Anschlusselement für ein Hochfrequenz-Kabel und Verfahren zu dessen Herstellung

Abstract

 Es wird ein Anschlußelement für ein koaxiales Hochfrequenz-­Kabel angegeben, bei dem erfindungsgemäß der Raum zwischen Innenleiterkontakt (4, 8) und Kontakthülse (5) durch eine im Wellenwiderstand an das Kabel angepaßte Kunststoff-Füllung (7) aufgefüllt ist. Es wird ferner ein Verfahren zur Herstel­lung eines derartigen Anschlußelements angegeben. Die Erfin­dung ermöglicht eine automatisierte Konfektionierung von Hochfrequenz-Kabeln mit Anschlußelementen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Anschlußelement (Steckverbinder) für ein Hochfrequenzkabel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbe­griff der Ansprüche 13 oder 14.

[0002] Koaxiale Hochfrequenzkabel sind seit langer Zeit für unter­schiedlichste Anwendungsfälle im Einsatz. In letzter Zeit werden sie vermehrt in Breitbandkommunikationsnetzen, z.B. für eine kabelgebundene Fernsehversorgung, verwendet.

[0003] Die verwendeten Hochfrequenzkabel werden üblicherweise an ihren Enden mit Steckern und Buchsen versehen, mit denen sie in entsprechend ausgebildete Steckeinrichtungen von weiteren aktiven oder passiven Bauteilen eingesteckt werden können. Hierbei ist wichtig, daß ein hochfrequenz-technisch gleichmäßiger Übergang mit hoher Kontaktgüte geschaffen ist.

[0004] Es sind Anschlußelemente bekannt, deren Innenleiterkontakt über Abstandsteile mit einer koaxial angeordneten Kontakt­hülse verbunden ist. Der Anschluß des Innenleiterkontaktes an den Innenleiter des Kabels erfolgt in der Regel durch Verschrauben oder Quetschen. Der Außenleiter kann ebenfalls durch Verschrauben oder Anquetschen mit dem Außenleiter des Kabels verbunden werden.

[0005] Aus "Elektronikpraxis" 1978, Nr. 6 S. 12 ist es bekannt, bei HF-Steckverbindern feste Stützscheiben mit niedriger Dielek­trizitätskonstante zu verwenden, um das Steckwellenverhält­ nis zu verbessern.

[0006] Auch aus "Rhode & Schwarz Mitteilungen" H. 19, 1965 S. 192 sind HF-Steckverbinder bekannt geworden, die feste mit Aus­nehmungen versehene Stützteile mit niedriger Dielektrizi­tätskonstante aufweisen, um den Wellenwiderstand der zu verbindenen Leitungen möglichst genau aufeinander anzupas­sen.

[0007] Aus dem DE-GM 79 27 003 ist ein Koaxial-Hochfrequenzstecker bekannt, bei dem der Innenleiter durch einen gespritzten oder vulkanisierten Isolierkörper konzentrisch festgelegt wird. Eine Wellenwiderstandsanpassung ist nicht vorgesehen.

[0008] Die bekannten Anschlußstecker erlauben nicht die automati­sierte Konfektionierung von Kabelabschnitten mit Steckern oder Buchsen. Die Erstellung eines Kabels mit Steckern und Buchsen ist daher Arbeitszeit- und Kosten-aufwendig und nicht optimal für die Masserherstellung geeignet.

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Anschluß­stecker für ein Hochfrequenzkabel anzugeben, der eine auto­matisierte Konfektionierung des Hochfrequenzkabels mit dem Anschlußstecker ermöglicht, der nur einen geringen Material­bedarf erfordert, gute Hochfrequenz-Eigenschaften und eine große Dauerhaftigkeit aufweist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Anschlußsteckers anzugeben.

[0010] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 sowie den An­sprüchen 13 oder 14 angegebene Erfindung gelöst. Vorteil­hafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben.

[0011] Die Erfindung gibt ein Anschlußelement an, insbesondere - Stecker oder -Buchsen, mit zentralem Innenleiter (2), einem dazu koxial angeordneten Außenleiter (6) und einer dazwischen liegenden Isolierung, wobei das Anschlußelement einen mit dem Innenleiter (2) des Kabels (3) verbindbaren zentralen Innenleiterkontakt (4) aufweist, der von einer dazu koaxial angeordneten und mit dem Außenleiter (6) des Kabels (3) verbundenen Kontakthülse (1) umgeben ist, das gekennzeichnet ist dadurch, daß der Raum zwischen Innen­leiterkontakt (4) und Kontakthülse (1) durch eine im Wel­lenwiderstand an das Kabel (3) angepaßte Kunststoff-Füllung (7) ausgefüllt ist.

