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Die Erfindung betrifft einen elektrischer
Kabelsteckverbinder für
ein geschirmtes Kabel mit einem zumindest teilweise elektrisch leitenden,
insbesondere metallischen, Steckergehäuse und einem Kabelschirmanschluss,
an den der Kabelschirm des geschirmten Kabels anschließbar ist.
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Bei geschirmten Kabeln, insbesondere
wenn diese mehrere geschirmte Signalleitungen aufweisen, wird zur
Masse-Verbindung des Kabelschirms dieser meist verdrillt und direkt
auf den vorgesehenen Massekontakt gelegt. Dies führt zu einer Unterbrechung
des homogenen Schirmaufbaus, wodurch vor allem im HF-Bereich die
Schirmwirkung herabgesetzt bzw. aufgehoben wird. Vorhandene hochfrequente
elektromagnetische Felder können
dadurch nicht ausreichend abgeschirmt werden.
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Um einen vom EMV(elektromagnetische Verträglichkeit)-Standpunkt
verbesserten Kabelsteckverbinder bereitzustellen, sind bereits Kabelsteckverbinder
bekannt, bei denen der freigelegte Schirm ringförmig über bzw. unter einen hülsenförmigen Kabelschirmanschluss
gelegt wird und ringförmig
mit diesem verbunden wird. Der Kabelschirmanschluss steht wiederum
in umfänglicher
Verbindung mit dem Steckergehäuse.
Der Kabelschirm wird auf diese Weise ohne Unterbrechung der von
ihm gebildeten ringförmigen
Abschirmung auf das Steckergehäuse
weitergeführt.
Ein solcher Kabelsteckverbinder kann mit einem weiteren Kabelsteckverbinder oder
mit einem Gehäusestecker
eines Gehäuses
eines elektrischen Geräts
zusammengesteckt werden. Wenn der Kabelschirm hierbei beidseitig
des Kabels mit nicht genau gleichen Massepotentialen verbunden wird,
so kommt es zu Potentialausgleichsströmen über den Kabelschirm, welche
wiederum die über
die Signalleitungen des Kabels übertragenen Signale
unvorteilhaft beeinflussen können.
Beispielsweise kann das Kabel beidseitig Kabelstecker aufweisen,
die jeweils in einen Gerätestecker
eines elektrischen Geräts
eingesteckt sind. Die Steckergehäuse
der Kabelstecker sind hierbei mit den Steckergehäusen der Gerätestecker
und über
diese mit den Gerätegehäusen verbunden.
Auch können,
wenn zwei Kabelstecker ineinander eingesteckt sind oder über eine
Kabelkupplung miteinander verbunden sind, beispielsweise zur Kabelverlängerung,
die Steckergehäuse
ungewollt auf Masseflächen
(wie metallischen Kabelführungen,
Schächten
usw.) aufliegen, sodass über
solche Masseflächen
wiederum eine Verbindung zu einem unterschiedlichen Massepotential
erfolgen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
elektrischen Kabelsteckverbinder der eingangs genannten Art bereitzustellen,
durch den eine hohe Abschirmwirkung erreichbar ist, wobei Potential ausgleichströme vermieden
werden. Erfindungsgemäß gelingt dies
durch einen elektrischen Kabelsteckverbinder mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1.
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Durch die in Umfangsrichtung, vorzugsweise gleichmäßig, voneinander
beabstandeten Kondensatoren wird eine hohe Abschirmwirkung bei der
Verbindung des Kabelschirms mit dem Steckergehäuse erreicht, d. h. der Kabelschirm
wird hochfrequenzmäßig über einen
breiten Frequenzbereich weitgehend kontinuierlich weitergeführt. Gleichzeitig
wird eine gleichstrommäßige Trennung
des Kabelschirms vom Steckergehäuse
erreicht, wodurch Potentialausgleichströme im Gleichstrombereich bzw.
bei niedrigen Frequenzen (vor allem Netzfrequenzen) verhindert werden.
