DE19651800B4

DE19651800B4 - Leitungs-Steckverbindung

Info

Publication number: DE19651800B4
Application number: DE19651800A
Authority: DE
Inventors: Manfred Burkert; Olaf Pentzek; Bernd Leinwetter; Ulrich D. Becker
Original assignee: Delphi Delco Electronics Europe GmbH
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2016-12-14
Also published as: DE19651800A1

Abstract

Leitungs-Steckverbindung für die Übertragung elektrischer Energie zwischen einem Kabel und einem in einem Gehäuse angeordneten oder gehäuseartigen, mit Leiterbahnen versehenen Trägermaterial, wobei
– das mit Leiterbahnen versehene Trägermaterial (1) in einem Randbereich mit mehreren länglichen, nebeneinanderliegenden Schlitzen (3) versehen ist, die Zungen (4) bilden, und
– die Flanken (3.1, 3.2) der Schlitze (3) partiell metallisiert sind, und jede Teilmetallisierung leitend zu einer anderen Leiterbahn (1.1, 1.2) oder leitenden Fläche (1.3) auf dem mit Leiterbahnen versehenen Trägermaterial (1) führt,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die elektrischen Komponenten des kabelseitigen Steckerteils aus einer metallischen Außenleiterhülse bestehen (7), die mit dem Außen- oder Masseleiter (5) des Kabels (2) verbunden ist, sowie aus einer Innenleiterhülse (8), die mit dem Innen- oder signalführenden Leiter (6) des Kabels (2) verbunden ist, und
– wobei im eingeschobenen Zustand des Steckers die Außenleiterhülse (7) mit den äußeren metallisierten Flanken (3.2) zweier äußerer Schlitze...

