DE102009038739B4

DE102009038739B4 - Anordnung zum elektrischen Verbinden, insbesondere elektrischen Kontaktieren, eines mehradrigen Koaxialkabels mit einer Leiterplatte, Schaltungsanordnung und Elektrogerät

Info

Publication number: DE102009038739B4
Application number: DE102009038739.0A
Authority: DE
Inventors: Ralf Berger
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2009-08-27
Publication date: 2021-11-18
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: WO2011023347A1; EP2471144A1; CN102484325B; DE102009038739A1; CN102484325A; EP2471144B1

Abstract

Anordnung zum elektrischen Verbinden eines mehradrigen Koaxialkabels mit einer Leiterplatte (1),wobei eine jeweils zu verbindende Ader (14) des Koaxialkabels in einem jeweiligen axialen Endbereich frei gelegt ist,wobei der jeweilige frei gelegte Bereich zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mittels jeweiligem Klemmbock (12) klemmverbunden ist,dadurch gekennzeichnet, dassein jeweiliger Klemmbock (12) aus einem Klemmbockunterteil (7) und einem Klemmbockoberteil (6) zusammengesetzt ist, wobei Klemmbockunterteil (7) und Klemmbockoberteil (6) mittels eines Federelements (11) aufeinandergepresst sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein eine Anordnung zum elektrischen Verbinden, insbesondere elektrischen Kontaktieren, eines mehradrigen Koaxialkabels mit einer Leiterplatte, eine Schaltungsanordnung und ein Elektrogerät.
Bei Koaxialkabeln ist bekannt, dass ein in axialer Richtung verlaufender Mittelleiter, also Ader, von einer koaxial verlaufenden Abschirmung umgeben ist. Mehradrige Koaxialkabel umfassen konzentrisch angeordnete koaxial verlaufende Adern, zwischen denen jeweils eine Isolierung angeordnet ist.
Aus der DE 695 13 509 T2 ist eine verbesserte elektrische Verbindungsvorrichtung bekannt.
Aus der DE 41 20 430 A1 ist eine elektrische Hochspannungsleitung bekannt.
Aus der US 6 692 299 B1 ist ein elektrischer Steckverbinder für Koaxialkabel bekannt.
Aus der JP H02- 65 075 A ist ein aus einem Klemmbockunterteil und einem Klemmbockoberteil zusammengesetzter Klemmbock bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Verbindung eines mehradrigen Koaxialkabels mit Leiterbahnen einer Leiterplatte aus- und weiterzubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung zum elektrischen Verbinden, insbesondere elektrischen Kontaktieren, eines mehradrigen Koaxialkabels mit einer Leiterplatte nach den in Anspruch 1, bei der Schaltungsanordnung nach den in Anspruch 14 und bei dem Elektrogerät nach den in Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anordnung zum elektrischen Verbinden, insbesondere elektrischen Kontaktieren, eines mehradrigen Koaxialkabels mit einer Leiterplatte, sind, dass eine jeweils zu verbindende Ader des Koaxialkabels in einem jeweiligen axialen Endbereich, insbesondere in einem jeweils verschiedenen axialen Endbereich, frei gelegt ist,
wobei der jeweilige frei gelegte Bereich zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mittels jeweiligem Klemmbock klemmverbunden ist, insbesondere mit einer Metallfolie und/oder dem Klemmbock.
Von Vorteil ist dabei, dass eine Kontaktierung, also elektrische Verbindung eines mehradrigen Koaxialkabels mit Leiterbahnen einer Leiterplatte in einfacher Weise ermöglicht ist, indem in einem Gehäuse Klemmböcke angeordnet sind, mittels derer eine Verbindung der durch Ablängen des mehradrigen Koaxialkabels frei gelegten Bereiche der Adern mit den Leiterbahnen ausgeführt ist.
Erfindungsgemäß ist ein jeweiliger Klemmbock aus einem Klemmbockunterteil und einem Klemmbockoberteil zusammengesetzt, wobei Klemmbockunterteil und Klemmbockoberteil mittels eines Federelements aufeinandergepresst sind. Von Vorteil ist dabei, dass entweder eine einfache kostengünstige Schraubverbindung ermöglicht ist oder eine durch die Auslenkung des Federmittels definierte, auf das Kabel schonend wirkende Klemmkraft erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der jeweilige Klemmbock elektrisch verbunden mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterplatte. Von Vorteil ist dabei, dass das Klemmmittel selbst auch als elektrisches Verbindungsmittel fungiert.
Hierzu ist der Klemmbock insbesondere metallisch ausgeführt oder zumindest elektrisch leitend.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Klemmbock mit einer Leiterbahn der Leiterplatte lötverbunden. Von Vorteil ist dabei, dass das Klemmmittel nicht nur als elektrisches Verbindungsmittel fungiert, sondern die Leiterplatte auch Haltefunktion für das Klemmmittel ausübt, wobei das Klemmmittel wiederum Haltefunktion für das mehradrige Koaxialkabel ausführt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind am Klemmbock Einpressfüße ausgebildet oder sind mit dem Klemmbock verbunden, mittels derer der Klemmbock lötverbunden ist mit einer Leiterbahn der Leiterplatte. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfach ausgeführte Verbindung realisiert ist, insbesondere ohne zusätzliche Verbindungsmittel.