EP3759767A1 - Steckverbindersystem und verfahren zur herstellung eines steckverbindersystems - Google Patents

Steckverbindersystem und verfahren zur herstellung eines steckverbindersystems

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EP3759767A1
EP3759767A1 EP19708075.7A EP19708075A EP3759767A1 EP 3759767 A1 EP3759767 A1 EP 3759767A1 EP 19708075 A EP19708075 A EP 19708075A EP 3759767 A1 EP3759767 A1 EP 3759767A1
Authority
EP
European Patent Office
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wall
ring
opening
housing
connector
Prior art date
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Pending
Application number
EP19708075.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Kremer
Vu Lam Nguyen
Wolfgang Pade
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3759767A1 publication Critical patent/EP3759767A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
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    • H01R13/6582—Shield structure with resilient means for engaging mating connector

Definitions

  • the invention relates to a connector system and a method of manufacturing a connector system.
  • Such a connector may e.g. be mounted in a shielded manner on a housing, wherein in the interior of the housing components are arranged, which are electrically connected to the connector.
  • Such components may e.g. Control unit components, such as a printed circuit board with arranged thereon electronic or electrical components (ASICs, resistors, capacitors, coils, etc.) or data processing modules that output high data streams via the electrical connection (for example, more than 100Mbit / s) or
  • Connector plugged together so this arrangement of housing, Connector and mating connector are referred to as a connector assembly.
  • the invention is based on the recognition that the housing of a
  • Connector system advantageously made of a cheap and good thermal conductivity and shielding material, such as a metal is formed, for example aluminum. It may be advantageous to contact a screen element, for example a shield plate of the connector, with the electrically conductive housing, for example, in order to effect a continuous shielding in this way. It may be advantageous to provide the lowest possible electrical contact resistance from the housing to the screen element, since large screen currents can occur. Aluminum, however, can not form a particularly good electrically conductive aluminum oxide on its surface in the rule. It may therefore be advantageous to use copper for such a shielding element of the connector or a material which comprises predominantly copper.
  • the aluminum oxide layer of the housing which does not conduct well, can bring about increased contact resistance.
  • the different electrochemical standard electrode potentials of aluminum and copper e.g. Even at low humidity, so-called contact corrosion occurs at the interface of the housing and the shielding element. This can locally increase the contact resistance.
  • a soft material such as e.g. Aluminum, the soft material creep away.
  • the contact resistance may increase undesirably.
  • the connector system has:
  • the housing has an opening with a first inner wall, wherein the
  • Connector has a shield plate which projects at least partially into the opening.
  • a ring is arranged in the opening and contacted with an outer wall, the first inner wall of the opening electrically, wherein the shield plate electrically contacted with a further outer wall of the shield plate, a second inner wall of the ring.
  • an axial direction is defined by a central axis of the opening
  • the following sequence of elements results from radially outside: first the inner wall of the opening, then the ring with outer wall and second inner wall thereafter, subsequently as innermost Element a first portion of the shielding plate, which contacts the inner wall of the ring with the other outer wall of the shielding plate.
  • these three elements inner opening wall, ring, shield plate, for example, be arranged immediately adjacent to each other, e.g. gap-free, that is: in direct, gapless contact. This can advantageously be a particularly large contact area and thus a particularly low
  • the opening in the housing may be relatively coarse, i. with a relatively large tolerance e.g. be made of a diameter of the opening and / or e.g. have a large roughness on the first inner wall, e.g.
  • Inner wall of the opening can be effected and at the same time can be ensured by a more accurate tolerancing of the ring that the shield plate always safely and reliably contacted the second inner wall of the ring.
  • the ring or the material of the ring can be chosen so that there is no contact corrosion at its contact surface to the housing or at its contact surface to the shield plate.
  • the connector can, as described above, represent a kind of electrical interface to the outside for components which are arranged in an interior of the housing.
  • the connector may e.g. have a connector housing and / or a contact pin or a contact blade.
  • the connector may first be formed as a separate element from the housing and be mounted in the course of a manufacturing process on the housing, e.g. plugged in or plugged in. It can then be e.g. screwed or riveted or glued.
  • the connector housing may e.g. be made of a plastic, e.g. be injection molded from a thermoplastic, e.g. made of polyamide, polyethylene, polypropylene or other plastics.
  • the shield plate may be formed in the manner of a crown.
  • the shielding plate can have a base element, from which a plurality of arms can protrude counter to a plug-in direction of a mating connector into the plug connector or onto the plug connector.
  • the insertion direction may e.g. parallel to the axial direction.
  • the base member may be formed annularly closed. It can form a first section of the shielding plate, which opens into the opening of the
  • Housing protrudes.
  • the further outer wall of the shielding plate which electrically contacts the inner wall of the ring, may belong to the base element.
  • Contact points may be formed on the further outer wall for better and more durable or more reliable contacting, e.g. by an imprint.
  • the shroud may e.g. be arranged by a press fit or frictionally engaged in mounting the connector to the housing in the ring, e.g. be pressed.
  • the housing may also have a plurality of at least two openings in which e.g. each a ring is arranged and the connector corresponding thereto has a corresponding number (or less) of shielding plates, which at least with a first section in sections in each one of the
  • an average first roughness of the outer wall of the ring is less than 1, Omhh, preferably less than O, dmhh, more preferably less than 0.35mh ⁇ , and most preferably of O, bmhh, it is advantageously effected to a particularly large contact surface and thus to a particularly low contact resistance between the first inner surface of the opening and the ring comes.
  • a possibly rough (re) first surface of the opening e.g. with an average roughness of more than I Omhi through the first
  • Outer wall of the ring is virtually shaved or abraded and it in this way to a particularly good contact or a particularly low
  • the ring may be e.g. also be used for systems in which a first inner surface is high-quality coated (for example, with a precious metal) and must not be scratched.
  • the ring is modular and scale effects can occur during manufacture.
  • the average roughness is usually denoted by the abbreviation R a .
  • an average second roughness of the second inner wall of the ring is less than 1, Omhh or less than O, dmhh or less than 0.35mh ⁇ or less than 0.3mh ⁇ , it is advantageously effected that the risk is lowered possible coating of the shielding plate to damage or destroy or scratch. Furthermore, this results in the largest possible, smooth contact surface between the second inner wall of the ring and the shield plate and thus a low electrical contact resistance. Due to the fact that an average third roughness of the further outer wall of the
  • Shield sheet less than 1, Opm or less than 0.5pm or less than 0.35pm or less than O, bmhh is advantageously effected to reduce the risk of damaging or destroying the second inner wall of the ring scratch. Furthermore, this results in the largest possible, smooth contact surface between the second inner wall of the ring and the shield plate and thus a low electrical contact resistance.
  • the electrical contact resistance of the shielding plate can be kept permanently low and / or the shielding plate can be protected against corrosion, e.g. as a consequence of
  • the insertion force can be reduced.
  • the surface can advantageously be hardened compared with the surface of the uncoated shielding sheet.
  • Such a coating may e.g. be formed multi-layered. This advantageously allows a particularly good adhesion of the outermost layer on the shroud (and / or the ring), by between the outermost layer and the
  • Shielding sheet material (and / or ring material) is applied to one or more layers of material, e.g. can serve as a bonding agent / can. Also, in this way, a difference in the standard electrode potential between the
  • Shroud material and the outermost layer or ring and then to the housing are gradually degraded, which reduces the risk of contact corrosion.
  • the coating may comprise a material, e.g. for the most part, which is selected from the group: silver, gold, platinum, palladium, nickel, tin.
  • the coating may initially comprise nickel (directly on the shield plate or the ring) and then silver (pointing outward), that is, applied to the nickel.
  • Inner surface and / or an outer surface of the ring has a coating. In this way, even with a suitable coating sequence, the difference of
  • Standard electrode potentials between ring material and the outer and / or inner contact partners are degraded. Due to the fact that the first inner wall of the opening comprises aluminum or predominantly comprises aluminum, a particularly simple, cost-effective production is made possible, and a particularly good shielding is ensured in the region of the opening.
  • the majority of the housing may be made of aluminum or of alloys with aluminum or comprise predominantly aluminum.
  • the housing immediately after without further processing the production can be used. For example, immediately after injection molding or melt casting or
  • the housing is so particularly inexpensive to produce.
  • the arrangement of the ring in the opening it is advantageously possible to shave off or shave off any possibly not well electrically conductive layer on the surface of the first inner wall particularly well or in particularly many places.
  • electrically insulating layers e.g., oxide or dirt. Due to the large roughness, the probability of such abrasion process is greatly increased, at least in some places. At the same time, this does not mean the ring has a big one
  • the ring may be e.g. also be used for systems in which a first inner surface is high-quality coated (for example, with a precious metal) and must not be scratched.
