[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrischer Steckverbinder für Leiterplatten gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Steckverbinderanordnung mit einem
erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder und einem zugehörigen Gegensteckverbinder.
Ferner betrifft die Erfindung eine Verwendung der Steckverbinderanordnung zur elektrischen
Verbindung von zwei Leiterplatten.
[0002] Zur elektrischen Verbindung von benachbarten und parallel ausgerichteten Leiterplatten
werden Steckverbinder verwendet, die an gegenüberliegenden Flächen der Leiterplatten
befestigt werden. Solche als B2B(board-to-board)-Verbinder bezeichnete Steckverbinder
bestehen aus drei Steckerteilen, nämlich zwei jeweils an der Leiterplatte befestigten
Buchsen und einem Adapter (auch als Bullet bezeichnet), welcher an den beiden Enden
jeweils als Stecker ausgebildet ist. Mit einem solchen Adapter lässt sich nicht nur
ein Toleranzausgleich hinsichtlich des Abstands der zu verbindenden Leiterplatten
voneinander ausgleichen, sondern auch ein lateraler Achsversatz bezüglich den Längsachsen
der beiden Buchsen. Als Nachteil solcher B2B-Steckverbinder lässt sich deren Dreiteiligkeit
ansehen.
[0003] Eine Möglichkeit, zu einer Vereinfachung des Aufbaus zu kommen, die aus der
EP 2 780 985 B1 bekannt ist, besteht darin, ein Koaxial-Verbindungselement vorzusehen, dessen Außenleiter
einen ersten Leiter mit einem rohrförmigen Mantel aufweist, dessen Enden für einen
Kontakt mit den beiden Platinen vorgesehen sind und der Öffnungen zum Toleranzausgleich
hinsichtlich des Abstands der Platinen aufweist, und dessen Außenleiter ferner einen
rohrförmigen zweiten Leiter in elektrischem Kontakt mit dem ersten Leiter aufweist,
der mit einem Abschnitt des ersten Leiters verbunden ist und mit einem Abschnitt des
ersten Leiters in axial beweglichem Kontakt steht. Allerdings lässt sich mit diesem
Koaxial-Verbindungselement ein lateraler Versatz der miteinander zu verbindenden Leiterplatten
nur schlecht ausgleichen.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Steckverbinder der eingangs
genannten Art anzugeben, mit welchem eine B2B-Steckverbindung herstellbar ist. Eine
weitere Aufgabe besteht darin, eine Steckverbinderanordnung mit diesem elektrischen
Steckverbinder anzugeben, mit welcher eine B2B-Verbindung realisierbar ist.
[0005] Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Steckverbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 und durch eine Steckverbinderanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 17.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
[0006] Ein solcher elektrischer Steckverbinder mit
- einem Außenleiter, der eine Hülse und mindestens eine Innenhülse, die innerhalb der
Hülse angeordnet ist und sich in axialer Richtung über einen Teilbereich der Hülse
erstreckt, aufweist,
- einem Innenleiter, und
- einem als zylinderförmigen Dielektrikumskörper ausgebildeten Dielektrikum mit einer
Innenbohrung zur Aufnahme des Innenleiters,
zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass
- die Hülse mit einem axialen Halteabschnitt und einem axialen Ausgleichsabschnitt ausgebildet
ist, welche über einen axialen Biegeabschnitt verbunden sind,
- der Biegeabschnitt wenigstens einen auf einer Umfangslinie der Hülse verlaufenden
Schlitz aufweist, wobei der nichtgeschlitzte Bereich als den Halteabschnitt mit dem
Ausgleichsabschnitt verbindender Verbindungssteg ausgebildet ist, und
- der Dielektrikumskörper einen im Halteabschnitt angeordneten ersten Dielektrikumsteilkörper
und einen im Verbindungsabschnitt angeordneten zweiten Dielektrikumsteilkörper aufweist,
wobei der erste und der zweite Dielektrikumsteilkörper voneinander beabstandet in
der Hülse angeordnet sind.
[0007] Mit einem solchen erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder, welcher zusammen
mit einem Gegensteckverbinder eine B2B-Steckverbindung realisiert, ist der den lateralen
Achsversatz kompensierende Toleranzausgleich in den elektrischen Steckverbinder mittels
eines flexiblen Biegeabschnittes der Hülse integriert. Mittels dieses flexiblen Biegeabschnittes
kann der Ausgleichsabschnitt gegenüber dem Halteabschnitt, welcher vorzugsweise mit
einer Leiterplatte verbunden ist, aus der Richtung der Längsachse der Hülse des Steckverbinders
verschwenkt werden. Damit entfällt ein aus dem Stand der Technik bekannter Adapter,
so dass zur Realisierung einer B2B-Steckverbindung lediglich zwei Komponenten erforderlich
sind.
[0008] Damit es möglich den Bestückungsprozess sowie die Verbindung der Leiterplatten zu
automatisieren, da die beiden Komponenten der erfindungsgemäßen B2B-Steckverbindung
als SMD-Bauteile ausgeführt werden können.
[0009] Zur Klarstellung der verwendeten Terminologie sei dabei darauf hingewiesen, dass
eine Umfangslinie einer Hülse bei der Beschreibung des elektrischen Steckverbinders
und/oder der Hülse in einem zylindrischen Koordinatensystem, in dem die die axiale
Richtung definierende Achse durch die Steckrichtung des elektrischen Steckverbinders
vorgegeben wird, eine Linie ist, deren Punkte sämtlich dieselbe Koordinate auf dieser
Achse aufweisen, so dass die Umfangslinie in einer Ebene, die senkrecht zur Steckrichtung
steht, liegt.
