DE19956106A1 - Elektrischer Steckverbinder bestehend aus einer Verbinderbuchse und einem Verbinderstecker, sowie Verbinderbuchse und Verbinderstecker - Google Patents
Elektrischer Steckverbinder bestehend aus einer Verbinderbuchse und einem Verbinderstecker, sowie Verbinderbuchse und VerbindersteckerInfo
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Abstract
Elektrischer Steckverbinder, bestehend aus einer Verbinderbuchse (201) mit mehreren nebeneinander angeordneten beabstandeten ersten elektrischen Leitern (213), und aus einem Verbinderstecker (101), der in die Steckeraufnahmeöffnung (209) der Verbinderbuchse (201) einbringbar ist und nebeneinander angeordnete beabstandete zweite elektrische Leiter (110) enthält. Zwischen zwei benachbarten ersten (213) oder zweiten elektrischen Leitern (110) ist ein dritter elektrischer Leiter (111, 214) angeordnet, der mit Erdungspotential verbunden ist. Zwischen den ersten elektrischen Leitern (213) angeordnete dritte elektrische Leiter (214) werden beim Einbringen des Verbindersteckers (101) in die Verbinderbuchse (201) mit den dritten elektrischen Leitern (111) des Verbindersteckers (101) kontaktiert.
Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder
bestehend aus einer Verbinderbuchse und aus einem
Verbinderstecker zum Einsatz in Bereichen der
Datenkommunikation. Insbesondere betrifft die Erfindung
einen elektrischen Steckverbinder bestehend aus einer
Verbinderbuchse mit einem isolierenden Gehäuse mit einer
sich in dieses hinein erstreckenden Steckeraufnahmeöffnung,
mit mehreren ersten elektrischen Leitern, die zur
Übertragung elektrischer Signale nebeneinander voneinander
beabstandet angeordnet sind, wobei jeder Leiter einen
Federbereich aufweist, der sich diagonal in die Öffnung
hinein erstreckt, und aus einem Verbinderstecker, der in
die Steckeraufnahmeöffnung der Verbinderbuchse einbringbar
ist, der nebeneinander zumindest bereichsweise in einer
Ebene angeordnete voneinander beabstandete zweite
elektrische Leiter zur Übertragung elektrischer Signale
enthält, die in einer Kontaktzone an den Federbereichen der
ersten Leiter angreifen, und diese von einer ersten in eine
zweite Position bewegen. Die Verbinderbuchse wird dabei
häufig auch als "Modular Jack" und der entsprechende
Verbinderstecker als "Modular Plug" bezeichnet.
Solche Steckverbinder sind in der
Datenkommunikationsindustrie weit verbreitet. Die
Steckverbinder gibt es auch in geschirmten Varianten, wobei
um das Gehäuse von aussen eine Abschirmung aufgebracht ist.
Aus der EP-A-0 232 981 ist eine entsprechende elektrische
Verbinderbuchse bekannt.
Da bei der Übertragung von Daten immer höhere Frequenzen
eingesetzt werden, ist es notwendig, dass die elektrischen
Steckverbinder an die Verwendung der höheren Frequenzen
angepasst werden. Insbesondere ist darauf zu achten, dass
das Übersprechen zwischen den einzelnen Leitungen minimiert
wird. Es soll ein Steckverbinder angegeben werden, der die
Anforderungen eines Kategorie 7 Steckverbinders nach IEC
G1076-x erfüllt. Weiter soll die Verbinderbuchse des
Steckverbinders bzw. der Verbinderstecker auch mit einer
bekannten entsprechenden Standardverbinderhälfte
funktionsfähig sein.
Ein Steckverbinder, der diese Anforderungen erfüllt, weist
die Merkmale des Patentanspruches 1 auf. Eine entsprechende
elektrische Verbinderbuchse bzw. ein Verbinderstecker ist
in den Ansprüchen 17 bzw. 19 angegeben. Vorteilhafte
Weiterbildungen des elektrischen Steckverbinders sind in
den Ansprüchen 2 bis 16 angegeben.
Beim erfindungsgemässen elektrischen Steckverbinder
befindet sich zwischen den elektrischen Leitern, die zur
Übertragung elektrischer Datensignale dienen, jeweils ein
dritter elektrischer Leiter, der mit Erdungspotential
verbunden ist. Dadurch sind die datenführenden elektrischen
Leiter gegeneinander abgeschirmt. Die dritten elektrischen
Leiter, die mit dem Erdungspotential verbunden sind, sind
derart in der Verbinderbuchse und im Verbinderstecker
angeordnet, dass sie beim Einbringen des Verbindersteckers
in die Verbinderbuchse miteinander kontaktiert werden. Die
dritten elektrischen Leiter weisen dabei die gleiche Form
und mechanische Funktion, wie die ersten bzw. zweiten
elektrischen Leiter in der Verbinderbuchse bzw. dem
Verbinderstecker auf.
Um auch eine ausreichende Abschirmung zu erreichen, ist es
sinnvoll nicht nur zwischen den ersten bzw. zweiten
elektrischen Leitern sondern auch vom äusseren
datenführenden Leiter jeweils nach Aussen hin einen dritten
elektrischen Leiter anzuordnen, der mit dem
Erdungspotential verbunden ist.
Eine zusätzliche Optimierung der Abschirmung wird dadurch
erreicht, dass sich im Verbinderstecker eine mit dem
Erdungspotential verbundene leitende Ebene befindet. Diese
verläuft parallel zu der Ebene, in der sich die zweiten und
dritten Leiter erstrecken. Die leitende mit dem
Erdungspotential verbundene Ebene ist durch eine
Isolationsschicht von der Ebene mit den zweiten und dritten
Leitern getrennt.
