Die Erfindung betrifft einen elektrischen
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Verbinder zum Anschließen elektrischer Kabel an eine
Kante eines flexiblen Flachkabels und insbesondere
einen Verbinder zum Anschließen einer Reihe
elektrischer Koaxialkabel an eine Kante eines
Flachkabels.
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Ein flexibles Flachkabel umfaßt ein
elektrisches Kabel, das aus schlanken, elektrischen
Leiterbahnen auf breiten Oberflächen eines dünnen und
flexiblen Blatts aus dielektrischem Material
konstruiert ist. Die Leiterbahnen werden durch einen
Prozeß der Metallplattierung hergestellt, um
plattiertes Metall auf das flexible Blatt aufzubringen,
gefolgt von chemischem sitzen des plattierten Metalls,
um die endgültigen Formen der schlanken Leiterbahnen zu
produzieren. Alternativ dazu können die Leiterbahnen
aber auch durch einen gezielten
Metallplattierungsprozeß hergestellt werden, bei dem plattiertes Metall
nur dort aufgebracht wird, wo die schlanken
Leiterbahnen gewünscht werden. Durch den selektiven
Metallplattierungsprozeß wird die Notwendigkeit zum
chemischen Ätzen des plattierten Metalls entfallen.
Diese Art von Kabel liefert zahlreiche Leiterbahnen auf
kleinem Raum und eignet sich zum Bereitstellen von
zahlreichen parallelen, an hochintegrierte
elektronische Schaltungen in einem elektronischen
Bauelement angeschlossenen Leiterbahnen. Das Flachkabel
tritt aus dem elektronischen Bauelement aus und kann
verwendet werden, um das elektronische Bauelement an
größere elektrische Kabel des elektrischen Geräts
anzuschließen.
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Mehrere Flachkabel werden zum Anschluß an
zahlreiche elektronische Schaltungen wie beispielsweise
die elektronischen Schaltungen in einem diagnostischen
Wandler in der Medizin verwendet. Die mehrere
Flachkabel sind mit ihren einen Enden an dem Wandler
angebracht. Die Flachkabel treten aus dem Wandler in
einem kompakten Stapel aus, eines über dem anderen. Die
Kanten der Flachkabel können voneinander in dem Stapel
zu ihrem Anschluß an größere elektrische Koaxialkabel,
die mit medizinischem Diagnosegerät verbunden sind,
ausgespreizt werden. Für die Koaxialkabel ist ein
elektrischer Verbinder gewünscht, der sich von
jeweiligen Flachkabeln trennen läßt, um einen Austausch
eines fehlerhaften Wandlers und ein Umwechseln unter
Wandlern verschiedener Arten zu gestatten. Ein
derartiger elektrischer Verbinder würde schmal sein, um
den dünnen und flachen Konfigurationen der Flachkabel
zu entsprechen und um kompakt in den Stapel aus
mehreren Flachkabeln zu passen und um ein eng
beieinanderliegendes Stapeln von mehreren Verbindern
innerhalb des Stapels von Flachkabeln zu gestatten. Ein
derartiger Verbinder läßt sich von einem Flachkabel
trennen, was es gestattet, das Flachkabel auszutauschen
oder gegen andere Flachkabel auszuwechseln.
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Ein flexibles, doppelseitiges Flachkabel kann
auf beiden Seiten Leiterbahnen aufweisen. Es wird
deshalb ein elektrischer Verbinder gewünscht, der
Koaxialkabel an Leiterbahnen auf beiden Seiten eines
doppelseitigen Flachkabels anschließt und von diesen
trennt.
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Die vorliegende Erfindung besteht aus einem
elektrischen Verbinder zum Anschließen mindestens einer
Reihe von Koaxialkabeln an ein flexibles Flachkabel,
mit elektrischen Kontakten in zwei Kontaktreihen, wobei
mindestens eine Kontaktreihe an Signaladern der Kabel
anschließbare Signalkontakte aufweist, einem an
leitfähige Abschirmungen der Kabel anschließbaren
Massebus und an den Massebus angeschlossenen
Massekontakten der mindestens einen Kontaktreihe,
gekennzeichnet durch ein Paar die Kontakte in beiden
Kontaktreihen haltende isolierende Halterungen und
Abdeckplatten über den Kontakten und dem Massebus,
wobei die Kontakte einer Kontaktreihe den Kontakten der
anderen Kontaktreihe gegenüberliegen, um das flexible
Flachkabel festzuklemmen, wobei die Kontakte der
mindestens einen Kontaktreihe Leiterbahnen auf
mindestens einer Seite des Flachkabels in Reibeingriff
nehmen.
