DE20316937U1

DE20316937U1 - Elektrischer Steckverbinder für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten

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Publication number: DE20316937U1
Application number: DE20316937U
Authority: DE
Original assignee: Surtec Industries Inc
Current assignee: Surtec Industries Inc
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2013-11-05
Also published as: US6837738B1; GB0325266D0; US20040259411A1; GB2401490B; TW568403U; GB2401490A

Abstract

Elektrischer Steckverbinder für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten für den Zusammenbau mit einem Kabel für schnelle Kommunikation, das über vier verdrillte Paare verfügt, wobei der vierte Draht (34) und der fünfte Draht (35) ein Paar 1 bilden, der erste Draht (31) und der zweite Draht (32) ein Paar 2 bilden, der dritte Draht (33) und der sechste Draht (36) ein Paar 3 bilden und der siebte Draht (37) und der achte Draht (38) ein Paar 4 bilden, mit:
– einer Steckverbinderschale (10), bei der es sich um einen hohlen RJ-45-Stecker handelt, mit einer Öffnung an mindestens einem Ende und acht Metallelektroden am vorderen Ende, die in die Schale eingeführt sind und mit den vier verdrillten Paaren im genannten Kabel in elektrischer Verbindung stehen; und
– einem Einsatzelement, das von der Öffnung der Schale her in diese gesteckt ist und über mehrere Führungskanäle zum Führen der vier verdrillten Paare im Kabel verfügt, um diese mit den Metallelektroden zu verbinden, wobei jeder Führungskanal ein langes Loch ist, wobei das Paar 1 in verdrillter Weise hindurchläuft und die anderen drei Paare auf parallele Weise hindurchlaufen, und wobei die den ersten Draht kontrollierenden Führungskanäle näher am achten Draht liegen und der dritte Draht näher am sechsten Draht liegt, um eine Kompensation zu bewerkstelligen.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten, der Störsignale innerhalb des CAT-6-Standards erzeugt. Ein derartiger elektrischer Steckverbinder für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten wird nachfolgend einfach als Steckverbinder bezeichnet.
In Vorausschau auf zukünftige Netzwerkanwendungen innerhalb des Ethernets hat die TIA (Telecommunications Industry Association in den USA) im Juni 2000 den CAT-6-Standard (ANSI/TIA/EIA-568-B.2-1) herausgegeben. Dieser Standard ist gegenüber dem CAT-5-Standard von 100 MHz auf 200 MHz erweitert. Seine Kapazität ist auch um 25 % höher als die des CAT-5-Standards. Daher kann die Testfrequenz für CAT-6-Kabel sogar 250 MHz erreichen. Der größte Unterschied zwischen den Standards CAT-6 und CAT-5 ist die Verbesserung bei Übersprechen und Rückstrahlverlusten. Für schnelle Vollduplex-Netzwerkanwendungen der neuen Generation sind weniger Rückstrahlverluste sehr bedeutsam. Das Übersprechen ist ein Schlüsselfaktor in Zusammenhang mit der besten Bandbreite. Obwohl bei aktuellen Netzwerkgestaltungen die Hauptströmung immer noch 100 Mbps betrifft, wird der CAT-6-Standard für zukünftige Erfordernisse geeigneter sein.
Der obige Standard gilt nicht nur für Kabel für schnelle Kommunikation. Um dieselbe schnelle Übertragungsgeschwindigkeit in schnellen Kommunikationsnetzwerksystemen aufrecht zu erhalten, müssen zugehörige Peripherievorrichtungen an Kabeln für schnelle Kommunikation, insbesondere die Steckverbinder (wie Stecker und Buchsen gemäß dem Standard RJ-45) über ein entsprechendes Design verfügen. Ein normaler RJ-45-Steckverbinder hat die Konfiguration 8P8C, wobei 8P acht Positionen bedeuten und 8C acht mit Gold plattierte Kontakte bedeutet. In der Praxis werden nur zwei Paare tatsächlich verwendet, und die anderen zwei Paare sind für Telefonleitungen oder Faxgeräte reserviert. Die Stifte von 1 bis 8 gemäß EIA/TIA-568B sind mit den folgenden Farben überzogen: Weiß-Orange, Orange, Weiß-Grün, Blau, Weiß-blau, Grün, Weiß-Braun bzw. Braun.
