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J
BDM Ver 2.0.14 (4th of August) - 1100000/0
3930111
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20211229
EP
20181901.8
20200624
de
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20211229
202152
20211229
202152
H01R 13/6474 20110101AFI20201106BHEP
H01R 13/41 20060101ALN20201106BHEP
H01R 13/516 20060101ALN20201106BHEP
H01R 12/72 20110101ALN20201106BHEP
H01R 12/58 20110101ALN20201106BHEP
H01R 13/6594 20110101ALN20201106BHEP
H01R 12/724 20130101 LA20201022BHEP
H01R 13/6474 20130101 FI20201022BHEP
H01R 12/585 20130101 LA20201022BHEP
H01R 13/6594 20130101 LA20201022BHEP
H01R 13/516 20130101 LA20201022BHEP
H01R 13/41 20130101 LA20201022BHEP
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ELEKTRISCHER STECKVERBINDER UND ELEKTRISCHE VERBINDUNGSANORDNUNG
en
ELECTRICAL CONNECTOR AND ELECTRICAL CONNECTION ASSEMBLY
fr
CONNECTEUR ENFICHABLE ÉLECTRIQUE ET AGENCEMENT DE RACCORDEMENT ÉLECTRIQUE
20201112
7
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH & Co. KG
100210491
MC14264P/EP
Hauptstrasse 1
83413 Fridolfing
DE
Blakborn, Willem
83334 Inzell
DE
Lorenz, Markus
100752218
Lorenz & Kollegen Patentanwälte Partnerschaftsgesellschaft mbB Alte Ulmer Straße 2
89522 Heidenheim
DE
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder (2), aufweisend ein Isolierteil (14) und wenigstens ein Innenleiterkontaktelementpaar (15) zur differentiellen Signalübertragung. Das Innenleiterkontaktelementpaar (15) umfasst ein erstes Innenleiterkontaktelement (16) und ein zweites Innenleiterkontaktelement (17), die sich ausgehend von einem ersten Ende (18) des Isolierteils (14) bis zu einem zweiten Ende (19) des Isolierteils (14) durch das Isolierteil (14) erstrecken. Die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) weisen im Bereich des ersten Endes (18) des Isolierteils (14) einen Kontaktabschnitt (20) zur Kontaktierung eines Innenleiters eines korrespondierenden Gegensteckverbinders und im Bereich des zweiten Endes (19) des Isolierteils (14) einen Einpressstift (21) zum Einpressen in eine metallisierte Ausnehmung (11) einer elektrischen Baugruppe (3) auf. Es ist vorgesehen, dass die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) jeweils genau eine Stützschulter (23) aufweisen, über die eine zum Einpressen des Einpressstifts (21) in die metallisierte Ausnehmung (11) erforderliche Einpresskraft einleitbar ist. Die Stützschulter (23) ist entlang der Mittelachse (M) des Innenleiterkontaktelements (16, 17) zwischen dem Kontaktabschnitt (20) und dem Einpressstift (21) ausgebildet. Die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) weisen außerdem eine jeweilige, von der Stützschulter (23) abgewandte Stützfläche (24) auf, über die das Innenleiterkontaktelement (16, 17) in dem Isolierteil (14) abgestützt ist.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, aufweisend ein Isolierteil und wenigstens ein Innenleiterkontaktelementpaar zur differentiellen Signalübertragung, wobei das Innenleiterkontaktelementpaar ein erstes Innenleiterkontaktelement und ein zweites Innenleiterkontaktelement umfasst, die sich ausgehend von einem ersten Ende des Isolierteils bis zu einem zweiten Ende des Isolierteils durch das Isolierteil erstrecken, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Verbindungsanordnung, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder und eine elektrische Baugruppe, insbesondere eine elektrische Leiterplatte.
Aus der Elektrotechnik sind diverse elektrische Steckverbinder bekannt. Elektrische Steckverbinder dienen bekanntermaßen dazu, elektrische Versorgungssignale und/oder Datensignale an korrespondierende elektrische Gegensteckverbinder zu übertragen. Bei einem Steckverbinder bzw. Gegensteckverbinder kann es sich insbesondere um einen Stecker, einen Leiterplattenstecker, einen Einbaustecker, eine Buchse, eine Kupplung oder einen Adapter handeln. Die im Rahmen der Erfindung verwendete Bezeichnung "Steckverbinder" bzw. "Gegensteckverbinder" steht stellvertretend für alle Varianten.
Insbesondere an die Robustheit und die Sicherheit von Steckverbindern für die Automobilindustrie bzw. für Fahrzeuge werden hohe Anforderungen gestellt. So muss eine Steckverbindung mitunter hohen Belastungen, beispielsweise mechanischen Belastungen, standhalten sowie definiert geschlossen bleiben, so dass die elektrische Verbindung nicht unbeabsichtigt, beispielsweise während des Betriebs des Fahrzeugs, getrennt wird. Insbesondere beim autonomen Betrieb von Fahrzeugen und für Fahrerassistenzsysteme ist die Gewährleistung der Sicherheit vorrangig.
Mitunter müssen beim autonomen Betrieb eines Fahrzeugs bzw. bei Verwendung von Assistenzsystemen hohe Datenmengen von mehreren Kameras, diversen Sensoren und Navigationsquellen miteinander kombiniert und transportiert werden, üblicherweise in Echtzeit. Der Betrieb vieler Geräte, Bildschirme und Kameras erfordert demnach eine leistungsfähige Infrastruktur in der Fahrzeugelektronik. Demnach sind die Anforderungen an die Steckverbinder und die Kabelverbindungen innerhalb eines Fahrzeugs bezüglich der erforderlichen Datenrate mittlerweile sehr hoch. Zur Einsparung von Bauraum und Gewicht ist es außerdem wichtig, die Steckverbinder möglichst kompakt auszubilden.
Eine weitere Anforderung an Steckverbinder für die Automobilindustrie besteht darin, dass diese in hohen Stückzahlen wirtschaftlich herstellbar, sowie einfach und zuverlässig montierbar sein sollen.
Zur Übertragung von Daten mit hohen Datenraten weist ein elektrischer Steckverbinder häufig ein differentielles Innenleiterkontaktelementpaar auf. Die Qualität der Signalübertragung hängt dabei wesentlich von dem Übergangswiderstand zwischen den Innenleiterkontaktelementen und einer mit dem elektrischen Steckverbinder verbundenen elektrischen Baugruppe und der Anpassung des Wellenwiderstands in dem elektrischen Steckverbinder ab. Bei der Anbindung an die elektrische Baugruppe, insbesondere eine elektrische Leiterplatte, sollte außerdem die Massentauglichkeit des Steckverbinders berücksichtigt und der Aufwand für die Montage des Steckverbinders an der elektrischen Baugruppe geringgehalten werden.
Die elektrische und mechanische Kontaktierung zwischen den Innenleiterkontaktelementen des elektrischen Steckverbinders und der elektrischen Baugruppe erfolgt in der Praxis vielfach über eine so genannte Übermaßpassung bzw. "Presspassung". Hierzu werden Einpressstifte unter einem bestimmten Einpressdruck in zugehörige metallisierte Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe eingepresst. Auf diese Weise wird eine Kaltverschweißung verursacht und es kommt zwischen den Einpressstiften und den Ausnehmungen zu einer stoffschlüssigen Verbindung.