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitungs-Steckverbindung für die Übertragung von elektrischer Energie, insbesondere für die Übertragung von Hochfrequenz-Signalen, mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Gattungsmerkmalen.
Bei dem beweglichen Strompfad der Paarung, dem Kabel, kann es sich neben dem Koaxialkabel auch z. B. um ein zwei- oder mehradriges symmetrisches Kabel handeln. Darüber hinaus kann der parallele Anschluß von mehreren Kabeln, z. B. über eine Steckerleiste, erforderlich sein.
Als Trägermaterial für die „festen" Strompfade, die Leiterbahnen, dienen üblicherweise Leiterplatten mit ein- und beidseitiger Metallisierung, auch in Mehrlagen-Anordnung (Multilayer), aber auch räumliche Ausbildungen, z. B. die konkaven Gehäuse-Innenflächen eines Elektrogeräts (moulded interconnection devices, MID).
Die Steckverbindungen des bekannten Stands der Technik basieren meist darauf, daß die Leiterbahnen mit einem speziellen Buchsenteil verbunden werden, das in der Gehäusewandung arretiert oder direkt in den Gehäuseaufbau integriert oder auf das Trägermaterial aufgesetzt ist. Das Kabel ist mit einem dazu passenden Steckerteil versehen.
Die Buchse und der Stecker für HF-Verbindungen haben jeweils ein eigenes zentrisches Leiterstück für die Signalführung.
Das Innenleiterteil der Buchse wird durch Löten mit einer Leiterbahn auf dem Trägermaterial und das Innenleiterteil des Steckers mit dem entsprechenden Leiter des Kabels verbunden. Die Masseanbindung wird über die Außenleiterteile von Stecker und Buchse hergestellt, wobei der Masseleiter auf dem Trägermaterial meist über Lötverbindungen an das mit der Buchse galvanisch verbundene Gehäuse oder ein entsprechendes Chassis angeschlossen wird.
Die Buchse und der Stecker des bekannten Stands der Technik müssen beide so ausgebildet sein, daß sie jedes für sich alle an die Verbindung gestellten elektrischen und mechanischen Anforderungen erfüllen.
Die vorliegende Erfindung geht nun von der Überlegung aus, daß viele Steckverbindungen an Schaltungen der Hochfrequenztechnik nur sehr selten betätigt werden. In vielen Fällen wird eine Steckverbindung vor alter zur Vereinfachung des Schaltungseinbaus vorgesehen, und sie wird anschließend, während der gesamten Nutzungdauer, höchstens dann noch einmal gelöst, wenn z. B. eine Reparatur erforderlich ist.
Hier ist es sinnvoll, Wege zu suchen, um den bisher üblichen, mit dem Einsatz hochwertiger Buchse-Stecker-Kombinationen verbundenen Aufwand zu senken, gleich, ob es sich dabei bisher um Normteile oder um Speziallösungen handelte.
Ein Schritt in dieser Richtung ist im US 2 926 340 A und im JP 05315721 AA beschrieben. Dort werden Platinen mit aufgedruckten Leiterbahnen vorgeschlagen, die in Randzonen mit Schlitzen versehen sind. Die innere Oberfläche der Schlitze ist metallisiert und jeweils mit Leiterbahnen auf den Platinen verbunden. In die Schlitze greifen einfache Kontaktmittel, wie Stifte („Pins") und kleine Formteile aus Blech.
Die Kontaktmittel stellen bei der in US 2 926 340 geschilderten Multi-layer-Anordnung Verbindungen zwischen Leiterbahnen auf den unterschiedlichen Platinen her bzw. sind bei der JP 04315721 über ein Adapterteil an weiterführende Steckkontakte angeschlossen.
Beiden Lösungen ist gemeinsam, dass sie entsprechend ihrem mechanischen wie elektrischen Aufbau nur für einfache Strompfade geeignet sind. Sie stellen eigentlich nur lösbare Verlängerungen der Leiterbahnen auf bzw. zwischen den Platinen für ganz spezielle Anordnungen dar
Bei JP 05315721 AA darüber hinaus ein zusätzlicher Adapter erforderlich. An den Adapter kann dann sicherlich ein Stecker angeschlossen werden; eine Einsparung an Teilen gegenüber einer Buchsenanordnung wird jedoch auf diese Weise nicht erzielt.
Die spezielle Aufgabe der Verbindung von Leiterbahen einer Muli-layer-Anordnung nach US 2 926 340 A und das entsprechende besondere Lösungsprinzip zeigen keinen Weg für den Anschluß von Kabeln mit einem entsprechenden Stecker auf.
Die beiden Lösungen sind darüber hinaus nicht für Hochfrequenz-Verbindungen geeignet, bei denen eine Abschirmung um die signalführende Verbindung herum erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung zwischen einer elektronischen Schaltung und einem oder mehreren Kabeln anzugeben, die einfach aufgebaut ist und somit durch Reduzierung der Anzahl der nötigen Teile zur Kostensenkung beiträgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungsdetails und -varianten.
Bei der Lösungsgemäßen Anordnung wird das kabelseitige Steckelement quasi direkt in die Leiterplatte hineingeschoben und steht, ohne Zwischenglied, in unmittelbarer Verbindung mit den Leiterbahnen. Als einzige zusätzliche Funktion bleibt die mechanische Halterung des Steckelements am Gehäuse übrig. Die Außenleiterhülse stellt für HF-Verbindungen eine äußerst wirksame Abschirmung bis zu sehr hohen Frequenzbereichen dar.
Der Aufbau der Steckverbindung wird erfindungsgemäß auf die kabelseitige Komponente sowie auf die Forderung an den Konstrukteur des Gehäuses reduziert, einen passenden Durchlaß und eine lösbare Sperre vorzusehen. Mit diesem Prinzip kann der Aufwand für eine separate Schnittstelle – in unterschiedlichen, auf die jeweiligen Betriebsbedingungen abstimmbaren Ausführungsvarianten – wirkungsvoll gesenkt werden.
Für Versuchsausführungen wurden Preise errechnet, die nur noch 25% der Werte für vergleichbare Anordnungen des Stands der Technik betragen.
Ebenso vorteilhaft läßt sich auch eine Reihung mehrerer Kabelanschlüsse an einer Schaltung, z. B. über eine Steckerleiste, realisieren. Der Aufwand für die bisher erforderliche spezielle Buchsenkonstruktion wird auch hier auf die Arrertierungsfunktion reduziert. Gleichzeitig unterstützt der durch das Prinzip mögliche platzsparende Aufbau die von den Anwendern bevorzugte Einseiten-Anordnung aller vorhandenen Anschlüsse und zu- und wegführenden Kabel.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In der zugehörigen Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung
1. Steckverbindung mit drei Schlitzen
2. Steckverbindung mit zwei Schlitzen
3. Kontaktbuckel als Abwandlung der Kontaktierung
4. Steckverbindung, mechanische Halterung
Dabei bedeuten:

1: Leiterplatte
1.1, 1.2: Leiterbahnen
1.3: Massefläche
2: Koaxialkabel
3: Schlitz
3.1, 3.2: Schlitzflanken mit Metallisierung
4: Zunge
5: Außenleitergeflecht des Kabels
6: Innenleiter des Kabels
7: Außenleiterhülse
8: Innenleiterhülse
9: Kontaktbuckel
10: Lötstelle
11: Gehäuse
12: Steckergehäuse
13: Halteflansch
14: Hebel

