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Die
Erfindung betrifft einen koaxialen Steckverbinder (Koaxial-Stecker
oder -Buchse).
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Ein
solcher koaxialer Steckverbinder ist z. B. aus der
WO 2007/002692 A1 bekannt.
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1 zeigt
in stark vergrößertem Maßstab – der
Außenleiterdurchmesser eines in 1 dargestellten
2,4-Norm-Steckers beträgt beispielsweise nur 2,4 mm – den
Längsschnitt eines bisherigen koaxialen Gerätesteckers,
wie er in elektronischen Messgeräten als Ein- oder Ausgang
benutzt wird. Das Außenleiter-Gehäuse 1 ist
beispielsweise über einen Flansch unmittelbar an der Frontplatte 2 eines Messgerätes
befestigt.
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In
der axialen Längsbohrung 3 dieses Außenleiter-Gehäuses 1 ist über
Stützscheiben 4, 5 ein Innenleiter 6 koaxial
gehalten. Im Ausführungsbeispiel sind zwei im Abstand angeordnete
Stützscheiben 4 und 5 jeweils aus Isoliermaterial
dargestellt. In manchen Anwendungsfällen genügt
nur eine einzige steckseitige Stützscheibe 4.
Der Innenleiter 6 steht im Inneren des Messgeräts
unmittelbar in Verbindung mit einem schematisch angedeuteten Bauelement
oder einer Schaltung 7. Zum Ausgleich von beim Stecken
auftretenden Axialkräften kann im Innenleiter 6 ein
elastischer Faltenbalk 8 vorgesehen sein. Auf einem Außengewinde 10 des
Außenleiter-Gehäuses 1 ist steckseitig
ein nach Art einer Überwurfmutter ausgebildetes Außenleiter-Gehäuseteil 9 aufgeschraubt.
Die Stützscheibe 4 aus Isoliermaterial ist in
einer Ringausnehmung 11 auf der Stirnseite des Außenleiter-Gehäuses 1 eingesetzt und
ist zwischen der Stirnfläche 12 dieser Ringausnehmung
und der radial nach innen gezogenen Stirnfläche 13 des
Außenleiter-Gehäuseteiles 9 eingeklemmt.
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Außenleiter-Gehäuse 1 und
Gehäuseteil 9 bestehen im Allgemeinen aus Edelstahl,
die Stützscheiben 4 und 5 aus Isoliermaterial,
der äußere Rand der Stützscheiben aus
Isoliermaterial ist mit einem Ringmantel, beispielsweise ebenfalls
aus Edelstahl überzogen und daher in axialer Richtung nicht zusammendrückbar.
Das Außenleiter-Gehäuseteil 9 geht in
Richtung Steckeröffnung über in einen zylindrischen
Fortsatz 14, der eine der Außenleiterbohrung 3 entsprechende
Innenbohrung aufweist und der in einer Außenleiter-Stirnkontaktfläche 15 endet.
Der im Außenleiter-Gehäuse 1 koaxial
gehaltene Innenleiter 6 setzt sich in Richtung Steckeröffnung über
die Stützscheibe 4 innerhalb des zylindrischen
Außenleiter-Fortsatzes 14 fort und endet in einer
Steckerspitze 16, die in eine Buchse 20 einer
schematisch angedeuteten koaxialen Steckerbuchse 21 einsteckbar ist.
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Im
zusammengesteckten Zustand kontaktiert die Außenleiter-Stirnkontaktfläche 15 die
Außenleiter-Stirnkontaktfläche 22 der
Steckerbuchse 21 und im Idealzustand kontaktiert auch die
eigentliche Innenleiter-Ringkontaktfläche 17,
die durch den Übergang vom Außendurchmesser des
Innenleiters 6 auf die im Durchmesser geringere Innenleiterspitze 16 gebildet
wird, die äußere Ringstirnfläche 23 des Innenleiters 24 des
Buchsenteils 21. Die mechanische Verbindung zwischen Stecker
und Buchse erfolgt mittels einer Überwurfmutter 18,
die über einen Springring 19 kraftschlüssig
auf dem Außenleiter-Gehäuseteil 9 drehbar
und axial unverschiebbar aufgesetzt ist und mit ihrem steckseitigen
Innengewinde auf das Außengewinde 25 der Buchse
aufschraubbar ist.