Eine solche Verbindung des Kabelschirms mit dem Steckergehäuse könnte auch
als "kapazitive
quasi-Rundumverbindung" bezeichnet werden.
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Ein erfindungsgemäßer Kabelsteckverbinder ist
relativ einfach in einer industriellen Serienfertigung herstellbar.
Vorteilhafterweise können
hierbei für
die Kondensatoren herkömmliche
Bauteile eingesetzt werden, insbesondere SMD-Bauteile.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist ein ringförmiges
Isolierteil vorgesehen, welches eine mit dem Kabelschirmanschluss
leitend verbundene erste ringförmige
Leiterbahn und eine mit dem Steckergehäuse leitend verbundene, zur ersten
Leiterbahn konzentrische, zweite ringförmige Leiterbahn aufweist,
wobei die Kondensatoren jeweils in einer radialen Ausrichtung einerseits
an die erste, andererseits an die zweite ringförmige Leiterbahn angeschlossen
sind.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung
ist der Kabelschirmanschluss weiters über einen elektrisch leitenden
Draht mit einem den Massekontakt bildenden Steckerkontakt des Kabelsteckverbinders
verbunden, wobei dieser elektrisch leitende Draht zur hochfrequenzmäßigen Dämpfung mit
einem Ferrit-Element versehen ist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
der Erfindung werden im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnung
erläutert.
In dieser zeigen:
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1 eine
schematische Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kabelsteckverbinders;
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2 eine
perspektivische Darstellung einer ähnlichen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kabelsteckverbinders,
wobei das Steckergehäuse
bereichsweise aufgeschnitten dargestellt ist;
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3 einen
Längsmittelschnitt
des Kabelsteckverbinders von 2 (in
einer durch die in 2 mit
a und b angeschriebenen Kontaktelemente führenden Schnittlinie);
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4.
ein vergrößertes Detail
A von 3;
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5 eine
Ansicht eines Blechteiles zur Herstellung einer anderen Ausführungsform
eines Kabelschirmanschlusses;
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6 den
aus dem Blechteil gemäß 5 hergestellten Kabelschirmanschluss;
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7 eine
Ansicht eines Blechteiles zur Herstellung einer weiteren Ausführungsform
eines Kabelschirmanschlusses und
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8 den
aus dem Blechteil gemäß 7 hergestellten Kabelschirmanschluss.
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Eine mögliche Ausbildung eines erfindungsgemäßen Kabelsteckverbinders
wird im folgenden zunächst
anhand der schematischen Darstellung in 1 erläutert.
Der Kabelsteckverbinder weist ein metallisches Steckergehäuse 1 auf,
welches elektrische Steckerkontakte 2 trägt, die
zur Verbindung des Kabelsteckverbinders mit einem Gegensteckverbinder,
beispielsweise einem weiteren Kabelsteckverbinder oder einem Gehäuse- bzw.
Chassisstecker dienen. Die elektrischen Steckerkontakte 2 können beispielsweise
in Form von Kontaktstiften oder Kontaktbuchsen ausgebildet sein.
Ein im Steckergehäuse 1 angeordnetes
Einsatzteil, welches die Steckerkontakte 2 trägt, ist
in der schematischen Abbildung gemäß 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt.
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Im Bereich der von der Einsteckseite
abgewandten Rückseite
des Kabelsteckverbinders ist ein vom Steckergehäuse 1 getragener,
elektrisch leitender Kabelschirmanschluss 3 angeordnet,
der in diesem Ausführungsbeispiel
als umfangsgeschlossenen Hülse
ausgebildet ist. Die mechanische Verbindung zwischen den Kabelschirmanschluss 3 und dem
Steckergehäuse 1 erfolgt
hierbei über
ein in 1 ebenfalls nicht
dargestelltes elektrisch isolierendes Teil.