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Der elektrische Verbinder gemäß der Erfindung
kann zum Einsatz mit in zwei Reihen angeordneten
Koaxialkabeln zum Anschließen an und Trennen von einem
doppelseitigen flexiblen Flachkabel ausgelegt werden.
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Die Erfindung gestattet die Konstruktion eines
elektrischen Verbinders für mehrere Koaxialkabel in
einer Kabelreihe, wobei der Verbinder mit einem
flexiblen Flachkabel, an das der Verbinder anschließt
und von dem er trennt, kompakt zusammenpaßt.
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Es werden nun beispielhaft Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines
elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung, wobei
seine Bestandteile voneinander getrennt gezeigt sind;
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Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des in
Fig. 1 gezeigten Verbinders;
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Fig. 3 eine Seitenansicht des in Fig. 2
gezeigten Teils des Verbinders;
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Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht des in
Fig. 1 gezeigten elektrischen Verbinders zusagen mit
einem anderen, identischen Verbinder;
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Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht eines
anderen elektrischen Verbinders; und
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Fig. 6 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht noch
eines weiteren elektrischen Verbinders.
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Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 1 umfaßt
ein flexibles Flachkabel 1 schlanke elektrische
Leiterbahnen 2 auf breiten Oberflächen, die sich auf
beiden Seiten 3 eines dünnen und flexiblen Blatts aus
dielektrischem Material befinden. Das Flachkabel 1 ist
flexibel, um ein Biegen der Leiterbahnen 2 zu
gestatten. Das Flachkabel 1 ist schlank und gestattet
eine enge kompakte Beabstandung vieler Leiterbahnen 2
in einem kleinen Raum.
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Mehrere Fachflachkabel 1 findet man häufig in
einem kompakten Stapel 1, eines auf dem anderen, wie
beispielsweise in Fig. 4 stark vergrößert gezeigt ist.
Weiterhin ist der Stapel aus Flachkabeln 1
beispielsweise mit einem nicht gezeigten Diagnosewandler in der
Medizin verbunden. Die Kanten 4 der Flachkabel 1 können
voneinander in dem Stapel zum Anschluß an und zur
Trennung von mehreren elektrischen Kabeln 5,
beispielsweise Koaxialkabeln, auseinandergespreizt
werden.
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Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 1, 2
und 3 umfaßt jedes elektrische Kabel 5, insbesondere
ein Koaxialkabel, eine Signalader 6, die konzentrisch
von einem Dielektrikum 7 umgeben ist, das wiederum
konzentrisch von einer leitfähigen Abschirmung 8 oder
einem Mantel umgeben ist. Die Abschirmung 8 ist
konzentrisch von einem isolierenden Mantel 9 umgeben.
Mehrere Kabel 5 sind in einem äußeren Kabelmantel 10
gruppiert bzw. zusammengebündelt, Fig. 4A. Der äußere
Kabelmantel 10 ist weggeschnitten, um die Kabel 5
freizulegen. Die mehreren Kabel 5 sind flexibel und
können Seite an Seite angeordnet sein, so daß sie sich
in einer oder mehreren Kabelreihen 11 erstrecken.
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Ein flexibles, doppelseitiges Flachkabel 1
weist auf beiden Seiten 3 Leiterbahnen 2 auf. Ein
einseitiges Flachkabel 1 weist Leiterbahnen 2 auf einer
Seite 3 auf. Die Erfindung besteht aus einem
elektrischen Verbinder 12, der die Kabel 5 an die
Leiterbahnen 2 auf beiden Seiten 3 eines doppelseitigen
Flachkabels 1 anschließt und von ihnen trennt. Bei den
Leiterbahnen 2 kann es sich um Seite an Seite
angeordnete Signalbahnen oder um Signalbahnen handeln,
die mit Massebahnen auf einem elektrischen
Referenzpotential abwechseln. Um die Impedanz zu
steuern, können aber auch die Signalbahnen auf jeder
Seite einer Massebahn auf einer entgegengesetzten Seite
direkt gegenüberliegen, wobei die Signalbahnen auf
jeder der beiden Seiten eines Flachkabels mit
Massebahnen abwechseln.
