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Die Erfindung geht aus von einem Steckverbinder nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
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Derartige Steckverbinder werden zur Übertragung von Datensignalen, aber auch zur Übertragung von Strömen verwendet. Mit derartigen Steckverbindern können durchaus Ströme von einem Ampere und mehr übertragen werden.
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Stand der Technik
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Die
EP 2 417 675 B1 zeigt einen mehrpoligen Steckverbinder dessen angeschlossenes Kabel mehrere einzelne Leiter aufweist, die über Schneidklemmen am Steckverbinder elektrisch kontaktiert sind. Mit Schneidklemmen werden in der Regel lediglich so genannte Litzenleiter angeschlossen. So genannte Massivleiter können mithilfe der Schneidklemmentechnik weniger zuverlässig elektrisch kontaktiert werden. Da die Schneidklemmen eine gewisse Baugröße brauchen um die Leiter zuverlässig zu kontaktieren, kann eine noch kleinere Bauweise derartiger Steckverbinder nur sehr schwierig erreicht werden. Außerdem sind die anschließbaren Leiterquerschnitte eingeschränkt. Ein Schneidklemmenanschluss ist nicht beliebig oft wieder lös- und anschließbar.
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Aus der
EP 935 310 A2 sind Steckverbinder mit Schraubanschlüssen für die einzelnen Leiter eines mehradrigen Kabels bekannt. Zur Montage wird hier ein Werkzeug benötigt. Die Schraubanschlusstechnik benötigt eine gewisse Baugröße und hat daher nur einen begrenzten Anwendungsbereich.
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Die Kontaktelemente von Steckverbindern mithilfe der Crimptechnik an die Leiter eines Kabels anzuschließen ist aus der
WO 2016/034166 A2 hinreichend bekannt. Ein Crimpanschluss ist jedoch nicht wieder lösbar und damit nur einmal anschließbar. Außerdem werden hierfür komplexe Werkzeuge benötigt.
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Elektrische Bauteile, wie in der
WO 00/021160 A1 gezeigt, die zum Anschluss von Leitern eine so genannte Käfigzugfeder verwenden, benötigen zum Anschließen oder zur Demontage der Leiter ein Werkzeug, beispielsweise einen Schraubendreher. Alternativ zum Werkzeug kann am Bauteil auch ein separater Betätiger vorgesehen sein. Die Käfigzugfedern benötigen außerdem viel Platz im Bauteil.
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Die vorgenannten Anschlusstechniken haben allesamt den Nachteil, dass sie bei Steckverbindern, die sehr hohe Datenraten verarbeiten müssen, ungeeignet sind.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin einen Steckverbinder vorzuschlagen der Datensignale und Ströme zuverlässig transportieren kann. Gleichzeitig soll der Steckverbinder einfach konfektionierbar und in einer kleinen Bauform ausgeführt sein.
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Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Steckverbinder an welchem ein Kabel mit zumindest einem darin befindlichen elektrischen Leiter angeschlossen ist. Bei vielen Anwendungen wird ein so genanntes mehradriges Kabel verwendet. In einem mehradrigen Kabel befinden sich zumindest zwei elektrische Leiter, die voneinander isoliert sind. Die Isolierung wird typischerweise über eine eigene Kunststoffummantelung der Leiter erreicht.
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Im Folgenden werden verschiedene Ausführungen der Erfindung am Beispiel eines Kabels mit zumindest zwei Leitern beschrieben. Die Erfindung ist jedoch explizit nicht auf mehradrige Kabel beschränkt und ist immer auch auf einadrige Kabel bezogen.
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An dem Steckverbinder sei ein Kabel mit zumindest zwei einzelnen, voneinander isolierten Leitern anschließbar, wobei der Steckverbinder ein Leitgummi mit zumindest einer leitenden Schicht, bevorzugt jedoch zumindest zwei leitenden Schichten, aufweist. Der Steckverbinder weist zur Anschlusstechnik der einzelnen Leiter ein Leitgummi mit einzelnen leitenden Schichten auf. Diese Anschlusstechnik ist besonders klein bauend und gleichzeitig für eine Vielzahl von Leiterquerschnitten geeignet.
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Ein Leitgummi besteht im Wesentlichen aus einem elastisch verformbaren Material mit alternierenden leitenden und nichtleitenden Schichten. In den leitenden Schichten sind leitende Partikel eingebracht. Es kann aber auch ein leitendes Polymer selbst eine solche leitende Schicht bilden. Um die Randschichten des Leitgummis herum ist in der Regel eine nichtleitende Schicht vorgesehen.