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Der in 1 schematisch
dargestellte Kabelsteckverbinder dient zum Anschluss an ein in 1 ebenfalls schematisch
dargestelltes geschirmtes Kabel 4. Dieses weist einen innerhalb
des in 1 punktiert dargestellten
Kabelmantels 5 verlaufenden, im Querschnitt ringförmigen Kabelschirm 6 auf,
der beispielsweise von einem Geflecht aus Metalllitzen oder einer
Metallfolie gebildet wird. Das Kabel 4 besitzt weiters
zwei oder mehr Signalleitungen 7, die innerhalb des vom
Kabelschirm 6 umgebenen Bereichs verlaufen und jeweils
von einem elektrisch isolierenden Material umgeben sind.
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Die freien Enden der Signalleitungen 7 sind abisoliert
und an zwei der Steckerkontakte 2 angeschlossen. Ein Endbereich
des Kabelschirms 6 ist ebenfalls freigelegt und über den
Kabelmantel 5 zurückgeschlagen.
Der endseitige Abschnitt des Kabelmantels 5 mit dem darübergeschlagenen
Kabelschirm 6 ist in den hülsenförmigen Kabelschrimanschluss 3 eingeschoben
und kann in diesem beispielsweise durch eine Vercrimpung des hülsenförmigen Kabelschirmanschlusses 3 in
diesem festgelegt werden. Diese Vercrimpung kann beispiels weise von
einer Verquetschung mit einer polygonförmigen Umfangskontur gebildet
werden.
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Der Kabelschirmanschluss 3 ist
mit dem Steckergehäuse 1 über mehrere
radial angeordnete, in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandete
Kondensatoren 8 verbunden. Beispielsweise können sechs
bis fünfzehn
in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Kondensatoren 8 vorgesehen
sein, wobei vorteilhafterweise mindestens fünf solche Kondensatoren vorhanden
sind.
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Durch diese Kondensatoren 8 wird
im Hochfrequenzbereich eine sehr gute Kontinuität der Verbindung des Kabelschirms 6 mit
dem Steckergehäuse 1 erreicht,
während
im Gleichstrombereich und Niederfrequenzbereich (beispielsweise
bis 50 kHz) eine weitgehende Entkopplung des Steckergehäuses 1 vom
Kabelschirm 6 gegeben ist.
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Der Kabelschirmanschluss 3 ist
weiters über einen
elektrisch leitenden Draht 9 mit einem Steckerkontakt 2 des
Kabelsteckverbinders verbunden. Um diese Verbindung im Hochfrequenzbereich
zusätzlich zu
bedämpfen
ist der Draht 9 mit einem Ferrit-Element 10 in
Form einer Ferrit-Perle versehen.
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Solche elektrische Kabelsteckverbinder
können
insbesondere im Audiobereich zum Einsatz kommen, beispielsweise
als Mikrofonstecker. Die Signalübertragung
erfolgt hierbei symmetrisch über
die beiden Signalleiter 7. Durch die gleichstrommäßige Verbindung
des Kabelschirms 6 mit einem der Steckerkontakte 2 kann
beispielsweise zusätzlich
eine Spannungsversorgung für
das Mikrofon realisiert werden, wobei die Spannung über den
Kabelschirm 6 und die beiden auf das gleiche Gleichstrompotential
gelegten Signalleitungen 7 zugeführt wird.
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Die 2 bis 4 zeigen detailliertere Darstellungen
eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung. Wiederum ist ein Steckergehäuse 1 vorgesehen,
das zumindest teilweise aus einem elektrisch leitenden Material,
vorzugsweise Metall besteht, welches hülsenförmig ausgebildet ist. Im gezeigten
Ausführungsbeispiels
besteht das Steckergehäuse 1 im
Wesentlichen vollständig
aus Metall und trägt
in seinem vorderen Bereich ein elektrisch isolierendes Einsatzteil 11,
welches seinerseits die Steckerkontakte 2, hier Kontaktbuchsen,
aufnimmt. Zum Anschluss des Kabelschirms eines an den Kabelsteckverbinder
anzuschließenden,
in den 2 bis 4 nicht dargestellten Kabels
ist ein Kabelschirmanschluss 3 vorgesehen, der in diesem
Ausführungsbeispiel
wiederum als umfangsgeschlossene Hülse ausgebildet ist und vom Steckergehäuse 1 bzw.
einer auf dieses rückseitig aufgeschraubten
Kabeltülle 12 aus
einem elastischen Material getragen wird.
