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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft allgemein elektrische Verbinder, insbesondere
einen modularen Verbinder des Typs, der in Telekommunikationsanlagen
eingesetzt wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Telekommunikationseinrichtungen
haben von der Gestaltung elektrischer Steckerteile und Buchsenteile
profitiert, die eine einfache Möglichkeit zum
Verbinden/Trennen von elektrischen Schaltungen innerhalb der Telekommunikationsanlage
und beispielsweise einer lokalen Netzwerkverdrahtung bieten. Solche
Stecker und Buchsen sind besonders bei Telefongeräten attraktiv,
bei denen sie als erstes eingesetzt wurden. In jüngerer Zeit werden sie bei
einer großen
Vielfalt von Periphärgeräten eingesetzt, die
an Telefonleitungen angeschlossen sind. Die modularen Stecker und
Buchsen, die derzeit im Einsatz sind, wurden genormt, soweit es
ihre Leistungsspezifikation angeht, und soweit gewisse kritische
Abmessungen und strukturelle Merkmale betroffen sind. Die Verwendung
solcher Einrichtungen hat sich derart verbreitet, dass neue Häuser und
andere Gebäude vorab
mit Buchsenteilen ausgestattet werden, die in unterschiedlichen
Räumen
sowie weiteren strategischen Orten installiert werden, um dort die
Kommunikationseinrichtungen zu installieren. Wird eine große Anzahl
derartiger Verbindungen benötigt,
so ist es typische Praxis, die Drähte zu einer zentralen Stelle
zu führen,
so z. B. einem Nachrichtenübertragungsschrank,
wo die Buchsenteile typischerweise auf Steck-Verteilertafeln montiert
werden. Eine derartige Anordnung ist z. B. in dem
US-Patent 5 096 439 von J. R. Arnett
dargestellt. Bei den meisten Anlagen ist es wünschenswert, den Buchsenteil
kompakt auszugestalten. Es wurden zahlreiche Buchsen entworfen, um
dieses Ziel zu erreichen. In dem
US-Patent
5 096 442 von J. R. Arnett ist eine derartige kompakte Buchsen-
und Steckeranordnung dargestellt. Der kompakte elektrische Verbinder
nach diesem Patent enthält
einen metallischen Leiterrahmen, der an einem Federblock gelagert
ist. Die Leiterrahmen umfassen eine Anzahl flacher länglicher
Leiter, von denen jeder in einen Federkontakt an einem Ende ausläuft, während sich
an einem anderen Ende ein Isolierstoff-Versetzungsverbindung befindet.
Die Isolierstoff-Versetzungsverbinder sind um einander abgewandte
Seitenwände
des Federblocks gefaltet und sorgen für Kompaktheit, die Federkontakte
sind um die Stirnfläche
des Federblocks gefaltet, um in ein Buchsengehäuse eingeführt werden zu können. Die Vorderseite
des Federblocks enthält
einen zungenähnlichen
Vorsprung, der in ein Ende des Buchsengehäuses passt und mit diesem verriegelt
wird. Mit zunehmend größer werdender
Anzahl von Peripherieeinrichtungen und den damit einhergehenden
höheren
Betriebsfrequenzen, wie sie z. B. bei der digitalen Datenübertragung
erforderlich sind, fungieren Verbinderanordnungen, wie sie in dem
oben angesprochenen Patent '442
von Arnett dargestellt sind, in höheren Frequenzbereichen nicht
mehr so gut, auch wenn sie in großem Umfang zu kommerziellem
Erfolg führten.
Die Verwendung solcher Stecker und Buchsen wird belastet durch Nebensprechen
innerhalb der Komponenten, insbesondere des Steckers, da bei höheren Frequenzen
auch die Auswirkung des Nebensprechens stärker wird. Es sind zahlreiche Ausgestaltungen
vorgeschlagen worden, um die Auswirkungen des Nebensprechens bei
Verbindern mit einem Minimum an Nebensprechen allgemein zu vermindern,
oder auch bei Verbindern, die der Gesamtschaltung Kompensations-Nebensprechen
hinzufügen,
so z. B. dem Buchsenteil eine Kapazität hinzugeben, um das Nebensprechen
innerhalb des Steckers zu beseitigen oder zu kompensieren. In dem
US-Patent 5 186 647 von
W. J. Denkmann et al. ist ein elektrischer Verbinder zum Leiten
von Hochfrequenzsignalen dargestellt, in welchem Eingangs- und Ausgangsanschlüsse durch
ein Paar metallischer Leiterrahmen verbunden werden, die an einem dielektrischen
Federblock gelagert sind. Die Leiterrahmen, die im Wesentlichen
identisch ausgebildet sind, enthalten jeweils mehrere flache längliche
Leiter, die an einem Ende in Federkontakte und am anderen Ende in
Isolierstoff-Versetzungsverbinder auslaufen. Die Verbinder sind
im großen
und ganzen parallel und eng nebeneinander angeordnet, wobei allerdings
drei Verbinder in einem Gehäuse
drei Verbinder des anderen Gehäuses
in einem Überkreuzungsbereich überlappen.