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Zur elektrischen Kontaktierung wird ein Leiter mit zumindest einer leitenden Schicht des Leitgummis in Berührkontakt gebracht. Es ist aber auch möglich, dass ein Leiter zumindest zwei oder mehr solcher leitenden Schichten gleichzeitig berührt. Dieser Umstand ist abhängig vom so genannten Leiterdurchmesser und vom so genannten Rastermaß des Leitgummis.
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Ein System besteht aus einem Steckblock und einem Leiterplattensteckverbinder, wobei innerhalb des Steckblocks zumindest zwei Massiv- oder Litzenleiter, parallel zueinander und mit jeweils ihrem Leiterende einen Richtungsvektor parallel und/oder orthogonal zur Steckrichtung ausgerichtet, fixiert sind. Auch hier ist entweder im Steckblock oder im Leiterplattensteckverbinder ein Leitgummi angeordnet, welches als Anschlusstechnik für die einzelnen Leiter des Kabels oder zur Kontaktierung der Leiterbahnen der Leiterplatte dient.
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Die einzelnen Varianten werden im Folgenden näher beschrieben. Wie bereits oben erwähnt wurde, sind Varianten mit einadrigen oder mehradrigen angeschlossenen Kabeln gleichermaßen erfasst.
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Am erfindungsgemäßen Steckverbinder ist ein Kabel mit zumindest zwei einzelnen, isolierten Leitern anschließbar. Hier spricht man auch von einem mehradrigen Kabel. Der Steckverbinder weist ein Leitgummi mit zumindest zwei leitenden Schichten auf. Aus der
DE 25 20 590 C2 sind derartige Leitgummis bekannt. Leitgummis bestehen aus einem elastomeren Material welches alternierende leitende und nichtleitende Schichten aufweist. In die leitenden Schichten sind in der Regel leitende Materialien, wie beispielsweise Gold- und/oder Silber- und/oder Carbonpartikel, eingefasst. Ein Leitgummi kann auch erzeugt werden indem die vorgenannten Materialien in einem Silikonmaterial eingebettet werden.
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In der Regel geht ein Fachmann von einer guten Leitfähigkeit aus, sobald das Material Gold verwendet wird. Getestet wurde ein Leitgummi, welches goldbeschichtete Messingdrähte enthielt. Bei einer starken Komprimierung des Leitgummis neigten diese goldüberzogenen Messingdrähte zum Brechen, wodurch die Leitfähigkeit reduziert wurde. Insofern hat sich herausgestellt, dass Leitgummi, welches obiges Goldmaterial enthält, bei Steckverbindern, insbesondere bei Steckverbindern die zur Übertragung hoher Datenraten vorgesehen sind, schlechter abschneidet als ein Leitgummi welches Silbermaterial, vorzugsweise Silberpartikel, enthält. Daher ist Leitgummi mit Silbermaterial besonders bevorzugt einzusetzen. Insbesondere im Hochfrequenzbereich hat ein solches Leitgummi sehr gute Isolations- und Durchgangswiderstände gezeigt. Das Material zeigt im Steckverbinder auch unter harten Klimabedingungen gute Stromtragfähigkeitswerte.
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Die leitende Funktion der einzelnen leitenden Schichten des Leitgummis wird dadurch ermöglicht, dass die einzelnen Schichten komprimiert bzw. zusammengepresst werden. Dadurch werden die homogen verteilten leitenden Partikel in einen Berührkontakt gebracht und bilden dadurch eine geschlossene Leitstrecke innerhalb der leitenden Schicht aus.
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In der Regel ist am Steckverbinder ein mehradriges Kabel mit mehreren einzelnen Leitern angeschlossen. Die Erfindung wird am Beispiel zumindest zweier Leiter beschrieben. Es können jedoch beliebig viele solcher Leiter im Kabel enthalten sein. Die Anzahl der Anschlusskontakte, der leitenden Schichten des Leitgummis und der Kontaktelemente erhöht sich dann entsprechend.
