EP1313170B1

EP1313170B1 - Lötbarer koaxialer Steckverbinder und Verfahren zu dessen Montage auf einem Koaxialkabel

Info

Publication number: EP1313170B1
Application number: EP20020024843
Authority: EP
Inventors: Franz Dr. Pitschi; Werner Wild; Josef Landinger
Original assignee: Spinner GmbH
Current assignee: Spinner GmbH
Priority date: 2001-11-17
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: EP1724877A3; DE10251905C5; EP1313170A1; DE50208326D1; DE10251905A1; EP1724877B1; EP1724877A2; DE10251905B4

Description

Die Erfindung betrifft einen koaxialen Steckverbinder, dessen Steckerkopf kabelseitig eine Ausnehmung zur Aufnahme, Kontaktierung und Abfangung des Endes des Außenleiters eines Koaxialkabels hat, welche Ausnehmung über eine zentrale Öffnung in eine steckseitige Ausnehmung übergeht, in der eine Isolierstoffstütze sitzt, die einen Steckverbinderinnenleiter haltert, der kabelseitig eine zentrale Bohrung zur Einführung des Innenleiters des Koaxialkabels hat. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Verlöten eines derartigen Steckverbinders mit dem passend hergerichteten Ende eines Koaxialkabels.
Ein Steckverbinder der vorstehend angegebenen Art, der zur Erzielung einer sehr intermodulationsarmen Verbindung mit einem Koaxialkabel sowohl werkseitig als auch am Montageort verlötbar ist, ist aus der DE 100 55 992 A 1 bekannt. Dieser Steckverbinder ist allerdings zur Montage auf Koaxialkabeln vergleichsweise großen Durchmessers, d.h. in der Regel mit Wellrohraußenleiter und rohrförmigem, ggf. gewelltem Kabelinnenleiter, bestimmt. Dazu muss in einem ersten Schritt der Steckverbinderinnenleiter in den passend hergerichteten Kabelinnenleiter eingeführt und mit diesem verlötet werden. In einem zweiten Schritt wird der Steckerkopf auf den entsprechend weit gegenüber dem Kabelinnenleiter zurückgesetzten Wellrohraußenleiter aufgeschoben. Dabei durchdringt der schon mit dem Kabelinnenleiter verlötete Steckverbinderinnenleiter eine durchmessergleiche axiale Bohrung in der Isolierstoffstütze. Dieser mindestens zweiteilige Steckverbinder erfordert nicht nur eine zeitaufwendige, zweischrittige Montage sondern eignet sich vor allem auch schlecht für Koaxialkabel kleinen Durchmessers, insbesondere für sogenannte Semirigid-Kabel, die in der Regel einen massiven Kabelinnenleiter und einen dünnwandigen, jedoch glatten Kabelaußenleiter haben, und für Kabel mit Geflechtaußenleiter.
Aus der EP-A-0 576 785 ist ein Steckverbinder mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Merkmalen für Semirigid-Kabel bekannt, deren Außenleiter mit dem Steckerkopf über Lotformstücke induktiv verlötbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem derartigen Steckverbinder die Verbindung zwischen dem Kabel- und dem Steckverbinderinnenleiter zu verbessern.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Der Steckverbinder kann deshalb vollständig montiert, d.h. mit in der Isolierstoffstütze sitzendem Steckerinnenleiter, in einem Schritt auf dem entsprechend hergerichteten Ende eines Koaxialkabels montiert werden. Hierzu wird das Koaxialkabel mit passend überstehendem und abisoliertem Kabelinnenleiter von der Kabelseite her in die Ausnehmung des Steckerkopfes eingeführt. Dabei tritt der Kabelinnenleiter in die axiale Bohrung in dem Steckverbinderinnenleiter ein. Der Steckerverbinderinnenleiter kann mit beliebigen bekannten Mitteln so weit erwärmt werden, dass das Lotdepot schmilzt und dadurch eine Lötverbindung zwischen dem Steckerinnenleiter und dem Kabelinnenleiter herstellt, und zwar unterstützt von der Kapillarwirkung des zunächst vorhandenen Spaltes zwischen dem Kabelinnenleiter und der Innenwand der Bohrung in dem Steckverbinderinnenleiter. Gleichzeitig kann der Steckerkopf mit dem Kabelaußenleiter nach einem der bekannten Verfahren, also insbesondere durch Krimpen oder Löten, mechanisch verbunden und elektrisch kontaktiert werden. Einzige Voraussetzung ist eine ausreichende Temperaturfestigkeit der Isolierstoffstütze, die aber in der Regel ohnehin aus einem mindestens kurzzeitig entsprechend temperaturfesten Kunststoff wie etwa PTFE besteht.
Infolge der Erwärmung des Steckverbinderinnenleiters, der steckseitig als Buchse oder als Stift ausgebildet sein kann, dehnt sich die Luft in den Hohlräumen des Steckverbinders aus, insbesondere in dem zur Vermeidung eines Wellenwiderstandssprunges erforderlichen Raum kabelseitig von der Isolierstoffstütze. Weil die Isolierstoffstütze in der Regel in den Steckerkopf eingepresst ist und die kabelseitige Ausnehmung des Steckerkopfes durch das eingeführte Kabelende verschlossen ist, ist es bei den meisten Steckverbinderkonstruktionen zweckmäßig, wenn von dem Raum zwischen dem Boden der kabelseitigen Ausnehmung des Steckerkopfes und der Isolierstoffstütze eine Entlüftungsbohrung abgeht (Anspruch 2).
