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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder
für eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit von Signalen.
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Parallel zur Zunahme der Arbeitsgeschwindigkeit eines
Computers oder eines ähnlichen elektronischen Geräts wächst
die Anforderung an einen Steckverbinder, der
Hochgeschwindigkeitssignale genau wiederholen kann.
Hochgeschwindigkeitssignale bezeichnen beispielsweise Signale mit
Frequenzen oberhalb des Gigahertzbereichs.
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Ein Beispiel eines herkömmlichen Steckverbinders, der
die vorstehend erwähnten Anforderungen erfüllt, ist in der
Offenbarung der JP-A-60-68570 offenbart. Der in dieser
Fatentoffenbarung dargestellte und beschriebene Steckverbinder
hat jedoch den Nachteil, daß die Frequenzen von Signalen,
mit denen ihre Wellenformen fehlerfrei übertragen werden
können, wie später erläutert wird, eingeschränkt sind.
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Daher ist es Aufgabe der Erfindung, einen
Steckverbinder bereitzustellen, der die vorstehend erwähnten Nachteile
des herkömmlichen Steckverbinders nicht aufweist. Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
durch die nachstehende ausführliche Beschreibung im
Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, es
zeigen:
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Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines Teils eines
herkömmlichen Steckverbinders;
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Fig. 2 die Querschnittansicht einer ersten
Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 3 die perspektivische Ansicht einer in der in Fig.
2 dargestellten Ausführungsform verwendeten dünnen
Metallplatte;
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Fig. 4 die perspektivische Ansicht des allgemeinen
Aufbaus eines erfindungsgemäßen Steckverbinders; und
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Fig. 5 die Querschnittansicht einer für die zweite
Ausführungsform der Erfindung verwendbaren Metallplatte.
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In den Zeichnungen stellen gleiche Bezugszeichen die
gleichen Bauelemente dar.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt unter
Bezug auf Fig. 1 eine kurzer Verweis auf einen herkömmlichen
Steckverbinder, der in der vorstehend erwähnten
Patentoffenbarung offenbart wird. Der Steckverbinder weist
Leitungsplatten 20 und 21 auf, die in einem Gitteraufbau verbunden
sind, wodurch mehrere prismatische Zwischenhohlräume 22
gebildet werden.
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Koaxialstecker (nicht dargestellt) werden mit einem
Ende von Xoaxialkabeln (nicht dargestellt) verbunden und
jeweils in die Zwischenräume 22, in der Abbildung von oben,
eingesetzt. Der in einem beliebigen der Zwischenräume 22
aufgenommene Koaxialstecker wird zwischen den
Kontaktabschnitten 23 festgehalten. Andererseits werden von unten
durch die Öffnungen 24 Signalstecker einzeln in tiefe
Vertiefungen der Koaxialstecker eingesetzt, wobei die
Signalstecker und die Signal leitungen der Koaxialkabel einzeln
miteinander elektrisch verbunden werden. Ferner werden
Erdungsstecker in Öffnungen 25 eingesetzt und zwischen
Kontaktabschnitten 26 der Platten 20 und 21 festgehalten.
Dadurch wird die elektrische Verbindung zwischen einer
Erdungsleitung jedes Koaxialkabels und einem zugeordneten
Erdungsstecker entlang eines Wegs ermöglicht, der in Fig. 1
durch einen Pfeil A gekennzeichnet ist. Auf diese Weise
werden mehrere Koaxialstecker von oben eingesetzt, während
mehrere einanderer abwechselnde Signalstecker und
Erdungsstecker von unten eingesetzt werden, um die elektrische
Verbindung zwischen den Signalleitungen der Koaxialkabel und
den den Signal leitungen zugeordneten Signalsteckern
aufzubauen. Gleichzeitig wird jede der Erdungsleitungen der
Koaxialkabel mit einem zugeordneten Erdungsstecker elektrisch
verbunden. Mit einem derart aufgebauten Steckverbinder
können Signale übertragen werden.