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In einer Variante eines Steckverbinders sind die einzelnen Leiter jeweils an eine leitende Schicht des Leitgummis elektrisch leitend fixierbar. Ein Leiter ist mit einer ersten leitenden Schicht des Leitgummis elektrisch leitend verbunden, während ein weiterer Leiter mit einer anderen leitenden Schicht des Leitgummis elektrisch leitend verbunden ist. Die einzelnen Leiter des angeschlossenen Kabels werden an den einzelnen leitenden Schichten des Leitgummis elektrisch angeschlossen. Über die leitenden Schichten des Leitgummis können die elektrischen Signale bzw. Ströme an Kontaktelemente des Steckverbinders direkt übertragen werden. Es sind aber auch andere Möglichkeiten wählbar, wie weiter unten noch erläutert wird.
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Es ist auch möglich, dass ein einzelner Leiter gleichzeitig an mehrere leitende Schichten des Leitgummis leitend fixierbar ist. Ein weiterer Leiter kann dann mit mehreren anderen leitenden Schichten des Leitgummis verbunden sein. Sind mehrere leitende Schichten zur Kontaktierung eines einzelnen Leiters, Anschlusskontaktes oder Kontaktelements involviert, so spricht man auch von Schichtgruppen.
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Wenn ein einzelner Leiter mit mehreren leitenden Schichten des Leitgummis gleichzeitig, also mit einer Schichtgruppe, elektrisch verbunden ist, muss ein korrespondierender Partner, beispielsweise ein Kontaktelement, mit derselben Schichtgruppe elektrisch verbunden sein. Dabei kann es vorkommen, dass nicht alle leitenden Schicht, aufgrund einer nicht perfekten Positionierung von Leiter und/oder Kontaktelement, zur elektrischen Kontaktierung zwischen Leiter und Kontaktelement beitragen. Wichtig ist, dass Leiter bzw. Kontaktelement keine leitende Schicht mit einem benachbarten Leiter bzw. Kontaktelement gemeinsam hat. Der Abstand von Leitern und Kontaktelementen muss abhängig vom Rastermaß des Leitgummis entsprechend gewählt werden. Die Leiter und Kontaktelemente müssen zueinander korrespondieren.
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Das Rastermaß des Leitgummis ist in der Regel mindestens um einen Faktor 20 kleiner als der Abstand Leiter bzw. Kontaktelemente. Dadurch braucht die Konfektionierung nicht absolut präzise zu erfolgen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Steckverbinder zumindest einen Anschlusskontakt auf. Vorteilhafterweise weist der Steckverbinder zumindest zwei Anschlusskontakte auf, die jeweils an eine leitende Schicht oder an mehrere leitende Schichten des Leitgummis elektrisch leitend fixierbar sind. Die Anschlusskontakte sind jeweils mit einem Leiterende eines Leiters elektrisch kontaktierbar. In dieser Ausführungsform werden die einzelnen Leiter des mehradrigen Kabels nicht direkt, sondern über so genannte Anschlusskontakte an die einzelnen leitenden Schichten oder die leitenden Schichtgruppen des Leitgummis angeschlossen.
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Es ist vorteilhaft, wenn ein solcher elektrischer Kontakt bzw. eine solche Fixierung von Leiter und Leitgummi über eine Anpresstechnik realisiert wird. Das abisolierte Ende des Leiters wird dabei über geeignete Mittel auf die leitende Schicht oder auf die leitenden Schichten aufgepresst. Derartige Pressmittel können verschiedenartig ausgeführt sein. Weiter unten werden erfindungsgemäße Anpressvarianten vorgeschlagen.
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Vorzugsweise weist der Steckverbinder zumindest ein, bevorzugt jedoch zumindest zwei Kontaktelemente auf. Die Leiter sind jeweils mit einem Anschlusskontakt kontaktierbar. Die Anschlusskontakte wiederum sind auf einer Seite des Leitgummis jeweils mit einer leitenden Schicht oder mit mehreren leitenden Schichten elektrisch kontaktiert und auf der anderen Seite des Leitgummis sind die Kontaktelemente jeweils mit einer korrespondierenden leitenden Schicht oder mit korrespondierenden leitenden Schichten des Leitgummis kontaktiert. Die elektrischen Signale bzw. Ströme werden vom Leiter über den Anschlusskontakt, dann über die leitende Schicht oder die leitenden Schichten des Leitgummis letztlich auf das Kontaktelement übertragen. Bei einer derartigen Bauweise können die einzelnen Leiter reversibel am Steckverbinder angeschlossen werden, im Gegensatz zur Schneidklemmen- und Crimptechnik. Eine Pressung der Leiterenden mit dem Leitgummi ist absolut zerstörungsfrei und reversibel durchführbar. Außerdem wird zur Konfektionierung eines solchen Steckverbinders kein zusätzliches Werkzeug benötigt, was bei einem Crimp- oder Schraubanschluss der Fall ist. Ein zusätzlicher Vorteil liegt darin, dass verschiedenste Leiterquerschnitte angeschlossen werden können. Außerdem können Massiv- und Litzenleiter gleichermaßen verwendet werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können die einzelnen Leiter auch direkt über das Leitgummi mit den zugehörigen Kontaktelementen elektrisch leitend verbunden werden. Auf der einen Seite des Leitgummis sind die Leiter jeweils an eine leitende Schicht oder an mehrere leitende Schichten des Leitgummis elektrisch leitend fixierbar und auf der anderen Seite des Leitgummis sind die Kontaktelemente jeweils mit einer korrespondierenden leitenden Schicht oder mit mehreren korrespondierenden leitenden Schichten des Leitgummis kontaktiert. Eine derartige Bauweise kann besonders platzsparend ausgeführt werden.
