DE102018202952A1

DE102018202952A1 - Elektrische Leitung und Steckverbinder mit einer derartigen Leitung

Info

Publication number: DE102018202952A1
Application number: DE102018202952.0A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Kremer; Vu Lam Nguyen; Wolfgang Pade
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2019-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung (30). Die Leitung (30) weist auf einen Innenleiter (31), eine Innenisolierung (32), die den Innenleiter (31) umgibt, einen Schirmungsleiter (33) zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung und ein Schirmblech (40), welches elektrisch leitend mit dem Schirmungsleiter (33) verbunden ist. Die Leitung (30) weist ein erstes Ende (39) auf, welches sich entlang einer Einsteckrichtung (E) erstreckt, wobei am ersten Ende (39) der Leitung (30) in einem ersten Abschnitt (35) eine Schirmhülse (20) in einer Umlaufrichtung (U) um die Einsteckrichtung (E) herum einen offen liegenden Teilabschnitt (36) des Schirmungsleiters (33) zumindest abschnittsweise umschließt. Ein weiterer Teilabschnitt (37) des Schirmungsleiters (33) ist um ein in Einsteckrichtung (E) weisendes erstes Schirmhülsenende (21) auf eine Außenseite (24) der Schirmhülse (20) umgeschlagen. Das Schirmblech (40) weist einen Befestigungsabschnitt (43) auf, wobei der Befestigungsabschnitt (43) den um die Schirmhülse (20) umgeschlagenen weiteren Teilabschnitt (37) in Umlaufrichtung (U) zumindest abschnittsweise umschließt, wobei der Befestigungsabschnitt (43) des Schirmblechs (40) an der Leitung (30) befestigt oder angecrimpt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung und einen Steckverbinder mit einer derartigen Leitung.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik, z.B. für Automobil-Anwendungen, sind elektrische Steckverbinder für Steckverbindersysteme bekannt, z.B. Kabelbaumstecker - außerdem sind Gegenstecker oder Messerleisten bekannt. In einen derartigen Steckverbinder ist in der Regel wenigstens eine elektrische Leitung mit einem ersten Ende der Leitung eingesteckt. Am äußersten Ende des ersten Endes der Leitung ist häufig ein Kontaktelement angebracht, in welches z.B. ein Kontaktmesser des Gegensteckverbinders im zusammengesteckten Steckverbindersystem eingesteckt ist.
Hierbei kann es vorteilhaft sein, die elektrische Leitung zu schirmen, d.h. einen Schirmungsleiter vorzusehen, der einen radial innen liegenden Innenleiter und dessen ihn umgebende Innenisolierung umgibt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass elektromagnetische Strahlung von dem Innenleiter in die Außenumgebung abgestrahlt wird und umgekehrt kann auch verhindert werden, dass elektromagnetische Strahlung von außen in den Innenleiter gelangt und dort z.B. Datensignale beeinflusst. Derartige Schirmungsleiter werden z.B. bei Datenleitungen für die Übertragung hoher Datenmengen (z.B. Ethernetleitungen o.ä.) oder bei Hochstromanwendungen (z.B. wenigstens 10A) eingesetzt.
Aus der DE 103 50 607 A1 ist eine geschirmte Leitung bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass bei elektrischen Leitungen mit einem Schirmungsleiter eine elektrische Anbindung des Schirmungsleiters an ein Steckverbinder-Schirmblech eines Steckverbindergehäuses eines Steckverbinders vorteilhaft ist, wenn die elektrische Leitung in dem Steckverbinder / Steckverbindergehäuse eingesteckt bzw. im Steckverbinder/ Steckverbindergehäuse angebracht bzw. mit dem Steckverbinder/ Steckverbindergehäuse verbunden bzw. im Steckverbinder / Steckverbindergehäuse montiert ist. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige Anbindung technisch aufwändig gestaltet sein kann, z.B. durch die Verwendung von drei oder mehr Teilen, mittels derer der Schirmungsleiter mit dem Steckverbinder-Schirmblech verbunden wird. In anderen Lösungen wird die Verbindung durch Einschieben der Leitung in das Steckverbindergehäuse und Umspritzen der Schnittstelle hergestellt - eine derartige Lösung ist jedoch vergleichsweise teuer und nicht zerstörungsfrei wieder lösbar. Weiterhin hat sich gezeigt, dass der Übergangswiderstand vom Schirmungsleiter zum Steckverbindergehäuse (zu) hochohmig ausgebildet sein kann (z.B. mehrere Ohm betragen kann). Dies kann z.B. bei hohen Strömen, die im Schirmungsleiter induziert werden, zu einer merklichen Erwärmung am Übergang der Leitung in das Steckverbindergehäuse führen und ist daher unerwünscht. Grundsätzlich besteht bei derartigen, relativ hochohmigen Übergangswiderständen, das Risiko, dass die elektrische Schirmung beeinträchtigt wird bevor das Ende der geplanten Lebensdauer der Leitung bzw. des Steckverbinders mit der Leitung erreicht ist.
Es kann daher ein Bedarf bestehen, eine elektrische Leitung bereitzustellen, welche einen Schirmungsleiter aufweist, wobei der Schirmungsleiter in einfacher Art und Weise und lösbar (d.h.: zerstörungsfrei lösbar) mit einem Steckverbinder-Schirmblech verbindbar bzw. elektrisch kontaktierbar ist und wobei dies mit möglichst wenig Teilen realisiert wird. Bevorzugt fällt auch ein Übergangswiderstand zwischen dem Schirmungsleiter und dem Steckverbinder-Schirmblech möglichst gering aus und beträgt beispielsweise weniger als 100 Milli-Ohm, bevorzugt weniger als 10 Milli-Ohm, besonders bevorzugt weniger als 1 Milli-Ohm und ganz besonders bevorzugt weniger als 0,5 Milli-Ohm.