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Die vorstehend beschriebene herkömmliche
Steckverbindung hat den Nachteil, daß in den Abschnitten, bei denen die
Platten 20 und 21 in einem Gitteraufbau zusammengesetzt sind
und auf Erdpotential liegen, miteinander in Kontakt stehen,
wobei bei einem derartigen Kontakt ein Scheinwiderstand
aufgebaut wird. Der Steckverbinder besitzt den weiteren
Nachteil, daß die Kontaktabschnitte 23 der Platten 20, die die
Koaxialstecker einzeln kontaktieren, und die
Kontaktabschnitte 26, die die Erdungsstecker einzeln kontaktieren,
durch die Leitungsstrecke A mit einer wesentlichen Länge
elektrisch miteinander verbunden sind. Daher sind die
Frequenzen der Signale, mit denen ihre Wellenformen fehlerfrei
übertragen werden können, beschränkt.
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In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, die allgemein durch das Bezugszeichen 1
bezeichnet wird. Die rechte Hälfte der Abbildung zeigt die
Stellen, an denen die Koaxialstecker 3 und die Signalstifte
7 eingesetzt werden, während die linke Hälfte die Stellen
zeigt, an denen die Erdungsstifte 8 eingesetzt werden.
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Der Steckverbinder 1 weist ein Koaxialsteckergehäuse 5
auf, das mehrere Tiefbohrungen 4 aufweist. Die mit
jeweiligen Koaxialkabeln 2 verbundenen Stecker 3 werden in die
jeweiligen Bohrungen 4 des Gehäuses 5 eingesetzt. Mehrere
Signalstifte 7 und Erdungsstifte 8 werden fest in ein
Trägermaterial 6 eingesetzt und darauf befestigt. Die
Signalstifte 7 stehen in Eingriff mit jeweiligen Steckern 3. Das
Erdungssteckergehäuse 11 ist mit einer Gruppe von Bohrungen
9 und einer weiteren Gruppe von Bohrungen 10 ausgebildet,
die jeweils die Stifte 7 und die Stifte 8 aufnehmen. Eine
einzelne dünne Metallplatte 12 wird zwischen den Gehäusen 5
und 11 gehalten und erstreckt sich im wesentlichen senkrecht
zu der Richtung, in der die Stecker bzw. Stifte 3, 7 und 8
eingesetzt werden.
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Die Platte 12 wird aufgetrennt und aufgebogen, um
elastische Teile oder Arme 13 an den Stellen der Platte 12 zu
bilden, an denen die in die Bohrungen 4 eingesetzten Stecker
3 die Platte 12 von oben kreuzen. Wie in der Abbildung
dargestellt, erstrecken sich die Arme 13 in die
entgegengesetzte Richtung zu der Richtung, in die die Stecker 3 in die
Bohrungen 4 eingesetzt werden. Jeder der Stecker 3 ist mit
Umfangsvertiefungen 3b an dessen Außenfläche ausgebildet.
Wenn die Stecker 3 in den Bohrungen 4 aufgenommen werden,
werden sie einzeln durch die Arme 13 elastisch festgehalten.
Die Platte 12 ist ebenfalls mit Öffnungen 14 in der Nähe der
Arme 13 versehen, so daS die Stecker 3 festgehalten werden,
wobei ihre Enden 3a in die Öffnungen 14 der Platte 12
eindringen. Auf diese Weise werden die Koaxialsteckkontakte 17
den Steckern 3 eineindeutig zugeordnet.