In der Verbinderbuchse sollte sich zur Verbesserung der
Abschirmungscharakteristik ebenfalls eine Fläche befinden,
die mit dem Erdungspotential verbunden ist. Sie verläuft im
Wesentlichen parallel zu der Fläche mit den ersten und
dritten Leitern und ist durch eine Isolationsschicht von
dieser getrennt. Im Bereich der Federbereiche der ersten
und dritten Leiter ist die Fläche dabei in einzelne
Streifen unterteilt, die die Federbereiche der ersten und
dritten Leiter unabhängig voneinander unterstützen.
Es ist weiter von besonderem Vorteil, dass die
Verbinderbuchse zur Oberflächenmontage auf einer
Leiterplatte geeignet ist. Dazu weisen die ersten und
dritten elektrischen Leiter der Verbinderbuchse drei
Bereiche auf: Einen Federbereich, der in die
Steckeraufnahmeöffnung der Verbinderbuchse federt, wenn ein
entsprechender Verbinderstecker eingebracht wird; einen
mittleren Bereich, der am Gehäuse festgelegt ist und einen
Endbereich zur Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte
dient. Die mit dem Erdungspotential verbundene leitende
Fläche ist im mittleren Bereiches parallel zu den ersten
und dritten Leitern ausgebildet. Im Federbereich ist diese
leitende Fläche in einzelne Streifen aufgeteilt, wobei sich
auf einem Streifen ein dritter Leiter und auf dem nächsten
ein erster Leiter befindet. Im Endbereich, der sogenannten
SMD-Zone, ist eine leitende Fläche nicht vorgesehen.
Es ist weiter von besonderem Vorteil, wenn die
Leiterstruktur bestehend aus ersten bzw. zweiten und
dritten elektrischen Leitern sowie der Fläche oder Ebene
von einer flexiblen Folienanordnung gebildet ist. Die
Folienanordnung besteht dabei aus einem flexiblen Substrat,
der Isolationsschicht, die auf der einen Seite die ersten
beziehungsweise zweiten und dritten elektrischen Leiter
trägt und auf der gegenüberliegenden Seite die mit dem
Erdungspotential verbundene leitende Fläche oder Ebene
aufweist.
In der Verbinderbuchse im Bereich der Federbereiche der
Leiter ist die Folie in Streifen geschnitten und die
einzelnen Streifen sind zum Erreichen der notwendigen
Federcharakteristik der Federbereiche verstärkt. Dies kann
beispielsweise dadurch erfolgen, dass im Federbereich die
Leiter durch zusätzliches Metall verstärkt sind oder dass
die Streifen der auf Erdungspotential liegenden Fläche
durch weiteres Metall verstärkt sind. Es ist aber auch
möglich, dass die Verbinderbuchse ein erstes federndes
kammartiges Element aufweist, das die ersten elektrischen
Leiter unterstützt und ein zweites unabhängig vom ersten
federnden kammartigen Element federndes kammartiges Element
vorgesehen ist zur Unterstützung der Federeigenschaften der
dritten elektrischen Leiter. Die Unabhängigkeit der beiden
kammartigen Elemente ist notwendig, da beim Verbinden einer
erfindungsgemässen elektrischen Verbinderbuchse mit einem
gewöhnlichen bekannten Verbinderstecker, die dritten Leiter
stärker zurückfedern müssen als die ersten Leiter.
Es ist von besonderem Vorteil, dass auch der
Verbinderstecker mit einer gewöhnlichen bekannten
Verbinderbuchse verbindbar ist. Eine solche Standard-
Verbinderbuchse weist nur erste elektrische Leiter auf,
jedoch keine dazwischen angeordneten Leiter, die sich auf
Erdungspotential verbinden. Um sicherzustellen, dass diese
ersten elektrischen Leiter einer solchen Verbinderbuchse
nicht versehentlich Kontakt mit den dritten elektrischen
Leitern des Verbindersteckers herstellen, ist es besonders
vorteilhaft, dass der Verbinderstecker ein Kammelement mit
Zähnen aufweist, das zwei Positionen am Verbinderstecker
einnehmen kann. In einer ersten Position decken die Zähne
des Kammelementes die dritten Leiter im Bereich der
Kontaktzone ab. Wird der Verbinderstecker in eine Standard-
Verbinderbuchse eingebracht so werden die ersten
elektrischen Leiter der Verbinderbuchse durch das
Kammelement gezielt mit den ersten elektrischen Leitern des
erfindungsgemässen elektrischen Verbindersteckers
verbunden.
Das Kammelement kann am Verbinderstecker eine zweite
Position einnehmen, in der es beabstandet zu den Leitern
eingeordnet ist und eine Kontaktierung der ersten, zweiten
und dritten Leiter von Verbinderstecker und Verbinderbuchse
gemäss der Erfindung möglich ist.
Es ist weiter von besonderem Vorteil, dass an der
erfindungsgemässen Verbinderbuchse und dem Kammelement
komplementäre Führungsmittel vorgesehen sind, derart, dass
das Kammelement beim Stecken des Verbindersteckers in die
Verbinderbuchse von der ersten in die zweite Position
gebracht wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das
Kammelement beim Einbringen des Verbindersteckers in eine
erfindungsgemässe Verbinderbuchse die richtige Position zum
Verbinden der Leiter einnimmt. Ausserdem ist auch beim
Stecken des Verbindersteckers in eine gewöhnliche
Verbinderbuchse ohne dritte Leiter sichergestellt, dass das
Kammelement mit seinen Zähnen die dritten Leiter des
Verbindersteckers im Bereich der Kontaktzone abdeckt und
somit nicht versehentlich Kontakt zwischen den ersten
Leitern einer bekannten Verbinderbuchse mit den dritten
Leitern des Verbindersteckers hergestellt wird.