Die Entlüftungsbohrung kann insbesondere als axiale Verlängerung der axialen Bohrung des Steckverbinderinnenleiters ausgebildet sein (Anspruch 3). Dies ermöglicht gleichzeitig eine visuelle Kontrolle der Güte der Lötverbindung zwischen dem Kabelinnenleiter und dem Steckverbinderinnenleiter, denn die Entlüftungsbohrung kann als Verlängerung der axialen Bohrung des Steckverbinderinnenleiters realisiert werden, so dass nach dem Entweichen der Luft und bei ordnungsgemäßer Verlötung eine silbrig glänzende Kalotte aus Lötzinn erscheint.
Alternativ oder zusätzlich kann die Isolierstoffstütze eine Entlüftungsbohrung haben (Anspruch 4).
Ebenso alternativ oder zusätzlich kann der in der Isolierstoffstütze sitzende Körper des Steckverbinderinnenleiters eine Längsnut als Entlüftungskanal haben (Anspruch 5).
Eine weitere, allerdings fertigungstechnisch weniger günstige Möglichkeit besteht darin, dass der Steckerkopf eine Entlüftungsbohrung hat, die von dem Raum kabelseitig von der Isolierstoffstütze abgeht (Anspruch 6).
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Steckverbinders nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass in der kabelseitigen Ausnehmung des Steckerkopfes ein Lotdepot angeordnet ist (Anspruch 7). Durch gleichzeitige hinreichende Erwärmung sowohl des Steckverbinderinnenleiters als auch des Steckerkopfes im Bereich seiner Ausnehmung zur Aufnahme des Kabelaußenleiters ergibt sich eine besonders zeitsparende Montage des Steckverbinders auf dem Kabelende.
Das Lotdepot kann in der kabelseitigen Ausnehmung des Steckerkopfes als einlegbares Formteil ausgebildet (Anspruch 8) und in einer in die Innenwand der Ausnehmung eingestochenen Ringnut angeordnet sein (Anspruch 9). Ähnlich wie zuvor für die Verlötung des Kabelinnenleiters mit dem Steckerinnenleiter beschrieben, kann auch in diesem Fall die Güte der hergestellten Lötverbindung visuell kontrolliert werden, und zwar deshalb, weil das zunächst flüssige und anschließend erstarrende Lot in dem Ringspalt zwischen dem Kabelaußenleiter und der kabelseitigen Stirnfläche des Steckerkopfes sichtbar wird.
Ein vorteilhaftes Verfahren zum Verlöten eines derartigen Steckverbinders mit dem Ende eines Koaxialkabels besteht darin, dass mindestens eines der Lotdepots nach dem Einführen des Endes des Koaxialkabels mit passend überstehendem Kabelinnenleiter erwärmt wird, um die Lötverbindung herzustellen (Anspruch 10). Dabei wird ein leichter axialer Schub auf den Steckverbinder (oder das Kabel) aufrecht erhalten. In dem Augenblick, in dem das Lot schmelzflüssig wird, schiebt sich der Kabelsteckverbinder um die entsprechende, kleine Strecke weiter auf das Kabel.
Besonders einfach lässt sich eine vollständig automatisierte Montage verwirklichen, wenn mindestens eines der Lotdepots und zweckmäßig beide Lotdepots mittels einer bzw. je einer Induktionsschleife erwärmt wird bzw. erwärmt werden (Anspruch 11). Die Induktionsschleife, die zur Erwärmung des Steckverbinderinnenleiters dient, lässt sich ohne weiteres tief genug in den Steckerkopf von dessen Steckseite her bis nahe an die Isolierstoffstütze einführen. Die weitere Induktionsschleife zur Verflüssigung des Lots zum Verlöten des Kabelaußenleiters mit dem Steckerkopf umgibt einen Bund verringerten Durchmesser, der am kabelseitigen Ende des Steckverbinders ausgebildet ist. Dadurch verringert sich die zum Verlöten benötigte, induktiv eingekoppelte Wärmemenge im Vergleich zu der Wärmemenge, die für eine ausreichende Erwärmung des gesamten Steckerkopfes notwendig wäre. Entsprechend verkürzt sich die Abkühlzeit und vermindert sich die thermische Belastung der Isolierstoffstütze.
In der Zeichnung ist ein Steckerkopf nach der Erfindung in einer beispielhaft gewählten Ausfertigung schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1a: eine erste Ausführungsform des Steckverbinders im schematisch vereinfachten Längsschnitt
Fig. 1b: den Steckverbinder nach Fig. 1a nach dem Einführen des Endes eines Koaxialkabels
Fig. 1c: den Steckverbinder einschließlich Kabel gemäß Fig. 1b während und nach dem Löten
Fig. 2: eine zweite Ausführungsform des Steckverbinders im Längsschnitt, und
Fig. 3: eine dritte Ausführungsform des Steckverbinders
Fig. 4a bis 4c: eine vierte Ausführungsform des Steckverbinders