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Vorgeschlagen wird auch ein System aus einem Steckblock und einem Leiterplattensteckverbinder. Innerhalb des Steckblocks ist zumindest ein Massiv- oder Litzenleiter, besonders bevorzugt sind jedoch zumindest zwei Massiv- oder Litzenleiter, parallel zueinander und mit jeweils ihrem Leiterende mit einem Richtungsvektor parallel und/oder orthogonal zur Steckrichtung ausgerichtet, fixiert.
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Vorteilhafterweise weist der Steckblock ein Leitgummi auf, wobei die Leiterenden mit jeweils einer leitenden Schicht oder mit mehreren leitenden Schichten des Leitgummis kontaktiert sind. Alternativ weist der Leiterplattensteckverbinder ein Leitgummi auf, wobei in Steckrichtung jeweils eine leitende Schicht oder mehrere leitende Schichten des Leitgummis zu den unterschiedlichen Leiterenden des Massivleiters oder Litzenleiters ausgerichtet ist/sind. Im ersten Fall dient das Leitgummi einseitig als Anschlussmöglichkeit für die einzelnen Leiter. Anderseitig bilden die leitenden Schichten des Leitgummis das so genannte Steckgesicht des Steckblocks aus. Der Steckblock übernimmt dann die Funktion eines Steckverbinders.
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Vorzugsweise weist der Leiterplattensteckverbinder zumindest zwei Kontaktelemente mit jeweils einem Kontaktende und einem Leiterplattenanschlussende auf, wobei die jeweiligen Kontaktenden mit einer leitenden Schicht oder mit mehreren leitenden Schichten des Leitgummis kontaktiert sind. Die Leiterplattenanschlussenden sind beispielsweise auf einer Leiterplatte verlötet und dadurch mit zugehörigen Leiterbahnen elektrisch verbunden.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Prinzipskizze eines Steckverbinders,
- 2 eine Prinzipskizze eines weiteren Steckverbinders,
- 3 eine Prinzipskizze eines weiteren Steckverbinders,
- 4a) eine Prinzipskizze eines Systems aus Steckblock und Leiterplattensteckverbinder,
- 4b) eine Prinzipskizze zweier Leiter, die an einen Leiterplattensteckverbinder mit Leitgummi anschließbar sind,
- 5 eine Prinzipskizze eines alternativen Systems aus Steckblock und Leiterplattensteckverbinder,
- 6 eine Prinzipskizze einer Anschlusstechnik eines Leiters an einem Leitgummi,
- 7 eine weitere Prinzipskizze einer Anschlusstechnik eines Leiters an einem Leitgummi,
- 8 eine weitere Prinzipskizze einer Anschlusstechnik eines Leiters an einem Leitgummi,
- 9 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Steckverbinders,
- 10 eine weitere perspektivische Darstellung der ersten Ausführungsform des Steckverbinders,
- 11 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Steckverbinders,
- 12 eine weitere perspektivische Darstellung der zweiten Ausführungsform des Steckverbinders und
- 13 eine weitere perspektivische Darstellung einer alternative Ausführungsform des Steckverbinders.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
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In den Figuren ist aus darstellerischen Gründen immer ein Leiter, ein Anschlusskontakt und ein Kontaktelement mit lediglich einer leitenden Schicht 5, 5' des Leitgummis 4 verbunden. In der Praxis werden jedoch meistens mehrere leitende Schichten 5, 5' gleichzeitig mit einem der vorgenannten Elemente verbunden. Eine derartige Vorgehensweise hat den Vorteil, dass eine Konfektionierung eines solchen Steckverbinders 1 nicht so präzise erfolgen muss. Werden beispielweise 5 leitende Schichten von einem Leiter erfasst, das zugehörige Kontaktelement 8, 8' ist jedoch etwas versetzt angeordnet, hat aber dennoch drei leitende Schichten mit dem Leiter 7 gemeinsam, so ist eine leitende Verbindung zwischen Leiter 7 und Kontaktelement 8 über das Leitgummi 4 dennoch gewährleistet. Dadurch wird ein solcher Steckverbinder besonders leicht feldkonfektionierbar.
