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Die Erfindung betrifft einen (Mehrfach-)Steckverbinder mit einem Gehäuse und einer Mehrzahl von in dem Gehäuse fixierten Kontaktelementepaaren, die zur Kontaktierung mit komplementären Kontaktelementepaaren eines Gegensteckverbinders ausgebildet sind.
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Insbesondere betrifft die Erfindung einen Mehrfach-Steckverbinder, der für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen (HF-Signalen) geeignet ist.
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Ein Problem, das sich bei solchen Mehrfach-Steckverbindern stellt, ist, ein Übersprechen der mehreren Kontaktelementepaare mit einer damit einhergehenden Störung der Signalübertragung zu vermeiden. Hierzu ist es bekannt, in das Gehäuse des Steckverbinders eine Schirmung zu integrieren, wobei für das Erreichen einer guten Schirmungswirkung vorgesehen ist, jedes der Kontaktelementepaare vollumfänglich von der Schirmung zu umgeben. Eine solche Ausgestaltung eines Mehrfach-Steckverbinders führt jedoch zu relativ hohen Herstellungskosten.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mehrfach-Steckverbinder anzugeben, der bei weiterhin guten Übertragungseigenschaften für HF-Signale besonders kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Steckverbinder gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steckverbinders sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Herstellungskosten für einen gattungsgemäßen Steckverbinder durch eine vorteilhafte Anordnung der Kontaktelementepaare in dem Gehäuse zu reduzieren, wobei die Anordnung ein Übersprechen zwischen den Kontaktelementepaaren möglichst gering halten, eine möglichst einfache geometrische Form des Gehäuses sicherstellen und zudem ermöglichen soll, durch die Verwendung von lediglich einem möglichst einfach ausgebildeten Schirmungselement ein Übersprechen zwischen den Kontaktelementen gering zu halten.
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Konstruktiv umgesetzt wird dieser Erfindungsgedanke durch einen Steckverbinder mit einem Gehäuse und einer Mehrzahl von in dem Gehäuse fixierten Kontaktelementepaaren, bei dem mindestens zwei Kontaktelementepaare benachbart in einer (ersten) Reihe und mindestens ein Kontaktelementepaar beabstandet zu der (ersten) Reihe mit zu den (nächst benachbarten) Kontaktelementepaaren identischem Abstand angeordnet sind sowie zwischen den Kontaktelementepaaren der (ersten) Reihe einerseits und dem weiteren Kontaktelementepaar andererseits ein Schirmungselement angeordnet ist (Sofern mehrere zu der (ersten) Reihe beabstandete Kontaktelementepaare vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise in einer zweiten, zu der ersten parallel beabstandeten Reihe angeordnet und zu den nächst beabstandeten Kontaktelementepaaren der ersten Reihe ist der Abstand jeweils im Wesentlichen identisch.).
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Durch die erfindungsgemäße zick-zack-förmige Anordnung der Kontaktelementepaare kann erreicht werden, dass bei einem vorgegebenen Bauraum der Abstand zwischen allen benachbarten Kontaktelementepaaren möglichst groß ist. Dadurch kann ein Übersprechen zwischen den einzelnen Kontaktelementepaaren bereits relativ gering gehalten werden. Verbessert wird diese noch durch die Anordnung des Schirmungselements (z. B. Schirmungsblech) zwischen der (ersten) Reihe der Kontaktelementepaare und dem weiteren Kontaktelementepaar bzw. zwischen den zwei Reihen der Kontaktelementepaare. Das Schirmungselement, das vorzugsweise keines der Kontaktelementepaare vollumfänglich (bezüglich einer Steckrichtung der einzelnen Kontaktelemente) umgibt, kann dadurch geometrisch einfach ausgestaltet sein und kann dennoch in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Kontaktelementepaare eine ausreichend gute Schirmungswirkung bewirken.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der für die Signalübertragung vorgesehenen Elemente kann vorzugsweise im gesamten Gehäuse des Steckverbinders vorgesehen sein, so dass auch Leiter, die mit den einzelnen Kontaktelementen verbunden sind, vorzugsweise in der entsprechenden Anordnung in einer (ersten) Reihe und beabstandet dazu (ggf. in einer zweiten Reihe) angeordnet sind. Bei diesen Leitern kann es sich z. B. um Leiter von Kabeln (insbesondere Twisted-Pair-Kabel) handeln, die mit den Kontaktelementen elektrisch leitend verbunden sind. Ebenso können auch Leiter in das Gehäuse integriert sein, die z. B. mit ihrem freien Ende ein Stück weit aus dem Gehäuse herausragen. Ein solcher Steckverbinder eignet sich dann besonders zur Verbindung mit einer Leiterplatte, wobei die freien Enden der Leiter dann entsprechende Kontaktstellen der Leiterplatte kontaktieren. In diesem Fall kann der erfindungsgemäße Steckverbinder dazu dienen, eine Mehrzahl an Kabeln, die mit zu den Kontaktelementen des Steckverbinders komplementären Kontaktelementen verbunden sind, an eine Leiterplatte anzubinden.