Der in den Fig. 1 bis 3 beispielhaft dargestellte, koaxiale Steckverbinder umfasst einen Steckerkopf 1 mit einem kabelseitigen Bund 1.1, in welchem sich eine Ausnehmung 1.2 befindet, die bis zu einem Boden 1.3 reicht. Die Ausnehmung 1.2 des Steckerkopfes 1 hat im Bereich des Bundes 1.1 eine Ringnut 1.4, in der ein Lotdepot 4 angeordnet ist. Der Boden 1.3 hat mittig einen Durchgang 1.7 zu einem Raum 1.5, der Teil einer steckseitigen Ausnehmung 1.6 des Steckerkopfes 1 ist. Der Raum 1.5 wird steckseitig durch die Stirnfläche einer Isolierstoffstütze 2 aus einem löttemperaturbeständigen Kunststoff wie etwa PTFE begrenzt. Die Isolierstoffstütze 2 ist in den Steckerkopf 1 eingepresst. In der Isolierstoffstütze 2 sitzt ein Steckverbinderinnenleiter 3, der in diesem Ausführungsbeispiel als Buchsenkontakt ausgebildet ist, jedoch ebenso gut ein Stiftkontakt sein könnte. Der Steckverbinderinnenleiter 3 hat in dieser Ausführungsform als Buchsenkontakt eine Ausnehmung 3.1 zur Aufnahme des stiftförmigen Steckverbinderinnenleiters eines nicht dargestellten Gegensteckverbinders. Der Steckverbinderinnenleiter 3 hat des weiteren eine zentrale, axiale Bohrung 3.2, die von der Kabelseite her bis nahe an den Boden der Ausnehmung 3.1 reicht und in diese über einen Endabschnitt verminderten Durchmessers mündet, der als Entlüftungsbohrung dient. In der axialen Bohrung 3.2 befindet sich ein Lotdepot 5.
Um diesen Steckverbinder auf einem Koaxialkabel zu montieren, wird gemäß Fig. 1b das passend hergerichtete Ende des hier ein Geflechtaußenleiter 10, ein Kabeldielektrikum 11 und einen massiven Kabelinnenleiter 12 umfassenden Koaxialkabels in den Steckverbinder eingeführt, bis der Kabelinnenleiter 12 auf dem Lotdepot 5 aufsitzt.
Anschließend wird gemäß Fig. 1c über den Bund 1.1 des Steckerkopfes 1 eine erste Induktionsschleife 20 und über den Steckverbinderinnenleiter 3 eine zweite Induktionsschleife 21 geführt. Nach ausreichender Erwärmung wird das Lot in den Lotdepots 4 und 5 schmelzflüssig und füllt einerseits den Spalt zwischen dem Kabelaußenleiter 10 und der Wand der kabelseitigen Ausnehmung 1.2 des Steckerkopfes 1, andererseits den entsprechenden Spalt zwischen der Wand der axialen Bohrung 3.2 im Körper des Steckverbinderinnenleiters 3 und dem Kabelinnenleiter 12. Die sich infolge der Erwärmung in dem Raum 1.5 ausdehnende Luft entweicht währenddessen über den Endabschnitt der axialen Bohrung 3.2 des Steckverbinderinnenleiters 3 in dessen Ausnehmung 1.6. Im Fall eines Stiftinnenleiters würde sich deshalb die Bohrung bis zu der steckseitigen Stirnfläche des Stiftinnenleiters fortsetzen.
Der Steckverbinder gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen gemäß den Fig. 1a bis 1c lediglich dadurch, dass der Raum 1.5 kabelseitig von der Isolierstoffstütze 2 über eine Entlüftungsbohrung 6 in letzterer mit der steckseitigen Ausnehmung 1.6 des Steckerkopfes 1 verbunden ist. Der Durchmesser der Entlüftungsbohrung 6 ist so gewählt, dass an beiden Stirnflächen der Isolierstoffstütze 2 ein ausreichender freier Querschnitt verbleibt.
Die Ausführungsform des Steckverbinders gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von derjenigen gemäß den Fig. 1a bis 1c nur durch einen Entlüftungskanal 7, der in Form einer Längsnut in den in der Isolierstoffstütze 2 sitzenden Körper des Steckverbinderinnenleiters 3 ausgebildet ist.
Auch bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und nach Fig. 3 ist es vorteilhaft, wenn die axiale Bohrung 3.2 des Steckverbinderinnenleiters 3 auf der Steckseite in einer Öffnung mündet, die sich bei ordnungsgemäßer Verlötung mit geschmolzenem und wiedererstarrtem Lot füllt, was sich visuell leicht kontrollieren läßt.
Die Fig. 4a bis 4c zeigen eine vierte, etwas vereinfachte Ausführungsform des Steckverbinders analog der Darstellung der ersten Ausführungsform in Fig. 1a bis 1c. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform ist das Lotdepot 5 nicht am Grund der Bohrung 3.2 des Steckverbinderinnenleiters 3 angeordnet sondern in einem Bereich 3.3 erweiterten Durchmessers am kabelseitigen Eingang der Bohrung 3.2, die an ihrem steckseitigen Ende in einen Kanal 3.4 vergrößerten Durchmessers übergeht. Der Kanal 3.4 hat den Zweck, von der Steckseite her visuell kontrollieren zu können, dass mindestens der Übergangsbereich zwischen dem Ende der Bohrung 3.2 und dem Beginn des Kanals 3.4 nach erfolgter Verlötung mit Lötzinn überzogen ist, die Verlötung also ordnungsgemäß stattgefunden hat. In analoger Weise ist das Lotdepot 4 zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen dem Kabelaußenleiter 10 und dem Steckerkopf 1 nicht mehr in einer Ringnut sondern in einem Bereich 41.4 angebracht, der als stufenförmige Erweiterung der kabelseitigen Ausnehmung 1.2 des Steckerkopfes 1 ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass sie fertigungstechnisch einfacher herzustellen ist als die Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 3. Ein weiterer Unterschied zu jenen Ausführungsformen besteht darin, dass während des Verlötens keine Relativverschiebung zwischen dem Kabel und dem Steckverbinder stattfindet.

