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Die
vorliegende Anmeldung ist verwandt mit und befasst sich mit einem ähnlichen
Gegenstand wie die US-Patentanmeldungen Nr. 09/236 754; 09/236 755;
und 09/236 757 von Jaime R. Arnett, eingereicht am 25. Januar 1999.
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen elektrische Verbinder
und im Spezielleren 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 populär, bei denen
sie als erstes eingesetzt wurden, und in jüngerer Zeit bei einer großen Vielfalt
von Periphärgeräten, 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 füh ren,
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 Isolierungsverdrängungsverbinder
befindet. Die Isolierungsverdrängungsverbinder
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 kommerziellen Erfolg haben.
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
Anordnungen 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, enthal ten jeweils mehrere flache längliche
Leiter, die an einem Ende in Federkontakten und am anderen Ende
in Isolierungsverdrängungsverbindern auslaufen.
Die Leiter sind im großen
und ganzen parallel und eng nebeneinander angeordnet, wobei allerdings
drei Leiter in einem Rahmen oder Gehäuse drei Leiter des anderen
Rahmens oder 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 und dennoch 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.
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In
der
europäischen Patentanmeldung 0623978
A1 , die eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 offenbart, ist eine Nebenschluss-Verbinderanodnung gezeigt, bei
der der elektrische Verbinder eine Mehrzahl voneinander beabstandeter
Kontakte sowie ein externes, verschiebbar angebrachtes Nebenschlusskontakt-Abstützgehäuse mit
zwei Positionen aufweist. In der ersten Position wirken die Nebenschlusskontakte
mit Paaren voneinander beabstandeter Kontakte in dem Verbinder zusammen,
um diese elektrisch kurzzuschließen. In der zweiten Position,
in die der Stecker oder Verbinder durch einen Adapter oder eine
Buchse gedrückt
wird, ist das Nebenschlussgehäuse
außer Kontakt
mit den voneinander beabstandeten Kontakten gedrückt, um dadurch die kurzschließenden Nebenschlüsse zu entfernen.
Das Nebenschlussgehäuse
bleibt in der zweiten Position, bis der Verbinder aus dem Adapter
entfernt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt eine Feder in dem Verbinder
das Nebenschlussgehäuse
in die erste Position drückt.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Verbinderanordnung mit auswählbar Kompatibilität gemäß Anspruch
1 geschaffen.
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Die
vorliegende Erfindung weist in einer bevorzugten Ausführungsform
eine Verbinderanordnung aus einem länglichen Stecker und einer
Buchse auf, die dazu ausgebildet sind, als Verbinder mit hohem Leistungsvermögen zusammenzuarbeiten,
die jedoch automatisch Kapazität
in die Verbindungsschaltung einbringen, wenn sie als Verbinder mit niedriger
Leistungsfähigkeit
verwendet werden, um die Nebensprechleistung und die Übertragungsverlusteigenschaften
von diesem zu verändern.
Die Begriffe "hoch" und "niedrig" oder "gering" sind technischer
Art und beziehen sich auf mehrere Verbinderparameter, von denen
Nebensprechen ein wesentlicher ist, wie dies im Folgenden noch ausführlicher
erläutert
wird. Für
eine optimale Leistung ist es wünschenswert,
dass der Stecker und die Buchse in dem gewünschten Frequenzbereich zusammenarbeiten. Daher
sollte eine Buchse mit geringem Leistungsvermögen mit einem Stecker mit geringem
Leistungsvermögen
zusammenarbeiten, und eine Buchse mit hohem Leistungsvermögen sollte
mit einem Stecker mit hohem Leistungsvermögen zusammenarbeiten.