Für ein zentriertes Einpressen und zur Vermeidung von Riss- und Bruchbildung in der elektrischen Baugruppe sollte ein möglichst symmetrischer Einpressdruck auf den jeweiligen Einpressstift ausgeübt werden. Hierfür weisen die Einpressstifte in der Praxis jeweils zwei sich gegenüberliegende Stützschultern auf, über die die Einpresskraft entsprechend gleichmäßig übertragen wird.
Es hat sich gezeigt, dass insbesondere die sich unmittelbar gegenüberliegenden Stützschultern zweier Innenleiterkontaktelemente eines gemeinsamen Innenleiterkontaktelementpaars einen nicht zu vernachlässigenden kapazitiven Einfluss auf den Wellenwiderstand haben. Hierdurch kann die Eignung des Steckverbinders zur Übertragung besonders hochfrequenter elektrischer Signale vermindert sein.
In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung somit darin, einen elektrischen Steckverbinder bereitzustellen, der sich zur Übertragung von Signalen mit hohen Datenraten eignet, und vorzugsweise im Rahmen einer Massenfertigung wirtschaftlich herstellbar und einfach montierbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektrische Verbindungsanordnung bereitzustellen, die sich vorzugsweise zur Verwendung in der Hochfrequenztechnik vorteilhaft eignen kann.
Die Aufgabe wird für den elektrischen Steckverbinder mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Betreffend die elektrische Verbindungsanordnung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 14 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
Es ist ein elektrischer Steckverbinder vorgesehen, aufweisend ein Isolierteil bzw. Dielektrikum und wenigstens ein Innenleiterkontaktelementpaar zur differentiellen Signalübertragung. Das Innenleiterkontaktelementpaar weist ein erstes Innenleiterkontaktelement und ein zweites Innenleiterkontaktelement auf. Die Innenleiterkontaktelemente erstrecken sich ausgehend von einem ersten Ende des Isolierteils bis zu einem zweiten Ende des Isolierteils durch das Isolierteil. Die Innenleiterkontaktelemente weisen im Bereich des ersten Endes des Isolierteils einen Kontaktabschnitt zur Kontaktierung eines Innenleiters eines korrespondierenden Gegensteckverbinders und im Bereich des zweiten Endes des Isolierteils einen Einpressstift (auch unter dem Begriff "Pressfit-Pin" bekannt) zum Einpressen (insbesondere gemäß einer so genannten "Übermaßpassung") in eine metallisierte Ausnehmung einer elektrischen Baugruppe auf.
Das erste Ende des Isolierteils kann insbesondere im Bereich des "vorderen" Endes des Isolierteil bzw. im Bereich des vorderen Endes des mit dem Isolierteil bestückten elektrischen Steckverbinders ausgebildet sein. Das zweite Ende des Isolierteils kann insbesondere im Bereich des "hinteren" Endes des Isolierteils bzw. im Bereich des hinteren Endes des mit dem Isolierteil bestückten elektrischen Steckverbinders ausgebildet sein. Die beiden Enden können bevorzugt an sich (entlang der Längsachse oder Mittelachse) gegenüberliegenden Enden des Isolierteils bzw. des mit dem Isolierteil bestückten elektrischen Steckverbinders angeordnet sein.
Die vorgeschlagene Einpresstechnik ist insbesondere als Verbindungstechnik im Bereich elektrischer Leiterplatten bekannt und hat sich bewährt, um lötfreie elektrische Verbindungen herzustellen. Der Außendurchmesser der Einpressstifte ist bei dieser Technik geringfügig größer als der Innendurchmesser der metallisierten Ausnehmungen. Die beim Einpressen entstehende "Überpressung" kann durch Verformung in der Ausnehmung oder in dem Einpressstift aufgenommen werden. Durch die aufgebaute Kraftwirkung kommt es vorzugsweise zu einer stoffschlüssigen, kaltverschweißten bzw. gasdichten Verbindung.
Die Verwendung der Übermaßpassung zur Verbindung des elektrischen Steckverbinders mit der elektrischen Baugruppe kann vorteilhaft sein, da beispielsweise keine thermische Belastung der beteiligten Komponenten stattfindet. Die Einpressverbindungen können außerdem sehr einfach und schnell hergestellt werden. Ferner kann die gasdichte Verbindung nachhaltig der Alterung und Korrosion des Steckverbinders entgegenwirken.
Das Isolierteil ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, kann gegebenenfalls aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Das Isolierteil kann beispielsweise optional Dichtungen und/oder Befestigungselemente, beispielsweise Rastelemente, aufweisen.
Vorzugsweise ist das Isolierteil ausschließlich aus einem elektrisch isolierenden bzw. dielektrischen Material ausgebildet. Grundsätzlich kann das Isolierteil allerdings auch elektrisch leitfähige Komponenten aufweisen, beispielsweise Verbindungselemente zur Verbindung des Steckverbinders mit einer elektrischen Leiterplatte oder mit einem korrespondierenden Gegensteckverbinder, beispielsweise Federlaschen, Schraubelemente und/oder Rastelemente.
Das Isolierteil kann teilweise, im Wesentlichen oder vorzugsweise vollständig aus einem Kunststoff ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Innenleiterkontaktelemente jeweils genau eine Stützschulter aufweisen, über die eine zum Einpressen des Einpressstifts in die metallisierte Ausnehmung erforderliche Einpresskraft einleitbar ist (mittelbar oder unmittelbar, vorzugsweise ausgehend von einem geeigneten Montagewerkzeug). Die Stützschulter ist entlang der Mittelachse des Innenleiterkontaktelements zwischen dem Kontaktabschnitt und dem Einpressstift ausgebildet. Die Innenleiterkontaktelemente weisen außerdem eine jeweilige, von der Stützschulter abgewandte Stützfläche auf, über die das Innenleiterkontaktelement in dem Isolierteil abgestützt ist.
Die Stützschulter erstreckt sich vorzugsweise orthogonal zu der Mittelachse des Innenleiterkontaktelements bzw. entlang einer Orthogonalen zu der Mittelachse des Innenleiterkontaktelements. Die Stützschulter kann ggf. aber auch entlang eines von 90° abweichenden Winkels relativ zu der Mittelachse verlaufen.
Das vorgeschlagene Innenleiterkontaktelement ist vorzugsweise asymmetrisch ausgeführt.
Dadurch, dass erfindungsgemäß jedes der Kontaktelemente des gemeinsamen Innenleiterkontaktelementpaars nur noch eine einzige Stützschulter aufweist, wird der Kapazitätseintrag vorteilhaft verringert, wodurch sich der elektrische Steckverbinder zur Übertragung von Signalen mit besonders hoher Datenrate eignen kann.
Um das jeweilige Innenleiterkontaktelement trotz der nur einseitigen Schulter bzw. trotz dessen asymmetrischer Ausgestaltung dennoch symmetrisch in die metallisierte Ausnehmung der elektrischen Baugruppe einzupressen, kann in vorteilhafter Weise die von der Stützschulter abgewandte Stützfläche zum Abstützen des Innenleiterkontaktelements in dem Isolierteil dienen.
Vorzugsweise ist die Stützfläche entlang der Mittelachse des Innenleiterkontaktelements der Stützschulter unmittelbar gegenüberliegend angeordnet. Die Stützfläche erstreckt sich vorzugsweise über einen größeren axialen Abschnitt entlang der Mittelachse des Innenleiterkontaktelements als die Stützschulter. Hierdurch kann die Führung des Innenleiterkontaktelements innerhalb des Isolierteils weiter verbessert und das Innenleiterkontaktelement besonders gut abgestützt sein.