Es ist weiter von besonderem Vorteil, wenn am Kammelement
nach Aussen ragende Kulissensteine als Führungsmittel
vorgesehen sind und in der Steckeraufnahmeöffnung
entsprechende Kulissennuten zur Aufnahme der Kulissensteine
vorgesehen sind. Die Kulissensteine sind dabei an Schenkeln
des Kammelementes derart angeordnet, dass beim Einbringen
des Verbindersteckers in eine bekannte Verbinderbuchse ohne
Kulissennuten die Schenkel derart deformiert werden, dass
die Kulissensteine und das Kammelement ohne eine
Lageänderung des Kammelementes in die bekannte
Verbinderbuchse eintauchen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nun anhand der
Zeichnungen erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines
erfindungsgemässen Verbindersteckers gemäss einem ersten
Ausführungsbeispiel.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Verbindersteckers nach
Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des
Verbindersteckers mit einer Aufsicht auf die
Leiteranordnung.
Fig. 4 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des
Verbindersteckers aus der besonders deutlich die Anordnung
des Kammelementes zu erkennen ist.
Fig. 5 zeigt eine Ansicht auf das Steckgesicht des
Verbindersteckers mit Kammelement.
Fig. 6 zeigt eine weitere Seitenansicht des
Verbindersteckers in die schematisch die Lage der Leiter
eingezeichnet ist.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch eine
Folienleiteranordnung.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch eine
Folienleiteranordnung, wie sie sich in der Kontaktzone des
Verbindersteckers befindet.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung des inneren
Aufbaus des Verbindersteckers in Seitenansicht.
Fig. 10 zeigt den entsprechenden Aufbau in Frontansicht.
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt durch die Leiteranordnung
im Bereich der Verbindung des Kabels mit den elektrischen
Leiter zur Übertragung der elektrischen Signale.
Fig. 12 zeigt eine Aufsicht auf die Verbindung zwischen
der Folienleiteranordnung und dem Kabel.
Fig. 13 zeigt eine Aufsicht auf ein Kammelement.
Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht des Kammelementes.
Fig. 15 zeigt eine Ansicht des Kammelementes vom
steckgesichtseitigen Ende.
Fig. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer
erfindungsgemässen Verbinderbuchse.
Fig. 17 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der
Verbinderbuchse wobei hauptsächlich die Montagefläche, zur
Montage auf einer Leiterplatte, zu erkennen ist.
Fig. 18 zeigt eine Ansicht auf die Verbinderbuchse mit der
Steckeraufnahmeöffnung.
Fig. 19 ist eine schematische Querschnittsdarstellung
einer Verbinderbuchse.
Fig. 20 ist ein Querschnitt durch die Leiter einer
Verbinderbuchse im Federbereich.
Fig. 21 ist ein Querschnitt durch die Leiter einer
Verbinderbuchse im Endbereich.
Fig. 22 ist ein Querschnitt durch die Leiter einer
Verbinderbuchse im mittleren Bereich.
Fig. 23 zeigt die Abschirmung eines einzelnen Leiters für
elektrische Signale im Endbereich.
Fig. 24 zeigt einen entsprechenden Querschnitt im
mittleren Bereich.
Fig. 25 zeigt einen solchen Querschnitt im Federbereich.
Fig. 26 zeigt einen Querschnitt durch die Anordnung der
Leiter in der Kontaktzone wenn Verbinderbuchse und
Verbinderstecker vollständig gesteckt sind.
Fig. 27 zeigt eine perspektivische Darstellung einer
Verbinderbuchse und eines Verbindersteckers kurz vor dem
Stecken.
Fig. 28 zeigt eine entsprechende Anordnung einer
erfindungsgemässen Verbinderbuchse mit einem bekannten
Verbinderstecker.
Fig. 29 zeigt eine entsprechende Anordnung einer bekannten
Verbinderbuchse mit einem erfindungsgemässen
Verbinderstecker.
Fig. 30 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
Verbindersteckers in Seitenansicht mit einem veränderten
Kammelement.
Fig. 31 zeigt eine entsprechende Seitenansicht eines
Verbindersteckers, wobei das Kammelement sich in der
zweiten Position befindet.
Fig. 32 zeigt eine entsprechende Verbinderbuchse mit
veränderter Kulisse.
Fig. 33 zeigt ein entsprechendes geändertes Kammelement in
perspektivischer Ansicht.
Fig. 34 zeigt einen bekannten Steckverbinder mit einer
bekannten Verbinderbuchse und einem bekannten
Verbinderstecker vor dem Einsteckvorgang in
perspektivischer Ansicht.
Fig. 35 zeigt einen entsprechenden bekannten
Verbinderstecker in perspektivischer Ansicht.
Fig. 36 zeigt eine entsprechende Sicht einer bekannten
Verbinderbuchse.
Anhand der Fig. 34 bis 36 soll zunächst ein bekannter
elektrischer Steckverbinder bestehend aus einer bekannten
Verbinderbuchse und einem bekannten Verbinderstecker
diskutiert werden. Der dargestellte elektrische
Steckverbinder 1 weist einen Verbinderstecker 2 und eine
Verbinderbuchse 3 auf, die in Fachkreisen als "Modular
Plug" bzw. "Modular Jack" bezeichnet werden. Die
Verbinderbuchse 2 stellt eine Verbindung zu einem Kabel 4
her. Die einzelnen Leiter des Kabels, die elektrische
Signale übertragen, sind jeweils mit einem elektrischen
Kontakt verbunden. Der Verbinderstecker 2 weist ein
isolierendes Gehäuse 5 auf, mit einer Kontaktzone 6, in der
die Kontakte durch Zwischenwände voneinander getrennt aus
dem Gehäuse herausragen. Weiter weist der Verbinderstecker
2 einen Rastarm 7 auf zur Verrastung in der komplementären
Verbinderbuchse 3.