[0010] Der Aufbau des Außenleiters mit einer Hülse und mindestens einer Innenhülse, die
innerhalb der Hülse angeordnet ist und sich in axialer Richtung über einen Teilbereich
der Hülse erstreckt, aufweist, kann dabei insbesondere bei der Verwendung für Anwendungen
aus dem Gebiet der HF-Technik wesentlich zu einer Verbesserung der Signalübertragungseigenschaften
beitragen. Es versteht sich dabei von selbst, dass die Innenhülse um Bestandteil des
Außenleiters zu sein zumindest abschnittsweise in elektrischem Kontakt mit der Hülse
stehen muss.
[0011] Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn eine Innenhülse vorhanden ist, die sich
über den Biegeabschnitt hinweg erstreckt. HF-technisch kann die Einbringung von Schlitzen
in einem als Hülse ausgeführten Außenleiter, wie sie im Biegeabschnitt erfolgt, zu
einer spürbaren Verschlechterung der Signalqualität führen. Diesem Effekt kann durch
eine Innenhülse, die sich über den Biegeabschnitt hinweg erstreckt und damit diesen
Bereich überdeckt effektiv entgegengewirkt werden.
[0012] Vorteilhaft weitergebildet wird diese Ausführungsform dadurch, dass die Innenhülse
im Biegeabschnitt radial zurückspringt. Um die erwünschte Beweglichkeit des Steckverbinders
in diesem Bereich zu gewährleisten müssen Leervolumina zwischen dem ersten und dem
zweiten Dielektrikumsteilkörper verbleiben, die HF-technisch unerwünschte Effekte
mit sich bringen. Durch das radiale Zurückspringen der Innenhülse in diesem Bereich
können diese Leervolumina spürbar reduziert werden.
[0013] Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Innenhülse
mit dem Halteabschnitt mechanisch fest und elektrisch leitend verbunden und mit dem
Verbindungsabschnitt derart elektrisch leitend kontaktiert, dass der Kontaktpunkt
oder die Kontaktfläche zwischen Innenhülse und Halteabschnitt auf der Innenfläche
des Verbindungsabschnitts verschiebbar ist. Auf diese Weise kann dazu beigetragen,
dass sich die Qualität des elektrischen Kontakts durch mechanische Belastung der Kontaktfläche
bei Verformungen des Ausgleichsabschnitts kaum verändert.
[0014] Wenn die Innenhülse auf dem im Halteabschnitt angeordneten ersten Dielektrikumsteilkörper
abgestützt und/oder mit dem im Halteabschnitt angeordneten ersten Dielektrikumsteilkörper
verbunden ist, kann insbesondere ein Wandern der Innenhülse im Steckverbinder unterbunden
werden.
[0015] Bevorzugt ist dabei insbesondere, wenn die Innenhülse vom im Verbindungsabschnitt
angeordneten zweiten Dielektrikumsteilkörper radial beabstandet ist. Diese Maßnahme
kann dazu beitragen, zu verhindern, dass eine unerwünschte Deformation der Innenhülse
in axialer Richtung, wie sie insbesondere bei einer axialen Belastung des Verbindungsabschnitts
auftreten kann, unterbunden wird und dass sich stattdessen beim Auftreten einer solchen
Belastung die Kontaktfläche zwischen dem Verbindungsabschnitt der Hülse, genauer gesagt
dessen Innenfläche, und dem Kontaktbereich der Innenhülse zum Verbindungsabschnitt
der Hülse auf der Innenfläche der Hülse verschiebt.
[0016] Um dies zu gewährleisten, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der im Verbindungsabschnitt
angeordnete zweite Dielektrikumsteilkörper gestuft ausgeführt, so dass sich sein Durchmesser
in Richtung auf den ersten Dielektrikumsteilkörper hin verringert. Allerdings sollte
dieser Abstand so gering wie möglich gehalten werden.
[0017] Weiter unterstützt wird diese Reaktion auf eine Belastung in axialer Richtung, wenn
die Innenhülse so geformt ist, dass der Kontaktbereich der Innenhülse zum Verbindungsabschnitt
der Hülse, über den der elektrische Kontakt hergestellt ist, in radialer Richtung
vorspringt, was besonders bevorzugt durch Ausformung als Kreissegment realisiert werden
kann.
[0018] Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Innenhülse derart mechanisch vorgespannt
ist, dass am Kontaktpunkt oder an der Kontaktfläche zwischen Innenhülse und Halteabschnitt
ein Anpressdruck auf die Innenfläche des Verbindungsabschnitts wirkt, um auch bei
Verformung des Ausgleichsabschnitts einen guten und innigen elektrischen Kontakt zwischen
Innenhülse in diesem Bereich zu gewährleisten.
[0019] Besonders bevorzugt ist ferner, wenn eine zweite Innenhülse vorhanden ist, die sich
bis in eine Kontaktzone des Verbindungsabschnitts der Hülse hinein erstreckt, in der
die elektrische Verbindung zum zugehörigen Gegensteckverbinder hergestellt wird.
[0020] Dies ermöglicht insbesondere, dass sich die Kontaktzone des Verbindungsabschnitts
in Richtung auf das steckseitige Ende der Hülse hin trichterförmig aufweitet, was
wünschenswert sein kann, um einen guten elektrischen Kontakt zum Außenleiter eines
den Außenleiter der Hülse als Buchse übergreifenden Gegensteckverbinders zu gewährleisten,
und dennoch eine negativen Beeinflussung des HF-Signals weitgehend zu vermeiden. Besonders
bevorzugt ist die Verwendung von Innenhülsen, die elastisch deformierbar sind, also
hohe Elastizität aufweisen, wie es beispielsweise bei Federmaterialien der Fall ist.
[0021] In einer Weiterbildung der Erfindung sind in Umfangsrichtung der Hülse wenigstens
zwei Schlitze hintereinander angeordnet, wobei vorzugsweise in axialer Richtung der
Biegeabschnitt mit wenigstens zwei Schlitzen ausgebildet ist, die gegeneinander versetzt
angeordnet sind. Damit lässt sich ein ausreichender Biegeradius erzielen, mit welchem
ein Achsversatz mit produktionsüblichen Werten ausgeglichen werden kann.
