EP2603952A1 - Steckverbinder für differenzielle datenübertragung - Google Patents

Steckverbinder für differenzielle datenübertragung

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EP2603952A1
EP2603952A1 EP11775722.9A EP11775722A EP2603952A1 EP 2603952 A1 EP2603952 A1 EP 2603952A1 EP 11775722 A EP11775722 A EP 11775722A EP 2603952 A1 EP2603952 A1 EP 2603952A1
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EP
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cross
contact carrier
electrical contacts
connector
shield
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Harting Electronics GmbH and Co KG
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Harting Electronics GmbH and Co KG
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    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/027—Soldered or welded connections comprising means for positioning or holding the parts to be soldered or welded

Definitions

  • the invention relates to a connector for differential signal and data transmission, wherein a plurality of electrical contacts are each arranged in pairs in a segment of a cross-shaped connector structure.
  • Connectors in which four pairs of wires are provided for signal transmission to be regarded as almost state of the art, even if various protection writers oppose that.
  • EP 0 755 100 B1 already describes a "contact set for cables with twisted, individually shielded cable pairs" in which four
  • Wire pairs are arranged in pairs in each contact holders on the outer sides of a square plug body.
  • EP 0 809 331 B1 shows a multi-pole plug system in which in each case a pair of wires are accommodated in a separate guide body, wherein the guide bodies are formed by a cross-shaped structure, consisting of a vertical and a horizontal partition wall.
  • These connector types are clearly designed for a cable connection.
  • distributed peripheral devices for network technology have been specially developed for Ethernet, in which external circular connectors must also be plugged, so that even in a decentralized distributor circular connectors are arranged as little as possible on one or more printed circuit boards within a shielding housing.
  • the invention is therefore based on the object to present a connector which is suitable for the transmission of high-frequency signals, wherein a plurality of electrical conductors, in pairs, in one of several shielding chambers of a connector housing to arrange. Whereby a version as angled version as well as a straight version for a PCB assembly is to be provided.
  • cross-shaped structure for the connector of two mutually perpendicular walls is formed as an isosceles, elongated expanded and electrically conductive screen cross
  • the screen cross is covered by an approximately cross-shaped, made of an electrically insulating material contact carrier at least partially,
  • the receiving grooves have, in which aligned axially parallel, electrical contacts are arranged, and
  • the invention relates to a circular connector which accommodates four differentially formed signal lines in four separate chambers for optimum shielding of the four differential signal lines.
  • a cross-shaped longitudinal structure of the circular connector is advantageously provided, in each of whose segments a differential signal line - ie two individual conductors - are introduced.
  • a contact carrier consisting of an insulating material, provided as a support for electrical contacts and comprising the screen cross, in the form that the contact carrier is sprayed directly around the screen cross, slidable on the screen cross or multi-part can be latched thereto.
  • the terminal ends are angled at approximately 90 °, with different lengths of contacts resulting in a circular connection formation on the PCB.
  • an insulating round body is pushed, which has four pitch circle segments in its plug-in area, in each of which two of the electrical contacts are housed.
  • the insulating round body always comprises a metallically conductive housing in the form of a front panel insert for a mating connector or even a complete electrically conductive housing surrounding the printed circuit board, within which the internal connector is supplied from outside Mating connector is connectable.
  • a positioning aid is advantageously provided, which is fixed to the connector side on the connector and according to the arrangement of the PCB connections
  • a stepped height distribution within the circular arrangement of the holes is advantageous, so that not all PCB contacts are threaded into the positioning aid at the same time.
  • the electrical contacts are formed as wire contacts and are engaged in longitudinal grooves respectively in corresponding grooves in the four segments of the contact carrier, so that the over-pushed round body securely receives the contacts.
  • the electrical contacts are optionally designed as a pin as well as a socket contact.
  • the circular connector preferably shown here is presented in a straight and angled version and is designed for direct mounting on printed circuit boards. But it is also a rectangular or square
  • the connector is provided in an angled design for mounting on a printed circuit board.
  • a shield cross has been developed for the first time, which advantageously also takes into account the vertical deflection of the electrical contacts, so that the entire length of the contacts, of the
  • the plug connector initially has no further shielding outer shell, since the final assembly together with the printed circuit board takes place at least within a shielding housing comprising all components.
  • the connector can also be inserted into an electrically conductive sheath surrounding it directly.
  • the connector or the round body "floating" is supported, that is, it is held only on the circuit board, while the supplied mating connector is advantageously held in a screw of a front panel insert.
  • the screw formed as a sleeve although on the
  • Circular connector is sufficient, but the two are not firmly connected to each other, however, the shielding effect is performed by means of the shield spring.
  • a straight design of the connector is expediently provided in a further embodiment, which is to be mounted perpendicular to a printed circuit board.
  • Fig. 1 is an isometric view of a screen cross
  • FIG. 2.0 an isometric view of a shield cross with an encapsulated contact carrier
  • Figure 2.1 is an isometric view of a contact carrier for sliding onto the screen cross.
  • P210-40 WO.doc Fig. 2.2 is an isometric view of two contact carrier halves for mutual sliding onto the screen cross;
  • FIG. 2.3 shows an isometric view of a contact carrier consisting of two longitudinal halves for latching onto the screen cross
  • Fig. 2.4 is an isometric view of one of four segments
  • FIG. 2.5 shows an isometric view of a contact carrier, which is composed of four segments of film hinges, for latching on the screen cross;
  • Fig. 3 is a view of an electrical contact
  • Fig. 5 is an isometric view of mounted contacts in the contact carrier positioned on the screen cross;
  • Fig. 6 is an isometric view of a positioning aid
  • Fig. 7 is an isometric view of a fully assembled connector
  • Fig. 8 is a plug-side view of the connector in a front panel insert
  • Fig. 9 is a connection-side view of an angled connector on a circuit board in a front panel insert a front panel, and Fig.10 a straight connector, mounted vertically on a circuit board, surrounded by a front panel insert.