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Die Erfindung besteht weiterhin aus einem
elektrischen Verbinder 12, der eine Reihe von Kabeln 5
an die Leiterbahnen 2 auf einer Seite 3 eines
einseitigen Flachkabels 1 anschließt und von ihnen
trennt, Fig. 6. Das einseitige Flachkabel kann auf
einer Seite Leiterbahnen 2 und auf einer
entgegengesetzten Seite eine leitfähige Masseebene
aufweisen. Ein Verbinder gemäß der Erfindung ist mit
einer Reihe von Signalkontakten zum Anschluß an
Signalbahnen auf einer Seite eines Flachkabels
konstruiert. Eine zweite Reihe von Signalkontakten sind
für den Anschluß an Signalbahnen auf einer anderen
Seite eines zweiseitigen Flachkabels bestimmt. In der
gleichen Reihe mit den Signalkontakten sind
Massekontakte, die an Massebahnen anschließen, die mit
den Signalbahnen auf dergleichen Seite des Flachkabels
sind. In der gleichen Kontaktreihe können die
Signalkontakte mit Massekontakten abwechseln, um
Anschlüsse zu jeweiligen Signalbahnen und Massebahnen,
die miteinander auf dergleichen Seite eines Flachkabels
abwechseln, herzustellen. Eine gesamte Reihe von
Kontakten kann verwendet werden, um Anschlüsse mit
einer Masseebene auf einer Seite eines Flachkabels
herzustellen.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2, 3 und 5 wird
eine Ausführungsform eines elektrischen Verbinders 12
konstruiert, um zwei Reihen 11 von Koaxialkabeln 5 an
Leiterbahnen 2 auf beiden Seiten 3 eines Flachkabels 1
anzuschließen und von diesen zu trennen, wobei der
Verbinder 12 mit einer Kante 4 eines der doppelseitigen
Flachkabel 1 verbunden wird. Der Verbinder 12 umfaßt
mehrere elektrische Signalkontakte 13, die sich in zwei
Kontaktreihen 14 erstrecken, wobei ein jeder der
Kabelreihen 11 entsprechender Massebus 15 an leitfähige
Abschirmungen 8 der elektrischen Kabel 5 in der
gleichen Kabelreihe 11 angeschlossen ist, wobei sich
mindestens ein elektrischer Massekontakt 16 an jedem
Massebus 15 in einer der Kontaktreihen 14 erstreckt und
wobei isolierende Kontakthalterungen 17 jeweils jeden
zur Verfügung stehenden Massekontakt 16 und die
Signalkontakte 13 in der gleichen Kontaktreihe 14
voneinander beabstandet halten.
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Wie in Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, erstreckt
sich jeder der beiden Massekontakte 16 von dem gleichen
Massebus 15 aus nach vorne, und sie befinden sich an
entgegengesetzten Enden der gleichen Kontaktreihe 14,
zusammen mit den Signalkontakten 13 in der gleichen
Kontaktreihe 14. In jeder Kontaktreihe 14 ist
mindestens ein zur Verfügung stehender Massekontakt 16
vorgesehen, obwohl die Figuren in jeder Reihe 14 zwei
Massekontakte 16 zeigen. Von dem Massebus 15 aus
erstrecken sich längliche Masseenden 18 nach hinten.
Die Masseenden 18 sind beabstandet und überspannen die
in der gleichen Kabelreihe 11 angeordneten Kabel 5.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 4 ist eine
entfernbare Masseplatte 19 mit den hinteren Enden der
Masseenden 18 verbunden. Die Masseplatte 19 ist, wie in
Fig. 2 gezeigt, ausgelegt, von den Masseenden 18
getrennt und entfernt zu werden, und zwar durch Brechen
entlang Kerblinien, die in den hinteren Enden 20 der
Masseenden 18 eingeformt sind, wo sie mit der
entfernbaren Masseplatte 19 entfernbar verbunden sind.
Ein Raum trennt die Masseplatte 19 von dem Massebus 15.
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Der Massebus 15 und die Signalkontakte 13 und
jeder zur Verfügung stehende Massekontakt 16 der
gleichen Kontaktreihe 14 sind koplanar und werden durch
Stanzen und Formen aus einer flachen Blechplatte
hergestellt, um einen planaren Leiterrahmen 22,
Fig. 2, mit einstückiger Konstruktion auszubilden.
Weitere Einzelheiten eines Leiterrahmens 22 sind
beispielsweise aus dem US-Patent 4,875,877 bekannt.
Gekrümmte Kontaktteile 23 der Kontakte 13, 16 in
jeweiligen Kontaktreihen 14 sind mit einem Grundmaß
voneinander beabstandet, das gleich dem Grundmaß der
Leiterbahnen 2 auf jeweiligen entgegengesetzten
Seiten 3 eines flexiblen Flachkabels 1 ist. In Fig.
