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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stecker und Buchse aufweisenden Verbinder zum Verbinden von Niederspannungs-Leistungsschaltungen und Datenübertragungskanälen. Die Erfindung betrifft auch elektrische Eingabe/Ausgabeverbinder wie etwa Verbinder für Audio(s) und Datenverbinder sowie Verbinder zum Betreiben elektronischer und elektrischer Vorrichtungen.
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Hintergrund der Erfindung
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Im Stand der Technik ist es gut bekannt, dass für Vorrichtungen über 50 Watt zwei verschiedene Verbinder benutzt werden - einen für Stromversorgung und einen anderen für Datenübertragung. Ein anderer Standard zum Verbinden elektronischer Vorrichtungen bis zu 20 Watt ist ein universeller serieller Bus (USB)-Stromverbinder vom Typ C. Jedoch erlauben seine Dimensionen und Konstruktionen nicht die Verbindung von Vorrichtungen mit einer Leistung von mehr als 240 Watt bei einer Nutzspannung von 48 Volt.
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Die europäische Patentveröffentlichung Nr.
EP 312 8625 und die internationale Patentanmeldungsveröffentlichung Nr.
WO 2006045243 offenbaren eine Metallanschlüsse aufweisende USB-Buchse, die mit den elektrischen Kontakten an dem Zungenstück der USB-Buchse kontaktieren, wenn der USB-Verbindungsstecker in die USB-Buchse eingesetzt wird, sowie eine Basis zum Tragen der Metallanschlüsse. Die Metallanschlüsse sind zwei Gruppen, die die Übertragung von Standard-USB-Signalen separat durchführen können, und die zwei Gruppen von Metallanschlüssen sind an den entgegengesetzten Oberflächen der Basis angeordnet. Ähnlich sind USB-C-Verbinder ausgestaltet.
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Die taiwanesische Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. TWM 614748 U offenbart einen USB-C-Positionierungsverbinder, der einen Isolierkörper, einen Anschlusssatz isolierender Platten und ein entfernbares Positionierungselement aufweist, wobei der Isolierkörper eine obere Basis und eine untere Basis aufweist, die an entgegengesetzten inneren Seiten ausgebildet sind; wobei der Satz von Anschlüssen innerhalb des Isolierkörpers angeordnet ist und einen oberen Anschlusssatz, der auf der oberen Basis ausgebildet ist, sowie einen unteren Anschlusssatz, der auf der unteren Basis ausgebildet ist, enthält.
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Die europäischen Patentanmeldungen Nr.
EP 257 7813 und
EP 272 8680 offenbaren einen Verbindungsstecker mit einem Verbinderausgang, wobei die ersten und zweiten entgegengesetzten Hauptseiten und die dritten und vierten entgegengesetzten Seiten sich zwischen den ersten und zweiten Hauptseiten erstrecken, sowie eine Vielzahl elektrischer Kontakte, die durch den Verbinderausgang übertragen werden. Die Vielzahl von Kontakten enthält einen ersten Satz externer Kontakte, der auf der ersten Hauptseite ausgebildet ist, und einen zweiten Satz externer Kontakte, der auf der zweiten Hauptseite ausgebildet ist. Die erste Vielzahl von Kontakten ist mit der zweiten Vielzahl von Kontakten symmetrisch beabstandet, und der Verbinderausgang hat eine Form mit einer 180-Grad-Symmetrie, so dass er in jeder der zwei Einsetzorientierungen in die entsprechende Verbinderaufnahme eingesetzt und funktionell verbunden werden kann. Befestigungsvorrichtungen, die an den dritten und vierten Seiten nahe einem distalen Ende des Verbinders ausgebildet sind, stehen als Massekontakte vor.
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Die zuvor genannten Lösungen werden zur Verbindung von Vorrichtungen mit einer Leistung von bis zu 240 Watt bei einer Spannung von bis zu 48 Volt verwendet, und es ist keine Trennung von Informationsleitungen und Stromleitungen vorhanden, während viel dünnere Leiter benutzt werden, die die Verbindung der erforderlichen Leistung nicht erlauben. Somit besteht ein Nachteil im Stand der Technik darin, dass nur leistungsschwache Vorrichtungen verbunden werden können.
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Das technische Problem der Erfindung ist es, ein System zu erzeugen, das eine gleichzeitige Verbindung von Stromleitungen bis zu 1 kW bis 2 kW und von Datenübertragungskanälen erlaubt, und gleichzeitig für eine minimale Größe und elektrische Sicherheit sorgt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Das Ziel der Erfindung wird durch die Konstruktion eines Verbinders erreicht, der einen Verbindungsstecker und eine Verbindungsbuchse aufweist, um Niederspannungs-Leistungsschaltungen und Datenübertragungskanäle zu verbinden.
