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(11) | EP 1 683 235 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Verbindung zwischen einem Koaxialkabel und einem Steckverbinder und ihr Herstellungsverfahren Connection between a coaxial cable and a connector and method for producing the same Connexion entre un câble coaxial et un connecteur et procédé de réalisation |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Koaxialkabel, insbesondere zur geschirmten Übertragung von Hochfrequenzsignalen, gemäß dem Anspruch 1 und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Koaxialkabels gemäß dem Anspruch 8.
[0002] Koaxialkabel dienen häufig zur Übertragung von hoch-frequenten Antennensignalen in Kraftfahrzeugen und werden in dieser Anwendung meist in großen Stückzahlen eingesetzt. Zur kostengünstigen Bereitstellung entsprechender Koaxialkabel ist ein einfacher Aufbau und eine einfache Konfektionierbarkeit von großer Bedeutung.
[0003] Häufig werden an den Kabelenden Steckverbinder montiert. In diesem Zusammenhang muss üblicherweise eine Zugentlastung vorgesehen werden, welche die elektrisch wirksamen Kontaktierungen der Steckverbinderbauteile mit den Leitungen vor übermäßigen mechanischen Zugbelastungen schützt. Zu diesem Zweck werden beispielsweise vielfach Crimpverbindungen eingesetzt.
[0004] In der EP 0 118 168 A1 wird ein Steckverbinder für ein mehrpoliges geschirmtes Kabel beschrieben, bei dem eine Hülse zur Kontaktierung mit einem Schirmgeflecht in den Innenraum des schlauchförmigen Schirmgeflechts eingeschoben wird. Zur mechanischen Befestigung, bzw. zum Zwecke der Zugentlastung wird eine Crimpverbindung unter Verwendung einer separaten weiteren äußeren Hülse hergestellt.
[0005] Aus der US 4 131 332 ist ein Steckverbinder für ein einpoliges Koaxialkabel bekannt, bei dem ebenfalls der als Metallgeflecht ausgebildete Schirm mit seiner Innenseite mit einer Hülse kontaktiert ist. An der Außenseite des Schirms ist eine weitere Hülse angeordnet, welche durch eine Crimpverbindung eine mechanische Zugentlastung der Kontaktstelle gewährleisten soll.
[0006] Die US 4 173 385 beschreibt ein einpoliges Koaxialkabel mit einem das Dielektrikum umschließenden, elektrisch leitenden Schirm, der ein Metallgeflecht und eine elektrisch leitende Folie umfasst und wobei der Steckverbinder zwischen dem Dielektrikum und dem Schirm eingefügt ist.
[0007] Die vorbekannten Kabel haben unter anderem den Nachteil, dass sie nur vergleichsweise aufwändig herstellbar sind und aus relativ vielen Einzelheiten bestehen.
[0008] Erfindungsgemäß liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen, einem Koaxialkabel und einem Steckverbinder zu schaffen, welches mit geringem Herstellungsaufwand fertigbar ist, und eine hohe Qualität und Robustheit aufweist. Ebenso wird durch die Erfindung ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung und Konfektionierung eines derartigen Koaxialkabels bereitgestellt.
[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 6 gelöst.
[0010] Erfindungsgemäß wird bei der Anbringung eines Steckverbinders, der ein Ende eines Koaxialkabels bildet, eine Kontakthülse zwischen einen Schirm und ein Dielektrikum geschoben bzw. eingebracht. Dabei ist die Kontakthülse derart angeordnet, dass sie in einem Teilabschnitt einerseits das Dielektrikum umschließt und andererseits vom Schirm umschlossen ist. Zum Zwecke der Zugentlastung wird eine Umspritzung vorgenommen. Auf diese Weise kann auf eine Crimpverbindung oder auf eine sonstige weitere Maßnahme zur Zugentlastung zwischen dem Schirm und der Kontakthülse verzichtet werden.
[0011] In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Außenkontur der Umspritzung unterschiedliche Abstände zu einer Seele des Koaxialkabels auf, so dass durch diese Außenkontur formschlüssig Kräfte auf ein Umgehäuse einer Sekundärverriegelung übertragen werden können.