Im Ergebnis wird das Nebensprechen zwischen den mehreren Leitern
verringert, bedingt durch die Polaritätsumkehr, die durch die Überkreuzungen
hervorgerufen wird.
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Für einen
großen
Anwendungsbereich wäre jedoch
ein elektrischer Verbinder mit noch weniger Nebensprechen erstrebenswert.
Insbesondere bewirkt die derzeit im Stand der Technik kontinuierlich zunehmende
Rate des Datenstroms, dass die Verdrahtungsteile als Antennen wirksam
werden, die elektromagnetische Strahlung sowohl senden als auch
empfangen und dadurch in ihrer Wirkung unterschiedliche Paare von
Drähten
koppeln (Nebensprechen) und dadurch den Rauschabstand verringern, was
zu einer erhöhten
Fehlerrate führt.
Verbinder, die das gesamte Nebensprechen tatsächlich beseitigen oder zumindest
reduzieren, folglich in großen
Frequenzbereichen einsetzbar sind, gehören zu den angestrebten Zielen,
welche die vorliegende Erfindung betrifft. Um eine Verwendung in
einem großen
Frequenzbereich zu ermöglichen,
ist es wünschenswert, wenn
mindestens einige der Komponenten des Verbinders mit Komponenten
von Verbindern sowohl im niedrigen als auch im hohen Leistungsbereich
kompatibel sind. Ein solches Bauelement mit auswählbarer Kompatibilität ist in
der
EP-A-0 845 838 gezeigt, die
ein Buchsenteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zeigt, der
ein Schaltungselement enthält, welches
eine erste Fläche
mit darin aufgenommenen Schaltungskomponenten besitzt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung enthält
in ihrer bevorzugten Ausgestaltung einen elektrischen Verbinderbuchsenteil
mit ausgeprägter
Leistungs-/Verlust-Kennlinie zur Verwendung bei einem Hochleistungsstecker
des Typs, der in der
europäischen Patentanmeldung
mit der Veröffentlichungsnummer
1 022 819 dargestellt ist, der aber sich auf automatischem
Wege einstellt, wenn er mit einem Stecker geringer Leistung verwendet
wird, um mit diesem kompatibel zu sein.
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Der
erfindungsgemäße Hochleistungs-Buchsenteil
enthält
eine Leiterplatte (PWB; printed wired board), die in Längsrichtung
innerhalb eines Paares von Führungsschlitzen
bewegbar ist. Wie im Fall des erfindungsgemäßen Steckers besitzt die Leiterplatte
auf ihrer einen Fläche
mehrere eng beabstandete Kapazitätskontaktstellen,
deren Anzahl von der Anzahl von Leitungen abhängt, denen Kapazität hinzugefügt werden
soll. Die Leitungsdrähte
in dem Buchsenteil besitzen Kontaktteile, die an der Oberfläche der
Leiterplatte anliegen, und die in einer zweiten Position an den
dort befindlichen Kapazitätsstellen
anliegen, oder gegen einen nicht leitenden Teil der Leiterplatte
in einer ersten Position anliegen. Die Leiterplatte ist, wie oben
bereits ausgeführt, relativ
zu dem Buchsenteil bewegbar, insbesondere zu den darin befindlichen
Leitungsdrähten,
sie ist von einem Federelement innerhalb des Buchsengehäuses in
die erste oder kapazitätsfreie
Einführposition vorgespannt,
bei der es sich um die Sollposition für den Hochleistungs-Buchsenteil
handelt. Die Leiterplatte besitzt beabstandete Aktuator-Distanzstücke, die,
wie weiter unten erläutert
wird, von dem Nasenteil eines Steckers niedriger Leistungsfähigkeit
gestoßen
werden, um die Leiterplatte in die erste Position zu bewegen und
dadurch Kapazität
in die Verbinderschaltung einzubringen. Der Buchsenteil ist mit
einem ersten und einem zweiten beabstandeten Schlitz ausgestattet,
welche die Distanzstücke
des Steckers hoher Leistung gemäß der erwähnten
EP-A-1 022 819 aufnehmen
und dadurch verhindern, dass sie die Leiterplatte in dem Stecker
betätigten. Ebenso
besitzt der Stecker in den Seiten seines Gehäuses Ausnehmungen, die Spielraum
bieten für
die Distanzstücke
an der Leiterplatte des Buchsenteils und dadurch verhindern, dass
der Stecker hoher Leistung gemäß der Erfindung
die Leiterplatte des Buchsenteils betätigt.