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Die 1 zeigt einen Steckverbinder 1, der aus einem Isolierkörper 2 und einem darum angeordneten Steckverbindergehäuse 3 besteht. Innerhalb des Isolierkörpers 2 ist ein Leitgummi 4 angeordnet. Das Leitgummi 4 weist eine Vielzahl nebeneinander angeordneter, leitender Schichten 5, 5' auf. Die leitenden Schichten sind jeweils durch eine nichtleitende Schicht voneinander getrennt.
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An dem Steckverbinder ist ein mehradriges Kabel 6 angeschlossen. Das Kabel umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zwei isolierte Leiter 7, 7'.
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Die Enden der Leiter 7, 7' sind abisoliert und jeweils mit einer leitenden Schicht 5, 5' des Leitgummis elektrisch verbunden.
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Der elektrische Anschluss der Leiter 7, 7' des Kabels 6 findet auf der Rückseite des Leitgummis 4 statt. Die gegenüberliegende Vorderseite des Leitgummis 4 ist in Steckrichtung ausgerichtet. Die einzelnen leitenden Schichten 5, 5' des Leitgummis 4 bilden die elektrischen Kontakt- bzw. Anschlussstellen des Steckverbinders 1 aus und übernehmen die Funktion von Kontaktelementen.
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In 2 ist eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckverbinders 1' zu sehen. Die einzelnen Leiter 7, 7' des angeschlossenen Kabels 6 sind an die zugeordneten leitenden Schichten 5, 5' auf der Rückseite des Leitgummis 4 elektrisch angeschlossen. An die einzelnen Schichten 5, 5' sind vorderseitig Kontaktelemente 8, 8' angeschlossen. Die Kontaktelemente 8, 8' bilden bei dieser Ausführungsform das Steckgesicht des Steckverbinders 1' aus.
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In 3 ist eine weitere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steckverbinders 1" zu sehen. Die einzelnen Leiter 7, 7' des angeschlossenen Kabels 6 sind bei dieser Version jeweils an einen so genannte Anschlusskontakt 9, 9' angeschlossen. Der elektrische Anschluss kann hier beispielsweise über die bewährte Crimptechnik oder über eine andere geeignete Anschlusstechnik erfolgen.
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Die Anschlusskontakte 9, 9' sind auf der Rückseite des Leitgummis 4 mit jeweils einer leitenden Schicht 5, 5' des Leitgummis 4 elektrisch kontaktiert und verbunden. Die Vorderseite des Leitgummis 4 bildet das Steckgesicht des Steckverbinders 1" aus. Die Anschlusskontakte 9, 9' können auch bei dem Steckverbinder 1' gemäß 2 vorgesehen sein.
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Die oben erwähnten Anschlusskontakte 9, 9' unterscheiden sich von den Kontaktelementen 8, 8' unter anderem dadurch, dass die Kontaktspitze, also der Bereich der die leitenden Schichten 5, 5' des Leitgummis 4 kontaktiert, geometrisch stumpf ausgebildet sein kann. Eine solche Geometrie ist sehr einfach und kostengünstig herstellbar.
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In den 4a und 5 wird jeweils ein System aus einem Steckblock 11 und einem Leiterplattensteckverbinder 12 gezeigt.