[0012] Der Begriff "umschließen" ist im Weiteren nicht so zu verstehen, dass eine Lage, welche eine andere Lage im Kabelaufbau umschließt zwingend die andere Lage berührt. Vielmehr kann zwischen zwei Lagen, von denen die eine die andere umschließt auch eine Zwischenschicht angeordnet sein.
[0013] Unter Steckverbinder sind im Folgenden elektrische Kupplungen zu verstehen, die sowohl als Stecker, als auch als Buchsen ausgebildet sein können.
[0015] Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Koaxialkabels, sowie des entsprechenden Herstellungsverfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Figuren.
[0016] Es zeigen die
- Figur 1
- eine Längsschnittdarstellung eines Koaxialkabels in einem ersten Herstellungsschritt,
- Figur 2
- eine Längsschnittdarstellung des Koaxialkabels in einem zweiten Herstellungsschritt,
- Figur 3a
- eine Längsschnittdarstellung des fertiggestellten Koaxialkabels,
- Figur 3b
- eine Frontansicht des fertiggestellten Koaxialkabels.
[0017] In der Figur 1 ist eine Längsschnittdarstellung eines Koaxialkabels zu Beginn der Herstellung gezeigt. Das einpolige Koaxialkabel weist eine Seele 1 auf, die aus einer Innenader 1.1 und einem Innenkontakt 1.2 besteht. Die Innenader 1.1 besteht ihrerseits aus sieben Drähten und ist von einem elektrisch nicht-leitendem Dielektrikum 2 umschlossen. Dieses Dielektrikum 2 ist wiederum von einem Schirm 3 umgeben, wobei der zweilagige Schirm 3 eine elektrisch leitende Folie 3.1, im vorgestellten Ausführungsbeispiel aus Aluminium, und ein Metallgeflecht 3.2 umfasst. Diese beiden Lagen des Schirms 3 werden von einem Mantel 4 umschlossen, welcher gleichzeitig die Außenlage des Koaxialkabels darstellt, und aus einem Material auf PVC-Basis besteht. Vor Beginn der Anbringung eines Steckverbinders werden der Schirm 3 und der Mantel 4 derart abgelängt, dass das Dielektrikum 2 bezüglich des Schirms 3 und dem Mantel 4 hervorsteht. Ferner ragt die Innenader 1.1 aus dem Dielektrikum 2 heraus.
[0018] An der hervorstehenden Innenader 1.1 wird zunächst der Innenkontakt 1.2 mit einer Crimpverbindung mechanisch und elektrisch kontaktiert. In den Figuren sind, bedingt durch die Schnittdarstellung, die die Innenader 1.1 teilweise umgreifenden plastisch verformten Haltestege des Innenkontakts 1.2 nicht sichtbar.
[0019] Der Steckverbinder, im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Buchse, umfasst eine einstückige elektrisch leitende Kontakthülse 5 aus Metall, die unter anderem aus einem im Wesentlichen hohlzylindrischen Teilabschnitt 5.1 besteht, dessen Außenfläche 5.3 durch Setzen von Körnerpunkten aufgeraut wurde. Alternativ hierzu kann auch eine Aufrauung durch Einkerbungen oder Riffelungen bzw. Rändelungen vorgenommen werden. Darüber hinaus weist die Kontakthülse 5 einen aufgeweiteten Teilbereich auf, in den nach erfolgter Montage ein Stecker einführbar ist. Innerhalb des aufgeweiteten Teilbereichs befindet sich ein Isolierkörper 5.2 aus Kunststoff. Die Wandstärke der Kontakthülse 5 nimmt zu dem Ende hin ab, welches dem aufgeweiteten Teilbereich gegenüberliegt. Diese konische Ausgestaltung, die durch schräges Abdrehen der Außenfläche des entsprechenden Endes der Kontakthülse 5 erreicht wird, führt dort quasi zu einer ringförmigen umlaufenden Schneidkante.
[0020] Im Zuge der Montage, bzw. der Konfektionierung, des Koaxialkabels wird die Kontakthülse 5 auf das hervorstehende Dielektrikum 2 aufgeschoben. Zu diesem Zweck ist der Innendurchmesser der Kontakthülse 5 in dem entsprechenden Berühr-Bereich so bemessen, dass die Kontakthülse 5 radial spielfrei auf dem Dielektrikum 2 in achsparalleler Richtung X verschiebbar ist.