  • FIG. 1 an electrically conductive, axially expanded shield cross 10 is shown for a connector 1, wherein four semi-open quadrant 16 arise through the cross-shaped structure, in each of which electrical contacts 30 are to be arranged in pairs.
  • the screen cross 10 is formed from two perpendicularly aligned walls 1 1, 12, the angled version shown here, on both sides of the vertical wall 1 1, two adjoining the horizontal wall 12, vertical walls 13 for separating the later to be arranged there upper and lower contacts 30.
  • the plug-side geometry of the shield cross is specified by default.
  • first Rastanformungen 15.1 are provided for locking a contact carrier 20 and the second Rastanformungen 15.2 for a later hopefulschiebenden round body 40.
  • Fig. 2.1 shows the basic copy of a one-piece contact carrier 20.1, in the inner cavity 29, the screen cross 10 is inserted.
  • an isosceles inner edge 22 is aligned axially at an angle of about 45 °, which in turn each has two receiving grooves 23 formed next to each other.
  • the receiving grooves have different sections:
  • first section 24.1 which shows an angular inner edge
  • second narrowed section 24.2 designed as a round groove
  • third section 24.3 also with a round groove, but with a larger diameter than in the second section 24.2.
  • axial slots 27 with locking hooks 28 are provided along the outer edges of the contact carrier 20.1, of which two opposite, for latching once the shield cross 1 0 with the first Rastanformache 15.1 and the two second Rastanformungen 15.2, vertical
  • Fig. 2.0 a special embodiment is shown, which shows such a similar contact carrier 20.1, which is connected by encapsulation directly and integrally with the shield cross 10.
  • 2.2 shows a multi-part contact carrier 20.2, wherein here two segment parts are provided, which are each axially slidable from one side to the screen cross and held together with a pin-shaped locking means 25.1 the screen cross 10 centered on both sides of the Rastanformungen 15.1, 15.2.
  • corresponding recesses 21 .2 are provided at the centrally coinciding regions of the respective outer edges 21 of the contact carrier 20.
  • Fig. 2.3 shows a multi-part contact carrier, which consists of two individual segments 20.3, which are formed as a similar half-shells and stacked, surrounding the screen cross 10, are locked together. Furthermore, in FIG. 2.4, four individual segments-but four identical segments 20.4-are arranged around the screen cross 10, joined together, and latched together with latching means 25.2.
  • FIG. 2.5 a one-piece contact carrier 20.5 is finally shown, which is interconnected from here four, each by means of a film hinge 20.7
  • Segments 20.6 is formed, which are placed around the screen cross 10 and the ends of which are latched together with latching means 25.3.
  • contact carrier 20 In the further description, the different versions of the contact carrier are each referred to as contact carrier 20 for the sake of simplicity, since the external contours always have the same functional characteristics.
  • FIG. 3 shows a wire-shaped electrical contact 30 having differently shaped portions, adequate to the differently shaped portions 24 in the receiving grooves 23 of the different contact carrier versions 20.
  • the plug-in side 31 of the electrical contact 30 is designed either as a pin or as a socket, while the soldering side 32.1 is angled in each case by about 90 ° from the axis.
  • the lengths of the electrical contacts 30 are different, wherein always the 1. Range 32.1 with the angled solder side is shorter or longer.
  • the third area 32.3 is a total for clipping and holding the contact
  • the round body 40 is shown, which is postpone to the cross-shaped structure of screen cross 10 and contact carrier 20.
  • the externally, substantially, circular contours having and made of a non-electrically conductive material round body 40 is adapted in its interior to the outer cross shape of the contact carrier 20. Whereby two opposite longitudinal slots 44 are provided with Verrastungshaken 45, in which engage the second Rastanformungen 15.2 of the shield cross 10 for locking.
  • a circumferential annular groove 46 is formed in the round body 40, in which a so-called shield spring 60 is to be inserted.
  • the shield spring may well have a different shape from that shown here.
  • the round body 40 has a plug-in side 41 with four pitch circle segments 42, in each of which two holes 43 are formed for the plug-in sides 31 of the electrical contacts 30 formed as a socket or pin.
  • FIG. 5 shows an already partially assembled connector containing the screen cross 10 with the pushed-contact carrier 20 and 30 inserted therein with electrical contacts.
  • FIG. 6 shows a positioning aid 50 for aligning the soldering sides 32.1 of the electrical contacts 30, which is attached to the round body 40 and is inserted by means of a fixing pin 55 on the printed circuit board 65.
  • the positioning aid 50 is initially formed as a flat disc 51 with two quarter-circle sections 52 at an elevated level. Thus, when attaching the positioning aid, the soldering sides 32.1 of the electrical contacts 30 are first inserted into the bores 53.1 at the higher-level sections 52, and then the remaining contacts are inserted into the bores 53.2 of the flat section 51.
  • two pins 57 are formed for mounting in the round body 40 on the side facing the round body 40, while at least one fixing pin 55 is provided for the circuit board 65 on the opposite side.
  • a spacer is formed in the form of a raised, isosceles cross, for the remote positioning of the positioning aid on the printed circuit board 65.
  • FIG. 7 shows a connector 1 which has already been assembled so far, to which the positioning aid 50 is additionally attached.
  • the shield spring 60 can be seen in the circumferential groove 46, by means of which a contacting with a front panel insert 75 described below is ensured.
  • the shield spring 60 is shown here as a spiral spring and takes over the ground contact between the screen cross 10 via the second Rastanformung 15.2 to the metallic, electrically conductive front panel insert 75.
  • Circular connector 1 is provided, in which the round body 40 can be inserted, wherein by means of the shield spring 60 a contacting of the ground currents is secured to the general chassis ground on the front panel 70.