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Die 4a zeigt einen Steckblock 11, in dem Leiter 7, 7', wahlweise Massiv- oder Litzenleiter, mit einem Richtungsvektor orthogonal und/oder parallel zur Steckrichtung angeordnet und fixiert sind. Gegenüberliegend ist ein Leiterplattensteckverbinder 1"' gezeigt, in dessen Isolierkörper 2'" ein Leitgummi 4 in Steckrichtung angeordnet und fixiert ist. Der Leiterplattensteckverbinder 1"' ist hier auf einer Leiterplatte 12 angeordnet. Rückseitig sind die einzelnen leitenden Schichten 5, 5' des Leitgummis 4 mit Leiterbahnen (nicht gezeigt) der Leiterplatte 12 elektrisch verbunden. Beim Zusammenstecken von Steckblock 11 und Leiterplattensteckverbinder 1'" treffen die Leiterenden der Leiter 7, 7' jeweils auf eine zugeordnete leitende Schicht 5, 5' des Leitgummis 4. Dadurch werden die Leiter 7, 7' über das Leitgummi 4 mit den Leiterbahnen (nicht gezeigt) der Leiterplatte 12 elektrisch kontaktiert.
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In 4b ist Leiterplattensteckverbinder 1"' zu sehen, an welchen zwei Leiter 7, 7', ohne Steckblock, anschließbar sind. Die Leiter 7, 7' können durch einfache Anpressmittel (nicht gezeigt) an den Leiterplattensteckverbinder 1"' angeschlossen werden. In diesem Fall wird kein weiteres Werkzeug benötigt. Der Leiterplattensteckverbinder 1'" enthält zum Anschließen der Leiter 7, 7' ein Leitgummi 4. Ein solches Leitgummi benötigt weniger Bauraum als vergleichbare Leiterplattensteckverbinder, die als Anschlusstechnik eine so genannte Käfigzugfeder verwenden.
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In 5 ist eine alternative Ausführungsform des Systems aus Steckblock 11' und Leiterplattensteckverbinder 1"" gezeigt. In diesem Fall ist das Leitgummi 4 im Steckblock 11' angeordnet. Die Leiterenden der angeschlossenen Leiter 7, 7' sind jeweils auf der Rückseite des Leitgummis 4 mit einer leitenden Schicht 5, 5' elektrisch leitend kontaktiert. Die Leiter 7, 7' sind außerdem im Steckblock 11' parallel zur Steckrichtung fixiert. Die Vorderseite des Leitgummis 4 bildet das Steckgesicht des Steckblocks 11' aus. Im gegenüberliegenden Leiterplattensteckverbinder 1"" sind Kontaktelemente (nicht gezeigt) angeordnet. Beim Zusammenstecken von Steckblock 11' und Leiterplattensteckverbinder 1"" werden die leitenden Schichten 5, 5' des Leitgummis mit den zugeordneten Kontaktelementen (nicht gezeigt) des Leiterplattensteckverbinders 1"" elektrisch kontaktiert. Dadurch werden die Leiter 7, 7' über das Leitgummi 4 mit den Leiterbahnen (nicht gezeigt) der Leiterplatte 12 elektrisch kontaktiert.
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Die 6 bis 8 zeigen mögliche Anpresstechniken eines Leiters 7 mit einem Leitgummi 4.
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Die 6 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Steckverbinder 1, wobei das Steckverbindergehäuse und der Isolierkörper aus darstellerischen Gründen nicht gezeigt werden. Ein Leiter 7 liegt quer auf dem Leitgummi 4 auf. Wie bereits oben beschrieben werden in der Regel mehrere leitende Schichten des Leitgummis 4 vom Leiter 7 berührt. Durch Ausüben einer Kraft in Richtung des Pfeils F wird der Leiter 7 auf das Leitgummi 4 gepresst. Durch die Krafteinwirkung wird auch das Leitgummi 4 bzw. dessen leitende Schichten gestaucht, wodurch eine leitende Struktur innerhalb der leitenden Schichten entsteht. Durch die Pressung wird der Leiter 7 mit dem Kontaktelement 8 elektrisch leitend verbunden.
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In 7 befindet sich der Leiter 7 zwischen einer Wand des Isolierkörpers 2 und dem Leitgummi 4. In diesem Beispiel kann wahlweise in Richtung des Pfeils F (von oben) oder in Richtung des Pfeils F' (von links) eine Kraft auf das Leitgummi 4 ausgeübt werden. Wenn die Kraft in Richtung des Pfeils F wirkt, befindet sich in Richtung des Pfeils F' eine Begrenzung und umgekehrt. In beiden Fällen werden die leitenden Schichten des Leitgummis 4 derart gestaucht, dass eine leitende Verbindung zwischen dem Leiter 7 und dem Kontaktelement 8 hergestellt wird. Alternativ kann auch gleichzeitig eine Kraft in Richtung F und eine weitere Kraft in Richtung F' auf das Leitgummi einwirken.