Der vorgeschlagene elektrische Steckverbinder kann materialsparend und damit nicht zuletzt besonders wirtschaftlich herstellbar sein - bei gleichzeitig einfacher Montage.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der elektrische Steckverbinder eine Außenleiterbaugruppe aufweist. Die Außenleiterbaugruppe kann eine erste Schnittstelle zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines Außenleiters des korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinders und eine zweite Schnittstelle zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung der elektrischen Baugruppe umfassen. Das Isolierteil ist vorzugsweise in der Außenleiterbaugruppe aufgenommen und mit seinem ersten Ende in der ersten Schnittstelle und mit seinem zweiten Ende in der zweiten Schnittstelle positioniert (bzw. mit seinem ersten Ende auf die erste Schnittstelle und mit seinem zweiten Ende auf die zweite Schnittstelle ausgerichtet).
Die Außenleiterbaugruppe ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, kann gegebenenfalls aber auch mehrteilig ausgebildet sein.
Die Außenleiterbaugruppe kann optional angrenzend an die erste Schnittstelle einen Federkorb zur Verbindung mit dem Außenleiter eines korrespondierenden Gegensteckverbinders aufweisen.
Die Außenleiterbaugruppe ist vorzugsweise vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet. Grundsätzlich kann die Außenleiterbaugruppe allerdings auch elektrisch isolierende Komponenten aufweisen, beispielsweise Dichtungen und/oder Rastelemente aus Kunststoff. Die Außenleiterbaugruppe ist vorzugsweise ausgebildet, um Steckverbinderkomponenten des elektrischen Steckverbinders elektromagnetisch abzuschirmen. Die Außenleiterbaugruppe ist vorzugsweise außerdem ausgebildet, um einen impedanzkontrollierten elektrischen Übergang zwischen der elektrischen Baugruppe und dem Gegensteckverbinder bereitzustellen.
Die Außenleiterbaugruppe kann teilweise, im Wesentlichen oder vorzugsweise vollständig aus einem Metall, vorzugsweise einem Metallblech, ausgebildet sein.
Die Außenleiterbaugruppe ist bevorzugt hülsenförmig ausgebildet, um elektromagnetisch abzuschirmende Steckverbinderkomponenten des elektrischen Steckverbinders, insbesondere die Innenleiterkontaktelemente eines gemeinsamen Innenleiterkontaktelementpaars, entsprechend zu ummanteln.
Die Außenleiterbaugruppe kann einen geradlinigen, kurvigen oder winkligen Verlauf aufweisen, insbesondere auch einen rechtwinkligen Verlauf zur Verwendung in einem Winkelsteckverbinder.
Für die Kontaktierung der elektrischen Baugruppe kann die zweite Schnittstelle der Außenleiterbaugruppe eine Mehrzahl Kontaktelemente aufweisen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Kontaktelemente, wie bereits die Innenleiterkontaktelemente, als Einpressstifte (zur Unterscheidbarkeit werden die Einpressstifte der Außenleiterbaugruppe nachfolgend auch als "Einpresskontakte" bezeichnet) zur Übermaßpassung in den metallisierten Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe ausgebildet sind. Alternativ oder ergänzend kann beispielsweise auch eine Ausgestaltung der Kontaktelemente als gefederte Kontaktelemente zum Einfügen in die metallisierten Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe vorgesehen sein. Ganz besonders bevorzugt kann eine erste Gruppe der Kontaktelemente als Einpresskontakte und eine zweite Gruppe als gefederte Kontaktelemente ausgebildet sein. Auf diese Weise kann die Anzahl bzw. die Dichte an Kontaktelementen vorteilhaft erhöht werden, ohne eine montagebedingte Beschädigung bzw. einen Bruch der elektrischen Baugruppe, beispielsweise einer elektrischen Leiterplatte, zu riskieren. Durch die erhöhte Dichte an Kontaktelementen bzw. die Verringerung des Mindestabstands zwischen den Kontaktelementen kann schließlich die Schirmwirkung der Außenleiterbaugruppe erhöht und der Übergangswiderstand verringert werden, um einen elektrischen Steckverbinder zur Übertragung von Signalen mit noch höheren Frequenzen bereitzustellen.
Der elektrische Steckverbinder kann auch mehrere Außenleiterbaugruppen aufweisen, beispielsweise zwei oder noch mehr Außenleiterbaugruppen, vier oder noch mehr Außenleiterbaugruppen oder acht oder noch mehr Außenleiterbaugruppen. Vorzugsweise schirmt jede Außenleiterbaugruppe genau zwei Innenleiterkontaktelemente bzw. ein Innenleiterkontaktelementpaar elektromagnetisch ab.
Die Außendurchmesser der Einpressstifte der Innenleiterkontaktelemente und/oder der Einpresskontakte der Außenleiterbaugruppe sind vorzugsweise größer als die Innendurchmesser der entsprechenden metallisierten Ausnehmungen der elektrischen Baugruppe. Die beim Einpressen entstehende "Überpressung" kann schließlich von dem Einpressstift bzw. dem Einpresskontakt und/oder der metallisierten Ausnehmung aufgenommen werden.
Die Einpressstifte der Innenleiterkontaktelemente und/oder die Einpresskontakte der Außenleiterbaugruppe können an ihren freien Enden einen Einführabschnitt aufweisen, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der metallisierten Ausnehmungen. Es kann vorgesehen sein, dass sich der Querschnitt des Einpressstifts bzw. des Einpresskontakts ausgehend von dem Einführabschnitt erweitert. Hierdurch kann das Einführen des Einpressstifts bzw. Einpresskontakts erleichtert sein. Außerdem kann sich dadurch der für das Einpressen des Einpressstifts bzw. Einpresskontakts in die Ausnehmung erforderliche Einpressdruck stetig während des Einpressens erhöhen, was die mechanische Belastung für die beteiligten Bauteile weiter verringern kann.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Einpressstifte der Innenleiterkontaktelemente und/oder die Einpresskontakte der Außenleiterbaugruppe zumindest entlang eines Abschnitts ihrer Längsachse eine elastische Verformungszone aufweisen. Die Verformungszone ist vorzugsweise durch eine zentrale Materialausnehmung gebildet. Die Einpressstifte bzw. Einpresskontakte können insbesondere eine längliche Materialausnehmung bzw. einen entlang der Längsachse des Einpressstifts bzw. Einpresskontakts orientierten Schlitz oder eine Nut aufweisen. Es können auch mehrere Materialausnehmungen vorgesehen sein, die vorzugsweise entlang der Längsachse des jeweiligen Einpressstiftes bzw. Einpresskontaktes verteilt angeordnet sind. Der Einpressstift bzw. Einpresskontakt kann grundsätzlich aber auch massiv ausgeführt sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Außenleiterbaugruppe einteilig, vorzugsweise aus einem Stanzbiegeteil, ausgebildet ist. Die Außenleiterbaugruppe kann insbesondere einteilig mit ihren Kontaktelementen ausgebildet sein. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Außenleiterbaugruppe und die Kontaktelementen mehrteilig ausgebildet sind. Eine einteilige Herstellung der Außenleiterbaugruppe aus einem Metallblech kann sich für eine Massenfertigung besonders gut eignen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Außenleiterbaugruppe, insbesondere die Kontaktelemente, und/oder die Innenleiterkontaktelemente aus Aluminiumbronze ausgebildet sind.