In der anhängigen US-Patentanmeldung 10/216,215 ist ein Steckverbinder gemäß dem CAT-6-Standard offenbart. Mittels eines im Steckverbinder installierten Einsatzelements sind gemäß dieser anhängigen Anmeldung vier verdrillte Paare eines CAT-G-Kabels in vier Richtungen ausgehend vom selben zentralen Punkt konfiguriert. Gleichzeitig ist der Verlauf jedes verdrillten Paars, bevor es die Kontakte des Steckers erreicht, unverdrillt und parallel gehalten. Die Drahtpositionen können nahe beieinander liegen, wodurch Kompensationseffekte erzeugt werden, um zuverlässigere schnelle Daten übertragungen zu bewerkstelligen. Gemäß der Herstellung und Tests kann dadurch der CAT-6-Standard erfüllt werden. Jedoch liegen die erzeugten Störsignale nahe den kritischen Werten der Standardbereiche. Daher ist die Qualität aufgrund von Herstellungenauigkeiten schwierig zu kontrollieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckverbinder für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten zu schaffen, der Störsignale innerhalb des Medianwerts des CAT-6-Standards erzeugt.
Diese Aufgabe ist durch den Steckverbinder gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Bei der Erfindung wird ein Einsatzelement mit mehreren Führungskanälen verwendet, die in vier Richtungen in Bezug auf denselben zentralen Punkt verteilt sind. Jedes verdrillte Paar des Kabels für schnelle Kommunikation ist mit den Kontakten am Vorderende des Steckers unter Führung durch den entsprechenden Führungskanal verbunden. Der Querschnitt jedes Führungskanals ist ein Langloch, durch das ein erstes verdrilltes Paar unter Verdrillung und die anderen drei verdrillten Paare parallel hindurchlaufen können. Auf diese Weise können die Drahtpositionen leicht kontrolliert werden. Außerdem wird durch nahes Verlegen des ersten Drahts am achten Draht und des dritten Drahts am sechsten Draht, um für Kompensation zu sorgen, die Störung zwischen den Drähten innerhalb des Medianwerts des CAT-6-Standards gehalten.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verfügt das Einsatzelement bei der Erfindung über einen Träger und eine Abdeckung, die das Kabel für schnelle Kommunikation festhalten, bevor jedes verdrillte Paar und das Einsatzelement innerhalb des Steckverbinders installiert werden. Dadurch kann verhindert werden, dass das Kabelende durch Reibung beim Zusammenbauprozess verschoben wird, was zu inkorrekten Verbindungen mit den Kontakten führen würde.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
1 ist eine Explosionsansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders;
2 verschaulicht den Aufbau der Ausführungsform, wobei sie zeigt, wie der Träger und die Abdeckung kombiniert werden, und sie auch die Richtung zeigt, in der das kombinierte Einsatzelement in die Steckverbinderschale eingesetzt wird;
3 ist eine Schnittansicht der Ausführungsform, die den Steckverbinder im zusammengebauten Zustand mit dem Kabel für schnelle Kommunikation und dem Einsatzelement zeigt;
4 ist eine Schnittansicht der 3 an der Position IV-IV, und sie zeigt die Kontaktbeziehung zwischen Metallelektroden und verdrillten Paaren;
5 ist eine Schnittansicht der 2 an der Position V-V, und sie zeigt die Positionen der Führungskanäle, nachdem die Abdeckung und der Träger miteinander kombiniert wurden;
6 ist eine schematische Ansicht, die zeigt, wie das Kabel und das Einsatzelement zusammengebaut werden;
7 ist eine schematische Ansicht, die die Position des Drahts jedes verdrillten Paars in den Drahtschlitzen zeigt, nachdem das Kabel und das Einsatzelement kombiniert wurden;
8 ist eine Schnittansicht der 2 an der Position V-V, und sie zeigt die Positionen jedes Drahts in den Führungskanälen;
9 ist eine andere Ausführungsform zur Führungskanal-Konfiguration;
10 ist eine schematische Ansicht eines einzelnen Führungsschlitzes, der für drei Drahtpositionen sorgt; und
11 ist eine schematische Ansicht der offenbarten Führungsschlitze.
