, 24 auf. Erste elektrische Kontaktelemente 25 sind hierbei an einem ein Eingriffselement verwirklichenden Steckdom 24 angeordnet und als Buchsenkontakte ausgebildet. Zweite elektrische Kontaktelemente 22 sind demgegenüber an einem Steckdom 21 angeordnet und ebenfalls als Buchsenkontakte ausgebildet. Zentrisch an dem Isolierkörper 20 ist ein als Schutzkontakt dienendes zweites Kontaktelement 23 in Form eines Stiftkontakts angeordnet.
Während über die ersten Kontaktelemente 15, 25 ein elektrisches Datensignal übertragen wird, wird über die zweiten Kontaktelemente 12, 13, 22, 23, insbesondere über die innerhalb der Stecköffnung 11 bzw. an dem Steckdom 21 angeordneten Kontaktelemente 12, 22, ein elektrisches Leistungssignal, nämlich ein dreiphasiges Wechselstromsignal, übertragen. Über die ersten Kontaktelemente 15, 25 kann beispielsweise eine Datenverbindung in Form einer Ethernet-Verbindung, zum Beispiel eine Single-Pair-Ethernet-Verbindung, hergestellt werden. Über die elektrischen Leistungskontakte 12, 22 kann demgegenüber beispielsweise eine elektrische Anlage, zum Beispiel eine Maschine, bestromt werden, sodass über den durch die Hybridsteckverbinderteile 1, 2 gebildeten Steckverbinder sowohl Datensignale als auch Leistungssignale zwischen zugeordneten Baugruppen übertragen werden können.
Um hierbei eine Störung des Datensignals durch das übertragene Leistungssignal zu unterdrücken oder zumindest zu reduzieren, ist an dem Eingriffselement in Form der Stecköffnung 14 bei dem Hybridsteckverbinderteil 1 gemäß 1 an der die Stecköffnung 14 umgebenden Wandung 140 ein Schirmungsabschnitt 16 durch eine die Wandung 140 überdeckende, die Stecköffnung 14 umgebende Beschichtung gebildet. Der Schirmungsabschnitt 16 erstreckt sich umfänglich um die vom Boden 141 der Stecköffnung 14 vorstehenden ersten Kontaktelemente 15 herum derart, dass die ersten Kontaktelemente 15 in einer zur Steckrichtung E senkrechten Ebene innerhalb eines durch den Schirmungsabschnitt 16 umgebenen Raums angeordnet sind. Dadurch, dass die zweiten Kontaktelemente 12, 13 außerhalb des Schirmungsabschnitts 16 angeordnet sind, sind die ersten Kontaktelemente 15 elektromagnetisch über den Schirmungsabschnitt 16 von den zweiten Kontaktelementen 13 getrennt, sodass Störsignale von den zweiten Kontaktelementen 12, 13 nicht ohne weiteres in die ersten Kontaktelemente 15 einkoppeln können.
In komplementärer Weise ist bei dem Hybridsteckverbinderteil 2 gemäß 2 an einer das Eingriffselement in Form des Steckdoms 24 umgebenden Wandung 240 ein Schirmungsabschnitt 26 durch eine Beschichtung gebildet. Der Schirmungsabschnitt 26 erstreckt sich umfänglich um das Eingriffselement 24 herum und überdeckt die Wandung 240, sodass die ersten Kontaktelemente 25 in einer zur Steckrichtung E senkrechten Ebene innerhalb eines durch den Schirmungsabschnitt 26 umgebenen Raums angeordnet sind. Die ersten Kontaktelemente 25 sind somit durch den Schirmungsabschnitt 26 elektromagnetisch von den an dem Steckdom 21 angeordneten Kontaktelementen 22 und zudem von dem Schutzkontakt 23 getrennt, sodass Störsignale von den zweiten Kontaktelementen 22, 23 nicht ohne weiteres in die ersten Kontaktelemente 25 einkoppeln können.
