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Die
Erfindung betrifft im allgemeinen eine abgeschirmte Verbindungsanordnung
für die
Datenübertragung
und insbesondere eine abgeschirmte Verbindungsanordnung für die Herstellung
eines Kontaktes mit einer Ethernet-Leitung bei industrieller Anwendung.
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Verschiedene
Anordnungen für
das Verbinden von abgeschirmten elektrischen Drähten bei Verwendung von Gehäusen mit
darin angeordneten Schaltungsträgern
sind bekannt. Ein abgeschirmter Verbinder für das Verbinden von Signal
und Erde zwischen einem Gegensteckverbinder und einer Leiterplatte
oder einem Kabel umfasst ein Gehäuse
mit einem inneren Hohlraum, der durch die obere, die untere und
Seitenwände
und eine hintere Wand gebildet wird. Die Flächen des Gehäuses sind
leitend, um Signalkontakte abzuschirmen, die innerhalb des inneren
Hohlraumes angeordnet sind und durch isolierte Bereiche in der hinteren
Wand verlaufen. Eine Konstruktion umfasst ein synthetisches Gehäuse mit einer
Metallbeschichtung, die eine Oberfläche bildet. Eine weitere Konstruktion
umfasst ein Vollmetallgehäuse
mit einem synthetischen Einsatz.
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Ein
Klemmenblock für
abgeschirmte Kabel, wie beispielsweise Datenübertragungskabel, weist einen
unteren Teil und einen oberen Teil aus Druckgussmetall auf. Die
Leiter der Kabel, die verbunden werden, werden in einen Ladungsblock
eingeführt, der
innerhalb des unteren Teils eingeklinkt werden kann. Im oberen Teil
ist eine Trägerplatte
angeordnet, auf der eine Leiterplatte eingesetzt ist, die eine Buchse
trägt.
Schneidklemmkontakte werden in die Trägerplatte eingesetzt und dringen
in den Ladungsblock ein, um einen Kontakt mit den Leitern herzustellen,
wenn der obere Teil auf dem unteren Teil angeordnet und damit mittels
einer Schraubverbindung verbunden wird.
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Ein
Klemmenblock für
abgeschirmte Kabel weist ein Abschirmgehäuse auf das einen oberen Teil und
einen unteren Teil aufweist. Die zu verbindenden Kabel werden mittels
einer Klemme gehalten, die um die freigelegte Abschirmung der Kabel
herumreicht. Die Klemme wird in ein Aufnahmeteil im Gehäuse eingesetzt.
Ein radialer Druck presst die Klemme gegen die Abschirmung des Kabels
auf einer Seite und gegen das Aufnahmeteil auf der anderen Seite,
um die Abschirmung leitend mit dem Gehäuse zu verbinden. Das Aufnahmeteil
ist im Inneren des Gehäuses angeordnet
und hält
die Klemme fest in der Form einer Zugentlastungseinrichtung.
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Eine
abgeschirmte Verbindungsanordnung für die Datenübertragung in einer industriellen
Umgebung ist bekannt, die einen Kontakt mit einem abgeschirmten
elektrischen Verbinder oder einer Vielzahl von elektrischen Verbindern
eines abgeschirmten Kabels ohne die Hilfe eines Werkzeuges herstellt. Die
Kabel werden in ein drehbares Aufnahmeteil gedrückt und stellen dort einen
Kontakt mittels Schneidklemmkontakten her. Das drehbare Aufnahmeteil wird
mittels einer Abdeckkappe befestigt, die ebenfalls drehbar ist.
Das Gehäuse
und die drehbare Abdeckkappe weisen jeweils eine Erdverbindung auf und
bilden eine Abschirmung gegen eine elektromagnetische Strahlung.
