[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckverbindung, aufweisend ein Verbindungselement
mit einem an einem ersten Ende angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder und
einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
[0002] Die Erfindung betrifft auch einen Gegensteckverbinder und ein Verbindungselement.
[0003] Außerdem betrifft die Erfindung eine Baugruppenverbindung zur Verbindung einer ersten
elektrischen Baugruppe und einer zweiten elektrischen Baugruppe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 13.
[0004] Ferner betrifft die Erfindung eine Leiterplattenanordnung, aufweisend wenigstens
eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
15.
[0005] Elektrische Baugruppen verfügen in der Regel über elektronische Schaltungen, die
auf Leiterplatten ("Printed Circuit Boards", PCBs) durch Verschaltung mehrerer elektronischer
Bauelemente implementiert sind. Häufig sind dabei mehrere Leiterplatten innerhalb
einer Baugruppe vorgesehen, um eine Schaltung beispielsweise räumlich in einem Gehäuse
bzw. einer Umhausung zu verteilen oder um unterschiedliche Module einer Baugruppe
miteinander zu verbinden. In der Regel ist bei diesem Aufbau eine elektrische Verbindung
zwischen den verschiedenen Leiterplatten für einen Signal- und/oder Energieaustausch
erforderlich. Eine elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Leiterplatten kann
beispielsweise auch dann erforderlich sein, wenn mehrere elektronische Baugruppen
miteinander kommunikationsverbunden werden sollen. Insgesamt sind die Gründe, mehrere
elektrische Leiterplatten miteinander zu verbinden, vielfältig.
[0006] Zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten sind verschiedene Möglichkeiten bekannt,
unter anderem ungeschirmte Steckverbinder, Drahtlitzen und Flachbandkabel. Derartige
Verbindungen sind auch unter der Bezeichnung "Board-to-Board"-Verbindung bekannt.
Die herkömmlichen Verbindungen sind in der Regel aber insbesondere für die Hochfrequenztechnik
unzureichend.
[0007] Um zwei Leiterplatten elektrisch miteinander zu verbinden, werden zur Übertragung
von Signalen für die Hochfrequenztechnik häufig koaxiale Verbindungselemente verwendet,
um eine ausreichend hohe Signalqualität zu gewährleisten. Dabei wird in der Praxis
jeweils ein koaxialer Steckverbinder des Verbindungselements mit einem auf einer Leiterplatte
angebrachten Gegensteckverbinder verbunden. Der Gegensteckverbinder ist vorzugsweise
auf der Leiterplatte verlötet oder verpresst und elektrisch mit Streifenteilern der
Leiterplatte verbunden. Ein koaxiales Zwischenstück, auch "Adapter" genannt, verbindet
die beiden koaxialen Steckverbinder und überbrückt somit den Abstand zwischen den
beiden Leiterplatten, um den Signalaustausch zu ermöglichen.
[0008] In der Regel weisen die bekannten koaxialen Verbindungselemente einen Innenleiter
und einen mittels eines Isolationsteils bzw. Dielektrikums von dem Innenleiter elektrisch
isolierten Außenleiter auf, die jeweils als Drehteile hergestellt werden. Die Herstellung
der Komponenten mittels Drehen ist in der Regel erforderlich, um ausreichend gute
Fertigungstoleranzen zu erreichen und eine Presspassung zu ermöglichen. Insbesondere
wenn das Verbindungselement für die Hochfrequenztechnik eingesetzt werden soll, sind
die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen besonders hoch.
[0009] Bei den neueren Produktgenerationen der Verbindungselemente werden außerdem vermehrt
hohe Anforderungen an deren Miniaturisierung gestellt. Hierbei ist einerseits der
Abstand zwischen den Leiterplatten, als auch der Abstand ("Pitch") zwischen zwei benachbarten
Leiterplattensteckverbindern (nachfolgend vom Begriff "Gegensteckerbinder" umfasst)
zu minimieren.
[0010] Ferner gestaltet sich die Montage und Ausrichtung der Verbindungselemente, nicht
zuletzt aufgrund der Miniaturisierung, mittlerweile als vergleichsweise aufwändig.
[0011] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau und die Montage
einer elektrischen Steckverbindung zu vereinfachen, insbesondere unter Beibehaltung
von für die Hochfrequenztechnik geeigneten elektrischen Übertragungseigenschaften.
[0012] Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, einen entsprechenden Gegensteckverbinder
und ein entsprechendes Verbindungselement einer elektrischen Steckverbindung mit verbessertem
Aufbau und vereinfachter Montage bereitzustellen.
[0013] Der vorliegenden Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, den Aufbau und die
Montage einer Baugruppenverbindung zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe
und einer zweiten elektrischen Baugruppe zu vereinfachen, insbesondere unter Beibehaltung
von für die Hochfrequenztechnik geeigneten elektrischen Übertragungseigenschaften.
[0014] Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplattenanordnung
bereitzustellen, die insbesondere einfach zu montieren ist, unter Beibehaltung von
für die Hochfrequenztechnik geeigneten elektrischen Übertragungseigenschaften.
[0015] Die Aufgabe wird für die elektrische Steckverbindung durch Anspruch 1, für den Gegensteckverbinder
durch Anspruch 10 und für das Verbindungselement durch Anspruch 11 gelöst. Hinsichtlich
der Baugruppenverbindung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 13 und
hinsichtlich der Leiterplattenanordnung durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.
[0016] Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der
Erfindung.
[0017] Es ist eine elektrische Steckverbindung vorgesehen, die ein Verbindungselement mit
einem an einem ersten Ende angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder aufweist.
Ferner weist die elektrische Steckverbindung einen ersten elektrischen Gegensteckverbinder
auf. Der erste Gegensteckverbinder weist Kontaktfedern und der erste Steckverbinder
ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse mit einem ersten, zumindest teilringförmig
umlaufenden Kontaktbereich auf. Die Kontaktfedern wirken über den ersten Kontaktbereich
auf das Außengehäuse ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung
zwischen dem ersten Steckverbinder und dem ersten Gegensteckverbinder herzustellen.
[0018] Der erste elektrische Gegensteckverbinder ist vorzugsweise als Gegensteckverbinder
einer ersten elektrischen Baugruppe ausgebildet, vorzugsweise als Leiterplattensteckverbinder
einer ersten elektrischen Leiterplatte.
[0019] Sofern im Rahmen der Erfindung von einem zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich
gesprochen wird, beispielsweise von einem ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden
Kontaktbereich oder einem zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich,
ist hierunter ein Kontaktbereich zu verstehen, der vorzugsweise vollständig ringförmig
um das Außengehäuse umläuft. Der Kontaktbereich kann allerdings auch nur entlang eines
Winkelabschnitts bzw. Winkelsegments um das Außengehäuse (teilringförmig) umlaufen
oder entlang mehrerer, um das Außengehäuse verteilter Winkelabschnitte teilringförmig
umlaufen.
[0020] Das Außengehäuse kann insbesondere einteilig mit dem Außengehäuse des Verbindungselements
ausgebildet sein. Der erste Steckverbinder kann allerdings auch ein von dem Außengehäuse
des Verbindungselements verschiedenes Außengehäuse aufweisen.
[0021] Das Außengehäuse kann vollständig leitfähig oder auch nur abschnittsweise leitfähig
ausgebildet sein. Das Außengehäuse kann beispielsweise auch elektrisch nicht leitende
Bestandteile aufweisen.
[0022] Im Rahmen der Erfindung kann eine beliebige Anzahl Kontaktfedern vorgesehen sein,
beispielsweise zwei Kontaktfedern, drei Kontaktfedern, vier Kontaktfedern, fünf Kontaktfedern,
sechs Kontaktfedern, sieben Kontaktfedern, acht Kontaktfedern oder mehr Kontaktfedern.
[0023] Es kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern einen Federkorb ausbilden.
[0024] Es ist im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich, dass die Kontaktfedern auf den
ersten Kontaktbereich vollständig umlaufend einwirken.
[0025] Vorzugsweise wirken alle Kontaktfedern in derselben axialen Höhenebene auf den ersten
Kontaktbereich ein, wobei gegebenenfalls toleranzbedingte und/oder montagebedingte
Abweichungen möglich sein können.
[0026] Die Kontaktfedern können auch als "Federlaschen" oder "Außenleiterfederlaschen" bezeichnet
werden.
[0027] Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern derart auf den ersten Kontaktbereich
einwirken, dass das Außengehäuse mit einer entlang einer Längsachse des ersten Gegensteckverbinders
wirkenden Axialkraft beaufschlagt ist, die das Außengehäuse gegen einen axialen Endanschlag
des ersten Gegensteckverbinders drückt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen,
dass die Kontaktfedern derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich
und auf einen zweiten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich des Außengehäuses,
der zu dem ersten Kontaktbereich entlang einer Längsachse des Verbindungselements
axial versetzt ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders
wirkende Radialkraft auf das Außengehäuse aufbringen.
[0028] Bei der Längsachse des Verbindungselements kann es sich vorzugsweise um eine Symmetrieachse
des Verbindungselements handeln. Bei der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders
kann es sich vorzugsweise um eine Symmetrieachse des ersten Gegensteckverbinders handeln.
[0029] Bei der erfindungsgemäßen Axialkraft und/oder Radialkraft kann es sich um eine Kraftkomponente
der Federkraft der Kontaktfedern handeln.
[0030] In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich
der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs in Richtung auf das erste Ende des
Verbindungselements erweitert.
[0031] Insbesondere durch diese Ausgestaltung des ersten Kontaktbereichs kann sich eine
axiale Kraftkomponente bzw. die erfindungsgemäße Axialkraft ergeben, um den ersten
Steckverbinder bzw. das Verbindungselement gegen den Endanschlag zu drücken.
[0032] In einer Weiterbildung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern
derart gestaltet sind, dass diese über den zweiten Kontaktbereich auf das Außengehäuse
einwirken.
[0033] Auf diese Weise kann sich eine radiale Kraftkomponente bzw. die erfindungsgemäße
Radialkraft ergeben.
[0034] Vorzugsweise können der erste Kontaktbereich und/oder der zweite Kontaktbereich einen
in Axialrichtung konstanten Außendurchmesser aufweisen, beispielsweise zylinderförmig
ausgebildet sein. Es kann dann beispielsweise vorgesehen sein, die Selbstzentrierungsfunktion
des Verbindungselements durch radiale Kontaktierung in einem zylindrischen Bereich
zu erreichen, wenn die Kontaktbereiche und die Kontaktfedern jeweils axial versetzt
angeordnet sind.
[0035] Erfindungsgemäß kann eine Selbstzentrierung des Verbindungselements bzw. des ersten
Steckverbinders des Verbindungselements in dem ersten Gegensteckverbinder bereitgestellt
werden. Aufgrund dieser Selbstzentrierung kann der "Fangbereich" (auch als Aufnahmebereich
oder Einführbereich bezeichnet) für den ersten Steckverbinder in dem ersten Gegensteckverbinder
verkleinert und damit der gesamte erste Gegensteckverbinder kompakter ausgebildet
sein.
[0036] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die
Kontaktfedern, der erste Kontaktbereich und/oder der zweite Kontaktbereich ausgebildet
sind, dass die Kontaktfedern eine radiale Kraftkomponente und eine axiale Kraftkomponente
auf das Außengehäuse aufbringen derart, dass sich die Längsachse des ersten Steckverbinders
zu der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders parallel ausrichtet.
[0037] Die parallele Ausrichtung der Längsachsen des ersten Steckverbinders bzw. des Verbindungselements
und des ersten Gegensteckverbinders kann zu einer orthogonalen Ausrichtung des Verbindungselements
auf dem Endanschlag führen.
[0038] Unter einer Selbstzentrierung des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder
kann im Rahmen der Erfindung eine Zentrierung, d. h. ein Ausgleich eines seitlichen
Versatzes der Längsachsen des ersten Steckverbinders und des ersten Gegensteckverbinders
und/oder eine orthogonale Ausrichtung der Längsachse des Verbindungselements zu dem
Endanschlag bzw. eine parallele Ausrichtung der Längsachsen des Verbindungselements
und des ersten Gegensteckverbinders, d. h. ein Ausgleich einer Verkippung bzw. einer
Schräglage des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder zu verstehen
sein. Vorzugsweise werden die Längsachsen des Verbindungselements und des ersten Gegensteckverbinders
konzentrisch bzw. koaxial ausgerichtet. Unter einer erfindungsgemäßen Selbstzentrierung
kann auch nur eine Verbesserung der Position und/oder Lage des ersten Steckverbinders
in dem ersten Gegensteckverbinder zu verstehen sein, wodurch sich die Längsachse des
Verbindungselements und die Längsachse des Gegensteckverbinders zumindest aneinander
annähern.
