WO2023041110A1 - Elektrisches signalverteilungsgerät - Google Patents

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WO2023041110A1
WO2023041110A1 PCT/DE2022/100668 DE2022100668W WO2023041110A1 WO 2023041110 A1 WO2023041110 A1 WO 2023041110A1 DE 2022100668 W DE2022100668 W DE 2022100668W WO 2023041110 A1 WO2023041110 A1 WO 2023041110A1
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contact
shielding
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signal distribution
plug
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Application number
PCT/DE2022/100668
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French (fr)
Inventor
Luca BALTRUSCHAT
Stephan Schreier
Original Assignee
HARTING Electronics GmbH
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Publication date
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    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure
    • H01R13/6585—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts
    • H01R13/6586—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts for separating multiple connector modules
    • H01R13/6587—Shielding material individually surrounding or interposed between mutually spaced contacts for separating multiple connector modules for mounting on PCBs
    • H—ELECTRICITY
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    • H01R13/6591—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members
    • H01R13/6594—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the shield being mounted on a PCB and connected to conductive members
    • H01R13/6595—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the shield being mounted on a PCB and connected to conductive members with separate members fixing the shield to the PCB
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    • H01R24/86—Parallel contacts arranged about a common axis
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node

Definitions

  • the invention is based on an electrical signal distribution device according to the preamble of independent claim 1 .
  • the electrical signal distribution device can be used in particular to receive analog and/or digital electrical signals and to process and/or transform and/or forward them.
  • the electrical signal distribution device can be a connection device for a data network, preferably a so-called “I/O link module”, which is also known in technical jargon as an "I/O connection box", as an “I/O box”. , as a “field module” or as a “sensor-actuator box”, or it can also be an Ethernet switch.
  • the electrical signal distribution device can connect field devices connected to it, such as sensors and actuators, via its connector sockets via the data network, for example to a control device.
  • I/O-Link modules in the network are known from publications WO 2016/155685 A1 and DE 10 2008 060 006 B4.
  • publication DE 102018 104 843 A1 proposes a grounding connection element for electrical grounding and/or electromagnetic shielding of electrical components arranged in a plastic housing.
  • the grounding connection element provides at least one electrical contact that is routed outwards with respect to the plastic housing and is provided by a substantially spiral-shaped, metal insert with a contact pin protruding from a spiral-shaped area of the insert formed, which is fixedly arranged in an outwardly accessible, substantially cylindrical recess of the plastic housing.
  • the grounding connection element is overmoulded with plastic in the region of the recess of the plastic housing, with at least part of the contact pin being retained in a non-moulded state.
  • the use of a plastic housing is advantageous and desirable for reasons such as flexibility of shape, tightness and low-cost production.
  • German Patent and Trademark Office has researched the following prior art in the priority application for the present application: DE 10 2018 104 843 A1 and EP 2 980 923 A1.
  • the object of the invention is to equip a signal distribution device, which has a plastic housing, with a shielding device that is as effective as possible and can be produced easily. Seen from a somewhat different perspective, the aim is to specify a signal distribution device that is shielded as effectively as possible, has a plastic housing and can be produced inexpensively.
  • An electrical signal distribution device has the following components:
  • a plastic housing which is preferably produced by injection molding, and at least one connector socket, which o has a contact carrier with at least one continuous contact chamber and also o has at least one electrical plug contact that is accommodated and held at least in some areas in the at least one contact chamber of the contact carrier, with ⁇ the at least one plug contact has a plug-side end with a plug-in area for the plug-side connection to a mating contact of a mating plug plugged into the respective connector socket and also has a connection-side end with a connection area; a circuit carrier which is arranged in the plastic housing and has at least one conductor track which is electrically conductively connected to the connection area of the at least one plug contact; where o the plastic housing has a device connection part, where o the device connection part has at least one cylindrical recess, where o the at least one cylindrical recess has an inner diameter, where o the at least one contact carrier is arranged in the at least one cylindrical recess of the device connection part, and a shielding device, which has the following
  • the plastic housing forms a shielded device housing.
  • the circuit carrier can in particular be a printed circuit board, which can advantageously be mass-produced inexpensively and is easy to process.
  • Said plug contact of the connector socket can preferably be a socket contact, i. H. a plug-in contact, the plug-in area of which is in the form of a socket, in particular a hollow cylinder.
  • the invention has the advantage that the production of the shielded device housing of a signal distribution device is simplified.
  • the housing concept of an unshielded signal distribution device can be retained and essentially only needs to be supplemented by the components of the shielding device in order to achieve the said effectively shielded to obtain the device housing.
  • the advantages of using a plastic housing are retained, e.g. B. a flexible shape, especially in the injection molding process, a high tightness, in particular when used in the field plays an important role, and inexpensive manufacturability, especially in large quantities.
  • said shielding sleeve has an internal thread to enable the respective mating connector, which has an external thread, to be screwed in, for locking a common plug-in connection in the plugged-in state.
  • the shielding sleeve can have an undercut in the form of an inwardly directed circumferential locking edge on the plug-in side. This latching edge is used to latch a mating connector, which has latching hooks directed outwards.
  • the shielding sleeve can therefore have both said internal thread and said locking edge, so that it can be plugged in either with a mating connector that has a screw thread or with a mating connector that has snap-in hooks pointing outwards. This is particularly advantageous because it increases the plug compatibility of the electrical signal distribution device.
  • said mating connector which has outwardly directed latching hooks
  • said mating connector can be a so-called “inverse push-pull connector”, in which the latching hooks can be actuated for unlocking by an unlocking sleeve that can be moved counter to the plugging direction.
  • the metallic shielding sleeve preferably made of brass, also provides excellent shielding of the allows particularly sensitive plug area of the connector socket.
  • the shielding sleeve can have a self-tapping external thread.
  • the shielding sleeve can be mounted in the device connection part with little effort, namely self-tapping in the respective cylindrical plug socket of the device connection part can be screwed, the self-tapping thread of the shielding sleeve preferably in the plastic material of the device connection part surrounding the socket, i. H. into the socket, automatically cuts a counter-thread.
  • This self-tapping screwing in makes work much easier compared to a much more complex overmoulding process and also enables unshielded plastic housings to be retrofitted, regardless of the respective thread sizes.
  • the invention has the further advantage that the latching lug of the shielding sleeve is particularly stable due to the metal material, in particular brass, from which the shielding sleeve is made, and can therefore withstand particularly high tensile forces.
  • the invention has the further advantage that the shielding sleeve, and in particular its locking lug, has a particularly compact design.
  • the invention has the additional advantage that the latching lug, in particular in the insertion direction and/or perpendicular thereto, can be made particularly narrow due to its metallic material and nevertheless has a high level of stability.
  • valuable space is saved within the shielding sleeve, and thus also in the connector socket of which it is a part, and the desired compact design is made possible.
  • the latching hooks of the latching plug connector to be plugged in with them can also have particularly small dimensions as a result.
  • the shielding sleeve is also suitable for the conventional screw connection of a mating connector in the form of a screw connector, which for this purpose has in particular an external thread that corresponds to the internal thread of the shielding sleeve, and also with regard to this screw connection, due to its metallic material, a particularly large one has stability.
  • a further additional advantage of the shielding sleeve is that the metal, in particular the brass material, from which the shielding sleeve is made is more resistant than the plastic material of the housing connection part. This not only increases the holding force of the detent, but also facilitates the production of such a plastic housing equipped with built-in sockets. In particular, the assembly of such shielding sleeves in the device connection part of the plastic housing is considerably facilitated by the self-tapping screwability of the shielding sleeve in its plastic material.
  • Wall bushing with an optionally plug-in side from the Plastic housing more precisely from the device connection part, protruding external thread section required.
  • this allows the shielding sleeve to be installed completely countersunk in the device connection part, and does not have to, as is usual in the prior art, protrude with an external thread section on the plug side from the housing wall for screwing through a union nut - which is advantageously not required when using said shielding sleeve.
  • This saves some space and a part that can be lost both in the plug-in direction and perpendicular to it.
  • the shielding sleeve as a component of the shielding device, has a shielding effect against external electrical and/or magnetic fields due to its metallic material, in particular its brass material.
  • the shielding effect can in particular affect socket contacts as well as pin contacts to be plugged in therewith.
  • the plastic housing which can be inexpensively and easily produced by injection molding and whose shape can also be adapted very flexibly to the needs of the respective application, and in particular connection boxes, which naturally have a large number of plug-in connections, reinforces a particularly good one in their particularly sensitive plug-in areas Can have shielding to avoid mutual crosstalk and against external electrical and / or magnetic fields.
  • some of the shielding sleeves and preferably all of the shielding sleeves of the shielding device are electrically conductively connected to the shielding housing and thus also to one another in the form of a ground connection.
  • an external ground connection e.g. a screw contact
  • the ground connection can be made via the shield and/or ground connection of the mating connector plugged into the respective shielding sleeve.
  • the shielding sleeve essentially has a hollow-cylindrical basic shape. This is advantageous because as a result its basic shape is adapted to the inevitably round shape of its internal and external threads in a practical and material-saving manner.
  • the shielding sleeve can advantageously have a continuous, preferably essentially cylindrical, cavity as a receiving area for receiving a plug-in area of a have plugged or plugged mating connector.
  • the internal thread can in particular be arranged on the inside of an internal thread section of the receiving area that tapers slightly in the cavity. Even if the receiving area tapers in this section, the shielding sleeve also retains its essentially hollow-cylindrical basic shape in this internally threaded section.
  • essentially hollow-cylindrical thus includes, among other things, a hollow-cylindrical base body with the external self-tapping thread, the internal screw thread, preferably in the tapering internal thread section, the locking lug on the plug-in side and in particular also the conical attachment on the plug-in side and preferably also the aforesaid at the opposite end running phase.
  • the internal thread can be a metric thread and particularly preferably an M12 thread which, in particular in accordance with the standard, is compatible with the M12 screw connectors that are customary for the applications described at the outset.
  • the shielding sleeve is a turned part.
  • the shielding sleeve is preferably produced using a turning method, in particular a CNC (“Computerized Numerical Control”) turning method.
  • the CNC process has the advantage that details such as the outer and inner radius, length and thread depth of the self-tapping external thread and the internal thread provided for screwing the screw connector can be easily adapted to the respective requirements of device construction by programming a process computer, and the manufacture of the shielding sleeves too in small series can be automated and cost-effective.
  • the undercut of the shielding sleeve, which forms the aforesaid latching lug can be produced much less expensively than in the injection molding process.
  • the shielding sleeve has, on a plug-side end section of the shielding sleeve, a peripheral attachment that widens conically, at least in its outer contour, towards the plug-side end of the shielding sleeve. This is used to close the thread cut or to be cut by the sleeve into the device connection part and is particularly suitable for terminating flush with the device connection part on a plug-side end surface of the shielding sleeve, whereby the shielding sleeve can be installed countersunk in the device connection part.