  • each of the four segments 42 of the complete plug-in connector 1 with the electrical contacts 30 arranged therein is optimally opposed
  • FIG. 9 shows an angled connector 1 in a connection-side perspective, which is fixed on a printed circuit board 65 and is inserted "floating" into a shielding sleeve, a front panel insert 75. That is to say, the connector 1 is relatively free, including the connector
  • Fig. 10 shows a variant of the connector 2 in a so-called straight version. That means the electrical contacts are the same
  • Such a connector is, as shown here, mounted vertically on the circuit board 65.
  • an interference-radiation-proof shielding of the signals is provided at least by the front panel insert 75 for the connector 1, 2.
  • the housing may either be shaped as a "sleeve" and is installed as a front panel insert 75, for example in a plastic housing in which one or more connectors 1 are already arranged on a circuit board 65 corresponding to the orientation of the front panel inserts for mating with a mating connector Printed circuit board is housed with the connectors arranged thereon completely in a metallic or electrically conductive housing 80 also for mating with corresponding mating connectors.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Abstract

Der hier dargestellte Steckverbinder ist als Rundsteckverbinder ausgebildet und auf seiner Anschlussseite zur Kontaktierung auf Leiterplatten vorgesehen. Zur Übertragung mehrerer unabhängiger, differenzieller Signale sind entsprechend paarweise angeordnete elektrische Kontakte (30) in dem Steckverbinder (1, 2) angeordnet, wobei vorgeschlagen wird, jedes der hier vier Signalpaare durch eine kreuzförmige Struktur voneinander isoliert, innerhalb eines die Struktur umgebenden Rundkörpers (40) anzuordnen. Dazu ist ein elektrisch leitendes Schirmkreuz (10) vorgesehen, dass von einem ebenfalls kreuzförmigen Kontaktträger (20) umgeben ist, in dessen schräg ausgebildeten Innenkanten (22) Aufnahmerillen (23) zum Halten der elektrischen Kontakte (30) vorgesehen sind. Über diese kreuzförmige Anordnung wird der elektrisch nichtleitende Rundkörper (40) geschoben, der letztlich wiederum von einem elektrisch leitenden Gehäuse (75) umgeben ist. Dabei ist bei dem gewinkelten Rundsteckverbinder (1) vorgesehen, die Anschlussenden (32.1) der elektrischen Kontakte (30), mittels einer an den Rundkörper (40) anfügten Positionierhilfe (50), exakt auf einer Leiterplatte (65) auszurichten. Dabei weist die Positionierhilfe (50) entsprechende Bohrungen für die Anschlussenden (32.1) der elektrischen Kontakte (30) auf, die mit Lötbohrungen auf der Leiterplatte (65) übereinstimmen.

Description

Steckverbinder für differenzielle Datenübertragung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder zur differenziellen Signal- und Datenübertragung, wobei mehrere elektrische Kontakte jeweils paarweise in einem Segment einer kreuzförmigen Steckerstruktur angeordnet sind.
Ein derartiger Steckverbinder wird benötigt, um eine bestmögliche Übertragung von Signalen über mehrfach twinaxiale Kabelverbindungen zu gewährleisten. Stand der Technik
Steckverbinder bei denen vier Adernpaare zur Signalübertragung vorgesehen sind nahezu als Stand der Technik anzusehen, auch wenn diverse Schutzschriften dem entgegenstehen.
So ist in der EP 0 755 100 B1 bereits ein„Kontaktsatz für Kabel mit verdrill- ten, einzeln abgeschirmten Leitungspaaren" beschrieben, bei dem vier
Adernpaare jeweils in paarweisen Kontakthaltern jeweils an den Außenseiten eines quadratischen Steckerkörpers angeordnet sind.
Weiterhin zeigt die EP 0 809 331 B1 ein mehrpoliges Steckersystem, bei dem jeweils ein Adernpaar in einem separaten Führungskörper aufgenom- men sind, wobei die Führungskörper durch eine kreuzförmige Struktur gebildet, aus einer vertikalen und einer horizontalen Trennwand, getrennt sind. Diese Steckverbindertypen sind eindeutig für eine Kabelverbindung ausgelegt. Mittlerweile sind aber dezentrale Peripheriegeräte für die Netzwerktechnik speziell für das Ethernet entwickelt worden, bei denen auch externe Rundsteckverbinder gesteckt werden müssen, so dass auch in einem de- zentralen Verteiler Rundsteckverbinder möglichst aufwendungsarm auf einer oder mehreren Leiterplatten innerhalb eines abschirmenden Gehäuses angeordnet sind.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder vorzustellen, der für die Übertragung von hochfrequenten Signalen geeignet ist, wobei mehrere elektrische Leiter, jeweils paarweise, in einer von mehreren abschirmenden Kammern eines Steckverbindergehäuses, anzuordnen sind. Wobei eine Variante als gewinkelte Version wie auch eine gerade ausgeführ- te Version für eine Leiterplattenmontage vorzusehen ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die kreuzförmige Struktur für den Steckverbinder aus zwei senkrecht aufeinanderstehenden Wänden als gleichschenkliges, länglich expandiertes und elektrisch leitendes Schirm- kreuz ausgebildet ist,
dass das Schirmkreuz von einem annähernd kreuzförmig geformten, aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigten Kontaktträger zumindest bereichsweise umfasst ist,
dass in der kreuzförmigen Struktur des Kontaktträgers Eckbereiche mit einer Innenkante eingeformt sind, die Aufnahmerillen aufweisen, in denen achsparallel ausgerichtet, elektrische Kontakte angeordnet sind, und
dass der Kontaktträger zusammen mit den elektrischen Kontakten von einem elektrisch isolierenden Rundkörper umgeben ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
P210-40 WO.doc Bei der Erfindung handelt es sich um einen Rundsteckverbinder, der vier dif- ferenziell ausgebildete Signalleitungen in vier voneinander getrennten Kammern für eine optimale Abschirmung der vier differenziellen Signalleitungen aufnimmt.
