DE69205353T2

DE69205353T2 - Modularer elektrischer Verbinder.

Info

Publication number: DE69205353T2
Application number: DE69205353T
Authority: DE
Inventors: Maxwill P Bassler; John E Lopata; Richard A Nelson
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 1991-07-16
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1996-04-25
Anticipated expiration: 2012-07-07
Also published as: JP2561885B2; EP0523491A1; US5125854A; JPH05217633A; DE69205353D1; EP0523491B1; KR930003465A; KR960002138B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen abgeschirmten modularen elektrischen Steckverbinder passend zu einem anderen abgeschirmten elektrischen Steckverbinder gemäß Anspruch 1.
In der Elektronikindustrie und insbesondere in der Computerindustrie ist es äußerst wünschenswert, den Platzbedarf auf der Leiterplatte für darauf montierte elektrische Steckverbinder zu verringern. Bei typischen Computeranwendungen werden mehrere einzelne elektrische Steckerbuchsen verwendet, die auf einer Hauptplatine angebracht sind und sich durch die Rückwand eines Computers erstrecken. Um eine gewünschte Konfiguration eines Computers und seiner verschiedenen elektrischen Zusatzgeräte zu erhalten, können einzelne Stecker je nach Bedarf in die Steckerbuchsen der Leiterplatte gesteckt werden.
Die US-A-5,102,353, die auf den Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung übertragen wurde, offenbart eine Konfiguration zur Verringerung des für die elektrischen Steckverbinder benötigten Platzes auf einer Leiterplatte, bei der die Schrauben der Steckerbuchsen, die üblicherweise zur Sicherung der entsprechenden elektrischen Steckverbinder verwendet werden, gegeneinander versetzt sind.
Die EP-A-0 323 114 offenbart eine Verteilertafel zum selektiven Verbinden von abgeschirmten Kabeln, die jeweils mit einem als abgeschirmte Untereinheit bezeichneten elektrischen Steckverbinder abgeschlossen sind. Die an der Seite der elektrischen Steckverbinder oder der abgeschirmten Untereinheiten angeordneten Schrauben der Steckbuchse werden hierbei weggelassen und durch eine auf der Oberseite der Untereinheiten jeweils angeordnete Rasteinrichtung ersetzt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der erforderliche Platzbedarf weiter verringert, indem einige der auf einer ileiterplatte angeordneten einzelnen Steckverbinder oder aber auch alle weggelassen und durch einen einzigen elektrischen Steckverbinder ersetzt werden. Die einzelnen Stecker, die nach dem Stand der Technik mit den Steckbuchsen verbunden werden, werden durch einen abgeschirmten modularen elektrischen Steckverbinder ersetzt, bei dem jeder Stecker durch eine modulare Untereinheit ersetzt wird, die an der abgeschirmten Steckverbindereinheit befestigt ist. Falls gewünscht, können zu der Steckverbindereinheit Module hinzugefügt werden oder es können Module aus ihr entfernt werden, um die Verbindungen zwischen der Hauptplatine und den anderen Komponenten, wie z.B. Druckern, Terminals und desgleichen, zu verändern.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Abschirmung und einen modularen elektrischen Steckverbinder zu schaffen, zu dem bei Bedarf Komponenten hinzugefügt oder aus den Komponenten entfernt werden können, um die Gestaltung des elektrischen Steckverbinders zwischen dem Computer und den Geräten, mit denen er verbunden ist, zu verändern.
Die vorliegende Erfindung ist durch die technischen Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es wird demgemäß ein elektrischer Steckverbinder geschaffen, der ein geformtes dielektrisches Abschirm- und Rahmenelement, von dem mindestens ein Teil leitfähig ist, und mehrere modulare Untereinheiten umfaßt, wobei jedes Modul ein dielektrisches Gehäuse umfaßt, in dem mehrere Anschlußklemmen angebracht sind und wobei ein leitfähiges Abschirmteil an der leitfähigen Abschirmung von zumindest einem abgeschirmten Kabel befestigt ist. Jede Anschlußklemme ist elektrisch mit einem Leiter verbunden, der in dem zumindest einen abgeschirmten Kabel enthalten ist. Es ist eine Rasteinrichtung zum entfernbaren Befestigen der jeweiligen modularen Untereinheit an dem Abschirm- und Rahmenelement vorgesehen. Um den elektrisch leitfähigen Teil des Abschirm- und Rahmenelementes mit dem leitfähigen Abschirmelement elektrisch zu verbinden und die Erdungsschaltung zwischen der leitfähigen Abschirmung des abgeschirmten Kabels und dem leitenden Teil des Abschirm- und Rahmenelementes zu vervollständigen, ist auch eine Verbindungseinrichtung vorgesehen.
Diese und andere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung besser verständlich.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Bei der folgenden Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen. In diesen Figuren zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinders;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des elektrischen Steckverbinders gemäß Fig. 1 mit teilweise voneinander getrennten und auseinandergezogenen Bauteilen, wobei bestimmte Teile weggelassen wurden;
Fig. 3 einen vertikalen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2; und
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines zu dem Steckverbinders gemäß Fig. 1 passenden Steckverbinders.