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Als
Folge der eben erwähnten
Spielräume führt der
Einsatz des Steckers hoher Leistung nach der
EP-A-1 022 819 bei dem erfindungsgemäßen Buchsenteil
hoher Leistung zu keiner zusätzlichen Kapazität, sondern
wenn ein Stecker geringer Leistungsfähigkeit bei dem erfindungsgemäßen Buchsenteil
verwendet wird, wird die Leiterplatte des Buchsenteils als erstes
zu der ersten oder Zusatzkapazität-Position
bewegt. Damit fügt
der Buchsenteil gemäß der Erfindung
Kapazität
oder andere Schaltungselemente hinzu, wenn der Buchsenteil mit einem
Buchsenteil geringer Leistungsfähigkeit
oder einem Steckerteil geringer Leistungsfähigkeit verwendet wird, während bei
Verwendung als Hochleis tungsverbinder weder der Stecker noch der Buchsenteil
Kapazität
oder andere Schaltungselemente zu der Verbinderschaltung hinzufügt.
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Der
Buchsenteil gemäß der Erfindung
ist eine Komponente eines Hochleistungsverbinders mit auswählbarer
Kompatibilität
gemäß der
EP-A-1 022 816 ,
die gleichzeitig mit der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde.
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Die
zahlreichen Prinzipien und Merkmale der Erfindung sowie deren bauliche
Einzelheiten ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen.
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Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer bekannten Wandplatte bei einem
Standard-Verbinder, der einen Stecker und eine Buchse umfasst;
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2 ist
eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der Einzelheiten
des Buchsenteils nach 1;
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3 ist
eine Tabelle von Industrienormen für Nah-Nebensprechverluste in
Verbindungshardware;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer Verbinderanordnung, die eine
Ausführungsform
der einzigartigen erfindungsgemäßen Stecker-
und Buchsenteilanordnung veranschaulicht;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Stecker- und Buchsenteilanordnung
als Ausführungsbeispiel
der Prinzipien der Erfindung;
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6 ist
eine perspektivische Ansicht einer weiteren alternativen Stecker- und Buchsenteilanordnung;
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7 ist
eine perspektivische, teilweise weggeschnittene Ansicht eines Steckerteils
als Ausführungsform
der Prinzipien und Merkmale der Erfindung;
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8 ist
eine Draufsicht auf eine Schaltungsplatinenanordnung zur Verwendung
in dem erfindungsgemäßen Verbinder
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9 ist
eine detaillierte schematische Ansicht einer alternativen Kontakteinrichtung
für die Platine
nach 8;
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10 ist
eine detaillierte schematische Ansicht einer weiteren alternativen
Kontakteinrichtung für
die Platine nach 8; und
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11 ist
eine perspektivische, teilweise weggeschnittene Ansicht eines Teils
des Buchsenteils gemäß der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt
eine bekannte Wandplatte 11, wie sie in dem oben erwähnten Patent '442 von Arnett dargestellt
ist, und die in sich Öffnungen 12 zur Aufnahme
von sechs modularen Buchsenteilen 13 besitzt. Wie in dem
Arnett-Patent dargestellt ist, enthält ein Buchsenteil 13 ein
Buchsengehäuse 14 und einen
Verbinder 16, die zusammen einen modularen Buchsenteil 13 bilden.
Wie aus 2 ersichtlich ist, enthält der Verbinder 16 ein
Federblockelement 17 und ein Deckelelement 18.
An dem Federblock 17 ist ein Drahtrahmen 19 gehaltert,
dessen Leiter um die Nase 21 des Federblocks 13 gekrümmt sind
und unter einem Winkel von diesem herabhängen, um mehrere Federkontakte 23 zu
bilden, die mit Kontaktgliedern 23 in dem Stecker 24 zusammenwirken,
wenn der Stecker in die Öffnung 26 des
Buchsenteilrahmens 16 eingeführt und mit Hilfe eines Auslöse- oder Rastarms 25 verriegelt
wird. Die Kontaktglieder 23 sind jeweils mit einem individuellen
Draht in einem Kabel 27 verbunden, und die Federkontakte 22 sind jeweils
mit einem individuellen Draht 28 verbunden, der Teil eines
nicht dargestellten Kabels sein kann, oder der zu einem individuellen,
nicht dargestellten Gerät
führen
kann. Der Stecker 24 und der Buchsenteil 13 können Verbindungen
für eine
Anzahl von Drähten
bilden, so z. B. von vier oder acht Drähten, abhängig vom speziellen Anwendungsfall.