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Das
EP 0735612 A1 offenbart
einen elektrischen Verbinder, der umfasst: ein Außengehäuse; eine
Anschlussunterbaugruppe; obere und untere Reihen von elektrischen
Kontakten; und einen Leiterhalteblock. Das Gehäuse wird durch einen elektrisch isolierten
Kunststoff gebildet und kann dazu dienen, die Abschirmung des Verbinders
durch eine innen und/oder außen
stromlose Metallbeschichtung zu unterstützen, wie beispielsweise Nickel
oder Kupfer. Im Inneren des Gehäuses
nimmt die Anschlussunterbaugruppe in den oberen und unteren Reihen
die elektrischen Kontakte auf, die wiederum einzeln isolierte einzelne
elektrische Leiter aufnehmen. Die elektrischen Leiter sind außerdem im Leiterhalteblock
für eine
einfachere Montage des elektrischen Verbinders angeordnet. Eine
Abschirmung ist in der Anschlussunterbaugruppe für das Bereitstellen einer horizontal
elektrischen Abschirmung zwischen den vertikal beabstandeten Reihen
von Kontakten und für das
Bereitstellen einer vertikal elektrischen Abschirmung zwischen nebeneinanderliegenden
Paaren von Kontakten vorhanden. Außerdem ist eine Abschirmung
horizontal im Halteblock für
das Bereitstellen einer Abschirmung zwischen den vertikal beabstandeten
Reihen von Kontakten nahe der Schneidklemmabschnitte vorhanden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird eine abgeschirmte Verbindungsanordnung
für das
elektrische Verbinden von mindestens einem mehradrigen abgeschirmten
elektrischen Draht mit einem Schaltungsträger oder dergleichen bereitgestellt.
Beispielsweise kann die abgeschirmte Verbindungsanordnung für das Verbinden
einer Ethernet-Leitung mit einer elektrischen Vorrichtung verwendet
werden.
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Das
Anordnungsbeispiel umfasst ein Gehäuse mit einer feststellbaren
Abdeckkappe mit einem inneren Hohlraum, der zwischen dem Gehäuse und der
Abdeckkappe gebildet wird, wenn die Abdeckkappe gesichert wird.
Schneidklemmkontakte sind innerhalb des Hohlraumes für das Herstellen
eines Kontaktes mit Leitern des mindestens einen elektrischen Drahtes
vorhanden. Das Gehäuse
und die Abdeckkappe bestehen aus elektrisch isolierendem Material,
beispielsweise synthetischem Material oder Keramik. Innerhalb des
isolierenden Gehäuses und/oder
unterhalb der isolierenden Abdeckkappe ist eine Abschirmung vorhanden,
die mindestens eine elektrisch leitende Abschirmplatte aufweist.
Die Abschirmplatte kann vorzugsweise in die feststellbare Abdeckkappe
eingesetzt und dort befestigt werden, und sie dient dazu, die Verbindungsanordnung
abzuschirmen, indem eine großenteils
geschlossene leitende Fläche
gebildet wird, die die Verbindung umgibt. Die Abschirmplatte ist
abnehmbar in der Abdeckkappe mittels elastischer Zungen befestigt,
die in Öffnungen
in der Abdeckkappe eingreifen, wobei die elastischen Zungen aus
der Abdeckkappe für
das Bewirken eines elektrischen Kontaktes mit einer benachbarten
Verbindungsanordnung und/oder einer Gehäusewand vorstehen.
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Diese
abgeschirmte Verbindungsanordnung liefert eine einfache und leichte
Konstruktion im Ergebnis eines elektrisch isolierenden Gehäuses, das aus
keramischem oder synthetischem Material besteht, in das eine Abschirmplatte
in der Form eines einfachen gestanzten Teils eingesetzt wird. Durch Vergleich
mit einem bekannten Gehäuse
aus einem relativ schweren Metall, wie beispielsweise Warmkammerdruckgusszink,
weist das Verbindungsanordnungsbeispiel entsprechend der Erfindung
ein bedeutend niedrigeres Gewicht und ein einfacheres Herstellungsverfahren
auf.
