EP3869631B1 - Daten-steckverbindungsadapter für eine datenübertragung und kraftfahrzeugsteckdose mit daten-steckverbindungsadapter - Google Patents
Daten-steckverbindungsadapter für eine datenübertragung und kraftfahrzeugsteckdose mit daten-steckverbindungsadapterInfo
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- EP3869631B1 EP3869631B1 EP20157930.7A EP20157930A EP3869631B1 EP 3869631 B1 EP3869631 B1 EP 3869631B1 EP 20157930 A EP20157930 A EP 20157930A EP 3869631 B1 EP3869631 B1 EP 3869631B1
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Definitions
- the invention relates to a motor vehicle socket for data transmission from a motor vehicle to a motor vehicle component, comprising a socket housing having an insertion opening for connecting a plug of the vehicle component and a connection opening for connecting the socket to a motor vehicle data network or on-board network, wherein the insertion opening can be sealed by a cover hinged to the socket housing.
- the data plug connection adapter is sealingly secured in the socket housing, wherein one of the two plug connection sides of the data plug connection adapter is accessible in the insertion opening, and the other of the two plug connection sides of the data plug connection adapter is accessible in the connection opening.
- the data connector adapter is sealed in the vehicle socket by a suitable multi-part seal between the outer circumference of the data connector adapter and a through-hole in the socket housing, into which the data connector adapter can be accommodated and in which the data connector adapter is fixed.
- the data connector adapter has a mandrel profile (as previously described) around its circumference, which, when the data connector adapter is secured in the through-hole of the socket housing, is pressed into the socket housing, which is usually made of plastic, under pressure.
- a sealed connection can also be created, for example, by injection molding or overmolding.
- the data connector adapter can be used for data transmission, for example, between a towing vehicle and a trailer or between a vehicle and a vehicle machine, e.g. an agricultural vehicle and an agricultural machine that can be attached to the agricultural vehicle.
- the data plug connection adapter can also be used to achieve the tightness required for such applications in the automotive sector.
- the data plug connection adapter has a plug body that has a first plug connection side, a second plug connection side, an electrically conductive plug shield that surrounds in particular the first and second plug connection sides, and a contact carrier.
- the first plug connection side comprises a first plug contact connection pattern for connecting a first data plug
- the second plug connection side comprises a second plug contact connection pattern for connecting a second data plug.
- the plug contact connection patterns can generally be adapted to the circumstances, in particular to the various data plugs with which the data plug connection adapter according to the invention is intended to be used, without departing from the scope of the invention.
- the data plugs are not part of the invention; where data plugs are described as examples in this text, this serves only to explain other features of the invention and for illustration purposes.
- the contact carrier of the data connector adapter is arranged between the first and the second connector connection side and carries at least two first contacts and at least two second contacts, which are arranged such that the first contacts form the first plug-in contact connection pattern and the second contacts form the second plug-in contact connection pattern. Exactly one of the first contacts is electrically connected to exactly one of the second contacts via a contact connection section.
- the contacts in the data plug-in connection adapter thus assume the function of conductors in data cables when transmitting the data signals in the plug-in connection adapter. In data cables, data is usually transmitted via conductor pairs over which signal waves are transmitted.
- EP 1 517 409 A2 discloses, for example, a high-frequency right-angle connector for mounting on a circuit board, consisting of a body into which two dielectrics engage, which in turn comprise the longitudinal and transverse sections of a rectangular electrical contact.
- line characteristic impedance also referred to as impedance or cable impedance
- Such impedance changes can disrupt data transmission and, as interference, reduce the range of the data transmission and/or the achievable maximum data rate.
- an impedance compensation device comprising an inductance section and a capacitance section, wherein the inductance section generates a variable inductance contribution to the impedance and the capacitance section generates a variable capacitance contribution to the impedance, wherein the inductance contribution must be opposite to the capacitance contribution in order to keep the impedance constant.
- an inductance section is disclosed which comprises a plurality of deflectable parts, wherein the inductance contribution can be increased and a capacitance contribution can be compensated by the deflection of the inductance section.