Gemäß der 1 verfügt der Steckverbinder gemäß der unerläuterten Ausführungsform über eine Steckverbinderschale 10 und ein Einsatzelement. Die Steckverbinderschale 10 hat dieselbe Größe wie die bei einem RJ-45-Steckverbinder. Es handelt sich um ein hohles Element mit einer oberen Wand 11a, einer unteren Wand 11b, einer linken Wand 12a, einer rechten Wand 12b und einem elastischen Plättchen 13, das sich am Boden der unteren Wand llb befindet und sich nach unten erstreckt. Das elastische Plättchen 13 wird dazu verwendet, eine elektrische Verbinderbuchse (nicht dargestellt) zu halten und eine Verbindung zu dieser herzustellen. Das Vorderende zum Steckverbinder in der Einführrichtung hin besteht aus einer geschlossenen Vorderwand 14. Das andere Ende ist eine Öffnung 15 nach außen. Das Vorderende der Steckverbinderschale 10 verfügt über acht Metallelektroden 21-28, die von Einsetzlöchern 110 am Vorderende der oberen Wand 11a her nach unten in die Schale 10 eingesetzt sind. Sie sind mit verdrillten Paaren 31-38 eines Kabels 30 für schnelle Kommunikation über die scharfen Vorderenden der Metallelektroden 21-28 verbunden. Die Metallelektroden 21-28 verfügen über dieselbe Länge (siehe die 4).
Das Einsatzelement wird durch die Öffnung 15 entlang der Installationsrichtung der Schale 10 in diese eingesetzt. Es verfügt über einen Träger 40 und eine Abdeckung 60. Der Träger 40 ist ein schmales, langes Element. Er verfügt über einen unteren Teil 41, eine linke Wand 42a und eine rechte Wand 42b. Mehrere Drahtschlitze 51-58 im unteren Teil 41 nahe dem Vorderende der Schale 10 erstrecken sich nach vorne. Diese Drahtschlitze 51-58 liegen unter acht Metallelektroden 21-28 zum Halten verschiedener verdrillter Paare 31-38. Das Vorderende jeder Metallelektrode kann die Isolierbeschichtung der entsprechenden Drähte 31-38 durchstoßen, was für elektrische Verbindung zu den Drähten sorgt.
Die Abdeckung 60 ist ebenfalls ein schmales, langes Element. Sie kann im Raum installiert werden, die durch den unteren Teil 41, die linke Wand 42a und die rechte Wand 42b des Trägers 40 umschlossen ist (siehe die 2). Die Abdeckung 60 kann entlang ihrer axialen Richtung in einen vorderen Abschnitt 6A und einen hinteren Abschnitt 6B unterteilt werden. Vier Führungskanäle 61-64 durchdringen den vorderen Abschnitt 6A, um die vier verdrillten Paare (Paar 1-4) des Kabels 30 zu führen. Der vierte Draht 34 und der fünfte Draht 35 bilden ein Paar 1, der erste Draht 31 und der zweite Draht 32 bilden ein Paar 2, der dritte Draht 33 und der sechste Draht 36 bilden ein Paar 3, und der siebte Draht 37 und der achte Draht 38 bilden ein Paar 4. Die Führungskanäle 61-64 sind lange Löcher (mit rechteckigem oder kreisförmigem Querschnitt). Die vier verdrillten Paare 31&32, 33&36, 34&35, 37&38 (Paare 1-4) durchlaufen die Führungskanäle 61-64, wobei das erste verdrillte Paar 34&35 unter Verdrillung durchläuft und die anderen drei verdrillten Paare 31&32, 34&35, 37&38 parallel durchlaufen. Der hintere Abschnitt 6B verfügt über mehrere Verbindungselemente 65 (wie Haken), die an den zwei Wänden 42a, 42b installiert sind, um eine Verbindung mit Verbindungsteilen 43 (wie Hakenlöchern) herzustellen, die an der linken Wand 42a und der rechten Wand 42b des Trägers 40 ausgebildet sind, um dadurch die Abdeckung 60 und den Träger 40 zu kombinieren. Die Abdeckung verfügt auch über mehrere vorstehende Drahthaltezähne 66 an der dem Träger 40 zugewandten Fläche. An der entsprechenden Position am unteren Teil 41 des Trägers 40 ist eine Drahthaltefläche 44 ausgebildet. Nachdem die Abdeckung 60 und der Träger 40 kombiniert sind, wird das Kabel 30 sicher zwischen ihnen gehalten (siehe die 3).
Im Prinzip sind die Führungskanäle 61-64 lange Löcher, und sie müssen in vier Richtungen um denselben zentralen Punkt herum ausgebildet werden. Wie es in der 5 dargestellt ist, befinden sich die Führungskanäle 61 und 63 links und rechts, wohingegen sich die Führungskanäle 62 und 64 oben und unten befinden. Die vier verdrillten Paare 31-38 laufen durch die Führungskanäle 61-64. Das erste verdrillte Paar 34&35 läuft unter Verdrillung durch, und die anderen drei verdrillten Paare 31&32, 34&35, 37&38 laufen parallel durch (siehe die 6). Es ist bevorzugt, dass das erste verdrillte Paar 34&35 genau ein Mal verdrillt ist. Da die verdrillten Paare 31-33 und 36-38 in diesem Abschnitt parallel zueinander ohne Verdrillung verlaufen, können die Drahtpositionen nach den Führungskanälen 61-64 geeignet kontrolliert werden, um eine Kombination für TT- und TR-Effekte zu erzielen. Wie es in der 8 dargestellt ist, soll der erste Draht 31 näher am dritten Draht 33 liegen, und der achte Draht 38 soll näher am sechsten Draht 36 liegen, um den TR-Kompensationseffekt zu erzeugen.