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Im
Spezielleren ist in dem Stecker eine Leiterplatte oder andere Nebensprechquelle
angebracht, wie z. B. ein Kapazität erzeugender Leiterrahmen,
separate Kapazitäten
usw., die in einer Längstranslationsbewegung
beweglich sind. Auf einer Oberfläche
der Leiterplatte oder PWB befinden sich mehrere voneinander beabstandete
Kapazitäts-Kontaktstellen
in einem ersten Bereich der Leiterplatte, deren Anzahl von der Anzahl
von Leitern abhängt, denen
Kapazität
hinzugefügt
werden soll. Leitungsdrähte
in dem Stecker, die in der üblichen
Weise um die Nase des Steckers herumgeführt sind, besitzen Kontaktbereiche,
die an der Oberfläche
der Leiterplatte anliegen und die in einer ersten Position an den Ka pazitätsstellen
der Leiterplatte anliegen oder in einer zweiten Position einfach
gegen den nicht leitenden Bereich der Oberfläche der Leiterplatte anliegen, der
im Wesentlichen oder vollständig
frei von Schaltungskomponenten ist. Die Leiterplatte, die planar ausgebildet
ist, weist nahe ihrem vorderen Ende, d. h. dem der Nase des Steckers
benachbarten Ende, beidseits eine Kerbe bzw. Vertiefung auf. Die
Vertiefungen sind zum Zusammenwirken mit Betätigungselementen mit einem
ersten und einem zweiten freitragenden Federarm in der damit zu
verbindenden Buchse mit hohem Leistungsvermögen ausgebildet, und zwar an
beiden Seiten der Öffnung
in dieser, in der die Nase des Steckers aufgenommen wird. Wenn die
Federarme mit der Leiterplatte in Eingriff treten, wird diese zwangsweise
von ihrer ersten Position zur Rückseite
des Steckers in ihre zweite Position gedrückt, so dass die Kapazitäts-Kontaktstellen
von den Kontaktbereichen der Drahtleiter entfernt werden, die weiterhin
in einem Bereich der Leiterplatte ohne Schaltungseinrichtungen an
der Oberfläche von
dieser anliegen. Der Stecker, der in eine Buchse mit hoher Leistungsfähigkeit
eingesteckt ist, befindet sich somit in seiner Konfiguration mit
hohem Leistungsvermögen.
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Wenn
der Stecker aus der Buchse entfernt wird, bleiben die Federarme
in Eingriff mit der Leiterplatte, so dass diese relativ zu dem Stecker
in ihre erste Position oder ihre Position mit niedrigem Leistungsvermögen bewegt
wird. Beim weiteren Herausziehen des Steckers aus der Buchse, geben
die Federarme die Leiterplatte frei, so dass der Stecker in seiner
Konfiguration mit geringem Leistungsvermögen verbleibt. Der Stecker
ist dann zusammen mit einer normalen Buchse mit geringem Leistungsvermögen mit
den Kapazitätsstellen
in der Schaltung verwendbar, wobei dies so bleibt, wenn der Stecker
in eine übliche
Buchse mit geringem Leistungsvermögen eingesteckt wird.
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Die
Buchse gemäß der Erfindung
kann zusammen mit einem Stecker mit niedrigem Leistungsvermögen verwendet
werden, der beim Einstecken in die Buchse die Federarme in seitlicher
Richtung der Buchsenöffnung
einfach in Aussparungen hinein drückt, in denen die Arme in einer "verstauten" Konfiguration untergebracht
sind.
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Als
Ergebnis der vorstehend beschriebenen Konstruktionsmerkmale führt die
Verwendung des erfindungsgemäßen Steckers
mit hohem Leistungsvermögen
zusammen mit der erfindungsgemäßen Buchse
mit hohem Leistungsvermögen
zu keinem Einbringen von zusätzlicher
Kapazität,
doch bei Verwendung eines Steckers mit geringem Leistungsvermögen zusammen
mit der erfindungsgemäßen Buchse
wirkt die Buchse als Buchse mit niedrigem Leistungsvermögen mit
zusätzlicher
Kapazität.
Der Stecker und die Buchse gemäß der Erfindung
wirken somit als Verbinderanordnung mit hohem Leistungsvermögen zusammen,
wobei sie sich jedoch jeweils automatisch an eine Verwendung zusammen
mit einer Komponente mit geringem Leistungsvermögen anpassen. Der Druck und
die Reibung des Kontaktbereichs der Leiter in dem Stecker sind ausreichend, um
die Leiterplatte in Position zu halten, so dass es zu keiner unbeabsichtigten
Verlagerung oder Bewegung von dieser zwischen den beiden Positionen kommt.
Bei Verbindung des Steckers und der Buchse gemäß der Erfindung miteinander übt ferner
die Buchse mittels der in dieser vorhandenen Federkontakte zusätzliche
Kraft auf die Kontaktleiter aus.
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Die
zahlreichen Prinzipien und Merkmale der vorliegenden Erfindung sowie
die strukturellen Details von dieser erschließen sich aus der nachfolgenden
ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen in noch deutlicherer
Weise.