Vorteile der Erfindung
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Leitung für einen Steckverbinder vorgeschlagen. Die Leitung weist auf

-- einen Innenleiter ;
-- eine Innenisolierung, die den Innenleiter umgibt;
-- einen Schirmungsleiter zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung;
-- ein Schirmblech, welches elektrisch leitend mit dem Schirmungsleiter verbunden ist und dazu eingerichtet ist, mit dem Steckverbinder elektrisch leitend verbunden zu werden. Dabei weist die Leitung ein erstes Ende auf, welches sich entlang einer Einsteckrichtung erstreckt, wobei am ersten Ende der Leitung in einem ersten Abschnitt eine Schirmhülse in einer Umlaufrichtung um die Einsteckrichtung herum einen offen liegenden Teilabschnitt des Schirmungsleiters zumindest abschnittsweise umschließt. Ein weiterer Teilabschnitt des Schirmungsleiters ist um ein in Einsteckrichtung weisendes erstes Schirmhülsenende auf eine Außenseite der Schirmhülse umgeschlagen bzw. umgeklappt bzw. umgelegt bzw. umgekrempelt, wobei das Schirmblech einen Befestigungsabschnitt aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt den um die Schirmhülse umgeschlagenen weiteren Teilabschnitt des Schirmungsleiters in Umlaufrichtung zumindest abschnittsweise umschließt. Der Befestigungsabschnitt des Schirmblechs ist an der Leitung befestigt oder angecrimpt.

Mit anderen Worten: es ergibt sich im ersten Abschnitt von innen nach außen betrachtet folgende Schichtabfolge: innen liegt der Innenleiter, es folgt die Innenisolierung, es folgt der Teilabschnitt des Schirmungsleiters, es folgt die Schirmhülse, es folgt der weitere Teilabschnitt des Schirmungsleiters, es folgt der Befestigungsabschnitt des Schirmblechs. Diese Schichtabfolge ist durch den Befestigungsabschnitt des Schirmblechs z.B. kraftschlüssig oder reibschlüssig, z.B. durch eine Presspassung bzw. eine Crimpverbindung, befestigt bzw. fixiert. Die Schichtfolge kann also in axialer Richtung nicht oder nur in sehr geringem Ausmaß verrutschen.
Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass lediglich zwei separate Teile (die Schirmhülse und das Schirmblech) notwendig sind, um eine lösbare Verbindung der Schirmung der Leitung bzw. des Schirmblechs mit einem Steckverbinder-Schirmblech zu ermöglichen. Denn das Schirmblech kann mit dem Steckverbinder-Schirmblech elektrisch leitend verbunden werden. Durch die Schirmhülse kann auch ein Niveauunterschied in radialer Richtung durch eine ggf. angrenzende Außenisolierung ausgeglichen werden (die im ersten Abschnitt abisoliert ist), so dass das Schirmblech fest, sicher und dauerhaft im ersten Abschnitt befestigt werden kann, ohne dass eine zu hohe Kraft beim Befestigen aufgebracht werden muss, die evtl. die Innenisolierung beschädigen könnte.
Weiterhin ergibt sich dadurch vorteilhaft zuverlässig eine große Kontaktfläche zwischen dem Schirmblech bzw. dessen Befestigungsabschnitt und dem Schirmungsleiter, was den Übergangswiderstand reduziert. Durch die Auflage des weiteren Teilabschnitts auf der Außenfläche der Schirmhülse, die vorteilhaft plan bzw. eben ausgebildet ist, ergibt sich eine besonders gute bzw. große und sichere Kontaktfläche zwischen Schirmungsleiter und Befestigungsabschnitt - denn im Gegensatz zur Innenisolierung als Auflagefläche gibt die Außenfläche der Schirmhülse nicht so einfach nach.
Durch das Umschlagen des Schirmungsleiters um die Schirmhülse herum zeigt das freie Ende des Schirmungsleiters auf der Außenseite der Schirmhülse entgegen der Einsteckrichtung. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass bei einem Entfernen der Leitung aus dem Steckverbinder entgegen der Einsteckrichtung z.B. durch einen Zug an dem Schirmungsleiter oder an eine den Schirmungsleiter umgebenden Außenisolierung nicht lediglich der Schirmungsleiter unter dem Befestigungsabschnitt herausrutscht und so die Leitung beschädigt wird. Denn der Schirmungsleiter ist durch den Befestigungsabschnitt doppelt befestigt bzw. beklemmt (im Teilabschnitt und im weiteren Teilabschnitt) und zusätzlich umgelenkt. Ein Zug an der Leitung wird daher in die Schirmhülse eingeleitet und der Schirmungsleiter verrutscht nicht in Zugrichtung. Auf diese Weise kann die Leitung problemlos mehrmals in den Steckverbinder montiert und aus ihm heraus demontiert werden. Ganz besonders vorteilhaft wird dadurch außerdem ein (elektrischer) Kontakt des Schirmungsleiters mit dem stromführenden Leiter (Innenleiter) verhindert. Mit anderen Worten: die Litzen der Schirmung bzw. der Schirmungsleiter berührt nicht das Kontaktelement bzw. dessen Crimpabschnitt.
Es ist zu verstehen, dass im ersten Abschnitt der Schirmungsleiter wegen der Abisolierung offen zu einer Außenumgebung hin liegt, also von radial außen betrachtet kontaktiert werden kann. Der erste Abschnitt der Schirmhülse kann so den Teilabschnitt des offen liegenden Schirmungsleiters im ersten Abschnitt umschließen und damit mechanisch fixieren. Auch eine elektrische Kontaktierung ist möglich, wenn das Schirmblech ein elektrisch leitfähiges Material, z.B. ein Metall, aufweist.
Unter dem Begriff „umschließen“ ist zu verstehen, dass die Leitung entlang der Umlaufrichtung um die axiale Richtung herum (die z.B. der Einsteckrichtung entspricht) weitestgehend geschlossen bzw. vollkommen geschlossen ist bzw. von dem umschließenden Element umrundet wird. Mit anderen Worten: die Leitung verläuft im Inneren des umschließenden Elements. Sie läuft durch das Element hindurch bzw. durchläuft es bzw. ist abschnittsweise im Inneren des Elements angeordnet.