  • Shielding sheet copper includes or predominantly includes copper is a particularly simple and inexpensive production of the connector or the shield plate allows.
  • copper or an alloy of copper
  • copper has a particularly good electrical conductivity and thus a particularly low electrical resistance.
  • copper has a particularly good thermal conductivity.
  • the ring is made of a material which a
  • Standard electrode potential of the first inner wall of the opening of the housing and the standard electrode potential of the projecting into the opening portion of the shielding plate, in particular without coating, is advantageously reduces the risk of contact corrosion.
  • the risk of an increase in the contact resistance between the housing or the first inner wall of the opening and the shielding plate over time can be reduced.
  • the durability of the shielding can be significantly increased by the interposition of the ring.
  • the ring is made of steel or stainless steel or wherein the ring comprises predominantly steel or stainless steel allows a particularly cost-effective production.
  • Stainless steel has a standard electrode potential which is e.g. between that of aluminum and copper or between aluminum and silver. At the same time stainless steel or steel can be made stainless, so that corrosion of the ring as such can be prevented, even at higher humidity.
  • steel or stainless steel is a relatively hard material, so that a ring made in this way can easily be permanently introduced into the opening, e.g. by a press-fitting process.
  • the opening of the housing e.g. can also be relatively widely tolerated in its inner diameter - by the hard material of the ring this can e.g.
  • the housing then has a material which is relatively soft in comparison to the ring, the ring can always be securely and firmly mounted or fastened in the opening, e.g. by a press-fitting process.
  • a method of manufacturing a connector system comprises the following steps:
  • the fact that the ring is pressed into the opening is advantageously causes a particularly permanent seat of the ring in the opening.
  • a particularly large contact surface between the ring and the first inner surface of the opening is created.
  • Fig. 1 a perspective and partially sectioned view of a
  • FIG. 2 is a perspective view of a detail of a housing of the
  • FIG. 3 is a perspective view of an exploded view of the
  • Fig. 4a a cross section through the connector system of Fig. 1;
  • Fig. 4b an enlarged detail of Fig. 4a;
  • FIG. 5 shows a cross section through the connector assembly of FIG. 1 in FIG
  • FIG. 1 shows, by way of example, a perspective and partially sectioned illustration of a plug connector arrangement 200 in the unmated condition.
  • Connector assembly 200 is formed from a connector system 100 and a mating connector 60, which plugged onto one or in a connector 1 of the connector system 100 along a plug-in direction E or
  • the mating connector 60 has a mating connector housing 61, on which a lever 62 is rotatably mounted.
  • the lever 62 has in the region of its shaft on both sides depending on a backdrop 63, in which the mating of the
  • This contacting element 78 is designed to contact a corresponding contact element 5 (not visible here) of the connector 1 (see, for example, FIG. 5).
  • the connector system 100 includes:
  • the already mentioned connector here e.g. a connector housing 2 made of plastic;
  • a housing 20 to which the connector 1 is mounted e.g. inserted and then screwed or by a riveted or by a glue or
  • the housing 20 is here only indicated and shown cut to better represent the other components or elements of the connector system 100.
  • the housing 20 may be formed here, for example, of aluminum or an aluminum alloy.
  • the housing 20 has two openings 21, each with a first inner wall 22.
  • only exactly one opening 21 may be provided in the housing 20, or more than two openings 21 may be provided.
  • the housing 20 has an interior 28, in which further components, for example a printed circuit board, a control unit, a data processing module, electrical connections of an inverter, etc. may be arranged, wherein preferably the interior 28 of the housing 20 against an external environment 29 of the housing electrically is shielded.
  • Distal first ends 5a of two contact pins 5 projecting through one of the two openings 21 and at a second distal end 5b (See Figures 4 and 5) also protrude into the interior 28 of the housing 20 each one of the electrical lines 70 can be electrically connected or contacted.
  • the contact pins 5 can be connected in the interior 28 of the housing 20, for example, with electrical connections for data lines or high-current applications, etc. They may have for example a cross-section of at least 1 mm 2, or at least 10mm, at least 20mm 2 or 2, in order to transmit currents of at least 1A, or at least 10A, or at least 50A.
  • the plug connector 1 has a shielding plate 40 which is not visible in this figure and projects at least in sections into the opening 21 (see FIGS. 3 to 5).
  • a ring 30 is arranged, which electrically contacts the first inner wall 22 of the opening 21 with an outer wall 31 of the ring 30.
  • the shield plate 40 which is not visible here, electrically contacts a second inner wall 32 of the ring 30 with a further outer wall 41 of the shielding plate 40. This ensures a continuous shielding from the housing 20 to the shield plate 40. This shielding can then by an electrical connection of the shield plate with a
  • Mating connector shield plate 90 (see Fig. 5) and from there to a
  • Shielding conductor 73 of the line 70 are formed gapless, here e.g. there is a single wire shield or a single wire shield and no
  • the contact pins 5 are individually shielded by a respective shield plate 40th
  • the ring 30 is formed here as an example as Einpressteil. For example, it can be arranged or pressed in the opening 21 in a frictionally engaged or frictionally engaged manner and thus have a large contact surface with the first inner wall 22 of the opening 21, resulting in a low electrical contact resistance.
  • the ring 30 may e.g. be formed of steel or stainless steel.
  • the housing 20 and the first inner wall 22 of the opening 21 may e.g. made of aluminum or one
  • a mean first roughness RA1 of the outer wall 31 of the ring 30 is less than 1.0 m, preferably less than 0.5 pm, more preferably less than 0.35 pm and most preferably less than 0.3 pm.
  • the outer wall 31 of the ring 30 is very smooth.
  • the first inner wall 22 of the opening 21 has e.g. prior to mounting the ring 30, a mean fourth roughness RA4 that is more than 10pm or that is between 10pm and 50pm or that is between 15pm and 30pm.
  • a mean fourth roughness RA4 that is more than 10pm or that is between 10pm and 50pm or that is between 15pm and 30pm.
  • Inner wall 22 of the opening 21 formed directly from the casting of the housing, so unprocessed.
  • Figure 2 shows a perspective view of a detail of the housing 20 of the
  • a total of five mounting holes 25 are arranged on or in which the connector housing 2 can be attached, e.g. by a screw connection or riveting.
  • the housing 20 has the two openings 21 in a housing wall 24.
  • the housing wall 24 at the location of the two openings each completely, channel-like breached.
  • the edge of the openings 21, which are of circular design only here by way of example, is designed in two stages as viewed along the insertion direction E or the axial direction A.
  • FIG. In other words, viewed from the outside environment 29, an opening 21 initially has a first diameter D1 here.
  • the diameter of the opening 21 decreases slightly, e.g. by the amount of a ring thickness DR of the ring 30, to a second diameter D2.
  • the ring thickness can e.g. in a range between 100pm and 3mm, preferably between 500pm and 1.5mm.
  • a base on which the inserted or pressed into the opening 21 or pressed on the disposed in the opening 21 ring 30 rests. This allows a particularly simple installation of the ring 30 in the opening 21, since the ring 30 can not fall into the interior 28 of the housing 20.
  • a third diameter D3 (not shown here) as the outer diameter of the ring 30 may be e.g. at room temperature (especially at low pressure) be the same size as the first diameter D1 of the opening 21 or he can at
  • Room temperature may be slightly greater than the first diameter D1 of the opening 21, for example 1 pm to 1000pm greater, preferably 10pm to 500pm larger and most preferably 20pm to 250pm larger.
  • the ring 30 may be held by a press fit in the opening 21.
  • FIG. 3 shows a perspective view of an exploded view of FIG
  • Connector system 100 of FIG. 1. The contact pins 5 are not yet inserted into the connector housing 2. At one of the interior 28 of the housing 20 facing the end of the connector housing 2, two receptacles 6 are each formed for a fastener 7.
  • the fastener 7 is exemplified here as a nut.
  • the fastening element 7 is inserted into the receptacle 6, then the contact pin 5 is inserted with its first distal end 5 a into the connector housing 2.
  • an electrical connection of an inverter or other electrical contact from the interior 28 of the housing 20 are screwed tight.
  • Sealing element 50 arranged in the form of a sealing ring. This way you can
  • the two rings 30 are used as initially separate from the housing 20 parts in the two openings 21 of the housing 20 and mounted therein, for example, pressed. It is understood that only a single opening 21 may be provided in the housing 20 or more than two openings 21st
  • the shield plate 40 has here, only by way of example, the shape of a crown. In other words, it has an annularly closed base element 44. On the base member 44 is a plurality of e.g. eight arms 43 are arranged, which, viewed from the base element 44, extend opposite to the insertion direction E and each have a free end 46. Redundancy in the contacting is ensured on the one hand by the plurality of arms 43, since even if one arm 43 fails, the shield is secured to the mating connector shield plate 90 (FIG. 5). At the same time, a plurality of parallel circuits are caused by the plurality of arms 43 to the mating shield plate 90, which according to the Kirchhoff's rule, the electrical contact resistance to only a single contact point decreases.