[0012] Die Erfindung ermöglicht die automatisierte Anbringung von Anschlußelementen an Hochfrequenz-Kabelabschnitte. Die Zahl der verwendeten mechanischen Elemente ist auf das geringst­mögliche Maß beschränkt. Die in den Innenraum zwischen Innen­leiterkontakt und Außenhülse eingebrachte Kunststoff-Füllung dient insbesondere der Stabilisierung des Innenleiterkontak­tes, der definierten Einhaltung des Wellenwiderstandes, der Befestigung des Anschlußelements an das Kabel, dem Vibrations­schutz für die Verbindungsstelle zwischen Innenleiter und In­nenleiterkontakt sowie der Gas- und Wasserdichtigkeit des An­schlußsteckers.

[0013] Durch die automatisierte Fertigung ist es auch möglich, als Kunststoffmaterial solche Kunststoffe zu verwenden, die bei einer nicht automatisierten Fertigung zu Gesundheitsproblemen bei den mit einer derartigen Fertigung beauftragten Personen führen könnten.

[0014] Durch Verwendung einem Abdeckscheibe am Vorderende der Kunst­stoff-Füllung wird der saubere Abschluß noch weiter verbes­ sert, und das Einbringen der Kunststoff-Füllung wird erleich­tert.

[0015] Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Kunststoff-Füllung, insbesondere eines Heißschmelzklebers erreicht man - aufgrund der Fließfähigkeit und der guten Haftfähigkeit an unterschied­lichen Materialien - in einem Arbeitsgang sowohl einen längs­wasserdichten Abschluß des Kabels als auch eine verdrehsichere Verbindung der Kontakthülse mit dem Außenleiterkontakt des Ko­axialkabels.

[0016] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbei­spiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine nach der Erfindung hergestellte Steckhülse,

Fig. 2 einen nach der Erfindung hergestellten Stecker,

Fig. 3 eine Steckhülse mit Teilfüllung,

Fig. 4 eine Steckhülse mit geformter Abdeckscheibe und

Fig. 5 eine Darstellung zur Verdeutlichung eines Verfahrens­schrittes zur Herstellung einer Füllung.

[0017] Die in Fig. 1 dargestellte Steckhülse 1 weist eine Kontakt­hülse 5 auf, die über eine Quetsch- oder Schraubverbindung mit dem hier spiralförmig ausgebildeten Außenleiterkontakt 6 des Kabels 3 verbunden ist. Die Verbindung zwischen Außenleiter­kontakt 6 und Kontakthülse 1 kann auch durch Verschweißen oder Verlöten gebildet sein.

[0018] Zentral in der Kontakthülse 5 ist ein Innenleiterkontakt 4 angeordnet, der in diesem Ausführungsbeispiel als Hülse aus­gebildet ist. Die Hülse 4 weist zur Kontaktgabe mit einem Anschlußstecker nach innen gerichtete federnde Kontaktlamel­len auf. Auf der dem Kabel zugerichteten Seite des Kontakt­elements ist eine Bohrung vorgesehen, in die der Innenleiter 2 des Kabels 3 einsteckbar ist. Die Verbindung des Innenlei­ters mit dem Innenleiterkontakt erfolgt vorzugsweise über Quetschen, Verschweißen oder Löten.

[0019] Zur Herstellung des Anschlußelements werden zunächst Außen­leiter 6 und die Isolierung des Kabels soweit verkürzt, daß der Innenleiter 2 etwa 3 cm aus dem Kabel 3 vorsteht. Dann wird der Innenleiterkontakt 4 auf den vorstehenden Innenlei­ter 2 gesteckt, in einer geeigneten Vorrichtung zentriert und an dem Innenleiter 2 befestigt. Darauf wird die Kontakthülse 5 koaxial über den Innenleiterkontakt 4 geschoben. Das rückwär­tige Ende der Kontakthülse 5 wird dann mit dem Außenleiter 6 des Kabels 3 verschraubt, verschweißt, verlötet oder ge­quetscht. Dabei kann das rückwärtige Ende der Kontakthülse zwischen Außenleiter 6 und einer Außenisolierung 9 des Ka­bels 3 eingeführt werden, so daß die Außenisolierung 9 bis an den Stecker bzw. die Hülse heranreichen kann, und die Kontaktstelle zwischen Außenleiter 6 und Kontakthülse 5 von außen unzugänglich ist.