[0022] Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Verbindungssteg
mit einer der Breite des Schlitzes entsprechenden axialen Länge ausgebildet. Ein solcher
Schlitz weist eine axiale Breite auf, so dass die gegenüberliegenden Stirnseiten des
Halteabschnittes und des Ausgleichsabschnittes beabstandet sind und daher auch der
Verbindungssteg eine der axialen Breite des Schlitzes entsprechende axiale Länge aufweisen,
wodurch die erforderliche Biegeelastizität im Bereich des Biegeabschnittes sichergestellt
wird.
[0023] Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Innenleiter
im Übergangsbereich des ersten Dielektrikumsteilkörpers und des zweiten Dielektrikumsteilkörpers
eine Querschnittsverjüngung aufweist. Hierdurch wird auch dem Innenleiter im Bereich
des Biegeabschnittes der Hülse die erforderliche Biegeelastizität gegeben.
[0024] Eine weitere Verbesserung der Biegeelastizität im Bereich des Biegeabschnittes wird
dadurch sichergestellt, dass der Durchmesser des Innenleiters im Bereich des zweiten
Dielektrikumsteilkörpers mit einem kleineren Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser
der Innenbohrung des zweiten Dielektrikumsteilkörpers ausgebildet ist.
[0025] Um die Dielektrikumseigenschaft des Dielektrikums des erfindungsgemäßen Steckverbinders
sicherzustellen, weist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine der benachbarten
Stirnflächen des ersten und zweiten Dielektrikumsteilkörpers eine Sacklochbohrung
und die andere Stirnseite eine hieran angepasste Kontur auf, die jedoch einen geringeren
Durchmesser als die Sacklochbohrung hat um einen Axialversatz und/oder ein Verkippen
des zweiten Dielektrikumskörpers relativ zum ersten Dielektrikumskörper zu ermöglichen.
[0026] Eine weitere Verbesserung der Biegeelastizität im Bereich des Biegeabschnittes wird
weiterbildungsgemäß dadurch erreicht, dass der Verbindungssteg eine nach innen weisende
und in Umfangsrichtung verlaufende Sicke aufweist.
[0027] Mit einer solchen Sicke im Verbindungssteg wird der zweite Dielektrikumsteilkörper
mit einer in axialer Richtung verlaufenden Nut ausgebildet, die kongruent mit dem
Verbindungssteg zur Aufnahme von dessen Sicke verläuft und daher mit einer mindestens
der Höhe der Sicke auf der Innenwandung der Hülse entsprechenden Tiefe ausgeführt
ist. Vorzugsweise ist die Sicke als Dreieckssicke ausgebildet. Damit wird mit diesen
sickenartigen Verbindungsstegen bei einem Verschwenken des Ausgleichsabschnittes gegenüber
dem Halteabschnitt ein Längenausgleich bewirkt.
[0028] Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Halteabschnitt
der Hülse an einer dem Biegeabschnitt gegenüberliegenden Stirnseite mit einem Verbindungsflansch
zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte ausgebildet. Damit
kann die Hülse des erfindungsgemäßen Steckverbinders als SMD-Bauteil eingesetzt werden.
[0029] Weiterbildungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Ausgleichsabschnitt der Hülse mit
einer dem Biegeabschnitt gegenüberliegenden Stirnseite mit einer Kontaktzone zur elektrischen
Kontaktierung mit einem Gegensteckverbinder ausgebildet ist. Hierbei weist die Kontaktzone
des Ausgleichsabschnittes vorzugsweise eine umlaufende Sicke auf, deren Sickengrund
zur Kontaktherstellung mit einem Außenleiter eines Gegensteckverbinders ausgebildet
ist.
[0030] Vorzugsweise ist der zweite Dielektrikumsteilkörper um die axiale Länge der Kontaktzone
verkürzt ausgebildet, also außerhalb der Kontaktzone angeordnet, damit die Hülse im
Bereich der Kontaktzone als Buchse die Kontaktzone eines Gegensteckverbinders aufnehmen
kann.
[0031] Eine solche elektrische Steckverbinderanordnung mit einem erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbinder und einem Gegensteckverbinder zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch
aus, dass der Gegensteckverbinder umfasst:
- einen als Hülse ausgebildeten Außenleiter mit einer Kontaktzone zur Kontaktierung
des Außenleiters des Steckverbinders und einem Verbindungsflansch zur mechanischen
elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte,
- einen Innenleiter mit einer Sacklochbohrung zur Aufnahme des Innenleiters des elektrischen
Steckverbinders,
- ein als zylinderförmiger Dielektrikumskörper ausgebildetes Dielektrikum mit einer
Innenbohrung zur Aufnahme des Innenleiters.
[0032] Eine solche elektrische Steckverbinderanordnung ist geeignet zur Verwendung als B2B-Steckverbinder
zur Verbindung von zwei parallel angeordneten Leiterplatten, bei welchen ein lateraler
Achsversatz zwischen dem elektrischen Steckverbinder und dem zugehörigen Gegensteckverbinder
mittels des Biegeabschnittes des erfindungsgemäßen Steckverbinders ausgeglichen wird.
[0033] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Außenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen
Steckverbinders,
- Figur 2
- eine axiale Schnittdarstellung des elektrischen Steckverbinders nach Figur 1,
- Figur 3
- eine axiale Schnittdarstellung eines Gegensteckverbinders zum Steckverbinder nach
Figur 1 und 2, und
- Figur 4
- eine axiale Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Steckverbinderanordnung aus
einem Steckverbinder gemäß Figur 1 und 2 und einem Gegensteckverbinder gemäß Figur
3.