  • the base member 44 protrudes in a connector housing 2 and in
  • Connector system 100 mounted state at least partially into the associated opening 21 of the housing 20 into it.
  • This can e.g. the section 45, e.g. the entire base element 44 or along the insertion direction E viewed front portion of the base member 44.
  • the base member 44 has the other
  • Outer wall 41 and other outer wall, with the shield plate 40 is contacted with the second inner wall 32 of the ring 30.
  • contact points 42 are formed, e.g. by an embossment which protrude radially outwards from the further outer wall 41.
  • the electrical contact resistance to the ring 30 can be reduced by the plurality of contact points 42, since there is a kind of parallel connection with a number of circuits, the number of
  • the further outer wall 41 of the shielding plate 40 may be e.g. have a coating (e.g., by electroplating or a CVD or PVD method). Such a coating may e.g. reduce an electrical contact resistance.
  • Shield plate 40 could start on contact with air.
  • a coating can eg cause hardening of the surface and thus protect the surface during insertion. Finally, such a coating can cause a reduction of the insertion force.
  • Such a coating may comprise, for example, a material, in particular for the most part, which is selected from the group: silver, gold, platinum, palladium, nickel, tin.
  • Such a coating may be formed, for example, in multiple layers. For example, a layer of nickel and then a layer of silver can be applied to the material of the shielding plate 40.
  • the ring 30 on the outer wall 31 and / or the second inner wall 32 may have such a coating.
  • the second inner wall 32 of the ring 30 is preferably smooth. It can e.g. have a mean second roughness RA2 that is less than 1, 0pm or less than 0.5pm or less than 0.35pm or even less than 0.3pm. Thus, the risk is minimized, a surface of the shield plate 40 during insertion of the
  • a mean third roughness RA3 of the further outer wall 41 of the shielding plate 40 may be e.g. less than 1, 0pm or less than 0.5pm or less than 0.35mh ⁇ or less than 0.3mh ⁇ .
  • Figure 4a shows an Ouerterrorism through the connector system 100 of FIG. 1. It can be seen, as viewed radially from the outside in the region of the opening 21, first the housing 20, then the ring 30 and then the shield plate 40 follow each other and are in electrical contact , Viewed in the axial direction A, the base in the housing 20 can also be clearly seen in the region of the edge of the opening 21.
  • the contact pin 5 has, at its second distal end 5b, a contact protection 8, e.g. is formed in the manner of a cap made of a non-electrically conductive plastic.
  • the connector housing 2 has radially outwardly an insertion opening 9 for the mating connector 60.
  • Figure 4b shows an enlarged detail of Fig. 4a, in which case the mating connector 60 is inserted into the connector 1. This is visible on the mating connector shield plate 90, which projects into the insertion opening 9 and an inner surface of the arm 43 of the shielding plate 40 contacted.
  • Figure 5 shows a cross section through the connector assembly of Fig. 1 in the assembled state.
  • the electrical line 70 has an inner conductor 71 which, viewed radially outwards, is surrounded by an inner insulation 72, which in turn is surrounded by a shielding conductor 73, which is finally surrounded on the outside by an outer insulation 74.
  • a contacting element 78 produces the electrical connection between the contact pin 5 (which can also be designed as a contact blade or as a contact element, etc.) and the inner conductor 71 of the electrical line 70.
  • the mating connector shield plate 90 is connected to the shielding conductor 73 of the electrical lead 70 by means of a crown-like connecting element 80.
  • the connector assembly 200 as viewed along the axial direction A and viewed along the current path is electrically shielded everywhere radially outward and thus has a particularly good electromagnetic compatibility (EMC).

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft Steckverbindersystem (100). Das Steckverbindersystem (100) weist auf: — einen Steckverbinder (1); — ein Gehäuse (20), an dem der Steckverbinder (1) montiert ist; wobei das Gehäuse (20) eine Öffnung (21) mit einer ersten Innenwandung (22) aufweist, wobei der Steckverbinder (1) ein Schirmblech (40) aufweist, welches zumindest abschnittsweise in die Öffnung (21) hineinragt, wobei ein Ring (30) in der Öffnung (21) angeordnet ist und mit einer Außenwandung (31) die erste Innenwandung (22) der Öffnung (21) elektrisch kontaktiert, wobei das Schirmblech (40) mit einer weiteren Außenwandung (41) des Schirmblechs (40) eine zweite Innenwandung (32) des Rings (30) elektrisch kontaktiert.

Description

Beschreibung
Titel
Steckverbindersystem und Verfahren zur Herstellung eines Steckverbindersystems Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steckverbindersystem und ein Verfahren zur Herstellung eines Steckverbindersystems.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik, z.B. für Automobil-Anwendungen, sind elektrische
Steckverbinder bekannt. Ein derartiger Steckverbinder kann z.B. in geschirmter Art und Weise an einem Gehäuse montiert sein, wobei im Innern des Gehäuses Komponenten angeordnet sind, die elektrisch mit dem Steckverbinder verbunden sind. Derartige Komponenten können z.B. Steuergerätkomponenten sein, wie eine Leiterplatte mit darauf angeordneten elektronischen oder elektrischen Bauelementen (ASICs, Widerstände, Kondensatoren, Spulen, etc.) oder Datenverarbeitungsmodule, die über die elektrische Verbindung hohe Datenströme ausgeben (z.B. mehr als 100Mbit/s) oder
Hochstromanschlüsse, z.B. Kontakte eines Inverters eines elektrisch betriebenen
Kraftfahrzeugs, wobei über solche Hochstromanschlüsse z.B. Ströme von mehr als 10A oder mehr als 50A fließen können und Spannungen von mehr als 12V oder mehr als 45V oder mehr als 100V erreicht werden. Die Kombination aus Steckverbinder und Gehäuse kann als Steckverbindersystem bezeichnet werden. Es kann notwendig sein, eine Außenumgebung des Gehäuses und des Steckverbinders möglichst frei von
elektromagnetischer Strahlung aus dem Innern des Gehäuses zu halten bzw. umgekehrt kann es geboten sein, das Innere des Gehäuses möglichst frei von einer Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung aus der Außenumgebung zu halten.
Wird der Steckverbinder des Steckverbindersystems mit einem komplementären
Gegensteckverbinder zusammengesteckt so kann diese Anordnung aus Gehäuse, Steckverbinder und Gegensteckverbinder als Steckverbinderanordnung bezeichnet werden.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass das Gehäuse eines
Steckverbindersystems vorteilhaft aus einem günstigen und gut wärmeleitfähigen und schirmendem Material, z.B. einem Metall ausgebildet ist, z.B. Aluminium. Es kann vorteilhaft sein, ein Schirmelement, z.B. ein Schirmblech des Steckverbinders, mit dem z.B. elektrisch leitfähigen Gehäuse elektrisch zu kontaktieren, um auf diese Weise eine durchgehende Schirmung zu bewirken. Dabei kann es vorteilhaft sein, einen möglichst geringen elektrischen Übergangswiderstand vom Gehäuse zum Schirmelement zu bereitzustellen, da große Schirmströme auftreten können. Aluminium kann jedoch an seiner Oberfläche in der Regel nicht besonders gut elektrisch leitfähiges Aluminiumoxid ausbilden. Es kann daher vorteilhaft sein, für ein derartiges Schirmelement des Steckverbinders Kupfer zu verwenden bzw. ein Material, welches überwiegend Kupfer umfasst.
Bei einer derartigen beispielhaften Materialpaarung kann es zu folgenden Problemen kommen: zum einen kann die nicht gut leitende Aluminiumoxidschicht des Gehäuses einen erhöhten Übergangswiderstand bewirken. Zum anderen kann aufgrund der unterschiedlichen elektrochemischen Standardelektrodenpotenziale von Aluminium und Kupfer z.B. bereits bei geringfügiger Luftfeuchtigkeit eine sogenannte Kontaktkorrosion an der Grenzfläche von Gehäuse und Schirmungselement auftreten. Diese kann lokal den Übergangswiderstand erhöhen. Außerdem kann bei großem Druck auf ein weiches Material, wie z.B. Aluminium, das weiche Material wegkriechen. Diese beiden Effekte (Kontaktkorrosion und Wegkriechen bei zu starker Kontaktkraft oder punktueller
Belastung) können dazu führen, dass im Laufe der Zeit derjenige Teil der Übergangs- Kontaktfläche abnimmt, über den es einen geringen Übergangswiderstand gibt. Damit kann der Übergangswiderstand unerwünscht ansteigen.