Dabei ist vorteilhaft eine kreuzförmige Längsstruktur des Rundsteckverbinders vorgesehen, in deren jeweiligen Segmenten jeweils eine differenzielle Signalleitung - also je zwei Einzelleiter - eingebracht sind.
Dazu ist ein Kontaktträger vorgesehen, bestehend aus einem isolierenden Material, als Träger für elektrische Kontakte vorgesehen und das Schirm- kreuz umfassend, in der Form, dass der Kontaktträger direkt um das Schirmkreuz herum aufgespritzt wird, auf das Schirmkreuz aufschiebbar oder mehrteilig darauf verrastbar ist.
Hier werden insgesamt acht elektrische Kontakte, entweder mit einer Buchse oder einem Stift auf ihrer Steckseite versehen, in entsprechende Aufnahmerillen vorteilhaft in den Eckbereichen des kreuzförmigen Kontaktträgers eingefügt.
Für eine Leiterplattenmontage sind die Anschlussenden um etwa 90° abgewinkelt, wobei sich unterschiedliche Längen der Kontakte ergeben, um ein kreisförmiges Anschlussgebilde auf der Leiterplatte zu erzielen.
Auf diese Anordnung wird ein isolierender Rundkörper aufgeschoben, der in seinem Steckbereich vier Teilkreissegmente aufweist, in denen jeweils zwei der elektrischen Kontakte untergebracht sind.
Damit ist vorteilhaft ein lückenlos abgeschirmter Signaltransfer möglich, zu- mal der isolierende Rundkörper stets von einem metallisch leitenden Gehäuse in Form eines Frontplatteneinsatzes für einen Gegenstecker oder gar eines kompletten, die Leiterplatte umgebenden elektrisch leitenden Gehäuses, innerhalb dessen der interne Steckverbinder mit einem von außen zugeführten Gegenstecker verbindbar ist.
Für eine exakte Ausrichtung der Anschlussenden ist vorteilhafterweise eine Positionierhilfe vorgesehen, die an der Anschlussseite an dem Steckverbinder fixiert wird und entsprechend der Anordnung der Leiterplattenanschlüsse
P210-40 WO.doc Bohrungen aufweist, so dass die Anschlussenden exakt auf die Leiterplattenanschlüsse ausgerichtet werden.
Dabei ist eine gestufte Höhenverteilung innerhalb der kreisförmigen Anordnung der Bohrungen von Vorteil, so dass nicht alle Leiterplattenkontakte zur gleichen Zeit in die Positionierungshilfe einzufädeln sind.
Die elektrischen Kontakte sind als Drahtkontakte ausgebildet und werden in Längsrillen jeweils in entsprechenden Rillen in den vier Segmenten des Kontaktträgers eingerastet, so dass der darüber geschobene Rundkörper die Kontakte sicher aufnimmt.
Dabei sind die elektrischen Kontakte wahlweise als Stift- wie auch als Buchsenkontakt ausgebildet.
Der hier vorzugsweise dargestellte Rundsteckverbinder wird in einer geraden und einer gewinkelten Version vorgestellt und ist für eine direkte Montage auf Leiterplatten ausgelegt. Es ist aber auch eine rechteckige oder quadratische
Formgebung für den Steckverbinder ausführbar.
Darüber hinaus ist vorgesehen, die elektrischen Kontakte, neben ihrem Ein- clipsen in entsprechende Ausnehmungen des Kontaktträgers, direkt in dessen Kunststoffkörper einzubetten.
In einer bevorzugten Ausbildungsform ist der Steckverbinder in einer abgewinkelten Bauform zur Montage auf einer Leiterplatte vorgesehen.
Für diese gewinkelte Version ist erstmals ein Schirmkreuz entwickelt worden, dass vorteilhafterweise auch die senkrechte Abbiegung der elektrischen Kon- takte berücksichtigt, so dass die gesamte Länge der Kontakte, von der
Steckseite bis zur Anschlussseite auf der Platine unterbrechungsfrei abgeschirmt ist.
In erster Linie ist vorgesehen, dass der Steckverbinder zunächst keine weite- re abschirmende Außenhülle aufweist, da die Endmontage zusammen mit der Leiterkarte zumindest innerhalb eines alle Bauteile umfassenden, abschirmenden Gehäuses erfolgt.
P210-40 WO.doc In einer weiteren Ausbildungsform kann der Steckverbinder jedoch auch in eine ihn direkt umgebende elektrisch leitende Hülle eingeschoben werden.
Es sind jedoch auch Anwendungsfälle vorgesehen, einen oder mehrere auf einer Leiterplatte fixierte Steckverbinder innerhalb eines elektrisch nicht leitenden Gehäuses anzuordnen, wobei der Steckverbinder in einen elektrisch leitenden Frontplatteneinsatz innerhalb einer elektrisch leitenden Frontplatte eingeschoben wird, so dass der Frontplatteneinsatz gleichzeitig eine Befestigungsmöglichkeit für den zu steckenden Gegensteckers bildet.
Hierbei ist der Steckverbinder bzw. der Rundkörper„schwimmend" gelagert, d.h. er ist nur auf der Leiterplatte gehalten, während der zugeführte Gegenstecker vorteilhaft in einer Verschraubung eines Frontplatteneinsatzes gehalten wird. Wobei die Verschraubung als Hülse geformt, zwar über den
Rundsteckverbinder reicht, die beiden aber nicht fest miteinander verbunden sind, jedoch die abschirmende Wirkung mittels der Schirmfeder vollzogen wird.
Weiterhin ist zweckmäßigerweise in einer weiteren Ausbildungsform eine gerade Bauform des Steckverbinders vorgesehen, die senkrecht auf eine Leiterplatte zu montieren ist.