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Der Verbindungsstecker umfasst eine Basis, ein Zungenteil und ein Kabel. Das Zungenteil des Verbindungssteckers umfasst eine Erdungsplatte und ein erstes und ein zweites dielektrisches Feld. Das erste dielektrische Feld ist auf einer Seite des Erdungsfelds angeordnet, und das zweite dielektrische Feld ist an der entgegengesetzten Seite des Erdungsfelds angeordnet. Das Zungenteil des Verbindungssteckers umfasst zwei Sätze digitaler Signalanschlüsse. Jeder Satz umfasst vier Datensignalanschlüsse und jeder Satz ist auf einem jeweiligen dielektrischen Feld angeordnet. Jedes dielektrische Feld umfasst vier Vertiefungen, wobei in jeder Vertiefung einer von vier Datensignalanschlüssen angeordnet ist, so dass Datensignalanschlüsse voneinander isoliert sind. Das Zungenteil des Verbindungssteckers umfasst ferner vier Stromversorgungsanschlüsse, die an jeder Ecke des Zungenteils angeordnet sind. Jeder der zwei Stromversorgungsanschlüsse befindet sich auf jedem dielektrischen Feld, und jeder Stromversorgungsanschluss hat vier Seiten, und zwei Seiten jedes Stromversorgungsanschlusses sind von dem dielektrischen Feld bedeckt, das die Stromversorgungsanschlüsse von der Erdungsplatte und von den Datensignalanschlüssen isoliert. Jeder der vier Stromversorgungsanschlüsse ist an jeder der vier Ecken des Verbindungssteckers angeordnet.
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Der Querschnitt des Datensignalanschlusses beträgt 0,5 × 0,5 mm. Der Querschnitt des Stromversorgungsanschlusses beträgt 2,5 × 4,0 mm. Die Dicke des Abschnitts, der durch die Erdungsplatte und die ersten und zweiten dielektrischen Felder gebildet ist, beträgt 2,0 mm. Die Länge des Zungenteils ist gleich der Breite des Zungenteils. Die Breite des Zungenteils beträgt 12,7 mm und die Dicke des Zungenteils beträgt 7,0 mm. Die Erdungsplatte erstreckt sich entlang der Gesamtbreite des Zungenteils, wobei sie das Zungenteil in zwei symmetrische Teile unterteilt. Jedes Teil umfasst ein dielektrisches Feld, einen Satz der Datensignalanschlüsse und zwei Stromversorgungsanschlüsse. Die Dicke des Vorsprungs des dielektrischen Felds zwischen dem Stromversorgungsanschluss und dem Datensignalanschluss beträgt 0,6 mm.
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Die Verbindungsbuchse umfasst einen dielektrischen Rahmen und ein Verbindungsstecker-Aufnahmeloch. Das Verbindungsstecker-Aufnahmeloch hat einen H-förmigen Querschnitt, der das Einsetzen des Verbindungssteckers mit dem gleichen H-förmigen Querschnitt erlaubt. Die Breite des H-förmigen Querschnitts des Verbindungsstecker-Aufnahmelochs beträgt 12,7 mm, und die Höhe des H-förmigen Querschnitts des Verbindungsstecker-Aufnahmelochs beträgt 7,0 mm.
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Die Verbindungsbuchse umfasst zwei Erdungsplatten. Die Erdungsplatte hat einen rechteckigen Querschnitt. Beide Erdungsplatten liegen einander gegenüber und sind in den dielektrischen Rahmen so eingebaut, dass eine Seite von vier Seiten der Erdungsplatte zu dem Verbindungsstecker-Aufnahmeloch hin freiliegt. Der Querschnitt der Erdungsplatte beträgt 1,0 × 0,5 mm.
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Die Verbindungsbuchse umfasst vier Stromversorgungsanschlüsse. Der Stromversorgungsanschluss hat einen rechteckigen Querschnitt. Jeder Stromversorgungsanschluss ist an jeder Ecke des Verbindungsstecker-Aufnahmelochs angeordnet und in den dielektrischen Rahmen eingebaut, so dass eine Seite von vier Seiten des Stromversorgungsanschlusses zu dem Verbindungsstecker-Aufnahmeloch hin freiliegt. Der Querschnitt des Stromversorgungsanschlusses beträgt 2,5 × 4,0 mm.