[0039] Grundsätzlich kann sich die Erfindung eignen, um einen Versatz des ersten Steckverbinders
in dem ersten Gegensteckverbinder und/oder eine Schrägstellung des ersten Steckverbinders
in dem ersten Gegensteckverbinder zumindest zu reduzieren. Insbesondere kann ein toleranzbedingter
Versatz des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder verbleiben und/oder
eine toleranzbedingte Schrägstellung des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder
verbleiben.
[0040] Vorzugsweise verlaufen die Längsachsen des Verbindungselements und des ersten Gegensteckverbinders
nach der erfindungsgemäßen Selbstzentrierung allerdings koaxial.
[0041] In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Gegensteckverbinder
ein Gegensteckverbindergehäuse mit einem trichterförmigen Einführbereich für den ersten
Steckverbinder aufweist.
[0042] Ein trichterförmiger Einführbereich, insbesondere eine konische Aufnahme für den
ersten Steckverbinder, kann die Montage der elektrischen Steckverbindung weiter vereinfachen.
Insbesondere kann ein "blindes" Einstecken des ersten Steckverbinders in den ersten
Gegensteckverbinder ermöglicht werden.
[0043] Erfindungsgemäß kann der Durchmesser des Einführbereichs und damit der Durchmesser
des gesamten Gegensteckverbindergehäuses aufgrund der erfindungsgemäßen Selbstzentrierung
des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder verkleinert sein.
[0044] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern
zwei Gruppen ausbilden, die entlang der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders
axial versetzt und derart angeordnet sind, dass die erste Gruppe der Kontaktfedern
über den ersten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einzuwirken vermag, und die zweite
Gruppe der Kontaktfedern über den zweiten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einzuwirken
vermag.
[0045] Durch diese Ausgestaltung kann insbesondere eine Schrägstellung des Verbindungselements
bzw. des ersten Steckverbinders in dem ersten Gegensteckverbinder vermieden oder zumindest
verringert werden, da der erste Steckverbinder in dem ersten Gegensteckverbinder durch
die axial versetzt wirkenden Kontaktfedern einen möglichst linearen Verlauf zwischen
den beiden Gruppen der Kontaktflächen anstreben wird.
[0046] In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern
in dem ersten Gegensteckverbinder mechanisch vorgespannt sind.
[0047] Die Kontaktfedern können somit bereits vorausgelenkt sein, noch bevor der erste Steckverbinder
in den ersten Gegensteckerbinder eingeführt wird.
[0048] Eine Vorspannung der Kontaktfedern kann insbesondere von Vorteil sein, wenn sich
der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs in Richtung auf das erste Ende des
Verbindungselements erweitert, da das hierdurch verbreiterte, erste Ende des Verbindungselements
eine stärkere radiale Auslenkung der Kontaktfedern und somit eine höhere Steckkraft
gegenüber einem herkömmlichen Verbindungselement bedingt. Um dies zu kompensieren,
kann die Vorspannung der Kontaktfedern hilfreich sein. Auf diese Weise können die
Flächenbereiche der einzelnen Kontaktfedern, die beim Steckvorgang die Stirnfläche
des Verbindungselements bzw. das erste Ende des Verbindungselements axial berühren,
reduziert sein. Der Erfinder hat erkannt, dass allein durch diese Tatsache die Steckkraft
des Verbindungselements bereits vorteilhaft reduziert sein kann.
[0049] In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Gegensteckverbindergehäuse
einen in den ersten Gegensteckverbinder hineinragenden Kragen aufweist, der als Anlage
für die Kontaktfedern ausgebildet ist, um die Kontaktfedern mechanisch vorzuspannen.
[0050] Der Kragen oder Bund des Gegensteckverbindergehäuses kann vorzugsweise vollständig
ringförmig umlaufen. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der Kragen lediglich
teilringförmig oder entlang wenigstens eines Winkelabschnitts verteilt umläuft, insbesondere
in den radialen Abschnitten, in denen sich die Kontaktfedern in dem ersten Gegensteckerbinder
befinden. Die Kontaktfedern können jeweils einzeln, in beliebigen Gruppen oder gemeinsam
an einem vollständig umlaufenden Kragen vorgespannt werden.
[0051] Der Kragen des Gegensteckverbinders zur Vorspannung der Kontaktfedern kann vorzugsweise
den trichterförmigen Einführbereich ausbilden.
[0052] Vorzugsweise ist die eine metallische Spannvorrichtung bzw. ein metallischer Kragen
vorgesehen, um die Kontaktfedern vorzuspannen.
[0053] Die Vorspannung der Kontaktfedern kann vorteilhaft sein, da dann der Fangbereich
bzw. der Einführbereich des Gegensteckverbinders (d. h. insbesondere der Bereich von
der Kontaktierungsebene bis zu dem Ende der Kontaktfedern) kürzer gestaltet werden
kann. Somit kann die für das Vorspannen eingesetzte "Spannvorrichtung", insbesondere
der in der Regel kelchförmig ausgeformte Kragen des Gegensteckverbindergehäuses, die
Hauptaufgabe des Einführbereichs bzw. Fangtrichters übernehmen.
[0054] Erfindungsgemäß kann die axiale Länge der Kontaktfedern bzw. eines Federkorbs aufgrund
des reduzierten Einführbereichs bzw. Fangbereichs verkürzt sein.
[0055] Durch die Verwendung eines weicheren Federmaterials kann außerdem der federnde Bereich
der Kontaktfedern verkleinert sein.
[0056] Ein trichterförmiger Einführbereich kann außerdem einen Berührschutz für die Kontaktfedern
und/oder für einen Innenleiterfederkorb des Gegensteckverbinders ausbilden.
[0057] Die Verwendung eines Kragens des Gegensteckverbindergehäuses zur Vorspannung der
Kontaktfedern kann einerseits von Vorteil sein, da sich ein Kragen durch eine Umformung
des freien Endes des Gegensteckverbindergehäuses technisch einfach realisieren lässt
und ein entsprechend ausgebildeter Kragen gleichzeitig zur Ausbildung des trichterförmigen
Einführbereichs für den ersten Steckverbinder dienen kann.
[0058] Die mechanische Vorspannung der Kontaktfedern kann eine geringere zusätzliche Auslenkung
der Kontaktfedern gegenüber dem Fall ohne Vorspannung erforderlich machen, wenn der
erste Steckverbinder in den ersten Gegensteckverbinder eingeführt wird, wobei dennoch
die geforderte Kontaktkraft realisierbar sein kann. Hierdurch kann in Folge vorteilhaft
ein Federkorb bzw. können Kontaktfedern mit einer höheren Federelastizität verwendbar
sein.
[0059] Die Kontaktfedern können in dem ersten Gegensteckverbinder in seinem montierten Zustand
insbesondere vorgespannt sein, um Kontaktfedern mit einer flacheren Federkennlinie
einsetzen zu können. Hierdurch können sich einige Vorteile ergeben. Insbesondere kann
der federnde Bereich der Kontaktfedern bzw. des Kontaktbereichs in dem ersten Gegensteckverbinder
verkürzt sein, was den Bauraum minimieren kann. Ferner wird der Federwerkstoff weniger
stark beansprucht, weshalb ein günstigerer Federwerkstoff einsetzbar sein kann. Schließlich
müssen die Kontaktfedern bei einem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders mit
dem ersten Gegensteckverbinder weniger aufgeweitet werden, wodurch der Einführbereich
der Kontaktfedern kürzer gestaltet werden kann, was abermals den Bauraum reduzieren
kann. Schließlich kann außerdem der Einführbereich der Kontaktfedern den Fangtrichter
bzw. trichterförmigen Einführbereich des ersten Gegensteckverbinders verkürzen.
[0060] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die
Kontaktfedern aus einem Material mit geringem Elastizitätsmodul ausgebildet sind,
insbesondere aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul von 200 GPa oder geringer,
vorzugsweise 150 GPa oder geringer, besonders bevorzugt 100 GPa oder geringer.
[0061] Beispielsweise kann als Material zur Ausbildung der Kontaktfedern Messing, Federbronze
oder Kupferberyllium vorgesehen sein.
[0062] Durch die Verwendung eines entsprechenden Materials kann eine höhere Federelastizität
erzielt werden. In der Regel ist ein weiterer Vorteil eines weicheren Federmaterials,
dass dieses preisgünstiger ist.
[0063] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern
geschlitzt, insbesondere längs geschlitzt sind.
[0064] Es kann auch vorgesehen sein, spezifische Geometrien für die Kontaktfedern vorzusehen,
beispielsweise lange und schmale Kontaktfedern. Auch durch eine entsprechende Geometrie
und gegebenenfalls eine zusätzliche Schlitzung der Kontaktfedern können Kontaktfedern
mit höherer Federelastizität bereitgestellt werden.
[0065] In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich der Außendurchmesser
des ersten Kontaktbereichs in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements
konisch, insbesondere linear, konvex oder konkav, erweitert.
[0066] Der erste Kontaktbereich kann also insbesondere auch gewölbt, beispielsweise konkav
oder konvex, ausgeformt sein.
[0067] Die erfindungsgemäße Selbstzentrierung kann vorzugsweise durch die Kontaktierung
der Kontaktfedern auf einem Konus erreichbar sein, wodurch eine axiale Kraftkomponente
bereitgestellt werden kann, die das Verbindungselement beispielsweise gegen einen
axialen Endanschlag, insbesondere einen durch ein Isolierteil ausgebildeten axialen
Endanschlag, in den Gegensteckverbinder drückt und dadurch aufrichtet.
[0068] Grundsätzlich kommt es auf die Art der Erweiterung des Außendurchmessers des ersten
Kontaktbereichs erfindungsgemäß nicht an. Vorzugsweise ist eine lineare Erweiterung
des Außendurchmessers vorgesehen. Grundsätzlich kann allerdings ein beliebiger Kurvenverlauf
zur Erweiterung des Außendurchmessers des ersten Kontaktbereichs vorgesehen sein.
[0069] In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Gegensteckverbinder
ein Isolierteil aufweist, das bei einem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders
mit dem ersten Gegensteckverbinder zumindest teilweise in das Außengehäuse des ersten
Steckverbinders eindringt.
[0070] Es kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement einen oder mehrere innerhalb
des Außengehäuses geführte Innenleiter aufweist.
[0071] Der wenigstens eine Innenleiter kann in eine Aufnahme des Isolierteils eindringen
und gegebenenfalls ein innerhalb des Isolierteils aufgenommenes Kontaktelement des
ersten Gegensteckverbinders mechanisch und elektrisch kontaktieren.
[0072] Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Isolierteil
das Außengehäuse an einem dem ersten Kontaktbereich gegenüberliegenden, inneren Kontaktbereich
des Außengehäuses kontaktiert, insbesondere wenn der erste Steckverbinder und der
erste Gegensteckverbinder zusammengesteckt sind, vorzugsweise vollständig zusammengesteckt
sind.
[0073] Der innere Kontaktbereich ist vorzugsweise an einer den Kontaktbereich ausbildenden
Außenfläche des Außengehäuses gegenüberliegenden Innenfläche des Außengehäuses ausgebildet.
[0074] Der innere Kontaktbereich folgt vorzugsweise der Geometrie des Kontaktbereichs.
[0075] Es kann vorgesehen sein, dass sich der Innendurchmesser des inneren Kontaktbereichs
in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements erweitert. Vorzugsweise erweitert
sich der Innendurchmesser des inneren Kontaktbereichs in Richtung auf das erste Ende
des Verbindungselements konisch, insbesondere linear, konvex oder konkav.
[0076] In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Isolierteil einen in Richtung
auf das Außengehäuse weisenden Kragen ausbildet, um das Außengehäuse in dem ersten
Gegensteckverbinder zu zentrieren.
[0077] Der Kragen oder Bund des Isolierteils kann insbesondere an dem freien Ende des Isolierteils,
das dem Verbindungselement zugewandt ist, ausgebildet sein.
[0078] Vorzugsweise ist ein vollständig ringförmig umlaufender Kragen an dem Isolierteil
ausgebildet. Es kann allerdings auch ein Kragen vorgesehen sein, der lediglich teilringförmig
oder entlang wenigstens eines Winkelabschnitts verteilt um das Isolierteil umläuft.
[0079] Der Kragen des Isolierteils kann insbesondere dazu dienen, eine Asymmetrie zwischen
dem ersten Steckverbinder des Verbindungselements und dem ersten Gegensteckverbinder
zu verhindern und eine Konzentrizität zwischen dem ersten Steckverbinder und dem ersten
Gegensteckverbinder zu gewährleisten.
[0080] Während die Kontaktfedern durch das Zusammenwirken mit dem ersten Kontaktbereich
und/oder mit dem zweiten Kontaktbereich in der Regel vornehmlich eine Korrektur einer
Schräglage des Verbindungelements bewirken, ermöglicht der Kragen des Isolierteils
einen Abstand der Längsachsen des Verbindungselements und des ersten Gegensteckverbinders
zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.