Hierbei sind alle eingefügten elektrischen Kontakte von der gleichen Bauform.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines Schirmkreuzes;
Fig. 2.0 eine isometrische Ansicht eines Schirmkreuzes mit einem umsprit- zen Kontaktträger;
Fig. 2.1 eine isometrische Ansicht eines Kontaktträgers zum Aufschieben auf das Schirmkreuz;
P210-40 WO.doc Fig. 2.2 eine isometrische Ansicht von zwei Kontaktträgerhälften zum gegenseitigen Aufschieben auf das Schirmkreuz;
Fig. 2.3 eine isometrische Ansicht eines aus zwei Längshälften bestehenden Kontaktträgers zum Aufrasten auf das Schirmkreuz;
Fig. 2.4 eine isometrische Ansicht eines aus vier Segmenten bestehenden
Kontaktträgers zum Aufrasten auf das Schirmkreuz;
Fig. 2.5 eine isometrische Ansicht eines aus vier Segmenten an Filmscharnieren zusammenhängenden Kontaktträgers zum Verrasten auf dem Schirmkreuz;
Fig. 3 eine Ansicht eines elektrischen Kontaktes;
Fig. 4 eine isometrische Ansicht eines Rundkörpers;
Fig. 5 eine isometrische Ansicht von montierten Kontakten in dem Kontaktträger, positioniert auf dem Schirmkreuz;
Fig. 6 eine isometrische Ansicht einer Positionierhilfe;
Fig. 7 eine isometrische Ansicht eines komplett montierten Steckverbinders;
Fig. 8 eine steckseitige Ansicht des Steckverbinders in einem Frontplatteneinsatz;
Fig. 9 eine anschlussseitige Ansicht eines gewinkelten Steckverbinders auf einer Leiterplatte in einem Frontplatteneinsatz einer Frontplatte, und Fig.10 ein gerader Steckverbinder, senkrecht auf einer Leiterplatte montiert, umgeben von einem Frontplatteneinsatz.
In der Fig. 1 ist ein elektrisch leitendes, axial expandiertes Schirmkreuz 10 für einen Steckverbinder 1 dargestellt, wobei durch die kreuzförmige Struktur vier halboffene Quadranten 16 entstehen, in denen jeweils paarweise elektrische Kontakte 30 anzuordnen sind.
Das Schirmkreuz 10 ist aus zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Wän- den 1 1 ,12 gebildet, wobei die hier gezeigte gewinkelte Version, beidseitig der senkrechten Wand 1 1 , zwei an die waagrechte Wand 12 anschließende, senkrechte Wände 13 zur Trennung der später dort anzuordnenden oberen und unteren Kontakte 30 aufweist.
P210-40 WO.doc Weiterhin weisen die senkrechten und waagrechten Wände 1 1 , 12 jeweils auf einer Seite achsparallel ausgerichtete Rillen 18 auf, in die dazu vorgesehene Wulste 26 auf den entsprechenden Seiten der Kontaktträger 20 eingreifen und zur Führung der weiter unten beschriebenen Kontaktträger 20 die- nen.
Dabei ist die steckseitige Geometrie des Schirmkreuzes normmäßig vorgegeben.
Etwa mittig zur Länge des Schirmkreuzes 10 sind an den Außenkanten der senkrechten und waagerechten Wände 1 1 ,12 und jeweils gegenüberliegend erste und zweite Rastanformungen vorgesehen.
Wobei die ersten Rastanformungen 15.1 zur Verrastung eines Kontaktträgers 20 und die zweiten Rastanformungen 15.2 für einen später aufzuschiebenden Rundkörper 40 vorgesehen sind.
Weiterhin ist noch ein Massestift 17 an dem Schirmkreuz 10 zur elektrischen
Kontaktierung mit einer Leiterplatte 65 vorgesehen.
Die Fig. 2.1 zeigt das Grundexemplar eines einteiligen Kontaktträgers 20.1 , in dessen inneren Hohlraum 29 das Schirmkreuz 10 einschiebbar ist.
In den äußeren Eckbereichen des Kontaktträgers 20 ist jeweils eine gleichschenklige Innenkante 22 mit einem Winkel von etwa 45° axial ausgerichtet, die wiederum jeweils zwei nebeneinander eingeformte Aufnahmerillen 23 aufweist.
Die Aufnahmerillen weisen unterschiedliche Abschnitte auf:
einen ersten Abschnitt 24.1 , der eine eckige Innenkante zeigt, einen zweiten verengten Abschnitt 24.2, als runde Rille ausgeführt und einen dritten Abschnitt 24.3 mit ebenfalls runder Rille, aber mit einem größerem Durchmesser als im zweiten Abschnitt 24.2.
Weiterhin sind längs der Außenkanten des Kontaktträgers 20.1 axiale Schlit- ze 27 mit Verrastungshaken 28 vorgesehen, wovon jeweils zwei gegenüberliegende, zur Verrastung einmal des Schirmkreuzes 1 0 mit den ersten Rastanformungen 15.1 und die beiden zweiten Rastanformungen 15.2, senkrecht
P210-40 WO.doc dazu, zur Verrastung eines auf den Kontaktträger 20.1 aufzuschiebenden Rundkörpers 40 vorgesehen sind.
In der Fig. 2.0 ist eine spezielle Ausführung gezeigt, die einen derartigen, gleichartigen Kontaktträger 20.1 zeigt, der durch Umspritzen direkt und einstückig mit dem Schirmkreuz 10 verbunden ist.
Die Fig. 2.2 zeigt einen mehrteiligen Kontaktträger 20.2, wobei hier zwei Segmentteile vorgesehen sind, die jeweils von einer Seite axial auf das Schirmkreuz aufschiebbar sind und mit einem stiftförmigen Rastmittel 25.1 zusammengehalten das Schirmkreuz 10 mittig beidseitig der Rastanformungen 15.1 , 15.2 umfassen. Dazu sind an den mittig zusammentreffenden Bereichen der jeweiligen Außenkanten 21 des Kontaktträgers 20.2 entsprechende Ausnehmungen 21 .2 vorgesehen.