Der Schirmungsleiter kann z.B. als Geflecht von leitfähigem Material, z.B. Metall aufweisend, ausgebildet sein. Er kann z.B. auch als dichte Hülle aus leitfähigem Material ausgebildet sein, er kann z.B. aus einem leitfähigen Kunststoff gebildet sein.
Dadurch, dass der weitere Teilabschnitt des Schirmungsleiters sich entgegen der Einsteckrichtung betrachtet entlang wenigstens 30% einer Erstreckungslänge der Schirmhülse erstreckt wird eine besonders gute mechanische und elektrische Anbindung (niederohmig) des Schirmblechs an den Schirmungsleiter bewirkt.
Dadurch, dass der weitere Teilabschnitt des Schirmungsleiters sich entgegen der Einsteckrichtung betrachtet entlang wenigstens 75% der Erstreckungslänge der Schirmhülse erstreckt wird eine weiter verbesserte mechanische und elektrische Anbindung (niederohmig) des Schirmblechs an den Schirmungsleiter bewirkt.
Dadurch, dass der weitere Teilabschnitt des Schirmungsleiters sich entgegen der Einsteckrichtung betrachtet entlang der vollständigen Erstreckungslänge der Schirmhülse erstreckt wird eine noch weiter verbesserte mechanische und elektrische Anbindung (niederohmig) des Schirmblechs an den Schirmungsleiter bewirkt.
Dadurch, dass der weitere Teilabschnitt des Schirmungsleiters um einen Winkel um das erste Schirmhülsenende umgeschlagen ist, wobei der Winkel in einem Bereich zwischen 160° und 200° liegt wird das Risiko eines Herausrutschens bzw. Durchrutschens des Schirmungsleiters unter dem Befestigungsabschnitt bei einem Zug an der Leitung vorteilhaft minimiert. Eine mehrmalige Montage/Demontage der Leitung am Steckverbinder bzw. aus diesem heraus ist so vorteilhaft möglich.
Dadurch, dass der Winkel in einem Bereich zwischen 175° und 185° liegt wird das Risiko eines Herausrutschens des Schirmungsleiters unter dem Befestigungsabschnitt hindurch bei einem Zug an der Leitung vorteilhaft minimiert. Außerdem kann so eine besonders sichere, gute und/oder z.B. plane Anbindung des Befestigungsabschnitts an den Schirmungsleiter erfolgen.
Dadurch, dass die Leitung eine Außenisolierung aufweist, die den Schirmungsleiter umgibt, wobei ein von dem ersten Schirmhülsenende abgewandtes zweites Schirmhülsenende entlang der Einsteckrichtung betrachtet einen Abstand zur Außenisolierung aufweist, der kleiner ist als 2mm oder kleiner ist als 1mm oder kleiner ist als 0,5mm wird vorteilhaft bewirkt, dass nach außen kein längerer abisolierter Abschnitt des Schirmungsleiters offen liegt. Weiterhin kann auf diese Weise bei einem Zug an der Leitung entgegengesetzt der Einsteckrichtung die Schirmhülse die auf sie übertragene Kraft direkt in die Außenisolierung einleiten, sobald sie an die Außenisolierung anstößt. Beispielsweise stößt die Schirmhülse bei Bereitstellung der Leitung bereits an die Außenisolierung an, der Abstand beträgt dann Null.
Dadurch, dass der Befestigungsabschnitt des Schirmblechs die Leitung in Umlaufrichtung betrachtet vollständig umschließt wird eine besonders gute elektrische und mechanische Anbindung an den Schirmungsleiter bewirkt. Es ist auf diese Weise auch das Risiko minimiert, dass ein nicht umschlossener Abschnitt des Schirmungsleiters doch verrutscht bei einem Zug auf die Leitung entgegen der Einsteckrichtung.
Dadurch, dass ein in Einsteckrichtung weisendes erstes Schirmblechende des Befestigungsabschnitts nach innen gebogen ist wird vorteilhaft ein zuverlässigerer Einsteckvorgang und eine bessere Kontaktierung von Schirmblech und Steckverbinder-Schirmblech bewirkt. Denn so wird beim Montagevorgang der Leitung entlang der Einsteckrichtung in den Steckverbinder (bzw. in das Steckverbindergehäuse) das Schirmblech mit in den Steckverbinder eingesteckt und verrutscht nicht, auch bei einer größeren Steckkraft zwischen Schirmblech und Steckverbinder-Schirmblech. So wird das Steckverbinder-Schirmblech zuverlässig kontaktiert.
Mit anderen Worten: das Risiko wird verringert, dass bei einer größeren Steckkraft oder bei einem Verhaken beim Einstecken (z.B. durch Verkanten) lediglich die Leitung mit einem an ihrem Ende evtl. befestigten Kontaktelement in den Steckverbinder eingeschoben wird und sie dabei unter dem Befestigungsabschnitt des Schirmblechs durchrutscht. Denn wenn die Steckkraft hoch ist und z.B. ein Monteur kräftig die Leitung in Einsteckrichtung in den Steckverbinder drückt, dann wird die auf die Leitung (z.B. auf den Schirmungsleiter oder die Außenisolierung) ausgeübte Kraft von der Leitung auf die Schirmhülse übertragen und von dieser auf das nach innen bzw. radial nach innen gebogene erste Schirmblechende, welches wie ein Kragen in Richtung der Leitung gebogen ist. Die Kraft, die der Monteur aufbringt wird also auch in den Befestigungsabschnitt des Schirmblechs übertragen und somit wird das Schirmblech gezwungen, der Leitung zu folgen. Dadurch wird mit einfachen Mitteln ohne ein weiteres, separates Teil eine sichere Kontaktierung zwischen Schirmblech und Steckverbinder-Schirmblech gewährleistest.