[0034] Die Figuren 1 und 2 zeigen einen elektrischen Steckverbinder 1.1, welcher zusammen
mit einem zugehörigen Gegensteckverbinder 1.2 gemäß der Figur 3 eine Steckverbinderanordnung
1 als B2B-Verbinder zwei nicht dargestellte Leiterplatten wie in Figur 4 gezeigt elektrisch
miteinander verbindet. Hierzu wird gemäß Figur 4 der elektrische Steckverbinder 1.1
über einen Verbindungsflansch 2.10 mechanisch und elektrisch mit der einen Leiterplatte
und der Gegensteckverbinder 1.2 über einen Verbindungsflansch 1.23 mit der anderen
Leiterplatte mechanisch und elektrisch verbunden.
[0035] Diese Steckverbinderanordnung 1 weist die Eigenschaft auf, dass bei einem lateralen
Versatz oder Winkelversatz der mit den Leiterplatten mechanisch verbundenen Steckverbinder
1.1 und 1.2 hinsichtlich ihrer Symmetrieachsen ein Toleranzausgleich dieses Versatzes
mittels des elektrischen Steckverbinders 1.1 ermöglicht wird. Wird beispielsweise
die Steckverbinderanordnung 1 nach Figur 4 einem Winkelversatz ausgesetzt, wie er
beispielsweise auftreten kann, wenn die Leiterplatten nicht vollständig parallel zueinander
ausgerichtet sind, kommt es zu einem Verkippen der beiden Steckverbinder 1.1 und 1.2
zueinander. Dieses Verkippen wird mittels eines Biegeabschnittes 2.3 bzw. einer Biegezone
des elektrischen Steckverbinders 2.1 der Steckverbinderanordnung 1 ausgeglichen. Diese
Ausgleichs- oder Toleranzfunktion des elektrischen Steckverbinders 1.1, die auch bei
einem Parallelversatz der Leiterplatten und damit der Symmetrieachsen der auf diesen
angeordneten Steckverbinder 1.1 und 1.2 zueinander funktioniert, wird nachfolgend
erläutert.
[0036] Gemäß den Figuren 1 und 2 umfasst der elektrische Steckverbinder 1.1 einen aus einer
Hülse 2a und zwei innerhalb der Hülse 2a angeordneten Innenhülsen 2b,2c, die sich
jeweils in axialer Richtung über einen Teilbereich der Hülse 2a erstrecken, bestehenden
Außenleiter 2.0, einen Innenleiterstift 3 als Innenleiter 3.0 sowie einen den verbleibenden
Raum zwischen dem Innenleiter 3.0 und dem Außenleiter 2.0 größtenteils ausfüllenden
Dielektrikum 4.0, welches als im Wesentlichen zylinderförmiger Dielektrikumskörper
4 2-teilig aus einem ersten Dielektrikumsteilkörper 4.1 und einem zweiten Dielektrikumsteilkörper
4.2 aufgebaut ist.
[0037] Die Hülse 2a des elektrischen Steckverbinders 1.1 besteht aus drei axialen Abschnitten,
nämlich einem axialen Halteabschnitt 2.1 und einem axialen Ausgleichsabschnitt 2.2,
die über den bereits oben erwähnten axialen Biegeabschnitt 2.3 mechanisch verbunden
sind. An der freien Stirnseite des Halteabschnittes 2.1 ist ein Verbindungsflansch
2.10 angeformt, indem der Randbereich dieser Stirnseite trichterförmig nach außen
aufgeweitet ist und dadurch eine Anlagefläche zur Anlage an eine Leiterplatte und
zur mechanischen Verbindung mit derselben entsteht. Ferner ist dieser Verbindungsflansch
2.10 mit Radialschlitzen 2.11 versehen.
[0038] Auf der gegenüberliegenden, steckseitigen Stirnseite der Hülse 2a endet der Ausgleichsabschnitt
2.2 in einer Kontaktzone 2.20 zur elektrischen Kontaktierung des Außenleiters 2.0
bzw. des Innenleiters 3.0 mit einem Außenleiter 1.210 bzw. einem Innenleiter 1.240
des Gegensteckverbinders 1.2 (vgl. Figur 4).
[0039] Dabei ist im steckseitigen Endbereich als weiterer Bestandteil des Außenleiters 2.0
eine Innenhülse 2c angeordnet, die zwischen dem steckseitigen Endbereich 4.24 des
zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2 und der Innenseite eines Abschnitts des Ausgleichsabschnitte
2.2 der Hülse 2a gehalten wird und sich bis zu dessen steckseitigem Ende in im Wesentlichen
gleichen radialen Abstand von der Mittelachse des elektrischen Steckverbinders 1.1
erstreckt.
[0040] Im Bereich des Biegeabschnittes 2.3 verlaufen zwei in axialer Richtung benachbarte
Umfangslinien L1 und L2. Wie schon durch die Bezeichnung "Umfangslinie" nahegelegt
ist, ist die Axialkoordinate aller Punkte auf einer gegebenen Umfangslinie stets identisch;
die Umfangslinien L1 und L2 liegen also jeweils in einer nicht dargestellten Ebene,
auf der die Axialrichtung senkrecht steht.
[0041] Auf der Umfangslinie L1 sind zwei Schlitze 5.1 und 5.2 angeordnet, zwischen denen
jeweils ungeschlitzten Bereiche auf der Umfangslinie L1 liegen und jeweils einen ringsegmentartigen
Verbindungssteg 5.0 bilden. Auf der weiteren Umfangslinie L2 befinden sich ebenso
zwei Schlitze 6.1 und 6.2 mit zwischen diesen Schlitzen 6.1 und 6.2 auf der Umfangslinie
L2 liegenden ungeschlitzten Bereichen als weitere ringsegmentartige Verbindungsstege
6.0. Die auf der Umfangslinie L2 liegenden Schlitze 6.1 und 6.2 sind gegenüber den
auf der Umfangslinie L1 liegenden Schlitze 5.1 und 5.2 gegeneinander versetzt angeordnet,
so dass die Verbindungsstege 5.0 und 6.0 nicht axial miteinander fluchten.
