Isolierkörper mit integriertem Schirmelement
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Isolierkörper eines Steckverbinders nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Steckverbinder, der einen solchen Isolierkörper verwendet gemäß Anspruch 9.
Steckverbinder mit derartigen Isolierkörpern schirmen die
Kontaktelemente gegenüber elektromagnetischer Strahlung ab und sorgen so für eine gute Signalintegrität. Sie sind besonders für hohe Datenübertragungsraten geeignet.
Stand der Technik
Die EP 945929 B1 zeigt einen Steckverbinder, dessen
Kontaktelemente in geschirmte Kammern des Isolierkörpers eingesetzt sind. Das Schirmgeflecht des angeschlossenen Kabels ist mithilfe eines Quetschringes am Isolierkörper befestigt.
Aus dem Stand der Technik ist ebenfalls bekannt das Schirmgeflecht des angeschlossenen Kabels zwischen einer Dichtung und einem
Schirmelement zu quetschen, welches an den Isolierkörper befestigt wird.
Eine Konfektionierung solcher Steckerverbinder ist aufgrund der
Vielteiligkeit recht zeitaufwendig. Außerdem bildet eine Befestigung des Schirmgeflechts über einen Quetschring eine mögliche Fehlerquelle, da dieser beim Einführen in das Steckverbindergehäuse leicht verrutschen kann.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Steckverbinder
vorzuschlagen, der einfach konfektionierbar ist und gleichzeitig eine zuverlässige Schirmung bietet.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben.
In dem hier vorgeschlagenen Isolierkörper ist in der Regel zumindest ein Kontaktelement eingebettet. Das Kontaktelement wird mit einer Leiterader eines anzuschließenden Kabels verbunden. In der Regel werden mehrere Kontaktelemente im Isolierkörper eingebettet sein, die jeweils mit einer Leiterader eines mehradrigen Kabels elektrisch verbunden sind.
Der Isolierkörper ist in ein Gehäuse eines Steckverbinders
einschiebbar. Das Steckverbindergehäuse kann mehrteilig ausgebildet sein.
Der Isolierkörper umfasst weiterhin ein Schirmelement, das mit dem Schirmgeflecht des anzuschließenden Kabels kontaktierbar ist. Das Schirmelement kontaktiert gleichzeitig auch das elektrisch leitende
Gehäuse des Steckverbinders und übergibt dadurch die
Kabelschirmung an selbiges. Zur Kontaktierung des Gehäuses umfasst das Schirmelement Kontaktierungsmittel, die weiter unten noch näher beschrieben werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen den Isolierkörper und das
Schirmelement als ein einziges Bauteil, also einteilig, auszubilden. Bei der
Konfektionierung des Steckverbinders entfallen dadurch mindestens ein Bauteil und ein Konfektionierungsschritt. Die bauliche Einheit von
Isolierkörper und Schirmelement bietet aber einen weiteren, über die Vereinfachung der Konfektionierung hinausgehenden, Vorteil. Die
Übergabe der Kabelschirmung an das Steckverbindergehäuse ist hier weitaus zuverlässiger als bei Steckverbindern des Standes der Technik. Hier sind der aus Kunststoff bestehende Isolierkörper und das aus Blech geformte Schirmelement lediglich zusammengesteckt. Schirmelement und Isolierkörper können hier - im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Isolierkörper - bei der Konfektionierung zueinander verrutschen.
Erfindungsgemäße Steckverbinder sich außerdem deutlich schneller zu konfektionieren.
Vorteilhafterweise wird die Einteiligkeit von Isolierkörper und
Schirmelement dadurch erreicht, das ein Kunststoffkörper in einem Zwei- Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt und anschließend zumindest teilweise durch ein MID- Verfahren mit einer leitenden
Beschichtung versehen wird. Der beschichtete Bereich des Isolierkörpers bildet im Wesentlichen das Schirmelement aus. Der unbeschichtete Teil des Kunststoffkörpers stellt im Wesentlichen den Isolierkörper dar.
Ein Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren, auch 2K- Spritzgussverfahren genannt, mit anschließender MID-Beschichtung ist hinreichend aus der EP 1898682 B1 bekannt.
Der Isolierkörper ist im Wesentlichen aus einem Kunststoffkörper gebildet, der teilweise mit einer leitenden Beschichtung versehen ist. Der beschichtete Bereich bildet im Wesentlichen ein Schirmelement aus. Das Schirmelement besteht demnach aus Kunststoffmaterial, welches metallisch beschichtet ist. Das Schirmelement kann mit einem
Schirmgeflecht eines anzuschließenden Kabels und gleichzeitig mit dem Steckverbindergehäuse elektrisch kontaktiert werden.