Die Außenleiterbaugruppe und/oder die Innenleiterkontaktelemente können aus einem beliebigen Metall oder einer beliebigen Metalllegierung ausgebildet sein (auch aus jeweils verschiedenen Metallen bzw. Metalllegierungen). Die Außenleiterbaugruppe und/oder die Innenleiterkontaktelemente können beispielsweise aus Messing, Bronze und/oder Berylliumkupfer ausgebildet sein. Die Erfinder haben allerdings erkannt, dass sich Aluminiumbronze für eine besonders gute Verbindung zwischen dem elektrischen Steckverbinder und der elektrischen Baugruppe eignen kann.
Die Oberfläche der Außenleiterbaugruppe und/oder der Innenleiterkontaktelemente kann blank, vernickelt, verzinnt, vergoldet und/oder palladiniert sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der elektrische Steckverbinder eine isolierende Gehäusebaugruppe mit einer mechanischen Schnittstelle zur Verbindung des elektrischen Steckverbinders mit dem korrespondierenden Gegensteckverbinder aufweist.
Vorzugsweise ist die Außenleiterbaugruppe in der Gehäusebaugruppe aufgenommen (besonders bevorzugt formschlüssig und/oder kraftschlüssig) und mit ihrer ersten Schnittstelle in der mechanischen Schnittstelle positioniert. Es kann allerdings auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen sein, wonach die Gehäusebaugruppe in der Außenleiterbaugruppe aufgenommen ist, vorzugsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig.
Die mechanische Schnittstelle der Gehäusebaugruppe kann Mittel zur mechanischen Kodierung aufweisen, insbesondere zur Sicherstellung einer korrekten Ausrichtung des Steckverbinders und des Gegensteckverbinders und/oder zur Sicherstellung, dass nur zugelassen Gegensteckverbinder mit dem Steckverbinder mechanisch verbunden werden können. Die mechanische Schnittstelle kann Rastmittel zur Verrastung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder aufweisen. Die mechanische Schnittstelle kann eine oder mehrere Dichtungen aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Außenleiterbaugruppe an einem der mechanischen Schnittstelle gegenüberliegenden zweiten (hinteren) Ende der Gehäusebaugruppe mit einem Endabschnitt aus der Gehäusebaugruppe herausragt. Hierdurch kann eine mechanische und/oder elektrische Verbindung mit der elektrischen Baugruppe (z. B. einem Kabel, einem Gerätegehäuse oder einer elektrischen Leiterplatte) auf besonders einfach Weise ermöglicht werden.
Die elektrisch isolierende Gehäusebaugruppe ist vorzugsweise einteilig ausgebildet, kann gegebenenfalls aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Die Gehäusebaugruppe kann beispielsweise optional Dichtungen und/oder Befestigungselemente aufweisen.
Vorzugsweise ist die Gehäusebaugruppe ausschließlich aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Grundsätzlich kann die Gehäusebaugruppe allerdings auch elektrisch leitfähige Komponenten aufweisen, beispielsweise Verbindungselemente zur Verbindung des Steckverbinders mit einer elektrischen Leiterplatte oder mit einem korrespondierenden Gegensteckverbinder, beispielsweise Federlaschen, Schraubelemente und/oder Rastelemente.
Die Gehäusebaugruppe kann teilweise, im Wesentlichen oder vorzugsweise vollständig aus einem Kunststoff ausgebildet sein.
Die Außenleiterbaugruppe kann optional wenigstens eine ausgehend von einem Grundzustand in einen Befestigungszustand umbiegbare Befestigungslasche aufweisen, um die Außenleiterbaugruppe im Rahmen der Steckverbindermontage an der Gehäusebaugruppe zu befestigen. Durch die vorgeschlagene Befestigung kann ein massiver Hinterschnitt zwischen der Gehäusebaugruppe und der Außenleiterbaugruppe bereitgestellt werden. Dadurch kann die Gehäusebaugruppe in bedeutendem Maße auf der Außenleiterbaugruppe gesichert sein (oder umgekehrt), vorzugsweise gegen ein Abziehen nach vorne bzw. entgegen der Steckrichtung eines korrespondierenden Gegensteckverbinders. Alternativ kann allerdings auch eine sonstige Befestigung zwischen der Außenleiterbaugruppe und der Gehäusebaugruppe vorgesehen sein, beispielsweise eine Presspassung oder eine Befestigung mittels Befestigungskrallen.
Die Gehäusebaugruppe kann gegebenenfalls ausgebildet sein, um mehr als eine Außenleiterbaugruppe aufzunehmen, beispielsweise zwei Außenleiterbaugruppen oder mehr Außenleiterbaugruppen, drei Außenleiterbaugruppen oder mehr Außenleiterbaugruppen, vier Außenleiterbaugruppen oder noch mehr Außenleiterbaugruppen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Außenleiterbaugruppe ausgebildet ist, um mehrere Innenleiterkontaktelemente separat voneinander abzuschirmen. Vorzugsweise ist die Außenleiterbaugruppe ausgebildet, um jeweils zwei Innenleiterkontaktelemente eines gemeinsamen Innenleiterkontaktelementpaars von gegebenenfalls vorhandenen weiteren Innenleiterkontaktelementen / Innenleiterkontaktelementpaaren abzuschirmen.
Grundsätzlich kann der elektrische Steckverbinder beliebig viele Innenleiterkontaktelementpaare aufweisen, beispielsweise ergänzen zu einem Innenleiterkontaktelementpaar auch eines oder mehrere einzelne Innenleiterkontaktelemente. Vorzugsweise weist der elektrische Steckverbinder allerdings eines bis sechs Innenleiterkontaktelementpaare auf, insbesondere genau ein Innenleiterkontaktelementpaar, genau zwei Innenleiterkontaktelementpaare oder genau vier Innenleiterkontaktelementpaare.
Der elektrische Steckverbinder kann neben dem Isolierteil, der isolierenden Gehäusebaugruppe, der Außenleiterbaugruppe und den Innenleiterkontaktelementen auch noch weitere Steckverbinderkomponenten aufweisen, wie zum Beispiel Dichtungen oder Befestigungselemente zur Befestigung an einer elektrischen Baugruppe (z. B. einem Kabel oder einer Leiterplatte).
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stützschulter entlang der Mittelachse des Innenleiterkontaktelements unmittelbar an den Einpressstift angrenzt.
Auf diese Weise kann die Einpresskraft besonders effektiv und präzise eingeleitet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das erste Innenleiterkontaktelement und das zweite Innenleiterkontaktelement entlang der Längsachse des Isolierteils achsensymmetrisch angeordnet und ausgebildet sind.
Durch eine achsensymmetrische bzw. spiegelsymmetrische Anordnung der Innenleiterkontaktelemente eines gemeinsamen Innenleiterkontaktelementpaars kann die Impedanz des Steckverbinders besonders vorteilhaft kontrollierbar sein.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die Stützschulter des ersten Innenleiterkontaktelements und die Stützschulter des zweiten Innenleiterkontaktelements in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, vorzugsweise entlang einer gemeinsamen Orthogonalen zu der jeweiligen Mittelachse des Innenleiterkontaktelements.
Die Innenleiterkontaktelemente können in ihrem in dem elektrischen Steckverbinder montierten Zustand somit vorzugsweise keine "innenliegenden" Stützschultern, sondern jeweils "außenliegende" Stützschultern aufweisen.