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Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass die Leiter in dem Gehäuse abgewinkelt verlaufen. Dann ist vorzugsweise vorgesehen, dass (auch) zwischen den relativ zu den Kontaktelementen abgewinkelten Abschnitten der Leiter der (ersten) Reihe und dem/den entsprechenden Abschnitt(en) des/der zu der (ersten) Reihe beabstandeten Leiter(s) (der zweiten Reihe) ein Schirmungselement angeordnet ist. Das Schirmungselement kann dadurch entsprechend dem zwischen den Kontaktelementepaaren der (ersten) Reihe und den dazu beabstandet angeordneten Kontaktelementepaaren vorgesehenen Schirmungselement ausgebildet sein. Auch besteht die Möglichkeit, beide Schirmungselemente einstückig, z. B. als abgewinkeltes Schirmungsblech auszubilden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
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1: eine Steckverbindung aus einem Leiterplattensteckverbinder und einem Mehrfachsteckverbinder in einer ersten perspektivischen Ansicht;
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2: die Steckverbindung gemäß 1 in einer zweiten perspektivischen Ansicht;
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3: den Mehrfachsteckverbinder in einer perspektivischen Ansicht;
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4: einen Einzelsteckverbinder des Mehrfachsteckverbinder in einer perspektivischen Ansicht;
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5: einen Teil des Einzelsteckverbinders gemäß 4 in einer perspektivischen Ansicht;
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6: einen Teil des Einzelsteckverbinders gemäß 4 in einer perspektivischen Ansicht;
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7: den Leiterplattensteckverbinder in einer ersten perspektivischen Ansicht;
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8: den Leiterplattensteckverbinder in einer zweiten perspektivischen Ansicht; und
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9: Einzelteile des Leiterplattensteckverbinder in einer perspektivischen Ansicht.
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Die 1 und 2 zeigen eine Steckverbindung aus einem erfindungsgemäßen (Mehrfach-)Leiterplattensteckverbinder 2 und einem als Gegensteckverbinder dazu dienenden Mehrfachsteckverbinder 1.
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Der Mehrfachsteckverbinder 1 umfasst ein Gehäuse 3 mit einer Mehrzahl (im vorliegenden Ausführungsbeispiel insgesamt fünf) parallel angeordneten Aufnahmeöffnungen. In diese Aufnahmeöffnungen ist jeweils ein erfindungsgemäßer Steckverbinder 4 mit daran angeschlossenem Twisted-Pair-Kabel (wovon nur Abschnitte der Adern 5 dargestellt sind) eingesteckt und dort über eine Rastverbindung lagegesichert. Die Rastverbindung wird jeweils von einem Vorsprung 6, der auf einer Außenseite eines Gehäuses 7 des jeweiligen Steckverbinders 4 ausgebildet ist, und einem Hinterschnitt in Form einer Durchgangsöffnung 8, die von einer Rastlasche 9 des Gehäuses 3 des Mehrfach-Steckverbinders 1 ausgebildet ist, gebildet. Beim Einstecken der Steckverbinder 4 in die Aufnahmeöffnungen lenken die schräg ansteigenden Vorsprünge 6 die Rastlaschen 9 aus, bis die Vorsprünge 6 in die Durchgangsöffnungen 8 der Rastlaschen 9 eingreifen. Zum Lösen der Rastverbindung besteht die Möglichkeit die jeweilige Rastlasche 9 manuell anzuheben und dadurch aus dem Eingriff mit dem dazugehörigen Vorsprung zu bringen.