Am Kunststoffkörper des Isolierkörpers ist zumindest ein, vorzugsweise zumindest zwei, Klemmmittel angeformt. Vorteilhafterweise ist das
Klemmmittel am beschichteten Teil des Isolierkörpers zu finden. Durch das beziehungsweise durch die Klemmmittel kann der Isolierkörper im Steckverbindergehäuse festgeklemmt werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Isolierkörper, inklusive Klemmmittel und Schirmelement, einteilig ausgebildet. Schirmelement und Klemmmittel werden vom beschichteten Bereich des Isolierkörpers gebildet. Durch dieses Design des Isolierkörpers ist die Konfektionierung des
Steckverbinders besonders einfach.
Da die Klemmmittel im beschichteten Bereich des Kunststoffkörpers zu finden sind und die Beschichtung, inklusive darunterliegender
Kunststoff, das Schirmelement ausbildet, kann man auch von einer Einheit von Schirmelement und Klemmmittel sprechen.
Oder anders gesagt, weist das Schirmelement bevorzugt auch
Klemmmittel auf, die zur verliersicheren Verklemmung und/oder
elektrischen Kontaktierung des Schirmelements mit dem
Steckverbindergehäuse geeignet sind. Dadurch wird der Isolierkörper im Steckverbindergehäuse verklemmt, was den weiteren
Zusammenbau des Steckverbinders vereinfacht. Werden die
Klemmmittel auch zur Kontaktierung des Steckverbindergehäuses eingesetzt, übernehmen sie gleichzeitig die Funktion eines oben
beschriebenen Kontaktierungmittels. Die Kontaktierung zum
Steckverbindergehäuse erfolgt unter Anderem zu Erdungszwecken.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei den oben genannten
Klemmmitteln um Stege, die über den Spritzgussprozess am
Kunststoffkörper angeformt sind. Die Stege haben vorteilhafterweise eine sich in Steckrichtung verjüngende (pfeilförmige) Gestalt. Dadurch kann der Isolierkörper samt Schirmelement mit wenig Kraftaufwand im Steckverbindergehäuse verklemmt werden.
Oft sind im Isolierkörper zumindest zwei oder mehr Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung jeweils einer Kabelader eines
mehradrigen Kabels vorgesehen. In diesem Fall kann es sinnvoll sein die zumindest zwei Kontaktelemente durch ein zweites Schirmelement elektromagnetisch gegeneinander abzuschirmen. Es kann auch sinnvoll sein, beispielsweise bei vierpoligen Steckverbindern, jeweils zwei Kontaktelemente paarweise gegeneinander abzuschirmen. Durch ein zweites Schirmelement wird die Signalintegrität mehrpoliger
Steckverbinder verbessert. Oder anders gesagt: Signalstörungen zwischen den einzelnen Datenleitungen werden reduziert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das zweite Schirmelement aus einem Kunststoff, der durch ein MI D-Verfahren metallisch beschichtet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Isolierkörper, das Schirmelement und das zweite Schirmelement einteilig ausgebildet sind. Die
Konfektionierung des Steckverbinders wird durch eine bauliche Einheit, die drei funktionelle Komponenten umfasst, nochmals stark vereinfacht und beschleunigt.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Isolierkörpers eines Steckverbinders,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Schirmelements, Fig. 3 perspektivische Darstellung eines kompletten Steckverbinders mit angeschlossenem mehradrigen Kabel und
Fig. 4 eine weitere perspektivische Darstellung des Isolierkörpers des
Steckverbinders.
Die Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Isolierkörpers 1 . Der Isolierkörper 1 hat im
Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders, wobei steckseitig in der Stirnfläche Bohrungen 2 vorgesehen sind, durch welche jeweils ein
Kontaktelement (nicht gezeigt) hindurchragt. Anschlussseitig umfasst der Isolierkörper 1 ein Schirmelement 3, welches durch axial verlaufende Schlitze 4 unterbrochen ist. Die axialen Schlitze 4 verlaufen über den geschirmten Bereich hinaus noch weiter in Steckrichtung. Die Länge der axialen Schlitze 4 entspricht in etwa zweidrittel der Gesamtlänge des Isolierkörpers. Diese Schlitzlänge hat sich als besonders geeignet für die Konfektionierung des Steckverbinders herausgestellt.
Wie bereits oben ausgeführt, wird der Isolierkörper 1 von einem
Kunststoffkörper gebildet, der mithilfe eines MI D-Verfahren teilweise metallisch beschichtet wurde, wobei der metallisch beschichtete Teil das Schirmelement 3 ausbildet.
Auf dem Schirmelement 3 sind außenseitig umlaufend Klemmmittel 5 angeformt, deren Funktion weiter unten genauer beschrieben wird. Die Klemmmittel 5 haben im Wesentlichen eine pfeilförmige Gestalt, wobei die Pfeilspitze in Steckrichtung zeigt.
In Figur 2 ist ein zweites Schirmelement 6 zu sehen, welches - wie oben bereits ausführlich geschildert - zur elektromagnetischen Abschirmung
zweier Kontaktelemente gegeneinander dient. Das zweite Schirmelement hat im Wesentlichen die Form eines in den Raum extrudierten Kreuzes. Jedes Segment, welches durch zwei orthogonal zueinander stehende Flügel 7 gebildet ist, schirmt hier ein Kontaktelementpaar (nicht gezeigt) gegen ein anderes Kontaktelementpaar elektromagnetisch ab.