Die Fig. 2.3 zeigt einen mehrteiligen Kontaktträger, der aus zwei Einzelsegmenten 20.3 besteht, die als gleichartige Halbschalen ausgebildet und aufeinandergelegt, das Schirmkreuz 10 umgebend, miteinander verrastet werden. Des Weiteren werden in Fig. 2.4 vier einzelne Segmente - aber vier gleichartige Segmente 20.4 - um das Schirmkreuz 10 angeordnet, zusammengefügt und jeweils mit Rastmitteln 25.2 miteinander verrastet.
In der Fig. 2.5 ist letztlich ein einteiliger Kontaktträger 20.5 gezeigt, der aus hier vier, jeweils mittels eines Filmscharnieres 20.7 miteinander verbundenen
Segmenten 20.6 gebildet ist, die um das Schirmkreuz 10 gelegt werden und deren Enden mit Rastmitteln 25.3 miteinander verrastbar sind.
In der weiteren Beschreibung sind die unterschiedlichen Versionen der Kon- taktträger zur Vereinfachung jeweils als Kontaktträger 20 bezeichnet, da die äußerlichen Konturen stets die gleichen Funktionsmerkmale aufweisen.
P210-40 WO.doc Die Fig. 3 zeigt einen drahtförmigen, elektrischen Kontakt 30, der unterschiedlich geformte Bereiche, adäquat zu den unterschiedlich geformten Abschnitten 24 in den Aufnahmerillen 23 der verschiedenen Kontaktträgerversionen 20 aufweist.
Die Steckseite 31 des elektrischen Kontaktes 30 ist entweder als Stift oder als Buchse ausgeführt, während die Lötseite 32.1 jeweils um etwa 90° aus der Achse abgewinkelt ist.
Die Längen der elektrischen Kontakte 30 sind unterschiedlich, wobei immer der 1 . Bereich 32.1 mit der abgewinkelten Lötseite kürzer oder länger ausge- führt ist.
Signifikant ist der nächste 2. Bereich 32.2, bei dem der Kontakt eine Vierkantform aufweist, die in den 1 . Abschnitt 24.1 mit der eckigen Kante im Kontaktträger 20 eingesetzt wird. Dadurch wird eine erste grobe Ausrichtung der Lötseiten zur späteren Montage auf einer Leiterplatte 65 erzielt.
Der 3. Bereich 32.3 ist insgesamt zum Einclipsen und Halten des Kontaktes
30 im zweiten Abschnitt 24.2 des Kontaktträgers 20 vorgesehen, während der 4. Bereich 32.4 mit einem größeren Durchmesser in die lange Führungsrille 24.3 des 3. Abschnittes des Kontaktträgers 20 eingelegt wird. In einer weiteren Fig. 4 ist der Rundkörper 40 dargestellt, der auf die kreuzförmige Struktur aus Schirmkreuz 10 und Kontaktträger 20 aufzuschieben ist.
Der äußerlich, im Wesentlichen, runde Konturen aufweisende und aus einem nicht elektrisch leitenden Material gefertigte Rundkörper 40 ist in seinem In- neren an die äußere Kreuzform des Kontaktträgers 20 angepasst. Wobei zwei gegenüberliegende Längsschlitze 44 mit Verrastungshaken 45 vorgesehen sind, in die die zweiten Rastanformungen 15.2 des Schirmkreuzes 10 zur Arretierung eingreifen.
Mit dem Ende des Längsschlitzes 44 ist eine umlaufende Ringnut 46 in den Rundkörper 40 eingeformt, in die eine so genannte Schirmfeder 60 einzufügen ist. Wobei die Schirmfeder durchaus eine abweichende Form gegenüber der hier gezeigten aufweisen kann.
P210-40 WO.doc Weiterhin weist der Rundkörper 40 eine Steckseite 41 mit vier Teilkreissegmenten 42 auf, in denen jeweils zwei Bohrungen 43 für die Steckseiten 31 der als Buchse oder Stift ausgebildeten elektrischen Kontakte 30 eingeformt sind.
Zwischen diese Teilkreissegmente 42, greifen zumindest teilweise, die senkrechten und waagrechten Wände 1 1 ,12 des Schirmkreuzes 10 ein.
Dabei kann auch vorgesehen sein, den Rundkörper für eine mit Stiftkontakten versehene Ausführung direkt um den Kontaktträger herum aufzuspritzen. Die Fig. 5 zeigt einen bereits teilweise zusammengefügten Steckverbinder, der das Schirmkreuz 10 mit dem aufgeschobenen Kontaktträger 20 sowie mit darin eingefügten elektrischen Kontakten 30 enthält.
Die Fig. 6 zeigt eine Positionierhilfe 50 zur Ausrichtung der Lötseiten 32.1 der elektrischen Kontakte 30, die an den Rundkörper 40 angefügt wird und mittels eines Fixierstiftes 55 auf der Leiterplatte 65 eingesetzt wird.
Die Positionierhilfe 50 ist zunächst als flache Scheibe 51 mit zwei Viertelkreis-Abschnitten 52 auf einem erhöhten Niveau ausgebildet,. So werden beim Anfügen der Positionierhilfe die Lötseiten 32.1 der elektrischen Kontakte 30 erst in die Bohrungen 53.1 bei den höherstehenden Abschnitten 52 eingefügt und anschließend die restlichen Kontakte in die Bohrungen 53.2 des flachen Bereiches 51 .
Entsprechend einer gewollten, kreisförmigen Anordnung der lötbaren An- Schlussenden 32.1 der elektrischen Kontakte 30 sind die Bohrungen 53.1 ,
53.2 in der Positionierhilfe 50 angeordnet.
Zusätzlich ist auch noch eine Bohrung 54 für den Massestift 17 des Schirmkreuzes 10 erforderlich.