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Aus
Fertigungstoleranzen ist dieser ideale Flächenkontakt sowohl
zwischen den Außenleiter-Stirnkontaktflächen 15, 22 als
auch zwischen den elektrischen wirksamen Innenleiter-Stirnkontakt-Ringflächen 17 und 23 nicht
immer erreichbar. Bei Präzisions-Bauelementen wie Kalibrierstandards für
Netzwerkanalysatoren kann durch entsprechend aufwendige Fertigungstechniken
zwar erreicht werden, dass die Innenleiter-Stirnkontaktfläche 23 exakt in
der gleichen Ebene wie die zugehörige Außenleiter-Stirnkontaktfläche 22 des
Buchsenteiles liegt. Für normale koaxiale Geräte-Steckverbinder,
beispielsweise einem an der Frontplatte eines Messgeräts
befestigten koaxialen Stecker gemäß 1 können derartige
teuere Fertigungstechniken jedoch nicht eingesetzt werden.
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Für
solche in Serienfertigung herzustellende koaxialen Steckverbinder
sind allenfalls Fertigungstoleranzen in der Größenordnung
von zwei bis drei 100stel-Millimeter erreichbar, so dass die elektrisch wirksame
Innenleiter-Kontaktringfläche 17 bei der Montage
des in 1 dargestellten bekannten Steckverbinders um diesen
Toleranzwert von der durch die Außenleiter-Stirnkontaktfläche 15 bestimmten
Referenzebene abweicht und dadurch zwischen Innenleiter-Stirnkontaktringfläche 17 und
Innenleiter-Kontaktstirnfläche 23 der ineinander
gesteckten Innenleiter von Stecker und Buchse ein mehr oder weniger
großer Ringspalt 30 entsteht, wie dies das in
noch weiter vergrößertem Maßstab dargestellte
Schnittbild nach 2 zeigt. Dieser Spalt 30 im
Innenleiter würde eine nicht mehr vernachlässigbare
Störstelle für das zu übertragene Hochfrequenzfeld
bedeuten.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen koaxialen Steckverbinder
zu schaffen, bei dem auch trotz erheblicher Fertigungstoleranzen
ein solcher störender Spalt an der Innenleiter-Verbindungsstelle vermieden
wird.
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Diese
Aufgabe wird durch einen koaxialen Steckverbinder mit den Merkmalen
des Hauptanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch
die erfindungsgemäße Zwischenlage einer axial
plastisch verformbaren Scheibe aus elektrisch leitendem Material
zwischen der Stirnfläche 13 des Außenleiter-Gehäuseteils 9 und
der durch diese eingeklemmten Stützscheibe 4 können
bei der Montage des Steckverbinders Abweichungen der Außenleiter-Stirnkontaktfläche 15 bzw.
der elektrische wirksamen Innenleiter-Ringkontaktfläche 17 gegenüber der
Referenzebene ausgeglichen werden. Dazu ist es nur erforderlich,
bei der Montage des Steckverbinders mittels einer mechanischen Messuhr
die Abweichungen der Außenleiter-Stirnkontaktfläche
am Außenleiter-Gehäuseteil gegenüber
der elektrisch wirksamen Innenleiter-Ringkontaktfläche
zu messen und durch entsprechendes Anziehen der Gewindeverbindung
zwischen Außenleiter-Gehäuseteil 9 und
Außenleiter-Gehäuse 1, d. h. entsprechendes
axiales Verschieben der Außenleiter-Stirnkontaktfläche
gegenüber dem Innenleiter, diese Flächen exakt
in der Referenzebene zu justieren. Durch die axial plastisch verformbare
Scheibe ist im Umfang des Toleranzbereiches der Herstellung von
beispielsweise zwei bis drei 100stel-Millimeter ein solcher Ausgleich
möglich.
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Die
erfindungsgemäßen Eigenschaften der axial plastisch
verformbaren Scheibe können beispielsweise durch entsprechende
Materialwahl der Scheibe erreicht werden, beispielsweise durch Wahl eines
entsprechend axial plastisch verformbaren Metalls, z. B. einer entsprechenden
Metalllegierung. Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen,
die Scheibe aus mehreren aufeinander gelegten Ringscheiben gemäß Unteranspruch 2 herzustellen,
da hierdurch einerseits die gewünschte axiale plastische Verformung
beim Zusammenpressen der Scheiben im geschlitzten Scheibenbereich
erreicht wird und trotzdem eine radiale Verformung der Ringscheiben und
damit ein Eindringen des Scheibenmaterials in den Hochfrequenzraum
zwischen Außenleiter und Innenleiter vermieden wird.
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Die
Erfindung ist bei allen handelsüblichen koaxialen Steckverbindern
einsetzbar, beispielsweise bei den handelsüblichen 7/16-,
N-, 3,5-, K-, 2,4-Norm-Steckern und -Buchsen, ebenso bei üblichen
so genannten Zwittersteckern, beispielsweise bei den PC7-Norm-Steckern.