Es kann daher ein Bedarf bestehen, ein Steckverbindersystem bereitzustellen, das einfach herstellbar ist, mit kostengünstigen Materialen hergestellt werden kann, eine Schirmung vom Gehäuse auf ein Schirmelement des Steckverbinders über eine geplante Lebensdauer des Steckverbindersystems zuverlässig aufrechterhält und bei dem der Übergangswiderstand zwischen Gehäuse und dem Schirmelement des Steckverbinders über die Lebensdauer möglichst gering bleibt. Dieser Bedarf kann insbesondere bei Einzeladerschirmung bestehen.
Vorteile der Erfindung
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Steckverbindersystem vorgeschlagen. Das Steckverbindersystem weist auf:
-- einen Steckverbinder;
-- ein Gehäuse, an dem der Steckverbinder montiert bzw. angebracht bzw. befestigt bzw. angeordnet ist; Das Gehäuse weist eine Öffnung mit einer ersten Innenwandung auf, wobei der
Steckverbinder ein Schirmblech aufweist, welches zumindest abschnittsweise in die Öffnung hineinragt. Ein Ring ist in der Öffnung angeordnet und kontaktiert mit einer Außenwandung die erste Innenwandung der Öffnung elektrisch, wobei das Schirmblech mit einer weiteren Außenwandung des Schirmblechs eine zweite Innenwandung des Rings elektrisch kontaktiert.
Mit anderen Worten: wenn eine axiale Richtung durch eine Mittelachse der Öffnung definiert ist, dann ergibt sich von radial außen betrachtet folgende Abfolge von Elementen: zunächst die Innenwandung der Öffnung, daran nach innen anschließend der Ring mit Außenwandung und zweiter Innenwandung, daran anschließend als innerstes Element ein erster Abschnitt des Schirmblechs, welcher mit der weiteren Außenwandung des Schirmblechs die Innenwandung des Rings kontaktiert. Dabei können diese drei Elemente (Öffnungsinnenwand, Ring, Schirmblech) z.B. unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein, z.B. spaltfrei, d.h.: in direktem, lückenlosen Kontakt. Dadurch kann sich vorteilhaft eine besonders große Kontaktfläche und damit ein besonders geringer
Übergangswiderstand ergeben.
Dadurch kann vorteilhaft eine besonders einfache Montage bewirkt werden. Weiterhin vorteilhaft kann dadurch eine besonders große Kontaktfläche und damit ein besonders geringer Übergangswiderstand bewirkt werden - denn der Ring als relativ kleines und einfach zu fertigendes Teil kann wesentlich kostengünstiger und einfacher hochgenau gefertigt werden bezüglich seiner Abmessungen. So kann die Öffnung im Gehäuse relativ grob, d.h. mit einer relativ großen Toleranz z.B. eines Durchmessers der Öffnung gefertigt sein und/oder z.B. eine große Rauigkeit an der ersten Innenwand aufweisen, z.B.
unmittelbar aus einem Spritzgussprozess oder aus einem Schmelzgussprozess oder aus einem Druckgussprozess (z.B. Alu-Druckguss) kommend. Durch das Anordnen des Rings in der Öffnung kann einerseits eine gute und große Kontaktfläche zur ersten
Innenwandung der Öffnung bewirkt werden und gleichzeitig kann durch eine genauere Tolerierung des Rings sichergestellt sein, dass das Schirmblech stets sicher und zuverlässig die zweite Innenwandung des Rings kontaktiert. Schließlich kann der Ring bzw. das Material des Rings so gewählt sein, dass es weder an seiner Berührfläche zum Gehäuse noch an seiner Berührfläche zum Schirmblech zu einer Kontaktkorrosion kommt. Der Steckverbinder kann dabei wie oben beschrieben eine Art elektrische Schnittstelle nach außen für Komponenten darstellen, die in einem Innern des Gehäuses angeordnet sind.
Der Steckverbinder kann z.B. ein Steckverbindergehäuse und/oder einen Kontaktpin bzw. ein Kontaktmesser aufweisen.
Der Steckverbinder kann zunächst als vom Gehäuse separates Element ausgebildet sein und erst im Zuge eines Herstellvorgangs am Gehäuse montiert werden, z.B. aufgesteckt bzw. eingesteckt. Er kann anschließend z.B. angeschraubt oder angenietet werden oder angeklebt werden. Das Steckverbindergehäuse kann z.B. aus einem Kunststoff gestaltet sein, z.B. aus einem thermoplastischem Kunststoff gespritzt sein, z.B. aus Polyamid, Polyethylen, Polypropylen oder anderen Kunststoffen.
Das Schirmblech kann in der Art einer Krone ausgebildet sein. Mit anderen Worten: das Schirmblech kann ein Basiselement aufweisen, von dem eine Mehrzahl von Armen entgegen einer Einsteckrichtung eines Gegensteckverbinders in den Steckverbinder bzw. auf den Steckverbinder abragen kann. Die Einsteckrichtung kann z.B. parallel zur axialen Richtung verlaufen. Das Basiselement kann ringförmig geschlossen ausgebildet sein. Es kann einen ersten Abschnitt des Schirmblechs ausbilden, der in die Öffnung des
Gehäuses hineinragt. Die weitere Außenwand des Schirmblechs, die die Innenwand des Rings elektrisch kontaktiert, kann zu dem Basiselement gehören. Auf der weiteren Außenwand können zur besseren und dauerhafteren bzw. zuverlässigeren Kontaktierung Kontaktpunkte ausgebildet sein, z.B. durch eine Prägung. Das Schirmblech kann z.B. durch eine Presspassung oder kraftschlüssig oder reibschlüssig beim Montieren des Steckverbinders am Gehäuse in dem Ring angeordnet werden, z.B. eingepresst werden.
Es versteht sich, dass das Gehäuse auch eine Mehrzahl von wenigstens zwei Öffnungen aufweisen kann, in denen z.B. je ein Ring angeordnet ist und der Steckverbinder korrespondierend dazu eine entsprechende Anzahl (oder weniger) von Schirmblechen aufweist, die zumindest mit einem ersten Abschnitt abschnittsweise in je eine der
Öffnungen hineinragen.
Dadurch, dass der Ring in der Öffnung kraftschlüssig oder reibschlüssig befestigt ist oder wobei der Ring in die Öffnung eingepresst ist wird vorteilhaft eine besonders zuverlässige Kontaktierung zwischen Ring und Gehäuse über Lebensdauer mit einer großen
Kontaktfläche sichergestellt. Gleichzeitig wird durch eine derartige Befestigungsart sichergestellt, dass eine evtl vorhandene nicht leitende Oberfläche, z.B. Oxidschichten oder auch Schmutz, Öl, Fett, etc. durchbrochen wird und so der Übergangswiderstand zwischen Ring und Gehäuse sinkt. Schließlich kann dadurch auch ein Eintritt fluider Medien, z.B. Luft bzw. Sauerstoff, in die Kontaktstelle zwischen Ring und erster
Innenwandung der Öffnung erschwert oder verhindert werden, so dass die elektrische Verbindung dauerhaft einen geringen Widerstand aufweist.
Dadurch, dass eine mittlere erste Rauigkeit der Außenwandung des Rings weniger als 1 ,Omhh, bevorzugt weniger als O,dmhh, besonders bevorzugt weniger als 0,35mhΊ und ganz besonders bevorzugt von als O,bmhh beträgt bzw. aufweist wird vorteilhaft bewirkt, dass es zu einer besonders großen Kontaktfläche und damit zu einem besonders geringen Übergangswiderstand zwischen der ersten Innenfläche der Öffnung und dem Ring kommt. Durch die derart geschaffene glatte Oberfläche der Außenwandung des Rings kann weiterhin worteilhaft bewirkt werden, dass eine evtl raue(re) erste Oberfläche der Öffnung, z.B. mit einer mittleren Rauigkeit von mehr als I Omhi durch die erste
Außenwandung des Rings quasi abrasiert bzw. abgeschliffen wird und es auf diese Weise zu einem besonders guten Kontakt bzw. einem besonders niedrigen
Übergangswiderstand kommt. Denn wenn z.B. die radial nach innen ragenden„Spitzen“ der ersten Innenwandung der Öffnung, die zu einer großen mittleren Rauigkeit beitragen, abrasiert werden, dann wird damit auch jegliche Oberflächenverschmutzung bzw. jegliche Oxidschicht abrasiert und der elektrische Übergangswiderstand sinkt. Außerdem wird durch die derart gewählte geringe Rauigkeit der Außenwandung des Rings das Risiko minimiert, eine möglicherweise vorhandene Beschichtung der ersten Innenwandung der Öffnung zu beschädigen bzw. zu zerkratzen. Somit kann der Ring z.B. auch für Systeme verwendet werden, in denen eine erste Innenfläche hochwertig beschichtet ist (z.B. mit einem Edelmetall) und nicht zerkratzt werden darf. Dadurch ist der Ring modular einsetzbar und es können Skaleneffekte bei der Herstellung entstehen.