[0081] Durch einen Kragen an dem distalen Ende des Isolierteils kann eine Symmetrie realisiert
werden, die es ermöglicht, dass alle Kontaktfedern im gesteckten Zustand des ersten
Steckverbinders mit deren distalen Enden die Spannvorrichtung bzw. den zur Vorspannung
der Kontaktfedern dienenden Kragen des Steckverbindergehäuses nicht mehr kontaktieren.
Auf diese Weise kann ein zweiter, außenleiterseitiger Signalpfad über das Gegensteckverbindergehäuse
bzw. dessen Kragen verhindert werden, der andernfalls über den Signalpfad der Kontaktfedern
einen in sich geschlossenen Signalpfad in der Art einer Spule bzw. Induktivität ausbilden
würde. Durch den Kragen des Isolierteils kann die Anregung von unerwünschten Oberwellen
eines hochfrequenten Signals hingegen unterbunden werden und sich die elektrische
Steckverbindung besonders zur Verwendung in der Hochfrequenztechnik eignen.
[0082] Durch den Kragen am Isolierteil kann in dem zusammengesteckten Zustand des ersten
Steckverbinders und des ersten Gegensteckverbinders die radiale Bewegung des Verbindungselements
bzw. ein radialer bzw. seitlicher Versatz zwischen der Längsachse des Verbindungselements
und der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders verhindert oder zumindest minimiert
werden. Dies kann vorteilhaft sein, um den ungewünschten Kontakt zwischen dem freien
Ende der Kontaktfedern und dem Gegensteckverbindergehäuse oder dem Außengehäuse zu
verhindern.
[0083] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der
Kragen des Isolierteils das Außengehäuse an dem inneren Kontaktbereich des Außengehäuses
kontaktiert, insbesondere wenn der erste Steckverbinder und der erste Gegensteckverbinder
zusammengesteckt sind, vorzugsweise vollständig zusammengesteckt sind.
[0084] Hierdurch kann die Selbstzentrierung des Verbindungselements weiter verbessert sein,
insbesondere wenn das Außengehäuse zwischen den Kontaktfedern und dem Kragen des Isolierteils
mechanisch verspannt wird.
[0085] Vorzugsweise sind die Kontaktpunkte, an denen die Kontaktfedern das Außengehäuse
an dem ersten Kontaktbereich kontaktieren und an denen der Kragen des Isolierteils
das Außengehäuse an dem inneren Kontaktbereich kontaktiert entlang der Längsachse
des Verbindungselements axial versetzt, insbesondere um eine orthogonal zu der Längsachse
des ersten Gegensteckverbinders wirkende Radialkraft auf das Außengehäuse aufzubringen.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Kontaktpunkte nicht axial entlang der
Längsachse des Verbindungselements versetzt sind.
[0086] In einer Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass das Isolierteil den axialen
Endanschlag für den ersten Steckverbinder in dem ersten Gegensteckverbinder ausbildet.
[0087] Die Erfindung betrifft auch einen Gegensteckverbinder (den "ersten Gegensteckverbinder")
für eine vorstehend und nachfolgend beschriebene elektrische Steckverbindung.
[0088] Ferner betrifft die Erfindung ein Verbindungselement für eine elektrische Steckverbindung
gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen.
[0089] Erfindungsgemäß kann eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit des Verbindungselements
bereitgestellt werden.
[0090] Das erfindungsgemäße Verbindungselement kann sich insbesondere zur Übertragung von
elektrischen Signalen bis zu 8 GHz oder mehr eignen.
[0091] In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement zur Verbindung
einer ersten elektrischen Baugruppe mit einer zweiten elektrischen Baugruppe ausgebildet
ist und ein starres, rohrförmiges Außengehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material
sowie ein in dem Außengehäuse entlang einer Längsachse des Außengehäuses geführtes
elektrisches Kabel aufweist.
[0092] Insofern es sich um ein koaxiales Kabel mit einem Innenleiter handelt, verläuft die
Längsachse des Außengehäuses koaxial zur Längsachse des Innenleiters bzw. fällt mit
dieser zusammen. Die Längsachse kann auch dadurch definiert werden, dass es sich hierbei
um die Achse handelt, die sich ergibt, wenn die Schwerpunkte der Querschnittsflächen
des Außengehäuses miteinander verbunden werden.
[0093] Das Außengehäuse ummantelt das elektrische Kabel vorzugsweise rohrförmig.
[0094] Das Verbindungselement kann vorzugsweise koaxial ausgebildet sein derart, dass die
Längsachsen des elektrischen Kabels und des Außengehäuses aufeinander liegen.
[0095] Das Außengehäuse muss nicht vollständig um das elektrische Kabel geschlossen ausgebildet
sein und kann das elektrische Kabel im Sinne der Erfindung auch in sich führen, wenn
es Ausnehmungen, insbesondere Bohrungen und/oder Schlitze aufweist.
[0096] Gemäß der Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das elektrische Kabel wenigstens
einen Innenleiter und ein den wenigstens einen Innenleiter umhüllendes Dielektrikum
aufweist.
[0097] Bei dem den wenigstens einen Innenleiter umhüllenden Dielektrikum kann es sich insbesondere
auch um einen Kabelmantel handeln.
[0098] Bei dem elektrischen Kabel kann es sich vorzugsweise auch um einen "Kabelrohling",
d. h. ein unfertiges elektrisches Kabel handeln, bei dem wenigstens ein Innenleiter
zunächst mit einem umhüllenden Dielektrikum umspritzt wurde - wonach auf potentiell
weitere Fertigungsschritte verzichtet wird. Insbesondere kann es sich um einen Kabelrohling
eines Koaxialkabels handeln, bei dem ein koaxialer Außenleiter (z. B. ein Kabelschirmgeflecht
und/oder eine Schirmfolie) und ein Kabelmantel noch nicht auf dem den Innenleiter
umhüllenden Dielektrikum montiert wurden.
[0099] Anstelle eines Kabels kann auch ein beliebig ausgebildetes Dielektrikum mit einem
oder mehreren darin verlaufenden Innenleitern vorgesehen sein, die von dem Außengehäuse
ummantelt sind. Beispielsweise können der Innenleiter und/oder das Dielektrikum als
Drehteil(e) hergestellt sein.
[0100] Gemäß der Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abschnitt
des Außengehäuses entlang der Längsachse derart umgeformt ist, dass das elektrische
Kabel in dem Außengehäuse fixiert ist.
[0101] Da das Verbindungselement gemäß der Weiterbildung aus einem beliebig herstellbaren
rohrförmigen Außengehäuse und einem in dem Außengehäuse aufgenommenen handelsüblichen
elektrischen Kabel oder Kabelrohling bestehen kann, kann es im Gegensatz zu den bekannten
gedrehten Verbindungselementen des Standes der Technik kostengünstig herstellbar sein.
Das Verbindungselement kann sich somit insbesondere für eine Massenfertigung eignen.
Bei dem Verbindungselement kann es sich im Rahmen der Erfindung allerdings auch um
ein Drehteil handeln.
[0102] Dadurch, dass das Außengehäuse gemäß der Weiterbildung umgeformt, d. h. plastisch
gezielt in eine andere Form gebracht werden kann, ohne dabei Material von dem Außengehäuse
zu entfernen oder hinzuzufügen, kann eine hohe mechanische Haltekraft des elektrischen
Kabels in dem Außengehäuse bereitgestellt werden, trotz ggf. vorhandener hoher Fertigungstoleranzen
des Außengehäuses und/oder des elektrischen Kabels. Es kann somit insbesondere ein
Außengehäuse und/oder ein elektrisches Kabel verwendet werden, das vergleichsweise
große Fertigungstoleranzen aufweist, da ein entsprechendes Spiel zwischen dem Außengehäuse
und dem elektrischen Kabel durch die anschließende Umformung ausgeglichen werden kann.
[0103] Ferner kann durch die Umformung die elektrische Anpassung zur Übertragung von Signalen
im Hochfrequenzbereich ggf. optimiert werden.
[0104] Das Verbindungselement kann insbesondere zur Übertragung von elektrischen Signalen
in der Hochfrequenztechnik vorteilhaft verwendbar sein. Grundsätzlich kann sich das
Verbindungselement allerdings für beliebige Signal- und/oder Energieübertragungen
in der gesamten Elektrotechnik eignen.
[0105] Vorzugsweise kann sich das Verbindungselement zur mechanischen und elektrischen Verbindung
zweier Leiterplatten eignen. Grundsätzlich kann das Verbindungselement allerdings
auch zur mechanischen und elektrischen Verbindung sonstiger elektrischer oder elektronischer
Baugruppen vorgesehen sein, beispielsweise zur Verbindung zwischen Steuergeräten,
Filtern, Antennen oder sonstigen Modulen untereinander. Zur Vereinfachung wird die
Erfindung nachfolgend zur elektrischen und mechanischen Verbindung zweier Leiterplatten
beschrieben. Der Begriff "Leiterplatte" kann von einem Fachmann allerdings ohne Weiteres
auf eine beliebige elektrische oder elektronische Baugruppe bezogen und entsprechend
substituiert werden.
[0106] Das Außengehäuse des Verbindungselements kann im Rahmen der Erfindung als Außenleiter
des Verbindungselements bei der Übertragung elektrischer Signale mittels des Innenleiters
des elektrischen Kabels zwischen den Leiterplatten dienen.
[0107] In einer Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse
an einem ersten Ende einen ersten Steckverbinder und einem zweiten Ende einen zweiten
Steckverbinder zur Verbindung mit einem jeweiligen Gegensteckverbinder einer elektrischen
Baugruppe, insbesondere einer Leiterplatte, aufweist.
[0108] Die Steckverbinder an den Enden des Außengehäuses können in einer besonders einfachen
und insbesondere zur Verbindung von Leiterplatten bevorzugten Ausgestaltung auch dadurch
ausgebildet sein, dass die Enden des Außengehäuses aufgeweitet sind und dadurch ein
Steckverbinder ausgebildet wird. Der Innenleiter (beispielsweise des elektrischen
Kabels) kann ggf. ausgehend von den Enden in einem vorderen, für die Kontaktierung
geeigneten Abschnitt aus dem Dielektrikum herausragen bzw. das Dielektrikum kann in
diesem vorderen Abschnitt entfernt sein.
[0109] Die Steckverbinder an den jeweiligen Enden des Außengehäuses können auch als "Köpfe"
des Verbindungselements und der zwischen den Steckverbindern liegende Bereich als
"Adapter" bezeichnet werden.
[0110] Die an den Enden des Außengehäuses ausgebildeten Steckverbinder können als Schnittstellen
zur Verbindung mit beliebigen anderen Steckverbindern bzw. Gegensteckverbindern ausgebildet
sein.
[0111] Die Steckverbinder an den Enden des Außengehäuses sind vorzugsweise rund und koaxial
ausgebildet. Durch die Steckverbindung zwischen einem Steckverbinder und einem jeweiligen
Gegensteckverbinder kann das Verbindungselement mechanisch und elektrisch an die entsprechende
Leiterplatte (oder eine sonstige, beliebige elektrische Baugruppe) angebunden sein.
[0112] Das Verbindungselement, das Außengehäuse und/oder der Innenleiter kann bzw. können
auch durch eine Ausnehmung in wenigstens einer der Leiterplatten hindurchgeführt und
beispielsweise auf der der Eintrittsseite gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte
fixiert bzw. angebunden werden.
[0113] Es kann auch vorgesehen sein, den Innenleiter und/oder das Außengehäuse des Verbindungselements
durch Löten, Crimpen, Pressen oder eine sonstige Verbindungstechnik direkt mit der
jeweiligen Leiterplatte bzw. einem elektrischen Bauteil, einem Streifenleiter oder
einem Lötpad zu verbinden. Auch die Verwendung einer Steckverbindung einerseits und
einer direkten Anbindung andererseits kann vorgesehen sein. Auf die spezifische Verbindungstechnik
kommt es im Rahmen der Erfindung nicht an. Die Verwendung von Steckverbindern und
Gegensteckverbindern ist jedoch besonders vorteilhaft.
[0114] Das Verbindungselement kann somit insbesondere mit einem ersten Ende mit einer ersten
Leiterplatte und mit einem zweiten Ende mit einer zweiten Leiterplatte elektrisch
leitfähig verbunden sein, um einen elektrischen Pfad auszubilden. Der elektrische
Pfad kann zur Übertragung elektrischer Signale, insbesondere hochfrequenter Signale,
und/oder zur elektrischen Energieübertragung verwendbar sein.
[0115] Vorzugsweise sind der erste Steckverbinder und der zweite Steckverbinder voneinander
abweichend ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich der Außendurchmesser
des ersten Kontaktbereichs des ersten Steckverbinders in Richtung auf das erste Ende
des Verbindungselements erweitert, wohingegen der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs
des zweiten Steckverbinders konstant bleibt, beispielsweise zylindrisch auf das zweite
Ende des Verbindungselements zuläuft.