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In 8 wird der Leiter 7 durch eine Kraft in Richtung des Pfeils F senkrecht auf das Leitgummi und dessen leitende Schichten gepresst. Dadurch wird eine leitende Verbindung zwischen dem Leiter 7 und dem Kontaktelement 8 erzeugt. Das Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist vorzugsweise für Massivleiter vorgesehen, deren Leiterenden durch die Krafteinwirkung ggf. auch leicht in das Leitgummi eindringen können. In 8 ist der Leiter abisoliert dargestellt. Das ist aber nicht unbedingt notwendig, um eine elektrische Kontaktierung zwischen Leiter und Leitgummi herzustellen. Die nicht abisolierte (unabisolierte) Stirnseite des Leiters wird einfach auf das Leitgummi gepresst.
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In den 9 und 10 ist ein erstes konkretes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckverbinders 1 zu sehen. Der Steckverbinder 1 weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Isolierkörper 2 auf. Im Isolierkörper 2 sind parallel zueinander liegende Leiteraufnahmen 10, 10' für einzelne Leiter 7 eingeformt. In den Leiteraufnahmen 10, 10' sind die Leiter 7 des angeschlossenen Kabels 6 (nicht gezeigt) angeordnet.
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Am Isolierkörper 2 ist ein Verriegelungselement 13 schwenkbar angebracht. Das Verriegelungselement übernimmt in diesem Ausführungsbeispiel auch die Funktion einer Klappe, die den Steckverbinder 1 schließt. Das drehbar fixierte Ende des Verriegelungselements 13 weist ein ellipsenförmiges Ende 14 auf. Das abisolierte Ende des Leiters 7 ist zwischen dem Leitgummi 4 und dem ellipsenförmigen Ende 14 des Verriegelungselements 13 angeordnet. Im dargestellten offenen Zustand ist die Langseite des ellipsenförmigen Endes 14 parallel zum Leiter 7 bzw. dessen Leiterende ausgerichtet. Im geschlossenen Zustand übt das ellipsenförmige Ende 14 eine senkrecht zur Ausrichtung des Leiters 7 gerichtete Kraft - analog zur Prinzipskizze in 6 - auf das Leiterende aus. Dadurch wird das Leiterende 7 auf eine oder mehrere leitende Schichten (nicht gezeigt) des Leitgummis 4 gedrückt. Es wird eine leitende Verbindung zwischen dem Leiter 7 bzw. dem Leiterende und dem Kontaktelement 8 hergestellt.
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In den 11 und 12 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Steckverbinders 1' zu sehen. Der Steckverbinder 1' weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Isolierkörper 2 auf, in welchem einzelne Leiteraufnahmen 10 eingeformt sind. In die Leiteraufnahmen 10 können einzelne Leiter 7 eines angeschlossenen Kabels (nicht gezeigt) eingelegt werden. Die Leiterenden der einzelnen Leiter 7 liegen auf einem senkrecht dazu ausgerichtetem Leitgummi 4 auf. Das Leitgummi 4 ist in eine Ausnehmung des Isolierkörpers 2 eingebracht und schaut auf der Rückseite des Isolierkörper 2 des Steckverbinders 1' heraus und bildet das so genannte Steckgesicht aus. Das Leitgummi 4 kann auf dieser Seite beispielsweise mit Leiterbahnen einer Leiterplatte (nicht gezeigt) verbunden werden. Zur Befestigung des Steckverbinders 1' (Leiterplattensteckverbinder) sind seitlich angeformte Befestigungsösen vorgesehen.
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Am Isolierkörper 2 ist ein Verriegelungselement 13' schwenkbar angebracht. Das Verriegelungselement 13' übernimmt hier auch die Funktion einer Klappe zum reversiblen Schließen des Steckverbinders 1'.
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Etwa mittig weist das Verriegelungselement 13' ein nach innen gerichtetes keilförmiges Element 16 auf. Beim Hinunterklappen des Verriegelungselements 13' wirkt das keilförmige Element 16 auf das Leiterende des Leiters 7 ein und übt - vergleichbar mit der Prinzipskizze in 6 - eine etwa senkrecht gerichtete Kraft darauf aus. Dadurch wird der Leiter 7 bzw. das Leiterende mit leitenden Schichten (nicht gezeigt) des Leitgummis in einen elektrischen Kontakt gebracht. Über das Steckgesicht kann dieser elektrische Kontakt beispielsweise auf die Leiterbahnen einer Leiterplatte übertragen werden. Es ist aber auch denkbar einen passenden Gegenstecker (nicht gezeigt) dazu vorzusehen.