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Die Verbindungsbuchse umfasst zwei Sätze von Datensignalanschlüssen. Jeder Satz umfasst vier Datensignalanschlüsse, und beide Sätze von Datensignalanschlüssen liegen einander gegenüber. Jeder Datensignalanschluss hat einen rechteckigen Querschnitt. Der Querschnitt des Datensignalanschlusses beträgt 0,5 × 0,5 mm. Zwei von vier Datensignalanschlüssen in einem Satz sind in den dielektrischen Rahmen so eingebaut, dass zwei Seiten der vier Seiten des Datensignalanschlusses zu dem Verbindungsstecker-Aufnahmeloch hin freiliegen. Andere zwei der vier Datensignalanschlüsse in einem Satz sind in den dielektrischen Rahmen derart eingebaut, dass eine Seite von vier Seiten des Datensignalanschlusses zu dem Verbindungsstecker-Aufnahmeloch hin freiliegt.
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Dieser Verbinder, der den Verbindungsstecker und die Verbindungsbuchse aufweist, erlaubt die Verbindung von Vorrichtungen mit einem Leistungsnetzwerk bis zu 36 Volt und Datenkanälen mit einem Kabel. Er erlaubt auch eine erhöhte elektrische Leistung der verbundenen Vorrichtung, während minimale Dimensionen erhalten bleiben und, wie zuvor gesagt, eine Möglichkeit, ein Kabel zur Verbindung zu nutzen.
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Figurenliste
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Die Zeichnungen illustrieren allgemein als Beispiel ohne Einschränkung verschiedene Ausführungen der Erfindung.
- 1 ist eine Draufsicht eines Verbindungssteckers.
- 2 ist eine Vorderansicht eines Verbindungssteckers.
- 3 ist eine Vorderansicht einer Verbindungsbuchse.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungen
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Nun werden die bevorzugten Ausführungen der Erfindung im Bezug auf die Figuren beschrieben, um Ziele, Vorteile und Wirkungen der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen.
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Die 1 und 2 zeigen einen Verbindungsstecker zum Verbinden von Niederspannungs-Leistungsschaltungen und Datenübertragungskanälen. Der Verbindungsstecker umfasst eine Basis (21) und ein Zungenteil (22). Das Basisteil (21) ist mit dem Niederspannungs- und Datenkabel (23) verbunden. Die Breite des Zungenteils (22) beträgt 12,7 mm und die Länge des Zungenteils (22) 12,7 mm. Die Dicke des Zungenteils (22) beträgt 7,5 mm (siehe 1 und 2).
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Das Zungenteil (22) umfasst eine Erdungsplatte (13) sowie ein erstes und ein zweites dielektrisches Feld (14; 15). Das erste dielektrische Feld (14) ist auf einer Seite des Erdungsfelds (13) angeordnet, und das zweite dielektrische Feld (15) ist auf der entgegengesetzten Seite des Erdungsfelds (13) angeordnet. Die Dicke der Erdungsplatte (13) innerhalb ihres dielektrischen Felds (14; 15) beträgt 2 mm. Darüber hinaus erstreckt sich die Erdungsplatte (13) entlang der Gesamtbreite des Zungenteils (22), wobei sie das Zungenteil (22) in zwei symmetrische Teile unterteilt (siehe 1 und 2).
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Das Zungenteil (22) umfasst zwei Sätze von Datensignalanschlüssen (2-5; 8-11). Jeder Satz umfasst vier Datensignalanschlüsse (2-5; 8-11), und jeder Satz ist auf einem jeweiligen dielektrischen Feld (14; 15) angeordnet. Ein Satz von vier Datensignalanschlüssen (2-5) ist auf dem zweiten dielektrischen Feld (15) angeordnet. Ein anderer Satz von vier Datensignalanschlüssen (8-11) ist auf dem ersten dielektrischen Feld (14) angeordnet. Jedes dielektrische Feld (14; 15) umfasst vier Vertiefungen, wobei in jeder Vertiefung einer von vier Datensignalanschlüssen (2-5; 8-11) so angeordnet ist, dass die Datensignalanschlüsse (2-5; 8-11) voneinander isoliert sind. Die Vertiefungen in den dielektrischen Feldern (14; 15) sind so tief, dass zwischen den Datensignalanschlüssen (2-5; 8-11) Vorsprünge (16-20) ausgebildet sind, die die Datensignalanschlüsse (2-5; 8-11) vollständig voneinander isolieren. Der Querschnitt des Datensignalanschlusses (2-5; 8-11) beträgt 0,5 × 0,5 mm. Die Vorsprünge (17-19) des dielektrischen Felds (14; 15) zwischen den Datensignalanschlüssen (2-5; 8-11) sind 0,5 mm hoch und 0,5 mm dick (siehe 1 und 2).