[0116] In einer Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass das elektrisch
leitfähige Material des Außengehäuses nichtmagnetisch ist. Vorzugsweise ist das elektrisch
leitfähige Material des Außengehäuses aus einem nichtmagnetischen Metall, besonders
bevorzugt aus Messing, gebildet.
[0117] Der Begriff "nichtmagnetisch" bezieht sich auf ein Material, auf das ein Magnetfeld
nahezu keine bis keine Wirkung hat. Die Eigenschaft einer vernachlässigbaren magnetischen
Beeinflussbarkeit wird mitunter auch als "amagnetisch" oder "unmagnetisch" bezeichnet.
Vorzugsweise handelt es sich um ein nicht ferromagnetisches Material. Insbesondere
haben sich die magnetischen Eigenschaften von Buntmetallen bzw. Nichteisenmetallen
(NE-Metall), insbesondere Messing oder Zinnbronze, im Rahmen von Hochfrequenzsimulationen
erfindungsgemäß als besonders geeignet herausgestellt. Es können aber auch andere
Materialien, insbesondere aber nichtmagnetische oder schwach magnetische Metalle,
beispielsweise auch diverse Edelstähle, vorgesehen sein.
[0118] In einer Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass das elektrische
Kabel und/oder das Verbindungselement konzentrisch und vorzugsweise aus genau einem
Innenleiter und einem Dielektrikum, welches den Kabelmantel bildet, ausgebildet ist.
[0119] Es kann auch ein elektrisches Kabel vorgesehen sein, das neben einem Innenleiter
auch noch einen Außenleiter aufweist, wobei der Innenleiter und der Außenleiter durch
einen Isolator getrennt sind und das elektrische Kabel ferner einen den Außenleiter
umhüllenden Kabelmantel bzw. das erfindungsgemäße "Dielektrikum" aufweist.
[0120] Da zur Verbindung zwischen elektrischen Leiterplatten in der Regel pro Verbindungselement
ein einzelner Übertragungskanal bereitgestellt werden soll, hat sich aber die Verwendung
eines elektrischen Kabels, das durch genau einen Innenleiter und ein den Innenleiter
umhüllenden Dielektrikum bzw. Kabelmantel gebildet ist, als besonders geeignet herausgestellt.
[0121] Ein konzentrischer Aufbau eignet sich insbesondere zur Verwendung in der Hochfrequenztechnik.
[0122] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass das
elektrische Kabel und/oder das Verbindungselement wenigstens ein Innenleiterpaar zur
differenziellen Signalübertragung aufweist.
[0123] Die Innenleiterpaare können insbesondere entlang der Längsachse des Verbindungselement
bzw. des Kabels verdrillt verlaufen (in der Art eines "Twisted-Pair"-Kabels). Die
Innenleiterpaare können jedoch auch parallel geführt sein ("Parallel Pair").
[0124] Bei Verwendung mehrerer Innenleiter können die jeweiligen Innenleiter jeweils einzeln
voneinander Isoliert sein, insbesondere von einem jeweiligen Isolator umgeben sein.
Das erfindungsgemäße Dielektrikum kann die mehreren Innenleiter dann insgesamt einhüllen,
beispielsweise in der Art eines Kabelmantels.
[0125] Es kann/können ein einzelnes Innenleiterpaar oder auch mehrere Innenleiterpaare,
beispielsweise zwei, drei vier oder noch mehr Innenleiterpaare zur differentiellen
Signalübertragung vorgesehen sein.
[0126] Es kann vorgesehen sein, dass mehrere Abschnitte des Außengehäuses entlang der Längsachse
des Außengehäuses umgeformt sind, wobei die Abschnitte entlang der Längsachse und/oder
radial auf der Außenfläche des Außengehäuses verteilt angeordnet sein können, beispielsweise
in der Art von Kerben.
[0127] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verbindungselements kann allerdings
vorgesehen sein, dass das Außengehäuse entlang genau eines zusammenhängenden Abschnitts
des Außengehäuses umgeformt ist.
[0128] Insbesondere bei Verwendung des Verbindungselements zur Übertragung von hochfrequenten
bzw. hochbitratigen Signalen kann eine gleichmäßige Umformung und insbesondere eine
Umformung eines möglichst langen, zusammenhängenden Abschnitts von Vorteil sein, um
die elektrischen Signale störungsfrei, insbesondere reflexionsfrei, zu übertragen.
[0129] Beispielsweise kann eine Sicherung bzw. mechanische Fixierung des elektrischen Kabels
mittels Kerben eine elektrische Störstelle darstellen, was durch eine Umformung eines
einzigen Abschnitts, der sich vorzugsweise zwischen den Steckverbindern des Verbindungselements
erstreckt, bestmöglichst vermieden werden kann.
[0130] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich der wenigstens
eine zusammenhängende Abschnitt, entlang dem das Außengehäuse umgeformt ist, zumindest
entlang 50% der Gesamtlänge des Außengehäuses, vorzugsweise zumindest entlang 75%
der Gesamtlänge des Außengehäuses, besonders bevorzugt zumindest entlang 90% der Gesamtlänge
des Außengehäuses und ganz besonders bevorzugt vollständig bzw. über die volle Länge
zwischen den Steckverbindern des Außengehäuses erstreckt.
[0131] Die vorgenannten Werte, die der wenigstens eine zusammenhängende Abschnitt vorzugsweise
entlang der Gesamtlänge des Außengehäuses einnimmt, können durch einen einzelnen zusammenhängenden
Abschnitt oder auch verteilt auf mehrere Abschnitte erreicht werden. Zu bevorzugen
ist jedoch die Ausbildung eines zusammenhängenden einzelnen Abschnitts.
[0132] Vorzugsweise erstreckt sich der Abschnitt, entlang dem das Außengehäuse umgeformt
ist, mittig zwischen den Steckverbindern des Außengehäuses oder mittig zwischen den
beiden Enden des Außengehäuses.
[0133] Zur Bereitstellung eines möglichst störstellenfreien und somit für die Hochfrequenztechnik
besonders geeigneten Verbindungselements ist es besonders vorteilhaft, das Außengehäuse
entlang eines zusammenhängenden Abschnitts umzuformen, der sich vollständig zwischen
den Steckverbindern des Außengehäuses erstreckt.
[0134] Es kann ein Übergangsbereich mit veränderlichem Außendurchmesser zwischen den Steckverbindern,
insbesondere runden Steckverbindern mit einem ersten Durchmesser, und dem umgeformten
Abschnitt des Außengehäuses mit einem zweiten Durchmesser vorgesehen sein.
[0135] In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein,
dass der wenigstens eine Abschnitt des Außengehäuses derart umgeformt ist, dass der
Querschnitt des Außengehäuses in dem umgeformten Abschnitt einen Umfang aufweist,
der nicht kreisförmig verläuft.
[0136] Vorzugsweise ist die Grundform des rohrförmigen Außengehäuses bzw. dessen Querschnitt
rund bzw. der Umfang bildet einen Kreis (auch als Kreisrand bezeichnet) und wird durch
das Umformen zumindest in dem wenigstens einen Abschnitt in eine andere Form gebracht.
Eine runde Geometrie bzw. ein kreisförmiger Umfang eignet sich aufgrund des gleichmäßigen
Abstands der Wandung des Außengehäuses zu dem Innenleiter besonders zur Verwendung
in der Hochfrequenztechnik, weshalb eine runde Grundform als Ausgangspunkt für das
Außengehäuse besonders bevorzugt sein kann.
[0137] In einer Ausgestaltung des Verbindungselements kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt
in dem umgeformten Abschnitt zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr gleichmäßig entlang
des Umfangs verteilte Winkelsegmente mit einem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius
und/oder einer gleichen Bogenlänge aufweist.
[0138] Es kann vorgesehen sein, dass die entlang des Umfangs verteilten Winkelsegmente einen
gleichen Radius und/oder eine gleiche Bogenlänge aufweisen.
[0139] Vorzugsweise weisen die Winkelsegmente einen konstanten Radius auf. Der Radius der
Winkelsegmente kann entlang des Umfangs des Winkelsegments jedoch auch variabel sein,
beispielsweise einer elliptischer Form folgen.
[0140] Eine Ausbildung der Winkelsegmente mit gleichen Radien und gleichen Bogenlängen ist
zwar zu bevorzugen, es kann sich jedoch auch bereits dann eine Fixierung des elektrischen
Kabels mit ausreichenden Übertragungseigenschaften ergeben, wenn die Winkelsegmente
einen gleichen Radius oder eine gleiche Bogenlänge aufweisen.
[0141] Weitere Varianten hierzu, die ebenfalls zu einer Fixierung des Kabels in dem Außengehäuse
führen und ausreichende Übertragungseigenschaften sicherstellen können, sind nachfolgend
noch dargestellt. Gleichwohl ist es zu bevorzugen, wenn die Winkelsegmente einen gleichen
Radius, vorzugsweise einen konstanten Radius und eine gleiche Bogenlänge aufweisen.
[0142] Dadurch wird das Verbindungselement in dem wenigstens einen Abschnitt in eine Form
gebracht, die eine Querschnittsgeometrie aufweist, bei denen die Winkelsegmente aufgrund
der Koaxialität ausgezeichnete Hochfrequenz-Übertragungseigenschaften aufweisen. Zwischen
den Winkelsegmenten mit dem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius und der gleichen
Bogenlänge können jeweils (Ausgleichs-)Winkelsegmente vorgesehen sein, welche die
bei dem Umformungsvorgang verdrängte Masse aus den Winkelsegmenten mit dem gleichen
Radius und der gleichen Bogenlänge aufnehmen. Es hat sich gezeigt, dass die (Ausgleichs-)Winkelsegmente
die elektrischen Übertragungseigenschaften des Verbindungselements nur vernachlässigbar
verschlechtern. Die Fixierung des elektrischen Kabels mit Hilfe der Winkelsegmente,
die jeweils einen gleichen Radius und eine gleiche Bogenlänge aufweisen, ergibt jedoch
eine hohe Haltekraft, ermöglicht eine einfache Herstellung und weist, wie bereits
ausgeführt, ausgezeichnete Hochfrequenz-Übertragungseigenschaften auf. Vorzugsweise
sind genau drei entlang des Umfangs verteilte Winkelsegmente mit einem gleichem, vorzugsweise
konstanten Radius und einer gleichen Bogenlänge vorgesehen, zwischen denen jeweils
(Ausgleichs-)Winkelsegmente ausgebildet sind.
[0143] Die Winkelsegmente sind vorzugsweise identisch ausgebildet und weisen einen identischen,
konstanten Radius und eine gleiche Bogenlänge auf. Es ist jedoch auch möglich, dass
die Winkelsegmente nur einen jeweils gleichen, konstanten Radius oder jeweils eine
gleiche Bogenlänge aufweisen.
[0144] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, dass die Winkelsegmente
einen identischen, jedoch nicht konstanten Radius aufweisen. Beispielsweise können
die Winkelsegmente entlang ihrer Bogenlänge bzw. des von diesen eingenommenen Umfangs
einen Verlauf aufweisen, der keinem konstanten Radius entspricht. Beispielsweise kann
ein elliptischer Verlauf oder ein anderer Verlauf vorgesehen sein.
[0145] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Winkelsegmente
entlang des Umfangs bzw. entlang des Bogens unterschiedliche Verläufe aufweisen, das
heißt, dass beispielsweise ein Teil der Winkelsegmente einen konstanten Radius und
ein anderer Teil einen variablen Radius aufweist. Es ist bei dieser Ausgestaltung
besonders von Vorteil, wenn die verschiedenen Winkelsegmente symmetrisch angeordnet
sind, beispielsweise derart, dass die Winkelsegmente mit abweichenden Verläufen jeweils
alternierend angeordnet sind. Vorgesehen sein kann auch, dass die Winkelsegmente paarweise
angeordnet sind derart, dass sich immer zwei identische Winkelsegmente spiegelbildlich
gegenüber liegen.
[0146] Analog können die Winkelsegmente auch unterschiedliche Bogenlängen aufweisen, wobei
die Winkelsegmente vorzugsweise wiederum symmetrisch angeordnet sind, beispielsweise
derart, dass Winkelsegmente mit abweichenden Bogenlängen alternierend angeordnet sind
und/oder dass Winkelsegmente mit identischen Bogenlängen paarweise angeordnet sind
und spiegelbildlich um die Längsachse des Verbindungselements angeordnet sind.
[0147] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine
Abschnitt des Außengehäuses derart umgeformt ist, dass der Querschnitt des Außengehäuses
in dem umgeformten Abschnitt einer Gleichdicke, vorzugsweise einem Reuleaux-Dreieck,
entspricht.
[0148] Bei einer "Gleichdicke" handelt es sich um eine Kurve mit konstanter Breite, deren
geschlossene Linie in jeder Lage innerhalb eines entsprechenden Quadrats stets alle
vier Seiten berührt.