[0021] Danach wird die Kontakthülse 5 in achsparalleler Richtung X zwischen Schirm 3 und Dielektrikum 2, eingeschoben bzw. eingebracht. Dabei gleitet die Innenfläche des ersten Teilabschnittes 5.1 der Kontakthülse 5 auf der Außenfläche des Dielektrikums 2, so dass das Dielektrikum 2 als Führung für die zu verschiebende Kontakthülse 5 dient. Die Außenseite des Teilabschnittes 5.1 der Kontakthülse 5 gleitet entlang der Folie 3.1, wobei die Folie 3.1 infolge der erzeugten Scherkräfte teilweise zusammengeschoben wird.
[0022] Das Metallgeflecht 3.2 und der Mantel 4 werden in dem entsprechendem Bereich leicht aufgeweitet. Durch diese Verformung entstehen radial ausgerichtete Kräfte, welche den Schirm 3 gegen die Kontakthülse 5 drücken, so dass die Folie 3.1 bzw. das Metallgeflecht 3.2 sicher elektrisch leitend mit der Kontakthülse 5 kontaktiert werden. Ferner wird durch die Aufrauungen bzw. durch die Körnerpunkte der Außenfläche des Teilabschnittes 5.1 der Kontakthülse 5 eine höhere Halte- bzw. Abziehkraft der Kontakthülse 5 erreicht.
[0023] Die Verwendung der glatten Folie 3.1 als Bestandteil des Schirms 3 hat an dieser Stelle den Vorteil, dass ein bequemes und einfaches Einführen der Kontakthülse 5 relativ zum Schirm 3 möglich ist. Die Folie 3.1 hat aber nicht nur bezüglich der Montage Vorteile, sie ist im Kabelaufbau auch vorgesehen, um im Betrieb des Koaxialkabels als zusätzliche Schirmdämpfung zu wirken.
[0024] Durch die oben beschrieben Maßnahmen, insbesondere durch das Hervorstehen des Dielektrikums 2 und die Verwendung der Folie 3.1 als Berührschicht zur Kontakthülse 5 wird die Montage vereinfacht und die Montagezeit signifikant verkürzt.
[0025] Nach dem Einbringen der Kontakthülse 5 zwischen Schirm 3 und Dielektrikum 2, umschließt also gemäß der Figur 2 die Kontakthülse 5 in einem Teilabschnitt 5.1 einerseits das Dielektrikum 2 und ist andererseits vom Schirm 3 umschlossen. Die Kontakthülse 5 berührt in diesem Ausführungsbeispiel sowohl das Metallgeflecht 3.2 als auch die Folie 3.1. Gleichzeitig wird durch das Verschieben der Kontakthülse 5 in X-Richtung auch der Innenkontakt 1.2 in die zentrale Bohrung des Isolierkörpers 5.2 eingebracht.
[0026] Im nächsten Herstellungsschritt wird mit Hilfe eines Spritzgussverfahrens ein Isolierstoff, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein glasfaser-verstärktes PP-Material, als Umspritzung 6 um den Mantel 4 und die Kontakthülse 5 aufgebracht. Dabei haftet die Umspritzung 6 hervorragend auf der Kontakthülse 5, aus Metall und dem Mantel 4, welcher, wie bereits beschrieben, auf einem PVC-Material basiert. Nach Abkühlung der Umspritzung 6 ist somit eine sehr gute mechanische Verbindung der umspritzten Teile erreicht, so dass die Umspritzung 6 als Zugentlastung der Kontaktierung des Teilabschnitts 5.1 mit dem Schirm 3 dient, bzw. die Kontakthülse 5 relativ zum Schirm 3 im Sinne einer Zugentlastung fixiert ist. Aus diesem Grund muss keine weitere Maßnahme, bzw. Vorrichtung zur Zugentlastung vorgesehen werden. Insbesondere kann an dieser Stelle auf eine Crimpverbindung verzichtet werden, wodurch die Monatgezeit merklich verkürzt und gleichzeitig die Anzahl der Teile des Koaxialkabels reduziert wird, was den Gesamtaufwand zur Herstellung eines Koaxialkabels mit Steckverbinder wesentlich verringert.