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Die
abnehmbar befestigte Abschirmplatte in der Abdeckkappe mittels elastischer
Zungen, die in Öffnungen
in der Abdeckkappe eingreifen, führt
zu einer zuverlässigen
mechanischen Verbindung zwischen der Abdeckkappe und der Abschirmung,
die durch ein Einklinken oder eine Einschnappverbindung bewirkt
wird, die leicht anzuwenden ist.
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Entsprechend
einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung sind bei der Verbindungsanordnung, die in ein leitendes
Gehäuse
eingesetzt wird und bei geschlossener Abdeckkappe, die elastischen
Zungen in leitender Verbindung mit einer Gehäusewand oder einer Gehäuseabdeckkappe
und/oder mit elastischen Zungen einer benachbarten Verbindungsanordnung.
Auf diese Weise stellt die Abschirmplatte einen zuverlässigen Kontakt
sowohl mit benachbarten Anlagen als auch mit einem Metallgehäuse her.
Dieser zuverlässige
Kontakt bringt ein hohes Niveau an Abschirmung elektromagnetischer
Strahlung, wodurch die Sicherheit verbessert wird.
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Die
Abdeckkappe wird vorzugsweise montiert, um sich um eine Drehachse
zu drehen, die am Gehäuse
befestigt ist. Dementsprechend kann der elektrische Draht an Ort
und Stelle angeschlossen werden, indem er an den elastischen Zungen
aufgehangen und die Abdeckkappe in eine geschlossene Position gedreht
wird. Ein Schraubendreher kann als ein Hebel verwendet werden, um
die Abdeckkappe zu lockern. Die Abdeckkappe kann an das Gehäuse geschraubt
werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird eine zusätzliche
kleine Abschirmplatte innerhalb des Gehäuses in elektrischer Verbindung
mit der Abschirmung des elektrischen Drahtes bereitgestellt. Die
kleine Abschirmplatte wird in einer leitenden Verbindung mit der
Abschirmplatte befestigt, wenn die Abdeckkappe angeschraubt wird.
Auf diese Weise wird eine fast spaltfreie Abschirmung des Inneren des
Gehäuses
vor elektromagnetischer Strahlung bewirkt.
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Die
Schneidklemmkontakte für
die Herstellung eines Kontaktes mit den Drahtleitern und die kleine
Abschirmplatte können
jeweils auf einen gedruckten Schaltungsträger oder eine Leiterplatte
gelötet
werden, wobei die Kontaktstifte der kleinen Abschirmplatte vorzugsweise
an einen Erdungskontakt des gedruckten Schaltungsträgers gelötet werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann das Gehäuse
an einer Unterseite mittels Einklinkverbindungen auf dem Schaltungsträger gesichert
werden. Diese Einklinkverbindungen können beispielsweise als zwei,
drei oder mehr Einklinknasen für
ein Einklinken in entsprechende Aussparungen im Schaltungsträger konstruiert
sein.
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Bei
einer weiteren Ausführung
der Erfindung weist ein leitendes Gehäuse eines elektrischen Bauelementes
oder eines Bauelementmoduls eine oder mehrere abgeschirmte Verbindungsanordnungen auf,
die nebeneinander angeordnet werden. Die beschriebenen Verbindungsanordnungen
sind besonders für
ein Einordnen nebeneinander im leitenden Gehäuse geeignet, wobei die elastischen
Zungen, die jeweils aus den Abdeckkappen der Gehäuse der Verbindungsanordnungen
vorstehen, idealerweise für
die Herstellung eines Kontaktes mit zwei benachbarten Verbindungsanordnungen
geeignet sind. Die elastischen Zungen der verwendeten mindestens
einen Verbindungsanordnung können
in elektrischer Verbindung mit einer Gehäusewand oder einer Gehäuseabdeckkappe
oder mit elastischen Zungen einer benachbarten Verbindungsanordnung
oder mit einer Kombination davon sein.
