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Die
Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einem zumindest teilweise
in einem Gehäuse angeordneten Isolatorkanal.
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Steckverbinder
sind mechanische Komponenten, die auf der physikalischen Ebene eine
leitende Verbindung realisieren. Die einzelnen Steckverbinder sind üblicherweise
speziell an die physikalischen Eigenschaften der Kabel, an deren übertragungstechnische
Parameter und an deren Dienste angepasst. Nachfolgend umfasst „Steckverbinder" sowohl
Stecker als auch Buchsen.
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Steckverbinder
werden für vielfältige Zwecke in zur Verringerung
elektromagnetischer Abstrahlung leitenden Gehäusen oder
allgemeiner in oder auf leitenden Steckerträgern fixiert,
die auch als Masseverbindung dienen können. In oder auf
solchen Steckerträgern fixiert, können die fixierten
Stecker mit losen und/oder mit ebenfalls anderweitig fixierten Komplementärsteckern
verbunden werden. Insbesondere aus der Computertechnik sind genormte
Stecker bzw. Steckverbinder zum Verbinden von Computern mit Peripheriegeräten
bekannt, die als Trapez-Steckverbinder, D-Sub-Steckverbinder, USB-A-
oder -B-Steckverbinder, EURO-Netzsteckverbinder oder als TMC-Steckverbinder
bekannt sind. LAN, TAE, SFP Gehäuse und Stecker für
optische Transmitter, CF (Compact flash) sind weitere Beispiele.
Grundsätzlich ist die Erfindung auf fast alle Steckverbinder bis
auf z. B. Koaxialsteckverbinder anzuwenden.
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Aus
der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2006 015 908 U1 ist ein Steckverbinder
bekannt, bei dem ein aus einem Kunststoffkörper bestehender
Isolatorkanal, welcher mehrere Durchführungen für
leitende Verbindungen, z. B. elektrische Leitungen, und zumindest
zwei Außenflächen ausbildet, von einem leitenden
Steckverbindergehäuse umgeben ist, welches zumindest zwei
Außenflächen des Isolatorkanals offen lässt.
Aus dieser Gebrauchsmusterschrift ist auch das Verwenden eines aus
elektrischem Isoliermaterial hergestellten Isolatorkörpers
zum Bilden des Isolatorkanals bekannt.
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In
dem bekannten Steckverbinder selbst ist eine nichtleitende Querschnittsfläche
in einem Kanal zwischen einer ersten und einer zweiten Außenfläche
ausgebildet, wobei die leitende Verbindung in besagtem Isolatorkanal
zwischen der ersten und der zweiten Außenfläche
ausgebildet ist. Durch diese nichtleitende Querschnittsfläche
des Isolatorkanals kann elektromagnetische Strahlung von der einen Kontaktfläche
zu der anderen durchdringen. Je größer die nichtleitende
Querschnittsfläche in dem Kanal ist, desto kleiner ist
die Strahlungsfrequenz, ab der die Strahlung besagte nichtleitende
Querschnittsfläche durchdringen kann, um von einer Außenfläche zu
der anderen Außenfläche zu gelangen, und schließlich
abgestrahlt wird. Die aus dem Stand der Technik bekannten Stecker
haben den Nachteil, dass sie große nichtleitende Querschnittsflächen
besitzen und dadurch ein breites Spektrum an elektromagnetischer
Strahlung durchlassen. So kann beispielsweise ein Gehäuse
mit in Gehäuseausschnitten fixierten Steckern keine optimale
Abschirmung vor austretender elektromagnetischer Strahlung bieten.
Insbesondere wird es bei künftigen, verschärften
Prüfbedingungen zu hohen Frequenzen hin schwierig, die Grenzwerte
einzuhalten.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Steckverbinder zu schaffen,
welcher elektromagnetische Strahlung besser abschirmt.
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Die
Aufgabe wird durch den Steckverbinder mit den Merkmalen nach Anspruch
1 gelöst.