Das erste verdrillte Paar 34&35 ist höher eingesetzt als das dritte verdrillte Paar 33&36, was jedoch umgekehrt werden kann. Andererseits liegen die Führungskanäle 61-63 auf demselben Niveau, jedoch der Führungskanal 64 auf einem anderen Niveau (siehe die 9). Die Führungskanäle 61-64 sind immer noch lange Löcher mit ovalem Querschnitt. Gemäß der 11 kann der Führungskanal 64 auch unter Verwendung eines unteren Führungsschlitzes 64a im mittleren Abschnitt des unteren Teils 41 des Trägers und eines oberen Führungsschlitzes 64b in der Mitte der Unterseite des Vorderabschnitts 6A der Abdeckung 60 ausgebildet werden.
Gemäß weiterer Bezugnahme auf die 6 wird als Erstes die Deckschicht des Kabels 30 abgezogen, wenn der Steckverbinder und das Kabel 30 miteinander verbunden werden. Die vier verdrillten Paare 31-38 (Paare 1-4) innerhalb des Kabels werden herausgeführt, und die verdrillten Drähte werden entwirrt. Danach wird das erste verdrillte Paare 34 und 35 unter Verdrillung eingeführt, und die anderen drei verdrillten Paare 31-36, 36-38 werden parallel durch die Führungskanäle 61-64 des Einsatzelements eingeführt (siehe die 3). Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, liegen das erste und das dritte verdrillte Paar 33-36 parallel in derselben horizontalen Ebene, und das zweite und das vierte verdrillte Paar 31, 32, 37, 38 liegen parallel in derselben vertikalen Ebene. Die isolierende Deckschicht des Kabels 30 wird so nahe wie möglich zwischen den Drahthaltezähnen 66 der Abdeckung 60 und der Drahthaltefläche 44 des Trägers 40 platziert. Die Abdeckung 60 und der Träger 40 werden in solcher Weise kombiniert, dass die Verbindungselemente 65 zu den beiden Seiten der Abdeckung 60 und die Verbindungsteile 43 des Trägers 40 gekoppelt werden. Dabei wird das Kabel 30 fest zwischen der Abdeckung 60 und dem Träger 40 gehalten.
Es sei hervorgehoben, dass sicherzustellen ist, dass sich die vier verdrillten Paare 31-38 über eine bestimmte Länge nach außen erstrecken, nachdem sie die vier Führungskanäle 61-64 durchlaufen haben, bevor die Abdeckung 60 und der Träger 40 zusammengesetzt werden. Die Enden der vier verdrillten Paare 31-38 erstrecken sich in die Drahtschlitze 51-58. Dann wird das das Kabel 30 haltende Einsatzelement von der hinteren Öffnung 15 der Schale 10 (siehe die 7) in diese eingesetzt, bis ein Haken 67 an der Oberseite des hinteren Abschnitts 6B der Abdeckung 60 in ein Hakenloch 111, in der oberen Wand 11a der Schale 10 eingreift. Abschließend werden die Metallelektroden 21-28 in die Einführlöcher 110 am Vorderende der Schale 10 eingesteckt. Auf diese Weise können die scharfen Spitzen der Metallelektroden 21-28 einen elektrischen Kontakt mit den verdrillten Paaren 31-38 des Kabels 30 herstellen.
Die Drahtschlitze 51-58 am Träger 40 verfügen über einen Querschnitt mit einer nach oben zeigenden Öffnung. Die Breite der Öffnung kann geringfügig kleiner als der Außendurchmesser eines einzelnen Drahts des verdrillten Paars 31-38 sein. Wenn die Abdeckung 60 und der Träger 40 zusammengesetzt werden, können die vier verdrillten Paare 31-38 direkt entlang der axialen Richtung der Drahtschlitze 51-58 durchgeführt werden. Alternativ können diese verdrillten Paare 31-38 auch gestreckt werden und durch die schmale Öffnung der Drahtschlitze 51-58 nach unten geschoben werden.