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Beschreibung der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer bekannten Wandplatte zusammen mit
einem Standard-Verbinder, der einen Stecker und eine Buchse umfasst;
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2 eine
auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der Einzelheiten der
Buchse der 1;
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3 eine
Tabelle von Industrienormen für Nah-Nebensprechen
in Verbindungshardware;
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4 eine
auseinandergezogene Perspektivansicht einer Verbinderanordnung,
die eine Ausführungsform
der neuartigen erfindungsgemäßen Stecker-
und Buchsenanordnung veranschaulicht;
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5a eine
im Schnitt dargestellte Aufrissansicht des erfindungsgemäßen Steckers
in seiner Konfiguration mit geringer Leistungsfähigkeit;
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5b eine
im Schnitt dargestellte Aufrissansicht des erfindungsgemäßen Steckers
in seiner Konfiguration mit hoher Leistungsfähigkeit;
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6 eine
von oben gesehene Draufsicht auf die Leiterplatte der Erfindung;
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7a eine
Frontaufrissansicht der erfindungsgemäßen Buchse;
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7b eine
Seitenaufrissansicht der Buchse;
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7c eine
im Schnitt dargestellte Draufsicht von oben auf die Buchse; und
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8 eine
Draufsicht auf das Federarmelement zur Verwendung bei der Buchse
der 7.
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Ausführliche 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 bis zu sechs modularen Buchsenteilen 13 besitzt. Wie
in dem Arnett-Patent dargestellt ist, enthält ein Buchsenteil 13 ein
Buchsengehäuse oder
einen Buchsenrahmen 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 24 in die Öffnung 26 des Buchsenrahmens 14 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 im Grunde der gleiche, auch wenn die Stecker- oder Buchsenteile
aus welchem Grund auch immer umfangreich modifiziert wurden. Mit
anderen Worten: Es müssen
die Industrienormen 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. Der Stecker
bringt automatisch Kapazität in
die Schaltung ein, wenn es sich bei der Buchse, mit der zusammen
er verwendet wird, um eine zum Stand der Technik gehörige Buchse
handelt. Die Buchse entfernt automatisch Kapazität aus der Schaltung, der der
erfindungsgemäße Stecker
in diese eingesteckt wird. Damit zeigen der erfindungsgemäße Buchsenteil
und Steckerteil eine "Rückwärts-Kompatibilität". In 3 ist
eine Tabelle dargestellt, die die zulässigen NEXT-Verlustanforderungen der
Industrienorm für
unterschiedliche Frequenzen und unterschiedliche Standardverbinder
ANSI/TIA/EIA 568-A darstellt, wie sie von der Telecommunications
Industry Association angegeben sind. In der Tabelle sind die angegebenen
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 der 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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In 4 ist
die Verbinderanordnung 31 gemäß der Erfindung dargestellt,
die eine Buchse 32 mit einer Federblockanordnung 33,
die eine Mehrzahl von sich nach unten erstreckenden Federdrähten 35 besitzt,
und mit einem Buchsenrahmen oder Buchsengehäuse 34 einerseits
und einen Stecker 36 andererseits zur Verwendung im Hochleistungsbereich,
z. B. bei der Datenübertragung
mit hoher Geschwindigkeit, aufweist, wobei sie 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, ist
in dem Stecker 36 eine translationsbewegliche Leiterplatte
oder andere Kapazitätsquelle 37 mit mehreren
Kapazitäts-Kontaktstellen
untergebracht. Die Leiterplatte (PWB) 37 ist vorzugsweise
planar und weist ein vorderes Ende 38 und ein hinteres Ende 39 sowie
zwei Seiten auf beiden Seiten der Leiterplatte 37 auf.
In der Nähe
ihres vorderen Endes befinden sich eine erste und eine zweite Kerbe 41, von
denen nur eine gezeigt ist und die Bestandteil des Mechanismus sind,
durch den die Leiterplatte 37 translationsmäßig zwischen
einer ersten und einer zweiten Position bewegt wird, wie dies im
Folgenden noch ausführlicher
erläutert
wird.
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Die
Buchse 34 weist einen im Wesentlichen hohlen Innenraum
mit einer Öffnung 42 zum
Aufnehmen des Steckers 36 auf und beinhaltet eine Verriegelungsaussparung 43 zum
Verriegeln von Komponenten (nicht gezeigt) an einem Stecker-Verriegelungsarm 44,
um den Stecker 44 nach dem Einsetzen in die Buchse 34 in
seiner Position zu verriegeln. In der Buchse 34 befinden
sich ein erster und ein zweiter freitragender Verriegelungsarm 46 und 47,
die jeweils an ihrem distalen Ende einen Vertiefungs-Eingriffsbereich 48 bzw. 49 aufweisen.