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Der Durchmesser jeder der Bohrungen 4 ist klein genug,
damit der Stecker 3 leicht aber dennoch dicht eingesetzt
werden kann. Wie in der Abbildung dargestellt, ist die Tiefe
jeder Bohrung 4 ungefähr viermal größer als die Höhe jedes
Arms 13. Mit diesem Aufbau kann jeder der Stecker 3 zwischen
dem jeweils zugeordneten der Arme 13 in der Abbildung
senkrecht von oben eingesetzt werden. D.h., es wird verhindert,
daS der Stecker 3 eingesetzt werden kann, wenn der Stecker 3
geneigt oder seitlich versetzt ist. Dadurch werden die Arme
13 vor einer Beschädigung während des Einsetzens des
Steckers 3 geschützt. Wenn die Stecker 3 in die Bohrungen 4
eingesetzt werden, werden die Stecker 3 an ihrer Außenfläche
in sicheren Kontakt mit den Armen 13 gebracht, während die
Stecker 3 durch die Arme 13 sicher festgehalten werden.
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Die Stifte 7 werden durch Bohrungen 9 an den Enden 3a
der Stecker 3 in die Stecker 3 eingesetzt, die in den
Öffnungen 14 aufgenommen und durch die Arme 13 festgehalten
werden. Dadurch wird die elektrische Verbindung zwischen den
Signal leitungen der Kabel 2 und den Stiften 7
bereitgestellt.
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Die Stifte 8 werden zur gleichen Zeit in die Bohrungen
10 eingesetzt, wenn die Stifte 7 in die Bohrungen 9
eingesetzt werden. Die Platte 12 wird an den Stellen der Platte
12 aufgetrennt und aufgebogen, an denen die Stifte 8
eindringen,
wodurch elastische Arme 15 gebildet werden. Die
Arme 15 erstrecken sich in die entgegengesetzte Richtung zu
der Richtung, in die die Stifte 8 eingesetzt werden. Jeder
der Stifte 8 wird durch einen zugeordneten der Arme 15
elastisch festgehalten, wodurch Erdungssteckkontakte 18
gebildet werden. Bei diesem Beispiel dringen die Enden 8a der
Stifte 8 in die zwischen den Armen 15 definierten Öffnungen
16 ein.
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Die Voraussetzung bei der Platte 12 ist, daS die Arme
13 und 15 die Stecker mit einem ausreichenden MaB an
Elastizität festhalten können und bezüglich der hohen Frequenzen
eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Damit
diese Voraussetzungen erfüllt werden, kann die Platte 12
beispielsweise durch eine galvanisch vergoldete Platte aus
nichtrostendem Stahl hergestellt werden.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die kontakte 17 und 18
in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet, so daß die
Außenflächen der Stecker 3 und der Erdungsstifte 8 in
kürzestem Abstand miteinander elektrisch verbunden werden.
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Bei dieser Ausführungsform werden die Stecker 3
festgehalten, wobei ihre Enden 3a nach unten in die Öffnungen 14
der Platte 12 eindringen. Alternativ kann die Anordnung so
gestaltet werden, daS die Stifte 7 aufwärts durch die
Öffnungen 14 die Platte 12 durchdringen und in die Stecker 3
eindringen, dessen Enden 3a oberhalb der Öffnungen 14
angeordnet sind. Ahnlich kann die Länge der Erdungsstifte 8
derart verkürzt werden, daS ihre Enden 8a unterhalb der Platte
12 angeordnet werden, wobei in diesem Fall die Öffnungen 16
auszulassen sind. Weiterhin können die Arme 13 und 15
aufgebogen werden, wodurch sie sich in die entgegengesetzte
Richtung zur in Fig. 2 angezeigten Richtung erstrecken, d.h.,
derart, daS die Arme 13 sich in die gleiche Richtung
erstrecken, wie die Richtung, in der die Stecker 3 eingesetzt
werden, wobei die Arme 15 sich in die gleiche Richtung
erstrecken, wie die Richtung, in der die Stifte 8 eingesetzt
werden. Falls erwünscht, können die Arme 13 und 15 auch
derart gebildet werden, da sie sich in die gleiche Richtung
erstrecken. Bei diesen Modifikationen sollten die
Konfigurationen der beiden Gehäuse 5 und 11, die Konfigurationen und
Längen der jeweiligen Stifte bezüglich der Richtung, in der
sich die Arme 13 und 15 erstrecken, angepaßt geändert
werden.