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Das Gehäuse 7 des Mehrfachsteckverbinders 1 umfasst weiterhin zwei seitliche Rastlaschen 10, die zur Ausbildung einer Rastverbindung mit einem Gehäuse 11 des Leiterplattensteckverbinders 2 vorgesehen sind, das dazu entsprechend schräg ansteigende Vorsprünge 12 umfasst.
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Die 4 bis 6 zeigen in isolierten Darstellungen einen der erfindungsgemäßen Steckverbinder 4 mit den verdrillten Adern 5 (elektrisch leitfähiger Leiter und Isoliermantel) eines daran angeschlossenen Twisted-Pair-Kabels. Neben dem Gehäuse 7 umfasst der Steckverbinder 4 zwei Kontaktelemente 13, die in dem Gehäuse 7 (zumindest in Richtung ihrer Längsachsen) fixiert gelagert sind und steckseitige sowie kabelseitige Enden aufweisen. An den kabelseitigen Enden sind die Kontaktelemente 13 über Crimpverbindungen mit jeweils einem abisolierten Abschnitt eines der zwei Adern 5 des Twisted-Pair-Kabels verbunden. Die steckseitigen Enden sind dazu ausgebildet, komplementäre Kontaktelemente 14 des Leiterplattensteckverbinders 2 zu kontaktieren, wobei die buchsenförmigen Kontaktelemente 13 des Steckverbinders 4 stiftförmige Kontaktelemente 14 des Leiterplattensteckverbinders 2 aufnehmen und dabei radial elastisch aufgeweitet werden, was durch eine entsprechende Längsschlitzung möglich ist.
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Die Lagefixierung der Kontaktelemente 13 in dem Gehäuse 7 wird durch jeweils einen umlaufenden Vorsprung 15 realisiert, der in einer umlaufenden Nut des Gehäuses 7 angeordnet ist.
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Das Gehäuse 7 des Steckverbinders 4 umfasst zwei Gehäuseteile 16, 17. Die Trennebene zwischen diesen Gehäuseteilen 16, 17 verläuft dabei parallel und insbesondere koplanar zu derjenigen Ebene, die von den Längsachsen der beiden Kontaktelemente 13 aufgespannt wird. Eine dauerhafte Verbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen 16, 17 wird über zwei Rastlaschen 18 eines ersten (16) der Gehäuseteile realisiert, in deren Hinterschnitte (in Form von Durchgangsöffnungen 19) Vorsprünge 20 des zweiten (17) der Gehäuseteile eingreifen. Weiterhin dienen zwei Vorsprünge 21 des ersten Gehäuseteils 16, die in komplementäre Vertiefungen 22 des zweiten Gehäuseteils 17 eingreifen, einer zusätzlichen Lagesicherung der beiden Gehäuseteile 16, 17 zueinander.
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Die Adern 5 des Twisted-Pair-Kabels weisen auch innerhalb des Gehäuses 7 des Steckverbinders 4 einen verdrillten Verlauf auf. Durch eine von dem Gehäuse 7 ausgebildete Führung für die Adern 5 wird dabei sichergestellt, dass die Verdrillung dauerhaft ist und sich nicht auflösen kann. Diese Führung wird von den Innenseiten eines von dem Gehäuse 7 ausgebildeten Führungsraums in Verbindung mit zwei Führungszapfen 23 erreicht, die sich in senkrechter Richtung bezogen auf die von den Längsachsen der beiden Kontaktelemente aufgespannten Ebene sowie mittig zwischen diesen beiden Längsachsen in dem Führungsraum erstrecken. Die Führungszapfen 23 sind dabei von dem zweiten Gehäuseteil 17 ausgebildet und greifen zur Stabilisierung in Vertiefungen 24 des ersten Gehäuseteils 16 ein. Die Adern 5 des Twisted-Pair-Kabels sind – in Fortsetzung der Verdrillung, in der diese innerhalb des Kabels geführt sind – bogenförmig um die Führungszapfen 23 geführt, umschlingen diese somit teilweise. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Adern 5 zumindest abschnittsweise zwischen den Führungszapfen 23 und den Innenseiten des Führungsraums des Gehäuses 7 bzw. zwischen den Innenseiten des Gehäuses 7 und der jeweiligen anderen Ader 5 eingeklemmt sind. Dadurch können relativ hohe Zugbelastungen von dem Twisted-Pair-Kabel auf das Gehäuse 7 übertragen werden. Für die Crimpverbindungen zwischen den Adern 5 und den Kontaktelementen 13 wird somit eine Zugentlastung realisiert.