Ausführliche Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt einen mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenen erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder. Der elektrische Steckverbinder 10 umfaßt ein geformtes metallisches Abschirmungsstanzteil 12, das an einem dielektrischen Rahmenelement 36 befestigt ist. Die Abschirmung 12 umfaßt eine Ummantelung 14, welche die Steckbuchse 16 zur Aufnahme des Gegenstückes 100 eines komplementären Steckverbinders 102 (Fig. 4) festlegt. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind im mittleren Teil der Steckbuchse 16 plättchenförmige Anschlußklemmen 42 (Fig. 1 und 3) angeordnet, während an den zwei Seiten der Steckbuchse zylinderförmige Anschlußklemmen 20 (Fig. 1) vorstehen.
Der elektrische Steckverbinder 10 umfaßt eine entfernbare, zweiteilige dielektrische Abdeckung 22. Es sei bemerkt, daß die Abdeckung 22 auch aus einem leitfähigen Material bestehen kann. Die zwei Hälften der Abdeckung sind durch eine Befestigungseinrichtung, wie z.B. durch Schrauben 23, miteinander verbunden, so daß die Abdeckung bei Bedarf an dem Steckverbinder befestigt oder von diesem abgenommen werden kann, um die Anordnung der in dem Steckverbinder enthaltenden Module 30 zu verändern, so wie dies weiter unten dargestellt ist. Herkömmliche Steckbuchsenschrauben 24 mit einem mit einem Gewinde versehenen Ende 26 erstrecken sich durch die Abschirmung 12 und durch das Rahmeneelement 36, um den elektrischen Steckverbinder 10 an dem Gegensteckverbinder 102 (Fig. 4) zu befestigen. Von dem elektrischen Steckverbinder 10 aus stehen nach hinten mehrere Kabel 28 hervor.
Wie am besten in den Fig. 2 und 3 zu erkennen ist, umfäßt die Abschirmung 12 mehrere nach hinten vorstehende Fortsätze 32, die entlang der oberen und unteren Kante der Abschirmung angeordnet sind und sich von dort aus erstrecken. Jeder Fortsatz 32 weist einen Verriegelungsschlitz 34 zum Sichern der modularen Untereinheiten 30 auf. Die Abschirmung 12 ist an einem dielektrischen Rahmenelement 36 befestigt, das eine Öffnung 38 aufweist, durch die ein Teil einer vorstehenden Wand 40 und die Anschlußklemmen 42 vorstehen (Fig. 3).
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, umfaßt der Steckverbinder 10 mehrere modulare Untereinheiten, die allgemein mit dem Bezugszeichen 30 versehen sind. Jede Untereinheit umfaßt ein eigenes Mehrleiterkabel 28, das nach hinten aus der jeweiligen Untereinheit vorsteht. Die einzelnen isolierten Leiter 48, die in jedem Kabel 28 enthalten sind, sind durch einzelne Schneidklemm-Anschlußklemmen oder Isolationsverdrängungsklemmen abgeschlossen, die innerhalb eines mit dem allgemeinen Bezugszeichen 50 versehenen Anschluß und Rangierdrahtblocks angeordnet sind.