[0149] Hierdurch entsteht eine spezifische Geometrie des Außengehäuses, die eine hohe mechanische
Haltekraft sicherstellt bei dennoch ausreichender Koaxialität zur Sicherstellung einer
guten Signalübertragung - insbesondere für die Hochfrequenztechnik.
[0150] Eine Gleichdicke-Geometrie kann besonders gute elektrische Eigenschaften hervorrufen,
da hierdurch Bereiche mit genauem Abstand zum Innenleiter für eine geeignete elektrische
Anpassung sorgen können. In den Eckbereichen kann die Volumenschwankung des Isolierteils
bzw. des Dielektrikums und die Durchmesserschwankung des Außengehäuses ausgeglichen
werden, ohne die elektrische Anpassung unzulässig zu verfälschen.
[0151] Grundsätzlich kann auch eine Gleichdicke mit einer höheren Anzahl von Seitenflächen
als bei einem Reuleaux-Dreieck vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine Gleichdicke
mit vier, fünf, sechs, sieben, acht oder noch mehr Seitenflächen vorgesehen sein.
[0152] Es kann aber auch eine Gleichdicke mit nur zwei Seitenflächen vorgesehen sein, ähnlich
einer Ellipse. Diese Geometrie ist jedoch in der Regel nicht bevorzugt.
[0153] In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse
durch Prägen bzw. Pressen oder Walzen umgeformt ist.
[0154] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verbindungselements kann insbesondere
vorgesehen sein dass, wenn das Außengehäuse in dem oder den Abschnitten jeweils an
drei gleichmäßig äquidistanten Winkelabständen entlang des Umfangs verteilten Umfangsabschnitten
radial derart eingeprägt oder gewalzt ist, drei auf Abstand zueinander angeordnete
Umfangsabschnitte mit einem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius und gleicher
Bogenlänge ausgebildet sind.
[0155] Durch eine derartige Ausgestaltung ergibt sich eine hohe Haltekraft bei gleichzeitig
ausgezeichneten Hochfrequenz-Übertragungseige nschaften.
[0156] Vorzugsweise werden drei Prägebacken bzw. Prägestempel verwendet, die in einem entsprechenden
Präge- bzw. Pressvorgang die ursprünglich runde Querschnittsgeometrie des Außengehäuses
in die Gleichdick-Querschnittsgeometrie, insbesondere das Reuleaux-Dreieck, überführen.
[0157] Grundsätzlich kann ein Verbindungselement mit einer Querschnittsgeometrie vorgesehen
sein, die in zumindest drei Winkelsegmenten eine Koaxialität, d. h. Winkelsegmente
mit konstantem Radius, aufweist. In diesen Bereichen kann das Verbindungselement ausgezeichnete
Übertragungseigenschaften für die Hochfrequenztechnik aufweisen. Die geringfügig verschlechterte
Koaxialität in den übrigen Segmenten verschlechtert die elektrische Performanz des
gesamten Verbindungselements dann lediglich vernachlässigbar.
[0158] Der Gesamtdurchmesser des Verbindungselements im entlang der Längsachse des Verbindungselements
umgeformten Abschnitt kann beispielsweise 2 bis 8 mm betragen, vorzugsweise 2,5 bis
4 mm, besonders bevorzugt etwa 3 mm. Der Durchmesser des elektrischen Kabels kann
beispielsweise 1 bis 7 mm, vorzugsweise 1,5 bis 2,5 mm, besonders bevorzugt etwa 1,8
mm, betragen. Der Durchmesser des Innenleiters kann beispielsweise 0,5 mm bis 1 mm,
vorzugsweise etwa 0,7 mm betragen. Die Länge des Verbindungselements kann beispielsweise
7 bis 60 mm betragen, vorzugsweise 7 bis 20 mm, besonders bevorzugt etwa 10 mm. Grundsätzlich
kann der Fachmann die Maße des Verbindungselements aber beliebig gestalten, insbesondere
im Hinblick auf die jeweilige Anwendung und den Abstand der zu verbindenden Leiterplatten
oder elektrischen Baugruppen.
[0159] Die Erfindung betrifft ferner eine Baugruppenverbindung zur Verbindung einer ersten
elektrischen Baugruppe und einer zweiten elektrischen Baugruppe, aufweisend ein Verbindungselement
mit einem an einem ersten Ende angeordneten, ersten Steckverbinder und einem an einem
zweiten Ende angeordneten, zweiten elektrischen Steckverbinder. Die Baugruppenverbindung
weist ferner einen ersten Gegensteckverbinder und einen zweiten Gegensteckverbinder
auf, wobei die Gegensteckverbinder zur Verbindung mit den Steckverbindern des Verbindungselements
und zur Verbindung mit jeweils einer elektrischen Baugruppe ausgebildet sind.
[0160] Es können zur Verbindung der ersten elektrischen Baugruppe mit der zweiten elektrischen
Baugruppe auch mehrere Baugruppenverbindungen vorgesehen sein.
[0161] Im Rahmen der erfindungsgemäßen Baugruppenverbindung ist vorgesehen, dass der erste
Gegensteckverbinder Kontaktfedern und der erste Steckverbinder ein elektrisch leitfähiges
Außengehäuse mit einem ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich
aufweist. Die Kontaktfedern wirken über den ersten Kontaktbereich auf das Außengehäuse
ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen dem
ersten Steckverbinder und dem ersten Gegensteckverbinder herzustellen.
[0162] Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Baugruppenverbindung ist vorgesehen, dass die
Kontaktfedern derart auf den ersten Kontaktbereich einwirken, dass das Außengehäuse
mit einer entlang einer Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkenden Axialkraft
beaufschlagt ist, die das Außengehäuse gegen einen axialen Endanschlag des ersten
Gegensteckverbinders drückt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern
derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich und auf einen zweiten,
zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich des Außengehäuses, der zu dem
ersten Kontaktbereich entlang einer Längsachse des Verbindungselements axial versetzt
ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkende
Radialkraft auf das Außengehäuse aufbringen.
[0163] Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Baugruppenverbindung kann insbesondere vorgesehen
sein, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktebereichs in Richtung auf das
erste Ende des Verbindungselements erweitert und/oder dass die Kontaktfedern derart
gestaltet sind, dass diese über den zweiten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einwirken.
[0164] Erfindungsgemäß kann eine Selbstzentrierung des Verbindungselements erfolgen, indem
auf das Verbindungselement in seinem Kontaktierungsbereich mit dem ersten Gegensteckverbinder
eine axiale und gleichzeitig eine radialen Kraftkomponente einwirkt.
[0165] In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der zweite Steckverbinder abweichend
von dem ersten Steckverbinder ausgebildet ist, vorzugsweise einen ersten, zumindest
teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich aufweist, der entlang der Längsachse des
Verbindungselements zylindrisch verläuft.
[0166] Die Erfindung betrifft auch eine Leiterplattenanordnung, aufweisend wenigstens eine
erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte, wobei die Leiterplatten in unterschiedlichen
Ebenen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.
[0167] Insbesondere verlaufen die mit elektrischen Bauteilen bestückbaren Oberflächen der
Leiterplatten zueinander parallel.
[0168] Die Leiterplattenanordnung kann eine beliebige Anzahl Leiterplatten umfassen, mindestens
jedoch zwei. Auch wenn die Erfindung nachfolgend zur Veranschaulichung im Wesentlichen
zur Verbindung von zwei elektrischen Leiterplatten beschrieben ist, kann die Leiterplattenanordnung
beispielsweise aber auch drei Leiterplatten, vier Leiterplatten, fünf Leiterplatten
oder noch mehr Leiterplatten umfassen.
[0169] Vorzugsweise sind die miteinander zu verbindenden Leiterplatten in unterschiedlichen
Ebenen parallel zueinander angeordnet. Insbesondere eine toleranzbedingte Abweichung
von der parallelen Anordnung, beispielsweise von bis zu 10°, vorzugsweise von bis
zu 5° und besonders bevorzugt von bis zu 4°, ist vorliegend als von dem Begriff "parallel"
umfasst zu verstehen.
[0170] Die Leiterplatten können direkt aneinander anliegen oder vorzugsweise voneinander
beabstandet sein, insbesondere einen Spalt zwischeneinander aufweisen.
[0171] Hinsichtlich der Leiterplattenanordnung ist vorgesehen, dass zwischen den Leiterplatten
wenigstens ein Verbindungselement angeordnet ist, um die Leiterplatten elektrisch
miteinander zu verbinden, wobei das Verbindungselement ein elektrisch leitfähiges
Außengehäuse aufweist. Ferner weist zumindest eine der Leiterplatten einen ersten
elektrischen Gegensteckverbinder mit Kontaktfedern auf, wobei die Kontaktfedern über
einen ersten, zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich eines an einem ersten
Ende des Verbindungselements angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder auf
das Außengehäuse einwirken, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische
Verbindung zwischen dem ersten Steckverbinder und dem ersten Gegensteckverbinder herzustellen.
[0172] Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung ist außerdem vorgesehen,
dass die Kontaktfedern derart auf den ersten Kontaktbereich einwirken, dass das Außengehäuse
mit einer entlang einer Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkenden Axialkraft
beaufschlagt ist, die das Außengehäuse gegen einen axialen Endanschlag des ersten
Gegensteckverbinders drückt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Kontaktfedern
derart gestaltet sind, dass diese auf den ersten Kontaktbereich und auf einen zweiten,
zumindest teilringförmig umlaufenden Kontaktbereich des Außengehäuses, der zu dem
ersten Kontaktbereich entlang einer Längsachse des Verbindungselements axial versetzt
ist, jeweils eine orthogonal zu der Längsachse des ersten Gegensteckverbinders wirkende
Radialkraft auf das Außengehäuse aufbringen.
[0173] Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Leiterplattenanordnung kann insbesondere vorgesehen
sein, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs in Richtung auf das
erste Ende des Verbindungselements erweitert und/oder dass die Kontaktfedern derart
gestaltet sind, dass diese über den zweiten Kontaktbereich auf das Außengehäuse einwirken.
[0174] Durch die Ausgestaltung des sich in Richtung auf das erste Ende des Verbindungselements
verbreiternden ersten Kontaktbereichs kann die von den einzelnen Kontaktfedern normal
(senkrecht auf den ersten Kontaktbereich des Verbindungsbereichs) wirkende Kontaktkraft
im Gegensatz zum Stand der Technik eine radiale und gleichzeitig eine axiale Kraftkomponente
aufweisen. Die axiale Komponente der Kontaktkraft kann eine zu der ersten elektrischen
Baugruppe senkrechte Orientierung des Verbindungselements und damit eine Selbstzentrierung
des Verbindungselements in dem ersten Gegensteckverbinder ermöglichen.
[0175] Das Verbindungselement (ohne Gegensteckverbinder) kann auch als Adapterteil bzw.
"Bullet" bezeichnet werden und wird mit seinen jeweiligen Enden an der jeweiligen
Leiterplatte angebunden bzw. in einen entsprechenden Gegensteckverbinder der Leiterplatte
oder unmittelbar in die Leiterplatte gesteckt.
[0176] Bei der Leiterplattenanordnung kann zur Verbindung der Leiterplatten wenigstens ein
Verbindungselement vorgesehen sein, grundsätzlich kann allerdings eine beliebige Anzahl
Verbindungselemente vorgesehen sein, beispielsweise zwei Verbindungselemente, drei
Verbindungselemente, vier Verbindungselemente, fünf Verbindungselemente, zehn Verbindungselemente,
fünfzig Verbindungselemente, einhundert Verbindungselemente oder noch mehr Verbindungselemente.
Grundsätzlich vermag der Fachmann die Anzahl verwendeter Verbindungselemente in Abhängigkeit
der Anzahl zu übertragender elektrischer Signale, beispielsweise der Anzahl notwendiger
Kanäle, festzulegen.
[0177] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Verbindungselements
zur Verbindung einer ersten elektrischen Baugruppe mit einer zweiten elektrischen
Baugruppe, wonach ein elektrisches Kabel, aufweisend wenigstens einen Innenleiter
und ein den wenigstens einen Innenleiter umhüllendes Dielektrikum entlang einer Längsachse
in ein starres, rohrförmiges Außengehäuse eingeschoben wird. Das Außengehäuse wird
aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, wobei wenigstens ein Abschnitt
des Außengehäuses entlang der Längsachse nach dem Einschieben des elektrischen Kabels
derart umgeformt wird, dass das elektrische Kabel in dem Außengehäuse fixiert ist.
[0178] Es kann somit ein Umform- und ein Fügeverfahren zum Aufbau eines Verbindungselements
für eine Leiterplattenanordnung vorgesehen sein.
[0179] Vorzugsweise wird der Innendurchmesser des Außengehäuses größer ausgelegt als der
Außendurchmesser des elektrischen Kabels. Hierdurch kann ein besonders leichtes Fügen
bzw. Einbringen des elektrischen Kabels in das Außengehäuse ermöglicht werden (Spielpassung).