Weiterhin hat die Buchse 34 ein Verriegelungselement 51 zum
Angreifen an und Befestigen des Federblocks 33.
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Im
Einsatz befindet sich die Leiterplatte 37 in ihrer ersten
Position oder ihrer für
die Verwendung im niederen Leistungssegment vorgesehenen Position in
dem Stecker 36 vor dem Einführen von diesem in die Buchse 34,
wie dies in 4 gezeigt ist. Wenn der Stecker
in die Buchse 34 mit hohem Leistungsvermögen eingesteckt
wird, greifen die Bereiche 48 und 49 der Federarme 46 und 47 in
die Vertiefungen 41, 41 an der Leiterplatte 37 ein
und verhindern eine Bewegung von dieser nach vorne zusammen mit dem
Stecker 36. Beim Einführen
des Steckers 36 in die Buchse 34 wird somit die
Leiterplatte 37 translationsmäßig relativ zu dem Stecker 36 auf
dessen Rückseite
in die zweite Position oder die für die Verwendung im hohen Leistungsbereich
vorgesehene Position bewegt. Wie im Folgenden noch erläutert wird,
gelangen die Drähte
(oder Messer) in dem Stecker in der zweiten Position nicht mit den
Kapazitätsstellen
in Kontakt, so dass Kapazität
aus der Verbindung entfernt wird und die Anordnung als Verbinder mit
hohem Leistungsvermögen
arbeitet.
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Wenn
der Stecker 36 aus der Buchse 34 herausgezogen
wird, verhindern die Arme 46 und 47 ein Bewegen
der Leiterplatte 37, so dass diese translationsmäßig zu dem
vorderen Ende des Steckers bewegt wird, bis sie an der vorderen
Endwand anliegt. Ein weiteres Ziehen an dem Stecker 36 führt dazu, dass
die Arme die Leiterplatte 37 freigeben und diese in ihrer
ersten Position oder der Position mit niedrigem Leistungsvermögen verbleibt,
wobei die Drähte mit
den Kapazitätsstellen
in Kontakt treten. In dieser ersten Position wirkt der Stecker 36 als
ein Stecker mit niedrigem Leistungsvermögen, der zusammen mit einer
Buchse mit niedrigem Leistungsvermögen verwendbar ist. In der
zweiten Position erfüllt
der Stecker nicht unbedingt die elektrischen Anforderungen gemäß EIA 568
für einen
Stecker mit niedrigem Leistungsvermögen.
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Die
Buchse 34 kann auch als Buchse mit niedrigem Leistungsvermögen verwendet
werden. Beim Einsetzen eines typischen Steckers mit niedrigem Leistungsvermögen in diese
werden die Arme 46 und 47 zwangsweise in Aussparungen
in den Seiten der Buchse verlagert, wobei sie in dieser Position keine
Funktion haben.
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Stecker
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In
den 5a, 5b und 6 sind der Stecker 36 und
die Leiterplatte 37 der Erfindung detaillierter dargestellt. 5a zeigt
in einer Schnittdarstellung die strukturellen Details des erfindungsgemäßen Steckers 36 sowie
deren Orientierung in der ersten Position oder der Position für niedriges
Leistungsvermögen. 5b zeigt
diese Elemente des Steckers 36 in der zweiten Position
oder der Position für
hohes Leistungsvermögen.
Wie in den Zeichnungen erkennbar ist, liegt die Leiterplatte 37 auf
dem Boden 52 des Steckers 36 auf und ist auf diesem
verschiebbar. In der ersten Position liegt das vordere Ende 38 der
Leiterplatte 37 an der Rückseite der vorderen Wand 53 des
Steckers an. Wie in den 5a und 5b zu
sehen ist, sieht die Wand 53 ein geringes Ausmaß an Freiraum
für Messer
bzw. Kontaktelemente 61 vor, so dass diese unter Druck
von den Fe derkontakten etwas nach unten gebogen werden können, um
den Druck auf die Leiterplatte 38 zu erhöhen, wie
dies vorstehend erläutert
worden ist. Die Kontaktelemente 61 liegen vorzugsweise
in Form von Messern vor und haben jeweils ein distales Ende 62 mit
mehreren Zähnen 63,
um mit Drähten
(nicht gezeigt) von dem mit dem Stecker 36 abgeschlossen Kabel
(nicht gezeigt) elektrischen Kontakt herzustellen. An dem vorderen
Ende des Steckers befinden sich die Messer 61 in Schlitzen 64 am
vorderen Ende des Steckers, um elektrischen Kontakt mit den sich nach
unten erstreckenden Drahtfedern 35 herzustellen. Jedes
Messer 61 besitzt eine U-förmige Biegung 66 und
einen nach hinten umgebogenen Kontaktschenkel 67, der an
seinem distalen Ende eine Kontaktbiegung 68 aufweist, die
gegen die obere Oberfläche 69 der
Leiterplatte 37 drückt.