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Der
erfindungsgemäße Steckverbinder weist einen Isolatorkanal
auf, welcher zumindest zwei Außenflächen und zumindest
eine Durchführung für eine leitende Verbindung
ausbildet. In und/oder an dem Isolatorkanal ist eine Leiteranordnung
ausgebildet, welche die minimale nichtleitende Querschnittsfläche
des Isolatorkanals verkleinert und die leitend mit einem leitenden
Steckverbindergehäuse verbunden ist. Der Isolatorkanal
ist zumindest teilweise in dem Steckverbindergehäuse des
Steckverbinders angeordnet. Durch Minimierung der nichtleitenden Querschnittsfläche
des Isolatorkanals wird der Isolatorkanal für zunehmend
hohe Frequenzen der elektromagnetischen Strahlung undurchlässig.
Eine Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung aus beispielsweise
einem Messgerät wird damit verringert. Der erfindungsgemäße
Steckverbinder hat insbesondere den Vorteil, dass auch bei offenem
Steckverbinder eine Abschirmung erfolgt. Das Aufsetzen von leitenden
Abdeckkappen auf nicht genutzte Steckverbinder eines Geräts
kann damit entfallen. Dies wirkt sich bereits bei Frequenzen von
z. B. 1–10 MHz deutlich aus, die typisch für Schaltnetzteile
sind.
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In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Steckverbinders mit modifiziertem
Isolatorkanal zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung dargestellt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn zumindest ein Abschnitt des Isolatorkanals
einen Isolatorkörper beinhaltet, da durch diesen Isolatorkörper
z. B. eine mechanische und elektrisch isolierende Stabilisierung bzw.
Fixierung der leitenden Verbindung, die an einem Ende die Kontaktpins
des Steckverbinders ausbilden, ermöglicht ist.
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Besteht
die Leiteranordnung aus mehreren vorzugsweise nicht direkt leitend
miteinander verbundenen Leiterteilen, so können die verschiedenen
indirekt z. B. über das leitende Gehäuse des Steckverbinders,
leitend miteinander verbundenen Leiterteile in vorteilhafter relativer
Lage und Orientierung angeordnet werden, um den Fertigungsprozess
zu vereinfachen. So können beispielsweise zwei grobmaschige
metallische Gitter hintereinander derart relativ zueinander versetzt
angeordnet werden, dass die nichtleitende Querschnittsfläche
insgesamt z. B. bei Betrachten einer Projektion des Isolatorkanals
minimiert wird. Es können auch zwei metallische Gitter
oder Platten, welche jeweils nur eine Hälfte des nichtleitenden
Querschnitts des Isolatorkanals abdecken, derart angeordnet werden,
dass beide in Kombination den gesamten nichtleitenden Querschnitt
des Isolatorkanals abdecken, selbst wenn sie jeweils in verschiedenen
Ebenen liegen. Liegen beide Gitter in verschiedenen Ebenen so können
durch den durch sie gebildeten Spalt z. B. elektrische Leitungen
geführt werden. An Stelle der Verwendung von Gitter oder
Platten können auch gewisse Bereiche der Außenflächen
des Isolatorkanals derart mit Leitendem Material bedampft werden,
dass die bedampftem Bereiche auf den Außenflächen
zueinander komplementär sind und die minimale nichtleitende
Querschnittsfläche des Isolatorkanals minimiert wird. Als Leiterteil
kann auch ein mit Löchern zur Durchführung der
Kontaktpins versehenes Blech verwendet werden.