[0020] Nach Zentrierung des Innenleiterkontaktes 4 gegenüber der Hülse 5 wird der Raum zwischen Innenleiterkontakt und Kon­takthülse mit einem Kunststoffmaterial gefüllt. Hierzu wird vorzugsweise ein flüssiger Zweikomponentenschaum, insbeson­dere ein Polyurethanschaum, verwendet. Es kann auch das Ein­spritzen von aufgeschäumten Thermoplasten mit Spritzgieß­werkzeugen vorgesehen werden. Dieser Schaum füllt den ge­samten Raum zwischen Innenleiterkontakt 4, Innenleiter 2, Kontakthülse 5 und stirnseitigem Ende des Kabels 3 aus. Die steckerseitige Vorderseite kann über ein geeignetes Formwerkzeug eine gewünschte Ausformung erhalten. Es ist darauf hinzuweisen, daß zur weiteren Zentrierung des Innen­leiterkontakts 4 gegenüber der Kontakthülse 5 grundsätzlich keinerlei Zentrierungsmittel, wie Scheiben oder ähnliches erforderlich ist.

[0021] Um eine definierte Vorderfläche der Füllung zu erreichen, kann allerdings eine Abdeckscheibe 13 verwendet werden, die sowohl den Innenleiterkontakt 4 während des Füllens des da­hinter liegenden Raumes zentriert als auch einfache Möglich­keiten zur Beeinflussung des Wellenwiderstandes bietet, wie nachstehend beschrieben wird.

[0022] Um den Wellenwiderstand des Anschlußsteckers optimal anzu­passen, kann vorgesehen sein, daß in dem Kunststoffmaterial 7 Hohlräume 10, insbesondere keilförmige Hohlräume, ausge­bildet werden, die gleichzeitig mit der Formung der Stirn­fläche des Kunststoffmaterials gebildet werden können. Eine Anpassung des Wellenwiderstandes kann auch oder zusätzlich durch Wahl anderer Kunststoffsorten oder des Grades der Auf­schäumung erfolgen. Die vollständige Umkleidung und Verkle­bung des Kunststoffes am Innenleiterkontakt bewirkt einen hohen Vibrationsschutz, der insbesondere bei Einsatz unter erschwerten Umgebungsbedingungen sehr wirkungsvoll ist.

[0023] Anstelle der speziellen Ausformung der Kunststoff-Füllung kann vorgesehen sein, daß die verwendete Abdeckscheibe 13 z.B. keilförmige in die Kunststoff-Füllung gerichtete An­sätze 14, 15 aufweist, die die gewünschten Hohlräume in der frisch eingefüllten Kunststoff-Füllung ausbildet (s. Fig. 4).

[0024] Die Abdeckscheibe 13 nach Fig. 4 kann entweder unmittelbar nach Einbringen der Kunststoff-Füllung 7 in die Hülse 5 ein­gesetzt werden, oder sie kann bereits während des Einbringens der Kunststoff-Füllung vorhanden sein. In beiden Fällen bil­den die Ansätze 14 und 15 die gewünschten Hohlräume in der Kunststoff-Füllung aus.

[0025] Eine weitere Möglichkeit, den Wellenwiderstand des Anschluß­steckers zu optimieren, ergibt sich durch eine Teilverfül­lung des Raumes zwischen dem abgesetztem Kabelende und der Oberkante des Innenleiterkontaktes.

[0026] Fig. 3 zeigt beispielsweise eine solche Lösung, bei der die Kunststoff-Füllung lediglich den Übergangsbereich Kabelende - Kontakthülse ausfüllt und dort für die Längswasserdichtigkeit sorgt. Die Anpassung an den Wellenwiderstand des Koaxialka­bels wird durch die Luftschicht 18, die bis zur Oberkante des Innenleiterkontaktes reicht, optimiert.