Unter Bezugnahme auf 6 drücken in der in 5a dargestellten Position,
d. h. der ersten Position, die Kontaktbiegungen 68 gegen
die Kapazitätsstellen 71 und
befinden sich in elektrischem Kontakt mit diesen. Wie in 6 gezeigt
ist, hat die Leiterplatte 37 einen Schlitz 56 mit darin
befindlichen Enden 54 und 55, wie dies gezeigt ist.
Obwohl nur sechs Kapazitätsstellen 71 dargestellt
sind, versteht es sich, dass diese Anzahl auch 4, 8, 12 oder eine
beliebige andere Anzahl betragen kann, je nach dem, wie viele Kabeldrähte anschlossen
werden.
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In 5b ist
die Leiterplatte 37 in ihrer zweiten Position bzw. ihrer
Position für
hohes Leistungsvermögen
dargestellt. in dieser Position, die sich ergibt, wenn der Stecker 36 in
die Buchse 34 eingesteckt ist, treten die Kontaktbiegungen 68 in
dem in 6 in gestrichelten Linien dargestellten Bereich mit
der Oberfläche 69 der
Leiterplatte 38 in Kontakt. Die Leiterplatte 37 und
der Stecker 36 werden beim Einführen des Steckers 36 in
die Buchse 34 relativ zueinander bewegt, und zwar aufgrund
der Wirkung der Arme 46 und 47 und der Vertiefungs-Eingriffsbereiche 48 und 49,
die positiv in die Vertiefungen 41, 41 an der
Leiterplatte 37 eingreifen, wie dies vorstehend erläutert worden
ist. Die effektive nach hinten gehende Bewegung der Leiterplatte 37 innerhalb
des Steckers 36 wird durch das hintere Ende 55 des
Leiterplatte 36 begrenzt, das gegen einen Anschlageinsatz 56 stößt, der
in der Rückseite
des Steckers 36 durch ein geeignetes Verriegelungselement 57 in
einem Schlitz 58 in dem Körper des Steckers 36 verriegelt
ist, wie dies gezeigt ist. Der Einsatz 56 verhindert ein
Herausrutschen der Leiterplatte 69 aus dem Stecker 36.
Im Gebrauch kontrollieren die Arme 46 und 47 das
Ausmaß der
Translationsbewegung, und sie halten die Leiterplatte 37 weiterhin
fest, während
diese in der Buchse 34 verbleibt. Wie vorstehend bereits erwähnt worden
ist, wird diese Festhaltewirkung auch dann aufrecht erhalten, wenn
der Stecker 36 aus der Buchse herausgezogen wird, um dadurch
die Leiterplatte 37 in die erste Position zurückzuführen, wie
dies in 5a gezeigt ist.
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Während die
Kapazitätsstellen 71 als
einfache Kapazitätsplatten
dargestellt sind, versteht es sich, dass auf der Oberfläche 69 auch
tatsächliche Schaltungseinrichtungen
vorgesehen werden können,
wie z. B. versetzte Kapazitäten
oder andere Schaltungskomponenten, die zum Erreichen der gewünschten
Ziele von Nutzen sein können.
Die Ausbildung des Steckers und der Leiterplatte ist derart, dass
sowohl die obere als auch die untere Oberfläche für unterschiedliche Situationen
unterschiedliche Schaltungen aufweisen können, wobei in diesem Fall die
Leiterplatte 37 aus dem Stecker herausgenommen, umgedreht
und wieder in dem Stecker angebracht werden kann. Diese Merkmal
erlaubt auch die Ausbildung von verschiedenen Leistungsniveaus von Steckern,
indem Leiterplatten oder andere Kapazitätsquellen mit unterschiedlichen
Schaltungskomponenten installiert werden. Dies verleiht dem Verbinder
eine gewisse Vielseitigkeit.