Die Stützschultern der benachbarten Innenleiterkontaktelemente eines gemeinsamen Innenleiterkontaktelementpaars weisen vorzugsweise in die entgegengesetzte Richtung, was den Kapazitätseintrag weiter verringert und die Signalübertragung verbessert. Dabei hat sich gezeigt, dass insbesondere dann ein geringer Kapazitätseintrag entsteht, wenn sich die Stützschultern jeweils entlang einer gemeinsamen Orthogonalen zu der jeweiligen Mittelachse des Innenleiterkontaktelements erstrecken.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Isolierteil, die Außenleiterbaugruppe und/oder die Gehäusebaugruppe wenigstens eine Ansatzfläche für ein Montagewerkzeug aufweisen, über die die Einpresskraft zum Einpressen der Einpressstifte in die metallisierten Ausnehmungen von dem Montagewerkzeug in die Stützschultern einleitbar ist.
Grundsätzlich kann die Einpresskraft auch unmittelbar in die jeweilige Stützschulter eingeleitet werden. Das Einleiten der Einpresskraft über das Isolierteil, die Außenleiterbaugruppe und/oder die Gehäusebaugruppe ist allerdings bevorzugt. Vorzugsweise weist die Gehäusebaugruppe die Ansatzfläche auf.
Vorzugsweise ist die Ansatzfläche in Einpressrichtung unmittelbar oberhalb des Innenleiterkontaktelements bzw. der metallisierten Ausnehmung angeordnet.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Isolierteil an seiner Innenseite rippenartige Erweiterungen mit einer jeweiligen, der elektrischen Baugruppe zugewandten, seitlichen Anlagefläche aufweist, an der die entsprechende Stützschulter zur Übertragung der Einpresskraft anliegt.
Die Einpresskraft kann über die rippenartigen Erweiterungen besonders zuverlässig in die entsprechende Stützschulter eingeleitet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die seitliche Anlagefläche in der rippenartigen Erweiterung vertieft oder hinter einem Rücksprung ausgebildet ist, um einen Anschlag für die entsprechende Stützschulter bereitzustellen.
Ein entsprechender Rücksprung kann einen Formschluss für die Stützschulter auf der Anlagefläche bereitstellen. Das Innenleiterkontaktelement kann somit mit seiner Stützschulter besonders optimal auf der Anlagefläche positioniert und orientiert sein, vorzugsweise hinter dem Rücksprung verrastet sein.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Innenleiterkontaktelemente mit ihren Stützflächen über jeweilige, an der Innenseite des Isolierteils ausgebildete Führungsflächen in dem Isolierteil abgestützt sind.
Die Führung des jeweiligen Innenleiterkontaktelements kann vorzugsweise über eine entsprechende Führungswand des Isolierteils erfolgen, die die Führungsfläche ausbildet.
Die Führungsflächen sind in dem Isolierteil vorzugsweise durch die dem jeweiligen Innenleiterkontaktelement bzw. der jeweiligen Stützfläche zugewandten Fläche einer zwischen den Innenleiterkontaktelementen verlaufenden Zwischenwand in dem Isolierteil ausgebildet.
Die Führungsfläche bzw. die Führungswand erstreckt sich vorzugsweise zumindest über die gesamte axiale Erstreckung der Stützfläche des Innenleiterkontaktelements.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Innenleiterkontaktelemente jeweils zwischen der Stützfläche und der rippenartigen Erweiterung durch das Isolierteil geführt sind.
Das Isolierteil kann in vorteilhafter Weise für das jeweilige Innenleiterkontaktelement einen Führungskanal bereitstellen. Durch den Führungskanal kann das jeweilige Innenleiterkontaktelement in dem Isolierteil optimal orientiert und positioniert sein, wobei gleichzeitig die Einpresskraft äußerst präzise und bauteilschonend in die jeweilige Stützschulter einbringbar sein kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kontaktabschnitte der Innenleiterkontaktelemente als Stiftkontakte oder als Buchsenkontakte ausgebildet sind.
Grundsätzlich können die Kontaktabschnitte der Innenleiterkontaktelemente allerdings beliebig ausgebildet sein, wobei die jeweilige Ausgestaltung insbesondere vom Einsatzgebiet des elektrischen Steckverbinders abhängen kann.
Vorzugsweise ist der elektrische Steckverbinder als Leiterplattensteckverbinder (Stecker oder Buchse) oder als Kabelsteckverbinder (Stecker oder Kupplung) ausgebildet.
Der elektrische Steckverbinder kann vorzugsweise als Winkelsteckverbinder ausgebildet sein. Der elektrische Steckverbinder kann allerdings auch nicht-winklig ausgebildet sein.
Der elektrische Steckverbinder kann insbesondere ausgebildet sein, um ein modulares Steckverbindersystem bereitzustellen, beispielsweise einen H-MTD-Steckverbinder. Der elektrische Steckverbinder ist allerdings nicht auf einen spezifischen Steckverbindertyp beschränkt, wobei sich die Erfindung im Besonderen für Steckverbinder für die Hochfrequenztechnik eignet. Es kann sich dabei insbesondere auch um Steckverbinder des Typs PL, BNC, TNC, SMBA (FAKRA), SMA, SMB, SMS, SMC, SMP, BMS, HFM (FAKRA-Mini), BMK, Mini-Coax oder MATE-AX handeln.
Der erfindungsgemäße Steckverbinder kann besonders vorteilhaft innerhalb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, verwendet werden. Der Begriff "Fahrzeug" beschreibt dabei jegliches Fortbewegungsmittel, insbesondere Fahrzeuge zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, eingeschlossen auch Raumfahrzeuge. Mögliche Einsatzgebiete sind autonomes Fahren, Fahrer-Assistenz-Systeme, Navigationssysteme, "Infotainment"-Systeme, Fond-Entertainment-Systeme, Internetverbindungen und Wireless Gigabit (IEEE 802.11ad Standard). Mögliche Anwendungen betreffen hochaufgelöste Kameras, beispielsweise 4K- und 8K-Kameras, Sensorik, Onboard-Computer, hochauflösende Bildschirme, hochauflösende Armaturenbretter, 3D-Navigationsgeräte und Mobilfunkgeräte.
Der erfindungsgemäße Steckverbinder eignet sich für beliebige Anwendungen innerhalb der gesamten Elektrotechnik und ist nicht auf den Einsatz in der Fahrzeugtechnik beschränkt zu verstehen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Innenleiterkontaktelemente jeweils einteilig ausgebildet sind. Die Innenleiterkontaktelemente können allerdings auch mehrteilig ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Verbindungsanordnung, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen und eine elektrische Baugruppe, insbesondere eine elektrische Leiterplatte.
Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsanordnung kann vorzugsweise als Verbindungsanordnung aus einem elektrischen Leiterplattensteckverbinder und einer elektrischen Leiterplatte ausgebildet sein. Grundsätzlich kann allerdings eine beliebige Verbindungsanordnung aus einem elektrischen Steckverbinder und einer elektrischen Baugruppe vorgesehen sein, beispielsweise auch ein elektrischer Kabelsteckverbinder, der an einer als Kabel ausgebildeten elektrischen Baugruppe befestigt ist oder ein elektrischer Gerätesteckverbinder, der an einem Gerätegehäuse einer elektrischen Baugruppe befestigt ist.
Auf vorteilhafte Weise kann eine elektrische Verbindungsanordnung bereitgestellt werden, bei der die Montage des elektrischen Steckverbinders an der elektrischen Baugruppe deutlich verbessert sein kann.
In vorteilhafter Weise kann außerdem der Platzbedarf des elektrische Steckverbinders bzw. die Größe des elektrischen Steckverbinders verkleinert sein, wodurch der elektrische Steckverbinder weniger Bauraum auf der elektrischen Baugruppe beansprucht.