Der Anschluß- und Rangierdrahtblock 50 umfaßt zwei dielektrische Teile 52 und 54 und mehrere Anschlußklemmen 42. Das vordere dielektrische Teil 52 umfaßt eine vorstehende Wand 40, die in den ummantelten Bereich 14 der Abschirmung 12 vorsteht, um die plättchenförmigen Anschlußklemmen 42 zu halten. Das vordere Teil 52 umfaßt auch Vorderwände 57 und mehrere Steckbuchsen 60 auf gegenüberliegenden Seiten der vorstehenden Wand 40, durch welche die Anschlußklemmen 42 gegen die gegenüberliegenden Seiten der Wand vorstehen, um mit komplementären Anschlußklemmen 103 eines Gegensteckverbinders 100 (Fig. 4) in Eingriff zu treten. Zwischen der rückwärtigen Wand 72 des Vorderteils 52 und der Vorderwand 74 des hinteren dielektrischen Teils 54 ist bei jedem Terminal 52 ein Schneidklemmabschnitt 70 befestigt. Durch diese Sandwich- Anordnung des Schneidklemmabschnittes 70 jedes Terminals 42 wird beim Anschließen des Terminals an einen isolierten Leiter 48 ein Knicken des Schneidklemmabschnittes vermieden.
Bei der Montage werden die Anschlußklemmen 42 in die Steckbuchsen 60 der Vorderteile 52 eingesteckt. Nun wird das hintere Teil 54 an dem vorderen Teil 52 montiert, so daß die Schneidklemmabschnitte 70 der Anschlußklemmen 42 zwischen den beiden Teilen eingeklemmt und gehalten werden. Durch eine Öffnung in dem hinteren Teil 54 erstreckt sich ein Steckanschluß 76 an dem Vorderteil 52 und ist wärmegestaucht, um das vordere und das hintere Teil 52 bzw. 54 miteinander zu verbinden. Die einzelnen Leiter 48 können nun auf bekannte Art und Weise einzeln in den Schneidklemmabschnitt 70 der Anschlußklemmen gedrückt werden, um die Leiter jeweils an einer der Anschlußklemmen 42 abzuschließen.
Wie am besten in Fig. 3 zu erkennen ist, umfaßt jede modulare Untereinheit 30 ein dielektrisches Gehäuse, das aus einem Paar Zwitterhälften 82 besteht. Diese Hälften 82 können durch (nicht dargestellte) bekannte interne oder externe Befestigungsverfahren montiert werden. Die Gehäusehälften 82 weisen in ihren Seitenwänden Schlitze 80 auf. Sie sind so bemessen, daß sie den montierten Anschlußblock 50 sicher aufnehmen können. Wenn der Block 50 und die Gehäusehälften 82 erst einmal montiert sind, erhält die Untereinheit 30 ein festes Gefüge.
Jede Untereinheit 30 umfaßt auch ein Paar obere und untere gestanzte innere Abschirmungsformteile 84, die ebenfalls als Einrast- oder Verriegelungsmechanismus wirken. Jedes Abschirmungsteil 84 umfaßt an dem zu den Anschlußklemmen 42 nächstliegenden Ende einen Vorsprung 86, der in den Schlitz 84 des Steckanschlusses 32 der Hauptabschirmung paßt. Die Vorsprünge 86 weisen ein sich verjüngendes vorderes Ende 88 auf, so daß sie gegen den Mittelpunkt der Untereinheit 30 gedrückt werden, wenn die Untereinheit mit dem Steckanschluß 32 verbunden wird. Der Vorsprung 88 rastet nun in den Schlitz 34 des Fortsatzes 32 ein, um die Untereinheit 30 in ihrer Stellung zu halten. In dem inneren Abschirmungsteil 84 befindet sich ein gestanztes und geformtes Knopfteil 90, das so bemessen ist, daß es durch eine Öffnung 92 in der modularen Untereinheit 30 vorsteht. Durch Zusammenpressen des oberen und des unteren Griffteils 90 krümmt sich die vordere Hälfte der inneren Abschirmung 84 um den Punkt 93, wodurch der Vorsprung 86 aus dem Schlitz 34 gedreht und die Untereinheit 30 aus dem Rahmenteil 36 und der Abschirmung 12 gelöst wird. Wenn man nun von dem Punkt 92 nach hinten geht, sind an der Rückseite der inneren Abschirmung 84 halbkreisförmige Teile 94 ausgebildet, die das Abschirmgeflecht 96 des entblößten Kabels umgeben und mit ihm in Eingriff treten.