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Federelement zwischen Klemmbockoberteil und Klemmbockunterteil angeordnet und/oder das Federelement zwischen einem der Teile und einem umgebenden Gehäuse angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die Klemmkraft durch Aufeinanderpressen der Klemmbockteile erzeugbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein die Klemmböcke umgebendes Gehäuse aus zumindest einem Gehäuseoberteil und zumindest einem Gehäuseunterteil zusammengesetzt. Von Vorteil ist dabei, dass beim Zusammenfügen und Schließen des Gehäuses die Klemmkraft erzeugbar ist, insbesondere also gleichzeitig bei allen Klemmböcken.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil schraubverbindbar. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache und kostengünstige Verbindung ausgeführt ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Gehäuseoberteil Aufnahmebereiche für die Klemmbockoberteile und das Gehäuseunterteil Aufnahmebereiche für die Klemmbockunterteile auf, insbesondere wobei das Aufnehmen der Klemmbockteile kraftschlüssig ausgeführt ist, insbesondere durch elastisches Verformen von Bereichen der Gehäuseteile. Von Vorteil ist dabei, dass keine zusätzlichen Mittel notwendig sind und als Gehäuse ein elastisch verformbares Kunststoffteil verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist unter den jeweils frei gelegten Bereich, insbesondere unter den jeweils frei gelegten axialen Endbereich, ein Stützring geschoben. Von Vorteil ist dabei, dass hohe Klemmkräfte einsetzbar sind und trotzdem eine Einschnürung der Adern vermeidbar ist und somit der Querschnitt unverändert bleibt, so dass die hochfrequenten Signale ohne wesentliche Verschlechterung durchgeleitet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist über den jeweils frei gelegten Bereich, insbesondere über den jeweils frei gelegten axialen Endbereich, eine Metallfolie geschoben, insbesondere wobei beim Aufeinander pressen oder Schraubverbinden der Klemmbockteile ein kraftschlüssiges Verbinden der Klemmbockteile mit der Metallfolie und dem jeweils frei gelegten Bereich der Ader ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der elektrische Übergangswiderstand verringert ist, insbesondere, weil sich die Metallfolie in Unebenheiten einpasst, insbesondere auch in durch die Klemmkraft verursachten Unebenheiten. Des Weiteren ermöglicht die Folie eine Vorkonfektionierung des Kabels, da sie aufklebbar ist auf die Ader, welche als Geflecht herstellbar ist. Dadurch ist das Geflecht zusammengehalten und geschützt. Außerdem wird die Folie derart bemessen, dass sie eine kleine Klemmkraft ausübt, mit welcher der unter der Ader eingeschobene Ring gehalten ist, insbesondere zumindest für Transportzwecke.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Mantel als Zugentlastung in einem weiteren Klemmbock kraftschlüssig gehalten, insbesondere wobei der Klemmbock wiederum aus einem Klemmbockunterteil und einem Klemmbockoberteil zusammengesetzt sind, die in den entsprechenden Gehäuseteilen, also Gehäuseoberteil beziehungsweise Gehäuseunterteil, aufgenommen sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine Zugentlastung mit einem zu den anderen Klemmböcken gleichartigen Klemmbock erreichbar ist. Es sind also im Lager nur wenige Sorten von Teilen vorzuhalten. Insbesondere durch die gleichartige Ausführung der Klemmböcke, die sich nur im Durchmesser der die frei gelegten Bereiche der Adern aufnehmenden Ausnehmungen unterscheiden.
Wichtige Merkmale bei der Schaltungsanordnung, umfassend eine Leiterplatte und ein mittels einer vorbeschriebenen Anordnung sind, dass Adern des mehradrigen Koaxialkabels über Klemmböcke elektrisch verbunden sind mit jeweiligen Leiterbahnen der Leiterplatte.
Von Vorteil ist dabei, dass auf der Leiterplatte weitere elektronische Bauelemente vorsehbar sind.
Wichtige Merkmale bei dem Elektrogerät sind, dass es mit einer vorbeschriebenen Schaltungsanordnung ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein Koaxialkabel mit einer Leiterplatte des Elektrogeräts schnell und einfach verbindbar ist, wobei eine sichere Kontaktierung gewährleistbar ist.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung in Schrägansicht gezeigt, wobei ein mehradriges Koaxialkabel mittels einer Anschlussvorrichtung elektrisch mit einer Leiterplatte verbindbar ist.
In 2 ist ein teilweise angeschnittenes Gehäuse der Klemmvorrichtung gezeigt.
In 3 ist ein Klemmbock in einer ersten Ausführungsvariante gezeigt.
In 4 ist ein Klemmbock in einer weiteren Ausführungsvariante gezeigt.
In 5 ist ein mehradriges Koaxialkabel gezeigt, das zumindest teilweise abgelängt ist, so dass die Adern 14 des Koaxialkabels teilweise frei liegen.
In 6 ist ein mittels unter die Ader 14 untergeschobenem Stützring 9 vorkonfektioniertes mehradriges Koaxialkabel gezeigt, wobei im entsprechenden axialen Bereich auf den frei liegenden Bereich der Ader 14 eine Metallfolie 8 aufgeschoben und/oder aufgeklebt ist.
In 7 ist ein Teilbereich von 6 vergrößert dargestellt.

