[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder gemäss dem Oberbegriff des
unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Anschliessen desselben gemäss
dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 6.
[0002] Im "Mikrowellen Magazin" Nr. 3, 1977, vergleicht die Firma GORE & Co. GmbH, D-8011
Putzbrunn bei München, ein flexibles Koaxialkabel mit einem Semi-Rigid-Kabel. Im Aufbau
zeigt ein solches flexibles Koaxialkabel einen Innenleiter aus 19-fach verlitztem,
versilbertem Kupfer. Die Verlitzung ergibt die geforderte Flexibilität und verhindert
ein Wandern des Innenleiters innerhalb der dielektrischen Schicht beim Biegen. Als
Dielektrikum wir ein Polytetrafluoräthylen vorgeschlagen, das gestreckt wurde und
damit bei einer matrizenähnlichen Struktur einen hohen Luftanteil aufweist. Zur Erzielung
des notwendigen konzentrischen Aufbaus wird hier das dielektrische Material um den
Innenleiter gewickelt.
[0003] Durch die Abschirmung wird bekanntlich die Abstrahlung auf ein Minimum reduziert.
Bei flexiblen Koaxialkabeln müssen die elektrischen Werte auch in der Biegung gewährleistet
sein. Bei dem beschriebenen Koaxialkabel wird dies dadurch erreicht, dass auf die
dielektrische Schicht eine versilberte Kupferfolie überlappt gewickelt wurde und diese
erste Abschirmung mit einer zweiten Abschirmung aus geflochtenem versilbertem Kupferdraht
umfasst wurde. Zum Schluss wird das derart aufgebaute Kabel mit einem Kunststoff-Aussenmantel
versehen.
[0004] In einer zweiten Veröffentlichung in derselben Zeitschrift "Mikrowellen Magazin"
Nr. 4, 1980, wird darauf hingewiesen, dass eine neue Kabelkonstruktion neue Steckverbinder
bedeutet. In keiner der beiden Veröffentlichungen ist ein solcher neuer Stecker mit
über blosse Andeutungen hinausgehenden Merkmalen beschrieben.
[0005] Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Steckverbinder zu schaffen, der
die besonderen Anforderungen von flexiblen Mikrowellen-Koaxialkabeln erfüllt.
[0006] Erfindungsgemäss wird dies durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen im kennzeichnenden
Teil des unabhängigen Patentanspruchs 1 erreicht. Ein Verfahren zum Anschliessen des
Steckverbinders ist im unabhängigen Patentanspruch 6 gekennzeichnet.
[0007] Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Steckverbinders wird nachfolgend anhand
der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemässen Steckverbinders,
Fig. 2 dieselbe Schnittansicht wie Fig. 1 jedoch mit ebenfalls geschnitten dargestelltem
Koaxialkabel,
Fig. 3 - 10 Ansichten eines Koaxialkabels mit verschiedenen Montagestufen des Steckverbinders
gemäss Fig. 1 und 2.
[0008] Das Koaxialkabel 15 gemäss Fig. 2 besteht, von innen nach aussen betrachtet, aus
einem Innenleiter 20, einer diesen Innenleiter konzentrisch umfassenden Schicht 21
aus dielektrischem Material, beispielsweise Polytetrafluoräthylen, einer ersten Abschirmung
22 aus versilbertem Kupferband, das sich überlappend auf die Schicht 21 gewickelt
ist, einer zweiten Abschirmung 23 aus einem Kupferdrahtgeflecht und einem Aussenmantel
24, beispielsweise auch aus Polytetrafluoräthylen.
[0009] Der Koaxial-Steckverbinder 14 besteht aus folgenden Einzelteilen: Einem auf dem Aussenmantel
24 eng anliegenden Nippel 1 mit einem Aussengewinde la, einem Kontaktring 2 mit einer
radialen Bohrung 13, die als Durchgangsbohrung ausgeführt sein kann, einem Steckergehäuse
3 mit einem zum Aussengewinde la komplementären Innengewinde 3a und mit einer Hülse
3b an dem dem Innengewinde 3a gegenüberliegenden Ende, einem in der Hülse 3b befindlichen
Steckerdielektrikum 5, sowie aus einer Ueberwurfmutter 8. Ein Steckerstift 4 mit einer
verjüngten Partie 11 weist am steckerinneren Ende einen axialen Hohlraum 12 für den
Innenleiter 20 des Koaxialkabels 15 auf. Die Hülse 3b und das Steckerdielektrikum
5 sind ebenfalls diametral durchbohrt. Diese Bohrung 10 fluchtet im zusammengebauten
Zustand mit der verjüngten Partie 11 des Steckerstiftes 4. Diese Bohrung 10 ist mit
Epoxyharz vergossen, so dass eine radiale Zentrierstütze 9 gebildet ist.