Die vorgeschlagene elektrische Verbindungsanordnung kann sich zur Übertragung elektrischer Signale mit besonders hohen Datenraten vorteilhaft eignen.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die metallisierten Ausnehmungen als Durchkontaktierungen ("Vias") und/oder Sacklochbohrungen in der elektrischen Baugruppe, insbesondere in der elektrischen Leiterplatte, ausgebildet sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Montage eines elektrischen Steckverbinders, wonach wenigstens ein Innenleiterkontaktelement (insbesondere ein Innenleiterkontaktelement gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen) in einen korrespondierenden Einschub eines Isolierteils des elektrischen Steckverbinders mit einem ersten Ende eingeführt und anschließend entlang eines Führungskanals des Isolierteils umgebogen wird.
Vorzugsweise wird das Innenleiterkontaktelement um 90° umgebogen, um ein einteiliges Innenleiterkontaktelement für einen Winkelsteckverbinder auszubilden.
Es kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Stützschulter des Innenleiterkontaktelements durch den Vorgang des Umbiegens mit einer seitlichen Anlagefläche einer rippenartigen Erweiterung innerhalb des Isolierteils in Eingriff gebracht wird.
Das mit wenigstens einem Innenleiterkontaktelement, vorzugsweise mit wenigstens einem differentiellen Innenleiterkontaktelementpaar (aus einem ersten Innenleiterkontaktelement und einem zweiten Innenleiterkontaktelement), bestückte Isolierteil kann vorzugsweise anschließend in eine Außenleiterbaugruppe des Steckverbinders eingeführt und verrastet werden. Anschließend kann vorzugsweise die mit dem Isolierteil bestückte Außenleiterbaugruppe in eine Gehäusebaugruppe eingeführt und an der Gehäusebaugruppe befestigt werden.
Die weiteren Merkmale der vorliegenden Beschreibung und der Patentansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten des Montageverfahrens.
Die Erfindung betrifft auch ein Innenleiterkontaktelement, wobei das Innenleiterkontaktelement an einem seiner Enden einen Einpressstift zum Einpressen in eine metallisierte Ausnehmung einer elektrischen Baugruppe aufweist, und wobei das Innenleiterkontaktelement eine einseitig ausgebildete Stützschulter aufweist, über die eine zum Einpressen des Einpressstifts erforderliche Einpresskraft einleitbar ist.
Die weiteren Merkmale der vorliegenden Beschreibung und der Patentansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten des Innenleiterkontaktelements.
Merkmale, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für die elektrische Verbindungsanordnung vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder genannt wurden, auch auf die elektrische Verbindungsanordnung 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 Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielswiese ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.
Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen. Außerdem ist der Begriffsbestandteil "Innenleiter" der Innenleiterkontaktelemente / Innenleiterkontaktelementpaare nicht dahingehend zu verstehen, dass zwingend ein Außenleiter bzw. die Außenleiterbaugruppe vorgesehen sein muss.
Bei einer Längsachse bzw. Mittelachse im Rahmen der Erfindung kann es sich vorzugsweise um eine Symmetrieachse des jeweiligen Bauteils handeln.
Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1% oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.
Die Erfindung betrifft auch einen von Anspruch 1 unabhängigen elektrischer Steckverbinder, aufweisend ein erstes Innenleiterkontaktelement und ein zweites Innenleiterkontaktelement, die jeweils mit einem ihrer Enden in eine metallisierte Ausnehmung einer elektrischen Baugruppe einfügbar sind, wobei die Innenleiterkontaktelemente jeweils genau eine Stützschulter aufweisen, über die eine zum Einfügen des Innenleiterkontaktelements in die metallisierte Ausnehmung erforderliche Einpresskraft einleitbar ist. Die weiteren Merkmale des Anspruchs 1 und der abhängigen Ansprüche sowie die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten dieses Steckverbinders.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
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.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
Es zeigen schematisch:
Figur 1
eine elektrische Verbindungsanordnung aus einem elektrischen Steckverbinder und einer elektrischen Baugruppe in einer perspektivischen Darstellung;
Figur 2
die Außenleiterbaugruppe des Steckverbinders der Figur 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung;
Figur 3
ein Isolierteil des Steckverbinders der Figur 1 zusammen mit den darin geführten Innenleiterkontaktelementen eines gemeinsamen Innenleiterkontaktelementpaars in einer perspektivischen Einzeldarstellung;
Figur 4
die beiden Innenleiterkontaktelemente des Steckverbinders der Figur 1 in einer perspektivischen Einzeldarstellung;
Figur 5
das Isolierteil der Figur 3 in einer rückseitigen perspektivischen Darstellung mit einem einzelnen Innenleiterkontaktelement;
Figur 6
eine perspektivische Ausschnittsvergrößerung eines Innenleiterkontaktelements eines zweiten Ausführungsbeispiels innerhalb des Isolierteils zur Verdeutlichung der Kraftübertragung zwischen der Stützschulter und der Anlagefläche der rippenartigen Erweiterung in dem Isolierteil; und
Figur 7
das Isolierteil der Figur 3 mit eingesetzten Innenleiterkontaktelementen gemäß Figur 6 in einer Rückansicht.
Figur 1 zeigt eine elektrische Verbindungsanordnung 1, aufweisend einen elektrischen Steckverbinder 2 und eine elektrische Baugruppe 3. Der elektrische Steckverbinder 2 ist in den Ausführungsbeispielen als Leiterplattensteckverbinder und die elektrische Baugruppe 3 als elektrische Leiterplatte ausgebildet. Dies ist allerdings nicht einschränkend zu verstehen. Grundsätzlich können im Rahmen der Erfindung ein beliebiger elektrischer Steckverbinder 2 und eine beliebige elektrische Baugruppe 3 vorgesehen sein. Der elektrische Steckverbinder 2 ist in den Ausführungsbeispielen als gewinkelter Steckverbinder ausgebildet, kann grundsätzlich allerdings auch als nicht-winkliger bzw. gerader Steckverbinder ausgebildet sein.
Der elektrische Steckverbinder 2 weist eine elektrisch isolierende Gehäusebaugruppe 4 mit einer mechanischen Schnittstelle 5 zur Verbindung des elektrischen Steckverbinders 2 mit einem korrespondierenden Gegensteckverbinder (nicht dargestellt) auf. Die Gehäusebaugruppe 4 ist einstückig aus einem Kunststoff ausgebildet.
Der elektrische Steckverbinder 2 weist außerdem eine formschlüssig in der Gehäusebaugruppe 4 aufgenommene Außenleiterbaugruppe 6 auf. Zur vollständigen Darstellung ist die Außenleiterbaugruppe 6 in Figur 2 in einer Einzeldarstellung gezeigt.
Die Befestigung zwischen der Außenleiterbaugruppe 6 und der Gehäusebaugruppe 4 kann grundsätzlich beliebig sein. Im Ausführungsbeispiel weist die Außenleiterbaugruppe 6 zwei umbiegbare Befestigungslaschen 7 auf. In ihrem (nicht dargestellten) Grundzustand vermögen die Befestigungslaschen 7 eine Montagebewegung zur Montage der Gehäusebaugruppe 4 auf der Außenleiterbaugruppe 6 entlang der Längsachse L der Gehäusebaugruppe 4 freizugeben. In dem dargestellten umgebogenen Befestigungszustand hingegen vermögen die Befestigungslaschen 7 die Gehäusebaugruppe 4 auf der Außenleiterbaugruppe 6 formschlüssig zu blockieren. Hierzu weist die Gehäusebaugruppe 4 einen Befestigungssteg 8 auf (vgl. Figur 1), hinter dessen Befestigungskante die Befestigungslaschen 7 eingreifen.