Die Verbinderbuchse 3 weist ebenfalls ein isolierendes
Gehäuse 8 auf, das wiederum eine Steckeraufnahmeöffnung 9
aufweist. Die Steckeraufnahmeöffnung 9 dient zum Aufnehmen
des Verbindersteckers 2. In der Steckeraufnahmeöffnung 9
erstrecken sich mehrere erste elektrische Leiter 10, die
zur Übertragung elektrischer Signale nebeneinander
voneinander beabstandet angeordnet sind. Jeder erste Leiter
weist einen Federbereich 11 auf, der sich diagonal in die
Steckeraufnahmeöffnung 9 hinein erstreckt. Weiter weist
jeder Leiter 10 einen mittleren Bereich auf, und einen
Endbereich 12 zur Kontaktierung von elektrischen
Leiterbahnen auf einer Leiterplatte. Wird der
Verbinderstecker 2 in die Aufnahmeöffnung 9 der
Verbinderbuchse 3 eingebracht, so kontaktieren die ersten
elektrischen Leiter 10 die elektrischen Kontakte des
Verbindersteckers, indem die elektrischen Kontakte in einer
Kontaktzone an den Federbereichen 11 der ersten Leiter 10
eingreifen und diese von einer ersten in eine zweite
Position bewegen.
Es ist im Stand der Technik bekannt, die Gehäuse 8 bzw. 5
der Verbinderbuchse bzw. des Verbindersteckers mit einer
Abschirmung zu versehen, um eine verbesserte Übertragung
elektrischer Signale zu erreichen.
In den Fig. 1 bis 5 sind verschiedene Ansichten eines
erfindungsgemässen Verbindersteckers 101 dargestellt. Der
Verbinderstecker 101 weist ein isolierendes Gehäuse 102
auf. Er ist mit einem Kabel 103 verbunden, das im Gehäuse
102 endet. Das Kabel 103 weist elektrische Leiter zur
Übertragung von Daten auf, die abgeschirmt sind. Das
Gehäuse 102 des Verbindersteckers 101 weist ein
stirnseitiges Ende 104 auf, sowie vier sich paarweise
gegenüberliegende Seitenflächen 105 bis 108. Auf der
Seitenfläche 107 befindet sich am stirnseitigen Ende eine
Aussparung 109. In dieser Aussparung 109 befinden sich
nebeneinander in einer Ebene angeordnete voneinander
beabstandete zweite elektrische Leiter 110 zur Übertragung
von elektrischen Datensignalen. Zwischen den zweiten
elektrischen Leitern 110 beabstandet zu diesen ist jeweils
ein elektrischer Leiter 111 angeordnet, wobei dieser dritte
elektrische Leiter 111 mit dem Erdungspotential, also der
Abschirmung des Kabels, verbunden ist. Auch zur Seite hin
sind die äusseren zweiten elektrischen Leiter von einem
dritten elektrischen Leiter 111' abgeschirmt.
Das Gehäuse 102 des Verbindersteckers 101 weist an der
Seitenfläche 105, die der Seitenfläche 107 der Aussparung
gegenüberliegt einen Rastarm 112 auf. Dieser Rastarm 112
dient zur Verrastung des Verbindersteckers 101 in einer
komplementären Verbinderbuchse.
An den Seitenflächen 106 und 108 des Gehäuses 102 befindet
sich jeweils eine Vertiefung 113, die zum stirnseitigen
Ende 104 des Gehäuses 102 hin offen ist. In dieser
Vertiefung 113 ist ein Kammelement 114 gelagert.
Das Kammelement 114 wird nun anhand der Fig. 13 bis 15
beschrieben. Das Kammelement ist im wesentlichen U-förmig
ausgebildet mit zwei Schenkeln 115 und 116 und einer Basis
117. Die Basis 117 weist abwechselnd Vertiefungen 118 und
Zähne 119 auf. Die Schenkel 115 und 116 verlaufen zunächst
in der Richtung, in der sich auch die Zähne 119 erstrecken,
jedoch zur anderen Seite hin von der Basis 117 weg. An
diesen ersten Teil der Schenkel 115, 116 schliesst sich ein
dazu abgewinkelter Teil an. Am freien Ende der Schenkel 115
und 116 befindet sich jeweils ein Befestigungselement 120
und 121. Mit diesem Befestigungselement 120, 121 ist das
Kammelement 114 am Gehäuse 102 des Verbindersteckers 101
festgelegt. Im Bereich der Abwinklung der Schenkel 115, 116
befindet sich ein Kulissenstein 122. Dieser Kulissenstein
dient zur geführten Bewegung des Kammelementes 114 von
einer ersten Position in eine zweite Position. Der
Kulissenstein 122 ist zum stirnseitigen Ende des
Kammelementes 114 hin, also auf der von den
Befestigungselementen abgewandten Seite abgeschrägt. Im
Bereich der Anbindung der abgewinkelten Schenkel 115, 116
an die Basis 117 befinden sich Freischnitte 123, die ein
federndes Verhalten der Schenkel 115, 116 gegenüber der
Basis 117 erlauben.
