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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.
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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.
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DE 37 89 089 T2 zeigt
einen Anschluss für elektrische
Mehrfach-Leiter mit einem metallischen Grundgebilde, welches von
einer Basisplatte gebildet wird, welche eine Mehrzahl von daran
aufrechtstehenden Wänden
hat, welche derart zusammenarbeiten, daß eine vorbestimmte Anzahl
von Kanälen
gebildet wird, welche in nebeneinanderliegender Anordnung am Grundgebilde
vorgesehen sind; einem isolierten Traggebilde, welches ein Körperteil
mit einer Mehrzahl von nach vorne verlaufenden Fingern daran hat,
wobei jeder Finger in einem der Kanäle aufgenommen ist; und einem
elektrischen Kontaktelement, welches auf den jewiligen Fingern angeordnet ist,
und jedes der Kontaktelemente mit einem der Leiter derart verbindbar
ist, dass im Gebrauchszustand das Grundgebilde an ein vorbestimmtes
elektrisches Potential anschließbar
ist, wodurch die elektrischen Kontaktelemente voneinander elektrisch
isoliert werden.
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DE 29 24 337 A1 zeigt
eine elektrische Verbindung mit einem Steckerglied mit einem isolierenden
Gehäuse
und mehreren Anschlusselementen, die im Gehäuse aufgenommen sind und jeweils
an ihren einen Enden einen Verbindungsabschnitt besitzen, der aus
einem Kopfteil des Gehäuses
heraussteht; mit einem Steckerglied mit einem Körper, der eine Aussparung zur
Aufnahme des Kopfteils des Steckerglieds besitzt, und mit einer
gedruckten Verdrahtungsplatte, die am Körper so befestigt ist, daß mehrere
entblößte Anschlussfolien
der Platte in die Aussparung eingelegt sind; mit einem ausgleichendem,
innerhalb der Aussparung des Sockelgliedes aufgenommenen Ausgleichsstück, welches
ein Spiel für
eine seitwärts
gerichtete Verschiebebewegung innerhalb der Aussparung hat und eine Öffnung mit
einer zum Kopfteil des Gehäuses
passenden Innenabmessung besitzt. Das kopfteil des Steckergliedes
ist beim Koppeln des Steckergliedes mit dem Sockelglied in die Öffnung des
Ausgleichsstücks
bündig
einsetzbar, so dass die entblößten Anschlussfolien
mit Druck zwischen den Verbindungsbereichen des Steckergliedes und
der Innenfläche
des Ausgleichsstücks
gehalten werden.
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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.
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Ein
Steckverbinder, der diese Anforderungen erfüllt, weist die Merkmale des
Patentanspruches 1 auf. Eine entsprechende elektrische Verbinderbuchse
bzw. ein Verbinderstecker ist in den Ansprüchen 16 bzw. 18 angegeben.
Vorteilhafte Weiterbildungen des elektrischen Steckverbinders sind
in den Ansprüchen
2 bis 15 angegeben.
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Beim
erfindungsgemässen
elektrischen Steckverbinder befindet sich zwischen den elektrischen
Leitern, die zur Übertragung
elektrischer Datensignale dienen, jeweils ein dritter bzw. ein vierter elektrischer
Leiter, der mit Erdungspotential verbunden ist. Dadurch sind die
datenführenden
elektrischen Leiter gegeneinander abgeschirmt. Die dritten und vierten
elektrischen Leiter, die mit dem Erdungspotential verbunden sind,
sind derart in der Verbinderbuchse bzw. im Verbinderstecker angeordnet, dass
sie beim Einbringen des Verbindersteckers in die Verbinderbuchse
miteinander kontaktiert werden. Die dritten und vierten elektrischen
Leiter weisen dabei die gleiche Form und mechanische Funktion, wie die
ersten bzw. zweiten elektrischen Leiter in der Verbinderbuchse bzw.
dem Verbinderstecker auf.
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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 bzw. vierten elektrischen Leiter
anzuordnen, der mit dem Erdungspotential verbunden ist.
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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 bierten Leiter
erstrecken. Die leitende mit dem Erdungspotential verbundene Ebene
ist durch eine Isolationsschicht von der Ebene mit den zweiten und
vierten Leitern getrennt.
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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.
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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.
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Es
ist weiter von besonderem Vorteil, wenn die Leiterstruktur bestehend
aus ersten bzw. zweiten und dritten bzw. vierten 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 und dritten beziehungsweise
zweiten und vierten elektrischen Leiter trägt und auf der gegenüberliegenden
Seite die mit dem Erdungspotential verbundene leitende Fläche oder
Ebene aufweist.
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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.
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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 vierten
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 vierten 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.
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Das
Kammelement kann am Verbinderstecker eine zweite Position einnehmen,
in der es beabstandet zu den Leitern eingeordnet ist und eine Kontaktierung
der ersten, zweiten, dritten und vierten Leiter von Verbinderstecker
und Verbinderbuchse gemäss
der Erfindung möglich
ist.
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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
vierten Leiter des Verbindersteckers im Bereich der Kontaktzone
abdeckt und somit nicht versehentlich Kontakt zwischen den ersten
Leitern einer bekannten Verbinderbuchse mit den vierten Leitern
des Verbindersteckers hergestellt wird.
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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.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen erläutert werden.
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemässen Verbindersteckers
gemäss
einem ersten Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt
eine Seitenansicht des Verbindersteckers nach 1.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht des Verbindersteckers mit einer Aufsicht
auf die Leiteranordnung.