Die Außenleiterbaugruppe 6 weist eine erste Schnittstelle 9 zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines Außenleiters des korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinders auf. Die Außenleiterbaugruppe 6 weist außerdem eine zweite Schnittstelle 10 zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung metallisierter Ausnehmungen 11 der elektrischen Baugruppe 3 bzw. der Leiterplatte auf. Zur Kontaktierung der elektrischen Baugruppe 3 weist die zweite Schnittstelle 10 eine Mehrzahl Kontaktelemente 12, 13 auf (vgl. insbesondere Figur 2).
Der elektrische Steckverbinder 2 weist außerdem ein Isolierteil 14 und wenigstens ein Innenleiterkontaktelementpaar 15 zur differentiellen Signalübertragung auf, wie in Figur 3 dargestellt. Das erste Innenleiterkontaktelement 16 und das zweite Innenleiterkontaktelement 17 des Innenleiterkontaktelementpaars 15 sind jeweils einteilig ausgebildet und gemeinsam in Figur 4 dargestellt.
Das Isolierteil 14 ist in der Außenleiterbaugruppe 6 aufgenommen und mit seinem ersten Ende 18 in der ersten Schnittstelle 9 und mit seinem zweiten Ende 19 in der zweiten Schnittstelle 10 positioniert. Die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 des gemeinsamen Innenleiterkontaktelementpaars 15 erstrecken sich ausgehend von dem ersten Ende 18 des Isolierteils 14 bis zu dem zweiten Ende 19 des Isolierteils 14 durch das Isolierteil 14.
Die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 weisen im Bereich des ersten Endes 18 des Isolierteils 14 einen Kontaktabschnitt (beispielsweise einen Stiftkontakt 20, wie dargestellt) zur Kontaktierung eines Innenleiters eines korrespondierenden Gegensteckverbinders und im Bereich des zweiten Endes 19 des Isolierteils 14 einen Einpressstift 21 zum Einpressen in eine jeweilige korrespondierende metallisierte Ausnehmung 11 der elektrischen Baugruppe 3 auf. Durch das Isolierteil 14 können die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 in dem elektrischen Steckverbinder 2 ausreichend fixiert und elektrisch von der Außenleiterbaugruppe 6 isoliert sein.
Die Außenleiterbaugruppe 6 kann einerseits dazu dienen, die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 elektromagnetisch abzuschirmen. Die Außenleiterbaugruppe 6 kann außerdem die Funktion eines elektrischen Außenleiters zur Übertragung eines elektrischen Referenzsignals im Rahmen der Signalübertragung übernehmen.
Zur Kontaktierung der elektrischen Baugruppe 3 bzw. der Leiterplatte ist vorgesehen, dass die Kontaktelemente 12, 13 der Außenleiterbaugruppe 6 in zwei Gruppen unterteilt sind (vgl. Figur 2). Eine erste Gruppe der Kontaktelemente 12, 13 ist als Einpresskontakte 13 zur Übermaßpassung in den metallisierten Ausnehmungen 11 der elektrischen Baugruppe 3 bzw. der Leiterplatte ausgebildet. Eine zweite Gruppe der Kontaktelemente 12, 13 ist als gefederte Kontaktelemente 12 zum Einfügen in die metallisierten Ausnehmungen 11 der elektrischen Baugruppe 3 bzw. der Leiterplatte ausgebildet. Die Einpresskontakte 13 können insbesondere entlang eines Abschnitts ihrer Längsachse L_E eine elastische Verformungszone 22 aufweisen, die vorzugsweise durch eine zentrale Materialausnehmung in der Art eines Schlitzes bzw. Nadelöhrs gebildet ist, wie dargestellt.
Die Einpressstifte 21 der Innenleiterkontaktelemente 16, 17 können vergleichbar ausgebildet sein (vgl. zum Beispiel Figur 4 oder Figur 6). Die Einpressstifte 21 können ebenfalls eine elastische Verformungszone 22 aufweisen. Die elastische Verformungszone 22 ist in dem in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel als nicht vollständig durch das Material des Innenleiterkontaktelements 16, 17 verlaufende Nut ausgebildet. In dem in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verformungszone 22 hingegen als vollständig durch das Material verlaufender durchgängiger Schlitz ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel sind die metallisierten Ausnehmungen 11 als Durchkontaktierungen in der elektrischen Leiterplatte 3 ausgebildet und nicht näher dargestellt. Die metallisierten Ausnehmungen 11 können allerdings auch als Sacklochbohrungen bzw. Mulden ausgebildet sein.
Wie sich insbesondere anhand von Figur 4 ergibt, weisen die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 jeweils genau eine Stützschulter 23 auf. Über die Stützschulter 23 kann eine zum Einpressen des Einpressstifts 21 in die metallisierte Ausnehmung 11 erforderliche Einpresskraft einleitbar sein. Die Stützschulter 23 ist entlang der Mittelachse M des Innenleiterkontaktelements 16, 17 zwischen dem Kontaktabschnitt 20 und dem Einpressstift 21 ausgebildet. In den Ausführungsbeispielen grenzt die Stützschulter 23 entlang der Mittelachse M des Innenleiterkontaktelements 16, 17 unmittelbar an den Einpressstift 21 an, um die Krafteinleitung zu verbessern.
In den Figuren 3 und 7 sind die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 gemeinsam in dem Isolierteil 14 aufgenommen dargestellt. Das erste Innenleiterkontaktelement 16 und das zweite Innenleiterkontaktelement 17 sind dabei entlang der Längsachse L des Isolierteils 14 achsensymmetrisch bzw. spiegelsymmetrisch angeordnet und ausgebildet. Die Stützschulter 23 des ersten Innenleiterkontaktelements 16 und die Stützschulter 23 des zweiten Innenleiterkontaktelements 17 erstrecken sich dabei in entgegengesetzte Richtungen entlang einer gemeinsamen Orthogonalen O zu der jeweiligen Mittelachse M des Innenleiterkontaktelements 16, 17. Auf diese Weise kann der Wellenwiderstand des elektrischen Steckverbinders 2 optimiert werden.
Um trotz der Asymmetrie der einzelnen Innenleiterkontaktelemente 16, 17 eine möglichst symmetrische und gleichmäßige Krafteinleitung zu ermöglichen, weisen die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 eine jeweilige, von der Stützschulter 23 abgewandte Stützfläche 24 (vgl. insbesondere Figur 4) auf, über die das Innenleiterkontaktelement 16, 17 in dem Isolierteil 14 abgestützt ist.
In Figur 5 ist das Isolierteil 14 mit dem ersten Innenleiterkontaktelement 16 in einer Rückansicht dargestellt. Das zweite Innenleiterkontaktelement 17 ist aus Gründen der Darstellbarkeit ausgeblendet. Es ist erkennbar, dass das Isolierteil 14 an seiner Innenseite rippenartige Erweiterungen 25 mit einer jeweiligen, der elektrischen Baugruppe 3 zugewandten, seitlichen Anlagefläche 26 aufweist, an der die entsprechende Stützschulter 23 zur Übertragung der Einpresskraft anliegt. Die seitliche Anlagefläche 26 ist dabei in der rippenartigen Erweiterung 25 vertieft bzw. hinter einem Rücksprung 27 ausgebildet, um einen Anschlag für die entsprechende Stützschulter 23 bereitzustellen und das Innenleiterkontaktelement 16, 17 noch besser innerhalb des Isolierteils 14 zu fixieren (vgl. auch Figur 6).