[0010] In einer umlaufenden Nut 6a in der Aussenwand der Hülse 3b ist ein Sprengring 6 eingesetzt,
der in eine umlaufende Nut 8a in der Innenwand der Ueberwurfmutter 8 eingreift und
damit die Ueberwurfmutter 8 frei drehbar mit höchstens einem beschränkten axialen
Spiel haltert. Schliesslich ist noch eine Dichtung 7 aus elastischem Material, wie
Gummi, auf eine Schulter 3c auf der Aussenseite der Hülse 3b aufgelegt.
[0011] Im zusammengebauten Zustand gemäss Fig. 2 ist der Innenleiter 20 des Koaxialkabels
15 im Hohlraum 12 des Steckerstiftes 4 eingelötet. Der Kontaktring 2 liegt auf der
zweiten Abschirmung 3 auf und ist mit dieser ebenfalls verlötet. Die Bohrungen 13
dienen einerseits zur optischen Kontrolle der richtigen Lötung, d.h., ob das Lötmaterial
richtig geflossen ist, und anderseits kann Dampf und das Gas des Flussmittels durch
diese Bohrungen 13 abziehen, so dass das Lötmaterial auch genügend Platz hat, um sich
auszubreiten.
[0012] Zum Anschliessen des Steckverbinders 14 an ein Koaxialkabel 15 wird das Koaxialkabel
15 zuerst auf die genaue Länge abgeschnitten. Die Schnittfläche 24a muss plan sein.
Dann wird der Aussenmantel 24 an drei Stellen 31, 32, 33 rundherum eingeschnitten.
Damit entstehen ein äusserer Mantelabschnitt 36, ein mittlerer Mantelabschnitt 35
und ein innerer Mantelabschnitt 34 (Fig. 3). Als nächstes wird der mittlere Mantelabschnitt
35 entfernt (Fig. 4) und das zutagetretende Geflecht der zweiten Abschirmung 23 wird
verzinnt. Dazu wird ein bei 180
0 schmelzendes Weichlot verwendet, so dass eine verzinnte Partie 37 entsteht. Nun wird
der äussere Mantelabschnitt 36 entfernt, und über das derart vorbereitete Kabel 15
wird ein Schrumpfschlauch geschoben (dieser ist nicht dargestellt). Vom Steckverbinder
14 wird nun der Nippel 1 auf den Aussenmantel 24 gesteckt (Fig. 5). Anschliessend
wird der Kontaktring 2 auf die verzinnte Partie 37 geschoben, bevor nun der innere
Mantelabschnitt 34 entfernt wird und der Kontaktring 2 bis zum Aussenmantel 24 hingeschoben
werden kann. Damit wird der Aufbau gemäss Fig. 6 erhalten. In dieser Phase des Zusammenbaus
wird der Kontaktring 2 mit der Abschirmung 23 verlötet. Auch hier wird ein bei 180°
schmelzendes Weichlot verwendet. Nun wird das Kabel 15 etwa 1,8 mm vor dem Kontaktring
2 abgeschnitten (Fig. 7), und dann wird die Schnittfläche plangedreht, so dass der
Kontaktring 2 um 0,1 - 0,2 mm gekürzt wird. Durch dieses Vorgehen wird der Innenleiter
20 freigelegt (Fig. 8) und damit kann auch die Kabellänge noch abgestimmt werden.
Dies war bisher bei den bekannten Steckverbindern nicht in einer derart einfachen
Weise möglich. Gemäss Fig. 9 wird nun der Steckerstift 4 auf den Innenleiter 20 gelötet.
Dies kann vorteilhafterweise mittels Widerstandlöten geschehen.
[0013] Das Kabel wird daraufhin in das Steckergehäuse 3 eingeführt, und dieses wird mit
dem Nippel 1 verschraubt (Fig. 10). In diesem Zustand kann nun das Kabel und dessen
Verbindungsstellen mit dem Steckverbinder überprüft werden. Wenn ein Schrumpfschlauch
in der Phase gemäss Fig. 5 auf das Kabel geschoben wurde, kann dieser nun richtig
positioniert werden bevor er mit Heissluft bei etwa 150° C geschrumpft wird.
[0014] Schliesslich muss noch die Borhung 10 mit Epoxyharz vergossen und das Harz aushärten
gelassen werden bevor dann noch der Sprengring 6 eingesetzt, die Dichtung 7 und schlussendlich
die Ueberwurfmutter 8 aufgesetzt werden kann. Für einen abgewinkelten Anschluss, wie
er beispielsweise in der DE-A 29 09 577 beschrieben ist, lässt sich der hier dargestellte
Steckverbinder ebenfalls verwenden. An dem mit dem Steckverbinder durch die Verfahrensschritte
gemäss Fig. 3 bis 10 fertiggestellte Kabel wird mit zwei im Abstand voneinander angeordneten
Schnitte der Kabelmantel durchtrennt. Der Abstand der Schnitte soll wenigstens angenähert
die Biegung einschliessen. Dann wird das Kabel mit dem kleinst möglichen Biegeradius
gebogen, der Kabelmantel entfernt und wenigstens die äussere Abschirmung verzinnt.