Die mittlere Rauigkeit wird üblicherweise mit dem Kürzel Ra bezeichnet.
Dadurch, dass eine mittlere zweite Rauigkeit der zweiten Innenwandung des Rings weniger als 1 ,Omhh oder weniger als O,dmhh oder weniger als 0,35mhΊ oder weniger als 0,3mhΊ beträgt bzw. aufweist wird vorteilhaft bewirkt, dass das Risiko gesenkt wird, eine mögliche Beschichtung des Schirmblechs zu beschädigen oder zu zerstören oder zu zerkratzen. Weiterhin ergibt sich so eine möglichst große, glatte Kontaktfläche zwischen der zweiten Innenwandung des Rings und dem Schirmblech und damit ein geringer elektrischer Übergangswiderstand. Dadurch, dass eine mittlere dritte Rauigkeit der weiteren Außenwandung des
Schirmblechs weniger als 1 ,Opm oder weniger als 0,5pm oder weniger als 0,35pm oder weniger als O,bmhh beträgt bzw. aufweist wird vorteilhaft bewirkt, dass das Risiko gesenkt wird, die zweite Innenwandung des Rings zu beschädigen oder zu zerstören oder zu zerkratzen. Weiterhin ergibt sich so eine möglichst große, glatte Kontaktfläche zwischen der zweiten Innenwandung des Rings und dem Schirmblech und damit ein geringer elektrischer Übergangswiderstand.
Dadurch, dass die weitere Außenwandung des Schirmblechs eine Beschichtung aufweist kann vorteilhaft der elektrische Übergangswiderstand des Schirmblechs dauerhaft niedrig gehalten werden und/oder das Schirmblech vor einer Korrosion z.B. in Folge von
Exposition an Luft geschützt werden. Auch kann die Steckkraft reduziert werden.
Weiterhin kann vorteilhaft - je nach Beschichtung - die Oberfläche gehärtet werden verglichen mit der Oberfläche des nicht beschichteten Schirmblechs.
Eine derartige Beschichtung kann z.B. mehrlagig ausgebildet sein. Dies ermöglicht vorteilhaft eine besonders gute Haftung der äußersten Schicht auf dem Schirmblech (und/oder dem Ring), indem zwischen der äußersten Schicht und dem
Schirmblechmaterial (und/oder Ringmaterial) eine Lage oder mehrere Lagen von Material aufgebracht ist/sind, die z.B. als Haftvermittler dienen kann/können. Auch kann auf diese Weise ein Unterschied im Standardelektrodenpotenzial zwischen dem
Schirmblechmaterial und der äußersten Schicht bzw. dem Ring und dann auch zum Gehäuse graduell abgebaut werden, was das Risiko von Kontaktkorrosion senkt.
Beispielsweise kann die Beschichtung ein Material aufweist, z.B. zum überwiegenden Teil, welches gewählt ist aus der Gruppe: Silber, Gold, Platin, Palladium, Nickel, Zinn. Beispielsweise kann die Beschichtung von innen nach außen betrachtet zunächst Nickel aufweisen (direkt auf dem Schirmblech bzw. dem Ring) und dann Silber (nach außen weisend), also auf dem Nickel aufgebracht.
Grundsätzlich kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass eine
Innenfläche und/oder eine Außenfläche des Rings eine Beschichtung aufweist. Auf diese Weise kann auch mit geeigneter Beschichtungsreihenfolge der Unterschied der
Standardelektrodenpotenziale zwischen Ringmaterial und den äußeren und/oder inneren Kontaktpartnern abgebaut werden. Dadurch, dass die erste Innenwandung der Öffnung Aluminium umfasst oder zum überwiegenden Teil Aluminium umfasst wird eine besonders einfach, kostengünstige Herstellung ermöglicht und im Bereich der Öffnung ist eine besonders gute Schirmung gewährleistet.
Beispielsweise kann der überwiegende Teil des Gehäuses aus Aluminium oder aus Legierungen mit Aluminium gefertigt sein bzw. zum überwiegenden Teil Aluminium umfassen.
Dadurch, dass die erste Innenwandung der Öffnung vor der Montage des Rings eine mittlere vierte Rauigkeit aufweist, die mehr als 10pm beträgt oder die zwischen 10pm und 50pm beträgt oder die zwischen 15pm und 30pm beträgt wird vorteilhaft bewirkt, dass das Gehäuse ohne weitere Bearbeitung unmittelbar nach der Herstellung verwendet werden kann. Beispielsweise unmittelbar nach einem Spritzguss oder Schmelzguss oder
Druckguss des Gehäuses. Da dann keine Nachbearbeitung notwendig sein muss ist das Gehäuse so besonders kostengünstig herstellbar. Durch die Anordnung des Rings in der Öffnung kann vorteilhaft eine möglicherweise vorhandene nicht gut elektrisch leitende Schicht auf der Oberfläche der ersten Innenwandung besonders gut bzw. an besonders vielen Stellen abgeschabt bzw. abrasiert werden. Dann ist nach dem Anordnen (oder Einpressen) des Rings in der Öffnung eine große Kontaktfläche vorhanden, die keine elektrisch isolierenden Schichten (z.B. Oxid oder Schmutz) aufweist. Durch die große Rauigkeit ist die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Abrasionsprozess zumindest an einigen Stellen stark erhöht. Gleichzeitig muss dadurch nicht der Ring eine große
Rauigkeit an seiner Außenwandung aufweisen und muss nicht die Oberfläche einer glatten ersten Innenfläche zerkratzen. Somit kann der Ring z.B. auch für Systeme verwendet werden, in denen eine erste Innenfläche hochwertig beschichtet ist (z.B. mit einem Edelmetall) und nicht zerkratzt werden darf.
Dadurch, dass der in die Öffnung des Gehäuses hineinragende Abschnitt des
Schirmblechs Kupfer umfasst oder zum überwiegenden Teil Kupfer umfasst wird eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Steckverbinders bzw. des Schirmblechs ermöglicht. Außerdem weist Kupfer (bzw. eine Legierung von Kupfer) eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit auf und somit einen besonders geringen elektrischen Widerstand. Weiterhin weist Kupfer eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit auf. Somit können auch hohe Schirmströme problemlos abgeleitet werden, ohne dass es zu einer starken Erwärmung der Schirmung kommt. Dadurch, dass der Ring aus einem Material gestaltet ist, welches ein
Standardelektrodenpotenzial aufweist, welches zwischen dem
Standardelektrodenpotenzial der ersten Innenwandung der Öffnung des Gehäuses und dem Standardelektrodenpotenzial des in die Öffnung hineinragenden Abschnitts des Schirmblechs, insbesondere ohne Beschichtung, liegt wird vorteilhaft das Risiko einer Kontaktkorrosion vermindert. Mit anderen Worten: das Risiko eines Ansteigens des Übergangswiderstands zwischen dem Gehäuse bzw. der ersten Innenwandung der Öffnung und dem Schirmblech im Laufe der zeit kann so reduziert werden. Besonders bei einer Materialpaarung von Aluminium (Gehäuse) und Kupfer (Schirmblech) kann durch die Zwischenschaltung des Rings die Dauerhaftigkeit der Schirmung erheblich erhöht werden.
Dadurch, dass der Ring aus Stahl oder Edelstahl gebildet ist oder wobei der Ring zum überwiegenden Teil Stahl oder Edelstahl umfasst wird eine besonders kostengünstige Herstellung ermöglicht. Edelstahl bzw. Stahl weist ein Standardelektrodenpotenzial auf, welches z.B. zwischen dem von Aluminium und Kupfer bzw. zwischen Aluminium und Silber liegt. Gleichzeitig kann Edelstahl bzw. Stahl rostfrei hergestellt werden, so dass eine Korrosion des Rings als solchem unterbunden werden kann, auch bei höherer Luftfeuchtigkeit. Schließlich ist Stahl bzw. Edelstahl ein relativ harter Werkstoff, so dass sich ein derart gefertigter Ring problemlos dauerhaft in die Öffnung einbringen lässt, z.B. durch einen Einpressvorgang. Dabei kann die Öffnung des Gehäuses z.B. auch relativ weit toleriert sein in ihrem Innendurchmesser - durch den harten Werkstoff des Rings kann dieser z.B. einen äußeren Durchmesser aufweisen, der gleich groß oder größer ist als der größte erste Innendurchmesser (in einem Fertigungstoleranzband) der Öffnung. Weist das Gehäuse dann ein im Vergleich zum Ring relativ weiches Material auf kann der Ring stets sicher und fest in der Öffnung angeordnet bzw. montiert bzw. befestigt werden, z.B. durch einen Einpressvorgang.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Steckverbindersystems vorgeschlagen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
-- Bereitstellen eines Gehäuses mit einer Öffnung, die eine erste Innenwandung aufweist; -- Bereitstellen eines Rings mit einer Außenwandung und einer zweiten Innenwandung ;
-- Anordnen des Rings in der Öffnung derart, dass der Ring mit seiner Außenwandung die erste Innenwandung der Öffnung elektrisch kontaktiert,
-- Bereitstellen eines Steckverbinders mit einem Schirmblech, wobei das Schirmblech eine weitere Außenwandung aufweist;
-- Anordnen des Steckverbinders am bzw. im bzw. zumindest abschnittsweise im Gehäuse derart, dass das Schirmblech zumindest abschnittsweise in die Öffnung hineinragt und mit der weiteren Außenwandung die zweite Innenwandung des Rings elektrisch kontaktiert.
Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache Fertigung des Steckverbindersystems ermöglicht, ein besonders geringer elektrischer Übergangswiderstand bewirkt und die Möglichkeit geschaffen, einer Kontaktkorrosion vorzubeugen.
Dadurch, dass der Ring in die Öffnung eingepresst wird wird vorteilhaft ein besonders dauerhafter Sitz des Rings in der Öffnung bewirkt. Außerdem wird eine besonders große Kontaktfläche zwischen Ring und erster Innenfläche der Öffnung geschaffen.
Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
Es zeigen
Fig. 1 : eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer
Steckverbinderanordnung im nicht zusammengesteckten Zustand;
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht eines Details eines Gehäuses des
Steckverbindersystems der Steckverbinderanordnung aus Fig. 1 ;
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht einer Explosionsdarstellung des
Steckverbindersystems aus Fig. 1 ;
Fig. 4a: einen Querschnitt durch das Steckverbindersystem aus Fig. 1 ;
Fig. 4b: ein vergrößertes Detail aus Fig. 4a;
Fig. 5: einen Querschnitt durch die Steckverbinderanordnung aus Fig. 1 im
zusammengesteckten Zustand. Figur 1 zeigt beispielhaft eine perspektivische und teilweise geschnittene Darstellung einer Steckverbinderanordnung 200 im nicht zusammengesteckten Zustand. Die
Steckverbinderanordnung 200 wird gebildet aus einem Steckverbindersystem 100 und einem Gegensteckverbinder 60, welcher auf einen bzw. in einen Steckverbinder 1 des Steckverbindersystems 100 entlang einer Einsteckrichtung E aufgesteckt bzw.
eingesteckt werden kann.
Vom Steckverbinder 1 ist hier lediglich ein Steckverbindergehäuse 2 mit einer
Außenwandung 3 dargestellt. Vom Steckverbindergehäuse 2 ragen in einer radialen Richtung R quer zu einer axialen Richtung A, die sich hier parallel zur Einsteckrichtung E erstreckt, zwei voneinander abgewandte Bolzen 4 ab. Die axiale Richtung A wird von einer Umlaufrichtung U umlaufen.
Der Gegensteckverbinder 60 weist ein Gegensteckverbindergehäuse 61 auf, an welchem ein Hebel 62 drehbar gelagert angeordnet ist. Der Hebel 62 weist im Bereich seiner Welle an beiden Seiten je eine Kulisse 63 auf, in welche beim Zusammenstecken des
Gegensteckverbinders 60 mit dem Steckverbinder 1 entlang der Einsteckrichtung E je ein Bolzen 4 des Steckverbinders 1 eingreifen kann. Durch Drehung des Hebels 62 kann somit die Drehbewegung in eine Steckbewegung entlang der Einsteckrichtung E umgewandelt werden und somit die Kraft, die ein Monteur zum Zusammenstecken aufbringen muss, reduziert werden.
Vom Gegensteckverbinder 60 ragen entgegen der Einsteckrichtung E zwei elektrische Leitungen 70 ab. Im Innern des Gegensteckverbinders 60 ist für jede Leitung 70 ein hier nicht sichtbarer Innenleiter 71 der Leitung 70 mit einem hier nicht sichtbaren
Kontaktierelement 78 verbunden. Dieses Kontaktierelement 78 ist geeignet ausgebildet, ein entsprechendes hier nicht sichtbares Kontaktelement 5 des Steckverbinders 1 zu kontaktieren (siehe z.B. Fig. 5).
Das Steckverbindersystem 100 weist auf:
-- den bereits erwähnten Steckverbinder 1 , der hier z.B. ein Steckverbindergehäuse 2 aus Kunststoff aufweist;
-- ein Gehäuse 20, an dem der Steckverbinder 1 montiert ist, z.B. eingesteckt und dann angeschraubt oder durch eine Nietverbindung oder durch eine Klebe- oder
Schweißverbindung lösbar oder unlösbar befestigt. Das Gehäuse 20 ist hier nur angedeutet und geschnitten dargestellt, um die weiteren Komponenten bzw. Elemente des Steckverbindersystems 100 besser darstellen zu können. Das Gehäuse 20 kann hier z.B. aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgebildet sein.
Das Gehäuse 20 weist im Ausführungsbeispiel zwei Öffnungen 21 mit jeweils einer ersten Innenwandung 22 auf. Es kann jedoch im Gehäuse 20 auch lediglich genau eine Öffnung 21 vorgesehen sein oder es können mehr als zwei Öffnungen 21 vorgesehen sein.
Das Gehäuse 20 weist ein Inneres 28 auf, in welchem weitere Komponenten, z.B. eine Leiterplatte, ein Steuergerät, ein Datenverarbeitungsmodul, elektrische Anschlüsse eines Inverters, etc. angeordnet sein können, wobei bevorzugt das Innere 28 des Gehäuses 20 gegen eine Außenumgebung 29 des Gehäuses elektrisch abgeschirmt ist. In das Innere 28 des Gehäuses 20 ragen auch distale erste Enden 5a von zwei Kontaktpins 5 (siehe Figs. 3 bis 5), die je eine der beiden Öffnungen 21 durchgreifen und an einem zweiten distalen Ende 5b (Siehe Figs. 4 und 5) mit je einer der elektrischen Leitungen 70 elektrisch verbunden bzw. kontaktiert werden können. Die Kontaktpins 5 können im Innern 28 des Gehäuses 20 z.B. mit elektrischen Anschlüssen für Datenleitungen oder Hochstromanwendungen, etc. verbunden werden. Sie können z.B. einen Querschnitt von wenigstens 1 mm2 oder wenigstens 10mm2 oder wenigstens 20mm2 aufweisen, um Ströme von wenigstens 1A oder wenigstens 10A oder wenigstens 50A übertragen zu können.
Der Steckverbinder 1 weist ein in dieser Figur nicht sichtbares Schirmblech 40 auf, welches zumindest abschnittsweise in die Öffnung 21 hineinragt (siehe Figs. 3 bis 5). In der Öffnung 21 ist ein Ring 30 angeordnet, der mit einer Außenwandung 31 des Rings 30 die erste Innenwandung 22 der Öffnung 21 elektrisch kontaktiert. Das hier nicht sichtbare Schirmblech 40 kontaktiert mit einer weiteren Außenwandung 41 des Schirmblechs 40 eine zweite Innenwandung 32 des Rings 30 elektrisch. Dadurch wird eine durchgehende Schirmung vom Gehäuse 20 bis zum Schirmblech 40 gewährleistet. Diese Schirmung kann dann durch eine elektrische Verbindung des Schirmblechs mit einem
Gegensteckverbinder-Schirmblech 90 (siehe Fig. 5) und von dort auf einen
Schirmungsleiter 73 der Leitung 70 lückenlos ausgebildet werden, wobei hier z.B. eine Einzeladerschirmung bzw. eine Einzelleitungsschirmung vorliegt und kein
Summenschirm. Die Kontaktpins 5 sind einzeln geschirmt durch je ein Schirmblech 40. Der Ring 30 ist hier beispielhaft als Einpressteil ausgebildet. Er kann z.B. kraftschlüssig bzw. reibschlüssig in der Öffnung 21 angeordnet bzw. verpresst sein und dadurch eine große Kontaktfläche zur ersten Innenwandung 22 der Öffnung 21 aufweisen, wodurch ein geringer elektrischer Übergangswiderstand resultiert.
Der Ring 30 kann z.B. aus Stahl oder Edelstahl ausgebildet sein. Das Gehäuse 20 bzw. die erste Innenwandung 22 der Öffnung 21 kann z.B. aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung ausgebildet sein. Durch die Verwendung dieser Materialpaarung ist das Risiko einer Kontaktkorrosion verringert. Damit bleibt der elektrische
Übergangswiderstand über Lebensdauer gering.
Eine mittlere erste Rauigkeit RA1 der Außenwandung 31 des Rings 30 beträgt weniger als 1 ,0pm, bevorzugt weniger als 0,5pm, besonders bevorzugt weniger als 0,35pm und ganz besonders bevorzugt weniger als 0,3pm. Somit ist die Außenwandung 31 des Rings 30 sehr glatt.