Beispielsweise kann der Außendurchmesser des Tiefziehteils 0,1% bis 0,5% größer sein
als der Außendurchmesser des elektrischen Kabels, beispielsweise auch bis zu 1%, 2%,
3%, 5% oder noch größer sein als der Außendurchmesser des elektrischen Kabels.
[0180] Bei der Montage eines Verbindungselements kann ein Kabelrohling bzw. ein elektrisches
Kabel mit einem vorzugsweise gezogenen Rohr gefügt werden. Vorzugsweise kann der Fügeprozess
unter Spielpassung erfolgen, wonach das Rohr bzw. das Außengehäuse anschließend radial
gestaucht wird. Der durch das Umformen resultierende Querschnitt kann dabei insbesondere
derart ausgebildet sein, dass sowohl die mechanischen als auch die elektrischen Eigenschaften
des Verbindungselements optimiert werden. Hierzu können beispielsweise vorab Hochfrequenzsimulationen
verwendet werden.
[0181] Durch die Optimierung der elektrischen Eigenschaften des Verbindungselements bei
gleichzeitig hoher mechanischer Haltekraft des elektrischen Kabels in dem Außengehäuse
kann erfindungsgemäß ein Verbindungselement mit besonders schneller und störungsfreier
Datenübertragung bereitgestellt werden. Ferner kann der Aufbau des Verbindungselements
kostengünstig und somit für eine Massenproduktion geeignet sein.
[0182] Insbesondere da eine Fixierung des elektrischen Kabels in dem Außengehäuse durch
dessen Umformung erfolgt, können am Isolierteil bzw. am Dielektrikum auch keine Späne,
Abschabungen oder sonstige abrasive Beschädigungen während der Herstellung des Verbindungselements
auftreten.
[0183] Vorzugsweise wird das elektrische Kabel aus genau einem Innenleiter, insbesondere
einem metallischen Innenleiter, hergestellt, der anschließend mit einem nichtleitenden
Material bzw. einem Dielektrikum umspritzt wird. Grundsätzlich kann das elektrische
Kabel auch noch weitere Innenleiter aufweisen. Vorzugsweise wird ein konzentrisches
Kabel verwendet.
[0184] In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse aus einem metallischen
Rohling tiefgezogen, fließgepresst oder gedreht wird.
[0185] Insbesondere ein Tiefziehen des Außengehäuses hat sich als besonders vorteilhaft
erwiesen, da das Außengehäuse in diesem Fall vergleichsweise kostengünstig herstellbar
ist und es aufgrund der erfindungsgemäßen Umformung zur Fixierung des elektrischen
Kabels auf die durch das Tiefziehen ggf. resultierenden großen Toleranzen bzw. Sollmaßabweichungen
nicht sonderlich ankommt.
[0186] In einer Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass der wenigstens eine Abschnitt
des Außengehäuses durch Prägen und/oder Walzen umgeformt wird.
[0187] Grundsätzlich kann allerdings ein beliebiges Umformverfahren bzw. eine beliebige
Umformtechnik vorgesehen sein, beispielsweise auch Biegen. Besonders eignet sich jedoch
eine Präge- oder Walztechnik. Durch die nachträgliche Umformung des Außengehäuses
kann das elektrische Kabel auch mit größeren Durchmessertoleranzen gefügt werden,
wobei dennoch eine gute mechanische Festhaltung sowie eine optimale elektrische Auslegung
erfolgen kann. Ein Umformen des Außengehäuses ist im Rahmen der Erfindung allerdings
nicht unbedingt erforderlich.
[0188] Es kann ein axialer Walzprozess, d. h. ein Walzen entlang der Längsachse des Außengehäuses,
vorgesehen sein.
[0189] Es kann aber auch ein radialer Walzprozess vorgesehen sein, bei dem radial oder tangential
entlang dem Außenumfang des Außengehäuses gewalzt wird.
[0190] Grundsätzlich kann vorgesehen sein, den Abschnitt des Außengehäuses durch Längswalzen,
Reckwalzen, Querwalzen, Ringwalzen und/oder Schrägwalzen umzuformen.
[0191] In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der wenigstens eine
Abschnitt des Außengehäuses durch Prägen unter Verwendung von zwei oder mehr Prägebacken,
vorzugsweise drei oder mehr Prägebacken, umgeformt wird. Vorzugsweise erfolgt die
Umformung derart, dass der Querschnitt des umgeformten Abschnitts einer Gleichdicke,
vorzugsweise einem Reuleaux-Dreieck, entspricht.
[0192] Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Prägebacken der Anzahl Seitenflächen der Gleichdicke;
beispielsweise sind also drei Prägebacken zur Umformung des Querschnitts in ein Reuleaux-Dreieck
vorgesehen.
[0193] Der Querschnitt des Außengehäuses kann sowohl Bereiche aufweisen, die durch die geschlossenen
Prägestempel bzw. Prägebacken sehr genau definiert werden und in denen die mechanischen
und elektrischen Eigenschaften dominieren, als auch Bereiche, die die Bauteiltoleranzen
und das Passungsspiel ausgleichen.
[0194] Anstelle von Prägebacken bzw. Prägestempeln können auch sonstige geeignet ausgelegte
Press - oder Prägewerkzeuge verwendet werden.
[0195] In einer Ausgestaltung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die wenigstens zwei
Prägebacken jeweils einen mittleren, eine Prägefläche ausbildenden Bereich aufweisen,
deren Verlauf dem Verlauf des Umfangs des Querschnitts des Außengehäuses nach dem
Prägen entspricht, und wobei der Verlauf der Prägebacken in den Außenbereichen um
den mittleren Bereich herum jeweils nach außen zurückversetzt ist, um durch das Prägen
verdrängtes Material des Außengehäuses während des Prägens aufzunehmen. Ein hinsichtlich
des mittleren Bereichs des Querschnitts der Prägebacken zurückversetzter Bereich eignet
sich insbesondere, um toleranzbedingt verdrängtes Material des Außengehäuses aufzunehmen.
[0196] Der Prägestempel bzw. jede Prägebacke kann in dem mittigen Bereich somit eine Krümmung
aufweisen, wobei die Krümmung der Krümmung im jeweils anliegenden Bereich des Außengehäuses
am Ende des Prägevorgangs entspricht.
[0197] In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse in dem oder den
Abschnitten jeweils an drei gleichmäßig entlang des Umfangs verteilten Umfangsabschnitten
radial derart eingeprägt oder gewalzt wird, dass die drei auf Abstand zueinander angeordneten
Umfangsabschnitte mit einem gleichen, vorzugsweise konstanten Radius und gleichen
Bogenlängen ausgebildet werden, wobei zwischen jeweils zwei Umfangsabschnitten ein
Ausgleichsabschnitt ausgebildet wird, welcher von den eingeprägten oder gewalzten
Umfangsabschnitten verdrängtes Material aufnimmt.
[0198] Der Ausgleichsabschnitt, vorstehend auch bereits als (Ausgleichs-)Umfangsabschnitt
bezeichnet, ermöglicht es, dass bei dem Präge- oder Walzvorgang verdrängtes Material
ausweichen kann. Die Prägebacken bzw. Prägestempel können entsprechend gestaltet sein.
[0199] Es kann vorgesehen sein, dass alle Prägebacken in ihrem mittigen Bereich die gleiche
Krümmung aufweisen, so dass Winkelsegmente mit einem gleichen, vorzugsweise konstanten
Radius und einer gleichen Bogenlänge ausgebildet werden. Der Radius muss nicht zwingend
konstant sein. Hier sind auch andere Krümmungen möglich, beispielsweise kann ein elliptischer
Verlauf vorgesehen sein. Ein konstanter Radius ist jedoch zu bevorzugen, um besonders
gute elektrische Übertragungseigenschaften zu erreichen.
[0200] Die Prägebacken können gegebenenfalls auch derart ausgebildet sein, dass die Bogenlänge
der Winkelsegmente nicht gleich lang ist. Vorzugsweise sind die Prägebacken zumindest
derart angeordnet, dass diese das Außengehäuse symmetrisch prägen bzw. einpressen,
so dass die Querschnittsfläche des Außengehäuses im geprägten bzw. gepressten Bereich
eine symmetrische Form aufweist.
[0201] Vorzugsweise eignet sich das erfindungsgemäße Verbindungselement zur Übertragung
hochfrequenter Signale. Grundsätzlich kann das Verbindungselement allerdings auch
zur Übertragung niederfrequenter Signale oder zur Übertragung elektrischer Versorgungssignale
verwendet werden.
[0202] Merkmale, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung
beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für den Gegensteckverbinder, das
Verbindungselement, die Baugruppenverbindung und die Leiterplattenanordnung vorteilhaft
umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit
der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung genannt wurden, auch auf den Gegensteckverbinder,
das Verbindungselement, die Baugruppenverbindung und die Leiterplattenanordnung bezogen
verstanden werden - und umgekehrt. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe,
wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit", keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen.
Ferner schließen Begriffe, wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten
oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Schritten oder Merkmalen aus - und umgekehrt.
[0203] An dieser Stelle sei erwähnt, dass die in den abhängigen Ansprüchen genannten spezifischen
Merkmalskombinationen auch für sich genommen in Kombination einzig mit dem Oberbegriff
des jeweiligen Anspruchs, auf den diese rückbezogen sind, eigenständige Erfindungen
im Rahmen des beanspruchten erfindungsgemäßen Gesamtkonzepts darstellen können. Die
Anmelderin behält sich dementsprechend insbesondere vor, die folgenden Gegenstände
als unabhängige Erfindung zu beanspruchen:
- die in Anspruch 4 aufgeführten Merkmale in Kombination mit dem Oberbegriff des Anspruchs
1;
- die in Anspruch 5 aufgeführten Merkmale in Kombination mit dem Oberbegriff des Anspruchs
1;
- die in Anspruch 6 aufgeführten Merkmale in Kombination mit dem Oberbegriff des Anspruchs
1;
- die in Anspruch 7 aufgeführten Merkmale in Kombination mit den in Anspruch 6 aufgeführten
Merkmalen und dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
- die in Anspruch 8 aufgeführten Merkmale in Kombination mit den in Anspruch 6 aufgeführten
Merkmalen und dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
- die in Anspruch 9 aufgeführten Merkmale in Kombination mit den in Anspruch 6 aufgeführten
Merkmalen und dem Oberbegriff des Anspruchs 1;
- die in Anspruch 12 aufgeführten Merkmale des Verbindungselements in Kombination mit
den im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen des Verbindungselements;
- die in Anspruch 14 aufgeführten Merkmale in Kombination mit dem Oberbegriff des Anspruchs13.
[0204] Die weiteren Ansprüche und die in der gesamten Beschreibung genannten Merkmale betreffen
vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der oben genannten, unabhängigen Erfindungen.
[0205] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher
beschrieben.
[0206] Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale
der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines
Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels
umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren
sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele
verbunden werden.
[0207] In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
[0208] Es zeigen schematisch:
- Figur 1
- eine Leiterplattenanordnung, aufweisend eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte
sowie ein zwischen den Leiterplatten angeordnetes Verbindungselement in einer Schnittdarstellung;
- Figur 2
- das Außengehäuse des Verbindungselement der Figur 1 in isometrischer Darstellung;
- Figur 3
- den Querschnitt des Verbindungselements der Figur 1 entlang der in Figur 1 dargestellten
Schnittebene III vor dem Umformen durch drei Prägebacken;
- Figur 4
- den Querschnitt des Verbindungselements der Figur 1 entlang der in Figur 1 dargestellten
Schnittebene III nach dem Umformen mit den drei Prägebacken;
- Figur 5
- eine isometrische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung,
aufweisend einen ersten elektrischen Steckverbinder und einen ersten elektrischen
Gegensteckverbinder;
- Figur 6
- eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung der Figur
5 in einem Zustand vor dem Einführen des ersten Steckverbinders in den ersten Gegensteckverbinder;
- Figur 7
- die elektrische Steckverbindung der Figur 6 nach dem Einführen des ersten Steckverbinders
in den ersten Gegensteckverbinder und vor einer erfindungsgemäßen Selbstzentrierung;
- Figur 8
- die elektrische Steckverbindung der Figur 7 nach einer erfindungsgemäßen Selbstzentrierung;
- Figur 9
- eine vergrößerte Schnittdarstellung des Kontaktbereichs der elektrischen Steckverbindung
der Figur 5 zur Darstellung der Vorspannung der Kontaktfedern;
- Figur 10
- eine vergrößerte Schnittdarstellung des Kontaktbereichs einer elektrischen Steckverbindung
gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung mit Kontaktfedern mit hoher Federelastizität;
- Figur 11
- eine Baugruppenverbindung gemäß dem Stand der Technik in einem Zustand nach dem Einstecken
des ersten Steckverbinders in den ersten Gegensteckverbinder in einer Seitenansicht;
- Figur 12
- eine erfindungsgemäße Baugruppenverbindung in einem Zustand nach dem Einstecken des
ersten Steckverbinders in den ersten Gegensteckverbinder in einer Seitenansicht;
- Figur 13
- die erfindungsgemäße Baugruppenverbindung der Figur 12 in einem vollständig gesteckten
Zustand; und
- Figur 14
- eine alternative Ausführungsform des ersten Steckverbinders mit einem ersten Kontaktbereich
und einem zweiten Kontaktbereich.