  • the shielding sleeve can have a circumferential outer chamfer, i.e. a circumferential outer bevel, which has a self-centering effect when the shielding sleeve is inserted into the cylindrical recess of the device connection part, since the shielding sleeve centers itself therein when it is installed in the cylindrical recess. This further increases the benefit of simplified device manufacture.
  • the shielding sleeve is essentially in the form of a hollow cylinder.
  • the metal shielding sleeve can be made of a copper alloy, preferably brass.
  • the shielding sleeve is preferably made in one piece.
  • the contact carriers can be made in one piece together with the device connection part, for example in the form of a single, common injection-molded part.
  • the contact carrier can be arranged “floating” in the shielding sleeve, and thus protrude into the shielding sleeve without being fastened directly to the shielding sleeve. This has the advantage that the construction of the device/the plastic housing can take place independently of design-related manufacturing tolerances of its components without resulting mechanical stresses and is thereby further simplified.
  • the respective contact carrier can thus be a separate part which can be fastened to the circuit carrier, for example.
  • the shielding device of the signal distribution device has a shielding housing, which in particular can be essentially closed on all sides, with the term “essentially closed on all sides” implying that cables, for example signal lines, connection areas of the plug contacts, etc., can be routed through.
  • the shielding housing is arranged inside the plastic housing and encloses the circuit carrier, which is designed in particular as a printed circuit board, for its shielding.
  • the shielding housing can be designed in several parts, ie at least two parts, preferably three parts, and can have, for example, a separate base part and a separate cover, between which the circuit carrier, in particular the printed circuit board, is arranged.
  • the shielding housing can also have a separate shielding housing attachment, for example, which represents a mechanical connection to the plastic housing.
  • the person skilled in the art understands from the above wording (“at least two-part, preferably three-part”) that four-, fifth-, six-, ... n-part is also disclosed, as well as e.g. B. due to the flexibility of the material, a one-piece design is possible.
  • Both the bottom part and the cover can each have a base area, in particular rectangular, whose length and width exceed the length and width of the circuit carrier, in particular the printed circuit board.
  • the respective base area can have an edge bent at right angles to one or more, in particular all edges, which ideally results in a peripheral frame when assembled, whereby the circuit carrier, in particular the printed circuit board, is essentially surrounded on all sides for particularly effective shielding.
  • the cover can have through-openings for the plug-in areas of the plug-in contacts and further connection options, e.g. B. each provide one or more contacting slots for an electrical connection to the respective connecting element.
  • the shielding housing is electrically conductively connected to at least one, preferably several, in particular all shielding sleeves via the respective electrically conductive connecting element.
  • at least one connecting element is in electrical contact with the shielding housing at at least one point, e.g. B. by having at least one contact tab with which it is inserted, for example, through said contact opening of the shielding housing and held positively and non-positively therein and is thus electrically conductively connected to it.
  • the contact lug can also be screwed or soldered to the shielding housing, which does benefit the quality and/or reliability of the electrical contact, but the aforementioned Tolerance compensation is harmful.
  • the respective connecting element is electrically conductively connected to the respective shielding sleeve.
  • the preferably multiple contact carriers can each be designed essentially in the form of a cylinder.
  • the contact carriers can have a diameter that is smaller than the inside diameter of the cylindrical recesses.
  • the respective contact carrier can then preferably be arranged countersunk concentrically within the respective cylindrical recess of the device connection part.
  • the respective contact carrier can be connected to the device connection part by means of a connecting web, in particular annular, formed circumferentially on the inside of the cylindrical recess at the device-side end of the cylindrical recess and can be held by this connecting web on the housing connection part.
  • the entire device connection part can be produced together with the contact carriers, in particular in a single injection molding process, as a one-piece injection molded part.
  • the electrically conductive connecting element can in particular be a stamped and bent part which has in particular a flat, closed contact ring on which at least one contact tab is preferably arranged and bent out of the plane of the ring.
  • several, for example four, contact tabs can be arranged, preferably on the outside, on the contact ring, in particular at equidistant intervals.
  • the contact tabs can be made in one piece with the contact ring. In the production they can B. in one step together with the contact ring preferably in a single stamping process from a sheet are punched out and then bent out of the plane of the ring in a further step.
  • the contact ring of the connecting element can have an outer diameter which is smaller than the diameter of the cylindrical recess and can furthermore have an inner diameter which is larger than the diameter of the cylindrical contact carrier.
  • the connecting element can be arranged with its contact ring on the connecting web and the connecting element can be held in particular in a form-fitting manner between the outer wall of the cylindrical recess and the cylindrical contact carrier on the device connection part in the respective cylindrical recess.
  • the device connection part can have continuous connection openings for the passage of said contact lugs of the connecting element. If the connecting element is inserted with its contact ring in a form-fitting manner into the respective cylindrical recess, its contact lugs protrude through the connecting openings and can thus make electrical contact with the shielding housing.
  • the respective contact lug can preferably be inserted through the said contacting slots of the cover of the shielding housing and, in particular, be held therein in a positive and non-positive manner. Additionally or alternatively, soldering or screwing can also take place at this point.
  • the contact carriers are part of circular connectors. These can be so-called “M12” circular connectors, but other circular connectors with other thread sizes can of course also be used, for example so-called “M8” circular connectors.
  • M means that the locking mechanism of these circular connectors may be a so-called “metric” screw-in thread, whereby the diameter of the respective screw-in thread can be designated in integer metric units (in this case millimeters). For example, an M12 thread has a diameter of 12 mm and an M8 thread has a diameter of 8 mm.
  • circular connectors with screw-in threads of other diameters e.g. B. can also be specified in inches, find use.
  • An X-shaped (i.e. “cross-shaped”) or Y-shaped receptacle for a corresponding X-shaped or Y-shaped shielding element can be provided in at least one or even more, in particular all of the contact carriers.
  • the shielding element is a so-called "shield cross”.
  • the shielding cross usually has four shielding walls which are arranged symmetrically to one another and which, viewed in cross section, each form a right angle to their neighboring shielding wall and have a common cutting axis which usually runs in the plug-in direction.
  • the shielding cross in the case of the Y-shaped shielding element, on the other hand, two shielding walls form a preferably acute angle and the third shielding wall forms the same angle with each of them, i.e. it is arranged symmetrically thereto.
  • the respective shielding element is then also a component of the shielding device, can consist of metal, preferably a metal alloy such as a zinc alloy and/or an aluminum alloy, and can, for example, be produced in a die-casting process, in particular in zinc and/or aluminum die-casting process.
  • the contact carriers which for example have such a cross-shaped receptacle for inserting an X-coded shielding element, are accordingly divided into four preferably equally sized segments, each of which can have two contact chambers, e.g. B. for receiving two plug contacts, which together serve to transmit a differential signal.
  • the respective shielding element for example said shielding cross, can be grounded, for example, via the connecting element on the shielding housing.
  • this grounding of the shield cross can be realized in that the shield cross has a connecting section which makes electrical contact with the connecting element. This has the advantage that the structure is thereby further simplified.
  • the shielding cross itself can have a direct connection to the shielding housing.
  • the shielding cross can have a contact pin that protrudes beyond the shielding cross on the device side.
  • the device connection part can have at least one through-opening for one contact pin each in the cylindrical recess.
  • the contact carrier can be segmented, for example by two slots arranged in the shape of a cross in order to accommodate a metal shielding element, for example a shield cross.
  • the device connection part can have a through-opening for the shielding element or at least for part of it, through which the shielding element z. B. can be performed with a ground pin to make electrical contact with a ground connection of the circuit board.
  • Connector types Adaptations to the device connection part are planned be, e.g. B. Snap hooks for contact carriers for two-pin Ethernet connections.
  • 1a shows an essentially hollow-cylindrical shielding sleeve with a self-tapping external thread in a 3D representation
  • FIG. 1b shows a cross-sectional representation of a connector socket, which has the shielding sleeve screwed into a device connection part, a contact carrier and plug-in contacts;
  • FIG. 2 shows a signal distribution device with eight connector sockets in an exploded view
  • 3a shows a group of eight shielding sleeves
  • 3b shows a group of eight connecting elements
  • 3c shows a group of eight screen crosses
  • 4b shows an assembled signal distribution device with a plastic housing
  • 5a shows a plug-side view of a device connection part of the plastic housing with a connector socket
  • FIG. 5b shows a view of a cover of a shielding housing with the connector socket on the inside of the device
  • 5c shows a cross-sectional illustration through the connector socket
  • 6a shows a plug-side view of the device connection part with a connector socket
  • 6b shows a single connecting element
  • 6c shows the device connection part from the plug-side view with inserted connecting element
  • 6d shows a device-side view of the device connection part
  • FIG. 7a shows a plug-side view of the device connection part with a two-pin connector socket
  • 7b shows a view from inside the device of the inside of the cover of the shielding housing with the two-pole plug connector
  • FIG. 1a shows an essentially hollow-cylindrical shielding sleeve 1, which thus has an essentially hollow-cylindrical base body 5 with a self-tapping external thread 3.
  • FIG. 1a At its plug-side end, shown in the drawing above, the shielding sleeve 1 has a circumferential attachment 2 on a plug-side end section, which at least in its outer contour widens conically towards the plug-side end. Furthermore, the plug-side end also has a slightly funnel-shaped inner contour (not specified ) recognizable with an adjoining undercut, which forms a circumferential locking lug 14.
  • This circumferential locking lug 14 serves to lock a locking plug, not shown, on the plug side (ie from above in the drawing) to be inserted, which can have, for example, concentrically outwardly directed locking hooks which engage the locking lug 14 from the inside when rusted.
  • the essentially hollow-cylindrical shielding sleeve 1 has a peripheral outer chamfer 4 for self-centering when screwing into a cylindrical recess 60 of a device connection part 6 shown below, e.g. B. the device connection part 6 of a device housing.
  • the shielding sleeve 1 has a continuous cavity 10 as a receiving area. Within this cavity 10, which is essentially cylindrical, the shielding sleeve 1 has an internally threaded section 13 that tapers into the cavity 10.
  • the internally threaded section 13 is arranged on the connection side, ie below the locking lug 14 in the drawing.
  • the latching lug 14 is arranged on the plug-in side of the internally threaded section 13 , ie above the internally threaded section 13 in the drawing.
  • the internally threaded section 13 has an internal thread, not shown in the drawing, for screwing in a screw plug connector, also not shown, to be inserted on the plug side (i.e.
  • the internal thread can preferably be a metric thread and in particular an M12 thread, so that a matching standard-compliant metric screw connector, and in particular an M12 screw connector, can be inserted into the shielding sleeve 1 and on its Internal thread can be screwed.
  • the shielding sleeve 1 is thus suitable both for receiving and locking a snap-in connector and for receiving and locking a screw connector.
  • Said self-tapping external thread 3 of the shielding sleeve 1 is used to install the shielding sleeve 1 in the already mentioned cylindrical recess 60 of the device connection part 6.
  • the shielding sleeve 1 made of metal, for example brass, and can be made in a turning process.