Bei steckendem Verbinden der Hybridsteckverbinderteile 1, 2 werden die Steckdom 21, 24 des Isolierkörpers 20 des Hybridsteckverbinderteils 2 gemäß 2 in die Stecköffnungen 11, 14 des Isolierkörpers 10 das Hybridsteckverbinderteils 1 gemäß 1 entlang der Steckrichtung E eingesteckt. Das Eingriffselement in Form des Steckdoms 24 mit den daran angeordneten ersten Kontaktelementen 25 des Hybridsteckverbinderteils 2 gelangt somit in Eingriff mit dem Eingriffselement in Form der Stecköffnung 14 mit den daran angeordneten ersten Kontaktelementen 15 des Hybridsteckverbinderteils 1. Die den Schirmungsabschnitt 26 ausbildende Beschichtung außenseitig des Eingriffselements 24 gelangt somit in elektrisch kontaktierende Anlage mit der den Schirmungsabschnitt 16 ausbildenden Beschichtung an der die Stecköffnung 14 umgebenden Mantelfläche 140, sodass die Schirmungsabschnitte 16, 26 elektrisch auf dem gleichen Potenzial liegen und somit das Schirmungspotenzial von dem einen Hybridsteckverbinderteil 1, 2 auf das andere Hybridsteckverbinderteile 2, 1 übergeben wird.
Die Schirmungsabschnitte 16, 26 sind durch Metallisierung an der jeweiligen Wandung 140, 240 gebildet, beispielsweise durch eine Beschichtung aus einem Zinkmaterial oder einem Kupfermaterial. Die Schirmungsabschnitte 16, 26 erstrecken sich umfänglich um die Steckrichtung E an dem jeweiligen Eingriffselement 14, 24 und umgeben somit die innerhalb des Schirmungsabschnitts 16, 26 angeordneten, zweiten Kontaktelemente 15, 25 umfänglich.
Die Hybridsteckverbinderteile 1, 2 sind Anschlussbaugruppen 3, 4, zum Beispiel in Form von elektrischen Kabeln oder Leiterplattenbaugruppen, zugeordnet. Durch steckendes Verbinden der Hybridsteckverbinderteile 1, 2 werden die Anschlussbaugruppen 3, 4 somit elektrisch miteinander verbunden, sodass Datensignale (über die ersten Kontaktelemente 15, 25) und Leistungssignale (über die zweiten Kontaktelemente 12, 13, 22, 23) gleichzeitig und parallel übertragen werden können.
Ist eine Anschlussbaugruppe 3, 4 durch ein elektrisches Kabel ausgebildet, so weist die Anschlussbaugruppe 3, 4 Leitungsadern 42, 43, 44 auf, die in einem Kabelmantel 40 eingefasst sind und sich entlang der Längserstreckungsrichtung des Kabels erstrecken, wie dies in 3 und 4 beispielhaft für die Anschlussbaugruppe 4 dargestellt ist. Leitungsadern 42 dienen hierbei als Datenleitungen und sind elektrisch mit den jeweils zugeordneten ersten Kontaktelementen 15, 25 verbunden, wie dies in 3 beispielhaft für die dem Hybridsteckverbinderteil 2 gemäß 2 zugeordnete Anschlussbaugruppe 4 dargestellt ist. Lastleitungen 43 sind mit Kontaktelementen 12, 22 verbunden. Eine Schutzleitung 44 ist mit einem Kontaktelement 13, 23 des zugeordneten Hybridsteckverbinderteils 1, 2 verbunden.
Die Leitungsadern 42 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 3 und 4 in einem Schirmelement 41 zum Beispiel in Form eines schlauchförmigen Schirmgeflechts eingefasst und erstrecken sich innerhalb des Schirmelements 41 entlang der Längserstreckungsrichtung des Kabels 4, sodass die Leitungsadern 42 elektromagnetisch abgeschirmt sind. Das Schirmelement 41 ist elektrisch über eine elektrische Verbindung 410 mit dem Schirmungsabschnitt 16, 26 in Form der Beschichtung an dem zugeordneten Eingriffselement 14, 24 verbunden, wie dies aus 3 für das Ausführungsbeispiel des Hybridsteckverbinderteils 2 gemäß 2 ersichtlich ist, sodass die elektromagnetische Abschirmung durchgehend an der Anschlussbaugruppe 3, 4 und dem zugeordneten Hybridsteckverbinderteil 1, 2 hergestellt ist.