[0042] Der Abstand a der beiden Umfangslinien L1 und L2 ist gegenüber der axialen Länge
L des elektrischen Steckverbinders 1.1 klein. Die Schlitze 5.1, 5.2, 6.1 und 6.2 weisen
eine Breite b auf, die beispielsweise 1mm betragen kann. Die axiale Länge der Verbindungsstege
5.0 und 6.0 entsprechen daher der Breite b der Schlitze 5.1, 5.2, 6.1 und 6.2. Die
benachbarte Lage der beiden Umfangslinien L1 und L2 führt zu einer Ausbildung eines
ringförmigen Bereiches 7 zwischen Schlitzen 5.1 und 5.2 auf der Umfangslinie L1 und
den Schlitzen 6.1 und 6.2 auf der Umfangslinie L2. Die beiden Abschnitte der Hülse
2, der Halteabschnitt 2.1 und der Ausgleichsabschnitt 2.2, sind über diesen ringförmigen
Bereich 7 sowie einerseits über die Verbindungsstege 5.0 und andererseits über die
Verbindungsstege 6.0 verbunden.
[0043] Mit einem solchen Biegeabschnitt 2.3 der Hülse 2a wird eine gelenkartige Eigenschaft
erzielt, so dass der Ausgleichsabschnitt 2.2 gegenüber dem Halteabschnitt 2.1 abgewinkelt
werden kann. Die Schlitze 5.1,5.2,6.1 und 6.2 in der Hülse 2a können aber zu einer
negativen Beeinflussung der Signalqualität insbesondere bei HF-Signalen führen, die
kompensiert oder zumindest beschränkt werden muss.
[0044] Zu diesem Zweck ist als weiterer Bestandteil des Außenleiters 2.0 eine Innenhülse
2b vorgesehen, die innerhalb der Hülse 2a angeordnet ist. Die Innenhülse 2b, die elastisch
ist, weist einen im Halteabschnitt 2.1 der Hülse 2a angeordneten Halteabschnitt 2.5
auf, der in elektrischem Kontakt mit der Innenfläche des Halteabschnitts 2.1 der Hülse
2a steht und vorzugsweise an dieser Innenfläche und/oder am ersten Dielektrikumsteilkörper
4.1 befestigt ist.
[0045] Ferner weist die Innenhülse 2b einen sich an den Halteabschnitt 2.5 in steckseitiger
Richtung anschließenden, den Biegeabschnitt 2.3 der Hülse 2a von innen überdeckenden
radial zurückspringenden Abschnitt 2.6 und einen sich an den radial zurückspringenden
Abschnitt 2.6 anschließenden Verbindungsabschnitt 2.7 auf, der innerhalb des Ausgleichsabschnitts
2.2 der Hülse 2a verläuft.
[0046] Genauer gesagt verläuft der Verbindungsabschnitt 2.7, wie er in Figur 2 beispielhaft
dargestellt ist, bevorzugt in einen geringen Abstand, der z.B. etwa 1mm oder sogar
weniger als 1 mm betragen kann, zum zweiten Dielektrikumskörper 4.2. Ferner ist der
elektrische Kontakt zum Ausgleichsabschnitt 2.2 der Hülse 2a durch einen Kontaktabschnitt
2.71 des Verbindungsabschnitts 2.7 hergestellt, der in radialer Richtung vorspringt,
so dass ein elektrischer Kontakt zur Innenseite des Ausgleichsabschnitts 2.2 der Hülse
2a hergestellt wird, der besonders gut ist, wenn zumindest der Verbindungsabschnitt
2.7 der Innenhülse 2a mechanisch so vorgespannt ist, dass der Kontaktabschnitt 2.71
an die Innenseite des Ausgleichsabschnitts 2.2 der Hülse 2a angepresst wird. Der Kontaktabschnitt
2.71 ist dabei jedoch nicht fest mit der Innenseite des Ausgleichsabschnitts 2.2 der
Hülse 2a verbunden, so dass der Kontaktpunkt bzw. die Kontaktlinie sich verschieben
kann.
[0047] Darüber hinaus ist die elastische Biegeeigenschaft auch für das Dielektrikum 4.0
sowie den Innenleiter 3.0 sicherzustellen.
[0048] Die entsprechende Biegeelastizität für das Dielektrikum 4.0 wird dadurch erreicht,
dass der Dielektrikumskörper 4 2-teilig aus einem im Halteabschnitt 2.1 angeordneten
ersten Dielektrikumsteilkörper 4.1 und einem im Ausgleichsabschnitt 2.2 angeordneten
zweiten Dielektrikumsteilkörper 4.2 hergestellt ist.
[0049] Diese beiden Dielektrikumsteilkörper 4.1 und 4.2 sind mittels eines von benachbarten
Stirnseiten 4.11 und 4.21 gebildeten Spaltes 4.3 beabstandet in der Hülse 2 angeordnet,
wobei der Spalt 4.3 ausgehend von der Umfangsfläche der beiden Dielektrikumsteilkörper
4.1 und 4.2 mit dem ringförmigen Bereich 7 des Biegeabschnittes 2.3 fluchtet.
[0050] Die beiden Stirnseiten 4.11 und 4.21 der beiden Dielektrikumsteilkörper 4.1 und 4.2
sind mit aneinander angepassten Konturen ausgebildet. Die Stirnseite 4.11 des ersten
Dielektrikumsteilkörpers 4.1, ragt in den Biegeabschnitt 2.3 hinein.