Das Kammelement 114 ist mit den Befestigungselementen 120,
121 in der Vertiefung 113 verankert. Das Kammelement 114
kann zwei Stellungen einnehmen. Die erste Stellung ist in
den Fig. 1 bis 4 dargestellt. In dieser Stellung sind
die Zähne 119 des Kammelementes 114 derart angeordnet, dass
sie die dritten Leiter 111 zur Stirnfläche 104 des
Verbindersteckers 101 abdecken. Wird ein erfindungsgemässer
Verbinderstecker 101 mit einem bekannten "Modular Jack" 3
verbunden (siehe Fig. 29), so befindet sich das
Kammelement 114 in dieser ersten Position. Da ein bekannter
"Modular Jack" in seiner Aufnahme 9 keine Nuten zur
Aufnahme der Kulissensteine 122 aufweist, werden die
Schenkel 115, 116 beim Einbringen des Verbindersteckers 101
in die bekannte Verbinderbuchse 3 mittels der abgeschrägten
Kulissensteine 122 nach innen bewegt. Sie tauchen also in
die Verbindung 113 ein, was aufgrund der Freischnitte 123
und der elastischen Deformierbarkeit der Schenkel 115 und
116 möglich ist. Die elektrischen Leiter 10 des bekannten
"Modular Jacks" 3 tauchen mit ihren Federbereichen 11 in
die Vertiefungen 118 zwischen den Zähnen des Kammelementes
114 ein und Kontaktieren die zweiten elektrischen Leiter
110 des Verbindersteckers 101. Durch das Kammelement 114
wird vermieden, dass mit den ersten elektrischen Leitern 10
des "Modular Jacks" 3 aus Versehen ein dritter elektrischer
Leiter 111 des erfindungsgemässen Verbindersteckers 101
kontaktiert wird.
Die Aussenabmessungen und die Abstände der zweiten
elektrischen Leiter 110 des erfindungsgemässen
Verbindersteckers 101 sind derart gewählt, dass er mit
einer bekannten Verbinderbuchse 3 problemlos verbindbar
ist. Aufgrund des Kammelementes ist auch eine zuverlässige
elektrische Kontaktierung sichergestellt.
In einer zweiten Position wird die Basis 117 des
Kammelementes 114 mit Hilfe der Kulissensteine 122
ausgelenkt. Der abgewinkelte Bereich der Schenkel 115, 116
wird dabei in der Vertiefung 113 zur Seitenfläche 105 des
Verbindersteckers 101 hin bewegt, wodurch eine elastische
Verformung der Schenkel 115, 116 in Bezug auf das
Befestigungselement 120, 121 stattfindet. In dieser zweiten
Position befindet sich die Basis 117 des Kammelementes 114
nicht mehr im Bereich der Kontaktzone der elektrischen
Leiter 110, 111 und eine Kontaktierung der sowohl zweiten
als auch der dritten Leiter ist ermöglicht.
Eine besonders vorteilhafte Realisierung der Anordnung der
elektrischen Leiter im Verbinderstecker 101 ist mittels
einer Folienleiteranordnung 124 möglich. Die
Folienleiteranordnung 124 ist, wie in Fig. 6 schematisch
dargestellt im Gehäuse 102 des Verbindersteckers 101
untergebracht und ragt durch die Aussparung 109 aus dem
Gehäuse 102 im Kontaktbereich 125 heraus, um eine
Kontaktierung mit den Leitern einer Verbinderbuchse zu
ermöglichen.
Die Folienleiteranordnung 124 ist im Querschnitt in Fig. 7
dargestellt. Sie besteht aus einer flexiblen Plastikfolie
126 oder einem sonstigen flexiblen Substrat, das von beiden
Seiten mit einer Kupferschicht 127 bzw. 128 beschichtet
ist. Auch ein Multilayer-Design mit mehreren Abfolgen von
Metall- und Plastikschichen ist möglich. Es ist auch
möglich gestanzte Kontakte mit einer flexiblen Folie, die
auf einer Seite mit Metall beschichtet ist, zu kombinieren.
Ein Film wie in Fig. 7 dargestellt, kann beispielsweise
durch ätzen und schneiden strukturiert werden. Durch ätzen
ist es möglich, die Metallagen 127, 128 zu strukturieren.
Ein Schneiden ermöglicht die Strukturierung der kompletten
Folienleiteranordnung.
In Fig. 8 ist ein Querschnitt durch die Kontaktzone 125
einer Folienleiteranordnung 124 eines erfindungsgemässen
Verbindersteckers 101 dargestellt. Es ist eine Ebene 129
vorgesehen, die mit Erdungspotential verbunden ist. Darüber
befindet sich eine Plastikfolie 126. Auf der Plastikfolie
befinden sich dritte Leiter 111, die mit Erdungspotential
verbunden sind und jeweils dazwischen zweite Leiter 110 zur
Übertragung elektrischer Datensignale. Jeder zweite
elektrische Leiter 110 ist also durch Erdungspotential nach
drei Seiten abgeschirmt. Durch diese besondere Anordnung
der elektrischen Leiter wird eine gute Abschirmung der
zweiten elektrischen Leiter zur Datenübertragung erreicht
und das Übersprechen reduziert. Es können Datensignalen mit
Frequenzen von über 600 MHz übertragen werden.
Die Kontaktierung der elektrischen Leiter eines Kabels 103
mit der Folienleiteranordnung 124 kann derart ausgeführt
werden, dass zunächst die Folienleiteranordnung 124 mit
einer Leiterplatte 130 verbunden wird. Auf der Leiterplatte
130 sind Isolationsverdrängungskontakte 131 vorgesehen, mit
denen die Signalleitungen des Kabels kontaktiert werden.
Die Abschirmung des Kabels wird zusätzlich mit dem
Erdungspotential der Leiterplatte und von dort aus mit der
Folienleiteranordnung 124 verbunden.
Es ist aber auch möglich eine direkte Verbindung zwischen
den Leitern des Kabels und den Leitern der
Folienleiteranordnung herzustellen. Beispielsweise kann
dies durch Verlöten erfolgen, wobei die Signalleitungen 132
des Kabels mit den zweiten Leitern 110 der
Folienleiteranordnung 124 verlötet werden und die
Abschirmungsleitungen 133 des Kabels 103 mit den dritten
Leitern 101 und der Ebene 129 der Folienleiteranordnung
124.