Das erste Schirmblechende bzw. der Kragen kann dabei z.B. derart nach innen (radial innen, also zur Leitung hin) gebogen sein, dass das erste Schirmblechende bzw. der Kragen im montierten Zustand des Schirmblechs eine sich in Einsteckrichtung weisende erste Stirnfläche der Schirmhülse zumindest teilweise überlappt oder vollständig überlappt. Je größer die Überlappung ist desto besser ist die Übertragung der Kraft von der Schirmhülse auf das erste Schirmblechende bzw. den Kragen und damit auf das Schirmblech.
Dabei ist zu verstehen, dass der nach innen gebogene Abschnitt bzw. Kragen des ersten Schirmblechendes nicht mehr in Einsteckrichtung zeigt. Es soll hier lediglich zwischen dem ersten Schirmblechende, welches entlang der Einsteckrichtung „vorne“ liegt und einem vom ersten Schirmblechende abgewandten zweiten Schirmblechende unterschieden werden. Das zweite Schirmblechende liegt entlang der Einsteckrichtung betrachtet hinter dem ersten Schirmblechende.
Dadurch, dass das Schirmblech eine Mehrzahl von Kontaktlamellen aufweist wird zum einen die Steckkraft reduziert im Vergleich zu einer Außenhülse, die als Ganzes in das Steckverbinder-Schirmblech eingepresst werden muss. Weiterhin ist eine Redundanz geschaffen, falls eine der Kontaktlamellen ermüdet oder bricht: dann besteht weiterhin eine elektrische Kontaktierung durch die andere bzw. die anderen Kontaktlamellen. Schließlich wird durch die Mehrzahl der Kontaktlamellen vorteilhaft der Übergangswiderstand vom Schirmblech zu dem Steckverbinder-Schirmblech reduziert.
Denn in einem Ersatzschaltbild entspricht eine derartige Ausgestaltung der Kontaktstelle zwischen Schirmblech-Kontaktlamellen und dem Steckverbinder-Schirmblech einem Stromkreis mit vielen parallelen Stromästen. Dadurch ergibt sich für den Gesamtwiderstand in bekannter Weise die folgende Gleichung: $1 / R_{g e s} = 1 / R_{1} + 1 / R_{2} + 1 / R_{3} + \dots$
Mit anderen Worten: je mehr parallele Stromäste vorhanden sind, desto geringer ist der Gesamtwiderstand. Sind z.B. alle Einzelwiderstände gleich, so beträgt der Gesamtwiderstand Rges = R_i/n, wobei R_i der Einzelwiderstand und n die Anzahl der Parallelstromkreise ist. So kann ein Übergangswiderstand erzielt werden, der erheblich kleiner ist und z.B. weniger als 30% oder sogar weniger als 10% desjenigen Übergangswiderstands beträgt, den ein einzelner Kontakt zwischen Schirmblech und Steckverbinder-Schirmblech aufweist.
Eine Mehrzahl im Sinne dieser Anmeldung beinhaltet wenigstens zwei Elemente.
Es können z.B. wenigstens drei oder wenigstens acht oder wenigstens achtzehn Kontaktlamellen vorgesehen sein.
Die Kontaktlamellen können in Umlaufrichtung betrachtet z.B. äquidistant (bei drei Kontaktlamellen also alle 120°, bei achtzehn Kontaktlamellen also alle 20°) angeordnet sein.
Dadurch, dass zumindest eine der Kontaktlamellen ein freies Ende aufweist, welches sich entgegen der Einsteckrichtung erstreckt wird eine besonders geringe Steckkraft bewirkt beim Einstecken in den Steckverbinder. Außerdem kann so das Schirmblech besonders einfach an der Leitung befestigt werden.
Grundsätzlich können also genau eine oder mehrere oder alle Kontaktlamellen ein freies Ende aufweisen.
Die Kontaktlamellen können in der Nähe des freien Endes (z.B. in einem Abstand vom freien Ende zwischen 0,2mm und 3mm) einen definierten Kontaktpunkt aufweisen. Dieser Kontaktpunkt kann z.B. durch eine Prägung hergestellt sein. Er kann nach radial außen weisen und für eine sichere Kontaktierung des Steckverbinder-Schirmblechs sorgen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass die elektrische Leitung zur Verwendung in Hochstromanwendungen geeignet ist. Dafür ist die Anbindung des Schirmblechs besonders geeignet.
Dabei kann ein Leitungsquerschnitt des Innenleiters z.B. wenigstens 1mm² oder wenigstens 5mm² oder wenigstens 10mm² betragen. Der Innenleiter kann dabei ein Einzelleiter sein oder aus einer Mehrzahl von Litzen zusammengesetzt sein.
Grundsätzlich ist auch denkbar, dass die elektrische Leitung zur Verwendung als Datenleitung mit hohen Datenraten, z.B. wenigstens 100Mbit/s oder wenigstens 1GBit/s oder wenigstens 10GBit/s geeignet ist, wobei durch die Schirmung eine gute EMV-Verträglichkeit erzielt wird (EMV = „Elektromagnetische Verträglichkeit“).
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein elektrischer Steckverbinder zum Zusammenstecken mit einem Gegensteckverbinder vorgeschlagen. Der Steckverbinder weist auf:

-- ein Steckverbindergehäuse ;
-- eine elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit ihrem ersten Ende entlang einer Einsteckrichtung (E) in das Steckverbindergehäuse eingesteckt ist;
-- ein Steckverbinder-Schirmblech zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung; wobei das Steckverbinder-Schirmblech im Steckverbindergehäuse angeordnet ist und die elektrische Leitung in Umlaufrichtung betrachtet umgibt, wobei das Schirmblech der Leitung das Steckverbinder-Schirmblech elektrisch kontaktiert.

Dadurch wird ein besonders einfach herstellbarer, kostengünstiger geschirmter Steckverbinder bereitgestellt, bei dem die Leitung mehrfach montiert und demontiert werden kann (zerstörungsfrei). Das Risiko eines Verrutschens des Schirmungsleiters beim Einstecken bzw. Montieren der Leitung in das Steckverbindergehäuse kann so wirkungsvoll reduziert werden. Auch kann der Übergangswiderstand vom Schirmungsleiter zum Steckverbinder-Schirmblech gering gehalten werden.
Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1a: eine perspektivische Außenansicht eines elektrischen Steckverbinders zusammen mit dem zugehörigen Gegensteckverbinder in einem nicht verbundenen Zustand;
1b: einen Querschnitt durch einen Ausschnitt des Steckverbinders aus 1a;
2: eine perspektivische Explosionszeichnung einer elektrischen Leitung;
3a: einen schematischen, vergrößerten Querschnitt der elektrischen Leitung aus dem Steckverbinder aus 1a;
3b: eine Detailansicht der elektrischen Leitung aus 3a.

1a zeigt eine perspektivische Außenansicht eines elektrischen Steckers 50 zusammen mit dem zugehörigen Gegensteckverbinder 60 in einem nicht verbundenen Zustand. Im zusammengesteckten Zustand ergeben Steckverbinder 50 und Gegensteckverbinder 60 ein Steckverbindersystem 100.
Der elektrischer Steckverbinder 50 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Steckverbindergehäuse 51 mit zwei kanalartigen Leitungsaufnahmen 52 auf, die sich entlang einer axialen Richtung A erstrecken. Der Steckverbinder 50 weist weiterhin eine elektrische Leitung 30 auf, die entlang der axialen Richtung A in die Leitungsaufnahme 51 geführt ist bzw. hindurchgeführt ist bzw. abschnittsweise in der Leitungsaufnahme 51 angeordnet ist. Die Leitung 30 weist eine Außenfläche 38 auf und kann an einem ersten Ende 39 im Inneren des Steckverbinders (nicht sichtbar) mit Kontaktelementen elektrisch und mechanisch verbunden sein. Die elektrische Leitung 30 ist mit dem ersten Ende 39 voraus entlang einer Einsteckrichtung E in das Steckverbindergehäuse 51 eingesteckt. Die Einsteckrichtung E erstreckt sich im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung A.
Die axiale Richtung A wird von einer Umlaufrichtung U umlaufen. Eine radiale Richtung R steht senkrecht auf der axialen Richtung A. Sie kann zur axialen Richtung A hinweisen (von außen nach innen zur Leitung 30) oder von der axialen Richtung A weg weisen (von innen nach außen weisend).
Am distalen Ende der Leitungsaufnahme 52 ist ein Befestigungsclip 53 zu erkennen, der ein hier nicht dargestelltes Leitungsfixierelement 55 und ein Dichtelement 54 in der Leitungsaufnahme 52 festlegt (siehe 1b).
Das Steckverbindergehäuse 51 weist weiterhin ein Hebelelement 57 mit einer Kulissenführung 58 auf.
Der Gegensteckverbinder 60 weist ein Gegensteckverbindergehäuse 61 auf, welches z.B. komplementär zum Steckverbindergehäuse 51 ausgebildet ist. Das Gegensteckverbindergehäuse 61 weist an seiner Außenseite zwei Bolzen 68 auf, die beim Zusammenstecken des Gegensteckverbinders 60 mit dem Steckverbinder 50 in die Kulissenführung 58 des Hebelelements 57 eingreifen können, so dass mittels einer Bewegung des Hebelelements 57 der Steckverbinder 50 auf den Gegensteckverbinder 60 gezogen werden kann. Im Inneren des Gegensteckverbinders 60 können hier nicht dargestellte Gegenkontaktelemente, z.B. in Form von Pins oder Kontaktmessern, ausgebildet sein.
Der Steckverbinder 50 kann ein Steckverbinder für Signalleitungen sein. Der Steckverbinder 50 kann jedoch auch ein Hochstromsteckverbinder bzw. ein Hochleistungssteckverbinder zur Übertragung hoher elektrischer Leistungen, z.B. bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, sein.
1b zeigt einen Querschnitt durch einen Ausschnitt des Steckverbinders 50 aus 1a. Dabei sind an jedem der beiden Leitungsaufnahmen 52 gut der Befestigungsclip 53, sowie ein Dichtelement 54 und ein Leitungsfixierelement 55 zu erkennen. Das Dichtelement 54 dichtet die elektrische Leitung 30 ab und verhindert ein Eindringen von fluiden Medien ins Innere des Steckverbindergehäuses 51. Das Leitungsfixierelement 55 ist in der Leitungsaufnahme 52 angeordnet und fixiert die elektrische Leitung 30 in der Leitungsaufnahme 52. Die Fixierung kann dabei in axialer Richtung A und/oder in radialer Richtung R erfolgen. Das Leitungsfixierelement 55 kann die Leitung 30 auch in der Leitungsaufnahme 51 zentrieren.
Die Leitung 30 weist einen Innenleiter 31 (z.B. Kupfer oder Aluminium aufweisend) in ihrem Inneren auf, der von einer elektrischen Innenisolierung 32, z.B. gebildet aus einem elektrisch nicht leitfähigen Kunststoff, umgeben ist. Von innen radial nach außen betrachtet ist die Innenisolierung von einem Schirmungsleiter 33 umgeben. Der Schirmungsleiter 33 ist ausgebildet bzw. eingerichtet, um elektromagnetische Strahlung, die vom Innenleiter 31 emittiert wird, nach außen abzuschirmen bzw. umgekehrt elektromagnetische Strahlung abzuschirmen, die sonst mit dem Innenleiter 31 wechselwirken könnte. Der Schirmungsleiter 33 kann z.B. aus einem Litzengeflecht ausgebildet sein und z.B. Kupfer und/oder Aluminium umfassen. Der Schirmungsleiter 33 ist hier lediglich beispielhaft von einer Außenisolierung 34 aus elektrisch isolierendem Material, z.B. einem Kunststoff, umgeben.