  • the self-tapping external thread 3 of the shielding sleeve 1 cuts a mating thread in the cylindrical recess 60 , ie in the plastic material of the device connection part 6 which surrounds the cylindrical recess 60 .
  • the device connection part 6 is designed in one piece with a contact carrier 7 , the contact carrier 7 protruding into the cavity 10 of the shielding sleeve 1 .
  • the device connection part 6 can be produced together with the contact carrier 7 as an injection molded part in a joint injection molding process.
  • This contact carrier 7 has several passage openings as contact chambers 70, in each of which a plug contact 8 is accommodated.
  • Each plug-in contact 8 has a plug-in area 80 and a connection area 81 as well as a holding section 87 arranged between them, with which it is held in the contact carrier 7 .
  • the plug-in contacts 8 shown here are socket contacts, since their plug-in area 80 is designed in the form of a socket.
  • connection side On the connection side, i.e. shown below in the drawing, its pin-shaped connection area 81 protrudes through contact openings of a printed circuit board 9 and is electrically conductively connected at the rear to a conductor track 91 located there, e.g. soldered.
  • FIG. 2 shows a signal distribution device with a plastic housing 600 and eight connector sockets in an exploded view.
  • the signal distribution device has a device connection part 6 with eight cylindrical recesses 60, into each of which a shielding sleeve 1 is screwed in a self-tapping manner.
  • the signal distribution device has a printed circuit board 9. This
  • Circuit board 9 is in the assembled state of a
  • Shielding housing 100 surrounded, which is explicitly shown in Fig. 4a is designated.
  • the shielding housing 100 has a base part 101, a cover 102 with a plurality of openings and contact slots 107, which are not designated in any more detail.
  • the shielding housing attachment 103 has an unspecified passage for an adapter element 610, which surrounds the power connection 700 in the assembled state.
  • FIG. 3a shows a group of eight shielding sleeves 1 which are intended to be screwed into the cylindrical recesses 60 of the device connection part 6 after the eight connecting elements shown in FIG. 3b have been inserted into these cylindrical recesses 60.
  • Figure 3c shows a group of eight screen crosses 140, each of which is intended to be arranged in a segmented contact carrier 7, such as is shown in Figure 5a.
  • FIG 4a shows an assembled signal distribution device without a plastic housing 600, i.e. the plastic housing 600 is hidden in this illustration.
  • the shielding sleeves 1 actually arranged in the cylindrical recesses 60 are therefore shown as free-standing, although they are actually held by the device connection part 6 .
  • the shielding sleeves 1 are each placed on a connecting element 160 whose contact lugs 167 are inserted through a respective contacting slot 107 in the cover 102 of the shielding housing 100 .
  • the printed circuit board 9 is accommodated in the shielding housing 100, ie arranged between its base part 101 and cover 102 and covered by the shielding housing attachment 103 in the area of its power connection.
  • FIG. 4b shows the assembled signal distribution device with the plastic housing 600. It can be seen from this how the shielding sleeves 1 are countersunk in the device connection part 6.
  • FIG. 4b shows the assembled signal distribution device with the plastic housing 600. It can be seen from this how the shielding sleeves 1 are countersunk in the device connection part 6.
  • FIG. 5a shows a plug-side view of a device connection part 6 of the plastic housing with a connector socket, arranged in the device connection part 6, of the signal distribution device.
  • the connector socket has at least the shielding sleeve 1, the shielding cross 140 and a contact carrier 7 with eight continuous contact chambers 70, in each of which an electrical plug contact 8 is accommodated, only the plugging area 80 of the respective plug contact 8 being visible in this illustration.
  • the contact carrier 7 has two intersecting slots into which the shield cross 140 is inserted in order to shield one plug-in contact pair from the other plug-in contact pairs. This is mentioned as an example and is particularly well suited for pure signal transmission in differential form. In other designs, the slots and the shielding element could also have a different shape, e.g. a Y-shaped coding, instead of the so-called “X-shaped coding” shown here.
  • the contact carrier 7 is connected to the device connection part 6 via a peripheral connecting web 76 .
  • the contact carrier 7 is designed in one piece with the device connection part 6 .
  • 5b shows a view of the cover 102 of the shielding housing 100 from the inside of the device. It is easy to see that the plug contacts 8 with their connection areas 81 designed as connection pins and the shielding cross 140 are pushed through the cover 102 at the openings provided for this purpose. Furthermore, the four contact tabs 167 are through Contacting slots 107 of the cover 102 are inserted and held positively and non-positively therein, thus ensuring a secure ground contact with a variable insertion depth to compensate for tolerances.
  • 5c shows a cross-sectional view through the connector socket. From this it can be seen how the plug-in contacts 8 protrude with their connection pins 81 through the cover 102 of the shielding housing 100 in order to make electrical contact with conductor tracks on the circuit board 9 .
  • the shielding cross 140 and the connecting element 160 make direct contact with the cover 120.
  • the shielding sleeve 1 screwed into the cylindrical recess 60 of the housing connection part 6 presses on the device side (in the drawing at the bottom) on the contact ring 166 of the connecting element 160 and is electrically connected via its contact lugs 167 electrically conductively connected to the shielding housing 100 .
  • FIG. 6a shows a plug-side view of the device connection part 6 with the connector socket in a somewhat different embodiment.
  • the contact carriers 7′ are designed in one piece with the device connection part 6 and are thus connected to it, namely via a circumferential web 76 on the device side, in which four continuous connection openings 760 are located.
  • the main differences from the previous illustration are that the contact carrier 7 ′ shown here is not segmented, has only five contact chambers 70 and that the connector socket accordingly has only five plug contacts 8 designed as socket contacts and has no shield cross 140 .
  • Fig. 6b shows a single electrically conductive connecting element 160.
  • the electrically conductive connecting element 160 is designed as a stamped and bent part and consists of sheet metal. It has a flat, closed contact ring 166, on which four contact lugs 167 are preferably arranged at equidistant intervals on the outside and are bent out of the ring plane.
  • the contact tabs 167 are designed in one piece with the contact ring 166 . During production, they can be stamped out of sheet metal together with the contact ring 166 in a single stamping process without great effort in one process step and then bent out of the plane of the ring in a further step.
  • FIG. 6c shows the device connection part 6 from the plug-side view with the connecting element 160 inserted into the recess 6.
  • the contact ring 166 of the connecting element 160 comes to rest on the web 76.
  • the connecting element 160 reaches through the web 76 through its connecting openings 760, as can be seen from the device-side view shown in FIG. 6d.
  • FIG. 7a shows a plug-side view of the device connection part 6 with a two-pin connector socket whose contact carrier 7" is surrounded by a shielding plate 71.
  • a connector socket can be used, for example, in the technical environment of two-pin Ethernet.
  • FIG. 7b shows the corresponding device-inside view of the inside of the cover 102 of the shielding housing 100 with the two-pole connector socket.
  • the main difference to the previous statements is two snap hooks 73, which pass through the shielding housing 100 at the latching openings provided for this purpose.
  • the snap hooks 73 can be electrically conductive and thus create an additional electrical ground connection between the shielding housing 100 and a ground connection 93 of the printed circuit board 9 in each case.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Ein Signalverteilungsgerät soll mit einem Kunststoffgehäuse (600) ausgestattet sein und trotzdem möglichst effizient geschirmt werden. Dazu weist das das Kunststoffgehäuse (600) ein Geräteanschlussteil (6) mit mindestens eine zylinderförmige Ausnehmung (60) mit einem darin angeordneten Kontaktträger (7) auf. Darin wird eine metallische Schirmhülse (1) mit einem selbstschneidenden Außengewinde (3) eingeschraubt. Ein Schirmungsgehäuse (100) wird im Inneren des Kunststoffgehäuses (600) angeordnet, umschließt dabei einen Schaltungsträger (9), kontaktiert dabei elektrisch mit dessen Masseanschluss und ist weiterhin je über ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (160) unter Wahrung eines mechanischen Toleranzausgleichs mit den Schirmhülsen (1) des Signalverteilungsgeräts verbunden.

Description

Titel: Elektrisches Signalverteilungsgerät
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Signalverteilungsgerät nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1 .
Das elektrische Signalverteilungsgerät kann insbesondere dazu dienen, analoge und/oder digitale elektrische Signale zu empfangen und sie zu verarbeiten und/oder zu transformieren und/oder weiterzuleiten.
Insbesondere kann es sich bei der elektrischen Signalverteilungsgerät um ein Anschlussgerät für ein Datennetzwerk, bevorzugt um ein sogenanntes „I/O-Link-Modul“, das im Fachjargon auch als „I/O-Anschlussbox“, als „I/O- Box“, als „Feldmodul“ oder als „Sensor-Aktor-Box“ bezeichnet wird, oder aber auch um einen Ethernet-Switch handeln. Das elektrische Signalverteilungsgerät kann über seine Steckverbinderbuchsen daran angeschlossene Feldgeräte wie Sensoren und Aktoren über das Datennetzwerk beispielsweise mit einer Kontrolleinrichtung verbinden.
Stand der Technik
I/O-Link-Module sind in ihrem Aufbau und ihrer Funktion im Netzwerk aus den Druckschriften WO 2016/155685 A1 und DE 10 2008 060 006 B4 bekannt.
Weiterhin schlägt die Druckschrift DE 102018 104 843 A1 zur elektrischen Erdung und/oder elektromagnetischen Abschirmung von in einem Kunststoffgehäuse angeordneten elektrischen Komponenten ein Erdungsanschlusselement vor. Das Erdungsanschlusselement stellt wenigstens einen, bezüglich des Kunststoffgehäuses nach außen geführten elektrischen Kontakt bereit und ist durch ein im Wesentlichen spiralförmiges, metallisches Einlegeteil mit einem aus einem spiralförmigen Bereich des Einlegeteils herausragenden Kontaktpin gebildet, welches in einer nach außen hin zugänglichen, im Wesentlichen zylinderförmigen Ausnehmung des Kunststoffgehäuses fest angeordnet ist. Weiterhin wird offenbart, das Erdungsanschlusselement im Bereich der Ausnehmung des Kunststoffgehäuses mit Kunststoff zu umspritzen, wobei zumindest ein Teil des Kontaktstifts in einem unbespritzten Zustand erhalten wird.
Leider ist dieses Herstellungsverfahren sehr aufwändig und die Schirmung bezieht sich lediglich auf den Steckbereich, nicht aber auf den Bereich und insbesondere die Signalwege innerhalb des Kunststoffgehäuses.
Andererseits ist die Verwendung eines Kunststoffgehäuses aus Gründen wie der Flexibilität der Formgebung, Dichtigkeit und preisgünstiger Fertigung vorteilhaft und erwünscht.
Im Stand der Technik besteht daher für derartige Signalverteilungsgeräten, die ein Kunststoffgehäuse besitzen, ein Bedarf an einer möglichst umfassenden und unaufwändig zu fertigenden Schirmung.