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Das Zungenteil (22) umfasst vier Stromversorgungsanschlüsse (1; 6; 7; 12), die an jeder Ecke des Zungenteils (22) angeordnet sind. Jeweils zwei Stromversorgungsanschlüsse (1; 6; 7; 12) sind auf jedem elektrischen Feld (14 und 15) angeordnet. Jeder Stromversorgungsanschluss (1; 6; 7; 12) hat vier Seiten, und zwei Seiten jedes Stromversorgungsanschlusses (1; 6; 7; 12) sind von dem dielektrischen Feld (14; 15) und dessen Vorsprüngen (16; 20) bedeckt, die die Stromversorgungsanschlüsse (1; 6; 7; 12) von der Erdungsplatte (13) und von den Datensignalanschlüssen (2-5; 8-11) isolieren. Der Querschnitt des Stromversorgungsanschlusses (1; 6; 7; 12) beträgt 2,5 × 4,0 mm. Die Vorsprünge (16; 20) des dielektrischen Felds (14; 15) an dem Stromversorgungsanschluss (1; 6; 7; 12) sind 2,5 mm hoch und 0,6 mm dick (siehe 1 und 2).
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3 zeigt die Verbindungsbuchse (46), die einen dielektrischen Rahmen (44) und ein Verbindungsstecker-Aufnahmeloch (45) aufweist. Das Verbindungsstecker-Aufnahmeloch (45) hat einen H-förmigen Querschnitt, der das Einsetzen des Zungenteils (22) des Verbindungssteckers erlaubt. Dementsprechend beträgt die Breite des H-förmigen Querschnitts des Verbindungsstecker-Aufnahmelochs (45) 12,7 mm und beträgt die Höhe des H-förmigen Querschnitts des Verbindungsstecker-Aufnahmelochs (45) 7,0 mm.
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Die Verbindungsbuchse umfasst zwei Erdungsplatten (36; 43) mit rechteckigem Querschnitt, und beide Erdungsplatten (36; 43) sind einander entgegengesetzt und in den dielektrischen Rahmen (44) so eingebaut, dass eine Seite von vier Seiten der Erdungsplatten (36; 43) zu dem Verbindungsstecker-Aufnahmeloch (45) freiliegt. Der Querschnitt der Erdungsplatte (36; 43) beträgt 1,0 × 0,5 mm. Die freiliegende Seite ist 1,0 mm breit (siehe 3).
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Die Verbindungsbuchse umfasst vier Stromversorgungsanschlüsse (30; 35; 37; 42) mit rechteckigem Querschnitt. Der Querschnitt des Stromversorgungsanschlusses (30; 35; 37; 42) beträgt 2,5 × 4,0 mm. Jeder Stromversorgungsanschluss (30; 35; 37; 42) ist an jeder Ecke des Verbindungsstecker-Aufnahmelochs 45 angeordnet und in den dielektrischen Rahmen (44) derart eingebaut, dass eine Seite von vier Seiten des Stromversorgungsanschlusses (30; 35; 37; 42) zu dem Verbindungsstecker-Aufnahmeloch (45) freiliegt (siehe 3).
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Die Verbindungsbuchse umfasst zwei Sätze von Datensignalanschlüssen (31-34; 38-41). Jeder Satz umfasst vier Datensignalanschlüsse (31-34; 38-41), und beide Sätze von Datensignalanschlüssen (31-34; 38-41) sind einander entgegengesetzt. Jeder Datensignalanschluss (31-34; 38-41) hat einen rechteckigen Querschnitt. Der Querschnitt des Datensignalanschlusses (31-34; 38-41) beträgt 0,5 × 0,5 mm. Zwei von vier Datensignalanschlüssen (31-34; 38-41) in einem Satz sind in den dielektrischen Rahmen (44) derart eingebaut, dass zwei Seiten von vier Seiten des Datensignalanschlusses (31-34; 38-41) zu dem Verbindungsstecker-Aufnahmeloch (45) freiliegen. Zwei von vier Datensignalanschlüssen (32; 33; 39; 40) in einem Satz sind in den dielektrischen Rahmen (44) derart eingebaut, dass eine Seite von vier Seiten des Datensignalanschlusses (32; 33; 39; 40) zu dem Verbindungsstecker-Aufnahmeloch (45) hin freiliegt (siehe 3).