Der in 2 gezeigte Drahtrahmen 19 besitzt acht
Drähte und
mithin acht Federkontakte 22, während der dargestellte Stecker 24 lediglich
vier Kontaktglieder besitzt. Aus 2 ist entnehmbar,
dass 2 zwar keine spezielle Verbinder-Zusammenschaltung
darstellt, jedoch die Beziehung verschiedener Teile oder Komponenten
des Verbindermoduls veranschaulichen soll. Die Anordnung nach den 1 und 2 wurde,
wie oben ausgeführt,
auf zahlreiche Weise modifiziert in dem Bestreben, die Nahend-Nebensprechleistung
(NEXT) zu verbessern, größere Kompaktheit
zu erzielen, oder den Vorgang des Verbindens/Trennens während des
Einsatzes zu erleichtern. In all diesen Fällen ist der eigentliche Verbindungs-/Trennvorgang
der Vorrichtung der gleiche, auch wenn die Stecker- oder Buchsenteile
aus welchem Grund auch immer umfangreich modifiziert wurden. In
anderen Worten: Die Industrienormen müssen eingehalten werden.
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Die
vorliegende Erfindung besteht in einem Verbindersystem, welches
dazu vorgesehen ist, den Leistungs-Einsatzbereich zu erweitern,
gleichzeitig aber den Industrienormen in dem Maße genügt, als der Steckerteil und
der Buchsenteil gemäß der Erfindung
kompatibel sind mit existierenden Steckern und Buchsen, und die
automatisch Kapazität
in die Schaltung einbringen, wenn festgestellt wird, dass entweder
der Stecker oder die Buchse mit einem zum Stand der Technik gehörigen Buchsenteil
bzw. Steckerteil zusammengefügt
wird. Damit zeigt der erfindungsgemäße Buchsenteil bzw. Steckerteil
eine „Rückwärts-Kompatibilität". In 3 ist
eine Tabelle dargestellt, die die zulässigen Verlustanforderungen der
Industrienorm NEXT für
unterschiedliche Frequenzen und unterschiedliche Standardverbinder ANSI/TIA/EIA
568-A erfüllt,
wie sie von der Telecommunications Industry Association angegeben
sind. In der Tabelle sind dB-Werte in sämtlichen Fällen negative Werte, sie repräsentieren
den ungünstigsten paarweisen
NEXT-Verlust. Es lässt
sich erkennen, dass der zulässige
Verlust bei 16 MHz für
einen Verbinder geringer Leistungsfähigkeit (Kategorie 3) –34 dB beträgt, während bei
einem Verbinder für
höhere Leistung
(Kategorie 5) der Wert –56
dB beträgt,
was einer viel besseren Leistungszahl entspricht. Derzeit werden
neue Normen erarbeitet, die für
noch höhere Verbinder-Kategorien
gelten sollen, also folglich auch für den Begriff „hohe Leistung", und es sind diese Verbinder,
auf die sich die vorliegende Erfindung in erster Linie bezieht.
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Der
Begriff „Rückwärts-Kompatibilität" wird derzeit im
Stand der Technik erforscht, und es gibt Vorschläge, wie diese zu erreichen
ist. In einer Monographie mit dem Titel „Connectors With Accessed Quality
For Use In D. C. Low Frequency Analogue, And In Digital High Speed
Data Applications, IEC 61076-X-Y, herausgegeben von der International Electrotechnical
Commission, sind mehrere vorgeschlagene Ausgestaltungen dargestellt,
mit denen Kompatibilität
zwischen Steckern und Buchsen erreicht werden soll. Die meisten
dort dargestellten Buchsen und Stecker basieren auf dem entweder manuell
oder automatisch erfolgenden Umschalten zwischen zwei verschiedenen
Verdrahtungsschemata, wohingegen die vorliegende Erfindung, wie weiter
unten noch deutlich werden wird, auf dem Einbringen oder dem Entfernen
von Kapazität
oder anderen Stromelementen aus den Komponenten oder Komponenten
des Verbindersystems beruht.