Der Innenleiter 31 der Leitung 30 kann z.B. einen elektrisch leitfähigen Querschnitt von wenigstens 1mm² oder wenigstens 10mm² aufweisen und so eine hohe Stromtragfähigkeit von wenigstens 10A, bevorzugt von wenigstens 50A und ganz besonders bevorzugt von wenigstens 150A aufweisen. Dabei können elektrische Spannungen von wenigstens 12V oder wenigstens 35V oder wenigstens 40V oder wenigstens 100V verwendet werden. Vorteilhaft weist die Leitung 30 einen elektrisch leitfähigen Querschnitt von wenigstens 50mm² auf. Der Querschnitt kann dabei z.B. senkrecht zur Einsteckrichtung E bestimmt werden.
Die elektrische Leitung 30 weist ferner ein Schirmblech 40 auf, welches elektrisch leitend mit dem Schirmungsleiter 33 verbunden ist und dazu eingerichtet ist, mit dem Steckverbinder 50 elektrisch leitend verbunden zu werden. Dazu weist - lediglich beispielhaft - im dargestellten Ausführungsbeispiel das Schirmblech 40 eine Mehrzahl von Kontaktlamellen 44 auf, hier z.B. achtzehn Kontaktlamellen 44, die äquidistant in Umlaufrichtung U angeordnet sind. Zumindest eine der Kontaktlamellen 44 weist ein freies Ende 45 auf, welches sich entgegen der Einsteckrichtung E erstreckt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen alle Kontaktlamellen 44 je ein freies Ende 45 auf, wobei sich die freien Enden 45 entgegen der Einsteckrichtung E erstrecken. Die Kontaktlamellen 44 sind mit dem Steckverbinder-Schirmblech 59 elektrisch leitend verbunden, indem die sie dessen Innenfläche kontaktieren.
Am ersten Ende 39 der Leitung 30 - in der Figur ein Stück weit entfernt vom hier nicht sichtbaren äußersten Ende - ist die Außenisolierung 34 in einem ersten Abschnitt 35 entfernt. Hier liegt der Schirmungsleiter 33 offen. Im ersten Abschnitt 35 umschließt eine Schirmhülse 20 in Umlaufrichtung U einen Teilabschnitt 36 des Schirmungsleiters 33 zumindest abschnittsweise, z.B. entlang wenigstens 200°. Im Ausführungsbeispiel umschließt die Schirmhülse 20 die Leitung 30 und damit auch den Teilabschnitt 36 vollständig, ist also ringförmig geschlossen. Ein weiterer Teilabschnitt 37 des Schirmungsleiters 33 ist um ein erstes Schirmhülsenende 21 auf eine Außenseite 24 der Schirmhülse 20 umgeschlagen, wobei das erste Schirmhülsenende 21 in Einsteckrichtung E weist und hier somit von der Außenisolierung 34 abgewandt ist (also in der 1b nach unten zeigt). Das Schirmblech 40 weist einen Befestigungsabschnitt 43 auf, wobei der Befestigungsabschnitt 43 den um die Schirmhülse 20 umgeschlagenen bzw. umgeklappten bzw. umgekrempelten weiteren Teilabschnitt 37 des Schirmungsleiters 33 in Umlaufrichtung U zumindest abschnittsweise, z.B. entlang wenigstens 200°, umschließt. Im Ausführungsbeispiel umschließt der Befestigungsabschnitt 43 die Leitung 30 und damit auch den weiteren Teilabschnitt 37 vollständig, ist also ringförmig geschlossen. Der Befestigungsabschnitt 43 des Schirmblechs 40 ist hier an der Leitung 30 angecrimpt, wobei auch andere Befestigungsarten denkbar sind.
Das Schirmblech 40 weist ein erstes Schirmblechende 41 auf, welches entlang der Einsteckrichtung E zeigt. Im Ausführungsbeispiel liegt hier der Befestigungsabschnitt 43 bzw. das erste Schirmblechende 41 ist ein Teil des Befestigungsabschnitts 43. Das Schirmblech 40 weist weiterhin ein zweites Schirmblechende 42, welches vom ersten Schirmblechende 41 abgewandt ist. Im Ausführungsbeispiel sind hier die freien Enden 45 der Kontaktlamellen 44 verortet.
An einer Außenfläche 38 der Außenisolierung 34 kann das Leitungsfixierelement 55 angreifen. Mit anderen Worten: das Leitungsfixierelement 55 drückt von radial außen auf die Außenfläche 38 der Leitung 30 und fixiert diese so im Steckverbindergehäuse 51.
2 zeigt eine perspektivische Explosionszeichnung einer elektrischen Leitung 30 vor der Montage des Schirmblechs 40 und der Schirmhülse 20 an der Leitung 30. Am äußersten Ende des ersten Endes 39 ist an der Leitung 30 ein Kontaktelement 70 angeordnet oder befestigt, z.B. angecrimpt. Dies ist in 2 links zu erkennen, also etwas vom ersten Abschnitt 35 in Richtung der Einsteckrichtung E entfernt, z.B. wenige Millimeter, z.B. maximal 25mm oder maximal 15mm oder maximal 5mm oder maximal 3mm. Das Kontaktelement 70 weist einen Kontaktierabschnitt 71 auf, der mit einem Gegenkontaktelement, z.B. einem Pin oder einem Kontaktmesser, eines Gegensteckverbinders elektrisch kontaktiert werden kann. Entgegen der Einsteckrichtung E betrachtet weist das Kontaktelement 70 an den Kontaktierabschnitt 71 anschließend weiterhin einen Halsabschnitt 72 und daran anschließend einen Crimpabschnitt 73 auf. Im Crimpabschnitt 73 ist hier ein Leitungscrimp 74 vorgesehen, der an dem Innenleiter 31 der Leitung 30 festgecrimpt und mit diesem elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin ist im Crimpabschnitt 73 ein Innenisolationscrimp 75 vorgesehen, der an der am ersten Ende 39 der Leitung 30 frei bzw. offen liegenden Innenisolierung 32 der Leitung festgecrimpt ist - denn hier sind im fertig montierten Zustand des Schirmblechs 40 an der Leitung 30 der Schirmungsleiter 33 und die Außenisolierung 34 weggelassen bzw. um die Schirmhülse 20 umgeschlagen wie oben beschrieben. Die Leitung 30 wird mit dem Kontaktelement 70 voraus entlang der Einsteckrichtung E in den Steckverbinder 50 bzw. in das Steckverbindergehäuse 51 eingesteckt (siehe 1b).