Die erste Innenwandung 22 der Öffnung 21 weist z.B. vor der Montage des Rings 30 eine mittlere vierte Rauigkeit RA4 auf, die mehr als 10pm beträgt oder die zwischen 10pm und 50pm beträgt oder die zwischen 15pm und 30pm beträgt. Beispielsweise ist die
Innenwandung 22 der Öffnung 21 direkt aus dem Guss des Gehäuses gebildet, also unbearbeitet.
Wenn nun der Ring 30 mit seiner glatten Außenwandung 31 und seinem harten Material in die Öffnung 21 eingepresst wird, so schabt er bzw. abrasiert er sämtliche„Spitzen“ an der ersten Innenwandung 22 der Öffnung 21 ab und damit auch jegliche nicht leitende Oberflächenschicht wie z.B. Oxidschichten oder Fette oder Öle oder Verschmutzungen. Dadurch wird eine besonders große Kontaktfläche bewirkt und damit ein besonders geringer und dauerhaft geringer Übergangswiderstand.
Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Details des Gehäuses 20 des
Steckverbindersystems 100 der Steckverbinderanordnung 200 aus Fig. 1. Im Gehäuse sind um die zwei Öffnungen 21 herum und zwischen den zwei Öffnungen 21 insgesamt fünf Befestigungsöffnungen 25 angeordnet, an bzw. in denen das Steckverbindergehäuse 2 befestigt werden kann, z.B. durch eine Verschraubung oder Nieten.
Das Gehäuse 20 weist in einer Gehäusewand 24 die zwei Öffnungen 21 auf. Dabei ist die Gehäusewand 24 an der Stelle der zwei Öffnungen jeweils vollständig, kanalartig durchbrochen. Der Rand der - hier lediglich beispielhaft kreisrund ausgebildeten - Öffnungen 21 ist jedoch entlang der Einsteckrichtung E bzw. der axialen Richtung A betrachtet zweistufig ausgebildet. Mit anderen Worten: von der Außenumgebung 29 her betrachtet weist eine Öffnung 21 hier zunächst einen ersten Durchmesser D1 auf.
Anschließend verringert sich der Durchmesser der Öffnung 21 geringfügig, z.B. um den Betrag einer Ringdicke DR des Rings 30, auf einen zweiten Durchmesser D2. Die Ringdicke kann z.B. in einem Bereich zwischen 100pm und 3mm liegen, bevorzugt zwischen 500pm und 1 ,5mm. Somit entsteht in der Öffnung 21 ein Sockel, auf dem der in die Öffnung 21 eingesetzte bzw. eingepresste bzw. auf dem der in der Öffnung 21 angeordnete Ring 30 aufliegt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage des Rings 30 in der Öffnung 21 , da der Ring 30 nicht ins Innere 28 des Gehäuses 20 fallen kann. Ein dritter Durchmesser D3 (hier nicht dargestellt) als Außendurchmesser des Rings 30 kann z.B. bei Raumtemperatur (insbesondere bei geringer Pressung) gleich groß sein wie der erste Durchmesser D1 der Öffnung 21 oder er kann bei
Raumtemperatur geringfügig größer sein als der erste Durchmesser D1 der Öffnung 21 , beispielsweise 1 pm bis 1000pm größer, bevorzugt 10pm bis 500pm größer und ganz besonders bevorzugt 20pm bis 250pm größer. Auf diese Weise kann der Ring 30 durch eine Presspassung in der Öffnung 21 gehalten sein.
In dieser Figur 2 sind gut die Außenwandung 31 und die zweite Innenwandung 32 des Rings 30 zu erkennen sowie die erste Innenwandung 22 der Öffnung 21.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Explosionsdarstellung des
Steckverbindersystems 100 aus Fig. 1. Die Kontaktpins 5 sind hierbei noch nicht ins Steckverbindergehäuse 2 eingesetzt. An einem dem Innern 28 des Gehäuses 20 zugewandten Ende des Steckverbindergehäuses 2 sind zwei Aufnahmen 6 für je ein Befestigungselement 7 ausgebildet. Das Befestigungselement 7 ist hier beispielhaft als eine Schraubmutter dargestellt. Das Befestigungselement 7 wird in die Aufnahme 6 eingesetzt, anschließend wird der Kontaktpin 5 mit seinem ersten distalen Ende 5a in das Steckverbindergehäuse 2 eingeschoben. Am Befestigungselement 7 kann, wenn der Steckverbinder 1 am Gehäuse 20 angeordnet ist, z.B. ein elektrischer Anschluss eines Inverters oder ein sonstiger elektrischerer Kontakt aus dem Innern 28 des Gehäuses 20 festgeschraubt werden.
Weiterhin ist zwischen dem Gehäuse 20 und dem Steckverbindergehäuse 20 ein
Dichtelement 50 in Form eines Dichtrings angeordnet. Auf diese Weise kann ein
Eindringen fluider Medien aus der Außenumgebung 29 in das Innere 28 des Gehäuses 20 vermieden werden. Die zwei Ringe 30 werden als zunächst vom Gehäuse 20 separate Teile in die zwei Öffnungen 21 des Gehäuses 20 eingesetzt bzw. darin montiert, z.B. eingepresst. Es versteht sich, dass auch lediglich eine einzige Öffnung 21 im Gehäuse 20 vorgesehen sein kann oder mehr als zwei Öffnungen 21.
Schließlich sind in Figur 3 zwei Schirmbleche 40 dargestellt, für jeden Kontaktpin 5 ein Schirmblech 40. Das Schirmblech 40 weist hier, lediglich beispielhaft, die Form einer Krone auf. Mit anderen Worten: es weist ein ringförmig geschlossenes Basiselement 44 auf. An dem Basiselement 44 ist eine Mehrzahl von z.B. acht Armen 43 angeordnet, die sich vom Basiselement 44 aus betrachtet entgegen der Einsteckrichtung E erstrecken und je ein freies Ende 46 aufweisen. Durch die Mehrzahl der Arme 43 ist einerseits eine Redundanz in der Kontaktierung sichergestellt, da auch bei Ausfall eines Arms 43 die Schirmung sichergestellt ist zu dem Gegenstecker-Schirmblech 90 (Fig. 5). Gleichzeitig wird durch die Mehrzahl der Arme 43 eine Mehrzahl von parallelen Stromkreisen zum Gegenstecker-Schirmblech 90 bewirkt, wodurch gemäß der Kirchhoff’schen Regel der elektrische Übergangswiderstand gegenüber lediglich einem einzigen Kontaktpunkt sinkt.
Das Basiselement 44 ragt in einem im Steckverbindergehäuse 2 und im
Steckverbindersystem 100 montierten Zustand zumindest abschnittsweise in die zugehörige Öffnung 21 des Gehäuses 20 hinein. Dies kann z.B. der Abschnitt 45 sein, z.B. das komplette Basiselement 44 oder ein entlang der Einsteckrichtung E betrachtet vorderer Abschnitt des Basiselements 44. Das Basiselement 44 weist die weitere
Außenwandung 41 bzw. weitere Außenwand auf, mit der das Schirmblech 40 mit der zweiten Innenwandung 32 des Rings 30 kontaktiert ist. Auf der weiteren Außenwandung 41 des Schirmblechs 40 sind Kontaktpunkte 42 ausgebildet, z.B. durch eine Prägung, die radial nach außen von der weiteren Außenwandung 41 abstehen. Dadurch kann die Kontaktierung zu der zweiten Innenwandung 32 des Rings 30 besonders zuverlässig gewährleistet werden. Außerdem kann der elektrische Übergangswiderstand zum Ring 30 kann durch die Mehrzahl der Kontaktpunkte 42 verringert werden, da sich hier eine Art Parallelschaltung mit einer Anzahl von Stromkreisen ergibt, die der Anzahl der
Kontaktpunkte 42 entspricht (Kirchhoff’sche Regel).
Die weitere Außenwandung 41 des Schirmblechs 40 kann z.B. eine Beschichtung aufweisen (z.B. durch galvanisches Aufbringen oder ein CVD- oder PVD-Verfahren). Eine derartige Beschichtung kann z.B. einen elektrischen Übergangswiderstand reduzieren.
Sie kann auch als eine Art Korrosionsschutz dienen, da z.B. das Material des
Schirmblechs 40 bei Kontakt mit Luft anlaufen könnte. Eine Beschichtung kann z.B. auch eine Härtung der Oberfläche bewirken und damit die Oberfläche beim Einstecken schützen. Schließlich kann eine derartige Beschichtung einer Reduzierung der Steckkraft bewirken. Eine derartige Beschichtung kann z.B. ein Material aufweisen, insbesondere zum überwiegenden Teil, welches gewählt ist aus der Gruppe: Silber, Gold, Platin, Palladium, Nickel, Zinn. Eine derartige Beschichtung kann z.B. mehrlagig ausgebildet sein. Z.B. kann auf dem Material des Schirmblechs 40 eine Schicht aus Nickel und darauf eine Schicht aus Silber aufgebracht sein.