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Kompatible Verbinderanordnung
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In 4 ist
die Verbinderanordnung 31 gemäß der Erfindung dargestellt,
die eine Buchse 32 mit einer Federblockanordnung 33 und
einem Buchsenrahmen 34 einerseits und einen Stecker 36 andererseits
enthält,
wobei der Stecker an Leitungen 35 eines Kabels oder dergleichen
angeschlossen ist, um im Hochleistungsbereich eingesetzt zu werden,
beispielsweise bei der Hochgeschwindigkeits-Datenhandhabung, jedoch
automatisch anpassbar ist für die
Verwendung im niederen Leistungssegment, beispielsweise für den Niederfrequenz-Analogbetrieb. Sowohl
die Buchse 32 als auch der Stecker 36 sind unter
Vorwegnahme der neuen Parameter-Normanforderungen und insoweit in
Bezug auf einen Betrieb mit geringem Nebensprechen, für einen
Hochleistungsbetrieb ausgebildet und verdrahtet. Wie weiter unten
deutlicher werden wird, sind in dem Stecker 36 eine translatorisch
bewegbare Leiterplatte mit mehreren Kapazitäts-Kontaktstellen und eine
(nicht gezeigte) Aktuatoreinrichtung untergebracht, die derart zusammenwirken,
dass ein Teil einer Buchse für
geringe Leistung in Gang gesetzt wird, um die Kapazitätsstellen
in die Verdrahtungsschal tung hineinzubewegen. Die Buchse 32 besitzt
ebenfalls in sich eine translatorisch bewegbare Leiterplatte 37 mit
Aktuatoren oder Distanzstücken 38,
die die Funktion haben, mit einem Teil eines Steckers geringer Leistung
zusammenzuwirken, wenn dieser in eine Buchsenöffnung 36 eingesteckt
wird, um die Leiterplatte 37 in Position zu bringen, so
dass Kapazität
in die Verdrahtungssschaltung eingebracht wird. Die Leiterplatten können mehr
als eine Fläche
mit Schaltungskomponenten-Bestückungen
aufweisen, oder sie können
einen geschichteten Aufbau aufweisen, bei dem Schaltungskomponenten
auf mindestens einer Flachseite angeordnet sind. Der Stecker 36 besitzt
einen ersten und einen zweiten Ausnehmungsbereich 39, die
so dimensioniert sind, dass der Stecker 36 in die Öffnung 26 ohne
Berührung
der Aktuatoren 37 einführbar
ist, während
die Buchse Spielraum-Kerben 41 besitzt, die so bemessen
sind, dass die Aktuatoren für
die Leiterplatte des Steckers 36 in die Buchse 32 passen,
ohne mit deren Stirnseite in Berührung
zu treten. Wenn also die Buchse 32 und der Stecker 36 eine
Hochleistungsverbindung (gemäß der oben
angegebenen vorgeschlagenen Kategorie 6) bilden, wird keine Leiterplatte
zu einer Bewegung veranlasst, so dass keine zusätzliche Kapazität eingebracht
wird. Wenn andererseits die Buchse 32 einen Stecker geringer
Leistung aufnimmt, werden Aktuatoren 38 nach hinten gedrängt, und
wie weiter unten auch zu sehen sein wird, wird hierdurch Kapazität eingebracht.
Wenn außerdem
der Stecker 36 in eine Buchse geringer Leistung eingesteckt
wird, bewegen seine Aktuatoren die darin befindliche Leiterplatte
in die Position zum Einbringen von Kapazität.
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In 5 ist
eine Abwandlung der in 4 gezeigten Verbinderanordnung 31 dargestellt.
Bei der Ausgestaltung nach 5 besitzt
das Buchsenteil 34 als Betätigungsglied für die Leiterplatte
eine von einem Schutzarm 34 geschützte Taste 42. Die Taste 42 ist
in der Buchse 34 mit der federbelasteten Leiterplatte 37 gekoppelt.
Der Hochleistungsstecker 36 besitzt an seiner Bodenfläche 44 ein
Paar Tasten-Aktuatoren 46. Wenn die Taste 42 nicht
niedergedrückt
wird, ist die Kapazität
an der Leiterplatte 37 wirksam, und wenn die Taste 42 niedergedrückt wird, wird
die Leiterplatte 37 aus der Kapazitäts-Einbringstellung herausbewegt,
und die Buchse 34 fungiert als Hochleistungsbuchse. Der
Stecker 36 drückt
als Hochleistungsstecker beim Einsetzen in die Buchse 34 die
Taste 42 mit Hilfe des Aktuators 46 nieder, und die
Stecker-/Buchsen-Kombination fun giert als Hochleistungseinheit.
Wenn ein Stecker niedriger Leistung die Taste nicht niederdrückt, bildet
die Buchse eine Buchse geringer Leistung.
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6 zeigt
eine Modifikation des Verbinders 31 ähnlich derjenigen nach 5.
In der Buchse 34 ist ein Aktuator 40 in Form eines
federbelasteten Kolbens gelagert, und der Stecker 36 besitzt
eine Kolbenöffnung 45.