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Durch
eine ebene, flächige Ausgestaltung eines Leiterteils der
Leiteranordnung, kann dieser z. B. platz- und materialsparend und
geometrisch günstig angeordnet werden. Ein feinmaschiges
Drahtgitter z. B. spart gegenüber einer ebenso dicken Metallplatte Material
und schirmt dennoch einen großen Teil der elektromagnetischen
Strahlung ab. Auch das Durchführen von elektrischen Leitungen
durch das Gitter ist erleichtert. Durch die Verwendung von Leiteranordnungen
in Steckverbindern wird die Abstrahlung auch bei von einem Gerät
abgezogenem Stecker verringert. Ein Leiterteil der Leiteranordnung
kann z. B. auch an der ebenen Außenfläche angeordnet
sein. Dann ist das Vorhandensein einer Leiteranordnung am Steckverbinder äußerlich
erkenntlich.
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Werden
in dem Isolatorkanal in mehreren Ebenen verschiedene Leiterteile
der Leiteranordnung angeordnet, kann flexibler auf konstruktive Zwänge
reagiert werden und können die verschiedenen Teile räumlich
zueinander abgestimmt und/oder platziert werden. Z. B. kann es fertigungstechnisch vorteilhaft
sein, als Leiterteile zwei relativ grobmaschige Gitter versetzt
zueinander in einem Isolatorkörper zu umspritzen, da auch
hier die minimale Querschnittsfläche des Isolatorkanals
minimiert wird. Durch das einzelne, relativ grobmaschige Gitter
wird dabei gleichzeitig die vollständige Umschließung beim
Spritzen des Kunststoffs gewährleistet.
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Das
Ausbilden zumindest eines Leiterteils der Leiteranordnung an zumindest
einer Außenfläche des Isolatorkanals kann wegen
der optischen Erkennbarkeit das Vorhandensein einer solchen Leiteranordnung
in dem verwendeten Steckverbinder signalisieren.
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Durch
Ausbilden zumindest eines Teils der Leiteranordnung in dem Isolatorkanal
kann vorteilhafterweise eine mechanische Beschädigung und/oder
eine versehentliche elektrische Kontaktierung des zumindest einen
Leiterteils der Leiteranordnung durch z. B. Komplementärstecker
beim Aufstecken verhindert werden. Damit wird die Betriebssicherheit
des Geräts verbessert.
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Indem
die Leiteranordnung die Durchführungen der leitenden Verbindungen
jeweils einzeln umschließt, wird die minimale nichtleitende
Querschnittsfläche des Isolatorkanals optimal verkleinert. Dabei
kann das Umschließen in einer aus nur einem Leiterteil
gebildeten Leiteranordnung oder aber durch Zusammenwirken von mehreren
Leiterteilen, die jeweils für sich mehrere Durchführungen
umschließen erfolgen.
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Vorzugsweise
ist zumindest ein Teil der Leiteranordnung als Gitter ausgebildet,
das mit schon geringem Leitermaterialaufwand eine großflächige Leiteranordnung ermöglicht,
welche als Faradayscher Käfig fungiert. Zudem sind Gitter
als Zukaufteile leicht zu beziehen, was den logistischen Aufwand in
einer Fertigung reduziert.
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Die
Erfindung ist anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
detailliert erläutert. Es zeigen:
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Steckverbinders;
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2A eine
Frontansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Steckverbinders;
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2B eine
Frontansicht des erfindungsgemäßen Steckverbinders
aus 1;
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3 eine
perspektivische Draufansicht eines dritten erfindungsgemäßen
Steckverbinders; und
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4 eine
Ansicht eines als Steckerträger fungierenden Elektronikgerätgehäuses.
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Die 1 zeigt
eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Steckverbinders 1. Ein Isolatorkanal 2, der im
dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Kunststoff-Isolatorkörper besteht,
verbindet eine erste und eine zweite Außenfläche 5.1 und 5.2.
Die zweite Außenfläche 5.2, welche nicht
sichtbar ist, liegt in einer Ebene, welche parallel zu jener Ebene
liegt, in der die dargestellte erste Außenfläche 5.1 liegt.
Der Isolatorkanal 2 ist zwischen den Außenflächen 5.1 und 5.2 von
einem elektrisch leitenden Gehäuse 8 umgeben.