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In Fig. 4 wird ein allgemeiner Aufbau des
erfifidungsgemäßen Steckverbinders 1 in perspektivischer Ansicht mit nach
oben gerichteten Bohrungen 4 dargestellt. In dieser
Abbildung zeigen strichpunktierte Linien, daß die Bohrungen 4 mit
der gleichen Konfiguration in Reihen angeordnet sind. Von
oben werden Koaxialstecker in die Bohrungen 4 eingesetzt,
während gleichzeitig die gleiche Anzahl von Signalsteckern
und Erdungssteckern wie die Anzahl der Koaxialstecker von
unten in den Steckverbinder 1 eingesetzt werden, wobei die
elektrische Verbindung so ausgeführt wird, wie vorstehend
unter Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten bestimmten Aufbau wird
der Steckverbinder 1 in vier Blöcke I, II, III und IV
unterteilt. Dies geschieht, um beispielsweise zu verhindern, daß
die Koaxialstecker aufgrund von Fehlern, insbesondere bei
den verschiedenartigen maschinellen Bearbeitungen, wie dem
Formen der Gehäuse 5 und 11 und dem Auftrennen und Anheben
der Platte 12, zwischen ihren zugeordneten elastischen Armen
13 eingesetzt werden. Wenn der Steckverbinder 1 nicht in
Blöcke unterteilt wird und die Platte 12 aus einer einzigen
länglichen Platte hergestellt wird, würden diese Fehler sich
anhäufen und den vorstehend beschriebenen Mangel in einem
Teil des Steckverbinders 1 hervorrufen. Bei der ersten
Ausführungsform besteht der Steckverbinder 1 aus mehreren
Blöcken, die jeweils eine kurze Metallplatte 12 aufweisen.
Die Aufteilung des Steckverbinders in vier Blöcke, wie
dargestellt und beschrieben, dient nur zur Erläuterung. Der
Hauptpunkt ist der, daß ein Block kürzer als eine bestimmte
Länge ist, die aufgrund der vorstehend beschriebenen Fehler,
der Montagegenauigkeit usw. gegeben ist.
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In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, die anstatt der dünnen Metallplatte 12 von Fig.
2 und 3 eine dünne Metallplatte 112 aufweist. Wie gezeigt,
wird die Platte 12 aufgetrennt und aufgebogen, wodurch die
elastischen Arme 113 an diesen Stellen zum Aufnehmen der
Koaxialstecker 3 (Fig. 2) gebildet werden. Ein
Koaxialsteckkontakt 117 wird bereitgestellt, um einen der Stecker 3 und
dessen zugeordneten Signalstift 7 (Fig. 2) durch bie
zwischen den Armen 113 ausgebildete Öffnung 114 miteinander zu
verbinden. Die Platte 112 wird ebenfalls aufgetrennt und
aufgebogen, wodurch eine weitere Gruppe elastischer Arme 115
an diesen Stellen zum Aufnehmen der Stift 8 (Fig. 2)
gebildet wird. Es wird ein Erdungssteckkontakt 118
bereitgestellt, in den einer der Stifte 8 durch die Öffnung 116 der
Platte 112 eingesetzt werden kann.
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Bei der zweiten Ausführungsform werden die oberen
Abschnitte der elastischen Arme 113 weiterhin aufgetrennt und
aufgebogen, wodurch die Klinken 113a gebildet werden. Wenn
einer der Stecker 3 bei dieser Konfiguration in die Öffnung
114 eingesetzt wird, rasten die Klinken 113a der Arme 113 in
die Vertiefungen 3b des Steckers 3 ein, wobei sie in dieser
Stellung verhindern, daß der Stecker 3 aus dem
Steckverbinder 1 herausgleitet, außer wenn der Stecker 3 absichtlich
mit großer Kraft gezogen wird. Auf diese Weise unterstützen
die Klinken 113a die ihnen zugeordneten Armen 113 dabei, den
Stecker 3 innerhalb des Steckverbinders 1 sicher
festzuhalten.