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Die vorliegende Erfindung betrifft ein koaxiales elektrisches Verbinderelement,
das zugleich eine Umschaltfunktion erfüllt, indem es das Umschalten einer
elektrischen Leitung auf eine andere elektrische Leitung ermöglicht.
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Ein Verbinderelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus EP-A-0
154 199 bekannt. Weitere Verbinderelemente mit Umschaltfunktionen sind
bekannt aus US-A-2 640 118 und DE-A- 27 07 250.
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Die Erfindung betrifft außerdem einen Verbinder mit einem solchen
Verbinderelement.
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Bekannte Verbinder, die eine Umschaltfunktion ermöglichen, haben zwei
zusammenwirkende Verbinderelemente, die jeweils einen Mittelleiter und einen
äußeren Masseleiter aufweisen. Eines der Verbinderelemente besitzt außerdem
eine flexible metallische Klinge, die im ausgekuppelten Zustand der beiden
Verbinderelemente am Mittelleiter anliegt und die durch eine Anschlagfläche des
anderen Verbinderelements davon weggedrückt wird, wenn die beiden
Verbinderelemente eingekuppelt werden.
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Diese bekannten Verbinder haben eine gewisse Anzahl von Nachteilen, die mit
dem Vorhandensein der flexiblen Klinge zusammenhängen.
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Einerseits muß die flexible Klinge eine gewisse Mindestlänge aufweisen, damit
sie sich elastisch durchbiegen kann, und dies begrenzt die Möglichkeiten, den
Raumbedarf des Verbinders zu verringern und miniaturisierte Verbinder mit
Umschaltfunktion herzustellen.
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Dieser Nachteil ist besonders störend bei Verbinderelementen, die für die
Montage auf gedruckten Schaltungskarten vorgesehen sind.
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Andererseits können die Verformungen der Klinge auf lange Sicht dazu führen,
daß sie ihre Elastizität verliert und Probleme mit der Zuverlässigkeit der
elektrischen Kontakte auftreten.
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Weiterhin unterliegt die Klinge, wenn sie beim Einkuppeln der beiden
Verbin
derelemente an dem anderen Verbinderelement anschlägt, einem Verschleiß, der
zu ihrer Versprödung führen kann.
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Darüber hinaus kann die Klinge leicht beschädigt oder verformt werden, sei es
durch einen Fremdkörper, der unglücklicherweise von der Stirnfläche aus in das
Verbinderelement gelangt, oder einfach durch ein anderes, nicht angepaßtes
Verbinderelement, das an das mit der Klinge versehene Verbinderelement
angekuppelt wird.
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Die vorliegende Erfindung zielt auf die Schaffung eines koaxialen elektrischen
Verbinderelements ab, das zuverlässig und dauerhaft eine Umschaltfunktion
erfüllen kann und dessen Aufbau eine problemlose Miniaturisierung ermöglicht,
damit es insbesondere auf einer gedruckten Schaltungskarte montiert werden
kann.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein koaxiales elektrisches
Verbinderelement mit einer Ankupplungsfläche für ein komplementäres elektrisches
Verbinderelement und mit einem festen Mittelleiter, einem festen Kontaktstück,
einem leitenden Teil, das um den festen Mittelleiter herum axialbeweglich ist
zwischen einer ersten Position, in der es einerseits an dem festen Mittelleiter
und andererseits an dem festen Kontaktstück anliegt, und einer zweiten
Position, in der es von dem festen Kontaktstück abgerückt ist, und einem
Rückstellorgan, das in der Lage ist, das axialbewegliche leitende Teil in seine erste
Position zurückzustellen, wenn das Verbinderelement nicht an ein komplementäres
Verbinderelement angekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
axialbewegliche leitende Teil eine Hülse ist, die einen von der Ankupplungsfläche des
Verbinderelements aus zugänglichen vorderen Teil und einen hinteren Teil
aufweist, der sich an das feste Kontaktstück anlegt, wenn diese Hülse sich in ihrer
ersten Position befindet.
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Beim Ankuppeln des Verbinderelements an ein komplementäres
Verbinderelement legt sich somit erfindungsgemäß das komplementäre Verbinderelement
direkt an das bewegliche leitende Teil an und drückt dieses in seine zweite
Position zurück, wobei die Mittelleiter der beiden Verbinderelemente in elektrischen
Kontakt miteinander gebracht werden.