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Die
Abdeckkappe der mindestens einen abgeschirmten Verbindungsanordnung
kann in Übereinstimmung
mit einer Ausführung
der Erfindung großenteils
bündig
mit der Gehäuseabdeckkappe
enden, wobei sich die Abdeckkappe vorzugsweise nach oben drehen
und in eine Endposition einklinken kann, wenn eine elektrische Verbindungsanordnung
in das leitende Gehäuse
für den
Zweck des Einlegens und Herstellens eines Kontaktes mit einem mehradrigen abgeschirmten
Draht eingesetzt wird.
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Die
Erfindung wird detailliert mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt, die
zeigen:
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1 einen
Abschnitt in Perspektive von einem leitenden Gehäuse mit einer Verbindungsanordnung
entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung, die darin angeordnet ist;
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2 eine
auseinandergezogene Darstellung der Verbindungsanordnung aus 1;
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3 eine
perspektivische Darstellung einer Abschirmplatte entsprechend einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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4 eine
Verbindungsanordnung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
wobei ein elektrischer Draht an Ort und Stelle aufgehangen und eine
Abdeckkappe geöffnet
ist;
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5 eine
Verbindungsanordnung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
mit geschlossener Abdeckkappe;
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6 eine
teilweise Detaildarstellung der Abschirmung der Verbindungsanordnung
aus 4 und 5;
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7 und 8 zwei
Verbindungsanordnungen entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
die nebeneinander liegen und von unten betrachtet werden, wobei
die Leiterplatte weggelassen wurde;
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9 eine
Detaildarstellung der Verbindungsanordnung aus 4 und 5 von
unten; und
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10 eine
Reihe von vier Verbindungsanordnungen die nebeneinander in einem
leitenden Gehäuse
entsprechend einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung liegen.
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Ein
Verbindungsanordnungsbeispiel entsprechend der Erfindung wird in 1 gezeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel
weist ein leitendes Gehäuse 2 eine
Gehäusevorderwand 22 und
eine Gehäuseseitenwand 23 auf
wobei zwei Verbindungsanordnungen 10 im Gehäuse 2 für den Zweck
des Herstellens eines Kontaktes zwischen den abgeschirmten elektrischen
Drähten 14 und
einer Leiterplatte (nicht gezeigt) angeordnet sind, die im Gehäuse 2 angeordnet
ist. Die elektrischen Drähte 14 werden
jeweils durch Öffnungen
oder Drahtdurchführungen 25 in
der Gehäusevorderwand 22 und
jedem Ende in einer Verbindungsanordnung 10 geführt. Eine
Abdeckkappe 102 ist drehbar am Gehäuse 2 an jeder der Verbindungsanordnungen 10 befestigt,
so dass sie sich zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen
Position drehen. Die Abdeckkappe einer der Verbindungsanordnungen 10 (links
in 1 gezeigt) wird nach oben in die offene Position
gedreht, wobei die Verbindung des elektrischen Drahtes 14 mit
Schneidklemmkontakten (103, wie in 2 gezeigt
wird) gezeigt wird. Eine Abdeckkappenaussparung 24 in der
Gehäuseabdeckkappe 21 legt
die oberen Seiten der Verbindungsanordnungen 10 frei, so
dass die Abdeckkappen 102 zu irgendeinem Zeitpunkt nach
oben gedreht und in eine Endposition eingeklinkt werden können, wodurch
ein Zugang zum elektrischen Draht 14 bereitgestellt wird.
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2 zeigt
eine auseinandergezogene Darstellung der Verbindungsanordnung 10 entsprechend einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, die im wesentlichen ein Gehäuse 101 und eine Abdeckkappe 102 aufweist,
das drehbar damit verbunden ist und mit einem Ende der Abdeckkappe 102 entgegengesetzt
der drehbaren Verbindung verbunden werden kann, wie beispielsweise
mittels der Verbindungsteile 108. Das Gehäuse 101 und
die Abdeckkappe 102 bestehen jeweils aus einem elektrisch
isolierenden Material, beispielsweise einem synthetischen Material
oder Keramik Eine Vielzahl von Schneidklemmkontakten 103 wird
in das Gehäuse 101 eingesetzt und
jeweils an eine Leiterplatte mittels eines Lötstiftes 104 angelötet. Das
Gehäuse 101 weist
eine Vielzahl von Einklinknasen 110 auf seiner Unterseite
auf, die in entsprechende Aussparungen in der Leiterplatte gepresst
werden, um das Gehäuse 101 mit
der Leiterplatte zu verriegeln.