Der Isolatorkanal 2 ist von dem Isolatorkörper 7 aus
Kunststoff gefüllt, welcher Durchführungen 3 zur
Führung und Fixierung von leitenden Verbindungen wie den
dargestellten Pins 4 ausbildet.
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Der
Isolatorkanal 2 bildet zwischen den Außenflächen 5.1 und 5.2 eine
nichtleitende Querschnittsfläche, welche elektromagnetische
Strahlung durch die erste Außenfläche 5.1,
durch den Isolatorkanal 2 und durch eine zweite Außenfläche 5.2 oder in
entgegengesetzte Richtung durchlässt. Um diese nichtleitende
Querschnittsfläche zu verkleinern, ist auf der ersten Außenfläche 5.1 ein
Gitter aus leitenden Drähten 10 ausgebildet, welches über
Lötstellen 9 an das leitende Gehäuse 8 elektrisch
leitend befestigt ist. Lötstellen 9 sind auch
an Kreuzungen 13 von Drähten 10 ausgebildet,
um eine elektrische Verbindung zwischen den Drähten 10 und
die mechanische Stabilität des Gitters zu gewährleisten.
Das Gitter bildet ein Leiterteil. Ein oder mehrere solcher Leiterteile, die
auch unterschiedlich ausgebildet sein können, bilden die
Leiteranordnung, die mit dem Steckverbindergehäuse leitend
verbunden ist. Anstelle des gelöteten Gitters kann auch
ein handelsübliches Maschengitter eingesetzt werden, bei
dem der Kontakt durch die Webstruktur hergestellt wird.
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2A zeigt
eine Frontansicht eines zweiten erfindungsgemäßen
Steckverbinders 1'. Auch dieser Steckverbinder weist wie
der Steckverbinder aus der 1 einen
Isolatorkanal 2 auf. Dieser verbindet die Außenflächen 5.1'
und 5.2', die in diesem Ausführungsbeispiel nicht
parallel zueinander sondern senkrecht aufeinander stehen, da der
gezeigte Steckverbinder 1' zur Montage auf einer Leiterplatte vorgesehen
ist. Die erste Außenfläche 5.1' ist dabei von
dem elektrisch leitenden Gehäuse 8' umgeben. Die
zweite Außenfläche 5.2', welche senkrecht
zu der ersten Außenfläche 5 angeordnet
ist, liegt in einer zu der durch die Spitzen der Enden der leitenden
Verbindungen 4' definierten Ebene parallelen ebene, aus
denen die Enden der elektrischen Leitungen 4' austreten.
Die leitenden Verbindungen 4' verbinden dabei die Bereiche
nahe den Außenflächen 5.1' und 5.2' elektrisch
leitend miteinander. Der Isolatorkanal 2' ist mit einem
Isolatorkörper 7' aus Kunststoff gefüllt.
Dieser bildet ebenfalls Durchführungen 3' zur Führung
der leitenden Verbindungen 4' aus. Die nichtleitende Querschnittsfläche,
die der Isolatorkanal 2 zwischen den Außenflächen 5.1'
und 5.2' ist durch ein Gitter aus leitenden Drähten 10',
welches über Lötstellen 9' an dem leitenden
Gehäuse 8' elektrisch leitend befestigt ist, verkleinert.
Lötstellen 9' an Kreuzungen 13' von Drähten 10' stellen
eine elektrische Verbindung zwischen den Drähten 10' und
die mechanische Stabilität des Gitters sicher. Der Steckverbinder 1 aus
der 2A besitzt zwei Einschnappelemente 14 und 14',
welche in das leitende Gehäuse montiert sind, zur mechanischen
Befestigung des Steckverbinders 1 z. B. in einer Platine.
Die Enden der leitenden Verbindungen 4', die aus der Kontaktfläche 5.2'
herausragen, sind so angeordnet, dass sie z. B. in entsprechende
Aufnahmen, z. B. einer Platine, eingeführt werden können.
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2B zeigt
eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Steckverbinders 1 aus 1.