Wenn der Stecker 36 in die Buchse 34 eingesteckt
wird, betätigt
der Kolben 40 die in der Buchse bewegliche Leiterplatte 30 und
bewegt sich gegen die Kraft ihrer Vorspannfeder 39, wobei
die Federbelastung des Kolbens 40 stärker ist als die Federkraft
der Feder 39, so dass die Kapazität aus der Schaltung (wie bei
der Anordnung nach 5) herausgenommen wird. In Abwesenheit
des Kolbens wird die Leiterplatte in dem Stecker in die Niedrigleistungs-
oder Kapazitäteinbringposition
vorgespannt.
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Stecker
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In 7 ist
eine bevorzugte Ausführungsform
des Steckers 36 dargestellt, der nicht Bestandteil der
Erfindung ist. Der Stecker 36 enthält einen im Wesentlichen hohlen
Körperteil 47 mit
einer Nase oder einem Verbinderende 48, das eine Mehrzahl von
Kontaktgliedern 23 aufweist, und ein Kabelverbindungsende 49,
welches lediglich zu Anschauungszwecken als mit drei Eingangsdrähten 35 verbunden
dargestellt ist. Es versteht sich, dass die Drähte 35 für ein Kabel
stehen, von dem 4, 6, 8, 12 oder mehr Drähte beliebiger Zahl weggehen.
Wie oben bereits ausgeführt,
besitzt das Nasenende 48 einen ersten und einen zweiten
Ausnehmungsbereich 39 zur Schaffung von Spielraum für die Aktuatoren 38 der
Buchse 32 auch dann, wenn der Stecker 36 vollständig in
die Buchse 32 eingesteckt ist. In dem Steckerkörper 37 ist
in durch Längsglieder 51 gebildeten
Kanälen
eine Leiterplatte 52 gelagert, die innerhalb der Kanäle translatorisch
gleiten kann. An dem Nasenende der Leiterplatte und daran befestigt sind
ein erster und ein zweiter Aktuator in Form von Vorsprüngen 53 und 54 vorgesehen,
die sich in Schlitzen 56 im oberen Bereich 57 des
Steckerkörpers 47 translatorisch
frei bewegen können.
Ein Federelement 58, in 7 als Sicherheitsnadel ähnlicher
Federtyp dargestellt, ist in einer passenden Ausnehmung 59 gelagert
und hat die Aufgabe, die Leiterplatte 52 mit einer Rückstellkraft
zu versehen, durch die die Leiterplatte innerhalb des Steckerkörpers 47 nach
vorne gedrängt
wird, wenn sich die Aktuatoren 53 und 54 frei
nach vorne bewegen können.
Es versteht sich, dass die Feder 58 lediglich beispielhaft
ist für
eine Anzahl von Mitteln, die eine Rückstellkraft erzeugen, so beispielsweise
Schraubenfeder, Blattfedern und andere elastische Elemente.
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Die
Kontaktglieder 23 sind vorzugsweise in Form von Blättern oder
Messern 61 mit einem distalen Ende 62 ausgebildet,
wobei an dem distalen Ende jeweils Isoliermaterial-Eindringzähne 63 vorhanden
sind, um elektrischen Kontakt mit jedem der isolierten Drähte 35 herzustellen.
An dem Kontaktende 23 besitzen die Messer 61 eine
U-förmige
Gestalt gemäß Darstellung,
außerdem
besitzen sie ein zweites Ende 64 mit einer Leiterplatten-Kontaktbiegung 66.
Die natürliche
Elastizität
der Messerstruktur 61 dient dazu, die Kontaktbiegung 66 in
Berührung
mit der Oberfläche 67 der
Leiterplatte 52 zu erhalten, ungeachtet jeder möglichen
translatorischen Bewegung der Leiterplatte.
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In 8 ist
die Leiterplatte 52 dargestellt, insbesondere deren Fläche 67,
auf der ein Feld von Kapazitäts-Kontaktstellen 68,
vorzugsweise in Form eines Goldüberzugs,
ausgebildet ist. Die Stellen 68 sind als lineares Feld
dargestellt, allerdings können bei
minimalem Platzangebot abwechselnde Stellen versetzt gegenüber benachbarten
Stellen angeordnet sein, oder man kann von irgendeiner anderen Konfiguration
des Felds Gebrauch machen, so lange bei einer translatorischen Bewegung
der Leiterplatte 42, die durch einen Pfeil angedeutet ist,
die Stellen 68 in und außer Kontakt mit den Kontaktbiegungen 66 bewegt
werden. Die gestrichelten Linien geben die kontaktlose Stelle der
Biegungen 66 an, an denen letztere sich befinden, wenn
die Leiterplatte 52 nicht betätigt wird. Während die
Kapazitätsstellen 68 als einfache
Kapazitätsbeläge dargestellt
sind, versteht sich, dass die Oberfläche 67 tatsächlich Schaltungselemente
(nicht dargestellt) trägt,
beispielsweise Interdigital-Kondensatoren oder andere Schaltungskomponenten,
die bei der Erzielung der gewünschten Wirkungsweise
nützlich
sind, außerdem
kann eine Kapazität
erzeugende Metallstruktur vorhanden sein, so z. B. eine Leiterrahmenanordnung
oder parallele Metallplättchen
ohne Leiterplatte. In diesen Fällen
ist der Leiterrahmen oder sind die Plättchen in und aus der Schaltung
heraus bewegbar. Der Grundaufbau des Steckers 36 ist in
seiner bevorzugten Ausgestaltung in den 7 und 8 dargestellt.