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Ein
mehradriger abgeschirmter Draht kann auf den Schneidklemmkontakten
bei Verwendung von beispielsweise einer „drehbaren Abdeckkappe" 109 angeordnet
werden, die die Leiter mit ihren entsprechenden Schneidklemmkontakten
elektrisch verbindet. Eine Abschirmplatte 121 ist auf der
Innenseite der Abdeckkappe 102 vorhanden, die im wesentlichen
die gesamte Innenseite der Abdeckkappe bedeckt. Die Abschirmplatte
kann in die Abdeckkappe 102 in einklinkender Weise mittels
einer Vielzahl von elastischen Zungen 122 gepresst werden.
Die elastischen Zungen 122 kommen in entsprechenden Öffnungen 105 in
den Seitenwänden
der Abdeckkappe 102 in Eingriff. Die Abdeckkappe 102 ist
mit dem Gehäuse 101 so
verbunden, dass sie sich um ihre Drehachse 106 dreht und
fest mit dem Gehäuse 101 auf einer
Seite gegenüberliegend
der Drehachse 106 mittels zwei Sicherungsschrauben 108 verbunden ist,
die in Gewindebuchsen 107 in Eingriff kommen.
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3 zeigt
die Abschirmplatte 121, die in die Abdeckkappe 102 eingesetzt
wird. Die Abschirmplatte 121 weist eine schalenförmige Kontur
auf und wird in festklemmender Weise in der Abdeckkappe 102 mittels
einer Vielzahl von elastischen Zungen 122 befestigt.
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4 zeigt
die Verbindungsanordnung 10 mit der nach oben gedrehten
Abdeckkappe 102. Die einzelnen Leiter (nicht gezeigt) des
abgeschirmten elektrischen Drahtes 14 werden in die drehbare
Abdeckkappe 109 gelegt, um elektrische Verbindungen durch
einen Kontakt mit den Schneidklemmkontakten 103 herzustellen.
Elektrische Verbindungen werden zwischen den Drahtleitern und den
Schneidklemmkontakten 103 durch Pressen in die drehbare Abdeckkappe 109 hergestellt.
Der elektrische Draht 14 liegt in diesem Fall großenteils
horizontal im Gehäuse 101.
Wenn die Abdeckkappe 102 um eine Drehachse 106 gedreht
wird, drückt
sie auf die drehbare Abdeckkappe 109, wobei elektrische
Verbindungen zwischen den Drahtleitern und den Schneidklemmkontakten 103 hergestellt
werden. Danach wird die Abdeckkappe 102 mittels der Sicherungsschrauben 108 an
das Gehäuse 101 geschraubt.
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5 zeigt
die geschlossene installierte Position der Verbindungsanordnung 10.
Das Gehäuse 101 ist
bei der veranschaulichten Ausführung
mit der Leiterplatte in einklinkender Weise mittels der Einklinknasen 110 verbunden.
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6 zeigt
die Abschirmung 12, die eine Abschirmplatte 121 und
eine kleine Abschirmplatte 123 aufweist. Die Abdeckkappe 102 wurde
in 6 der Deutlichkeit halber weggelassen. Eine Aussparung ist
auf der oberen Seite der Abschirmplatte 121, die zur Abdeckkappe 102 hin
liegt, in dem Bereich um die Sicherungsschrauben 108 und über der
kleinen Abschirmplatte 123 vorhanden. Die Abschirmung 12 wird
jedoch mittels einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der
kleinen Abschirmplatte 123 und der Abschirmplatte 121 und
mittels einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der kleinen
Abschirmplatte 123 und den Sicherungsschrauben bedeutend
verbessert und fast geschlossen. Dazu weist die kleine Abschirmplatte 123 zwei
Klemmarme 126 auf, die, wenn die Schrauben 108 eingeschraubt sind,
entsprechend zwischen der Gewindebuchse 107 und der Sicherungsschraube 108 festgeklemmt werden.