Für die Montage der Leitung wird zunächst die hier vorgesehene, jedoch grundsätzlich optionale, Außenisolierung 34 am ersten Ende 39 in einem ersten Abschnitt entfernt (sofern vorhanden) - dies kann geschehen, bevor oder auch nachdem das Kontaktelement 70 am äußersten Ende des ersten Endes 39 angebracht wird bzw. wurde. Der Schirmungsleiter 33 liegt dann offen im ersten Abschnitt 35. Der Schirmungsleiter 33 weist hier im ersten Abschnitt 35 entlang der Einsteckrichtung E betrachtet zunächst einen Teilabschnitt 36 und einen weiteren Teilabschnitt 37 auf. Zwischen den beiden Teilabschnitten 36, 37 kann noch ein Umschlagabschnitt (ohne Bezugszeichen) angeordnet sein, dieser kann jedoch auch dem weiteren Teilabschnitt 37 zugerechnet werden. Anschließend wird die Schirmhülse 20 radial außerhalb des Teilabschnitts 36 des Schirmungsleiters 33 angeordnet. Der weitere Teilabschnitt 37 (zusammen mit dem Umschlagabschnitt) wird anschließend um das erste Schirmhülsenende 21 (in 2 nach links weisend) und eine in Einsteckrichtung E weisende erste Stirnfläche 26 des ersten Schirmhülsenendes 21 umgeschlagen - dies kann z.B. wie beim Umkrempeln eines Strumpfs geschehen, alternativ kann der Schirmungsleiter eingeritzt und in mehreren Stücken umgeschlagen werden. Der weitere Teilabschnitt 37 liegt dann auf der Außenseite 24 der Schirmhülse 20 bzw. auf ihrer Außenfläche auf. Besonders vorteilhaft ist die Außenfläche umlaufend plan bzw. glatt, d.h. ohne besondere Korrugation. Alternativ kann auf der Außenseite 24 eine Strukturierung, z.B. eine Rippelung aufgebracht sein, um den weiteren Teilabschnitt 37 des Schirmungsleiters 33 punktuell zu kontaktieren. In einem weiteren Schritt wird dann das Schirmblech 40 mit dem Befestigungsabschnitt 43 radial außerhalb des weiteren Teilabschnitts 37 des Schirmungsleiters 33 angeordnet, so dass in radialer Richtung betrachtet nun Innenleiter 31, Innenisolierung 32, Teilabschnitt 36, Schirmhülse 20, weiterer Teilabschnitt 37 und Befestigungsabschnitt 43 übereinander angeordnet sind. Schließlich wird dieses Schichtsystem mittels des Befestigungsabschnitts 43 miteinander fixiert, z.B. durch einen Crimpvorgang.
Dabei kann der Befestigungsabschnitt 43 am ersten Schirmblechende 41, welches in 2 nach links zeigt, also entlang der Einsteckrichtung E, vor der Montage nach innen umgebogen sein oder nach der Montage umgebogen werden, also in Richtung der Leitung 30. Dabei kann der nach innen gebogene Abschnitt bzw. Kragen des ersten Schirmblechendes 41 z.B. die erste Stirnfläche 26 der Schirmhülse zumindest teilweise überdecken bzw. überlappen - siehe dazu auch 3a und 3b.
3a zeigt einen schematischen, vergrößerten Querschnitt der elektrischen Leitung 30 im montierten Zustand, also mit an der Leitung 30 montiertem Schirmblech 40. Die Leitung 30 ist dabei in den Steckverbinder 50 bzw. dessen Steckverbindergehäuse 51 aus 1a eingesteckt.
Die Schirmhülse 20 weist entlang der Einsteckrichtung E eine Erstreckungslänge L auf. Die Schirmhülse 20 ist mit einem vom ersten Schirmhülsenende 21 abgewandten zweiten Schirmhülsenende 22 durch einen Abstand d von einer Stirnfläche der Außenisolierung 34 beabstandet. In der Figur ist gut zu erkennen, dass sich der umgeschlagene weitere Teilabschnitt 37 des Schirmungsleiters 33 entlang der vollen Erstreckungslänge L der Schirmhülse 20 erstreckt. In anderen Ausführungsbeispielen kann sich der weitere Teilabschnitt 37 entlang wenigstens 30% oder entlang wenigstens 70% der Erstreckungslänge L erstrecken. Der Abstand d zwischen dem zweiten Schirmhülsenende 22 und der Außenisolierung 34 beträgt z.B. höchstens 2mm oder höchstens 1mm oder höchstens 0,5mm. Es kann auch vorgesehen sein, dass das zweite Schirmhülsenende 22 direkt an die Stirnfläche der Außenisolierung 34 anstößt, dann beträgt der Abstand d Null.
Es ist gut zu erkennen, dass bei einem mechanischen Druck auf die Leitung 30 entlang der Einsteckrichtung E, z.B. beim Einstecken in den Steckverbinder 50, die Außenisolierung 34 über die Schirmhülse 20 und den Umschlagabschnitt bzw. den weiteren Teilabschnitt 37 den Druck auf das nach innen gebogene erste Schirmblechende 41 bzw. den Kragen weiterleitet. Auf diese Weise wird ein Durchrutschen von Außenisolierung 34 und/oder Schirmungsleiter 33 unter dem Schirmblech 40 hindurch verhindert und sichergestellt, dass das Schirmblech 40 das Steckverbinder-Schirmblech 59 stets sicher und dauerhaft (ohne Wackelkontakt) elektrisch kontaktiert. Dies ist z.B. von Belang, wenn die Kontaktlamellen 44 mit ihren freien Enden 45 an dem zweiten Schirmblechende 42 mit dem Steckverbinder-Schirmblech 59 in mechanischen Kontakt geraten und es dort zu Reibung und höheren Einsteckkräften kommt.