Bezugszeichen und Inhalte entsprechen denen aus 1.
Auf eine wiederholte Figurenbeschreibung wird daher verzichtet.
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines dritten erfindungsgemäßen
Steckverbinders 1''. In diesem Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Steckverbinders 1'' umgibt
das leitende Gehäuse 8'', welches den Isolatorkanal 2'',
welcher den Isolatorkörper 7'' führt,
den Isolatorkanal 2'' und den Isolatorkörper 7'' nur
teilweise. In einem Randbereich des Isolatorkanals 2'' und
auf der Oberfläche des Isolatorkörpers 7'' ist
ein Gitter aus Drähten 10'' als Leiteranordnung
ausgebildet, welches an den durch die Drähte 10'' ausgebildeten
Kreuzungen 13'' und an den Kontaktstellen der Drähte 10'' mit
dem leitenden Gehäuse 8'' Lötstellen 9'' aufweisen.
Das Drahtgitter definiert eine Ebene, deren nichtleitender Querschnitt
durch das Drahtgitter verkleinert wird. Dieses Gitter wirkt als
Teil eines Faradayschen Käfigs, welcher gitterparameterspezifische
Frequenzen der elektromagnetischen Strahlung abschirmt. Der Eintritt
von elektromagnetischer Strahlung aus einem Gerät in den
Isolatorkanal wird damit verhindert.
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4 zeigt
eine Ansicht eines als Steckerträger 12 fungierenden
Rückwand eines Elektronikgerätgehäuses 15.
Das Elektronikgerätgehäuse 15 bildet
auf der als Steckerträger 12 fungierenden dargestellten
Seite Öffnungen 16, 16' aus, durch welche Teile
von z. B. erfindungsgemäßen Steckverbindern 1''' hindurchragen
können. Der Steckerträger 12 ist mit
einer elektrischen Masse verbunden. In dem Steckerträger 12 durch
Schrauben fixierte Steckverbinder 1''' mit leitendem Steckergehäuse 8''' bilden
zwischen dem leitenden Steckergehäuse 8''' und
dem Steckerträger 12 einen leitenden Kontakt aus.
Eine an das leitende Steckergehäuse 8''' leitend
kontaktierte Leiteranordnung 6, sei sie an oder in dem
Isolatorkanal 2''' und an oder in einem Isolatorkörper 7''' montiert,
ist somit mit der Masse verbunden und bildet so zumindest einen
Teil eines Faradayschen Käfigs. Eine solche Leiteranordnung 6 ist
in der 4 nicht dargestellt, da sie in dem Isolatorkörper
der jeweils die Rückwand durchdringenden Steckverbinder angeordnet
ist.
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Ein
jeweils an dem Steckergehäuse ausgebildeter Flansch kann
mittels eines Leitschaumelements mit dem Steckerträger
leitend verbunden sein. Alternativ sind Federlaschen ausgebildet,
die bei montiertem Steckverbinder den Steckerträger berühren
und so eine Masseverbindung des Steckverbindergehäuses
herstellen. An dem Steckverbindergehäuse kann zusätzlich
ein Kontaktelement zur Kontaktierung einer Leiterbahn eines Massepotentials auf
der Leiterplatte vorgesehen sein, auf dem der Steckverbinder angeordnet
ist.
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Im
Unterschied zu den dargestellten Ausführungsbeispielen
kann der Isolatorkanal 2 auch einen nicht mit dem Isolatorkörper
gefüllten Abschnitt aufweisen. Es können dann
z. B. zwei Isolatorteilkörper vorhanden sein, die die leitenden
Verbindungen an beiden Enden des Isolatorkanals fixieren. Die Leiteranordnung
kann auch in dem verbleibenden Luftspalt zwischen den Isolatorteilkörpern
angeordnet sein.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Vielmehr sind auch Kombinationen einzelner
Merkmale des Ausführungsbeispiels in vorteilhafter Weise
möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202006015908
U1 [0004]