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In der 13 ist eine weitere alternative Ausführungsform des Steckverbinders 1" zu sehen. Der Steckverbinder 1" weist einen im Wesentlichen quaderförmigen Isolierkörper 2 auf, in welchem einzelne Leiteraufnahmen 10 eingeformt sind. In die Leiteraufnahmen 10 können einzelne Leiter 7 eines angeschlossenen Kabels (nicht gezeigt) eingelegt werden. Die Leiterenden der einzelnen Leiter 7 liegen auf einem senkrecht dazu ausgerichtetem Leitgummi 4 auf. Das Leitgummi 4 ist in eine Ausnehmung des Isolierkörpers 2 eingebracht. Es bildet die Verbindung zwischen einem angeschlossenen Leiter 7 und einem dazugehörigen Kontaktelement 8. In der 13 sind exemplarisch zwei Kontaktelemente 8 dargestellt.
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Am Isolierkörper 2 ist ein Verriegelungselement 13" schwenkbar angebracht. In der 11 war der Drehpol des Verriegelungselements 13' auf der Steckseite angeordnet. Hier in der 13 ist der Drehpol hingegen auf der Anschlussseite positioniert. Das Verriegelungselement 13" übernimmt hier auch die Funktion einer Klappe zum reversiblen Schließen des Steckverbinders 1". Das Verriegelungselement 13" weist zudem einen Gegenrasthaken 18 auf, welcher zur Verrastung mit einem Rasthaken 17, welcher am Isolierkörper 2 angeformt ist, ausgebildet ist. Dadurch ist eine sichere Fixierung und Abdichtung des Steckverbinders 1" gewährleistet. Die 13 zeigt die beiden Rasthaken in getrennter Position. Die Anzahl der Rasthaken 17 und Gegenrasthaken 18 muss identisch sein. Es ist auch eine Ausgestaltung mit mehr als einem Rasthaken 17 und entsprechend mehr als einem Gegenrasthaken 18 denkbar.
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Etwa mittig weist das Verriegelungselement 13" ein nach innen gerichtetes ellipsenförmiges Element 14 auf. Beim Hinunterklappen des Verriegelungselements 13" wirkt das ellipsenförmige Element 14 auf die Leiterspitze des Leiters 7 ein und übt eine etwa senkrecht gerichtete Kraft darauf aus. Dadurch wird der Leiter 7 bzw. das Leiterende mit leitenden Schichten (nicht gezeigt) des Leitgummis in einen elektrischen Kontakt gebracht. Über das Steckgesicht kann dieser elektrische Kontakt beispielsweise auf die Leiterbahnen einer Leiterplatte oder, wie hier gezeigt, auf ein entsprechendes Kontaktelement 8 übertragen werden. Es ist aber auch denkbar einen passenden Gegenstecker (nicht gezeigt) dazu vorzusehen.
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Die oben gezeigten Verriegelungselemente 13, 13' und 13" können auch segmentiert ausgeführt sein. Das bedeutet, dass pro Leiter ein Verriegelungselement 13 vorgesehen sein kann. Die Leiter werden dann nacheinander angeschlossen. Verriegelungselemente 13" müssen dann jeweils einen Gegenrasthaken 18 und der Isolierkörper 2 einen entsprechenden Rasthaken 17 aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbinder
- 2
- Isolierkörper
- 3
- Steckverbindergehäuse
- 4
- Leitgummi
- 5
- Leitende Schicht
- 6
- Kabel
- 7
- Leiter
- 8
- Kontaktelement
- 9
- Anschlusskontakt
- 10
- Leiteraufnahme
- 11
- Steckblock
- 12
- Leiterplatte
- 13
- Fixierungselement
- 14
- ellipsenförmiges Ende
- 15
- Befestigungsöse
- 16
- Keilförmiges Element
- 17
- Rasthaken
- 18
- Gegenrasthaken
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2417675 B1 [0003]
- EP 935310 A2 [0004]
- WO 2016/034166 A2 [0005]
- WO 00/021160 A1 [0006]
- DE 2520590 C2 [0018]