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Die beiden Gehäuseteile 16, 17 des Steckverbinders 4 sind vollständig aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff ausgebildet, wobei die einfache geometrische Form ein vorteilhaftes Spritzgießen ermöglicht. Bei einer Entformungsrichtung, die in Richtung der Längsachsen der Führungszapfen 23 ausgerichtet ist, weist lediglich die erste Gehäusehälfte 16 Hinterschnitte in Form der Durchgangsöffnungen 19 der Rastlaschen 18 auf. Da die Rastlaschen 18 funktional jedoch gerade elastisch auslenkbar ausgebildet sind, besteht die Möglichkeit, auch das erste Gehäuseteil 16 ohne den Einsatz von Schiebern oder Ähnlichem zu entformen.
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Eine separate Schirmung für den Steckverbinder 4 ist nicht vorgesehen. Infolge der bis zu den Kontaktelementen 13 fortgesetzten Verdrillung der Leiter 5 ist jedoch ein Übersprechen zwischen den in dem Mehrfach-Steckverbinder 1 kombinierten, einzelnen Steckverbindern 34 für viele Anwendungen hinreichend gering.
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In den 7 bis 9 ist der Leiterplattensteckverbinder isoliert in verschiedenen perspektivischen Darstellungen dargestellt. Dieser umfasst das Gehäuse 11 mit einem Grundkörper 25 und einer Abdeckung 26. Der Grundkörper 25 bildet auf einer Seite ein Steckinterface, das komplementär zu einem von dem Mehrfach-Steckverbinder 1 ausgebildeten Steckinterface ist. Das Steckinterface des Leiterplattensteckverbinders 2 umfasst mehrere (konkret fünf) (Durchgangs-)Öffnungen 27, innerhalb denen jeweils zwei stiftförmige Kontaktelemente 14, d. h. ein Kontaktelementepaar, in paralleler Ausrichtung angeordnet sind. Diese kontaktieren im zusammengesteckten Zustand der Steckverbinder 1, 2 die Kontaktelemente 13 des Mehrfachsteckverbinders 1. Der Querschnitt der Öffnungen 27 des Grundkörpers 25 ist länglich-oval und entspricht dem Querschnitt eines Steckabschnitts 28 der Gehäuse 7 der einzelnen Steckverbinder 4 des Mehrfachsteckverbinders 1. Der die Öffnungen umgebende (Steck-)Abschnitt 29 der Außenseite des Grundkörpers 25 weist eine komplexe Form auf, die komplementär zu der Innenseite eines Steckabschnitts 30 des Gehäuses 3 des Mehrfachsteckverbinders 1 ist. Somit greifen die Steckabschnitte 28 der einzelnen Steckverbinder 4 in die Öffnungen 27 des Grundkörpers 25 des Leiterplattensteckverbinders 2 und der Steckabschnitt 29 des Grundkörpers 25 des Leiterplattensteckverbinders 2 in den Steckabschnitt 30 des Gehäuses 3 des Mehrfachsteckverbinders 1 ein. In Verbindung mit der dauerhaften Fixierung durch die Rastlaschen 10 kann dadurch eine hohe mechanische Belastbarkeit der Steckverbindung erreicht werden.