Um die Untereinheit 30 zu montieren, wird ein Abschnitt der (nicht dargestellten) äußeren Isolation des Kabels 28 entfernt, um das äußere Abschirmungsgeflecht 96 freizulegen. Die einzelnen isolierten Leiter 48 werden nun mit den in dem Anschlußblock enthaltenen Anschlußklemmen 42 abgeschlossen. Die inneren Abschirmungsteile 84 werden in die Hälften 82 der modularen Untereinheit 30 eingeführt. Nun wird der Block 50 zusammen mit den angeschlossenen Terminals 42 zwischen die zwei Hälften 82 des Gehäuses 80 eingeführt, in dem die inneren Abschirmungsteile 84 befestigt sind. Die Hälften 82 werden aneinander befestigt, um ein Modul 30 zu erzeugen. Der halbkreisförmige hintere Teil 94 der inneren Abschirmung umgibt das freiliegende Geflecht 96 und eine Quetschhülse 99 wird über den halbkreisförmigen Teil 94 und über das freiliegende Abschirmgeflecht 96 gequetscht, um den Erdungskreis zwischen der inneren Abschirmung 84 und dem Geflecht 96 zu vervollständigen und für das Kabel 28 eine Zugentlastung zu schaffen.
Die Module 30 kann man nun auf den Steckanschluß 32 einrasten lassen, um sie in der gewünschten Reihenfolge an der Abschirmung 12 zu befestigen. Hierdurch wird das Abschirmgeflecht 96 mit dem inneren Abschirmungsteil 84 und der Abschirmung 12 verbunden und die Erdungsschaltung vervollständigt. Wenn die gewünschte Konfiguration von Untereinheiten 30 an der Abschirmung 12 und dem Rahmenteil 36 befestigt ist, wird die äußere Abdeckung 22 über den Untereinheiten befestigt, um den Steckverbinder 10 zu komplettieren.
Durch die Verwendung von mehreren modularen Untereinheiten 30 kann auf einfache Art und Weise eine Kombination von Anschlußklemmen zu dem Steckverbinder hinzugefügt oder von ihm entfernt werden. Die äußere Abdeckung 22 wird hierbei lediglich entfernt und die Module werden je nach Bedarf entfernt oder hinzugefügt. Nun wird die Abdeckung wieder angebracht.
Falls gewünscht, können zu dem Rahmenteil 36 Verkeilungsvorsprünge 91 hinzugefügt werden, während in der Vorderwand 57 des vorderen Teils 52 eine passende Buchse 93 angeordnet sein kann. Solche Vorsprünge können auch verwendet werden, um eine Ausrichtung zu erzeugen und sicherzustellen, daß die Module 30 nicht mit ihrer Oberseite nach unten eingeführt werden. Um die Montage der Module 30 an der Abschirmung 12 zu erleichtern, könnte als zusätzliches Merkmal eine Farbcodierung für die Reihenfolge der Module vorgesehen sein. Jeder Steckanschluß 32 könnte mit unterschiedlichen Farbmarkierungen versehen sein, während die Module 32 entweder entsprechende Farbmarkierungen aufweisen oder aber die Hälften 82 der Abdeckung könnten aus einem geeignet gefärbten Kunststoff geformt werden.