Anhand der Fig. 16 bis 19 soll nun eine
erfindungsgemässe Verbinderbuchse 201 beschrieben werden.
Die Verbinderbuchse 201 weist ein isolierendes Gehäuse 202
auf, das im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist mit
einer Frontseite 203, einer dieser gegenüberliegenden
Rückseite 204, einer sich zwischen der Front und der
Rückseite erstreckenden Montageseite 205, einer dieser
gegenüberliegenden Oberseite 206, sowie zwei Seitenwänden
207 und 208. Von der Frontseite 203 aus erstreckt sich eine
Steckeraufnahmeöffnung 209 in das Gehäuse 202.
Die Steckeraufnahmeöffnung 209 ist derart ausgestaltet,
dass sie zur Aufnahme eines komplementären
Verbindersteckers 101 geeignet ist. Sie weist eine zur
Oberseite 206 hin orientierte Nut 210 mit einem
Hinterschnitt 211 auf zur Aufnahme und Verrastung des
Rastarmes 112 des Verbindersteckers 101.
Weiter weist die Steckaufnahmeöffnung 209 in
gegenüberliegenden Seitenwänden jeweils eine Kulissennut
212 auf. Diese Kulissennut 212 dient zur Aufnahme der
Kulissensteine 122 am Kammelement 114 des Verbindersteckers
101, wenn dieser in die Steckeraufnahmeöffnung 109
eingebracht wird. Auf Grund der besonderen Ausbildung der
Kulissennut 212 wird die Basis 117 des Kammelementes 114
beim Einbringen des Verbindersteckers 101 in die
Verbinderbuchse 201 von der ersten Position in die zweite
Position gebracht, in der sie sämtliche zweiten und dritten
Leiter des Verbindersteckers in der Kontaktzone frei gibt.
In der Steckeraufnahmeöffnung 209 sind ausserdem mehrere
elektrische Leiter 213 und 214 angeordnet. Sie sind
voneinander beanstandet angeordnet und erstrecken sich
diagonal von nahe der Frontseite zur Rückseite 204 hin. Es
handelt sich dabei um erste elektrische Leiter 213 zur
Übertragung von elektrischen Datensignalen, die jeweils in
der gleichen Ebene von dritten elektrischen Leitern 214
umgeben sind, die mit dem Erdungspotential verbunden sind.
Die elektrischen Leiter 213, 214 weisen drei Bereiche auf.
Ein Federbereich 215 erstreckt sich in die
Steckeraufnahmeöffnung 209. Der Federbereich 215 federt von
einer ersten Stellung in eine zweite Stellung, wenn ein
Verbinderstecker 101 in die Steckeraufnahmeöffnung 209
eingebracht wird. An den Federbereich schliesst sich ein
mittlerer Bereich 216 an, der hauptsächlich parallel zur
Montagefläche 205 der Verbinderbuchse 201 verläuft. An den
mittleren Bereich schliesst sich wiederum ein Endbereich
217 an, der zur Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte
ausgebildet ist, und sich parallel zur Montageseite 205
hinter der Rückseite 204 erstreckt.
Verbesserte Übertragungseigenschaften bei hohen Frequenzen
werden dadurch erreicht, dass die ersten elektrischen
Leiter zur Übertragung der Datensignale von elektrischen
Leitern auf Erdungspotential abgeschirmt sind. Diese
elektrischen Leiter befinden sich einerseits in Form von
dritten elektrischen Leiters 214 auf beiden Seiten neben
den ersten elektrischen Leitern und andererseits in Form
einer mit dem Erdungspotential verbundenen leitenden Fläche
218 unterhalb beziehungsweise oberhalb der ersten Leiter
213.
Es ist von besonderem Vorteil, die elektrischen Leiter und
die leitende Fläche mittels einer Folienleiteranordnung 219
zu realisieren. Im mittleren Bereich ist die
Folienleiteranordnung 219 im Querschnitt wie in Fig. 22
dargestellt aufgebaut. Auf einer leitenden Fläche 218
befindet sich eine Plastikschicht 220 auf der sich wiederum
abwechselnd dritte Leiter 214 und erste Leiter 213
befinden.
Wie in Fig. 24 dargestellt ist der einzelne Leiter zur
Leitung elektrischer Datensignale 213 also von zwei
benachbarten dritten Leiters 214 auf Erdungspotential und
einem unter einer Plastikschicht 220 angeordneten weiteren
Leiter auf Erdungspotential 218. Der Leiter 213 ist also
nach drei Seiten abgeschirmt.
Im Endbereich der Leiter sind diese um eine
Oberflächenmontage zu ermöglichen nur auf zwei Seiten durch
dritte Leiter 214 abgeschirmt. Diese ist für einen
einzelnen Leiter nochmals in Fig. 23 dargestellt.
Im Federbereich bestehen die Leiter ebenfalls aus einer
Flachfolienanordnung 219, die einzelnen ersten und dritten
Leiter 213, 214 sind jedoch voneinander getrennt. Dies
erfolgt, indem die leitende Fläche 218 und auch die
Folienschicht 220 in einzelne Streifen geschnitten ist.
Dies erweist sich als notwendig, um eine unterschiedliche
Federung der ersten Leiter 213 und der dritten Leiter 214
zu ermöglichen.