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Der Kabelschirmanschluss 3 ist
hier mit einem nahe beim vorderen Ende 18 des Kabelschirmanschlusses 3 angeordneten,
nach außen
abstehenden Ringflansch 13 versehen. Auf den vom Ringflansch
nach vorne sich erstreckenden Abschnitt des Kabelschirmanschlusses 3 ist
ein ringförmiges
Isolierteil 14 aufgeschoben, welches in der Form eines kreisförmigen Plättchens
mit einer konzentrischen kreisförmigen Öffnung ausgebildet
ist, welche geringfügig
größer als
der Außendurchmesser
des Kabelschirmanschlusses 3 in diesem vorderen Abschnitt ist.
Die Rückseite
des Isolierteils 14 liegt am Ringflansch 13 an.
An der der Einsteckseite des Kabelsteckverbinders zugewandten Vorderseite
des Isolierteils 14 sind zwei ringförmige Leiterbahnen 15, 16 auf
das Isolierteil 14 aufgebracht. Die erste ringförmige Leiterbahn 15,
die weiter innen, d. h. näher
bei der zentralen Längsachse 17 des
Kabelsteckverbinders liegt, ist mit dem Kabelschirmanschluss 3 elektrisch leitend
verbunden. Hierzu ist im gezeigten Ausführungsbeispiel das vordere
Ende 18 des Kabelschirmanschlusses 3 nach außen umgebördelt und
liegt an der ersten Leiterbahn 15 an. Die zweite, äußere Leiterbahn 16 ist
mit dem Steckergehäuse 1 elektrisch
leitend verbunden, zu welchem Zweck im gezeigten Ausführungsbeispiel
die Leiterbahn 16 an die ringförmige hintere Stirnfläche des
Steckergehäuses 1 angedrückt ist,
und zwar mittels der auf das rückseitige
Ende des Steckergehäuses 1 aufgeschraubten
Kabeltülle 12,
welche einen nach innen reichenden Vorsprung 19 aufweist,
der an der Rückseite
des Ringflansches 13 anliegt.
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Der Kabelschirmanschluss 3 ist
wiederum durch in Umfangsrichtung voneinander beabstandete, mit
ihren Anschlüssen
radial ausgerichtete Kondensatoren 8 mit dem Steckergehäuse 1 verbunden. Hierzu
sind die Kondensatoren jeweils einerseits an die erste, andererseits
an die zweite ringförmige
Leiterbahn 15, 16 angeschlossen, vorzugsweise
verlötet.
Als Kondensatoren 8 werden hierbei bevorzugterweise SMD-Bauteile
verwendet. Auf diese Weise ist eine einfach Herstellung des aus
dem Isolierteil 14, den Leiterbahnen 15, 16 und
den SMD-Kondensa-toren
bestehenden Verbindungsteiles zur Verbindung des Kabelschirmanschlusses 3 mit
dem Steckergehäuse 1 möglich.
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Mittels eines einerseits mit dem
Ringflansch 13 verbundenen (beispielsweise eingepressten
oder angelöteten),
andererseits mit einem der Steckerkontakte 2 verbundenen
Draht 9 wird weiters eine Verbindung zwischen dem Kabelschirm
und dem als Massekontakt dienenden Steckerkontakt 2 hergestellt,
wobei auf den Draht 9 zur Hochfrequenzbedämpfung ein
Ferrit-Element 10 aufgeschoben
ist.