Umgekehrt hilft der umgeschlagene weitere Teilabschnitt 37 des Schirmungsleiters 33 bei einem Zug an der Leitung 30 entgegen der Einsteckrichtung E, ein Durchrutschen des Schirmungsleiters 33 unter dem Befestigungsabschnitt 43 hindurch zu verhindern.
3b zeigt eine Detailansicht der elektrischen Leitung 30 aus 3a. Hier ist die Schichtabfolge aus Innenleiter 31, Innenisolierung 32, Teilabschnitt 36, Schirmhülse 20, weiterem Teilabschnitt 37 und Befestigungsabschnitt 43 besonders gut zu erkennen. Es ist auch zu erkennen, dass der weitere Teilabschnitt 37 des Schirmungsleiters 33 um einen Winkel α von ca. 180° um das erste Schirmhülsenende 21 umgeschlagen ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10350607 A1 [0004]

Claims

Elektrische Leitung für einen Steckverbinder, aufweisend: -- einen Innenleiter (31); -- eine Innenisolierung (32), die den Innenleiter (31) umgibt; -- einen Schirmungsleiter (33) zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung; -- ein Schirmblech (40), welches elektrisch leitend mit dem Schirmungsleiter (33) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, mit dem Steckverbinder (50) elektrisch leitend verbunden zu werden, wobei die Leitung (30) ein erstes Ende (39) aufweist, welches sich entlang einer Einsteckrichtung (E) erstreckt, wobei am ersten Ende (39) der Leitung (30) in einem ersten Abschnitt (35) eine Schirmhülse (20) in einer Umlaufrichtung (U) um die Einsteckrichtung (E) herum einen offen liegenden Teilabschnitt (36) des Schirmungsleiters (33) zumindest abschnittsweise umschließt, wobei ein weiterer Teilabschnitt (37) des Schirmungsleiters (33) um ein in Einsteckrichtung (E) weisendes erstes Schirmhülsenende (21) auf eine Außenseite (24) der Schirmhülse (20) umgeschlagen ist, wobei das Schirmblech (40) einen Befestigungsabschnitt (43) aufweist, wobei der Befestigungsabschnitt (43) den um die Schirmhülse (20) umgeschlagenen weiteren Teilabschnitt (37) des Schirmungsleiters (33) in Umlaufrichtung (U) zumindest abschnittsweise umschließt, wobei der Befestigungsabschnitt (43) des Schirmblechs (40) an der Leitung (30) befestigt oder angecrimpt ist.
Elektrische Leitung nach Anspruch 1, wobei der weitere Teilabschnitt (37) des Schirmungsleiters (33) sich entgegen der Einsteckrichtung (E) betrachtet entlang wenigstens 30% einer Erstreckungslänge (L) der Schirmhülse (20) erstreckt oder wobei der weitere Teilabschnitt (37) des Schirmungsleiters (33) sich entgegen der Einsteckrichtung (E) betrachtet entlang wenigstens 75% der Erstreckungslänge (L) der Schirmhülse (20) erstreckt oder wobei der weitere Teilabschnitt (37) des Schirmungsleiters (33) sich entgegen der Einsteckrichtung (E) betrachtet entlang der vollständigen Erstreckungslänge (L) der Schirmhülse (20) erstreckt.
Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der weitere Teilabschnitt (37) des Schirmungsleiters (33) um einen Winkel (α) um das erste Schirmhülsenende (21) umgeschlagen ist, wobei der Winkel (α) in einem Bereich zwischen 160° und 200° liegt oder wobei der Winkel (α) in einem Bereich zwischen 175° und 185° liegt.
Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung eine Außenisolierung (34) aufweist, die den Schirmungsleiter (33) umgibt, wobei ein von dem ersten Schirmhülsenende (21) abgewandtes zweites Schirmhülsenende (22) entlang der Einsteckrichtung (E) betrachtet einen Abstand (d) zur Außenisolierung (34) aufweist, der kleiner ist als 2mm oder kleiner ist als 1mm oder kleiner ist als 0,5mm.
Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Befestigungsabschnitt (43) des Schirmblechs (40) die Leitung (30) in Umlaufrichtung (U) betrachtet vollständig umschließt.
Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein in Einsteckrichtung (E) weisendes erstes Schirmblechende (41) des Befestigungsabschnitts (43) nach innen gebogen ist, so dass das erste Schirmblechende (41) insbesondere im montierten Zustand des Schirmblechs (40) eine sich in Einsteckrichtung (E) weisende erste Stirnfläche (26) der Schirmhülse (20) zumindest teilweise überlappt oder vollständig überlappt.
Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schirmblech (40) eine Mehrzahl von Kontaktlamellen (44) aufweist, insbesondere wenigstens drei oder wenigstens acht oder wenigstens achtzehn Kontaktlamellen (44).
Elektrische Leitung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest eine der Kontaktlamellen (44) ein freies Ende (45) aufweist, welches sich entgegen der Einsteckrichtung (E) erstreckt.
Elektrische Leitung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die elektrische Leitung (30) zur Verwendung in Hochstromanwendungen geeignet ist, wobei insbesondere ein Leitungsquerschnitt des Innenleiters (31) wenigstens 1mm² oder wenigstens 5mm² oder wenigstens 10mm² beträgt.
Elektrischer Steckverbinder zum Zusammenstecken mit einem Gegensteckverbinder, der Steckverbinder (50) aufweisend: -- ein Steckverbindergehäuse (51); -- eine elektrische Leitung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit ihrem ersten Ende (39) entlang einer Einsteckrichtung (E) in das Steckverbindergehäuse (51) eingesteckt ist; -- ein Steckverbinder-Schirmblech (59) zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung; wobei das Steckverbinder-Schirmblech (59) im Steckverbindergehäuse (51) angeordnet ist und die elektrische Leitung (30) in Umlaufrichtung (U) betrachtet umgibt, wobei das Schirmblech (40) der Leitung (30) das Steckverbinder-Schirmblech (59) elektrisch kontaktiert.