Die erfindungsgemäße Maßnahme kann natürlich
sowohl bei Koaxial-Steckern als auch bei Koaxial-Buchsen angewandt
werden.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an
einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
bisherigen koaxialen Geräte-Steckverbinder im Schnitt;
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2 eine
stark vergrößerte Ansicht des Steckverbindungsbereiches
des Steckers nach 1 im Schnitt;
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3 einen
erfindungsgemäßen koaxialen Steckverbinder, und
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4 und 5 ein
Ausführungsbeispiel für den Aufbau der gemäße
der Erfindung benutzten axial plastisch verformbaren Scheibe.
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3 zeigt
wieder das stark vergrößerte Schnittbild eines
beispielsweise 2,4-Norm-Gerätesteckers wie 1.
Zusätzlich ist jedoch zwischen der Stirnfläche 13 (Boden)
des überwurfmutterartig ausgebildeten Außenleiter-Gehäuseteils 9,
das auf dem Gewinde 10 des Außenleiter-Gehäuses 1 aufgeschraubt
ist, und der Stützscheibe 4 eine Scheibe 31 aus
elektrisch leitendem, jedoch axial plastisch verformbaren Material
angeordnet.
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Bei
der Montage des Steckers werden die Teile mit der Scheibe 31 zunächst
relativ lose so zusammengeschraubt, dass zwischen den Innenleiter-Enden 17 und 23 ein
sich aus der Herstellungstoleranz von beispielsweise zwei bis drei
100stel-Millimeter ergebender Spalt 30 entsteht, die Innenleiter-Ringkontaktfläche 17 also
einige 100stel-Millimeter zurückgesetzt ist gegenüber
der Außenleiter-Stirnkontaktfläche 15.
Anschließend wird dann durch Anziehen der Schraubverbindung
zwischen Außenleiter-Gehäuseteil 9 und
Außenleiter-Gehäuse 1 das Außenleiter-Gehäuseteil 9 in
axialer Richtung auf die plastisch verformbare Scheibe 31 gepresst und
so durch plastische Verformung der Scheibe die Außenleiter-Stirnkontaktfläche 15 in
axialer Richtung in Bezug auf die Innenleiter-Ringkontaktfläche 17 innerhalb
des Fertigungs-Toleranzbereiches von einigen 100stel-Millimetern
so axial verschoben, dass diese beide Flächen 15 und 17 exakt
in einer Ebene liegen. Dadurch wird der durch Fertigungstoleranzen bedingte
Spalt 30 gemäß 2 ausgeglichen.
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Die
Scheibe 31, die sowohl auf der Stirnfläche 13 des
Außenleiter-Gehäuseteils 9 als auch auf der äußeren
plastisch nicht verformbaren Metalleinfassung der Stützscheibe 4 aufliegt,
nimmt so durch die axiale plastische Verformung die gewünschte
geringfügige axiale Verschiebung zum Toleranzausgleich
auf.
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In
dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht die axial plastisch
verformbare Scheibe 31 aus drei aufeinander gelegten Ringscheiben 32 nach 4,
die beispielsweise aus Kupferblech mit einer Dicke von etwa 1/10
Millimeter ausgestanzt sind. Das Loch 33 in der Mitte der
Ringscheibe 32 besitzt den Durchmesser der Außenleiter-Bohrung 3.
Von diesem Loch 3 führen Schlitze 34 radial
nach außen, die gleichmäßig über
den Umfang der Scheibe verteilt sind und eine derartige radiale
Länge besitzen, dass sie über den Umfang der gestrichelt
angedeuteten Stützscheibe 4 hinausragen. Auf diese
Weise werden zwischen diesen Schlitzen 34 im Pressbereich
zwischen den Stirnflächen 13 und 12 trapezförmige Scheibensegmente 35 gebildet.
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Im
Ausführungsbeispiel sind gemäß 5 drei
solche flache Ringscheiben 32 aufeinander gestapelt und
zwar bezüglich ihrer Schlitze 34 jeweils um 15° gegeneinander
verdreht, so dass unterhalb bzw. oberhalb jedes Scheibensegment 35 jeweils
ein Schlitz 34 zu liegen kommt. Dadurch kann beim Zusammenpressen
der drei Scheiben zwischen den Stirnflächen 12 und 13 Material
der Scheibensegmente 35 in den darunter liegenden Schlitz 34 eingepresst
werden und so eine bleibende plastische Verformung der aus drei
Ringscheiben bestehenden Scheibe 31 in axialer Richtung
erreicht werden, ohne dass dabei der Lochrand 33 radial
nach innen in den Hochfrequenz-Raum zwischen Außenleiter
und Innenleiter verformt wird.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Beispielsweise können die Schlitze 34 auch
mit eckiger Innenkontur ausgebildet sein. Alle beschriebenen und/oder
gezeichneten Merkmale sind im Rahmen der Erfindung miteinander kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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