[0051] Dementsprechend weist der erste Dielektrikumskörper 4.1 einen Abschnitt 4.13 auf,
in dem seine Ausdehnung in radialer Richtung durch eine Stufe 4.14 reduziert ist,
um den radial zurückspringenden Abschnitt 2.6 der Innenhülse 2b aufnehmen und in axialer
Richtung abstützen zu können.
[0052] Ferner weist der erste Dielektrikumskörper 4.1 eine zentrische Sacklochbohrung 4.12
auf, an die die Stirnseite 4.21 mit einem zylinderförmigen Fortsatz 4.22, der in die
Sacklochbohrung 4.12 eintaucht, angepasst ist. Der Durchmesser des Fortsatzes 4.22
ist kleiner als der Durchmesser der Sacklochbohrung 4.12, so dass sich der Spalt 4.3
ausgehend von der Umfangsfläche der beiden Dielektrikumsteilkörper 4.1 und 4.2 über
einen radialen Abstand zwischen dem Fortsatz 4.22 und der Umfangsfläche der Sacklochbohrung
4.12 labyrinthartig bis zum Innenleiter 3.0 fortsetzt.
[0053] Der Durchmesser des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2 erweitert sich ausgehend
vom Fortsatz 4.22 stufenweise über eine erste Stufe 4.25 und eine zweite Stufe 4.26
bis zum vollen Innendurchmesser der Hülse 2a. Die erste Stufe 4.25 des zweiten Dielektrikumsteilkörpers
4.2 ist dabei hinsichtlich ihres Durchmessers und ihrer axialen Ausdehnung so ausgestaltet,
dass sie selbst bei maximaler Deformation des Biegeabschnitts 2.3 der Hülse 2a nicht
in Kontakt mit dem zurückspringenden Abschnitt 2.6 der Innenhülse 2b kommt. Die zweite
Stufe 4.26 des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2 ist so ausgestaltet, dass sie
bei maximaler axialer Deformation des Biegeabschnitts 2.3 der Hülse 2a nicht in axialer
Richtung in Kontakt mit dem Kontaktabschnitt 2.71 der Innenhülse 2b kommt.
[0054] Der Innenleiter 3.0 als Innenleiterstift 3 wird in einer Innenbohrung 4.10 des Halteabschnittes
2.1 und einer Innenbohrung 4.20 des Ausgleichsabschnittes 2.2 gelagert, wobei im Bereich
des Nutgrundes der Sacklochbohrung 4.12 auf der Stirnseite 4.11 des Halteabschnittes
2.1 der Innenleiterstift 3 eine Querschnittsverjüngung 3.1 in Form einer umlaufenden
Nut 3.10 mit rechteckförmigem Querschnitt aufweist, wobei diese Nut 3.10 sich bis
in den Fortsatz 4.22 erstreckt. In dem der Nut 3.10 in Richtung des Ausgleichsabschnittes
2.2 folgenden Bereich weist der Innenleiterstift 3 einen Durchmesser d auf, der geringfügig
kleiner ist als der Durchmesser D der Sacklochbohrung 4.20 des zweiten Dielektrikumsteilkörpers
4.2.
[0055] Mit einem derart ausgebildeten Innenleiterstift 3 wird zusammen mit dem 2-teiligen
Dielektrikumskörper 4 und dem Biegeabschnitt 2.3 der Hülse 2 die für einen Ausgleich
eines lateralen Achsversatzes hinsichtlich der Symmetrieachsen A1 und A2 des elektrischen
Steckverbinders 1.1 und des Gegensteckverbinders 1.2 erforderliche Biegeelastizität
des Steckverbinders 1.1 erreicht.
[0056] Der für die Steckverbinderanordnung 1 gemäß der Figur 4 verwendete Gegensteckverbinder
1.2 ist in Figur 3 dargestellt und umfasst eine Hülse 1.21 als Außenleiter 1.210,
in welcher ein Innenleiterstift 1.24 als Innenleiter 1.240 und ein zylinderförmiger
Dielektrikumskörper 1.26 als Dielektrikum 1.260 angeordnet ist.
[0057] Der Gegensteckverbinder 1.2 weist an einem Ende eine Kontaktzone 1.22 auf, in die
hinein sich die Hülse 1.21 erstreckt, wobei sich das steckseitige Ende 1.211 der Hülse
1.21 trichterförmig nach außen aufweitet.
[0058] Am anderen Ende des Gegensteckverbinders 1.2 wird von der Hülse 1.21 ein Verbindungsflansch
1.23, in dem der Randbereich der Hülse 1.21 trichterförmig unter Bildung einer Anlagefläche
zur Anlage an die Leiterplatte 11 sowie zur mechanischen Verbindung mit derselben
aufgeweitet ist. Ferner ist dieser Verbindungsflansch 1.23 mit Radialschlitzen 1.230
versehen.
[0059] Zwischen diesem Verbindungsflansch 1.23 und der Kontaktzone 1.22 befindet sich der
Dielektrikumskörper 1.26 mit einer Innenbohrung 1.27 zur Aufnahme des Innenleiterstiftes
1.24. Dieser Innenleiterstift 1.24 weist an seinem in die Kontaktzone 1.22 ragenden
Ende eine geschlitzte und trichterförmig aufgeweitete Sacklochbohrung 1.25 zur Aufnahme
des Innenleiterstiftes 3 des elektrischen Steckverbinders 1.1 auf.
[0060] Der elektrische Steckverbinder 1.1 gemäß den Figuren 1 und 2 kann auch mit mehr als
zwei Schlitzen 5.1 und 5.2 auf einer Umfangslinie L1 ausgeführt werden. Zudem ist
es auch möglich, anstelle von zwei in axialer Richtung benachbart vorgesehenen Umfangslinien
L1 und L2 nur eine Umfangslinie L1 oder mehr als zwei Umfangslinien vorzusehen.