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Die Gesamtkapazität der Kondensatoren 8 liegt
vorteilhafterweise zwischen 1 und 20 nF, wobei ein Wert im Bereich
von 10 nF besonders bevorzugt ist. Beispielsweise können zehn
Kondensatoren 8 zu jeweils 1 nF vorgesehen sein.
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Andere Ausführungsformen des Kabelschirmanschlusses 3 sind
möglich.
So ist in den 5 und 6 eine Ausführungsform
dargestellt, bei der der Kabelschirmanschluss 3 aus einem
flachen Blechteil ausgebildet wird, welches einen ringförmigen Bereich 20,
einen Verbindungssteg 21 und einen Kontaktabschnitt 22 aufweist,
wobei der Verbindungssteg 21 und der Kontaktabschnitt 22 zusammen
T-förmig ausgebildet
sind. Der ringförmige
Bereich 20 wird senkrecht umgebogen und steht im fertig
montierten Kabelsteckverbinder mit der inneren Leiterbahn 15 des
Isolierteils 14 in elektrischer Verbindung. Beispielsweise
kann das Isolierteil 14 hierzu mit seinen Leiterbahnen
in Richtung zum Kabelschirmanschluss 3 in den Kabelsteckverbinder
eingesetzt sein und der ringförmige
Bereich 20 an die Leiterbahn 15 angelötet sein.
Zur Verbindung der äußeren Leiterbahn 16 mit
dem Steckergehäuse 1 ist
ein entsprechendes, beispielsweise ringförmiges Verbindungsteil vorzusehen.
Der Kontaktabschnitt 22 des Kabelschirmanschlusses 3 wird
ringförmig
um den über
den Kabelmantel zurückgeschlagenen
Kabelschirm gebogen, wodurch die elektrische Verbindung zwischen dem
Kabelschirm und dem Kabelschirmanschluss 3 gegeben ist.
Eine zusätzliche
Verlötung
des Kabelschirms mit dem Kontaktabschnitt 22 ist denkbar
und möglich.
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Eine weitere mögliche Ausführungsform des Kabelschirmanschlusses
ist in den 7 und 8 dargestellt. Zur Herstelung
des Kabelschirmanschlusses wird hier ein Blechteil verwendet, bei
dem vom ringförmigen
Bereich 20 beidseitig Verbindungsstege 21 mit
daran angebrachten Kontaktabschnitten 22 ausgehen. Die
Verbindungsstege 21 werden rechtwinkelig aufeinander zu
umgebogen und die Kontaktabschnitte werden um den über den
Kabelmantel zurückgeschlagenen
Kabelschirm umgebogen und umgeben diesen insgesamt zumindest im
Wesentlichen (d. h. über
den Großteil
seines Umfangs) ringförmig.
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Denkbar und möglich wäre es bei dem in den 5 und 6 dargestellten Kabelschirmanschluss
den Kontaktabschnitt 22 wegzulassen. Der abisolierte Kabelschirm
wird dann verdrillt und an den in diesem Fall eine Lötfahne darstellenden
Verbindungssteg angelötet.
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Unterschiedliche Modifikationen der
gezeigten Ausführungsbeispiele
sind denkbar und möglich, ohne
den Bereich der Erfindung zu verlassen. So könnten beispielsweise weitere
Steckerkontakte zum Anschluss von weiteren Signalleitungen des Kabels 4 vorgesehen
sein.
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- 1
- Steckergehäuse
- 2
- Steckerkontakt
- 3
- Kabelschirmanschluss
- 4
- Kabel
- 5
- Kabelmantel
- 6
- Kabelschirm
- 7
- Signalleitung
- 8
- Kondensator
- 9
- Draht
- 10
- Ferrit-Element
- 11
- Einsatzteil
- 12
- Kabeltülle
- 13
- Ringflansch
- 14
- Isolierteil
- 15
- Leiterbahn
- 16
- Leiterbahn
- 17
- Längsachse
- 18
- vorderes
Ende
- 19
- Vorsprung
- 20
- ringförmiger Bereich
- 21
- Verbindungssteg
- 22
- Kontaktabschnitt