Das Deutsche Patent- und Markenamt hat in der Prioritätsanmeldung zur vorliegenden Anmeldung den folgenden Stand der Technik recherchiert: DE 10 2018 104 843 A1 und EP 2 980 923 A1 .
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Signalverteilungsgerät, das ein Kunststoffgehäuse aufweist, mit einer möglichst wirkungsvollen und einfach herstellbaren Schirmungsvorrichtung auszustatten. Aus einem etwas anderen Blickwinkel betrachtet, geht es darum, ein möglichst wirkungsvoll geschirmtes Signalverteilungsgerät anzugeben, das ein Kunststoffgehäuse aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Ein elektrisches Signalverteilungsgerät besitzt folgende Bestandteile:
Ein Kunststoffgehäuse, das bevorzugt im Spritzgussverfahren hergestellt ist, sowie mindestens eine Steckverbinderbuchse, welche o einen Kontaktträger mit mindestens einer durchgehenden Kontaktkammer besitzt und weiterhin o mindestens einen zumindest bereichsweise in der mindestens einen Kontaktkammer des Kontaktträgers aufgenommenen und darin gehaltenen elektrischen Steckkontakt aufweist, wobei ■ der mindestens eine Steckkontakt ein steckseitiges Ende mit einem Steckbereich zum steckseitigen Verbinden mit einem Gegenkontakt eines mit der jeweiligen Steckverbinderbuchse gesteckten Gegensteckers besitzt und zudem ein anschlussseitiges Ende mit einem Anschlussbereich aufweist; einen im Kunststoffgehäuse angeordneten Schaltungsträger, der mindestens eine Leiterbahn aufweist, welche mit dem Anschlussbereich des mindestens einen Steckkontakts elektrisch leitend verbunden ist; wobei o das Kunststoffgehäuse ein Geräteanschlussteil aufweist, wobei o das Geräteanschlussteil mindestens eine zylinderförmige Ausnehmung besitzt, wobei o die mindestens eine zylinderförmige Ausnehmung einen Innendurchmesser aufweist, wobei o der mindestens eine Kontaktträger in der mindestens einen zylinderförmige Ausnehmung des Geräteanschlussteils angeordnet ist, sowie eine Schirmungseinrichtung, welche folgende Bauteile aufweist: o mindestens eine metallische Schirmhülse mit einer hohlzylindrischen Grundform, die einen Außendurchmesser besitzt, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der zylinderförmigen Ausnehmungen entspricht; o ein Schirmungsgehäuse, welches im Inneren des Kunststoffgehäuses angeordnet ist und dabei den Schaltungsträger umschließt, und o zumindest ein geräteinnenseitig aus dem Geräteanschlussteil ragendes, elektrisch leitfähiges Verbindungselement, welches die zumindest eine Schirmhülse mit dem Schirmungsgehäuse elektrisch leitend verbindet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
Das Kunststoffgehäuse bildet zusammen mit der Schirmungseinrichtung ein geschirmtes Gerätegehäuse.
Bei dem Schaltungsträger kann es sich insbesondere um eine Leiterkarte handeln, die vorteilhafterweise serienmäßig preisgünstig herstellbar und leicht zu verarbeiten ist.
Bei dem besagten Steckkontakt der Steckverbinderbuchse kann es sich bevorzugt um einen Buchsenkontakt handeln, d. h. um einen Steckkontakt, dessen Steckbereich buchsenförmig, insbesondere hohlzylindrisch, ausgeführt ist.
Die Erfindung besitzt den Vorteil, dass die Fertigung des geschirmten Gerätegehäuses eines Signalverteilungsgeräts vereinfacht wird.
Von besonderem Vorteil ist es, dass das Gehäusekonzept eines ungeschirmten Signalverteilungsgeräts beibehalten werden kann und im Wesentlichen nur um die Komponenten der Schirmungseinrichtung ergänzt zu werden braucht, um das besagt wirkungsvoll geschirmte Gerätegehäuse zu erhalten. Dabei bleiben die Vorteile der Verwendung eines Kunststoffgehäuses erhalten, z. B. eine flexible Formgebung, insbesondere im Spritzgussverfahren, eine hohe Dichtigkeit, in insbesondere beim Einsatz im Feld eine wichtige Rolle spielt, sowie eine preisgünstige Herstellbarkeit insbesondere in hohen Stückzahlen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt die besagte Schirmhülse ein Innengewinde zur Ermöglichung des Einschraubens des jeweiligen Gegensteckers, welcher ein Außengewinde aufweist, zur Verriegelung einer gemeinsamen Steckverbindung im gesteckten Zustand.
Alternativ oder ergänzend kann die Schirmhülse einen Hinterschnitt in Form einer steckseitigen, nach innen gerichteten umlaufenden Rastkante besitzen. Diese Rastkante dient zur Verrastung eines Gegensteckers, welche nach außen gerichtete Rasthaken aufweist.
Idealerweise kann die Schirmhülse somit sowohl das besagte Innengewinde als auch die besagte Rastkante besitzen, wodurch sie wahlweise sowohl mit einem Gegenstecker, der ein Schraubgewinde besitzt, als auch mit einem Gegenstecker, welcher nach außen gerichtete Rasthaken besitzt, gesteckt werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, weil sich dadurch die Steckkompatibilität des elektrischen Signalverteilungsgeräts erhöht.
Insbesondere kann es sich bei dem besagten Gegenstecker, der nach außen gerichtete Rasthaken besitzt, um einen sogenannten „inversen Push Pull Steckverbinder“ handeln, bei welchem die Rasthaken zur Entriegelung von einer entgegen der Steckrichtung verschiebbaren Entriegelungshülse betätigbar sind.
Vorteilhafterweise wird durch die metallische, bevorzugt aus Messing hergestellte Schirmhülse auch eine hervorragende Schirmung des besonders sensiblen Steckbereichs der Steckverbinderbuchse ermöglicht.
Die Herstellung des Kunststoffgehäuses, insbesondere des Geräteanschlussteils, wird durch den Einsatz der Schirmhülse erheblich vereinfacht, da bei seiner Herstellung zur Bildung der Rastnase im Kunststoffmatenal, insbesondere im Spritzgussverfahren, kein Hinterschnitt gebildet werden muss. Schließlich ist ein derartiger Hinterschnitt aus Kunststoff im dafür üblichen und ansonsten sehr vorteilhaften Spritzgussverfahren nur sehr schwer zu realisieren.
Zudem kann die Schirmhülse ein selbstschneidendes Außengewinde besitzen. Dadurch ist die Schirmhülse mit nur geringem Aufwand in das Geräteanschlussteil montierbar, nämlich selbstschneidend in die jeweilige zylinderförmige Steckaufnahme des Geräteanschlussteils einschraubbar, wobei das selbstschneidende Gewinde der Schirmhülse bevorzugt in das die Steckaufnahme umgebende Kunststoffmatenal des Geräteanschlussteils, d. h. in die Steckaufnahme, automatisch ein Gegengewinde schneidet. Dieses selbstschneidende Einschrauben stellt eine deutliche Arbeitserleichterung gegenüber einem viel aufwändigeren Um spritzvorgang dar und ermöglicht weiterhin eine Nachrüstbarkeit ungeschirmter Kunststoffgehäuse unabhängig von den jeweiligen Gewindegrößen.
Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, dass die Rastnase der Schirmhülse insbesondere durch den metallischen Werkstoff, insbesondere Messing, aus dem die Schirmhülse besteht, besonders stabil ist und dadurch besonders hohen Zugkräften standhält.
Gleichzeitig besitzt die Erfindung den weiteren Vorteil, dass die Schirmhülse, und insbesondere ihre Rastnase, eine besonders kompakte Bauform aufweist. Die Erfindung besitzt insbesondere den zusätzlichen Vorteil, dass die Rastnase, insbesondere in Steckrichtung und/oder senkrecht dazu, durch ihr metallisches Material besonders schmal ausgeführt sein kann und dennoch eine hohe Stabilität aufweist. Dadurch wird innerhalb der Schirmhülse, und damit auch in der Steckverbinderbuchse, deren Bestandteil sie ist, wertvoller Bauraum eingespart und die gewünscht kompakte Bauform ermöglicht. Weiterhin können dadurch insbesondere auch die Rasthaken des damit zu steckenden Raststeckverbinders besonders geringe Abmessungen aufweisen.
Ein besonders großer Vorteil besteht darin, dass die Schirmhülse aus Kompatibilitätsgründen auch zur herkömmlichen Verschraubung eines Gegensteckers in Form eines Schraubsteckverbinders, welcher dazu insbesondere ein mit dem Innengewinde der Schirmhülse korrespondierendes Außengewinde aufweist, geeignet ist und auch bezüglich dieser Verschraubung aufgrund ihres metallischen Materials eine besonders große Stabilität aufweist.
Ein weiterer zusätzlicher Vorteil der Schirmhülse besteht darin, dass das Metall, insbesondere das Messingmaterial, aus dem die Schirmhülse besteht, widerstandsfähiger ist als das Kunststoffmaterial des Gehäuseanschlussteils. Dadurch wird nicht nur die Haltekraft der Rastnase vergrößert, sondern zudem auch die Herstellung eines solchen, mit Einbaubuchsen bestückten Kunststoffgehäuses erleichtert. Insbesondere wird die Montage solcher Schirmhülsen in das Geräteanschlussteil des Kunststoffgehäuses durch die selbstschneidende Einschraubbarkeit der Schirmhülse in dessen Kunststoffmaterial erheblich erleichtert.
Durch die Verwendung des selbstschneidenden Gewindes wird zudem auch keine Überwurfmutter zur Verschraubung einer
Wanddurchführung mit einem gegebenenfalls steckseitig aus dem Kunststoffgehäuse, genauer aus dem Geräteanschlussteil, hervorstehenden Außengewindeabschnitt benötigt.
Vorteilhafterweise kann dadurch die Schirmhülse vollständig versenkt in das Geräteanschlussteil eingebaut werden, und muss nicht, wie sonst im Stand der Technik üblich, mit einem Außengewindeabschnitt steckseitig aus der Gehäusewand zur Verschraubung durch eine - bei Verwendung der besagten Schirmhülse also vorteilhafterweise nicht benötigte - Überwurfmutter herausragen. Dadurch wird sowohl in Steckrichtung als auch senkrecht dazu etwas Platz sowie ein verlierbares Teil eingespart.