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Das koaxiale elektrische Verbinderelement gemäß der Erfindung hat eine hohe
Zuverlässigkeit, insbesondere aufgrund der Tatsache, das es als einziges
bewegliches Teil die leitende Hülse aufweist, die auf seinem Mittelleiter gleitet, sich
aber ohne Reibung an das komplementäre Verbinderelement anlegt.
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Außerdem kann der Verstellweg dieser leitenden Hülse sehr klein sein, wodurch
die Herstellung eines Verbinders mit sehr kleinen Abmessungen ermöglicht
wird.
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Schließlich ist die leitende Hülse nicht leicht zu beschädigen oder zu verformen,
weil sie sich einfach in einer robusten Gestalt herstellen läßt und keine
Angriffsflächen von außerhalb des Verbinderelements bietet, in dem es untergebracht
ist.
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In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung weist das Verbinderelement
eine Masseplatte zwischen dem Kontaktstück und dem Mittelleiter auf.
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Diese Masseplatte, die sich vorzugsweise über eine beträchtliche axiale Länge
erstreckt, ermöglicht es, jede denkbare elektromagnetische Kopplung zwischen
dem Kontaktstück und dem Mittelleiter zu vermeiden, wenn die beiden
Verbinderelemente eingekuppelt sind.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein koaxialer elektrischer Verbinder, der
durch ein Verbinderelement der oben beschriebenen Art und ein
komplementäres Verbinderelement gebildet wird.
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In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung weist das komplementäre
Verbinderelement einen isolierenden Körper auf, der in bezug auf seinen
Mittelleiter vorverlegt ist, so daß er die bewegliche Hülse zurück und von dem
Kontaktstück wegdrückt, bevor die beiden Mittelleiter in elektrischen Kontakt
kommen.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachstehend eine als nicht
beschränkendes Beispiel dienende Ausführungsform unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
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- Fig. 1 einen axialen Schnitt durch ein koaxiales elektrisches
Verbinderelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und ein
komplementäres Verbinderelement,
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- Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.
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- Fig. 3 eine Darstellung analog zu Fig. 1, die die beiden
Verbinderelemente während des Einkuppelns zeigt, und
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- Fig. 4 eine Darstellung analog zu Fig. 3, die die beiden
Verbinderelemente im eingekuppelten Zustand zeigt.
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In der Zeichnung ist ein koaxialer elektrischer Miniaturverbinder dargestellt, der
ein weibliches Verbinderelement 1, das zur Montage auf einer (nicht gezeigten)
gedruckten Schaltungskarte bestimmt ist, und ein komplementäres männliches
Verbinderelement 2 aufweist. Das weibliche Element 1 hat ein äußeres leitendes
Gehäuse 3 in zylindrischer Form, das im vorliegenden Fall einen
Außendurchmesser in der Größenordnung von vier Millimetern hat.
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Der in der Zeichnung obere Teil des leitenden Gehäuses 3 bildet die
Ankupplungsfläche F des Verbinderelements 1 für das komplementäre
Verbinderelement 2.
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Im Inneren dieses leitenden Gehäuses 3 befindet sich ein zylindrischer erster
isolierender Körper 4, der auf der Seite der Ankupplungsfläche F durch eine
Wand 5 abgeschlossen ist, die eine auf die Achse des Verbinderelements 1
zentrierte Öffnung 6 aufweist.
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Ein zylindrischer zweiter isolierender Körper 7 ist im Inneren des ersten
isolierenden Körpers 4 untergebracht. Dieser zweite isolierende Körper ist in seinem
unteren Bereich durch eine Wand 8 abgeschlossen, die ebenfalls eine zum
leitenden Gehäuse 3 koaxiale Öffnung 9 aufweist.
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Eine starre Klinge 10, die ein festes Kontaktstück im Sinne der Erfindung bildet,
erstreckt sich von außerhalb des Verbinderelements 1 bis in den inneren
Hohlraum des zweiten isolierenden Körpers 7 und ist dabei zwischen den beiden
isolierenden Körpern 4 und 7 in einer Nut 11 aufgenommen, die zu diesem Zweck
in dem zweiten isolierenden Körper 7 ausgebildet ist.
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Der zweite isolierende Körper 7 hat außerdem einen Schlitz 12, in den eine
Masseplatte 13 eingreift.
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In der Mitte des weiblichen Verbinderelements 1 befindet sich ein fester
Mittelleiter 14, der von der Basis des Verbinderelements ausgeht und über die obere
Wand 5 des ersten isolierenden Körpers 4 hinaus durch deren Öffnung 6
vorspringt.