[0027] Die Umspritzung 6 ist geometrisch so ausgeführt, dass an der Außenseite umlaufende Rippen 6.1 vorgesehen sind. Die Außenkontur der Umspritzung 6 weist demnach an in achsparalleler Richtung X versetzten Stellen unterschiedliche Abstände r; R zur Innenader 1.1 bzw. zur Seele 1 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel dient die Umspritzung 6 nicht nur als Zugentlastungselement, sondern auch zur Aufnahme eines Umgehäuses. Ein derartiges Umgehäuse wird verwendet, um eine Verbindung aus zwei Steckverbindern sicher zusammenzuhalten. Zu diesem Zweck müssen achsparallele Kräfte (parallel zu X) in die jeweiligen Kabel einleitbar sein. Diese Kräfte werden durch Formschluss zwischen einem in den Figuren nicht gezeigten Umgehäuse- einer Sekundärverriegelung und der Umspritzung 6 übertragen. Die Rippen 6.1 dienen also zur formschlüssigen Übertragung von achsparallelen Kräften, wobei die Verbindung zwischen Umgehäuse und Koaxialkabel torsionsfrei ist.
[0028] Ein derartiges Koaxialkabel mit Steckverbinder eignet sich insbesondere für die Verwendung in Kraftfahrzeugen zur Übertragung von hochfrequenten Signalen, wie etwa Antennensignalen, im Bereich von 4 GHz. Bedingt durch den Aufbau, insbesondere durch die abdichtende und mechanisch belastbare Umspritzung sind die erfindungsgemäßen Koaxialkabel besonders robust und qualitativ hochwertig.
- eine Seele (1),
- ein die Seele (1) umschließendes Dielektrikum (2),
- einen das Dielektrikum (2) umschließenden elektrisch leitenden Schirm (3), wobei der Schirm (3) ein Metallgeflecht (3.2) und eine elektrisch leitende Folie (3.1) umfasst,
- einen den Schirm (3) umschließenden Mantel (4),
der Steckverbinder umfassend eine Kontakthülse (5), welche in einem Teilabschnitt
(5.1) mit dem Schirm (3) elektrisch leitend kontaktiert ist, wobei der Teilabschnitt
(5.1) eine umlaufende Schneidkante aufweist und
- die Kontakthülse (5) derart angeordnet ist, dass sie in dem Teilabschnitt (5.1) einerseits das Dielektrikum (2) umschließt und andererseits vom Schirm (3) umschlossen ist, charakterisiert dadurch, dass die Innenfläche des ersten Teilabschnittes (5.1) der Kontakthülse (5) auf die Außenfläche des Dielektrikums (2) in der Weise eingeschoben ist, dass auch der Mantel (4) im Bereich des ersten Teilabschnittes (5.1) aufgeweitet ist, und die Schneidkante zwischen dem Dielektrikum (2) und der Folie (3.1) liegt, und dass
- die Kontakthülse (5) durch eine Umspritzung (6) mit Isolierstoff mit dem Mantel (4) des Koaxialkabels mechanisch verbunden ist, so dass die Umspritzung (6) als Zugentlastung der Kontaktierung des Teilabschnitts (5.1) mit dem Schirm (3) dient.
. Einbringen der Kontakthülse (5), die einen Teilabschnitt (5.1) mit einer umlaufenden Schneidkante aufweist, in achsparalleler Richtung (X) zwischen der Folie (3.1) und dem Dielektrikum (2), wobei
. die Innenfläche des ersten Teilabschnittes (5.1) der Kontakthülse (5) auf der Außenfläche des Dielektrikums (2) gleitet, in der Wiese dass auch der Mantel (4) im Bereich des ersten Teilabschnittes (5.1) aufgeweitet wird, und
. die Außenseite des Teilabschnittes (5.1) der Kontakthülse (5) im Bereich der Schneidkante
entlang der Folie (3.1) gleitet,
so dass die Kontakthülse (5) in einem Teilabschnitt (5.1) einerseits das Dielektrikum
(2) umschließt und andererseits vom Schirm (3) umschlossen ist, und mit dem Schirm
(3) in elektrischem Kontakt steht,
. Umspritzen des Mantels (4) und einem Teil der Kontakthülse (5) mit Isolierstoff, so dass die Kontakthülse (5) relativ zum Schirm (3) im Sinne einer Zugentlastung fixiert ist.