- the EP 2 088 648 A2 describes a coupler for data transmission with a first connection end and a second connection end, each of which allows the insertion of connectors with different plug contact configurations.
- the coupler comprises a metallic shield in which a contact carrier is arranged for each of the connection ends, which carries a plurality of contacts arranged according to the respective plug contact configuration.
- the contacts of the contact carriers are arranged on a circuit board, with one contact on the first connection side and one contact on the second connection side being electrically connected to one another via conductor tracks on the circuit board. The spacing of the contacts on the different connection sides varies.
- couplers can be used in industrial environments to connect RJ-45 data connectors, such as those used in communication networks, with other connector types that enable improved signal integrity because crosstalk of signals in the connector connection between different signal paths is avoided, unlike in RJ-45 data connectors.
- the EP 2 088 648 A2 on the US 2006/0246780 A1 which describes a data communication connector with a connector end (for connection to a power outlet) and a cable end (for connection to a cable with multiple signal paths each comprising a signal pair of electrically conductive insulated cable ends), wherein the contacts of the data communication connector are arranged along a longitudinal axis.
- Such a communication connector with a corresponding plug contact connection pattern can be optimized such that a characteristic, substantially fluctuation-free impedance is maintained throughout the communication connector arrangement. This prevents signal losses in the data communication port.
- the impedance can be adjusted by factors such as the dielectric properties of the housing, especially the material between the contacts of a signal pair, the spacing of the contacts, the diameter and cross-section of the contacts, and the distance to the shield. Simulation software is available for this purpose, which can be used to optimize the design variables.
- the object of the invention is therefore to provide a motor vehicle socket with a data plug connection adapter for data transmission, which is easier to manufacture and reliably avoids fluctuations in impedance, especially in the technically robust environment of plug connections in motor vehicles, and reliably enables high-frequency data transmission even in the exterior of a motor vehicle.
- a motor vehicle socket having the features of claim 1 with a data plug connection adapter sealed in the socket.
- the first contacts are surrounded at least in sections by an electrically insulating first carrier body with a first dielectric constant ⁇ R 1 and the second contacts are surrounded at least in sections by an electrically insulating second Carrier bodies with a second dielectric constant ⁇ R 2 are surrounded.
- the different carrier bodies in the different areas of the adapter (hereinafter also referred to as 'data plug-in adapter') can thus easily influence the impedance of the adapter in the contact area differently.
- the first and the second carrier body lie with an outer circumferential surface at least partially, but preferably completely, against an inner wall surface of the connector shield. It has been found that the size and shape of the carrier bodies acting as a dielectric are also important, whereby the effect of the dielectric for the waves transported in the conductor depends in particular on when the electric fields from the dielectric are limited by the connector shielding.
- a complete contact of the outer peripheral surface of the first and second carrier bodies with the connector shield means that preferably at least 80%, particularly preferably at least 90%, of the outer peripheral surface contacts the inner wall surface of the connector shield.
- the inner wall surface of the connector shield is typically larger than the outer peripheral surface of the carrier body, so that even if the outer peripheral surface of the carrier body is completely contacted, it only contacts a portion of the inner wall surface of the connector shield.
- the carrier bodies are in direct contact with the inner wall surface of the connector shielding.
- the first dielectric constant ⁇ R 1 and the second dielectric constant ⁇ R 2 and the shape of the outer circumferential surface of the contact carriers as well as the shape of the corresponding inner wall surface of the connector shielding against which the outer circumferential surface of the contact carriers rests can be selected such that no interference with high-frequency data transmission at the desired data rate occurs within the data plug connection adapter.
- the dielectric constants ⁇ R 1 and ⁇ R 2 can, in particular, be selected to be different, but can also be the same.
- the specific parameters for the sizes can be determined empirically by a person skilled in the art, if necessary, using various models of the adapter and/or through theoretical calculations of the adapter's impedance. Calculation models typically provide a good starting point for a configuration, which can then be empirically optimized until the desired data rates can be achieved during data transmission.