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Die Kontaktelemente 14 des Leiterplattensteckverbinders 2 sind einstückig an den steckseitigen Enden von Leitern 31 ausgebildet, die in dem Grundkörper 25 zunächst noch eine definierte Distanz koaxial zu den Kontaktelementen 14 weiter verlaufen und dann um 90° abknicken. In den relativ zu den Kontaktelementen 14 abgewinkelten Abschnitten sind die Leiter 31 in schlitzförmigen Öffnungen 32 der Abdeckung 26 aufgenommen, wobei sie die Abdeckung 26 und somit das Gehäuse 11 des Leiterplattensteckverbinders 2 ein definiertes Maß überragen. Mit den überragenden Enden können die Leiter 31 entsprechende Kontaktstellen einer Leiterplatte (nicht dargestellt) kontaktieren, wobei diese vorzugsweise gleichzeitig in Öffnungen der Leiterplatte eingreifen, um den Leiterplattensteckverbinder 2 auch mechanisch mit der Leiterplatte zu verbinden. Zur weiteren mechanischen Stabilisierung dienen zwei zapfenförmige Vorsprünge 33, die in entsprechende Öffnungen der Leiterplatte eingreifen.
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Die Anordnung der Öffnungen 27 und damit auch der Kontaktelementepaare in dem Gehäuse 11 des Leiterplattensteckverbinders 2 ist zick-zack-förmig, d. h. drei der fünf Kontaktelementepaare sind in einer ersten Reihe und die zwei übrigen Kontaktelementepaare sind in einer dazu parallel beabstandeten, zweiten Reihe angeordnet. Dabei ist vorgesehen, dass der Abstand der zwei Kontaktelementepaare der zweiten Reihe zu den beiden jeweils benachbarten Kontaktelementepaaren der ersten Reihe im Wesentlichen gleich ist, diese somit mittig dazu liegen. Dadurch kann eine kompakte Anordnung der Kontaktelementepaare in dem Gehäuse 11 erreicht werden, wobei gleichzeitig ein möglichst großer Abstand zu benachbarten Kontaktelementepaaren eingehalten wird. Dadurch kann bereits geometrisch ein relativ geringes Übersprechen zwischen den Kontaktelementepaaren realisiert werden.
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Dieses Übersprechen wird zudem durch ein Schirmungselement in Form eines Schirmungsblechs 34 reduziert, das in einer sich zwischen der ersten Reihe und der zweiten Reihe der Kontaktelementepaare erstreckenden, schlitzförmigen Aufnahme des Grundkörpers 25 angeordnet ist. Der Verlauf der Aufnahme und damit des Schirmungsblechs 34 ist dabei nicht eben, sondern – der Anordnung der Kontaktelementepaare entsprechend – zick-zack-förmig.
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Wie sich insbesondere aus der 9 ergibt, ist das Schirmungsblech 34 ebenfalls um 90° abgewinkelt und folgt dadurch dem Verlauf der Leiter 31. Dabei separiert der relativ zu den Kontaktelementen 14 abgewinkelt verlaufende Abschnitt des Schirmungsblechs 34 die entsprechenden Abschnitte der Leiter 31 in eine erste Reihe und eine zweite Reihe, wobei die Leiter 31 der ersten Reihe auch die Kontaktelemente 14 der ersten Reihe und die Leiter 31 der zweiten Reihe auch die Kontaktelemente 14 der zweiten Reihe ausbilden. Diese räumliche Anordnung der relativ zu den Kontaktelementen 14 abgewinkelten Abschnitte der Leiter 31 wird durch unterschiedliche Längen der Leiter 31 der ersten Reihe einerseits und der zweiten Reihe andererseits erreicht.
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Das Schirmungsblech 34 bildet noch Kontaktlaschen aus, die zur Kontaktierung von Schirmungskontakten der Leiterplatte vorgesehen sind.
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Der Grundkörper 25 und die Abdeckung 26 des Leiterplattensteckverbinders 2 sind vollständig aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff ausgebildet, wobei die geometrisch einfache Form beider Bauteile eine Herstellung durch Spritzgießen vereinfacht. Das um 90° abgewinkelte Schirmungsblech 34 weist ebenfalls eine geometrisch einfache Form auf, die eine einfache und kostengünstige Herstellung als Stanzbiegebauteil ermöglicht.