2 und 3 sollen die flachen Kontakte 13, 16 nach dem
Anbringen der Halterung 17 mit den gekrümmten
Kontaktteilen 23 ausgebildet werden. Allerdings werden
die gekrümmten Kontaktteile 23 aber auch vor dem
Anbringen der Halterung 17 auf den Kontakten 13, 16
ausgebildet. Nach dem Anbringen der Halterung 17 werden
die Kontakte 13, 16 von dem Rest des Leiterrahmens 22
getrennt, der weggeworfen wird.
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Die Kontakthalterung 17 wird an jedem zur
Verfügung stehenden Massekontakt 16 und den
Signalkontakten 13 in der gleichen Kontaktreihe 14
angebracht. Die Halterung 17 wird mit den Kontakten
13, 16 direkt spritzgeformt oder ist ein an den
Kontakten 13, 16 montiertes getrenntes Teil. Die
Halterung 17 hält jeden zur Verfügung stehenden
Massekontakt 16 und die Signalkontakte 13 auf einem
Grundmaß, das dem Grundmaß der Leiterbahnen 2 auf einer
Seite 3 des Flachkabels 1 entspricht.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1, 2 und 3 treffen
auf die Aderanschlußteile 25 der Signalkontakte 13 in
der gleichen Kontaktreihe 14 die Signaladern 6 der
gleichen Kabelreihe 11 auf, und diese Aderanschlußteile
werden über Lötverbindungen oder Schweißverbindungen an
die Signaladern 6 der elektrischen Kabel 5 in der
gleichen Kabelreihe 11 angeschlossen. Die
Aderanschlußteile 25 der Signalkontakte 13 sind mit
einem Grundmaß beabstandet, das gleich dem Grundmaß der
Signaladern 6 der Kabel 5 in der gleichen Kabelreihe 11
ist.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 5 sind zwei
der Halterungen 17 miteinander verbunden, damit den
Kontakten 13, 16 einer Kontaktreihe 14 die Kontakte
13, 16 der anderen zweiten Reihe 14 gegenüberstehen,
wobei die gegenüberstehenden Kontakte 13, 16 der beiden
Reihen 14 ausgelegt sind, ein flexibles Flachkabel 1 an
der Kante 4 festzuklemmen. Die Halterungen 17 greifen
ineinander, wobei ein vorstehender Knopf 26 und eine
Vertiefung 27 an einer der Halterungen 17 mit einer
Vertiefung 27 und einem vorstehenden Knopf 26 der
anderen der Halterungen 17 ineinandergreifen. Der Knopf
26 und die Vertiefung 27 sind mit der jeweiligen
Halterung 17 einstückig.
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Die gekrümmten Kontaktteile 23 in einer
Kontaktreihe 11 sind von den Kontaktteilen 23 in der
anderen Kontaktreihe 11 weggekrümmt, um einen sich
verjüngenden, trichterförmigen Eintritt für die Kante 4
des Flachkabels 1 zu definieren. Die Kontaktteile 23
der beiden gegenüberliegenden Kontaktreihen 11 laufen
die Kante 4 des Flachkabels 1 hoch und kommen
reibungsmäßig mit jeweiligen Leiterbahnen 2 auf den
gegenüberliegenden Seiten 3 des Flachkabels 1 in
Verbindung, wenn die Kontakte 13, 16 der beiden
Kontaktreihen 11 das Flachkabel 1 festklemmen. Von den
Kontakten 13, 16, die federelastisch sind, wird
Klemmdruck ausgeübt.
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Isolierende Abdeckplatten 28 sind an jeweiligen
isolierenden Halterungen 24 angebracht. Die Kontakte
13, 16 und der Massebus 17 und Vorderteile der Kabel 5
befinden sich zwischen den Abdeckplatten 28.
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Vergrößerte, unregelmäßig geformte Buchsen 29 durch
jede Abdeckplatte 28 greifen mit einpassenden,
vorstehenden Stiften 30 an jeweiligen Halterungen 17
ineinander. Die Stifte 30 können durch Klebstoff an den
Abdeckplatten 28 befestigt werden, oder indem sie an
den Abdeckplatten 28 wärmeverschweißt werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung, Fig. 4, betrifft einen oder mehrere
abgeschirmte Verbinder 12. Für jeden abgeschirmten
Verbinder 12 ist die Masseplatte 19 von den Masseenden
18 entfernt und ist über einer Außenfläche 31 einer der
Abdeckplatten 28 montiert, um auf der Außenfläche 31
eine elektrische, leitfähige Abschirmung zu schaffen.