- impedance differences typically occur at the transition from a first plug-in contact configuration to a second plug-in contact configuration. These differences are caused by geometric changes in the contacts conducting the data signals (as well as in the contact connection sections between the first and second contacts). These changes can lead to interference, especially at high data rates. Interference during data transmission can also occur at the transition between the conductors of a data cable and the contacts in the connectors or connector adapters, particularly because the dielectric properties surrounding the conductors transmitting the data signals change, thus causing impedance differences.
- the adapter design described in the invention minimizes impedance changes and, especially experimentally, allows for an optimized configuration of the dielectric constants (in particular ⁇ R 1 and ⁇ R 2 ) and the shape of the outer peripheral surfaces of the carrier bodies or the corresponding connector shielding.
- This allows data rates in the Gbit range, for example, in the range of 1 Gbit/s (gigabit per second), to be reliably achieved.
- the size and shape of the dielectric surrounding the conductors are crucial for the propagation of signal waves in the conductors and play a key role in determining the impedance.
- the shape and arrangement of the connector shielding, which surrounds the dielectric around the conductors, also has an important influence on the impedance changes. Due to the structure described according to the invention, the person skilled in the art can optimize the impedance behavior of the adapter by expertly optimizing the dielectric constant ⁇ R as well as the shape of the carrier bodies and connector shielding to such an extent that the impedances generated by the data connector adapter The impedance differences caused are so small that no interference occurs during data transmission at the intended data rate.
- a first contact distance between the first contacts and a second contact distance between the second contacts are different.
- the design proposed by the invention is particularly useful because the change in the distance between the first and second contacts necessarily entails geometric changes to the design. These changes also lead to impedance changes, which can be compensated for by the design proposed by the invention at least to the extent that no interference occurs in data transmission at the desired data rate.
- the contact distance between the first and second contact areas is to be understood such that the respective first and second contacts, between which the contact distance is considered, are electrically connected to one another by the contact connection section.
- the purpose of the adapter is precisely to change this contact distance and thus adapt it to the various plug contact connection patterns.
- the diameter of the first and second contacts can also be different, namely a diameter of the contacting areas of the contacts and/or a diameter of the carrier areas of the contacts.
- Carrier areas are understood to be the sections of the contacts that are predominantly accommodated in the carrier body of the contact carrier or, equivalently, are surrounded by the carrier body of the contact carrier and are not connected to the plug contacts when the plug is plugged in.
- contacting areas are understood to be the sections of the contacts that are connected to the plug contacts when the plug is plugged in. In a typical embodiment, contacting areas protrude from the carrier body as contacts formed by pin contacts or pin contacts. while carrier areas of the contacts are accommodated in the carrier body.
- the first and the further contacts can have different diameters, at least in their contacting area.
- Smaller diameters in the plug connections are usually more similar to the geometric conditions in the data cable, so that impedance changes due to the changed geometry are smaller and can be compensated for more easily.
- smaller diameters are geometrically less stable and usually only designed for a few mating cycles, typically once during initial installation and possibly for repairs, but not in everyday use. Larger diameters lead to greater impedance fluctuations, but also permit geometries that enable a high number of mating cycles and are therefore suitable for mating processes in everyday use.
- the first and second contacts are cylindrical in their basic shape, i.e., their base area is round.
- the diameter is the diameter of the round base area.
- the first and second contacts can also have a different geometric basic shape, e.g., a rectangular or any other basic shape.
- the base area defined as a surface perpendicular to the plug-in direction of the contacts (also referred to as the axial direction of the contacts), then has a corresponding shape.
- the diameter of the contacts is defined as the greatest distance between two edge points of the base area. The same basically applies to the contact connection section between the first and second contacts.
- the diameter of the first contact, the second contact and the contact connection section can change several times along the direction of the contacts accommodated in the contact carriers.
- a particularly preferred embodiment of the invention provides that in the region of the contact connection section at least one third carrier body with a third dielectric constant ⁇ R 3 is provided, wherein the dielectric constant ⁇ R 3 can be selected to be the same as or different from the first dielectric constant ⁇ R 1 and/or the second dielectric constant ⁇ R 2.
- the number of different carrier bodies, which in particular directly surround the first contacts, the second contacts and/or the contact connection sections (or partially only indirectly, e.g. include contacts and a contact carrier directly surrounding these contacts), increases the possibilities for influencing the impedance in the data plug-in connection adapter, so that ultimately even small local defects can be addressed and the impedance changes can be kept so small that reliable data transmission at the desired data rate is possible.