- a core (1),
- a dielectric (2) enclosing the core (1),
- an electroconducting shield (3) enclosing the dielectric (2), the shield (3) comprising metal braiding (3.2) and an electroconducting foil (3.1),
- a jacket (4) enclosing the shield (3),
the connector comprising a contact sleeve (5) which is contacted in an electroconducting manner in a subsection (5.1) with the shield (3), the subsection (5.1) having a circumferential cut edge and- the contact sleeve (5) being disposed in such a manner that in the subsection (5.1) it encloses, on the one hand, the dielectric (2) and, on the other hand, is enclosed by the shield (3), characterised in that the inner surface of the first subsection (5.1) of the contact sleeve (5) is pushed onto the outer surface of the dielectric (2) in such a manner that also the jacket (4) in the region of the first subsection (5.1) is widened and the cut edge is situated between the dielectric (2) and the foil (3.1), and in that
- the contact sleeve (5) is mechanically connected to the jacket (4) of the coaxial cable by means of an extrusion coating (6) with insulating material so that the extrusion coating (6) serves to relieve the strain for the contacting of the subsection (5.1) with the shield (3).
- inserting, in a direction (X) parallel to the axis, the contact sleeve (5), which has a subsection (5.1) with a circumferential cut edge, between the foil (3.1) and the dielectric (2),
- the inner surface of the first subsection (5.1) of the contact sleeve (5) sliding on the outer surface of the dielectric (2) in such a manner that also the jacket (4) is widened in the region of the first subsection (5.1), and
- the outer side of the subsection (5.1) of the contact sleeve (5) in the region of the cut edge sliding along the foil (3.1),
so that the contact sleeve (5), on the one hand, encloses the dielectric (2) in a subsection (5.1) and, on the other hand, is enclosed by the shield (3) and is in electrical contact with the shield (3),- extrusion coating the jacket (4) and a part of the contact sleeve (5) with insulation material so that the contact sleeve (5) is fixed relative to the shield (3) in the sense of a strain relief.
- le câble coaxial comprend une âme (1), un diélectrique (2) entourant celle-ci, un écran (3) conducteur de l'électricité et entourant le diélectrique (2), cet écran comprenant un treillis métallique (3.2) et une pellicule (3.1) conductrice de l'électricité, une enveloppe (4) entourant l'écran (3),
- le connecteur comprend une douille de contact (5) en contact électrique avec l'écran (3) par une section (5.1) qui présente une arête de coupe périphérique,
- la douille de contact (5) est disposée de manière d'une part à entourer, dans la
section (5.1) le diélectrique (2), et d'autre part d'être elle-même entourée par l'écran
(3), caractérisée en ce que
la face interne de la première section (5.1) de la douille de contact (5) est coulissée
sur la face externe du diélectrique (2), de manière que même l'enveloppe (4) est élargie
dans la zone de la première section (5.1) et que l'arête de coupe se trouve entre
le diélectrique (2) et la pellicule (3.1),
- la douille de contact (5), par injection périphérique (6) d'un isolant, est reliée mécaniquement à l'enveloppe (4) du câble coaxial, de sorte que cette injection (6) sert à décharger en traction le contact de la section (5.1) avec l'écran (3).
- montage de la douille de contact (5) qui présente une section (5.1) avec une arête de contact périphérique, selon une direction (X) parallèle à l'axe, entre la pellicule (3.1) et le diélectrique (2), étant précisé que la face interne de la première section (5.1) de la douille de contact (5) glisse sur la face externe du diélectrique (2) de manière qu'également l'enveloppe (4) est élargie dans la zone de la première section et que la face externe de la section (5.1) de la douille de contact (5) glisse le long de la pellicule (3.1) dans la zone de l'arête de coupe, de sorte que la douille de contact dans la section (5.1) d'une part entoure le diélectrique (2) et d'autre part est elle-même entourée par l'écran (3) avec lequel elle est en contact électrique,
- injection périphérique d'un isolant sur l'enveloppe (4) et sur une partie de la douille de contact (5), de sorte que la douille de contact est fixée par rapport à l'écran (3) dans le sens d'une décharge en cas de traction.