Die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 sind mit ihren Stützflächen 24 über jeweilige, an der Innenseite des Isolierteils 14 ausgebildete Führungsflächen 28 abgestützt. Die Führungsflächen 28 sind dabei auf den dem jeweiligen Innenleiterkontaktelement 16, 17 zugewandten Flächen einer zwischen den Innenleiterkontaktelementen 16, 17 ausgebildeten Zwischenwand 29 des Isolierteils 14 ausgebildet. Die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 sind in den Ausführungsbeispielen insgesamt zwischen der Stützfläche 24 und der rippenartigen Erweiterung 25 durch das Isolierteil 14 geführt. Das Isolierteil 14 weist somit eine U-förmige Führung für die Innenleiterkontaktelemente 16, 17 auf, die in entsprechende Einschübe 30 (vgl. Figuren 5 und 7) übergeht.
Für die Montage des jeweiligen Innenleiterkontaktelements 16, 17 kann dieses mit seinem Kontaktabschnitt 20 in den Einschub 30 eingeschoben und anschließend entlang des Einschubs 30 zwischen der Stützfläche 24 und der rippenartigen Erweiterung 25 umgebogen werden, bis die Stützschulter 23 ihre Endposition unterhalb der Anlagefläche 26 erreicht hat.
Um die für das Einpressen vorgesehene Einpresskraft in die Stützschulter 23 einzuleiten, können das Isolierteil 14, die Außenleiterbaugruppe 6 und/oder die Gehäusebaugruppe 4 wenigstens eine Ansatzfläche 31 für ein entsprechendes Montagewerkzeug aufweisen. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Gehäusebaugruppe 4 eine Ansatzfläche 31 aufweist (vgl. Figur 1), die im Bereich oberhalb der Einpressstifte 21 der Innenleiterkontaktelemente 16, 17 angeordnet ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, gleichzeitig die Einpressstifte 21 der Innenleiterkontaktelemente und die Kontaktelemente 12, 13 der Außenleiterbaugruppe 6 in die jeweiligen metallisierten Ausnehmungen 11 der elektrischen Baugruppe 3 bzw. der Leiterplatte einzupressen.
1. Elektrischer Steckverbinder (2), aufweisend ein Isolierteil (14) und wenigstens ein Innenleiterkontaktelementpaar (15) zur differentiellen Signalübertragung, wobei das Innenleiterkontaktelementpaar (15) ein erstes Innenleiterkontaktelement (16) und ein zweites Innenleiterkontaktelement (17) umfasst, die sich ausgehend von einem ersten Ende (18) des Isolierteils (14) bis zu einem zweiten Ende (19) des Isolierteils (14) durch das Isolierteil (14) erstrecken, wobei die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) im Bereich des ersten Endes (18) des Isolierteils (14) einen Kontaktabschnitt (20) zur Kontaktierung eines Innenleiters eines korrespondierenden Gegensteckverbinders und im Bereich des zweiten Endes (19) des Isolierteils (14) einen Einpressstift (21) zum Einpressen in eine metallisierte Ausnehmung (11) einer elektrischen Baugruppe (3) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) jeweils genau eine Stützschulter (23) aufweisen, über die eine zum Einpressen des Einpressstifts (21) in die metallisierte Ausnehmung (11) erforderliche Einpresskraft einleitbar ist, wobei die Stützschulter (23) entlang der Mittelachse (M) des Innenleiterkontaktelements (16, 17) zwischen dem Kontaktabschnitt (20) und dem Einpressstift (21) ausgebildet ist, und wobei die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) eine jeweilige, von der Stützschulter (23) abgewandte Stützfläche (24) aufweisen, über die das Innenleiterkontaktelement (16, 17) in dem Isolierteil (14) abgestützt ist.
2. Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
eine Außenleiterbaugruppe (6), aufweisend eine erste Schnittstelle (9) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eines Außenleiters des korrespondierenden elektrischen Gegensteckverbinders und eine zweite Schnittstelle (10) zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung der elektrischen Baugruppe (3), wobei das Isolierteil (14) in der Außenleiterbaugruppe (6) aufgenommen und mit seinem ersten Ende (18) auf die erste Schnittstelle (9) und mit seinem zweiten Ende (19) auf die zweite Schnittstelle (10) ausgerichtet ist.
3. Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 2,
gekennzeichnet durch
eine isolierende Gehäusebaugruppe (4) mit einer mechanischen Schnittstelle (5) zur Verbindung des elektrischen Steckverbinders (2) mit dem korrespondierenden Gegensteckverbinder, wobei die Außenleiterbaugruppe (6) in der Gehäusebaugruppe (4) aufgenommen und mit ihrer ersten Schnittstelle (9) auf die mechanischen Schnittstelle (5) ausgerichtet ist.
4. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützschulter (23) entlang der Mittelachse (M) des Innenleiterkontaktelements (16, 17) unmittelbar an den Einpressstift (21) angrenzt.
5. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Innenleiterkontaktelement (16) und das zweite Innenleiterkontaktelement (17) entlang der Längsachse (L) des Isolierteils (14) achsensymmetrisch angeordnet und ausgebildet sind.
6. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Stützschulter (23) des ersten Innenleiterkontaktelements (16) und die Stützschulter (23) des zweiten Innenleiterkontaktelements (17) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken, vorzugsweise entlang einer gemeinsamen Orthogonalen (O) zu der jeweiligen Mittelachse (M) des Innenleiterkontaktelements (16, 17).
7. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Isolierteil (14), die Außenleiterbaugruppe (6) und/oder die Gehäusebaugruppe (4) wenigstens eine Ansatzfläche (31) für ein Montagewerkzeug aufweisen, über die die Einpresskraft zum Einpressen der Einpressstifte (21) in die metallisierten Ausnehmungen (11) von dem Montagewerkzeug in die Stützschultern (23) einleitbar ist.
8. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Isolierteil (14) an seiner Innenseite rippenartige Erweiterungen (25) mit einer jeweiligen seitlichen Anlagefläche (26) aufweist, an der die entsprechende Stützschulter (23) zur Übertragung der Einpresskraft anliegt.
9. Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die seitliche Anlagefläche (26) in der rippenartigen Erweiterung (25) vertieft oder hinter einem Rücksprung (27) ausgebildet ist, um einen Anschlag für die entsprechende Stützschulter (23) bereitzustellen.
10. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) mit ihren Stützflächen (24) über jeweilige, an der Innenseite des Isolierteils (14) ausgebildete Führungsflächen (28) in dem Isolierteil (14) abgestützt sind.
11. Elektrischer Steckverbinder (2) nach Anspruch 8 und Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) jeweils zwischen der Stützfläche (24) und der rippenartigen Erweiterung (25) durch das Isolierteil (14) geführt sind.
12. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kontaktabschnitte der Innenleiterkontaktelemente (16, 17) als Stiftkontakte (20) oder als Buchsenkontakte ausgebildet sind.
13. Elektrischer Steckverbinder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenleiterkontaktelemente (16, 17) jeweils einteilig ausgebildet sind.
14. Elektrische Verbindungsanordnung (1), aufweisend einen elektrischen Steckverbinder (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 und eine elektrische Baugruppe, insbesondere eine elektrische Leiterplatte (3).
15. Elektrische Verbindungsanordnung (1) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die metallisierten Ausnehmungen als Durchkontaktierungen (11) und/oder Sacklochbohrungen in der elektrischen Baugruppe, insbesondere in der elektrischen Leiterplatte (3), ausgebildet sind.
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* das ganze Dokument *
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