Das zweite Schirmelement 6 wird vom Fachmann - aufgrund seiner Form - auch als Schirmkreuz bezeichnet. Zwei Flügel 7 des Schirmkreuzes 6 umfassen jeweils einen radial abstehenden Raststeg 9. Die Raststege 9 werden zunächst in den axialen Schlitzen 4 des Isolierkörpers 1 geführt, bevor sie, hinter einer Verengung der jeweiligen Schlitze, an einer
Raststelle 8 einrasten.
Das zweite Schirmelement 6 ist hier als separates Bauteil aufgeführt. Es ist jedoch möglich das zweite Schirmelement 6 direkt mit dem Isolierkörper 1 baulich zu vereinen. In diesem Fall würde ein Kunststoffkörper eine körperliche Basis bilden, die anschließend metallisch beschichtet wird. Der metallisch beschichtete Bereich würde dann das Schirmelement 3 für die Kontaktierung der Kabelschirmung und gleichzeitig das zweite
Schirmelement 6 für die Kontaktelementschirmung untereinander bilden.
In Figur 3 ist ein komplett konfektionierter Steckverbinder 10 zu sehen. Der Isolierkörper 1 wird von einem dreiteiligen Steckverbindergehäuse 1 1 umgeben. Das Gehäuseteil 1 1 a bildet den Steckbereich des
Steckverbinders 10 aus und ist mit dem Mittelteil 1 1 b axial fixiert, aber frei drehbar. Im Mittelteil 1 1 b ist im Wesentlichen der Isolierkörper 1
eingebettet ist.
Das Schirmelement 3 ist beidseitig mit einer Metallschicht versehen. Im Innenbereich 3a des Schirmelements 3 wird das Schirmgeflecht des angeschlossenen Kabels 12 kontaktiert. Der Außenbereich 3b steht mit dem Steckverbindergehäuse 10 in leitendem Kontakt. Der Radius des
Schirmelements 3 ist etwas größer als der Innenradius des
Steckverbindergehäuses 10 an entsprechender Stelle.
Das Schirmgeflecht des Kabels wird durch eine Stirnseite des
Schirmelements 3 kontaktiert. Außerdem drücken in dieser
Ausführungsform die Klemmmittel 5 das Schirmelement 3 in radialer Richtung zusammen, wodurch der Innenbereich 3a auf das Schirmgeflecht des Kabels 12 gepresst wird.
Die Klemmmittel 5 dienen außerdem als Kontaktierungsmittel bei metallischen Steckverbindergehäusen. Durch die Klemmmittel 5 wird ein elektrischer Kontakt zwischen Schirmlement 3 und
Steckverbindergehäuse hergestellt. Die Klemmmittel 5 dienen dann gleichzeitig als Kontaktierungsmittel.
Das Gehäuseteil 1 1 c bildet im Wesentlichen die Kabelverschraubung des Steckverbinders 10. Das Gehäuseteil 1 1 c beinhaltet in der Regel eine Dichtung, die den Steckverbinder gegen das Eindringen von Medien wie Staub und Wasser abdichtet. Außerdem kann das Gehäuseteil 10 eine Kabelzugentlastung umfassen.
Die Kabelzugentlastung kann beispielsweise durch eine Crimphülse realisiert werden, die in das Gehäuseteil 1 1 c eingebettet ist, und mit dem Kabelmantel verquetscht ist.
Eine besonders bevorzugte Variante des Isolierkörpers ist wie folgt aufgebaut:
• im Isolierkörper (1 ) kann zumindest ein Kontaktelement zur
elektrischen Kontaktierung einer Leiterader eines
anzuschließenden Kabels (12) angeordnet werden,
• wobei der Isolierkörper (1 ) im Wesentlichen aus einem
Kunststoffkörper gebildet ist, der teilweise mit einer leitenden Beschichtung versehen ist,
• wobei der beschichtete Teil im Wesentlichen ein Schirmelement (3) ausbildet, welches mit einem Schirmgeflecht des anzuschließenden Kabels (12) und gleichzeitig mit dem Steckverbindergehäuse (1 1 ) elektrisch kontaktierbar ist
• wobei am beschichteten Teil des Isolierkörpers (1 ) außerdem
Klemmmitteln (5) angeformt sind, wodurch der Isolierkörper (1 ) im Steckverbindergehäuse verklemmbar ist
• und wobei der Isolierkörper (1 ), inklusive Klemmmittel (5) und
Schirmelement (3), einteilig ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste Isolierkörper 1 1 . a, b, c Steckverbindergehäuse Bohrung 12. Kabel
Schirmelement
Schlitz
Klemmmittel
Zweites Schirmelement
Flügel
Raststelle
Raststeg
Steckverbinder