Mit Ader wird jede Koaxialleitung des Koaxialkabels bezeichnet. Dabei ist die Ader auch als Metallfolie oder als Litze ausführbar, wobei die Ader einen im Wesentlichen hohlzylindrischen Bereich ausfüllt. Ebenfalls wird ein gegebenenfalls vorgesehener Mittelleiter, der als Runddraht ausgeführt ist, auch als Litze bezeichnet.
Die mehradrige Koaxialleitung 2 weist einen Mantel 13 auf, dessen die elektrischen Leitungen koaxial angeordnet sind. Dabei ist die innerste Ader 14 als Mittelleiter, beispielsweise also als einfacher Runddraht, ausgeführt und von einer ersten Isolierung 15 umgeben. Um diese Isolierung 15 herum ist wiederum eine Ader 14 angeordnet, insbesondere in hohlzylindrische Ausführung. Diese Ader 14 ist wiederum von einer Isolierung 15 umgeben, die wiederum von einer Ader 14 umgeben ist. Am äußersten Umfang ist der Mantel 13 angeordnet.
Die Kabelrichtung wird auch als axiale Richtung bezeichnet. Die mehradrige Koaxialleitung wird an einem ihrer axialen Endbereiche gestuft abgelängt, so dass die Adern in axial unterschiedlichen Bereichen frei liegen. Die Durchmesser der frei liegenden Adern 14 sind jeweils unterschiedlich.
Auf der Leiterplatte 1 ist das Gehäuseunterteil 4 vorgesehen, auf das das Gehäuseoberteil 3 aufsetzbar und verbindbar ist. In dem so gebildeten Gehäuse sind Klemmböcke vorgesehen, die ein Klemmbockunterteil 7 und ein Klemmbockoberteil 6 umfassen. Dabei ist das jeweilige Klemmbockunterteil 7 metallisch ausgeführt und in eine Ausnehmung des Gehäuseunterteils 4 eingesetzt und weist metallische Einpressfüße auf, mit denen die elektrische Verbindung zu Leiterbahnen der Leiterplatte 1 hergestellt ist. Optional ist zusätzlich zu dieser durch Einpressverbindung hergestellten elektrischen Verbindung eine Lötverbindung auf der dem Klemmbock zugewandten Seite der Leiterplatte 1 ausführbar oder alternativ werden diese Einpressfüße 5 durch Ausnehmungen der Leiterplatte hindurchgesteckt und auf der dem Klemmbock gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 1 lötverbunden.
Das jeweilige Klemmbockoberteil 6 metallisch ausgeführt und in eine Ausnehmung des Gehäuseunterteils 4 eingesetzt. Nach Aufsetzen der Oberteile auf die Unterteile weist ein jeweiliger aus jeweiligem Klemmbockunterteil 7 und jeweiligem Klammbockoberteil 6 gebildeter Klemmbock eine Ausnehmung auf, die auf den Durchmesser der zugeordneten frei liegenden Ader des mehradrigen Koaxialkabels 2 abgestimmt ist. Zur elektrischen Verbindung zwischen Klemmbock und Ader wird zwischen Ader 14 und Klemmbock eine Metallfolie 8 und ein Stützring 9 angeordnet. Dabei ist der Stützring 9 unter die Ader 14 geschoben und die Kupferfolie auf die Ader 14 aufgeschoben. Somit ist der elektrische Übergangswiderstand verringert. Außerdem presst die beim Verbinden des Klemmbockoberteils 6 mit dem Klemmbockunterteil 7 erreichte Klemmverbindung die Ader derart an, dass ebenfalls ein verringerter Übergangswiderstand von der Ader zum Klemmbock erreicht wird.