Eine unterschiedliche Federung der ersten und dritten
Leiter 213, 214 ist dann notwendig, wenn eine
erfindungsgemässe Verbinderbuchse 201 mit einem bekannten
Verbinderstecker 2 verbunden wird. Da ein bekannter
Verbinderstecker 2 nur Kontakte entsprechend den zweiten
Leitern aufweist und zwischen diesen Wandbereiche
angeordnet sind, wird beim Stecken eines solchen
Verbindersteckers in eine erfindungsgemässe Verbinderbuchse
eine Kontaktierung zwischen den ersten Leitern mit den
Leitern des Verbindersteckers 2 erfolgen. Die dritten
Leiter der Verbinderbuchse 201 werden mit den zwischen den
Leitern angeordneten Wandbereichen des Verbindersteckers
stärker nach hinten gebogen. Auf Grund dieser besonderen
Eigenschaft, dass sowohl die ersten Leiter als auch die
dritten Leiter Federbereiche aufweisen die unabhängig von
einander federn ist eine Verbindung einer
erfindungsgemässen Verbinderbuchse mit einem bekannten
Verbinderstecker 2 möglich (siehe Fig. 28). Natürlich ist
eine Kompatibilität mit bestehenden Verbinderstecker nur
möglich, wenn die Masse der Steckaufnahmeöffnung der
erfindungsgemässen Verbinderbuchse und die Abstände der
ersten Kontakte entsprechend gewählt sind. Dies ist jedoch
für den Fachmann selbstverständlich.
Beim Verbinden eines erfindungsgemässen Verbindersteckers
101 mit einer erfindungsgemässen Verbinderbuchse 201 werden
beim Eintauchen des Verbindersteckers 101 in die
Steckeraufnahmeöffnung 209 zunächst die Kulissensteine 122
des Kammelementes 114 in die Kulissennuten 212 eintauchen.
Beim weiteren Einbringen des Verbindersteckers 101 wird das
Kammelement in die zweite Position gebracht. In der
Endstellung kontaktieren die zweiten und dritten
elektrischen Leiter 110 und 111 des Verbindersteckers 101
die ersten und dritten elektrischen Leiter 213 und 214 der
Verbinderbuchse 202. Es entsteht dadurch eine vollständig
abgeschirmte Verbindungsstelle in der zweite Leiter 110 mit
ersten Leitern 213 verbunden sind. Diese umgebend sind
dritte Leiter 111 mit dritten Leitern 214 verbunden und
eine leitende Fläche 218 beziehungsweise eine leitende
Ebene 129 vorgesehen (siehe Fig. 26). Aufgrund dieser sehr
guten Abschirmung in der Kontaktierungszone ist es möglich
eine Kategorie 7 Ausführung zu erreichen. Aufgrund
geringerer Reflexionen und minimiertem Übersprechen sind
Frequenzen für die Datenübertragung von über 600 MHz
erreichbar.
Die in dem bisherigen Ausführungsbeispiel besprochene
Ausführung des Kammelements ist in keiner Weise zwingend.
Es ist auch möglich ein Kammelement vorzusehen, das in
einer ersten Position die Kontaktzone der Leiter freigibt
und beim Einbringen in eine bekannte Verbinderbuchse in
eine zweite Position gebracht wird. Weiter ist es
vorstellbar das ein Kammelement 114' mit einem Rollelement
134 zusammenwirkt, um von einer ersten Position in eine
zweite Position gebracht zu werden. Das Rollelement 134
wird dann entlang einer Nut 135 im Gehäuse 102 des
Verbindersteckers 101 bewegt. Die Bewegung erfolgt mittels
einer entsprechenden Kulissennut 212' in den Seitenwänden
der Steckeraufnahmeöffnung 209 des Gehäuses 202 der
Verbinderbuchse 201. Federende Elemente sind notwendig, um
das Kammelement 114 von der zweiten Stellung zurück in die
erste Stellung zu bewegen. Ein entsprechendes
Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 30 bis 33
dargestellt.
Claims (19)
1. Elektrischer Steckverbinder bestehend aus
- - einer Verbinderbuchse (201) mit einem isolierenden Gehäuse (202) mit einer sich in dieses hinein erstreckenden Steckeraufnahmeöffnung (209), mit mehreren ersten elektrischen Leitern (213), die zur Übertragung elektrischer Signale nebeneinander voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeder erste Leiter (213) einen Federbereich (215) aufweist, der sich diagonal in die Öffnung (209) hinein erstreckt, und
- - aus einem Verbinderstecker (101), der in die Steckeraufnahmeöffnung (209) der Verbinderbuchse (201) einbringbar ist, der nebeneinander zumindest bereichsweise in einer Ebene angeordnete beabstandete zweite elektrische Leiter (110) zur Übertragung elektrischer Signale enthält, die in einer Kontaktzone (125) an den Federbereichen (215) der ersten Leiter (213) angreifen und diese von einer ersten in eine zweite Position bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten ersten (213) oder zweiten elektrischen Leitern (110) ein dritter elektrischer Leiter (111, 214), der mit Erdungspotential verbunden ist, angeordnet ist, und dass zwischen den ersten elektrischen Leitern (213) angeordnete dritte elektrische Leiter (214) ebenfalls Federbereiche (215) aufweisen und beim Einbringen des Verbindersteckers (101) in die Verbinderbuchse (201) mit den dritten elektrischen Leitern (214) des Verbindersteckers (110) kontaktiert werden.
2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass sich im Verbinderstecker (101) eine
mit dem Erdungspotential verbundene leitende Ebene (129)
befindet, die im wesentlichen parallel zur Ebene mit den
zweiten und dritten Leitern verläuft und durch eine
Isolationsschicht (130) von dieser getrennt ist.
3. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1
oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der
Verbinderbuchse (201) eine mit den Erdungspotential
verbundene leitende Fläche (218) befindet, die im
wesentlichen parallel zu der Fläche mit den ersten und
dritten Leitern (213, 214) verläuft und durch eine
Isolationsschicht von diesen getrennt ist und dass die
Fläche (218) im Bereich der Federbereiche (215) in einzelne
Streifen, die die Federbereiche (215) unterstützen
unterteilt ist.
4. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und dritten
elektrischen Leitern (213, 214) der Verbinderbuchse (201)
drei Bereiche aufweisen, einen Federbereich (215), der
sich in der Steckeraufnahmeöffnung (209) erstreckt, einen
mittleren Bereich (216) und einen Endbereich (217) zur
Oberflächenmontage auf einer Leiterplatte, und dass sich
die mit Erdungspotential verbundene leitende Fläche (218)
im Bereich des mittleren Bereiches (216) der ersten und
dritten Leiter (213, 214) parallel zu diesen erstreckt.
5. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils nach aussen
neben dem äussersten ersten beziehungsweise zweiten
elektrischen Leiter (110, 213) ein dritter mit
Erdungspotential verbundener elektrischer Leiter (214, 111)
vorgesehen ist.
6. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten
beziehungsweise zweiten und dritten Leiter
(213, 110, 214, 111) sich auf einem flexiblen Substrat als
Isolationsschicht befinden.
7. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter
(213, 110, 214, 111), die mit dem Erdungspotential verbundene
leitende Fläche (218) und Ebene (129) und die
Isolationsschicht von einer flexiblen Folienleiteranordnung
(219, 124) gebildet sind.
8. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Folienleiteranordnung (219) im
Bereich der Federbereiche (215) in Streifen geschnitten und
die einzelnen Streifen zum Erreichen der notwendigen
Federcharakteristik verstärkt sind.
9. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbinderbuchse (210) in der
Steckeraufnahmeöffnung (209) ein erstes federndes
kammartiges Element aufweist, zur Unterstützung der
Federeigenschaften der ersten elektrischen Leiter.
10. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 8
oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbinderbuchse in
der Steckeraufnahmeöffnung (209) ein zweites federndes
kammartiges Element aufweist zur Unterstützung der
Federeigenschaften der dritten elektrischen Leiter (214)
11. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass das erste und zweite federnde
kammartige Element derart angeordnet sind, dass sie
unabhängig voneinander federn können.
12. Elektrischer Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbinderstecker
(101) ein Kammelement (114) mit Zähnen (119) aufweist, das
zwei Positionen am Verbinderstecker (101) aufweist, eine
erste Position, in der die Zähne (109) des Kammelements
(114) die dritten Leiter (111) im Bereich der Kontaktzone
(125) abdeckt und eine zweite Position in der das
Kammelement (114) beabstandet zu den Leitern (110, 111)
angeordnet ist und eine Kontaktierung der ersten, zweiten
und dritten Leiter (213, 214, 110, 111) von Verbinderstecker
(101) und Verbinderbuchse (201) möglich ist.
13. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, dass an Verbinderbuchse (201) und
Kammelement (114) komplementäre Führungsmittel vorgesehen
sind, derart, dass das Kammelement (114) beim Stecken des
Verbindersteckers (101) in die Verbinderbuchse (201) von
der ersten in die zweite Position gebracht wird.
14. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass am Kammelement (114) an
gegenüberliegenden Seiten nach Aussen ragende Kulissenteile
(122) als Führungsmittel vorgesehen sind.
15. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass in der Steckeraufnahmeöffnung (209)
Kulissennuten (212) zur Aufnahme der Kulissensteine (122)
vorgesehen ist.
16. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, dass die Kulissensteine (122) an Schenkeln
(115, 116) des Kammelementes (114) angeordnet sind, und dass
die Schenkel (115, 116) derart deformierbar sind, dass der
Verbinderstecker (101) auch in eine Verbinderbuchse ohne
Nuten einbringbar ist, wobei das Kammelement (114) in der
ersten Position verbleibt.
17. Elektrische Verbinderbuchse (201) mit einem
isolierenden Gehäuse (202) mit einer sich in dieses hinein
erstreckende Steckeraufnahmeöffnung (209), mit mehreren
ersten elektrischen Leitern (213), die zur Übertragung
elektrischer Signale nebeneinander voneinander beabstandet
angeordnet sind, wobei jeder Leiter (213) einen
Federbereich (215) aufweist, der sich diagonal in die
Steckeraufnahmeöffnung (209) hinein erstreckt, dadurch
gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten ersten
elektrischen Leitern (213) ein dritter elektrischer Leiter
(214), der mit Erdungspotential verbunden ist, angeordnet
ist, der einen Federbereich aufweist.
18. Elektrische Verbinderbuchse nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, dass die Federbereiche (215) der ersten und
dritten elektrischen Leiter (213, 214) unabhängig
voneinander federn.
19. Elektrischer Verbinderstecker (101) mit einem Gehäuse
(102) mit einem kabelseitigen Ende und einem stirnseitigen
Ende (104), der nebeneinander zumindest bereichsweise in
einer Ebene angeordnete voneinander beabstandete zweite
elektrische Leiter (110) zur Übertragung elektrischer
Signale aufweist, die jeweils eine Kontaktzone (125)
aufweisen, die nahe dem stirnseitigen Ende (104) angeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei
benachbarten zweiten elektrischen Leitern (110) ein dritter
Leiter (111), der mit Erdungspotential verbunden ist,
angeordnet ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP981222086 | 1998-11-23 | ||
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE20105207U1 (de) | 2001-03-20 | 2001-08-23 | Albert Ackermann GmbH & Co. KG, 51643 Gummersbach | Elektrischer Steckverbinder für die Nachrichten- und Datentechnik |
DE10000016B4 (de) * | 1999-01-04 | 2011-02-17 | The Whitaker Corp., Wilmington | Elektrischer Steckverbinder bestehend aus einer Verbinderbuchse und einem Verbinderstecker, sowie Verbinderbuchse und Verbinderstecker |
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-
1999
- 1999-11-22 DE DE19956106A patent/DE19956106B4/de not_active Expired - Fee Related
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