Es versteht sich, dass diese Struktur vornehmlich dem Zweck dient,
Prinzipien und Merkmale der Erfindung zu verdeutlichen, und dass
zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen für den Fachmann ersichtlich
sind, ohne dass er dabei von dem Grundgedanken und Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen hätte.
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In 9 ist
schematisch eine modifizierte Version eines Kontaktgliedmessers 61 zur
Verwendung in dem Stecker 36 dargestellt. Aus Gründen der Vereinfachung
sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in den
anderen Darstellungen. Man kann sehen, dass das Kontaktgliedmesser 61 einen
verlängerten
Arm 69 mit einem gekrümmten
Kontaktbereich oder einer gekrümmten Kontaktbiegung 71 versehen
ist, die die Oberfläche 67 berührt, ferner
mit Stellen 68 auf der Fläche 67. Das Ende des
Messers 61 abgewandt von den Zähnen 63 besitzt einen
gekrümmten
Kontaktbereich 72, der die Drahtfeder 22 anstelle
der in 7 gezeigten Kontaktelemente 23 berührt. 10 zeigt
schematisch eine etwas andere Konfiguration des Messergliedes 61,
welches aber in der gleichen Weise arbeitet wie der Aufbau nach 9.
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Aus
den obigen Ausführungen
ist entnehmbar, dass der auswählbare
Kompatibilität
aufweisende Stecker 36, der vornehmlich in 7 gezeigt
ist, automatisch die Art der Buchse (geringe oder hohe Leistung)
auswählt,
bei der er eingesetzt wird, damit ist mit dem Aufkommen von Buchsen
höherer
Leistungsfähigkeit
nur eine Stecker-Ausgestaltung, wie sie in 7 gezeigt
ist, notwendig, da der Stecker 36 gemäß der Erfindung in zufriedenstellender
Weise sowohl bei Buchsen hoher Leistung als auch bei Buchsen geringer
Leistung, einhergehen mit Einsparungen bei den Materialkosten und
dem Wegfall auf der Seite des Monteurs, eine Anzahl unterschiedlicher
Steckertypen mitzuführen.
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Buchse
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In
11 ist
in perspektivischer Darstellung eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Buchse
(Buchstenteil
32) dargestellt, wobei lediglich solche Komponenten
zur Vereinfachung gezeigt sind, die in der erfindungsgemäßen Struktur eine
Rolle spielen. Damit ist nur das Buchsengehäuse
34 dargestellt,
wobei sich allerdings versteht, das andere Elemente der Buchse,
die zumindest teilweise von dem Einsatzgebiet abhängen, ebenfalls
vorhanden sind. Dementsprechend ist die Offenbarung des
US-Patents 5 096 442 von
Arnett et al. hier durch Bezugnahme inkorporiert, insbesondere die
dortige Darstellung der Grundkomponenten einer Buchse. Wie in
11 gezeigt
ist, ist der Buchsenrahmen oder das Buchsengehäuse
34 im Wesentlichen
das Gleiche wie das Buchsengehäuse
34 in
4,
es besitzt eine Vorderseite
85 an dem Verbinderende mit einer
darin ausgebildeten Öffnung
26 zur
Aufnahme eines Steckers. Die Öffnung
26 besitzt
ein paar von Spielraum-Kerben
41, die einen Spielraum für die Aktuatoren
53 und
54 des
Steckers
36 bieten. Das Buchsengehäuse
34 ist zumindest
teilweise hohl, wie aus der Zeichnung hervorgeht, und es besitzt
einen hinteren Bereich oder eine hintere Seite
86. Federkontaktglieder
22,
die in dem Buchsengehäuse
34 durch
irgendeine aus dem Stand der Technik bekannte Art von Anordnungen
gelagert sind, sind die Kontaktenden von Leiterrahmen, deren andere
Enden in Isolierstoff-Versetzungsverbindern (nicht dargestellt) enden.
Die länglichen
Leiter
77, welche die Federkontakte
22 mit den
Isolierstoff-Versetzungsverbindern verbinden, besitzen einen Biegebereich
78.