Grundsätzlich kann alternativ oder zusätzlich auch der Ring 30 an der Außenwandung 31 und/oder der zweiten Innenwandung 32 eine derartige Beschichtung aufweisen.
Die zweite Innenwandung 32 des Rings 30 ist bevorzugt glatt ausgebildet. Sie kann z.B. eine mittlere zweite Rauigkeit RA2 aufweisen, die weniger als 1 ,0pm oder weniger als 0,5pm oder weniger als 0,35pm oder sogar weniger als 0,3pm beträgt. Damit wird das Risiko minimiert, eine Oberfläche des Schirmblechs 40 beim Einstecken des
Schirmblechs 40 in die Öffnung 21 zu zerkratzen.
Eine mittlere dritte Rauigkeit RA3 der weiteren Außenwandung 41 des Schirmblechs 40 kann z.B. weniger als 1 ,0pm oder weniger als 0,5pm oder weniger als 0,35mhΊ oder weniger als 0,3mhΊ aufweisen. Dadurch kann die Steckkraft beim Einstecken in die Öffnung 21 bzw. beim Kontaktieren der zweiten Innenwandung 32 des Rings 30 reduziert werden. Weiterhin kann dadurch das Risiko einer Beschädigung der Oberfläche des Schirmblechs 40 reduziert werden.
Figur 4a zeigt einen Ouerschnitt durch das Steckverbindersystem 100 aus Fig. 1. Es ist zu erkennen, wie von radial außen betrachtet im Bereich der Öffnung 21 zunächst das Gehäuse 20, dann der Ring 30 und dann das Schirmblech 40 aufeinander folgen und in elektrischem Kontakt stehen. In axialer Richtung A betrachtet ist auch der Sockel im Gehäuse 20 im Bereich des Rands der Öffnung 21 gut zu erkennen.
Der Kontaktpin 5 weist an seinem zweiten distalen Ende 5b einen Berührschutz 8 auf, der z.B. in der Art einer Kappe aus einem nicht elektrisch leitenden Kunststoff gebildet ist.
Dies kann z.B. bei Hochstromanwendungen bzw. Hochleistungsanwendungen bzw.
Hochspannungsanwendungen wichtig sein. Das Steckverbindergehäuse 2 weist radial außen liegend eine Einstecköffnung 9 für den Gegensteckverbinder 60 auf.
Figur 4b zeigt ein vergrößertes Detail aus Fig. 4a, wobei hier der Gegensteckverbinder 60 in den Steckverbinder 1 eingesteckt ist. Dies ist sichtbar am Gegensteckverbinder- Schirmblech 90, welches in die Einstecköffnung 9 hineinragt und eine Innenfläche des Arms 43 des Schirmblechs 40 kontaktiert.
Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch die Steckverbinderanordnung aus Fig. 1 im zusammengesteckten Zustand.
Es ist zu erkennen, dass die elektrische Leitung 70 einen Innenleiter 71 aufweist, der nach radial außen betrachtet von einer Innenisolierung 72 umgeben ist, die wiederum von einem Schirmungsleiter 73 umgeben ist, der schließlich außen von einer Außenisolierung 74 umgeben ist.
Schematisch ist dargestellt, wie ein Kontaktierelement 78 die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktpin 5 (der auch als Kontaktmesser oder als Kontaktelement, etc. ausgebildet sein kann) und dem Innenleiter 71 der elektrischen Leitung 70 herstellt.
Das Gegensteckverbinder-Schirmblech 90 wiederum ist mittels eines kronenartigen Verbindungselements 80 mit dem Schirmungsleiter 73 der elektrischen Leitung 70 verbunden. Auf diese Weise ist die Steckverbinderanordnung 200 entlang der axialen Richtung A betrachtet bzw. entlang des Strompfades betrachtet radial nach außen überall elektrisch abgeschirmt und weist somit eine besonders gute elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) auf.

Claims

Ansprüche
1. Steckverbindersystem, das Steckverbindersystem aufweisend:
-- einen Steckverbinder (1 );
-- ein Gehäuse (20), an dem der Steckverbinder (1 ) montiert ist;
wobei das Gehäuse (20) eine Öffnung (21 ) mit einer ersten Innenwandung (22) aufweist,
wobei der Steckverbinder (1 ) ein Schirmblech (40) aufweist, welches zumindest abschnittsweise in die Öffnung (21 ) hineinragt,
wobei ein Ring (30) in der Öffnung (21 ) angeordnet ist und mit einer Außenwandung (31 ) die erste Innenwandung (22) der Öffnung (21 ) elektrisch kontaktiert,
wobei das Schirmblech (40) mit einer weiteren Außenwandung (41 ) des Schirmblechs (40) eine zweite Innenwandung (32) des Rings (30) elektrisch kontaktiert.
2. Steckverbindersystem nach Anspruch 1 ,
wobei der Ring (30) in der Öffnung (21 ) kraftschlüssig oder reibschlüssig befestigt ist oder wobei der Ring (30) in die Öffnung (21 ) eingepresst ist.
3. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine mittlere erste Rauigkeit (RA1 ) der Außenwandung (31 ) des Rings (30) weniger als 1 ,0pm oder weniger als 0,5pm oder weniger als 0,35pm oder weniger als 0,3 pm beträgt.
4. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine mittlere zweite Rauigkeit (RA2) der zweiten Innenwandung (32) des Rings (30) weniger als 1 ,0pm oder weniger als 0,5pm oder weniger als 0,35pm oder weniger als 0,3pm beträgt.
5. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine mittlere dritte Rauigkeit (RA3) der weiteren Außenwandung (41 ) des Schirmblechs (40) weniger als 1 ,0pm oder weniger als 0,5pm oder weniger als 0,35pm oder weniger als 0,3pm beträgt.
6. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die weitere Außenwandung (41 ) des Schirmblechs (40) eine Beschichtung aufweist,
wobei die Beschichtung insbesondere mehrlagig ausgebildet ist,
wobei die Beschichtung insbesondere ein Material aufweist, insbesondere zum überwiegenden Teil, welches gewählt ist aus der Gruppe: Silber, Gold, Platin, Palladium, Nickel, Zinn.
7. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Innenwandung (22) der Öffnung (21 ) Aluminium umfasst oder zum überwiegenden Teil Aluminium umfasst.
8. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die erste Innenwandung (22) der Öffnung (21 ) vor der Montage des Rings (30) eine mittlere vierte Rauigkeit (RA4) aufweist, die mehr als 10pm beträgt oder die zwischen 10pm und 50pm beträgt oder die zwischen 15pm und 30pm beträgt.
9. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der in die Öffnung (21 ) des Gehäuses (20) hineinragende Abschnitt des Schirmblechs (40) Kupfer umfasst oder zum überwiegenden Teil Kupfer umfasst.
10. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Ring (30) aus einem Material gestaltet ist, welches ein
Standardelektrodenpotenzial aufweist, welches zwischen dem
Standardelektrodenpotenzial der ersten Innenwandung (22) der Öffnung (21 ) des Gehäuses (20) und dem Standardelektrodenpotenzial des in die Öffnung (21 ) hineinragenden Abschnitts (45) des Schirmblechs (40), insbesondere ohne
Beschichtung, liegt.
1 1. Steckverbindersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Ring (30) aus Stahl oder Edelstahl gebildet ist
oder
wobei der Ring (30) zum überwiegenden Teil Stahl oder Edelstahl umfasst.
12. Verfahren zur Herstellung eines Steckverbindersystems, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
-- Bereitstellen eines Gehäuses (20) mit einer Öffnung (21 ), die eine erste Innenwandung (22) aufweist;
-- Bereitstellen eines Rings (30) mit einer Außenwandung (31 ) und einer zweiten Innenwandung (32);
-- Anordnen des Rings (30) in der Öffnung (21 ) derart, dass der Ring (30) mit seiner Außenwandung (31 ) die erste Innenwandung (22) der Öffnung (21 ) elektrisch kontaktiert,
-- Bereitstellen eines Steckverbinders (1 ) mit einem Schirmblech (40), welches eine weitere Außenwandung (41 ) aufweist;
-- Anordnen des Steckverbinders (1 ) am Gehäuse (20) derart, dass das Schirmblech (40) zumindest abschnittsweise in die Öffnung (21 ) hineinragt und mit der weiteren
Außenwandung (41 ) die zweite Innenwandung (32) des Rings (30) elektrisch kontaktiert.
13. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
wobei der Ring (30) in die Öffnung (21 ) eingepresst wird.
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