Ein weiterer Vorteil des versenkten Einbaus der Schirmhülse ergibt sich auch aus der üblichen Anwendungspraxis der bereits angesprochenen I/O-Anschlussboxen, welche im Bereich der Automatisierungstechnik häufig auch (verbal verkürzt) als sogenannte „I/O-Boxen“ bezeichnet werden. In diesem technischen Gebiet ist es nämlich seit langem üblich, die Funktion der Einbaubuchsen (Eingänge, Ausgänge, durchgeschliffene Signale, etc.) dadurch zu kennzeichnen und zu erkennen, ob die jeweilige Einbaubuchse versenkt eingebaut ist oder nicht. Für reine Schraubsteckverbinder war dies bislang unproblematisch. In Verbindung mit modernen Raststeckverbindern, insbesondere den bereits erwähnten „Push-Pull-Steckverbindern“, ergeben sich aus dem zusätzlichen Wunsch nach Kompatibilität zu den bisher üblichen Schraubvernegelungen und der Notwendigkeit des versenkten Einbaus neue Herausforderungen, welche durch die bereits erwähnten Vorteile der Schirmhülse besonders vorteilhaft gelöst werden.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass die Schirmhülse als Bestandteil der Schirmungseinrichtung aufgrund ihres metallischen Materials, insbesondere ihres Messingmaterials, eine schirmende Wirkung gegen äußere elektrische und/oder magnetische Felder besitzt. Insbesondere schirmt sie so die in ihr angeordneten oder anzuordnenden Steckkontakte gegen die äußeren Felder ab, auch wenn das Geräteanschlussteil, in das sie eingebaut ist, aus Kunststoff besteht. Diese schirmende Wirkung kann insbesondere Buchsenkontakte als auch damit zu steckende Stiftkontakte betreffen. Dies ist besonders vorteilhaft, weil dadurch auch die preisgünstig und unaufwändig im Spritzgussverfahren herstellbaren und weiterhin in ihrer Form sehr flexibel an Bedürfnisse die jeweiligen Anwendung anpassbaren Kunststoffgehäuse, und insbesondere Anschlussboxen, welche naturgemäß sehr viele Steckverbindungen besitzen, verstärkt in ihren besonders sensiblen Steckbereichen eine besonders gute Schirmung zur Vermeidung eines gegenseitigen Übersprechens sowie gegen elektrische und/oder magnetische äußere Felder besitzen können.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind einige der Schirmhülsen und bevorzugt sämtliche Schirmhülsen der Schirmungseinrichtung mit dem Schirmungsgehäuse und somit auch untereinander in Form einer Masseverbindung elektrisch leitend verbunden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zusätzlich ein externer Masseanschluss, z.B. ein Schraubkontakt an der Schirmungseinrichtung vorgesehen und elektrisch leitend damit verbunden sein. Alternativ oder ergänzend kann der Masseanschluss über den Schirm und/oder Masseanschluss der in die jeweilige Schirmhülse gesteckten Gegensteckers erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schirmhülse im Wesentlichen eine hohlzylindrische Grundform auf. Dies ist vorteilhaft, weil dadurch ihre Grundform zweckmäßig und materialsparend an die zwangsläufig runde Form ihres Innen- und Außengewindes angepasst ist.
Vorteilhafterweise kann die Schirmhülse einen durchgehenden, bevorzugt im wesentlichen zylinderförmigen, Hohlraum als Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Steckbereichs eines damit zusteckenden oder gesteckten Gegensteckers aufweisen. Das Innengewinde kann insbesondere an einem den Hohlraum leicht verjüngenden Innengewindeabschnitt des Aufnahmebereichs innenseitig angeordnet sein. Auch wenn sich der der Aufnahmebereich in diesem Abschnitt verjüngt, bewahrt die Schirmhülse auch in diesem Innengewindeabschnitt ihre im wesentlichen hohlzylindrische Grundform. Der Begriff „im wesentlichen hohlzylindrisch“ beinhaltet somit u.a. einen hohlzylidrischen Grundkörper mit dem außenseitigen selbstschneidenden Gewinde, dem inneren Schraubgewinde, bevorzugt in dem sich verjüngenden Innengewindeabschnitt, der steckseitigen Rastnase und insbesondere auch dem steckseitigen, konischen Aufsatz und am gegenüberliegenden Ende bevorzugt auch der besagten um laufenden Fase.
Insbesondere kann es sich bei dem Innengewinde um ein metrisches Gewinde und besonders bevorzugt um ein M12-Gewinde handeln, welches, insbesondere normgerecht, mit den für die eingangs beschriebenen Anwendungen üblichen M12-Schraubsteckverbindern kompatibel ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei der Schirmhülse um ein Drehteil. Dies bedeutet, dass die Schirmhülse bevorzugt in einem Drehverfahren, insbesondere einem CNC („Computerized Numerical Control“)-Drehverfahren, hergestellt ist. Das CNC-Verfahren hat den Vorteil, dass Details wie Außen- und Innenradius, Länge und Gewindetiefe des selbstschneidenden Außengewindes und des zur Verschraubung des Schraubsteckverbinders vorgesehenen Innengewindes durch eine Programmierung eines Prozessrechners an die jeweiligen Anforderungen des Gerätebaus leicht anzupassen sind und die Herstellung der Schirmhülsen auch in Kleinserien automatisiert und kostengünstig erfolgen kann. In dem Drehverfahren lässt sich der Hinterschnitt der Schirmhülse, welcher die besagte Rastnase bildet, wesentlich unaufwändiger herstellen als im Spritzgussverfahren. In einer vorteilhaften Ausgestaltung besitzt die Schirmhülse an einem steckseitigen Endabschnitt der Schirmhülse einen umlaufenden, sich zumindest in seiner Außenkontur zum steckseitigen Ende der Schirmhülse hin konisch erweiternden Aufsatz. Dieser dient zum Verschließen des von der Hülse in das Geräteanschlussteil eingeschnittenen oder einzuschneidenden Gewindes und ist insbesondere dazu geeignet, an einer steckseitigen Endfläche der Schirmhülse mit dem Geräteanschlussteil bündig abzuschließen, wodurch die Schirmhülse versenkt in das Geräteanschlussteil einbaubar ist.
An ihrem der Steckseite gegenüberliegenden, d. h. geräteseitigen, Ende kann die Schirmhülse eine umlaufende äußere Fase, also eine umlaufende äußere Anschrägung, besitzen, welche beim Einführen der Schirmhülse in die zylinderförmige Ausnehmung des Geräteanschlussteils eine selbstzentrierende Wirkung besitzt, da sich die Schirmhülse beim Einbau in die zylinderförmige Ausnehmung darin selbst zentriert. Dies vergrößert den Vorteil der vereinfachten Geräteherstellung zusätzlich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Schirmhülse im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgeführt.
Die metallische Schirmhülse kann aus einer Kupferlegierung, bevorzugt aus Messing, bestehen.
Die Schirmhülse ist bevorzugt einstückig ausgeführt.
Wie bereits angedeutet können die Kontaktträger in einer bevorzugten Ausgestaltung gemeinsam mit dem Geräteanschlussteil einstückig ausgeführt sein, beispielsweise in Form eines einzigen, gemeinsamen Spritzgussteils. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Kontaktträger „schwimmend“ in der Schirmhülse angerordnet sein, und somit zwar in die Schirmhülse hineinragen, ohne aber direkt an der Schirmhülse befestigt zu sein. Dies hat den Vorteil, dass die Konstruktion des Gerätes/ des Kunststoffgehäuses unabhängig von bauartbedingten Fertigungstoleranzen seiner Komponenten ohne daraus resultierende mechanische Spannungen stattfinden kann und dadurch weiter vereinfacht wird. Bei dem jeweiligen Kontaktträger kann es sich somit um ein separates Teil handeln, welches beispielsweise auf dem Schaltungsträger befestigt sein kann.
Weiterhin besitzt die Schirmungseinrichtung des Signalverteilungsgeräts ein Schirmungsgehäuse, welches insbesondere allseitig im Wesentlichen geschlossen sein kann, wobei der Begriff „im Wesentlichen allseitig geschlossen“ impliziert, dass Kabel, beispielsweise Signalleitungen, Anschlussbereiche der Steckkontakte, etc., hindurchgeführt sein können.
Das Schirmungsgehäuse ist im Inneren des Kunststoffgehäuses angeordnet und umschließt dabei den Schaltungsträger, der insbesondere als Leiterkarte ausgeführt ist, zu dessen Schirmung.
Dazu kann das Schirmungsgehäuse mehrteilig, also zumindest zweiteilig, bevorzugt dreiteilig, ausgeführt sein und beispielsweise ein separates Bodenteil und einen separaten Deckel aufweisen, zwischen denen der Schaltungsträger, insbesondere die Leiterkarte, angeordnet ist. Als drittes Teil kann das Schirmungsgehäuse beispielsweise zusätzlich einen separaten Schirmungsgehäuseaufsatz besitzen, der eine mechanische Verbindung zum Kunststoffgehäuse darstellt. Der Fachmann versteht aus der vorstehenden Formulierung („zumindest zweiteilig, bevorzugt dreiteilig“) dass damit auch vier-, fünft-, sechs-, ... n-teilig offenbart, sowie z. B. durch die Biegsamkeit des Materials auch eine einteilige Ausgestaltung möglich ist. Bei der Montage kann z. B. die Leiterkarte in das Bodenteil eingelegt werden und der Deckel kann auf das Bodenteil aufgesetzt - im Falle einer einteiligen Ausgestaltung darüber gebogen - werden. Sowohl das Bodenteil als auch der Deckel können jeweils eine insbesondere rechteckige Grundfläche besitzen, deren Länge und Breite die Länge und Breite des Schaltungsträger, insbesondere der Leiterkarte, jeweils überschreiten. Die jeweilige Grundfläche kann an einer oder mehreren, insbesondere sämtlichen Kanten jeweils einen rechtwinklig dazu abgebogenen Rand aufweisen, wodurch im zusammengesetzten Zustand idealerweise ein um laufender Rahmen entsteht, wodurch der Schaltungsträger, insbesondere die Leiterkarte, zur besonders wirkungsvollen Schirmung im Wesentlichen allseitig umschlossen ist.
Im Deckel oder im Rahmen können Öffnungen für optionale Zuleitungen vorhanden sein. Der Deckel kann Durchführöffnungen für die Steckbereiche der Steckkontakte aufweisen und weiterhin Anschlussmöglichkeiten, z. B. je einen oder mehrere Kontaktierungsschlitze, für eine elektrische Verbindung zu dem jeweiligen Verbindungselement bereitstellen.
Wie bereits erwähnt, ist das Schirmungsgehäuse über das jeweilige elektrisch leitende Verbindungselement mit zumindest einer, bevorzugt mehreren, insbesondere sämtlichen Schirmhülsen elektrisch leitend verbunden sein. Im Geräteinneren steht somit zumindest ein Verbindungselement an zumindest einer Stelle mit dem Schirmungsgehäuse in elektrischem Kontakt, z. B. indem es mindestens eine Kontaktlasche besitzt, mit der es beispielsweise durch die besagte Kontaktierungsöffnung des Schirmungsgehäuses gesteckt und form- und kraftschlüssig darin gehalten und so elektrisch leitend damit verbunden ist. Dies hat den Vorteil der zum Bauteilbedingten Toleranzausgleich im notwenigen Maße vorhandenen variablen Einstecktiefe. Alternativ oder ergänzend kann die Kontaktlasche auch am Schirmungsgehäuse verschraubt oder verlötet sein, was der Qualität und/oder Zuverlässigkeit des elektrischen Kontakts zwar zugutekommt, aber dem vorgenannten Toleranzausgleich schadet. Im oder am Geräteanschlussteil, insbesondere in der jeweiligen zylinderförmigen Steckaufnahme, ist das jeweilige Verbindungselement elektrisch leitend mit der jeweiligen Schirmhülse verbunden.