[0209] In Figur 1 ist in einer Schnittdarstellung eine Leiterplattenanordnung 1 dargestellt.
Die Leiterplattenanordnung 1 weist eine erste Leiterplatte 2 und eine zweite Leiterplatte
3 auf, die in unterschiedlichen Ebenen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind.
Im Rahmen der Erfindung können grundsätzlich aber auch noch weitere Leiterplatten
vorgesehen sein.
[0210] Zwischen den Leiterplatten 2, 3 ist ein Verbindungselement 4 angeordnet, um die Leiterplatten
2, 3 elektrisch miteinander zu verbinden. In Figur 1 ist aus Gründen der Übersicht
ein noch nicht zusammengesteckter Zustand des Verbindungselements 4 mit den Leiterplatten
2, 3 dargestellt.
[0211] Alle in den Zeichnungen dargestellten Größenverhältnisse sind nur beispielhaft zu
verstehen, insbesondere die Größenverhältnisse zwischen den Leiterplatten 2, 3, dem
Verbindungselement 4 und den nachfolgend noch beschriebenen Gegensteckverbindern 10.1,
10.2, 10.2' untereinander.
[0212] Grundsätzlich kann eine beliebige Anzahl an Verbindungselementen 4 zur elektrischen
und mechanischen Verbindung der Leiterplatten 2, 3 vorgesehen sein. Das Verbindungselement
4 kann insbesondere eine elektrische Schaltung 2.1 der ersten Leiterplatte 2 mit einer
elektrischen Schaltung 3.1 der zweiten Leiterplatte 3.2 verbinden, insbesondere zur
Übertragung von hochbitratigen Signalen zwischen den elektrischen Schaltungen 2.1,
3.1.
[0213] Grundsätzlich eignen sich das Verbindungselement 4 und die erfindungsgemäße Baugruppenverbindung
22 zur mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen beliebigen elektrischen Baugruppen,
insbesondere einer ersten elektrischen Baugruppe und einer zweiten elektrischen Baugruppe.
Zur Veranschaulichung ist im Ausführungsbeispiel allerdings nur die Anwendung des
Verbindungselements 4 bezogen auf die Verbindung zweier Leiterplatten 2, 3 beschrieben;
d. h. eine konkrete Ausführungsvariante, bei der die erste elektrische Baugruppe als
erste Leiterplatte 3 und die zweite elektrische Baugruppe als zweite Leiterplatte
4 ausgebildet ist. Dies ist jedoch nicht einschränkend für die Erfindung zu verstehen.
[0214] Das Verbindungselement 4 umfasst ein vorzugsweise starres, rohrförmiges Außengehäuse
5 aus einem elektrisch leitfähigen Material. In dem Außengehäuse 5 kann einer oder
können mehrere Innenleiter 7 geführt werden. Ferner kann ein Dielektrikum 8 oder können
mehrere Dielektrika vorgesehen sein. Rein beispielhaft ist in dem Ausführungsbeispiel
ein in dem Außengehäuse 5 entlang einer Längsachse L des Außengehäuses 5 bzw. des
Verbindungselements 4 geführtes elektrisches Kabel 6 vorgesehen.
[0215] Das elektrisch leitfähige Material des Außengehäuses 5 kann vorzugsweise nichtmagnetisch
sein, insbesondere aus einem nichtmagnetischen Material bestehen. Vorzugsweise wird
Messing verwendet.
[0216] Das elektrische Kabel 6 weist wenigstens einen Innenleiter 7, im Ausführungsbeispiel
genau einen Innenleiter 7, und ein den Innenleiter 7 umhüllendes Dielektrikum 8 auf.
Bei dem in den Ausführungsbeispielen dargestellten elektrischen Kabel 6 handelt es
sich um ein konzentrisch ausgebildetes elektrisches Kabel 6, das aus genau einem Innenleiter
7 und einem einen Kabelmantel ausbildenden Dielektrikum 8 besteht. Grundsätzlich kann
aber auch vorgesehen sein, dass das elektrische Kabel 6 mehrere Innenleiter 7, beispielsweise
wenigstens ein Innenleiterpaar, aufweist, das vorzugsweise zur differenziellen Signalübertragung
vorgesehen ist.
[0217] Das Außengehäuse 5 des Verbindungselements 4 dient als Außenleiter des Verbindungselements
4. Das Verbindungselement 4 weist an jedem seiner Enden 4.1, 4.2 einen Steckverbinder
9.1, 9.2 zur Verbindung mit einem jeweiligen Gegensteckverbinder 10.1, 10.2 der jeweiligen
Leiterplatte 2, 3 auf. Dadurch wird auch der Innenleiter 7 mit dem jeweiligen Gegensteckverbinder
10.1, 10.2 verbunden. Die Steckverbinder 9.1, 9.2 des Verbindungselements 4 sind,
wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, vorzugsweise rund ausgebildet.
[0218] Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Steckverbinder 9.1, 9.2 dadurch ausgebildet
werden, dass das Außengehäuse 5 an dessen Enden aufgeweitet ist bzw. einen vergrößerten
Durchmesser aufweist.
[0219] Zumindest einer der Steckverbinder 9.1, 9.2 kann allerdings auch entfallen. Das Verbindungselement
4 kann dann ggf. auch unmittelbar in die Leiterplatten 2, 3 eingesteckt oder unter
Verwendung einer beliebigen, geeigneten Verbindungstechnik, z. B. Löten oder Crimpen,
mit den Leiterplatten 2, 3 verbunden sein.
[0220] Es kann im Rahmen der Herstellung des Verbindungselements 4 vorgesehen sein, dass
wenigstens ein Abschnitt A, im Ausführungsbeispiel genau ein Abschnitt A, des Außengehäuses
5 entlang der Längsachse L derart umgeformt ist, dass das elektrische Kabel 6 in dem
Außengehäuse 5 fixiert ist. Der Abschnitt A kann sich dabei zumindest entlang 50%
der Gesamtlänge des Außengehäuses 5 erstrecken, vorzugsweise jedoch entlang 75% der
Gesamtlänge des Außengehäuses 5, besonders bevorzugt zumindest entlang 90% der Gesamtlänge
des Außengehäuses 5 und ganz besonders bevorzugt vollständig zwischen den Steckverbindern
9.1, 9.2 des Außengehäuses 5 erstrecken, wie im Ausführungsbeispiel vorgesehen. Insbesondere
wenn einer der Steckverbinder 9.1, 9.2 entfällt, kann sich der Abschnitt A auch vollständig
über die Gesamtlänge des Verbindungselements 4 erstrecken.
[0221] Grundsätzlich kann allerdings auch ein Umformen eines oder mehrerer Abschnitte des
Außengehäuses 5 in der Art von Kerben vorgesehen sein, um das elektrische Kabel 6
in dem Außengehäuse 5 zu fixieren. Dies ist im Hinblick auf die dann verschlechterten
elektrischen Eigenschaften jedoch nicht bevorzugt. Ein Umformen des Außengehäuses
5 ist im Rahmen der Erfindung allerdings grundsätzlich nicht erforderlich.
[0222] Zur weiteren Verdeutlichung zeigt Figur 2 eine isometrische Darstellung des Außengehäuses
5 des Verbindungselements 4 mit einer grafischen Hervorhebung des Querschnitts Q des
umgeformten Abschnitts A des Außengehäuses 5. Der nach dem umformen resultierende
Querschnitt Q ist ferner in Figur 4 dargestellt.
[0223] Es kann ein rohrförmiges Außengehäuse 5 aus einem runden, metallischen Rohling vorgesehen
sein, wobei das Außengehäuse 5 vorzugsweise aus dem metallischen Rohling tiefgezogen,
fließgepresst oder gedreht wird. Vorzugsweise wird der wenigstens eine Abschnitt A
des Außengehäuses 5 anschließend derart umgeformt, dass der Querschnitt Q des Außengehäuses
5 in dem umgeformten Abschnitt A nicht mehr rund ist bzw. der Umfang nicht mehr kreisförmig
verläuft (vgl. Figur 2 und Figur 4). Vorzugsweise ist der wenigstens eine Abschnitt
des Außengehäuses 5 derart umgeformt, dass der Querschnitt Q des Außengehäuses 5 in
dem umgeformten Abschnitt A einer Gleichdicke folgt, im Ausführungsbeispiel einem
Reuleaux-Dreieck.
[0224] Hinsichtlich eines vorteilhaften Herstellungsverfahrens des Verbindungselements 4
kann vorgesehen sein, dass das elektrische Kabel 6, das den wenigstens einen Innenleiter
7 und das Dielektrikum 8 aufweist, entlang der Längsachse L in das Außengehäuse 5
eingeschoben wird, vorzugsweise mit ausreichendem Pressspiel, wonach der wenigstens
eine Abschnitt A des Außengehäuses 5 entlang der Längsachse L derart umgeformt wird,
dass das elektrische Kabel 6 in dem Außengehäuse 5 fixiert ist.
[0225] Das Umformen des Abschnitts A des Außengehäuses 5 kann dabei beispielsweise durch
Prägen und/oder Walzen (axial oder radial) erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Umformung
durch Prägen. Die Figuren 3 und 4 zeigen zur weiteren Verdeutlichung den Querschnitt
Q des Verbindungselements 4 vor dem Prägevorgang (Figur 3) und nach dem Prägevorgang
(Figur 4).
[0226] Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, ist der Außendurchmesser des elektrischen Kabels
6 für ein leichtes Einführen in das Außengehäuse 5 kleiner ausgebildet als der Innendurchmesser
des Außengehäuses 5. Entsprechend ist ein Spiel zwischen dem Außengehäuse 5 und dem
elektrischen Kabel 6 vorhanden.
[0227] Zur Fixierung des elektrischen Kabels 6 mittels eines vorteilhaften Prägevorgangs
können zwei oder mehr Prägebacken 11 vorgesehen sein. Vorzugsweise sind drei Prägebacken
11 vorgesehen, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, insbesondere um den Abschnitt
A derart umzuformen, dass der Querschnitt Q nach dem Umformen einer Gleichdicke, beispielsweise
einem Reuleaux-Dreieck, folgt.
[0228] Die Prägefläche 12 der Prägebacken 11 kann dabei im Querschnitt in einem mittleren
Bereich B
M (vgl. Figur 4) dem Verlauf des Querschnitts Q des Außengehäuses 5 nach dem Prägen
entsprechen. Zur Aufnahme von durch das Prägen verdrängtem Material des Außengehäuses
5 können die Außenbereiche B
A (vgl. Figur 4) um den mittleren Bereich B
M herum jeweils zurückversetzt sein.
[0229] Wie sich insbesondere der Figur 4 entnehmen lässt, ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen,
dass das Außengehäuse 5 an drei gleichmäßig entlang des Umfangs verteilten Umfangsabschnitten
radial derart eingepresst bzw. eingeprägt oder gewalzt wird, dass die drei auf Abstand
zueinander angeordneten Umfangsabschnitte mit einem gleichen und konstanten Radius
und gleichen Bogenlängen ausgebildet werden. Es handelt sich hierbei um die Umfangsabschnitte
des Außengehäuses 5, die durch den mittleren Bereich B
M gebildet werden. Zwischen jeweils zwei dieser Umfangsabschnitte befindet sich ein
Ausgleichsabschnitt, welcher von den eingepressten bzw. eingeprägten oder gewalzten
Umfangsabschnitten verdrängtes Material aufnimmt. Die Ausgleichsabschnitte befinden
sich innerhalb der Winkelabschnitte der Außenbereiche B
A und werden von jeweils zwei angrenzenden Außenbereichen B
A zweier aneinander angrenzender Prägebacken 11 gebildet.
[0230] Figur 5 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung 13 in perspektivischer
Schnittdarstellung. Die Steckverbindung 13 weist ein Verbindungselement 4 mit einem
an einem ersten Ende 4.1 angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder 9.1 und
einen ersten Gegensteckverbinder 10.1 einer ersten elektrischen Baugruppe, vorliegend
beispielhaft abermals die erste Leiterplatte 2, auf.