[0027] Fig. 3 zeigt auch die am Vorderende des Innenleiterkontaktes angeordnete Abdeckscheibe 13, die in diesem Fall insbesondere die Zentrierung des Innenleiterkontaktes übernimmt.

[0028] Das verwendete Hochfrequenzkabel kann eine quergewellte Struk­tur auf seiner Außenseite aufweisen, z.B. eine schraubenlinien­förmige Struktur, wodurch eine hohe Flexibilität des Kabels im Anschluß an das Steckerteil ermöglicht ist.

[0029] Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kontaktsteckers, der in ähnlicher Weise wie die in Fig. 1 dargestellte Hülse ausgebildet ist. Hierbei ist anstelle einer Steckhülse ein Steckerstift 8 vorgesehen, der auf den Innenleiter 2 des Ka­ bels 3 aufgeschoben und daran befestigt wird. Der Stecker 8 ist ebenfalls von einer Kontakthülse 5 umgeben. Zwischen Stecker 8 und Kontakthülse 5 wird in gleicher Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Kunststoffmaterial eingefüllt, das ebenfalls Aussparungen 10 aufweisen kann.

[0030] Das Ausfüllen des Hohlraumes kann anstelle durch Einspritzen oder Ausschäumen des Hohlraumes zwischen Innenleiterkontakt und Kontakthülse 1 auch durch Einbringen vorgeformter Kunst­stoffelemente erfolgen, die vorzugsweise eine Heißkleberbe­schichtung aufweisen, um eine feste Verbindung zwischen In­nenleiterkontakt, Kontakthülse und Kunststoff zu ermöglichen. Die vorgeformten Kunststoffelemente können auch zweiteilig als Halbschalen ausgebildet sein, die durch Verklebung bei der Montage miteinander verbunden werden.

[0031] Die vorgeformten Elemente können auch segmentweise in Schich­ten 11 oder 12 eingebracht werden. Damit lassen sich leicht Hohlräume bilden und verschiedenartige Eigenschaften in ver­schiedenen Steckerbereichen schaffen. Diese Ringsegmentaus­bildung kann auch durch Ausschäumen und Ausspritzen in meh­reren Schritten nacheinander erfolgen oder durch Kombination von Ausschäumen/Ausspritzen und Einbringen vorgeformter Ele­mente.

[0032] Als einzubringende Kunststoff-Füllung wird vorzugsweise ein Heißschwebekleber verwendet. Dieser weist insbesondere eine Viskosität von 3000 - 10000 mPas bei einer Verarbeitungstem­peratur von 170 - 200°C und einem Erweichungspunkt von 100 - 130°C auf.

[0033] Das Einbringen der Füllung in den Anschlußstecker bzw. die Anschlußbuchse erfolgt insbesondere auf einem Mehrstation-­ Verarbeitungsautomaten, der beispielsweise in Form eines Rundschalttisches ausgebildet sein kann. Der Automat um­faßt insbesondere die drei Stationen Vergießen, Abdeckschei­be aufsetzen, Abkühlen.

[0034] Das Vergießen erfolgt vorzugsweise durch eine Ringdüse 16, die mit einer zentralen Abdeckhülse 17 für den Innenleiter­kontakt 8 oder einem zentralen Hilfsstecker für den Innen­leiterkontakt 4 versehen ist (s. Fig. 5). Nach dem Einbringen des Klebers wird in einer weiteren Station des Automaten die Abdeckscheibe 13 auf den noch haftfähigen Kleber aufgesetzt. Dadurch ergibt sich eine sichere Verbindung zwischen dem ein­brachten Kunststoff und der Abdeckscheibe ohne zusätzliche Befestigungselemente bzw. ohne weitere Arbeitsgänge.

[0035] Alternativ kann das Vergießen durch eine Injektionsdüse erfol­gen. Dabei ist es vorteilhaft, zunächst die Abdeckscheibe auf­zusetzen und danach durch eine Öffnung in der Abdeckscheibe die Injektionsdüse zum Vergießen in diese Öffnung einzuführen.

[0036] In der Kühlstation erfolgt die Abkühlung des Bauteiles auf eine Temperatur, die unterhalb des Erweichungspunktes des Heißschmelzklebers liegt. Danach kann das fertige Bauteil dem Automaten entnommen werden.