Dadurch, dass der Schirmungsabschnitt 16, 26 an den Eingriffselementen 14, 24 durch eine Beschichtung gebildet ist, ist kein gesondertes Schirmelement an dem Isolierkörper 10, 20 vorzusehen. Der Schirmungsabschnitt 16, 26 erfordert somit keinen zusätzlichen Bauraum, sodass das Hybridsteckverbinderteil 1, 2 bei wirkungsvoller, umfänglicher Schirmung an den zugeordneten Datenkontakten 15, 25 platzsparend aufgebaut sein kann. Dies kann die Montage vereinfachen und zudem Kosten reduzieren.
Der Isolierkörper 10, 20 wirkt elektrisch isolierend und ist beispielweise aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Die Beschichtung zur Ausbildung des Schirmungsabschnitts 16, 26 ist durch Metallisierung an dem Kunststoffmaterial des Isolierkörpers 10, 20 aufgebracht.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in anderer Weise verwirklichen.
Das Hybridsteckverbinderteil dient zur hybriden Übertragung sowohl von Datensignalen als auch von Leistungssignalen. Die Anzahl der Kontaktelemente zur Übertragung der Datensignale einerseits und zur Übertragung des elektrischen Leistungssignals andererseits kann hierbei von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen.
Ein Hybridsteckverbinder der beschriebenen Art kann zum Verbinden beliebiger Anschlussbaugruppen miteinander dienen, beispielsweise für industrielle Anwendungen, zum Beispiel zum Verbinden und Anschließen von elektrischen Baugruppen an elektrischen Anlagen.
Bezugszeichenliste

1: Steckverbinderteil (Buchse)
10: Isolierkörper (Gehäuse)
100: Steckabschnitt
101: Zentraler Abschnitt
11: Stecköffnung
110: Wandung
111: Boden
12: Kontaktelemente (Leistungskontakte)
13: Schutzkontakt (PE)
14: Eingriffselement (Stecköffnung)
140: Umgebende Wandung
141: Boden
15: Kontaktelemente (Datenkontakte)
16: Schirmungsabschnitt (Beschichtung)
2: Steckverbinderteil (Stecker)
21: Steckdom
22: Kontaktelemente (Leistungskontakte)
23: Schutzkontakt (PE)
24: Eingriffselement (Steckdom)
240: Umgebende Wandung
25: Kontaktelemente (Datenkontakte)
26: Schirmungsabschnitt (Beschichtung)
3: Anschlussbaugruppe (Kabel)
4: Anschlussbaugruppe (Kabel)
40: Kabelmantel
41: Schirmelement (Schirmgeflecht)
410: Elektrischer Verbindung
42: Datenleitung
43: Lastleitungen
44: Schutzleitung
E: Steckrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012111646 B4 [0005]
DE 102011052792 B4 [0006]
DE 102006012337 B3 [0007]

Claims

Hybridsteckverbinderteil (1, 2) zum steckenden Verbinden mit einem zugeordneten Hybridgegensteckverbinderteil (2, 1), mit einem Isolierkörper (10, 20), einem an dem Isolierkörper (10, 20) angeordneten Eingriffselement (14, 24), das entlang einer Steckrichtung (E) mit einem Gegeneingriffselement (24, 14) des Hybridgegensteckverbinderteils (2, 1) in Eingriff bringbar ist, einer um die Steckrichtung (E) an dem Eingriffselement (14, 24) umlaufenden Wandung (140, 240), zumindest einem an dem Eingriffselement (14, 24) angeordneten, ersten elektrischen Kontaktelement (15, 25) zum Übertragen eines Datensignals und zumindest einem zweiten elektrischen Kontaktelement (12, 13, 22, 23) zum Übertragen eines elektrischen Leistungssignals, dadurch gekennzeichnet, dass an der Wandung (140, 240) ein elektrisch leitfähiger, um die Steckrichtung (E) umlaufender, durch eine Beschichtung gebildeter Schirmungsabschnitt (16, 26) zur elektrischen Schirmung des zumindest einen ersten elektrischen Kontaktelements (15, 25) angeordnet ist, wobei der Schirmungsabschnitt (16, 26) sich umfänglich um das zumindest eine erste elektrische Kontaktelement (14, 24) herum erstreckt, nicht aber um das zumindest eine zweite elektrische Kontaktelement (12, 13, 22, 23).