Diese Verzinnung wird vorteilhafterweise auch mit Lötzinn vorgenommen, das bei 180
C fliesst. Der entstandene Bogen kann zum Schluss noch mittels eines Schrumpfformteils
abgedeckt werden. Damit kann auf einfache und kostengünstige Weise ein Winkelanschluss
gebildet werden, bei dem die Kabellänge abgeglichen werden kann und bei dem die elektrischen
Verhältnisse bis zum Stecker- übergang in das Anschlusselement gleichbleibend und
beherrschbar sind.
1. Steckverbinder für Koaxialkabel, insbesondere für flexible Koaxialkabel mit Innenleiter
(20), Dielektrikums-Schicht (21), erster Abschirmung (22) aus sich überlappend gewickeltem
Metallfolienband, zweiter Abschirmung (23) aus geflochtenem Draht und Aussenmantel
(24), welcher Steckverbinder (14) ein mit dem Innenleiter (20) elektrisch leitend
verbundener Steckerstift (4), ein diesen auf wenigstens einem Teil seiner Länge umfassender
Isolator (5) und ein wenigstens mit einer der beiden Abschirmungen (22, 23) elektrisch
leitend verbundenes Steckergehäuse (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrisch
leitenden Verbindung des Steckergehäuses (3) mit den Abschirmungen (22, 23) eine die
zweite Abschirmung (23) eng umfassende, zwischen einem, den Aussenmantel (24) umschliessenden
Nippel (1) mit einer Aussengewindepartie (la) und dem mit einer Innengewindepartie
(3a) für eine Schraubverbindung mit dem Nippel (1) versehenen Steckergehäuse (3) klemmgehalterter
Kontaktring (2) vorhanden ist, dessen Endfläche (25) in einer Ebene mit der Endfläche
(26) der Dielektrikumsschicht (21) und den Schnittflächen der beiden Abschirmungen
(22, 23) angeordnet ist, dass der Innenleiter (20) über die genannte Ebene hinausragt
und in einem axialen Hohlraum (12) des Steckerstiftes (4) elektrisch leitend mit diesem
verbunden ist, und dass das Steckergehäuse (3) eine die genannte Ebene überragende
Hülse (3b) aufweist, an deren Aussenfläche eine Ueberwurfmutter (8) drehbeweglich
und axial höchstens begrenzt verschiebbar gehaltert ist.
2. Steckverbinder nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktring
(2) wenigstens mit der zweiten Abschirmung (23) verlötet ist.
3. Steckverbinder nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktring
(2) wenigstens eine radiale Bohrung (13) aufweist, um die Qualität der Lötstelle von
Auge überprüfen zu können, sowie für den Gasaustritt während des Lötens.
4. Steckverbinder nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass der Steckerstift (4) mit dem Innenleiter (20) verlötet ist.
5. Steckverbinder nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hülse
(3b) des Steckergehäuses (3) wenigstens eine radiale Bohrung (10) vorhanden ist, die
den Isolator (5) durchdringt und mit einer Partie (11) des Steckerstiftes (4) mit
geringerem Durchmesser fluchtet und dass diese radiale Bohrung (10) mit einem Epoxyharz
gefüllt ist.
6. Verfahren zum Anschliessen des Steckverbinders nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet
durch Einschneiden des Aussenmantels (24) an drei Stellen (31, 32, 33) im Anschlussbereich
des Kabels (15) und Entfernen des mittleren Mantelabschnittes (35) zwecks Freilegung
der zweiten Abschirmung (23) und Verzinnen dieser freigelegten Stelle der zweiten
Abschirmung (23), durch Entfernen des äussersten Mantelabschnittes (36) und Aufschieben
zuerst des Nippels (1) bis über den Aussenmantel (24) und dann des Kontaktringes (2),
durch Entfernen des restlichen Mantelabschnittes (34) und Andrücken des Kontaktringes
(2) an den Aussenmantel (24) und Verlöten des Kontaktringes (2) mit den Abschirmungen
(22, 23) nachfolgendes Abschneiden des Kabels (15) kurz vor dem Kontaktring (2) und
Plandrehen der Schnittfläche bis zum Innenleiter (20) mit gleichzeitiger Verkürzung
des Kontaktringes (2), dann gekennzeichnet durch Aufbringen des Steckerstiftes (4)
auf den Innenleiter (20) und Verlöten, ferner durch Aufsetzen des Steckergehäuses
(3) auf das Kabel (15) und Verschrauben mit dem Nippel (1) und danach Vergiessen der
Bohrung (10) im Steckergehäuse (3) mit Epoxyharz und schliesslich durch Montieren
der Ueberwurfmutter (8) mit Sprengring (6) und Dichtungsring (7).
7. Verfahren nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (15) im
Abstand von etwa 1,8 mm vor dem Kontaktring (2) abgeschnitten wird, und dass beim
Plandrehen der Kontaktring (2) um 0,1 - 0,2 mm verkürzt wird.
8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlöten des
Kontaktringes (2) mit den Abschirmungen (22, 23) mittels Weichlot mit Schmelztemperatur
von 180° erfolgt.
9. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlöten des
Steckerstiftes (4) mit dem Innenleiter (20) durch Widerstandslöten geschieht.