In den Fällen im Stand der Technik, in denen ein Stecker nicht mit einer auf einer Leiterplatte montierten Steckbuchse verbunden wird, schlägt die vorliegende Erfindung die Verwendung eines (nicht dargestellten) "Blindmoduls" oder Platzhalters vor, das keine daran befestigten elektrischen Leiter oder Anschlußklemmen aufweist. Wenn man zu einem späteren Zeitpunkt den Platzhalter entfernen und durch eine funktionsfähige Untereinheit ersetzen möchte, kann solch ein Austausch sehr einfach erfolgen. Auf entsprechende Art und Weise kann auch eine funktionsfähige Untereinheit 30 mit minimalem Aufwand wahlweise einfach durch eine andere funktionsfähige Untereinheit oder aber durch einen Platzhalter ersetzt werden.
Bei der dargestellten Ausführungsform können sechs oder weniger Module an der Abschirmung 12 und an dem Rahmenteil 36 befestigt werden. Die Anzahl der Module, die Art der in jedem Modul 30 enthaltenen Anschlußklemmen und die Anordnung der Module kann selbstverständlich verändert werden, vorausgesetzt, daß der Gegensteckverbinder 100 entsprechend verändert wird.
Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, umfassen die än den zwei Seiten des Steckverbinders angeordneten Untereinheiten 30 zylinderförmige Anschlußklemmen 20, die für richtig orientiertes Kuppeln von Hochgeschwindigkeits- Videoübertragungen oder für faseroptische Anwendungen oder für eine Kombination daraus verwendet werden können. Die mittleren vier Untereinheiten besitzen federplättchenförmige Anschlußklemmen bekannter Art. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, umfaßt die sich benachbart zu der Seite 106 befindende Anordnung von zylinderförmigen Anschlußklemmen einen faseroptischen Steckverbinder 108, um der Steckverbinderanordnung eine zusätzliche Flexibilität zu verleihen. In der sich benachbart zu der Seite 104 befindenden Anordnung der zylinderförmigen Anschlußklemmen ist eine der kreisförmigen Öffnungen zur Aufnahme der Anschlußklemmen 20 gesperrt, um als Einrichtung zum richtigen Kuppeln zu wirken. Mit dieser Gestaltung paßt der Steckverbinder 10 zu der in Fig. 4 dargestellten Steckbuchse 100. Solch eine Steckbuchse kann an einer (nicht dargestellten) Leiterplatte angebracht werden. Sie ist im wesentlichen zu der Steckbuchse identisch, die in dem US- Patent 5 102 353 offenbart wird. Der prinzipielle Unterschied zwischen den in dem US-Patent 5 102 353 gezeigten Steckverbindungen und dem erfindungsgemäßen Steckverbinder besteht darin, daß der in Fig. 4 gezeigte Steckverbinder an seinen beiden Seiten 104 und 106 zylinderförmige Anschlußklemmen 20 aufweist.
Es sei auch bemerkt, daß die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lediglich zur Veranschaulichung einer Anwendung der Erfindung dienen. Von Fachleuten können vielfältige Modifikationen durchgeführt werden, ohne den Erfindungsgedanken und den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Modularer abgeschirmter elektrischer Steckverbinder (10), passend zu einem anderen abgeschirmten elektrischen Steckverbinder (102), mit folgenden Merkmalen:

ein Abschirm- und Rahmenelement (12, 36), von dem mindestens ein Teil leitfähig ist;

eine Mehrzahl von modularen Untereinheiten (30), die jeweils ein dielektrisches Gehäuse (82), in dem eine Mehrzahl von Klemmen (42) montiert ist, und ein leitfähiges Abschirmteil (84) aufweisen, die an der leitfähigen Abschirmung (96) von mindestens einem abgeschirmten Kabel (28) befestigt sind, wobei jede Klemme (42) elektrisch mit einem Leiter (48) verbunden ist, der innerhalb von mindestens einem abgeschirmten Kabel (28) enthalten ist;

Rasteinrichtungen (34, 86) zum entfernbaren Befestigen der jeweiligen modularen Untereinheit (30) an dem Abschirm- und Rahmenelement (12, 36), wobei die Rasteinrichtung (34, 86) das leitfähige Abschirmteil (84) der jeweiligen modularen Untereinheit (30) und den leitfähigen Teil des Abschirm- und Rahmenelements (12, 36) mechanisch und elektrisch verbindet und an diesen direkt anlegt;

eine Verbindungseinrichtung (32, 84) zur elektrischen Verbindung des elektrisch leitfähigen Teils des Abschirm- und Rahmenelements (12, 36) mit dem leitfähigen Abschirmteil (84) der jeweiligen modularen Untereinheit (30), um die Erdungsschaltung zwischen der leitfähigen Abschirmung (96) des abgeschirmten Kabels (28) und dem leitfähigen Teil des Abschirm- und Rahmenelements (12, 36) zu vervollständigen.

2. Elektrische Steckverbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschirm- und Rahmenelement (12, 36) ein dielektrisches Rahmenteil (36) mit Öffnungseinrichtungen (38) umfaßt, um die Vielzahl der modularen Untereinheiten (30) aufzunehmen.

3. Elektrische Steckverbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Teil (12) des Abschirm- und Rahmenelements ein Mehrzahl von Vorsprüngen (32) umfaßt, die einen Teil der Verbindungseinrichtung bilden und zur Aufnahme innerhalb der Module angepaßt ausgebildet sind.

4. Elektrische Steckverbinderanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Teil (12) des Abschirm- und Rahmenelements (12, 36) ein gestanztes, geformtes Metallteil umfaßt.

5. Elektrische Steckverbinderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein isolierender Deckel (22) vorgesehen ist, um die modularen Untereinheiten (30) zu umgeben, wenn die Untereinheiten an dem Abschirm- und Rahmenelement (12, 36) befestigt sind.

6. Modularer elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Modul (30) ein dielektrisches äußeres Gehäuse (82) umfaßt,

daß das leitfähige Abschirmteil (84) innerhalb des äußeren Gehäuses (82) angeordnet ist,

daß das leitfähige Abschirmteil (84) zwei ausgestanzte und geformte Bauteile (84) umfaßt, die jeweils einen lötfahnenartigen Abschnitt (94) zur Kontaktierung mit der leitfähigen Abschirmung (96) des abgeschirmten Kabels (28), ein Rastteil (84, 86) zum Eingriff an dem elektrisch leitfähigen Teil des Rahmenelements (12) und ein Teil (90) aufweisen, das durch eine Öffnung (92) in dem äußeren Gehäuse (82) vorsteht, um dem Verrastteil (86) zu ermöglichen, von dem leitfähigen Teil (32) der Rahmeneinrichtung frei zukommen.

7. Modularer elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Teil (12) des Abschirm- und Rahmenelements (12, 36) eine gestanzte und geformte Abschirmung mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen (32) umfaßt, die von der von den Modulen bestimmten Paßfläche vorstehen und mit den Rasteinrichtungen (34, 86) zusammenpassen, um eine elektrische Verbindung zwischen der Abschirmung, den ausgestanzten und geformten Bauteilen (84) und der leitfähigen Abschirmung (96) des abgeschirmten Kabels (28) zu schaffen.