Claims

Koaxialer Steckverbinder, dessen Steckerkopf (1) kabelseitig eine Ausnehmung (1.2) zur Aufnahme, Kontaktierung und Abfangung des Endes des Außenleiters (10) eines Koaxialkabels hat, deren Boden (13) mittig einen Durchgang (1.7) zu einer steckseitigen Ausnehmung (1.6) hat, in der eine Isolierstoffstütze (2) sitzt, die einen Steckverbinderinnenleiter (3) haltert, der kabelseitig eine axiale Bohrung (3.2) zur Einführung des Endes des Innenleiters (12) des Koaxialkabels hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffstütze (2) von dem Boden (1.3) der kabelseitigen Ausnehmung (1.2) um einen freien Raum (1.5) beabstandet angeordnet ist und dass in der axialen Bohrung (3.2) des Steckverbinderinnenleiters (3) ein Lotdepot (5) angeordnet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Raum (1.5) zwischen dem Boden (1.3) der kabelseitigen Ausnehmung (1.2) des Steckerkopfes (1) und der Isolierstoffstütze (2) eine Entlüftungsbohrung abgeht.
Steckverbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsbohrung als axiale Verlängerung der axialen Bohrung (3.2) des Steckverbinderinnenleiters (3) ausgebildet ist.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierstoffstütze (2) eine Entlüftungsbohrung (6) hat.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Isolierstoffstütze (2) sitzende Körper des Steckverbinderinnenleiters (3) eine Längsnut (7) als Entlüftungskanal hat.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerkopf eine Entlüftungsbohrung hat, die in den Raum kabelseitig von der Isolierstoffstütze mündet.
Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der kabelseitigen Ausnehmung (1.2) des Steckerkopfes (1) ein Lotdepot (4) angeordnet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Lotdepot (4) in der kabelseitigen Ausnehmung (1.2) des Steckerkopfes (1) als einlegbares Formteil ausgebildet ist.
Steckverbinder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lotdepot (4) in der kabelseitigen Ausnehmung (1.2) des Steckerkopfes (1) in einer in die Innenwand der Ausnehmung (1.2) eingestochenen Ringnut (1.4) angeordnet ist.
Verfahren zum Verlöten eines Steckverbinders mit dem Ende eines Koaxialkabels (10, 11, 12), nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Lotdepots (4, 5) nach dem Einführen des Endes des Koaxialkabels mit passend überstehendem Kabelinnenleiter (12) erwärmt wird, um eine Lötverbindung herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Lotdepots (4, 5) mittels einer Induktionsschleife (20, 21) erwärmt wird.