Weiterhin sind an der dem Rundkörper 40 zugewandten Seite zwei Stifte 57 zur Halterung im Rundkörper 40 angeformt, während auf der entgegengesetzten Seite mindestens ein Fixierstift 55 für die Leiterplatte 65 vorgesehen ist.
P210-40 WO.doc Außerdem ist auf der der Leiterplatte 65 zugewandten Seite der Positionierhilfe 50 ein hier nicht weiter gezeigter Abstandshalter in Form eines erhabenen, gleichschenkligen Kreuzes angeformt, zum distanzierten Aufsetzen der Positionierhilfe auf die Leiterplatte 65.
In der Fig. 7 ist ein bereits so weit konfektionierten Steckverbinder 1 dargestellt, an den zusätzlich die Positionierhilfe 50 angefügt ist.
Auf dem Rundkörper 40 ist die Schirmfeder 60 in der umlaufenden Nut 46 erkennbar, mittels der eine Kontaktierung mit einem weiter unten beschrie- benen Frontplatteneinsatz 75 sichergestellt ist.
Die Schirmfeder 60 ist hier als Spiralfeder gezeigt und übernimmt die Masse- kontaktierung zwischen dem Schirmkreuz 10 über die zweite Rastanformung 15.2 zu dem metallischen, elektrisch leitenden Frontplatteneinsatz 75. So ist in der Fig. 8 beispielsweise ein Frontplatteneinsatz 75 für den
Rundsteckverbinder 1 vorgesehen, in den der Rundkörper 40 einschiebbar ist, wobei mittels der Schirmfeder 60 eine Kontaktierung der Masseströme auf die allgemeine Gehäusemasse über die Frontplatte 70 gesichert ist.
Damit ist prinzipiell jeder der vier Segmente 42 des kompletten Steckverbin- ders 1 mit den darin angeordneten elektrischen Kontakten 30 optimal gegen
Fremdspannungen hermetisch abgedichtet.
Im gesteckten Zustand mit einem Gegenstecker, greift dessen Schirmkreuz dann in das kreuzförmige Steckgesicht, gebildet durch die vier Segmente 42, des Rundkörpers 40 ein, so dass eine durchgängige Abschirmung der Sig- nalleitungen in den vier Segmenten erzielt wird.
In der Fig. 9 ist ein gewinkelter Steckverbinder 1 in einer anschlussseitigen Perspektive gezeigt, der auf einer Leiterplatte 65 fixiert ist und„schwimmend" in eine abschirmende Hülse, einen Frontplatteneinsatz 75 eingeschoben ist. Das heißt der Steckverbinder 1 liegt dabei relativ frei, eingeschlossen die
Kontaktierung mit der Schirmfeder, in dem in einer Frontplatte 70 verschraubten Frontplatteneinsatz 75, wobei ein zu kontaktierender Gegenste-
P210-40 WO.doc cker jedoch fest mit dem Frontplatteneinsatz 75 verschraubt oder verrastet befestigbar ist.
Die Fig. 10 zeigt eine Variante des Steckverbinders 2 in einer so genannten geraden Ausführung. Das heißt die elektrischen Kontakte sind bei gleicher
Länge durchgehend gerade ausgebildet. Ein derartiger Steckverbinder wird, wie hier gezeigt, senkrecht auf die Leiterplatte 65 aufgesetzt.
Außerdem ist noch ein auf den Steckverbinder 2 aufgeschobener Frontplatteneinsatz 75 gezeigt.
In allen Anwendungsfällen ist jedoch eine störstrahlungssichere Abschirmung der Signale zumindest durch den Frontplatteneinsatz 75 für den Steckverbinder 1 , 2 vorgesehen.
Das Gehäuse kann demnach entweder als„Hülse" geformt sein, und wird als Frontplatteneinsatz 75 beispielsweise in ein Kunststoffgehäuse verbaut, in dem ein oder mehrere Steckverbinder 1 bereits auf einer Leiterplatte 65 entsprechend der Ausrichtung der Frontplatteneinsätze zum Stecken mit einem Gegenstecker angeordnet sind. Oder die Leiterplatte ist mit den darauf angeordneten Steckverbindern komplett in einem metallischen oder elektrisch leitenden Gehäuse 80 ebenfalls zur Steckung mit entsprechenden Gegensteckern untergebracht.