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Eine leitende Hülse 15, die frei auf den Mittelleiter 14 aufgesteckt ist, hat einen
hinteren Teil in der Form eines Kragens 16, der im Inneren des isolierenden
Körpers 4 liegt, und einen vorderen Teil 17, der außerhalb des isolierenden Körpers
4 liegt und somit von außerhalb des Verbinderelements aus durch dessen
Ankupplungsfläche F hindurch zugänglich ist. Die Hülse 15 ist mit geringem
Radialspiel gleitend auf dem Mittelleiter 14 verschiebbar.
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Der Außendurchmesser der Hülse 15 ist etwas kleiner als der
Innendurchmesser der Öffnung 6.
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Eine Schraubenfeder 18, die in der leitenden Hülse 15 untergebracht ist und
sich einerseits an der Innenwand des vorderen Teils 17 der Hülse abstützt,
wodurch es möglich ist, die Feder 18 unterzubringen, ohne die Höhe des
Verbinderelements zu vergrößern, und die sich andererseits an der Wand 8 des zweiten
isolierenden Körpers 7 abstützt, spannt die Hülse in Richtung auf die starre
Klinge 10 vor, an der sie mit ihrem Kragen 16 anliegt.
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Diese Feder 18 wirkt ausschließlich als Druckfeder und unterliegt beim
Gebrauch des Verbinders keinerlei Reibungsverschleiß.
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Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, liegt die leitende Hülse 15 nur mit einem
begrenzten Umfangsbereich ihres Kragens 16 an der starren Klinge 10 an.
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Wenn sich das Verbinderelement 1 in der Ruhestellung befindet, wie in Fig. 1
gezeigt ist, stellt sich somit die leitende Hülse 15, die durch die Schraubenfeder
18 axial vorgespannt wird und sich nur mit einem Teil ihres Kragens 16 an der
starren Klinge 10 abstützt, schräg in bezug auf den Mittelleiter 14, in der durch
den Pfeil 19 angegebenen Richtung und in den Grenzen, die durch das
Radial
spiel zwischen dem Mittelleiter 14 und der Hülse 15 zugelassen werden.
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Diese Schrägstellung gewährleistet einen guten elektrischen Kontakt zwischen
dem Mittelleiter 14 und der leitenden Hülse 15.
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Das komplementäre Verbinderelement 2 hat ein äußeres leitendes Gehäuse 20,
ein isolierendes Zwischenstück 21 und einen Mittelleiter 22.
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Der Mittelleiter 22 des männlichen Elements 2 liegt in bezug auf die Stirnfläche
des isolierenden Zwischenstücks 21 etwas zurück, so daß, wie in Fig. 2 zu
erkennen ist, das isolierende Zwischenstück 21 die leitende Hülse 15
zurückdrückt, da es sich gegen den vorderen Teil 17 legt, der von der
Ankupplungsfläche F des Verbinderelements aus zugänglich ist, und die genannte Hülse von
der starren Klinge 10 wegdrückt, bevor der elektrische Kontakt zwischen dem
Mittelleiter 14 des weiblichen Elements 1 und dem Mittelleiter 22 des
männlichen Elements 1 hergestellt wird.
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Der Verstellweg der leitenden Hülse 15 ist sehr klein, im Hinblick auf die
Abmessungen der Verbinders, reicht jedoch aus, das Umschalten zu bewirken.
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Es ist zu bemerken, daß das Zwischenstück 21, das eine zylindrische Form hat,
sich auf dem gesamten Umfang der leitenden Hülse 15 abstützt, so daß diese
letztere bei ihrer Verschiebung wieder auf die Achse des Mittelleiters 14
ausgerichtet wird, wodurch sich sehr geringe Reibungskräfte zwischen dem
Führungsteil 17 der Hülse 15 und dem Mittelleiter 14 ergeben.
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Wenn die beiden Verbinderelemente eingekuppelt sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist,
so ist die leitende Hülse 15 vollständig in das Innere des ersten isolierenden
Körpers 4 zurückgezogen, und die beiden Mittelleiter 14 und 22 sowie die
äußeren Gehäuse 3 und 20, deren jeweilige Innen- und Außendurchmesser einander
entsprechen, sind paarweise elektrisch verbunden.
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Es versteht sich, daß die soeben beschriebene Ausführungsform keinerlei
beschränkenden Charakter hat und jegliche wünschenswerte Abwandlung
erfahren kann, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.