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4 zeigt
eine weitere perspektivische Ansicht des Verbindersteckers aus der
besonders deutlich die Anordnung des Kammelementes zu erkennen ist.
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5 zeigt
eine Ansicht auf das Steckgesicht des Verbindersteckers mit Kammelement.
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6 zeigt
eine weitere Seitenansicht des Verbindersteckers in die schematisch
die Lage der Leiter eingezeichnet ist.
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7 zeigt
einen Querschnitt durch eine Folienleiteranordnung.
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8 zeigt
einen Querschnitt durch eine Folienleiteranordnung, wie sie sich
in der Kontaktzone des Verbindersteckers befindet.
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9 zeigt
eine schematische Darstellung des inneren Aufbaus des Verbindersteckers
in Seitenansicht.
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10 zeigt
den entsprechenden Aufbau in Frontansicht.
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11 zeigt
einen Querschnitt durch die Leiteranordnung im Bereich der Verbindung
des Kabels mit den elektrischen Leiter zur Übertragung der elektrischen
Signale.
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12 zeigt
eine Aufsicht auf die Verbindung zwischen der Folienleiteranordnung
und dem Kabel.
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13 zeigt
eine Aufsicht auf ein Kammelement.
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14 zeigt
eine Seitenansicht des Kammelementes.
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15 zeigt
eine Ansicht des Kammelementes vom steckgesichtseitigen Ende.
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16 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemässen Verbinderbuchse.
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17 zeigt
eine weitere perspektivische Ansicht der Verbinderbuchse wobei hauptsächlich die
Montagefläche,
zur Montage auf einer Leiterplatte, zu erkennen ist.
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18 zeigt
eine Ansicht auf die Verbinderbuchse mit der Steckeraufnahmeöffnung.
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19 ist
eine schematische Querschnittsdarstellung einer Verbinderbuchse.
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20 ist
ein Querschnitt durch die Leiter einer Verbinderbuchse im Federbereich.
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21 ist
ein Querschnitt durch die Leiter einer Verbinderbuchse im Endbereich.
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22 ist
ein Querschnitt durch die Leiter einer Verbinderbuchse im mittleren
Bereich.
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23 zeigt
die Abschirmung eines einzelnen Leiters für elektrische Signale im Endbereich.
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24 zeigt
einen entsprechenden Querschnitt im mittleren Bereich.
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25 zeigt
einen solchen Querschnitt im Federbereich.
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26 zeigt
einen Querschnitt durch die Anordnung der Leiter in der Kontaktzone
wenn Verbinderbuchse und Verbinderstecker vollständig gesteckt sind.
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27 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Verbinderbuchse und eines
Verbindersteckers kurz vor dem Stecken.
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28 zeigt
eine entsprechende Anordnung einer erfindungsgemässen Verbinderbuchse mit einem
bekannten Verbinderstecker.
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29 zeigt
eine entsprechende Anordnung einer bekannten Verbinderbuchse mit
einem erfindungsgemässen
Verbinderstecker.
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30 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Verbindersteckers in Seitenansicht mit einem veränderten
Kammelement.
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31 zeigt
eine entsprechende Seitenansicht eines Verbindersteckers, wobei
das Kammelement sich in der zweiten Position befindet.
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32 zeigt
eine entsprechende Verbinderbuchse mit veränderter Kulisse.
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33 zeigt
ein entsprechendes geändertes Kammelement
in perspektivischer Ansicht.
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34 zeigt
einen bekannten Steckverbinder mit einer bekannten Verbinderbuchse
und einem bekannten Verbinderstecker vor dem Einsteckvorgang in
perspektivischer Ansicht.
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35 zeigt
einen entsprechenden bekannten Verbinderstecker in perspektivischer
Ansicht.
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36 zeigt
eine entsprechende Sicht einer bekannten Verbinderbuchse.
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Anhand
der 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. Der Verbinderstecker 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.
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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.
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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.
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In
den 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 vierten 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 vierten elektrischen Leiter 111' abgeschirmt.
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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.
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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.
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Das
Kammelement 114 wird nun anhand der 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.
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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 1 bis 4 dargestellt.
In dieser Stellung sind die Zähne 119 des
Kammelementes 114 derart angeordnet, dass sie die vierten
Leiter 111 zur Stirnfläche 104 des Verbindersteckers 101 abdecken.
Wird ein erfindungsgemässer
Verbinderstecker 101 mit einem bekannten ”Modular
Jack” 3 verbunden
(siehe 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 vierter elektrischer Leiter 111 des erfindungsgemässen Verbindersteckers 101 kontaktiert
wird.
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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.
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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 vierten Leiter ist ermöglicht.
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Eine
besonders vorteilhafte Realisierung der Anordnung der elektrischen
Leiter im Verbinderstecker 101 ist mittels einer Folienleiteranordnung 124 möglich. Die
Folienleiteranordnung 124 ist, wie in 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.
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Die
Folienleiteranordnung 124 ist im Querschnitt in 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 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.
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In 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 vierte 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.
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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.
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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 vierten Leitern 111 und der Ebene 129 der
Folienleiteranordnung 124.
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Anhand
der 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.
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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.
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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 vierten Leiter 110, 111 des Verbindersteckers
in der Kontaktzone frei gibt.
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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.
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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.
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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 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.
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Wie
in 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.
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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 23 dargestellt.
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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.
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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 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.
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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 vierten
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 vierte Leiter 111 mit dritten
Leitern 214 verbunden und eine leitende Fläche 218 beziehungsweise
eine leitende Ebene 129 vorgesehen (siehe 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.
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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 30 bis 33 dargestellt.