Die bevorzugt mehreren Kontaktträger können im Wesentlichen je zylinderförmig ausgeführt sein. Insbesondere können die Kontaktträger einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Innenddurchmesser der zylinderförmigen Ausnehmungen.
Insbesondere kann der jeweilige Kontaktträger dann bevorzugt konzentrisch innerhalb der jeweiligen zylinderförmigen Ausnehmung des Geräteanschlussteils versenkt angeordnet sein. Beispielsweise kann der jeweilige Kontaktträger über einen am geräteseitigen Ende der zylinderförmigen Ausnehmung innenseitig umlaufend an den Kontaktträger angeformten, insbesondere ringförmigen, Verbindungssteg mit dem Geräteanschlussteil verbunden und durch diesen Verbindungssteg am Gehäuseanschlussteil gehalten sein.
Vorteilhafterweise kann das gesamte Geräteanschlussteil zusammen mit den Kontaktträgem, insbesondere in einem einzigen Spritzgussvorgang, als einteiliges Spritzgussteil hergestellt werden.
Bei dem elektrisch leitfähigen Verbindungselement kann es sich insbesondere um ein Stanzbiegeteil handeln, welches insbesondere einen ebenen, geschlossenen Kontaktring aufweist an dem bevorzugt mindestens eine Kontaktlasche angeordnet und aus der Ringebene herausgebogen ist. Insbesondere können mehrere, beispielsweise vier, Kontaktlaschen, bevorzugt außen, am Kontaktringinsbesondere in äquidistanten Abständen angeordnet sein. Die Kontaktlaschen können einstückig mit dem Kontaktring ausgeführt sein. Bei der Herstellung können sie z. B. in einem Verfahrensschritt zusammen mit dem Kontaktring bevorzugt in einem einzigen Stanzvorgang aus einem Blech ausgestanzt werden und danach in einem weiteren Schritt aus der Ringebene herausgebogen werden.
Der Kontaktring des Verbindungselements kann einen Außendurchmesser besitzen, der kleiner ist als der Durchmesser der zylinderförmigen Ausnehmung und kann weiterhin einen Innendurchmesser besitzen, der größer ist als der Durchmesser des zylindrischen Kontaktträgers. Dadurch kann das Verbindungselement mit seinem Kontaktring auf dem Verbindungssteg angeordnet werden und das Verbindungselement kann so insbesondere formschlüssig zwischen der Außenwand der zylinderförmigen Ausnehmung und dem zylinderförmigen Kontaktträger am Geräteanschlussteil in der jeweiligen zylinderförmigen Ausnehmung gehalten sein.
Im umlaufenden Verbindungssteg kann das Geräteanschlussteil durchgehende Verbindungsöffnungen zum Hindurchführen der besagten Kontaktlaschen des Verbindungselements aufweisen. Wenn das Verbindungselement mit seinem Kontaktring formschlüssig in die jeweilige zylinderförmige Ausnehmung eingelegt ist, ragen so seine Kontaktlaschen durch die Verbindungsöffnungen und können so elektrisch mit dem Schirmungsgehäuse kontaktieren. Bevorzugt kann dazu die jeweilige Kontaktlasche durch die besagten Kontaktierungsschlitze des Deckels des Schirmungsgehäuses gesteckt und insbesondere form- und kraftschlüssig darin gehalten sein. Zusätzlich oder alternativ kann an dieser Stelle auch eine Verlötung oder eine Verschraubung stattfinden.
Die Kontaktträger sind dabei Bestandteil von Rundsteckverbindern. Dabei kann es sich um sogenannte „M12“-Rundsteckverbinder handeln, aber es können selbstverständlich auch andere Rundsteckverbinder mit anderen Gewindegrößen Anwendung finden, beispielsweise sogenannte „M8“-Rundsteckverbinder. Dabei bedeutet die Bezeichnung „M“, dass es sich bei dem Verriegelungsmechanismus dieser Rundsteckverbinder gegebenenfalls um sogenannte „metrische“ Einschraubgewinde handelt, wobei der Durchmesser des jeweiligen Einschraubgewindes in ganzzahligen metrischen Einheiten (in diesem Fall Millimeter) bezeichenbar ist. Ein M12-Gewinde zeichnet sich beispielsweise dadurch aus, dass sein Durchmesser 12 mm beträgt und ein M8-Gewinde zeichnet sich dadurch aus, dass sein Durchmesser 8 mm beträgt.
Selbstverständlich können aber auch Rundsteckverbinder mit Einschraubgewinden anderer Durchmesser, die z. B. auch in Zoll angegeben sein können, Verwendung finden.
Im mindestens einem oder auch mehreren, insbesondere sämtlichen Kontaktträgern kann eine X-förmige (d. h. „kreuzförmige“) oder Y-förmige Aufnahme für ein entsprechend X- oder Y-förmiges Schirmungselement, vorgesehen sein. Im X-förmigen Fall handelt es sich bei dem Schirmungselement um ein sogenanntes „Schirmkreuz“.
Diese beiden Arten von Schirmungselementen sind dem Fachmann wohlbekannt. Bei einem X-förmigen Schirmungselement besitzt das Schirmkreuz üblicherweise vier symmetrisch zueinander angeordnete Schirmwände die im Querschnitt betrachtet jeweils einen rechten Winkel zu ihrer benachbarten Schirmwand bilden und eine gemeinsame Schnittachse besitzen, welche üblicherweise in Steckrichtung verläuft. Beim Y-förmiges Schirmungselement dagegen bilden zwei Schirmwände einen bevorzugt spitzen Winkel und die dritte Schirmwand bildet zu jeder davon den gleichen Winkel, ist also symmetrisch dazu angeordnet.
Das jeweilige Schirmungselement ist dann ebenfalls Bestandteil der Schirmungseinrichtung, kann aus Metall, bevorzugt einer Metalllegierung wie einer Zinklegierung und/oder einer Aluminiumlegierung bestehen und kann beispielsweise in einem Druckgussverfahren, insbesondere im Zink- und/oder Aluminiumdruckgussverfahren hergestellt sein. Die Kontaktträger, welche beispielsweise eine solche kreuzförmige Aufnahme zum Einfügen eines X-kodierten Schirmelements aufweisen, sind dementsprechend in vier bevorzugt gleichgroße Segmente unterteilt, von denen jedes insbesondere jeweils zwei Kontaktkammern aufweisen kann, z. B. zur Aufnahme von je zwei Steckkontakten, die gemeinsam zur Übertragung eines differentiellen Signals dienen. Das jeweilige Schirmungselement, beispielsweise das besagte Schirmkreuz, kann beispielsweise über das Verbindungselement am Schirmungsgehäuse geerdet werden.
Insbesondere kann diese Erdung des Schirmkreuzes dadurch realisiert sein, dass das Schirmkreuz einen Verbindungsabschnitt besitzt, welcher mit dem Verbindungselement elektrisch kontaktiert. Dies hat den Vorteil, dass sich der Aufbau dadurch weiter vereinfacht.
Alternativ oder ergänzend kann das Schirmkreuz selbst eine direkte Verbindung zum Schirmungsgehäuse besitzen. Beispielsweise kann das Schirmkreuz einen geräteseitig über das Schirmkreuz hinausragenden Kontaktpin aufweisen. Das Geräteanschlussteil kann in der zylinderförmigen Ausnehmung zumindest eine Durchgangsöffnung für je einen Kontaktpin aufweisen. Zudem kann der Kontaktträger, beispielsweise durch zwei kreuzförmig zueinander angeordnete Schlitze, segmentiert sein, um ein metallisches Schirmelement, beispielsweise ein Schirmkreuz, aufzunehmen. Das Geräteanschlussteil kann für das Schirmelement oder zumindest für einen Teil davon, eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche das Schirmelement z. B. mit einem Massepin geführt sein kann, um mit einem Masseanschluss der Leiterkarte elektrisch kontaktieren.
Weiterhin können für verschiedene Arten zu integrierender
Steckverbindertypen Anpassungen am Geräteanschlussteil vorgesehen sein, z. B. Schnapphaken für Kontaktträger für zweipolige Ethernetverbindungen.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a eine im Wesentlichen hohlzylindrischen Schirmhülse mit einem selbstschneidenden Außengewinde in einer 3D- Darstellung;
Fig. 1b eine Querschnittsdarstellung einer Steckverbinderbuchse, welche die in ein Geräteanschlussteil eingeschraubte Schirmhülse, einen Kontaktträger und Steckkontakte aufweist;
Fig. 2 ein Signalverteilungsgerät mit acht Steckverbinderbuchsen in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 3a eine Gruppe von acht Schirmhülsen;
Fig. 3b eine Gruppe von acht Verbindungselementen;
Fig. 3c eine Gruppe von acht Schirmkreuzen;
Fig. 4a ein zusammengesetztes Signalverteilungsgerät ohne
Kunststoffgehäuse;
Fig. 4b ein zusammengesetztes Signalverteilungsgerät mit einem Kunststoffgehäuse;
Fig. 5a eine steckseitige Ansicht auf ein Geräteanschlussteil des Kunststoffgehäuses mit einer Steckverbinderbuchse;
Fig. 5b eine geräteinnenseitige Ansicht auf einen Deckel eines Schirmungsgehäuses mit der Steckverbinderbuchse;
Fig. 5c eine Querschnittsdarstellung durch die Steckverbinderbuchse;
Fig. 6a eine steckseitige Ansicht auf das Geräteanschlussteil mit einer Steckverbinderbuchse;
Fig. 6b ein einzelnes Verbindungselement; Fig. 6c das Geräteanschlussteil aus der steckseitigen Ansicht mit eingelegtem Verbindungselement;
Fig. 6d eine geräteseitige Ansicht des Geräteanschlussteils;
Fig. 7a eine steckseitige Ansicht auf das Geräteanschlussteil mit einer zweipoligen Steckverbinderbuchse;
Fig. 7b eine geräteinnenseitige Ansicht auf die Innenseite des Deckels des Schirmungsgehäuses mit der zweipoligen Steckverbinderbuchse;
Fig. 7c eine Querschnittsdarstellung durch die zweipolige Steckverbinderbuchse.
Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
Die Figur 1a zeigt eine im Wesentlichen hohlzylindrische Schirmhülse 1 , die also einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Grundkörper 5 mit einem selbstschneidenden Außengewinde 3 aufweist. An ihrem, in der Zeichnung oben dargestellten, steckseitigen Ende besitzt die Schirmhülse 1 an einem steckseitigen Endabschnitt einen umlaufenden, sich zumindest in seiner Außenkontur zum steckseitigen Ende hin konisch erweiternden Aufsatz 2. Weiterhin ist am steckseitigen Ende auch eine geringfügig trichterförmige Innenkontur (nicht näher bezeichnet) mit einem daran anschließenden Hinterschnitt erkennbar, der eine umlaufende Rastnase 14 bildet. Diese umlaufende Rastnase 14 dient der Verrastung eines nicht gezeigten, steckseitig (d. h. in der Zeichnung von oben) einzuführenden Raststeckers, der beispielsweise konzentrisch nach außen gerichtete Rasthaken aufweisen kann, welche im verrosteten Zustand die Rastnase 14 von innen hineingreifen. An ihrem der Steckseite gegenüberliegenden Ende, das in der Zeichnung unten dargestellt ist, besitzt die im Wesentlichen hohlzylindrische Schirmhülse 1 eine umlaufende äußere Fase 4 zur Selbstzentrierung beim Einschrauben in eine zylinderförmige Ausnehmung 60 einem im Folgenden gezeigten Geräteanschlussteil 6, z. B. dem Geräteanschlussteil 6 eines Gerätegehäuses.
Wie in der Fig. 1 b gut zu sehen ist, besitzt die Schirmhülse 1 einen durchgehenden Hohlraum 10 als Aufnahmebereich. Innerhalb dieses Hohlraums 10, der im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt ist, besitzt die Schirmhülse 1 einen, den Hohlraum 10 verjüngenden Innengewindeabschnitt 13. Der Innengewindeabschnitt 13 ist anschlussseitig, also in der Zeichnung unterhalb, der Rastnase 14 angeordnet. Umgekehrt formuliert ist die Rastnase 14 steckseitig des Innengewindeabschnitts 13, also in der Zeichnung oberhalb, des Innengewindeabschnitts 13 angeordnet. Der Innengewindeabschnitt 13 besitzt ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Innengewinde zum steckseitigen Einschrauben eines ebenfalls nicht gezeigten, steckseitig (d. h. in der Zeichnung von oben) einzuführenden Schraubsteckverbinders. Beispielsweise, aber nicht beschränkend, kann es sich bei dem Innengewinde bevorzugt um ein metrisches Gewinde und insbesondere um ein M12-Gewinde handeln, so dass ein dazu passender, normgerechter metrischer Schraubsteckverbinder, und insbesondere ein M12-Schraubsteckverbinder in die Schirmhülse 1 einsteckbar und an ihrem Innengwinde verschraubbar ist.
Somit ist die Schirmhülse 1 sowohl zur Aufnahme und Verriegelung eines Raststeckverbinders als auch zur Aufnahme und Verriegelung eines Schraubsteckverbinders geeignet.
Das besagte selbstschneidende Außengewinde 3 der Schirmhülse 1 dient dem Einbau der Schirmhülse 1 in die bereits erwähnte zylinderförmige Ausnehmung 60 des Geräteanschlussteils 6. Dazu besteht die Schirmhülse 1 aus Metall, beispielsweise aus Messing, und kann in einem Drehverfahren gefertigt sein. Beim vorgenannten Einbau schneidet das selbstschneidende Außengewinde 3 der Schirmhülse 1 ein Gegengewinde in die zylinderförmige Ausnehmung 60, d.h. in das Kunststoffmatenal des Geräteanschlussteils 6, welches die zylinderförmige Ausnehmung 60 umgibt.
Im hier gezeigten Beispiel ist das Geräteanschlussteil 6 einstückig mit einem Kontaktträger 7 ausgeführt, wobei der Kontaktträger 7 in den Hohlraum 10 der Schirmhülse 1 hineinragt. Beispielsweise kann das Geräteanschlussteil 6 zusammen mit dem Kontaktträger 7 als Spritzgussteil in einem gemeinsamen Spritzgussverfahren hergestellt sein. Dieser Kontaktträger 7 besitzt mehrere Durchgangsöffnungen als Kontaktkammern 70, in denen jeweils ein Steckkontakt 8 aufgenommen ist. Jeder Steckkontakt 8 besitzt einen Steckbereich 80 und einen Anschlussbereich 81 sowie einen dazwischen angeordneten Halteabschnitt 87, mit dem er im Kontaktträger 7 gehalten ist. Bei den hier dargestellten Steckkontakten 8 handelt es sich um Buchsenkontakte, da ihr Steckbereich 80 buchsenförmig ausgeführt ist. Anschlussseitig, also in der Zeichnung unten dargestellt, ragt ihr pinförmiger Anschlussbereich 81 durch Kontaktöffnungen einer Leiterkarte 9 hindurch und ist rückwärtig mit einer dort befindlichen Leiterbahn 91 elektrisch leitend verbunden, z.B. verlötet.
Die Fig. 2 zeigt ein Signalverteilungsgerät mit einem Kunststoffgehäuse 600 und acht Steckverbinderbuchsen in einer Explosionsdarstellung. Das Signalverteilungsgerät besitzt ein Geräteanschlussteil 6 mit acht zylinderförmigen Ausnehmungen 60, in welche je eine Schirmhülse 1 selbstschneidend engeschraubt ist.
Weiterhin besitzt das Signalverteilungsgerät eine Leiterkarte 9. Diese
Leiterkarte 9 ist im montierten Zustand von einem
Schirmungsgehäuse 100 umgeben, welches explizit in der Fig. 4a bezeichnet ist. Das Schirmungsgehäuse 100 besitzt ein Bodenteil 101 , einen Deckel 102 mit mehreren nicht näher bezeichneten Öffnungen und Kontaktierungsschlitzen 107. Weiterhin besitzt das Schirmungsgehäuse 100 einen Schirmungsgehäuseaufsatz 103, der zur mechanische Verbindung mit dem Kunststoffgehäuse 600 dient. Der Schirmungsgehäuseaufsatz 103 besitzt eine nicht näher bezeichnete Durchführung für ein Adapterelement 610, welches im montierten Zustand den Stromanschluss 700 umgibt.
Die Fig. 3a zeigt eine Gruppe von acht Schirmhülsen 1 , die zum Einschrauben in die zylinderförmigen Ausnehmungen 60 des Geräteanschlussteils 6 vorgesehen sind, nachdem die in der Fig. 3b gezeigten acht Verbindungselemente in diese zylinderförmigen Ausnehmungen 60 eingelegt wurden.
Die Fig. 3c zeigt eine Gruppe von acht Schirmkreuzen 140, die jeweils dafür vorgesehen sind, in einem segmentierten Kontaktträger 7 angeordnet zu werden, wie es z.B. in der Fig. 5a dargestellt ist.
Die Fig. 4a zeigt ein zusammengesetztes Signalverteilungsgerät ohne Kunststoffgehäuse 600, d.h. das Kunststoffgehäuse 600 ist in dieser Darstellung ausgeblendet. Die eigentlich in den zylinderförmigen Ausnehmungen 60 angeordneten Schirmhülsen 1 sind daher frei stehend dargestellt, obwohl sie eigentlich vom Geräteanschlussteil 6 gehalten sind. Geräteseitig, also in der Zeichnung unten, setzen die Schirmhülsen 1 je auf ein Verbindungselement 160 auf, dessen Kontaktlaschen 167 durch je einen Kontaktierungsschlitz 107 des Deckels 102 des Schirmungsgehäuses 100 gesteckt ist.
Die Leiterkarte 9 ist im Schirmungsgehäuse 100 aufgenommen, d.h. zwischen dessen Bodenteil 101 und Deckel 102 angeordnet und im Bereich ihres Stromanschlusses vom Schirmungsgehäuseaufsatz 103 abgedeckt. Die Fig. 4b zeigt das zusammengesetzte Signalverteilungsgerät mit dem Kunststoffgehäuse 600. Daraus wird ersichtlich, wie die Schirmhülsen 1 im Geräteanschlussteil 6 versenkt angeordnet sind.
Die Fig. 5a zeigt eine steckseitige Ansicht auf ein Geräteanschlussteil 6 des Kunststoffgehäuses mit einer im Geräteanschlussteil 6 angeordneten Steckverbinderbuchse des Signalverteilungsgeräts. Die Steckverbinderbuchse besitzt zumindest die Schirmhülse 1 , das Schirmkreuz 140 und einen Kontaktträger 7 mit acht durchgehenden Kontaktkammern 70, in denen je ein elektrischer Steckkontakt 8 aufgenommen ist, wobei in dieser Darstellung nur der Steckbereich 80 des jeweiligen Steckkontakts 8 zu sehen ist. Durch die Segmentierung besitzt der Kontaktträger 7 zwei sich kreuzende Schlitze, in die das Schirmkreuz 140 eingeführt ist, um je ein Steckkontaktpaar von den anderen Steckkontaktpaaren abzuschirmen. Dies ist beispielhaft erwähnt und besonders gut geeignet, für eine reine Signalübertragung in differentieller Form. In anderen Ausführungen könnten die Schlitze und das Schirmelement statt der hier gezeigten, sogenannten „X- förmigen Kodierung“ auch eine andere Form, z.B. eine Y-förmige Kodierung, besitzen.
Weiterhin ist erkennbar, dass der Kontaktträger 7 mit dem Geräteanschlussteil 6 über einen umlaufenden Verbindungssteg 76 verbunden ist. Der Kontaktträger 7 ist so einstückig mit dem Geräteanschlussteil 6 ausgeführt.
Die Fig. 5b zeigt eine geräteinnenseitige Ansicht auf den Deckel 102 des Schirmungsgehäuses 100. Dabei ist gut zu sehen, dass die Steckkontakte 8 mit ihren als Anschlusspins ausgeführten Anschlussbereichen 81 sowie das Schirmkreuz 140 durch den Deckel 102 an dafür vorgesehenen Öffnungen hindurchgesteckt sind. Weiterhin sind die vier Kontaktlaschen 167 durch Kontaktierungsschlitze 107 des Deckels 102 gesteckt und darin form- und kraftschlüssig gehalten und sorgen so für einen sicheren Massekontakt mit variabler Einstecktiefe als Toleranzausgleich.
Die Fig. 5c zeigt eine Querschnittsdarstellung durch die Steckverbinderbuchse. Daraus wird ersichtlich, wie die Steckkontakte 8 mit ihren Anschlusspins 81 durch den Deckel 102 des Schirmungsgehäuses 100 ragen, um mit Leiterbahnen der Leiterkarte 9 elektrisch zu kontaktieren. Dagegen kontaktieren das Schirmkreuz 140 und das Verbindungselement 160 direkt mit dem Deckel 120. Die in die zylinderförmige Ausnehmung 60 des Gehäuseanschlussteils 6 eingeschraubte Schirmhülse 1 drückt geräteseitig (in der Zeichnung unten) auf den Kontaktring 166 des Verbindungselements 160 und ist über dessen Kontaktlaschen 167 elektrisch mit dem Schirmungsgehäuse 100 elektrisch leitend verbunden.
Auf diese Weise sind alle Schirmhülsen 1 des Signalverteilungsgerätes mit dem Schirmungsgehäuse und somit auch miteinander elektrisch verbunden.