[0061] Die Steckverbindung zwischen dem elektrischen Steckverbinders 1.1 und dem Gegensteckverbinder
1.2 erfolgt gemäß Figur 4 über die als Stecker ausgebildete Kontaktzone 2.20 des Steckverbinders
1.1 und die als Buchse ausgebildeten Kontaktzone 1.22 des Gegensteckverbinders 1.2.
[0062] Die Kontaktzone 2.20 des Ausgleichsabschnittes 2.2 der Hülse 2 des Gegensteckverbinders
1.1 weist eine in Umfangsrichtung verlaufende und nach außen weisende Sicke 2.21 auf,
mit der die Stirnseite des Ausgleichsabschnittes 2.2 aufgeweitet wird. Zur Erzielung
einer federnden Eigenschaft sind in dieser Kontaktzone 2.20 axial verlaufende Schlitze
2.22 vorgesehen. Der zweite Dielektrikumsteilkörper 4.2 endet vor dieser Kontaktzone
2.20, wobei der Innenleiterstift 3 in diese Kontaktzone 2.20 ragt.
[0063] Zum elektrischen Verbinden des elektrischen Steckverbinders 1.1 mit dem Gegensteckverbinder
1.2 wird der Kontaktabschnitt 1.22 des Gegensteckverbinders 1.2 auf den von der Kontaktzone
2.20 der Hülse 2 gebildeten Stecker aufgeschoben, so dass der Nutgrund der Sicke 2.21
an der Umfangsfläche der Kontaktzone 1.22 der Hülse 1.21 unter Bildung eines elektrischen
Kontaktes anliegt und gleichzeitig das Ende des Innenleiterstiftes 3 des elektrischen
Steckverbinders 1.1 in die Sacklochbohrung 1.25 des Innenleiterstiftes 1.24 des Gegensteckverbinders
1.2 unter Bildung eines elektrischen Kontaktes eingeführt wird, wie dies aus Figur
4 ersichtlich ist.
Bezugszeichenliste
[0064]
- 1
- Elektrische Steckverbinderanordnung
- 1.1
- elektrischer Steckverbinder
- 1.2
- Gegensteckverbinder für den elektrischen Steckverbinder 1.1
- 1.21
- Hülse des Gegensteckverbinders 1.2
- 1.210
- Außenleiter des Gegensteckverbinders 1.2
- 1.211
- steckseitiges Ende der Hülse 1.21
- 1.22
- Kontaktzone der Hülse 1.21
- 1.23
- Verbindungsflansch der Hülse 1.21
- 1.230
- Radialschlitz des Verbindungsflansches 1.23
- 1.24
- Innenleiterstift
- 1.240
- Innenleiter
- 1.25
- Sacklochbohrung
- 1.26
- Dielektrikumskörper
- 1.260
- Dielektrikum
- 1.27
- Innenbohrung des Dielektrikumskörpers 1.26
- 2a
- Hülse des elektrischen Steckverbinders 1.1
- 2b
- Innenhülse des elektrischen Steckverbinders 1.1
- 2c
- Innenhülse des elektrischen Steckverbinders 1.1
- 2.0
- Außenleiter
- 2.1
- Halteabschnitt der Hülse 2a
- 2.10
- Verbindungsflansch des Halteabschnittes 2.1
- 2.11
- Radialschlitz des Verbindungsflansches 2.10
- 2.2
- Ausgleichsabschnitt der Hülse 2a
- 2.20
- Kontaktzone des Ausgleichsabschnittes 2.2
- 2.21
- Sicke der Kontaktzone 2.20
- 2.22
- axialer Schlitz der Kontaktzone 2.20
- 2.23
- Nutgrund der Sicke 2.21
- 2.3
- Biegeabschnitt der Hülse 2a
- 2.4
- Innenwandung der Hülse 2a
- 2.5
- Halteabschnitt der Innenhülse 2b
- 2.6
- radial zurückspringender Abschnitt der Innenhülse 2b
- 2.7
- Verbindungsabschnitt der Innenhülse 2b
- 2.71
- Kontaktabschnitt des Verbindungsabschnitts 2.7
- 3
- Innenleiterstift
- 3.0
- Innenleiter
- 3.1
- Querschnittsverjüngung
- 3.10
- Nut des Innenleiterstiftes 3
- 4
- Dielektrikumskörper
- 4.0
- Dielektrikum
- 4.1
- erster Dielektrikumsteilkörper
- 4.10
- Innenbohrung des ersten Dielektrikumsteilkörpers 4.1
- 4.11
- Stirnseite des ersten Dielektrikumsteilkörpers 4.1
- 4.12
- Sacklochbohrung auf der Stirnseite 4.11
- 4.13
- Abschnitt des ersten Dielektrikumsteilkörpers 4.1
- 4.14
- Stufe im ersten Dielekrikumsteilkörper 4.1
- 4.2
- zweiter Dielektrikumsteilkörper
- 4.20
- Innenbohrung des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2
- 4.21
- Stirnseite des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2
- 4.22
- zylinderförmiger Fortsatz des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2
- 4.23
- Nut des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2
- 4.24
- steckseitiger Endbereich des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2
- 4.25
- erste Stufe des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2
- 4.26
- zweite Stufe des zweiten Dielektrikumsteilkörpers 4.2
- 4.3
- Spalt
- 5.0
- Verbindungssteg
- 5.1
- Schlitz
- 5.2
- Schlitz
- 5.3
- Schlitz
- 6.0
- Verbindungssteg
- 6.1
- Schlitz
- 6.2
- Schlitz
- 7
- ringförmiger Bereich des Biegeabschnittes 2.3
- L1
- Umfangslinie der Hülse 2a
- L2
- Umfangslinie der Hülse 2a
1. Elektrischer Steckverbinder (1.1) mit
- einem Außenleiter (2.0), der eine Hülse (2a)und mindestens eine Innenhülse (2b,2c),
die innerhalb der Hülse (2a)angeordnet ist und sich in axialer Richtung über einen
Teilbereich der Hülse (2a)erstreckt, aufweist,
- einem Innenleiter (3.0), und
- einem als zylinderförmigen Dielektrikumskörper (4) ausgebildeten Dielektrikum (4.0)
mit einer Innenbohrung zur Aufnahme des Innenleiters (3.0),
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Hülse (2a)mit einem axialen Halteabschnitt (2.1) und einem axialen Ausgleichsabschnitt
(2.2) ausgebildet ist, welche über einen axialen Biegeabschnitt (2.3) verbunden sind,
- der Biegeabschnitt (2.3) wenigstens einen auf einer Umfangslinie (L1) der Hülse
(2a) verlaufenden Schlitz (5.1) aufweist, wobei der nichtgeschlitzte Bereich als den
Halteabschnitt (2.1) mit dem Ausgleichsabschnitt (2.2) verbindender Verbindungssteg
(5.0) ausgebildet ist,
und
- der Dielektrikumskörper (5) einen im Halteabschnitt (2.1) angeordneten ersten Dielektrikumsteilkörper
(4.1) und einen im Verbindungsabschnitt (2.2) angeordneten zweiten Dielektrikumsteilkörper
(4.2) aufweist, wobei der erste und der zweite Dielektrikumsteilkörper (4.1, 4.2)
voneinander beabstandet in der Hülse (2a)angeordnet sind.
2. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2b) sich über den Biegeabschnitt (2.3) hinweg erstreckt.
3. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2b) im Biegeabschnitt (2.3) radial zurückspringt.
4. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2b) mit dem Halteabschnitt (2.1) mechanisch fest und elektrisch leitend
verbunden ist und mit dem Verbindungsabschnitt (2.2) derart elektrisch leitend kontaktiert
ist, dass der Kontaktpunkt oder die Kontaktfläche zwischen der Innenhülse (2b) und
dem Halteabschnitt (2.1) auf der Innenfläche des Verbindungsabschnitts (2.2) verschiebbar
ist.
5. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2b) auf dem im Halteabschnitt (2.1) angeordneten ersten Dielektrikumsteilkörper
(4.1) abgestützt und/oder mit dem im Halteabschnitt (2.1) angeordneten ersten Dielektrikumsteilkörper
(4.1) verbunden ist.
6. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2b) vom im Verbindungsabschnitt (2.2) angeordneten zweiten Dielektrikumsteilkörper
(4.2) radial beabstandet ist.
7. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse mechanisch vorgespannt ist, so dass am Kontaktpunkt oder an der Kontaktfläche
zwischen Innenhülse (2b) und Verbindungsabschnitt (2.2) ein Anpressdruck auf die Innenfläche
des Verbindungsabschnitts (2.2) wirkt.
8. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Innenhülse (2b) vorhanden ist, die sich bis in eine Kontaktzone (2.20)
des Verbindungsabschnitts (2.2) hinein erstreckt.
9. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kontaktzone (2.20) des Verbindungsabschnitts (2.2) trichterförmig aufweitet.
10. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhülse (2a,2b) elastisch deformierbar ist.
11. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Umfangslinie (L1) der Hülse (2a)wenigstens zwei Schlitze (5.1, 5.2) hintereinander
angeordnet sind.
12. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach Anspruche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung der Biegeabschnitt (2.3) mit wenigstens zwei Schlitzen (5.1,
6.1) ausgebildet ist, die gegeneinander versetzt angeordnet sind.
13. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungssteg (5.0) mit einer der Breite des Schlitzes (5.1) entsprechenden
axialen Länge ausgebildet ist.
14. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Innenleiter (3.0) im Übergangsbereich des ersten Dielektrikumsteilkörpers (4.1)
und des zweiten Dielektrikumsteilkörpers (4.2) eine Querschnittsverjüngung (3.1) aufweist.
15. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Innenleiters (3.0) im Bereich des zweiten Dielektrikumsteilkörpers
(4.2) mit einem kleineren Durchmesser im Vergleich zum Durchmesser der Innenbohrung
(4.20) des zweiten Dielektrikumsteilkörpers (4.2) ausgebildet ist.
16. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass eine der benachbarten Stirnflächen (4.11) des ersten und zweiten Dielektrikumsteilkörpers
(4.1, 4.2) eine Sacklochbohrung (4.12) und die andere Stirnseite (4.21) eine hieran
angepasste Kontur (4.22), die jedoch einen geringeren Durchmesser als die Sacklochbohrung
(4.12) hat, aufweist.
17. Elektrischer Steckverbinder (1.1) nach einem vorstehenden Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Dielektrikumsteilkörper (4.2) außerhalb der Kontaktzone (2.20) im Verbindungsabschnitt
(2.2) angeordnet ist.
18. Elektrische Steckverbinderanordnung (1) mit einem elektrischen Steckverbinder (1.1)
nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Gegensteckverbinder (1.2),
dadurch gekennzeichnet, dass der Gegensteckverbinder (1.2) umfasst:
- einen als Hülse (1.21) ausgebildeten Außenleiter (1.210) mit einer Kontaktzone (1.22)
zur Kontaktierung des Außenleiters (2.0) des Steckverbinders (1.1) und einem Verbindungsflansch
(2.23) zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit einer Leiterplatte (11),
- einen Innenleiter (1.240) mit einer Sacklochbohrung (1.25) zur Aufnahme des Innenleiters
(3.0) des elektrischen Steckverbinders (1.1),
- ein als zylinderförmiger Dielektrikumskörper (1.26) ausgebildetes Dielektrikum (1.260)
mit einer Innenbohrung (1.27) zur Aufnahme des Innenleiters (1.240).
19. Verwendung der elektrischen Steckverbinderanordnung nach Anspruch 18 zur elektrischen
Verbindung von zwei Leiterplatten.