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7 zeigt
zwei Verbindungsanordnungen 10 von unten, die nebeneinander
angeordnet sind. Der besseren Deutlichkeit halber wurde der gedruckte
Schaltungsträger
oder die Leiterplatte weggelassen. In der links in 7 gezeigten
Verbindungsanordnung wurde die Abdeckkappe nach oben gedreht, was
weg von den Sicherungsschrauben 108, die noch nicht in
die Gewindebuchsen 107 geschraubt wurden, und den hinteren
elastischen Zungen 122 der Abdeckkappe 102 ist,
die nicht unter die Gehäuseabdeckkappe 121 reichen.
In der Verbindungsanordnung 10, die rechts in 7 gezeigt
wird, wurde die Abdeckkappe 102 auf dem Gehäuse 101 angeordnet
und angeschraubt. Die elastischen Zungen 122 auf der hinteren
kurzen Seite der Abdeckkappe 102 reichen unter die Metallgehäuseabdeckkappe 121 und
stellen eine elektrische Verbindung damit her.
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8 zeigt
zwei Verbindungsanordnungen 10 von unten, wobei beide Abdeckkappen
auf den Gehäusen
angeordnet und daran angeschraubt wurden.
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9 zeigt
die elastischen Zungen 122, die in der Abdeckkappe 102 in
Eingriff sind. Die elastischen Zungen 122 können eine
elektrische Verbindung mit dem leitenden Gehäuse 2 oder mit benachbarten
Verbindungsanordnungen 10 herstellen und sichern auf diese
Weise, dass eine geschlossene Abschirmung der Drahtverbindungen
zu verzeichnen ist.
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10 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
das vier Verbindungsanordnungen 10 aufweist, die nebeneinander
liegen und in einem leitenden Gehäuse 2 mit einer entsprechend
großen
Aussparung 24 in der Abdeckkappe angeordnet sind. Die Gehäusevorderwand 22 weist
in diesem Fall eine entsprechend große Anzahl von Drahtdurchführungen 25 für die elektrischen
Drähte 14 auf.
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Die
Verbindungsanordnungen entsprechend der Erfindung können beispielsweise
in einer Verbindung verwendet werden, die in der Industrie als Ethernet-Schnellverbindungsanlagen
bekannt sind. Die elektromagnetische Abschirmung wird mittels eines
einfachen gestanzten Teils bewirkt, um den Abschirmplatteneinsatz
zu bilden. Im Ergebnis des Vermeidens der bekannten schweren Metallkonstruktion (beispielsweise
aus Druckgusszink) werden eine leichte Konstruktion und ein Herstellungsverfahren mit
niedrigen Kosten erhalten. Eine Konstruktion, die an allen Seiten
des Metallgehäuses
elastisch ist, sichert eine zuverlässige elektromagnetische Abschirmung.
Diese elektromagnetische Abschirmung ist selbst vorhanden, wenn
kein Draht eingelegt ist, wegen der elektrischen Verbindung zwischen
allen benachbarten Metallteilen. Die Verbindungsanordnung entsprechend
der Erfindung gestattet, dass die Teile einzeln oder in Reihen an
einer Leiterplatte angebracht werden.
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Das
Vorangegangene veranschaulicht einige der Möglichkeiten der praktischen
Durchführung
der Erfindung. Viele andere Ausführungen
sind innerhalb des Bereiches der Erfindung möglich. Es ist daher beabsichtigt,
dass die vorangehende Beschreibung eher als veranschaulichend als
einschränkend
betrachtet wird, und dass der Bereich der Erfindung durch die als
Anhang beigefügten
Patentansprüche zusammen
mit ihrem vollständigen
Bereich von Äquivalenten
vorgegeben ist.