In das mit Leiterbahnen versehene Trägermaterial 1 sind bei der Ausführung nach 1 drei Schlitze 3 und bei der Ausführung nach 2 zwei Schlitze 3 eingefräst oder gestanzt. Die Flanken 3.1, 3.2 der Schlitze sind partiell metallisiert, und die Metallisierung steht mit unterschiedlichen Leiterbahnen 1.1, 1.2 oder z. B. einer Massefläche 1.3 des Trägermaterials 1 in Verbindung.
Der kabelseitige Stecker besteht aus der Außenleiterhülse 7, die über das Außenleitergeflecht 5 des Kabels 2 geschoben ist, und der Innenleiterhülse 8, die auf den Innenleiter 6 gepreßt ist. Die Innenleiterhülse kann für die Variante nach 1 auch als Stift aus Vollmaterial ausgeführt sein.
Im Betriebszustand, d. h. bei eingeschobenem Stecker, steht die Innenleiterhülse 8 über die Wangen 3.1 mit der Leiterbahn 1.1 und die Außenleiterhülse 7 über die Wangen 3.2 mit den Leiterbahnen 1.2 oder der Massefläche 1.3 in Verbindung. Die Kontaktierung kann durch aufeinander abgestimmte Bemaßung der Hülsen sowie der Abstände der mit ihnen korrespondierenden Schlitzflanken und durch Federwirkung des Hülsenmaterials gewährleistet werden.
In 3 werden Abwandlungen der Schlitzgestaltung gezeigt, mit denen besonderen Anforderungen und Gegebenheiten entsprochen werden kann. So sind die Kontaktbuckel 9 besonders für HF-Steckverbindungen geeignet. Sie stellen definierte Anschlußpunkte dar, unabhängig von der Endlage der kabelseitigen Hülsen 7 und 8 beim Einschieben der Hülsen. Eine die Erfindung tangierende Lösung stellen die aufgesetzten Metallzungen 10 dar. Sie könnten Ausführungen nach 2 ergänzen, bei denen eine Zunge von einer Innenleiterhülse 8 umschlossen wird. Ebenso ist denkbar, auf gleiche Weise mit einer Zunge-Hülse-Paarung oder der Paarung eines Schlitzes mit einer Hülse ähnlich der Innenleiterhülse den Kontakt zum Außen- oder Masseleiter eines Kabels herzustellen, z. B. bei Verwendung eines symmetrischen Kabels.
4 zeigt schließlich ein Beispiel für die mechanische Halterung einer Lösungsgemäßen Steckverbindung an dem Schaltungsgehäuse 12. Der Durchlaß am Gehäuse 12 ist außen mit einem Halteflansch 14 versehen, über den die Hebel 15 mit Haken greifen, die die Steckverbindung mit dem Steckergehäuse 13 in der Betriebsstellung arretieren und auch ein Lösen der Halterung gestatten.

Claims

Leitungs-Steckverbindung für die Übertragung elektrischer Energie zwischen einem Kabel und einem in einem Gehäuse angeordneten oder gehäuseartigen, mit Leiterbahnen versehenen Trägermaterial, wobei – das mit Leiterbahnen versehene Trägermaterial (1) in einem Randbereich mit mehreren länglichen, nebeneinanderliegenden Schlitzen (3) versehen ist, die Zungen (4) bilden, und – die Flanken (3.1, 3.2) der Schlitze (3) partiell metallisiert sind, und jede Teilmetallisierung leitend zu einer anderen Leiterbahn (1.1, 1.2) oder leitenden Fläche (1.3) auf dem mit Leiterbahnen versehenen Trägermaterial (1) führt, dadurch gekennzeichnet, dass – die elektrischen Komponenten des kabelseitigen Steckerteils aus einer metallischen Außenleiterhülse bestehen (7), die mit dem Außen- oder Masseleiter (5) des Kabels (2) verbunden ist, sowie aus einer Innenleiterhülse (8), die mit dem Innen- oder signalführenden Leiter (6) des Kabels (2) verbunden ist, und – wobei im eingeschobenen Zustand des Steckers die Außenleiterhülse (7) mit den äußeren metallisierten Flanken (3.2) zweier äußerer Schlitze (3) und die Innenleiterhülse (8) mit den metallisierten Flanken (3.1) eines mittleren Schlitzes (3) oder einer Zunge (4) in galvanischem Kontakt steht.
Leitungs-Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) in dem mit Leiterbahnen versehenenen Trägermaterial (1) vorzugsweise über ihre gesamte Länge konstant breit und damit die Schlitzflanken zueinander parallel sind.
Leitungs-Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zumindest eine der miteinander korrespondierenden metallisierten Schlitzflanken (3.1, 3.2) mit einem kleinen gerundeten oder spitzen, buckelartigen Vorsprung (9) versehen ist, der jeweils einen definierten Kontakt zu den Hülsen (7, 8) herstellt.
Leitungs-Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenleiterhülse (8) einen runden oder einen der Zunge (4, 10) angepaßten rechteckigen Querschnitt hat und vorzugsweise koaxial geschlitzt ist.
Leitungs-Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Innen- oder signalführenden Leiter (6) des Kabels (2) verbundene Steckerteil einen runden Querschnitt mit seitlichen Abflachungen oder einen rechteckigen Querschnitt hat und aus Vollmaterial oder als zwei mit in einem kleinen Abstand parallele Zungen ausgeführt sein kann.
Leitungs-Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Zahl Schlitze (3) oder Zungen (10) zur Ausbildung mehrerer, in einer Reihe angeordneter Steckverbindungen für unterschiedliche Aufgaben angeordnet sind.
Leitungs-Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Führung und die lösbare Arretierung des oder der kabelseitigen Steckelemente vorzugsweise über das Schaltungsgehäuse (12) mit an sich bekannten Mitteln (13, 14, 15) erfolgt.