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In Tabelle 1 ist eine Spezifizierung der Anschlüsse des Verbindungssteckers (22) und der Verbindungsbuchse (46) angegeben. In Tabelle 1 ist auch eine Spezifizierung für andere Elemente des Verbindungssteckers (22) und der Verbindungsbuchse (46) angegeben. Tabelle 1 Spezifizierung der Anschlüsse des Verbindungssteckers und der Verbindungsbuchse
| Nr. | Ausgang | Name | Spezifizierung |
| 1 | A1 | VBUS1- | Stromversorgung plus + |
| 2 | A2 | TX1+ | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss + |
| 3 | A3 | TX1- | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss - |
| 4 | A4 | TX2- | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss - |
| 5 | A5 | TX2+ | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss + |
| 6 | A6 | VBUS1 | Stromversorgung plus + |
| 7 | B1 | VBUS2 | Stromversorgung plus + |
| 8 | B2 | RX2+ | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss + |
| 9 | B3 | RX2- | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss - |
| 10 | B4 | RX1- | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss - |
| 11 | B5 | RX1+ | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss + |
| 12 | B6 | VBUS2- | Stromversorgung + |
| 13 | - | - | Erdungsplatte (Gemeinsames -) |
| 14 | - | - | Dielektrisches Feld |
| 15 | - | - | Dielektrisches Feld |
| 16 | - | - | Vorsprung eines dielektrischen Felds |
| 17 | - | - | Vorsprung eines dielektrischen Felds |
| 18 | - | - | Vorsprung eines dielektrischen Felds |
| 19 | - | - | Vorsprung eines dielektrischen Felds |
| 20 | - | - | Vorsprung eines dielektrischen Felds |
| 35 | A1 | VBUS1- | Stromversorgung plus + |
| 34 | A2 | TX1+ | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss + |
| 33 | A3 | TX1- | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss - |
| 32 | A4 | TX2- | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss - |
| 31 | A5 | TX2+ | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss + |
| 30 | A6 | VBUS1 | Stromversorgung plus + |
| 37 | B1 | VBUS2 | Stromversorgung plus + |
| 38 | B2 | RX2+ | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss + |
| 39 | B3 | RX2- | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss - |
| 40 | B4 | RX1- | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss - |
| 41 | B5 | RX1+ | Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungsanschluss + |
| 42 | B6 | VBUS2- | Stromversorgung + |
| 43 | - | - | Erdungsplatte (Gemeinsames -) |
| 36 | - | - | Erdungsplatte (Gemeinsames -) |
| 44 | - | - | Dielektrischer Rahmen |
| 45 | - | - | Verbindungssteckeraufnahmeloch |
| 46 | - | - | Verbindungssockel |
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Während die Erfindung verschiedene Modifikationen oder alternative Formen einnehmen kann, von denen spezifische Ausführungen in den Figuren als Beispiel gezeigt und hierin im Detail beschrieben worden sind, sollte es sich verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Formen beschränkt sein sollte. Stattdessen beinhaltet die Erfindung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die in den Umfang der Erfindung fallen, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verbinder, die Verbindungsstecker und Verbindungsbuchsen aufweisen, um Niederspannungs-Leistungsschaltungen und Datenübertragungskanäle zu verbinden. Der Verbindungsstecker umfasst eine Basis (21) und ein Zungenteil (22). Das Zungenteil (22) umfasst eine Erdungsplatte (13), ein erstes und ein zweites dielektrisches Feld (14; 15), zwei Sätze von Datensignalanschlüssen (2-5; 8-11) und vier Stromversorgungsanschlüsse (1; 6; 7; 12). Die Verbindungsbuchse (46) umfasst einen dielektrischen Rahmen (44) sowie ein Verbindungsstecker-Aufnahmeloch (45). Das Verbindungsstecker-Aufnahmeloch (45) hat einen H-förmigen Querschnitt, so dass es das Zungenteil (22) des Verbindungssteckers aufnehmen kann. Die Verbindungsbuchse (46) umfasst einen dielektrischen Rahmen (44), zwei Erdungsplatten (36; 43), vier Stromversorgungsanschlüsse (30; 35; 37; 42) und zwei Sätze von Datensignalanschlüssen (31-34; 38-41), die in den dielektrischen Rahmen (44) eingebaut sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3128625 [0003]
- WO 2006045243 [0003]
- EP 2577813 [0005]
- EP 2728680 [0005]