Bezugszeichenliste

[0037] 

1 Steckhülse/Stecker

2 Innenleiter

3 Kabel

4 Innenleiterkontakt

5 Kontakthülse

6 Außenleiter

7 Kunststoff-Füllung

8 Steck-Kontakt

9 Außenisolierung

10 Hohlraum

11 Ringsegmente

12 Ringsegmente

13 Abdeckscheibe

14 Ansatz

15 Ansatz

16 Ringdüse

17 Zentrierung

18 Hohlraum

Ansprüche

1. Anschlußelement, insbesondere -Stecker oder -Buchse, mit zentralem Innenleiter (2), einem dazu koaxial angeordneten Außenleiter (6) und einer dazwischen liegenden Isolierung, wobei das Anschlußelement einen mit dem Innenleiter (2) des Kabels (3) verbindbaren zentralen Innenleiterkontakt (4) aufweist, der von einer dazu koaxial angeordneten und mit dem Außenleiter (6) des Kabels (3) verbundenen Kon­takthülse (1) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen Innenleiterkontakt (4) und Kontakthülse (1) durch eine im Wellenwiderstand an das Kabel (3) ange­paßte Kunststoff-Füllung (7) ausgefüllt ist.

2. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Füllung (7) aus spritzfähigem Kunst­stoff-Schaum gebildet ist.

3. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Füllung (7) aus Polyurethan-Kunststoff gebildet ist.

4. Anschlußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff-Füllung (7) ein Heißschmelzkleber ver­wendet ist.

5. Anschlußelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschmelzkleber eine Viskosität von 3000 bis 10000 mPas bei einer Verarbeitungstemperatur von 170 bis 200°C und einen Erweichungspunkt von 100 bis 130°C auf­weist.

6. Anschlußelement nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Bereich des Innenleiter­kontaktes eine Abdeckscheibe (13) zwischen Innenleiter­kontakt (4, 8) und Kontakthülse (5) angeordnet ist.

7. Anschlußelement nach den Ansprüchen 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Füllung (7) aus einem vorgeformten Spritzteil gebildet ist.

8. Anschlußelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgeformte Spritzteil mit einer Heißkleberbe­schichtung zur Verbindung des Spritzteils mit dem Innen­leiterkontakt (4, 8) und/oder der Kontakthülse (5) ver­sehen ist.

9. Anschlußelement nach einem oder mehreren der vorhergehen­den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des Wellenwiderstandes durch Formgebung, Materialwahl oder Grad der Aufschäumung der verwendeten Kunststoff-Füllung bestimmt ist.

10. Anschlußelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff-Füllung (7) zur Anpassung des Wellen­widerstandes Hohlräume (10, 18) aufweist.

11. Anschlußelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckscheibe (13) keilförmige Ansätze (14, 15) aufweist, die bei der Herstellung der Kunststoff-Füllung Hohlräume in der Kunststoff-Füllung bilden.

12. Anschlußelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (18) durch Teilfüllung des Raumes zwischen Innenleiterkontakt (4, 8) und Kontakthülse (5) gebildet sind.

13. Verfahren zur Herstellung eines Anschlußelements für ein Hochfrequenzkabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß nach der Befestigung des Innenleiterkon­taktes (4, 8) mit dem Innenleiter (2) des Kabels (3) und der Kontakthülse (5) mit dem Außenleiter (6) des Kabels (3) eine mit einer zentralen Führung (17) versehene Ring­düse (16) auf den Innenleiterkontakt aufgeschoben wird, daß nach Einführen des Kunststoffs die Ringdüse (16) entfernt wird und daß danach eine Abdeckscheibe (13) zwischen Kontakthülse (5) und Innenleiterkontakt (4, 8) eingebracht wird, bevor der Kunststoff verfestigt ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines Anschlußelements für ein Hochfrequenzkabel nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß nach der Befestigung des Innenleiterkon­taktes (4, 8) mit dem Innenleiter (2) des Kabels (3) und der Kontakthülse (5) mit dem Außenleiter (6) des Kabels (3) zunächst eine Abdeckscheibe (13) zwischen Kontakthülse (5) und Innenleiterkontakt (4, 8) einge­bracht wird und daß der Kunststoff danach mit Hilfe einer Injektionsdüse durch ein Loch der Abdeckscheibe (13) in das Anschlußelement eingepritzt wird.

Zeichnung