Für jede zu verbindenden Ader 14 ist ein Klemmbock zugeordnet.
Der Mantel 13 der mehradrigen Koaxialleitung ist in einem weiteren Klemmbock 12 zur Zugentlastung angeordnet. Somit ist diese Klemmverbindung mit der größten Ausnehmung ausgestattet. Die axial nachfolgenden Ausnehmungen der jeweiligen Klemmböcke weisen einen entsprechend jeweils monoton abnehmenden Durchmesser auf.
In einem ersten Ausführungsbeispiel ist der Klemmbock nach 3 und in einem anderen nach 4 ausgeführt.
Dabei ist nach 3 eine Schraubverbindung zwischen Klemmbockoberteil 6 und Klemmbockunterteil 7 vorgesehen, so dass in einfacher Weise hohe Klemmkräfte erzeugbar sind. Hierzu ist im Klemmbockoberteil ein Verbindungsschraubteil 10 einschraubbar zur Herstellung der Schraubverbindung.
Alternativ ist nach 4 ein Federelement 11 vorgesehen, dessen Federkraft die Klemmkraft bewirkt. Dabei ist das Federelement 11 zwischen Gehäuseoberteil 3 und Klemmbockoberteil 6 vorgesehen und erzeugt beim Verbinden des Gehäuseoberteils 3 mit dem Gehäuseunterteil 4 die Anpresskraft. Gehäuseoberteil 3 und Gehäuseunterteil 4 sind dabei aufeinander geschraubt vorgesehen oder anderweitig formschlüssig verbunden, wie beispielsweise mit Einklipsverbindung.
Zum Halten der Klemmbockoberteile im Gehäuseoberteil ist eine Einklipsverbindung vorteilhaft, die nach Einklipsen eine Verschiebung des Klemmbockoberteils in Richtung auf das Klemmbockunterteil erlaubt, wobei der Verschiebungsweg den Federweg umfasst. Hierzu ist beispielhaft eine Erhebung, wie beispielsweise Nase, an der Innenwand des Gehäuseoberteils vorsehbar, die in eine Vertiefung, wie beispielsweise Nut oder Kerbe, am Klemmbockoberteils nach dem Einklipsen der Erhebung in diese Vertiefung eingreift.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das Federelement zwischen Klemmbockoberteil 6 und Klemmbockunterteil 7 angeordnet, so dass das Gehäuseoberteil 3 beim Aufsetzen auf das Gehäuseunterteil 4 das Klemmbockoberteil 3 mittels des Federelements 11 auf das Klemmbockunterteil 7 drückt.
Vorzugsweise werden Gehäuseoberteil und Gehäuseunterteil aus einem Kunststoff hergestellt, insbesondere aus einem elastisch verformbaren, elektrisch isolierenden Kunststoff.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist zwischen Klemmbockoberteil 6 und Klemmbockunterteil 7 eine Führung vorgesehen, die an einem der Teile als Zapfen und am anderen der Teile als den Zapfen aufnehmende entsprechende Ausnehmung vorgesehen ist.
Bezugszeichenliste