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Buchse
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In
den 7a, 7b und 7c ist
eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Buchse 34 zur
Verwendung mit dem Stecker 36 dargestellt. Zur Vereinheitlichung
sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen wie in den vorausgehenden
Figuren bezeichnet. Wie am besten in 7a gezeigt
ist, besitzt die Buchse 34 eine Öffnung 42 in ihrer
Vorderseite oder Verbinderseite, die in einen im Wesentlichen hohlen
Innenraum zum Aufnehmen des Steckers 36 (oder eines herkömmlichen Steckers
mit geringem Leistungsvermögen)
führt. Die Öffnung 42 weist
eine Verriegelungskerbe bzw. Verriegelungsaussparung 43 zum
Zusammenwirken mit Verriegelungselementen an dem Stecker-Verriegelungsarm 44 auf.
An der Rückseite
der Buchse befindet sich eine Schlitzwand 76 zum Aufnehmen
und Ausrichten der Federkontakte 35 an dem Federblock 33.
An beiden Seiten der Buchse 34 befindet sich eine Öffnung 77,
von denen in 7b nur eine gezeigt ist und
in der sich ein freitragender Verriegelungsarm 78 zum Anbringen
und Verriegeln der Buchse 34 an einer Tafel oder dergleichen
Element befindet, beispielsweise einer Frontplatte 11,
wie sie in 1 gezeigt ist. Es versteht sich,
dass auch andere Anordnungen zum Anbringen der Buchse in ihrer gewünschten
Position verwendet werden können. Bei
den freitragenden Verriegelungsarmen 78, 78 handelt
es sich jedoch um eine der bevorzugten Befestigungsanordnungen.
An den Innenseiten der Verriegelungsarme 78, 78 befinden
sich längliche
Vorsprünge 79, 79,
die zusammen mit Aussparungen 81 und 82 in dem
Buchsenkörper 34 Aussparungen 83 und 84 bilden.
Ein erster und ein zweiter Federarm 46 und 47,
bei denen es sich, wie in 8 gezeigt,
um die Arme eines U-förmigen
Elements 85 aus geeignetem Federmaterial, wie z. B. Beryllium-Kupfer, handelt,
sind in der Buchse 34 derart angeordnet, dass, wie am besten
in 7a und 7c zu
sehen ist, ihre distalen Enden nahe der Vorderseite der Buchse 34 angeordnet
sind und sie somit unter Druck in die Aussparungen 83 und 84 hinein
gedrückt
werden können.
Wie am besten in den 7b und 7c zu
sehen ist, übergreift
das U-förmige
Element 85 den rückwärtigen Bereich
des Steckers 34, und die Arme 46 und 47 ragen
in das Innere der Buchse 34 hinein. Die distalen Enden
der beiden Federarme 46 und 47 enden in dem Vertiefungs-Eingriffsbereich 48 bzw. 49 zum
positiven Eingreifen in die Vertiefungen 41, 41 an
der Leiterplatte 37, wie dies erläutert worden ist. Wenn der
Federblock 33 in die Rückseite
der Buchse 34 eingesetzt ist, liegt er an dem Element 85 an,
um dieses in seiner Position zu halten. Es versteht sich, dass auch
anderen Anordnungen zum Anbringen der Federarme verwendet werden
können,
ohne dass man den Umfang der Erfindung verlässt.
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Wie
bereits erwähnt
worden ist, werden beim Einsetzen eines standardmäßigen Steckers
mit niedriger Leistungsfähigkeit
in die Buchse 34 die Federarme 46 und 47 zwangsweise
in die Aussparungen 83 und 84 in eine "Verstaute" Position verbracht,
in der sie keine Funktion haben und die Buchse 34 als Buchse
mit niedriger Leistungsfähigkeit
arbeitet.
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Die
erfindungsgemäße Verbinderanordnung stellt
eine relativ einfache Vorrichtung zum Herstellen von Verbindungen
mit hohem Leistungsvermögen dar,
wobei jedoch jede ihrer Komponenten, d. h. der Stecker und die Buchse,
in un abhängiger
Weise als Komponente mit niedrigem Leistungsvermögen für einen Verbinder mit niedrigem
Leistungsvermögen wirken
kann.
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Zum
Abschluss der ausführlichen
Beschreibung ist darauf hinzuweisen, dass es den Fachleuten klar
ist, dass viele Änderungen
und Modifikationen an dem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Umfang der
Ansprüche
vorgenommen werden können.
Alle derartigen Änderungen
und Modifikationen sollen vom Umfang der vorliegenden Erfinder mitumfasst sein,
wie sich dieser aus den nachfolgenden Ansprüchen erschließt.