Vorstehende Zapfen 32 sind voneinander beabstandet und
stehen von jeder Abdeckplatte 28 vor. Öffnungen 33 in
jeder Masseplatte 19 greifen mit den Zapfen 32
ineinander. Die Masseplatten 19 sind durch Klebstoff an
den Zapfen 32 befestigt oder durch Ausbildung eines
vergrößerten, abgeplatteten Kopfs auf den Stiften,
beispielsweise durch die Anwendung von Wärme und Kraft.
Die Masseenden 18 sind biegbare Teile jedes Massebusses
17, die von zwischen den Abdeckplatten 28 vorstehen.
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Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die Masseenden 18 so
gebogen, daß sie eine Kurve bilden und sich in Richtung
der leitfähigen Abschirmung auf der Außenfläche 31
erstrecken und auf diese auftreffen, mit der sie durch
Lötverbindungen oder durch Schweißverbindungen
verbunden sind. Auf diese Weise ist jeder Massebus 17
durch die Masseenden 18 leitend mit der Abschirmung auf
der Abdeckplatte 28 verbunden. Wenn die beiden
abgeschirmten Verbinder 12 zusammengestapelt werden,
können sich die Masseenden 18 an jedem Massebus 17 zu
der gleichen Abdeckplatte 28 an einem der Verbinder 12
erstrecken.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform, Fig. 5,
ist der Verbinder 12 nicht abgeschirmt. Um diese andere
Ausführungsform des Verbinders 12 zu konstruieren, wird
die Masseplatte 19 durch Trennen entlang der Kerblinien
von dem verbundenen Massebus 15 entfernt. Die
Masseplatte 19 wird weggeworfen. Die Masseenden 18
können ebenfalls entfernt und weggeworfen werden. Der
Massebus 17 bleibt an die leitfähigen Mäntel 8 der
Kabel 5 der gleichen Kabelreihe 11 angeschlossen und
bleibt zwischen den Abdeckplatten 28. Gegebenenfalls
können mehrere nichtabgeschirmte Verbinder 12
zusammengestapelt werden, und zwar ähnlich wie die in
Fig. 4 gezeigten abgeschirmten Verbinder 12.
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Wenn das Flachkabel 1 nur auf einer Seite 3
Leiterbahnen 2 aufweist, ist das Kabel 1 ein
einseitiges Flachkabel. Die Koaxialkabel 5 in nur einer
Kabelreihe 11 sind für den Anschluß mit den
Leiterbahnen 2 auf einer Seite 3 des einseitigen
Flachkabels erforderlich. Der Verbinder 12 gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6, ist
mit zwei Kontaktreihen 14 von gegenüberliegenden
Kontakten 13, 16 zum Festklemmen eines einseitigen
Flachkabels 1 ausgelegt. Die isolierenden Halterungen
17 der beiden Kontaktreihen 14 werden aneinander
montiert. Die Kabel 5 in lediglich einer Kabelreihe 11
sind an die Kontakte 13, 16 lediglich einer
Kontaktreihe 14 angeschlossen. An die Kontakte 13, 16
in der zweiten Kontaktreihe 14 sind keine Kabel 5
angeschlossen. Die Kontakte 13, 16 der zweiten
Kontaktreihe 14 liegen vor, um den Kontakten 13, 16 in
der ersten Kontaktreihe 14 gegenüberzuliegen und um das
einseitige Flachkabel 1 zwischen den Reihen 14 aus
gegenüberliegenden Kontakten 13, 16 festzuklemmen. Die
Kontakte 13, 16, an die die Kabel 5 angeschlossen sind,
nehmen die Leiterbahnen 2 an dem einseitigen Flachkabel
1 reibungsmäßig in Eingriff und treten mit ihnen in
Verbindung.
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Gemäß einem Vorteil der Erfindung sind
Koaxialkabel 5 in einer Reihe 11 und in einer Linie mit
einer Kontaktreihe 14 aus elektrischen Kontakten 13, 16
angeordnet, was bedeutet, daß die Kabel 5 entlang ihrer
Achsen zu einer Reihe 14 aus elektrischen Kontakten
13, 16 ausgerichtet sind. Der Aufbau der Kabel 5 und
der Kontakte 13, 16 in einer Linie und mit Reihen geben
dem elektrischen Verbinder 12 einen flachen Aufbau.
Gemäß einem weiteren Vorteil der Erfindung klemmen zwei
Reihen 14 aus Kontakten 13, 16 ein flexibles Flachkabel
1 fest, wobei jede Reihe 14 aus Kontakten 13, 16 mit
Leiterbahnen 2 auf dem Flachkabel 1 und einer Reihe 11
aus Koaxialkabeln 5 im Verbindung treten kann.