Andererseits verfügen einige Kabel für schnelle Kommunikation über verschiedene Spezifikationen für die Kommunikations-Steckverbinder an den beiden Enden, wie 568A und 568B. In einigen Spezialfällen kann es erforderlich sein, über Jumper zu verfügen. Um derartigen Erfordernissen zu genügen, und um den Kompensationseffekt weiter zu fördern, können die zwei Führungskanäle 61 und 63 über mindestens drei Positionierungslöcher verfügen. Gemäß der 10 weisen die Führungskanäle 61 und 63 auf der linken und rechten Seite drei Positionierungslöcher auf, durch die die verdrillte Paare 31-38 hindurchlaufen können. Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind drei verbundene Kreislöcher ausgebildet, um die Drahtpositionen und ihre Relativabstände weiter einzugrenzen. Dies bringt den ersten Draht 31 näher an den dritten Draht 33 und den achten Draht 38 näher an den sechsten Draht 36.
Durch das zweistückige Design des Einsatzelements kann dieses das Kabel sicher festhalten, bevor die verdrillten Paare und das Einsatzelement in die Steckverbinderschale gesteckt werden, um fehlerhafte Verbindungen zwischen dem Kabel und den Metallelektroden während des Zusammenbaus zu verhindern.

Claims

Elektrischer Steckverbinder für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten für den Zusammenbau mit einem Kabel für schnelle Kommunikation, das über vier verdrillte Paare verfügt, wobei der vierte Draht (34) und der fünfte Draht (35) ein Paar 1 bilden, der erste Draht (31) und der zweite Draht (32) ein Paar 2 bilden, der dritte Draht (33) und der sechste Draht (36) ein Paar 3 bilden und der siebte Draht (37) und der achte Draht (38) ein Paar 4 bilden, mit: – einer Steckverbinderschale (10), bei der es sich um einen hohlen RJ-45-Stecker handelt, mit einer Öffnung an mindestens einem Ende und acht Metallelektroden am vorderen Ende, die in die Schale eingeführt sind und mit den vier verdrillten Paaren im genannten Kabel in elektrischer Verbindung stehen; und – einem Einsatzelement, das von der Öffnung der Schale her in diese gesteckt ist und über mehrere Führungskanäle zum Führen der vier verdrillten Paare im Kabel verfügt, um diese mit den Metallelektroden zu verbinden, wobei jeder Führungskanal ein langes Loch ist, wobei das Paar 1 in verdrillter Weise hindurchläuft und die anderen drei Paare auf parallele Weise hindurchlaufen, und wobei die den ersten Draht kontrollierenden Führungskanäle näher am achten Draht liegen und der dritte Draht näher am sechsten Draht liegt, um eine Kompensation zu bewerkstelligen.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar 1 genau ein Mal verdrillt ist, während es durch seinen Führungskanal läuft.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle im Einsatzelement ausgebildete Durchgangslöcher sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskanäle durch zwei Schlitze an der Steckverbinderschale und dem Einsatzelement gebildet sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Paar 3 und das Paar 1 des Kabels nach oben und unten durch die Führungskanäle laufen.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Führungskanäle über mindestens drei Löcher verfügt, durch die die Drähte in den verdrillten Paaren laufen, und dass der Abstand zwischen den Drähten durch ihre Positionen im Führungskanal durch die mindestens drei Löcher kontrolliert werden.
Steckverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal, der demjenigen mit mindestens drei Löchern gegenübersteht, auch in entsprechender Weise über mindestens drei Löcher verfügt, durch die Drähte der verdrillten Paare hindurchlaufen.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Träger des Einsatzelements über mehrere Drahtschlitze verfügt, die sich vorwärts nahe dem Vorderende der Steckverbinderschale erstrecken und unter den acht Metallelektroden verlaufen, um verschiedene verdrillte Paare auf demselben Niveau zu halten.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal Röhrenform aufweist.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal eine Grabenform aufweist.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einsatzelement einen Träger (40) und eine Abdeckung (60), die zueinander passen, aufweist.
Steckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass an derjenigen Fläche der Abdeckung (60), die dem Kabel (30) für schnelle Kommunikation zugewandt ist, mehrere vorstehende Zähne ausgebildet sind, so dass das Kabel zwischen der Abdeckung und dem Träger dicht eingeklemmt ist, wenn diese zusammengesetzt sind.
Steckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (40) eine linke und eine rechte Wand aufweist, die mit Verbindungsteilen für Kopplung mit entsprechenden Verbindungsteilen an der Abdeckung (60) ausgebildet sind.
Steckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite der Abdeckung (60) einen Haken zur Verbindung mit einem an der oberen Wand der Steckverbinderschalen ausgebildeten Hakenloch aufweist.