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffselement (14, 24) durch eine Stecköffnung, die mit einem Steckdom des Hybridgegensteckverbinderteils (2, 1) in Eingriff bringbar ist, oder durch einen Steckdom, der mit einer Stecköffnung des Hybridgegensteckverbinderteils (2, 1) in Eingriff bringbar ist, gebildet ist.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmungsabschnitt (16, 26) aus einem auf die Wandung aufgebrachten Metallmaterial gefertigt ist.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmungsabschnitt (16, 26) durch ein Material enthaltend Zink oder Kupfer gefertigt ist.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridsteckverbinderteil (1, 2) zwei erste elektrische Kontaktelemente (15, 25) zum Übertragen des Datensignals aufweist, wobei der Schirmungsabschnitt (16, 26) sich umfänglich um die zwei ersten elektrischen Kontaktelemente (14, 24) herum erstreckt, sodass die zwei ersten elektrischen Kontaktelemente (15, 25) in einer zur Steckrichtung (E) senkrechten Ebene innerhalb eines durch den Schirmungsabschnitt (16, 26) umgebenen Raums angeordnet sind.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei ersten elektrischen Kontaktelemente (14, 24) zur Herstellung einer Single-Pair-Ethernet-Verbindung zur Übertragung eines Ethernet-Datensignals ausgelegt sind.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridsteckverbinderteil (1, 2) zumindest zwei zweite elektrische Kontaktelemente (12, 13, 22, 23) zum Übertragen des elektrischen Leistungssignals aufweist, wobei die zumindest zwei zweiten elektrischen Kontaktelemente (12, 13, 22, 23) in einer zur Steckrichtung (E) senkrechten Ebene außerhalb eines durch den Schirmungsabschnitt (16, 26) umgebenen Raums angeordnet sind.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridsteckverbinderteil (1, 2) zumindest vier zweite elektrische Kontaktelemente (12, 13, 22, 23) aufweist, wobei zumindest zwei zweite Kontaktelemente (12, 13, 22, 23) als elektrische Lastkontakte elektrischen Lastleitungen zugeordnet sind.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anschlussbaugruppe (3, 4) mit zumindest einer Datenleitung (42), die elektrisch mit dem zumindest einen ersten elektrischen Kontaktelement (15, 25) verbunden ist, zumindest einer Lastleitung (43), die elektrisch mit dem zumindest einen zweiten elektrischen Kontaktelement (12, 13, 22, 23) verbunden ist, und einem die zumindest einen Datenleitung (42) elektrisch schirmenden Schirmelement (41), das elektrisch mit dem Schirmungsabschnitt (16, 26) verbunden ist.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussbaugruppe (3, 4) ein Kabel oder eine Leiterplatte ist.
Hybridsteckverbinder, mit einem Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach einem der vorangehenden Ansprüche und einem zugeordneten, mit dem Hybridsteckverbinderteil (1, 2) entlang der Steckrichtung (E) verbindbaren Hybridgegensteckverbinderteil (2, 1).
Hybridsteckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridsteckverbinderteil (1, 2) durch einen Stecker ausgebildet ist, bei dem das Eingriffselement (14, 24) durch einen in eine Stecköffnung des Hybridgegensteckverbinderteils (2, 1) einsteckbaren Steckdom gebildet ist.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridsteckverbinderteil (1, 2) durch eine Buchse ausgebildet ist, bei dem das Eingriffselement (14, 24) durch eine Stecköffnung gebildet ist, in die ein Steckdom des Hybridgegensteckverbinderteils (2, 1) einsteckbar ist.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stecköffnung und an dem Steckdom jeweils eine um die Steckrichtung (E) umlaufende Wandung (140, 240) mit einem um die Steckrichtung (E) umlaufenden, elektrischen leitfähigen, durch eine Beschichtung gebildeten Schirmungsabschnitt (16, 26) angeordnet ist.
Hybridsteckverbinderteil (1, 2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmungsabschnitt (16, 26) der Stecköffnung und der Schirmungsabschnitt (16, 26) des Steckdoms in verbundener Stellung des Hybridsteckverbinderteils (1, 2) und des Hybridgegensteckverbinderteils (2, 1) elektrisch kontaktierend in Anlage miteinander sind.