[0231] Der erste Gegensteckverbinder 10.1 weist Kontaktfedern 14 und der erste Steckverbinder
9.1 ein mit dem Außengehäuse 5 des Verbindungselements 4 einteilig ausgebildetes elektrisch
leitfähiges Außengehäuse mit einem ersten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich 15
auf. Die Kontaktfedern 14 wirken über den ersten Kontaktbereich 15 auf das Außengehäuse
4 ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische Verbindung zwischen
dem ersten Steckverbinder 9.1 und dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 herzustellen.
[0232] Es ist vorgesehen, dass sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs 15 in
Richtung auf das erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4 erweitert.
[0233] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Kontaktfedern 14 derart
gestaltet sind, dass diese über einen zweiten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich
23 des Außengehäuses 5, der zu dem ersten Kontaktbereich 15 entlang der Längsachse
L des Verbindungselements 4 axial versetzt ist, auf das Außengehäuse 5 einwirken.
Diese Variante ist lediglich exemplarisch in Figur 14 dargestellt. Der zweite Kontaktbereich
23 und der erste Kontaktbereich 15 können auch ineinander übergehen. Der erste Kontaktbereich
15 und der zweite Kontaktbereich 23 können jeweils eine axiale Erstreckung aufweisen,
die dem zu erwartenden Bereich entspricht, in dem die Kontaktfedern 14 auf den ersten
Steckverbinder 9.1 einzuwirken vermögen - gegebenenfalls auch unter Berücksichtigung
von Toleranzen und mechanischer Belastung der Steckverbindung 13.
[0234] Die Kontaktfedern 14, der erste Kontaktbereich 15 und/oder der zweite Kontaktbereich
23 sind ausgebildet, dass die Kontaktfedern 14 eine radiale Kraftkomponente und eine
axiale Kraftkomponente auf das Außengehäuse 5 aufbringen derart, dass sich der erste
Steckverbinder 9.1 zu dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 vorzugsweise koaxial ausrichtet.
Das Prinzip ist in den Figuren 6 bis 8 dargestellt.
[0235] In Figur 6 sind der erste Steckverbinder 9.1 und der erste Gegensteckverbinder 10.1
in einem nicht zusammengesteckten Zustand gezeigt. Figur 7 zeigt einen Zustand, in
dem der erste Steckverbinder 9.1 und der erste Gegensteckverbinder 10.1 von beispielsweise
einem Monteur bereits zusammengesteckt wurden, das Verbindungselement 4 bzw. dessen
Längsachse L zu der Längsachse L
G des ersten Gegensteckverbinders 10.1 allerdings noch verkippt ist. Erfindungsgemäß
kann aufgrund der radialen und axialen Kraftkomponente der Kontaktfedern 14 eine Selbstzentrierung
des Verbindungselements 4 bzw. des ersten Steckverbinders 9.1 in dem ersten Gegensteckverbinder
10.1 bereitgestellt werden, was vorzugsweise zu einer koaxialen Ausrichtung führen
kann, wie in Figur 8 dargestellt.
[0236] Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der erste Gegensteckerbinder 10.1 ein Gegensteckverbindergehäuse
16 mit einem trichterförmigen Einführbereich 17 für den ersten Steckverbinder 9.1
aufweist. Der trichterförmige Einführbereich 17 ist, wie beispielsweise in Figur 5
erkennbar, durch einen in den ersten Steckverbinder 9.1 hineinragenden Kragen 18 ausgebildet,
der gleichzeitig als Anlage für die Kontaktfedern 14 ausgebildet ist, um die Kontaktfedern
14 mechanisch vorzuspannen.
[0237] Figur 9 zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung des Einführbereichs 17 des ersten
Gegensteckverbinders 10.1. Insbesondere die Vorspannung der Kontaktfedern 14 durch
den mittels des Kragens 18 des Gegensteckverbindergehäuses 16 gebildeten Anschlag
für die Kontaktfedern 14 ist in Figur 9 gut erkennbar.
[0238] Grundsätzlich kann eine Vorspannung der Kontaktfedern 14 in dem ersten Gegensteckverbinder
10.1 allerdings auch auf andere Art und Weise erfolgen oder auch unterbleiben.
[0239] Es kann ferner von Vorteil sein, die Elastizität der Kontaktfedern 14 durch eine
entsprechende Wahl des Materials der Kontaktfedern 14 oder eine entsprechende Geometrie
der Kontaktfedern 14 zu erhöhen. Eine beispielhafte Geometrie zur Erzielung einer
hohen Kontaktfederelastizität ist in Figur 10 dargestellt.
[0240] Im Ausführungsbeispiel erweitert sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs
15 in Richtung auf das erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4 konisch und im Wesentlichen
linear. Grundsätzlich kann sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs 15
allerdings gemäß einer beliebigen Kurve erweitern, beispielsweise konvex oder konkav
erweitern.
[0241] Wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt ist, weist der erste Gegensteckverbinder
10.1 ein Isolierteil 19 auf, das bei einem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders
9.1 mit dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 zumindest teilweise in das Außengehäuse
5 des ersten Steckverbinders 9.1 eindringt. Das Isolierteil 19 weist ferner einen
in Richtung auf das Außengehäuse 5 weisenden Kragen 20 auf, um das Außengehäuse 5
in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 zu zentrieren, insbesondere um einen Achsversatz
auszugleichen. Ferner bildet das Isolierteil 19 einen axialen Endanschlag 21 für den
ersten Steckverbinder 9.1 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 aus, gegen den das
Verbindungselement 4 angepresst werden kann, was die Selbstzentrierung weiter unterstützt.
[0242] Es kann vorgesehen sein, dass das Isolierteil 19 das Außengehäuse 5 an einem dem
ersten Kontaktebereich 15 gegenüberliegenden, inneren Kontaktbereich 15' kontaktiert
(vgl. den zusammengesteckten Zustand der Steckverbindung 13 in Figur 5). Der innere
Kontaktbereich 15' ist dabei an der Innenwandung des Außengehäuses 5 angeordnet und
folgt der Geometrie der Außenwandung des Außengehäuses 5. Somit erweitert sich der
Innendurchmesser des inneren Kontaktbereichs 15' des Außengehäuses 5 in Richtung auf
das erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4. In vorteilhafter Weise kontaktiert der
Kragen 20 des Isolierteils 19 den inneren Kontaktbereich 15', wobei ein axialer Versatz
der Kontaktpunkte der Kontaktfedern 14 mit dem ersten Kontaktbereich 15 und des Kragens
20 mit dem inneren Kontaktereich 15' entlang der Längsachse L des Verbindungselements
4 die Zentrierung des Verbindungselements 4 weiter unterstützen kann. Die Kontaktfedern
14 und der Kragen 20 können das Außengehäuse allerdings auch auf derselben "Höhenebene"
entlang der Längsachse L kontaktieren.
[0243] Die Figur 12 zeigt eine Baugruppenverbindung 22 zur Verbindung einer ersten elektrischen
Baugruppe (im Ausführungsbeispiel die erste Leiterplatte 2) und einer zweiten elektrischen
Baugruppe (im Ausführungsbeispiel die zweite Leiterplatte 3), aufweisend ein Verbindungselement
4 mit einem an einem ersten Ende 4.1 angeordneten, ersten elektrischen Steckverbinder
9.1 und einem an einem zweiten Ende 4.2 angeordneten, zweiten elektrischen Steckverbinder
9.2 sowie einen ersten Gegensteckverbinder 10.1 und einen zweiten Gegensteckverbinder
10.2. Die Gegensteckverbinder 10.1, 10.2 sind zur Verbindung mit den Steckverbindern
9.1, 9.2 des Verbindungselements 4 und zur Verbindung mit jeweils einer elektrischen
Baugruppe bzw. Leiterplatte 2, 3 ausgebildet. Der erste Gegensteckverbinder 10.1 weist
beispielsweise die in den Figuren 5 bis 9 dargestellten Kontaktfedern 14 und der erste
Steckverbinder 9.1 ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse 5 mit einem ersten, ringförmig
umlaufenden Kontaktbereich 15 auf. Die Kontaktfedern 14 wirken über den ersten Kontaktbereich
15 auf das Außengehäuse 5 ein, um eine elektrische Kontaktierung und eine mechanische
Verbindung, beispielsweise auch eine Arretierung, zwischen dem ersten Steckverbinder
9.1 und dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 herzustellen.
[0244] Erfindungsgemäß kann für die dargestellte Baugruppenverbindung 22 eine Selbstzentrierung
bereitgestellt werden. Hierdurch kann sich der Außendurchmesser des ersten Kontaktbereichs
15 in Richtung auf das erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4 erweitern und/oder
können die Kontaktfedern 14 derart gestaltet sein, dass diese über einen zweiten,
ringförmig umlaufenden Kontaktbereich 23 (vgl. Figur 14) des Außengehäuses 5, der
zu dem ersten Kontaktbereich 15 entlang der Längsachse L des Verbindungselements 4
axial versetzt ist, auf das Außengehäuse 5 einwirken.
[0245] Das Prinzip der Selbstzentrierung ist bei einem Vergleich der Figuren 11 und 12 gut
erkennbar. In Figur 11, die eine Baugruppenverbindung 22 gemäß dem Stand der Technik
in einen Zustand nach dem Zusammenstecken des ersten Steckverbinders 9.1 und des ersten
Gegensteckverbinders 10.1 zeigt, ist die Längsachse L des Verbindungselements 4 des
Standes der Technik zu der Längsachse L
G des ersten Gegensteckverbinders 10.1 des Standes der Technik noch verkippt. In Figur
12 ist hingegen eine koaxiale Ausrichtung des Verbindungselements 4 bzw. des ersten
Steckverbinders 9.1 zu dem ersten Gegensteckverbinders 10.1 dargestellt, nachdem sich
das Verbindungselement 4 erfindungsgemäß selbstzentriert hat. Die koaxiale Ausrichtung
des ersten Steckverbinders 9.1 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 führt im Ausführungsbeispiel
zu einer parallelen Ausrichtung der Längsachse L des Verbindungselements 4 zu der
Längsachse des zweiten Gegensteckverbinders 10.2.
[0246] Ein besonderer Vorteil der Selbstzentrierung kann darin bestehen, dass sich der Einführbereich
17 der Gegensteckverbinder 10.1, 10.2 im Vergleich zum Stand der Technik verkleinern
lässt. Um dies zu verdeutlichen ist in den Figuren 11 bis 13 ein paralleler Versatz
der Längsachse L
G des ersten Gegensteckverbinders 10.1 und der Längsachse des zweiten Gegensteckverbinders
10.2 bzw. 10.2' dargestellt. Ein derartiger Versatz kann sich beispielsweise durch
eine nicht ideale Ausrichtung der Leiterplatten 2, 3 zueinander ergeben. Um den Versatz
zu kompensieren und ein unkompliziertes, vorzugsweise blindes Zusammenstecken der
Steckverbinder 9.1, 9.2 mit den Gegensteckverbindern 10.1, 10.2, 10.2' zu ermöglichen,
ist der Einführbereich 17, 17' der Gegensteckverbinder 10.1, 10.2, 10.2' entsprechend
groß zu dimensionieren, was den Durchmesser des gesamten Gegensteckverbinders 10.1,
10.2, 10.2' insgesamt vergrößert. Eine Schräglage des Verbindungselements 4 in dem
ersten Gegensteckverbinder 10.1 kann diese Problematik noch erhöhen, was bei einem
Vergleich der Figuren 11 und 12 gut erkennbar ist. Aufgrund der erfindungsgemäßen
Ausrichtung des Verbindungselements 4 in dem ersten Gegensteckverbinder 10.1 kann
der Einführbereich 17 des zweiten Gegensteckverbinders 10.2 deutlich zu dem Einführbereich
17' des zweiten Gegensteckverbinders 10.2' des Standes der Technik verkleinert sein.
[0247] Figur 13 zeigt eine vollständig gesteckte Baugruppenverbindung 22 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Zur Kompensierung des seitlichen Versatzes der Längsachse L des Verbindungselements
4 und der Längsachse des zweiten Gegensteckverbinders 10.2 befindet sich das Verbindungselement
4 im vollständig gesteckten Zustand wieder in leichter Schräglage, was in der Regel
jedoch unproblematisch ist.
[0248] Wie insbesondere anhand der Figuren 1, 2, 12 und 13 erkennbar ist, ist der zweite
Steckverbinder 9.2 der Baugruppenverbindung 22 abweichend von dem ersten Steckverbinder
9.1 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel weist der erste Steckverbinder 9.1 den ersten,
ringförmig umlaufenden Kontaktbereich 15 auf, dessen Außendurchmesser sich auf das
erste Ende 4.1 des Verbindungselements 4 hin erweitert. Hingegen weist der zweite
Steckverbinder 9.2 einen ersten, ringförmig umlaufenden Kontaktbereich auf, der entlang
der Längsachse L des Verbindungselements 4 zylindrisch und somit mit konstantem Außendurchmesser
verläuft.
[0249] Grundsätzlich kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der erste Steckverbinder
9.1 und der zweite Steckverbinder 9.2 ähnlich oder identisch ausgebildet sind.