Die Fig. 6a zeigt eine steckseitige Ansicht auf das Geräteanschlussteil 6 mit der Steckverbinderbuchse in einer etwas anderen Ausführung. Auch hier sind die Kontaktträger 7' einstückig mit dem Geräteanschlussteil 6 ausgeführt und so damit verbunden, nämlich über einen um laufenden geräteseitigen Steg 76, in dem sich vier durchgehende Verbindungsöffnungen 760 befinden. Die wesentlichen Unterschiede zur vorangegangenen Darstellung bestehen darin, dass der hier gezeigte Kontaktträger 7' nicht segementiert ist, nur fünf Kontaktkammern 70 besitzt, und dass die Steckverbinderbuchse dementsprechend auch nur fünf als Buchsenkontakte ausgeführte Steckkontakte 8 besitzt und kein Schirmkreuz 140 aufweist. Die Fig. 6b zeigt ein einzelnes elektrisch leitfähiges Verbindungselement 160.
Das elektrisch leitfähige Verbindungselement 160 ist als Stanzbiegeteil ausgeführt und besteht aus einem Metallblech. Es weist einen ebenen, geschlossenen Kontaktring 166 auf, an dem bevorzugt an den außen vier Kontaktlaschen 167 in äquidistanten Abständen angeordnet und aus der Ringebene herausgebogen sind. Die Kontaktlaschen 167 sind einstückig mit dem Kontaktring 166 ausgeführt. Bei der Herstellung können sie ohne großen Aufwand in einem Verfahrensschritt zusammen mit dem Kontaktring 166 in einem einzigen Stanzvorgang aus einem Blech ausgestanzt und danach in einem weiteren Schritt aus der Ringebene herausgebogen werden.
Die Fig. 6c zeigt das Geräteanschlussteil 6 aus der steckseitigen Ansicht mit dem in die Ausnehmung 6 eingelegtem Verbindungselement 160. Dabei kommt der Kontaktring 166 des Verbindungselements 160 auf dem Steg 76 zu liegen. Das Verbindungselement 160 durchgreift den Steg 76 durch dessen Verbindungsöffnungen 760, wie aus der in der Fig. 6d dargestellten geräteseitigen Ansicht hervorgeht.
Abschließend zeigt die Fig. 7a eine steckseitige Ansicht auf das Geräteanschlussteil 6 mit einer zweipolig ausgeführten Steckverbinderbuchse, deren Kontaktträger 7" von einem Schirmblech 71 umgeben ist. Eine solcher Steckverbinderbuchse kann beispielsweise im technischen Umfeld des zweipoligen Ethernets eingesetzt werden.
Die Fig. 7b zeigt die entsprechende geräteinnenseitige Ansicht auf die Innenseite des Deckels 102 des Schirmungsgehäuses 100 mit der zweipoligen Steckverbinderbuchse. Dabei fallen als Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungen vor allem zwei Schnapphaken 73 auf, welche das Schirmungsgehäuse 100 an dafür vorgesehenen Rastöffnungen durchgreifen. Zusätzlich können die Schnapphaken 73 elektrisch leitfähig sein und so eine zusätzliche elektrische Masseverbindung zwischen dem Schirmungsgehäuse 100 und je einem Massenanschluss 93 der Leiterkarte 9 herstellen.
Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind.
Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
Bezugszeichenliste
1 Schirmhülse
10 Hohlraum
13 Innengewindeabschnitt
14 Rastnase
2 Aufsatz
3 selbstschneidendes Außengewinde
4 Fase
5 Grundkörper
6 Geräteanschlussteil
60 zylinderförmige Ausnehmungen
7, 7', 7" Kontaktträger
70 Kontaktkammer
71 Schirmblech
73 Schnapphaken
76 Steg
760 Verbindungsöffnung
8 Steckkontakt
80 Steckbereich
81 Anschlussbereich / Anschlusspin
87 Halteabschnitt
9 Leiterkarte
91 Leiterbahn
93 Masseanschluss
100 Schirmungsgehäuse
101 Bodenteil 102 Deckel
103 Schirmungsgehäuseaufsatz
107 Kontaktierungsschlitz
140 Schirm kreuz 160 Verbindungselement
166 Kontaktring
167 Kontaktlasche
600 Kunststoffgehäuse 610 Adapterelement
700 Stromanschluss

Claims

- 29 -
Ansprüche Elektrisches Signalverteilungsgerät, aufweisend folgende Bestandteile:
Ein Kunststoffgehäuse (600), sowie mindestens eine Steckverbinderbuchse, welche o einen Kontaktträger (7, 7', 7") mit mindestens einer durchgehenden Kontaktkammer (70) besitzt und weiterhin o mindestens einen zumindest bereichsweise in der mindestens einen Kontaktkammer (70) aufgenommenen und darin gehaltenen elektrischen Steckkontakt (8) aufweist, wobei
■ der mindestens eine Steckkontakt (8) ein steckseitiges Ende mit einem Steckbereich (80) zum steckseitigen Verbinden mit mindestens einem Gegenkontakt eines mit der Steckverbinderbuchse gesteckten Gegensteckers besitzt und zudem ein anschlussseitiges Ende mit einem Anschlussbereich (81 ) aufweist; einen im Kunststoffgehäuse (600) angeordneten Schaltungsträger (9), der mindestens eine Leiterbahn aufweist, welche mit dem Anschlussbereich (81 ) des mindestens einen Steckkontakts (8) elektrisch leitend verbunden ist; wobei o das Kunststoffgehäuse (600) ein Geräteanschlussteil
(6) aufweist, wobei o das Geräteanschlussteil (6) mindestens eine zylinderförmige Ausnehmung (60) besitzt, wobei
■ die mindestens eine zylinderförmige Ausnehmung (60) einen Innendurchmesser aufweist, wobei - 30 - o der mindestens eine Kontaktträger (7, 7', 7") in der mindestens einen zylinderförmigen Ausnehmung (60) des Geräteanschlussteils (6) angeordnet ist, sowie eine Schirmungseinrichtung, welche folgende Bauteile aufweist: o mindestens eine metallische Schirmhülse (1 ) mit einer hohlzylindrischen Grundform, die einen Außendurchmesser besitzt, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der zylinderförmigen Ausnehmung (60) entspricht, o ein Schirmungsgehäuse (100), welches im Inneren des Kunststoffgehäuses (600) angeordnet ist und dabei den Schaltungsträger (9) umschließt, und o mindestens ein geräteinnenseitig aus dem Geräteanschlussteil ragendes, elektrisch leitfähiges Verbindungselement (160), welches die jeweilige Schirmhülse (1 ) mit dem Schirmungsgehäuse (100) elektrisch leitend verbindet. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß Anspruch 1 , wobei der mindestens eine Kontaktträger (7, 7', 7") mit dem Geräteanschlussteil (6) einstückig ausgeführt ist. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei der Schirmhülse (1) um ein einstückiges Drehteil handelt, das aus Metal besteht. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine elektrisch leitende Verbindungselement (160) zumindest bereichsweise in der mindestens einen zylinderförmigen Ausnehmung (60) des
Geräteanschlussteils (6) angeordnet und mit der mindestens einen Schirmhülse (1 ) elektrisch leitend verbunden ist.
5. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Schirmhülse (1 ) mit ihrem selbstschneidenden Außengewinde (3) in die mindestens eine zylinderförmige Ausnehmung (60) des Geräteanschlussteils (6) eingeschraubt ist.
6. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Kontaktträger (7, 7', 7") zusammen mit dem Geräteanschlussteil (6) einstückig ausgeführt ist.
7. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Verbindungselement einen ebenen, geschlossenen Kontaktring (166) und mindestens eine an einem Rand des Kontaktrings (166) angeordnete Kontaktlasche (161) aufweist, welche aus der Ringebene herausragt.
8. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß Anspruch 7, wobei mindestens drei Kontaktlaschen (167) an einer Außenkante des Kontaktrings (166) in äquidistanten Abständen angeordnet sind.
9. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei das Verbindungselement (160) als ein Stanzbiegeteil ausgeführt ist, wobei die mindestens eine Kontaktlasche (167) gemeinsam mit dem Kontaktring (166) aus einem Metallblech ausgestanzt und die mindestens eine Kontaktlasche (167) aus der Ringebene des Kontaktrings (166) herausgebogen ist.
10. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Kontaktträger (7, 7', 7") im Wesentlichen zylinderförmig ausgeführt ist und einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist als der Innenddurchmesser der mindestens einen zylinderförmigen Ausnehmung (60), wobei der mindestens eine Kontaktträger (7, 7', 7') konzentrisch in der mindestens einen zylinderförmigen Ausnehmung (60) angeordnet ist.
11 . Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß Anspruch 10, wobei der Kontaktring (166) des mindestens einen Verbindungselements (160) einerseits einen Außendurchmesser besitzt, der kleiner ist als der Innendurchmesser der mindestens einen zylinderförmigen Ausnehmung (60) und andererseits einen Innendurchmesser besitzt, der größer ist als der Durchmesser des mindestens einen zylindrischen Kontaktträgers (7, 7', 7").
12. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11 , wobei der mindestens eine Kontaktträger (7, 7', 7") einen umlaufenden, ringförmigen Verbindungssteg (76) besitzt, über den er mit dem Gehäuseanschlussteil (6) verbunden ist.
13. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß Anspruch 12, wobei das mindestens eine Verbindungselement (160) mit seinem Kontaktring (166) auf dem Verbindungssteg (76) des mindestens einen Kontaktträgers (7, 7', 7") angeordnet und dabei formschlüssig zwischen der Außenwand der zylinderförmigen Ausnehmung (60) und dem zylinderförmigen Kontaktträger (7, 7', 7") am Geräteanschlussteil (6) in der jeweiligen zylinderförmigen Ausnehmung (60) gehalten ist, um dort mit der Schirmhülse (1 ) elektrisch zu kontaktieren.
14. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß Anspruch 13, wobei das Geräteanschlussteil (6) in oder an dem Verbindungssteg (76) des mindestens einen Kontaktträgers (7, 7', 7") zumindest eine durchgehende Verbindungsöffnung (760) aufweist, durch welche - 33 - die mindestens eine Kontaktlasche (167) des zumindest einen Verbindungselements (160) ragt, um geräteinnenseitig elektrisch mit dem Schirmungsgehäuse (100) zu kontaktieren.
15. Elektrisches Signalverteilungsgerät gemäß Anspruch 14, wobei das Schirmungsgehäuse (100) mindestens einen Kontaktierungsschlitz (107) aufweist, durch den die mindestens eine Kontaktlasche (167) des zumindest einen Verbindungselements (160) gesteckt ist, um anschlussseitig mit dem Schirmungsgehäuse (100) elektrisch zu kontaktieren und gleichzeitig einen mechanischen Toleranzausgleich zwischen dem Geräteanschlussteil (6) und dem Schirmungsgehäuse (100) zu gewährleisten.
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