1: Leiterplatte
2: mehradrige Koaxialleitung
3: Gehäuseoberteil
4: Gehäuseunterteil
5: Einpressfüße
6: Klemmbockoberteil
7: Klemmbockunterteil
8: Metallfolie, insbesondere Kupferfolie
9: Stützring
10: Verbindungsschraubteil
11: Federelement
12: Klemmbock
13: Mantel
14: Ader
15: elektrische Isolierung

Claims

Anordnung zum elektrischen Verbinden eines mehradrigen Koaxialkabels mit einer Leiterplatte (1), wobei eine jeweils zu verbindende Ader (14) des Koaxialkabels in einem jeweiligen axialen Endbereich frei gelegt ist, wobei der jeweilige frei gelegte Bereich zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mittels jeweiligem Klemmbock (12) klemmverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Klemmbock (12) aus einem Klemmbockunterteil (7) und einem Klemmbockoberteil (6) zusammengesetzt ist, wobei Klemmbockunterteil (7) und Klemmbockoberteil (6) mittels eines Federelements (11) aufeinandergepresst sind.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmbock (12) metallisch ausgeführt ist oder zumindest elektrisch leitend.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) zwischen Klemmbockoberteil (6) und Klemmbockunterteil (7) angeordnet ist und/oder das Federelement (11) zwischen einem der Klemmbockteile und einem umgebenden Gehäuse angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Klemmböcke umgebendes Gehäuse aus zumindest einem Gehäuseoberteil (3) und zumindest einem Gehäuseunterteil (4) zusammengesetzt ist.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuseoberteil (3) und Gehäuseunterteil (4) schraubverbindbar sind.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil (3) Aufnahmebereiche für die Klemmbockoberteile (6) und das Gehäuseunterteil (4) Aufnahmebereiche für die Klemmbockunterteile (7) aufweist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unter den jeweils frei gelegten Bereich ein Stützring (9) geschoben ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass über den jeweils frei gelegten Bereich des mehradrigen Koaxialkabels (2) eine Metallfolie (8) geschoben und/oder geklebt ist, wobei die Metallfolie (8) derart bemessen ist, dass eine Klemmwirkung für einen unter dem Bereich eingeschobenen Stützring (9) erzielt ist.
Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (13) des mehradrigen Koaxialkabels (2) als Zugentlastung in einem weiteren Klemmbock (12) kraftschlüssig gehalten ist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Klemmbock (12) wiederum aus einem Klemmbockunterteil (7) und einem Klemmbockoberteil (6) zusammengesetzt ist, die in den entsprechenden Gehäuseteilen, also Gehäuseoberteil (3) und Gehäuseunterteil (4), aufgenommen sind.
Schaltungsanordnung, umfassend eine Leiterplatte (1) und ein mittels einer Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche verbundenes mehradriges Koaxialkabel dadurch gekennzeichnet, dass Adern (14) des mehradrigen Koaxialkabels (2) über Klemmböcke (12) elektrisch verbunden sind mit jeweiligen Leiterbahnen der Leiterplatte (1).
Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, der jeweilige Klemmbock (12) elektrisch verbunden ist mit zumindest einer Leiterbahn der Leiterplatte (1).
Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmbock (12) mit einer Leiterbahn der Leiterplatte (1) lötverbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Klemmbock (12) Einpressfüße (5) ausgebildet sind oder mit dem Klemmbock (12) verbunden sind, mittels derer der Klemmbock (12) lötverbunden ist mit einer Leiterbahn der Leiterplatte (1).
Elektrogerät mit einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 14.