Der Biegebereich
78 jedes Leiters kontaktiert die Fläche
81 der
Leiterplatte
37 und bildet Kontakt mit Kapazitätstellen
82 auf
der Oberfläche
81,
wenn die Leiterplatte
37 translatorisch in Pfeilrichtung
bewegt wird. Wie oben ausgeführt
wurde, kann die Leiterplatte
37 andere Schaltungselemente
als Kapazitätsstellen aufweisen,
oder andere Arten von Mechanismen können eine Leiterplatte ersetzen.
In einigen möglichen
Anwendungsfällen
kann außerdem
in entweder dem Stecker oder der Buchse oder in beiden Teilen die
Anfangsstellung der Leiterplatte eine Schaltungs-Eingriffsposition
sein, wobei die Bewegung der Leiterplatte dann derart wirksam ist,
dass die Schaltung auf der Leiterplatte aus der Wirkungsverbindung heraus
genommen wird. Kanalbildungselemente
83 an der Innenwand
des Buchsengehäuses
34 bilden einen
Kanal zur einfachen translatorischen Bewegung der Leiterplatte
37,
während
die Leiterplatte
37 im Übrigen
innerhalb des Buchsengehäuses
34 an Ort
und Stelle bleibt. Eine erste und zweite Rückstellfeder
84 liegen
an dem hinteren Teil der Leiterplatte
37 einerseits und
an der inneren Rückwand
des Buchsengehäuses
34 andererseits
an. Die Federn
34 sind als gefaltete Blattfedern dargestellt,
es versteht sich dabei aber, dass irgendeine Einrichtung aus einer
Reihe verschiedener Mittel dazu eingesetzt werden kann, die benötigte Rückstellkraft
aufzubringen, das Gleiche gilt für
die Lagerung einer solchen Einrichtung. Schraubenfedern, U-förmige Federn,
Sicherheitsnadel-Federn sind Bei spiele für solche Kraftelemente, die
anstelle der Blattfedern
84 möglich sind. Die Federn
84 haben
die Funktion, die Leiterplatte
37 aus ihrer zweiten oder
Kapazitäts-Kontaktposition
in deren erste oder Hochleistungs-Position zurückzustellen, wenn der Stecker
geringer Leistung entfernt wird.
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Wenn
im Einsatz, wie am besten anhand der in 4 gezeigten
Verbinderanordnung 31 ersichtlich ist, ein Stecker hoher
Leistung wie z. B. der in 4 gezeigte
Stecker 36, in die Öffnung 26 des Buchsengehäuses 34 eingesteckt
wird, geben die Ausnehmungsbereiche 39 die Aktuatorglieder 38 frei, so
dass die Leiterplatte 37 nicht beeinflusst wird, d. h. nicht
bewegt wird. Wenn andererseits ein Stecker geringer Leistung wie
z. B. der in 1 gezeigte Stecker 24,
in die Öffnung 26 eingeführt wird,
stößt er gegen
die Aktuatoren 38, so dass beim Hineindrücken die
Leiterplatte 37 translatorisch bewegt wird und dementsprechend
die Kontakstellen 32 oder andere Schaltungselemente in
Berührung
mit den Leitungen 77 treten. Die Elastizität der Leitungen 77 ist
derart beschaffen, dass die Biegebereiche 78 in Berührung mit
der Oberseite 81 der Leiterplatte 37 und den Kapazitätsstellen 82 bleiben,
wenn sie darunter bewegt werden. Es versteht sich, dass die Biegungen 78 repräsentativ
sind für
irgendeines aus einer Anzahl möglicher
Kontaktmittel, beispielsweise Kontakt-Tabs an jeder der Leitungen 77,
oder einem Rahmengebilde an der Leiterplatte 37, welche
die Leiter 77 in Berührung
mit der Oberfläche 81 halten.
Wird der Stecker entfernt, stellen die Federn 34 die Leiterplatte 37 in
ihrer Ausgangsposition zurück.
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Es
versteht sich, dass es unter einigen Umständen wünschenswert sein kann, dass
die Kapazitätsstellen
in Berührung
mit den Leitern stehen, wenn sie eine nicht betätigte Position einnehmen, um
aus dem Kontakt zu gelangen, wenn ein Stecker in die Buchse eingeführt wird.
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Aus
dem oben gesagten ist entnehmbar, dass die erfindungsgemäße Buchse
automatisch Schaltungselemente, beispielsweise Kapazitätsstellen
in die Verbinderschaltung einführt
oder aus dieser entfernt, so dass die Buchse 32 kompatibel
ist mit Steckern hoher Leistung oder Steckern geringer Leistung.