P210-40 WO.doc Bezugszeichenliste
Steckverbinder für differenzielle Datenübertraqunq
Az.: P 210-40 DE P1 9
1 Steckverbinder, abgewinkelt
2 Steckverbinder, gerade
3 Steckseite
4
5 Anschlussseite
10 Schirmkreuz, elektrisch leitend
1 1 senkrechte Wand
12 waagrechte Wand
13 90 ° abgebogene Wand
14 Steckseite
15.1 1 . Rastanformung für Kontaktträger
15.2 2. Rastanformung für Rundkörper
16 Quadranten des Schirmkreuzes
17 Massestift
18 Rille für Wulst 26
20.0 Kontaktträger umspritzt auf 10
20.1 Kontaktträger, einteilig aufschiebbar
20.2 Kontaktträger, zweiteilig, mittig, aufschiebbar
20.3 Kontaktträger, zweiteilig, aufeinander verrastbar
20.4 Kontaktträger, vierteilig, miteinander verrastbar
20.5 Kontaktträger, vier Segmente mit Filmscharnier
20.6 Segmente
20.7 Filmscharnier
21 Außenkanten
21.2 Ausnehmungen in den Außenkanten bei 20.2
22 Innenkante, gleichschenklig
23 Aufnahmerillen
24.1 1. Abschnitt eckig, zum Polarisieren
24.2 2. Abschnitt rund, zum Einclipsen
24.3 3. Abschnitt rund, zur Führung
25.1 Rastmittel für 20.2
25.2 Rastmittel für 20.3, 20.4
25.3 Rastmittel für 20.5
26 Wulst am Kontaktträger für Rille 18
27 Längsschlitze zum Aufschieben an 20.1
28 Verrastungshaken für Kontaktträger
29 Hohlkreuz
P210-40 WO.doc 30 Kon takte, Drah kon takte
31 Steckseite (Stift oder Buchse)
32.1 1. Bereich, Anschlussende (abgewinkelt), Lötseite
32.2 2. Bereich, Vierkantbereich zum Polarisieren
32.3 3. Bereich, Einclipsbereich, rund
32.4 4. Bereich, Führungsbereich, rund
40 Rundkörper
41 Steckseite
42 Teilkreissegmente
43 Bohrungen für Kontakte
44 Längsschlitz zum Verrasten
45 Rasthaken
46 Ringnut
47 Fixierstifte für senkrechte Montage
50 Posiüonierungshiife
51 Scheibe
52 Viertelkreisabschnitte
53.1 Bohrungen für Kontakte in 52
53.2 Bohrungen für Kontakte in 51
54 Bohrung für Massestift 17
55 Fixierstifte für LP
56 Abstandshalter, kreuzförmig für Reflowlöten (nicht sichtbar)
57 Fixierstifte für Rundkörper
60 Schirmfeder
65 Leiterplatte
70 Frontplatte
75 Frontplatteneinsatz
80 Gehäuse
P210-40 WO.doc

Claims

Patentansprüche
Steckverbinder zur differenziellen Signal- und Datenübertragung, wobei mehrere elektrische Kontakte jeweils paarweise in einem Segment einer kreuzförmigen Steckerstruktur angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet,
dass die kreuzförmige Struktur für den Steckverbinder (1 ) aus zwei senkrecht aufeinanderstehenden Wänden (1 1 ,12) als gleichschenkliges, länglich expandiertes und elektrisch leitendes Schirmkreuz (10) ausgebildet ist,
dass das Schirmkreuz (10) von einem annähernd kreuzförmig geformten, aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigten Kontaktträger (20.0, 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5) zumindest bereichsweise um- fasst ist,
dass in der kreuzförmigen Struktur des Kontaktträgers (20.0, 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5) Eckbereiche mit einer Innenkante (22) eingeformt sind, die Aufnahmerillen (23) aufweisen, in denen achsparallel ausgerichtet, elektrische Kontakte (30) angeordnet sind, und dass der Kontaktträger (20.0, 20.1 , 20.2, 20.3, 20.4, 20.5 ) zusammen mit den elektrischen Kontakten (30) von einem elektrisch isolierenden Rundkörper (40) umgeben ist.
O.doc Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass der isolierende Rundkörper (40) etwa mittig zu seiner Länge, eine umlaufende Nut (46) aufweist, in der eine Schirmfeder (60) eingefügt ist, wobei die Schirmfeder (60) mittels im Rundkörper (40) vorgesehener Schlitze (44) das elektrisch leitende Schirmkreuz (10) und ein den Rundkörper (40) umgebenden und elektrisch abschirmenden Frontplatteneinsatz (75) kontaktiert.
Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass der Kontaktträger (20.0) in einem umspritzenden Arbeitsgang mit dem Schirmkreuz (10) fest und einteilig verbunden ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass der Kontaktträger (20.1 ) einteilig oder dass der Kontaktträger (20.2) mehrteilig zum Aufschieben und Umfassen des Schirmkreuzes (10) ausgeführt ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass der Kontaktträger (20. 3, 20.4) zum Umfassen des Schirmkreuzes (10), mehrteilig ausgeführt ist, und zum Verrasten auf dem
Schirmkreuz (10) mit Rastmitteln (25.2) versehen ist.
Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass der Kontaktträger (20.5), zum Umfassen des Schirmkreuzes (10), mehrere Segmente (20.6) aufweist, die mittels Scharnierverbindungen (20.7) miteinander verbunden sind, und Rastmittel (25.3) zum Verrasten auf dem Schirmkreuz (10) aufweisen.
Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass die senkrecht aufeinanderstehenden Wände (1 1 , 12) jeweils gegenüberliegend, erste Rastanformungen (15.1 ) zur Verrastung mit dem Kontaktträger (20) aufweisen, und
dass zweite Rastanformungen (15.2) zur Verrastung mit dem Rund- O.doc körper (40) vorgesehen sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rundkörper (40) mindestens einen Längsschlitz (44) aufweist zur Verrastung mit der zweiten Rastanformung (15.2) auf dem Schirmkreuz (10), wobei der Längsschlitz (44) mit einer umlaufenden Nut (46) auf dem Rundkörper (40) zusammentrifft, und in diese Nut eine Schirmfeder (60) eingelassen ist. 9. Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass die in den Aufnahmerillen (23) eingesetzten elektrischen Kontakte (30) an ihren Anschlussenden (32.1 ) mittels einer Positionierhilfe (50) auszurichten sind, wobei die Positionierhilfe (50) kreisförmig angeordnete Öffnungen (53.1 , 53.2), verteilt auf zwei Niveaus (51 , 52) aufweist, durch die die Anschlussenden (32.1 ) der Kontakte (30) hindurchgeführt werden, für eine exakte Positionierung mit entsprechend korrelierenden Kontaktbohrungen auf einer Leiterplatte (65).
Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte (30) eine Steckseite (31 ) und ein um etwa 90° von der Achse abgewinkeltes Anschlussende (32.1 ) aufweisen, und dass verschieden geformte Abschnitte (32.2, 32.3, 32.4) zum korrekten Einsatz in den Aufnahmerillen (23) des Kontaktträgers (20) vorgesehen sind.
Steckverbinder nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die waagrechte Wand (12) des Schirmkreuzes (10) eine senkrechte dazu, um 90° quer zur Längsausrichtung des Schirmkreuzes (10) angeformte, abgewinkelte Wand (13) aufweist.
P210-40 WO.doc
EP11775722.9A 2010-08-13 2011-08-10 Steckverbinder für differenzielle datenübertragung Active EP2603952B1 (de)

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