- the third carrier body can surround sections of the contacts over a large area or, for example, can also be designed as a circuit board in which the first and second contacts are held and contacted. Preferred variants of the third carrier body will be described in more detail later.
- a useful design of the third carrier body according to the invention can, according to one possible embodiment, provide that the third carrier body is also provided, in particular, in a region between different contact connection sections, wherein each of the contact connection sections connects one of the first contacts and one of the second contacts.
- the third carrier body can be arranged in a region in which the distance between the first contacts and between the second contacts changes. This provides the possibility of influencing the impedance very locally.
- this third or further carrier body can have an electrically conductive contact shield which is electrically conductively connected to the plug shield.
- a contact shield can be arranged in particular between the contact connection sections and/or around the contact connection sections.
- the shape of the contact shield and its distance from the contact connection sections, the first contacts and/or the second contacts can also be used according to the invention as one (i.e. a further) of the parameters by the variation of which the impedance in the data plug connection adapter is or will be set such that the impedance in the data plug connection adapter corresponds to a predetermined impedance value.
- One conceivable embodiment of the invention provides that one or each first contact, one or each second contact, and the contact connection section connecting them are designed as a one-piece overall contact.
- the overall contact defined in this way is therefore constructed in one piece from conductive material and comprises the first and second contacts as well as the contact connection section as contact parts in accordance with the definition of this invention. This avoids contacts between the various contact parts that may interfere with data transmission.
- such overall contacts can be easily manufactured as a single part from an electrically conductive material, e.g. low-alloy copper or brass, e.g. as pin contacts.
- These overall contacts, but also each of the contact parts (first contact, second contact, contact connection section), can preferably have different diameters in sections along their axial direction.
- a contact area of the first contact can have a diameter of approximately 1.3 mm (or between 1.0 and 1.5 mm), and the carrier area of the first contact can have a diameter of approximately 2.0 mm (or between 1.5 and 2.5 mm).
- Such diameters are suitable, for example, for connecting to data connectors of data cables that have conductors with cross-sections between 0.35 and 0.75 mm2 and allow Gbit data transmissions of up to 40 meters.
- a contact area of the second contact can have a diameter of approximately 0.5 mm (or between 0.3 and 0.75 mm), and the carrier area of the second contact can have a diameter of approximately 0.8 mm (or between 0.5 and 1.0 mm).
- Such diameters are suitable, for example, for connecting data connectors of data cables with conductors with cross-sections between 0.12 and 0.15 mm2 and allowing Gbit data transmissions of up to approximately 8 to 10 meters.
- the diameter of the total contacts in the area of the contact connection section preferably corresponds exactly or approximately to the diameter of the first or second contact in its carrier area. Preferably, the smaller of these diameters can be selected.
- Such a configuration enables the entire contact to be deliberately bent or curved in the contact connection section in order to achieve a different distance between the first and second contacts in the plug-in contact connection pattern (short for plug-in contact connection pattern).
- the bending or refolding of the contacts can be carried out using a suitable mold (in the sense of a tool) that brings the originally axially straight contacts into the desired shape in a defined (reproducible) manner during assembly.
- Suitable tool shapes can be provided as separate assembly aids or, for example, integrated into the carrier body of the contact carrier as guides for the contacts, so that the bending occurs automatically when the contacts are inserted into the carrier body.
- the insertion of pre-bent contacts is also possible.
- the first carrier body preferably has through-openings for the first contacts
- the second carrier body preferably has through-openings for the second contacts.
- a third carrier body can be accommodated in the space between the contact connecting sections.
- the third carrier body preferably has groove-like recesses (as guides) corresponding to the curvature of the contact connecting sections, into which the bent contact connecting sections are accommodated (or in an assembled data plug connection adapter).
- the first carrier body and/or the second carrier body can have collars along their outer circumferential surface that protrude in the direction of the contact connecting section, which collars bear against the inner wall surface of the connector shield and envelop the contact connecting sections with the third carrier body accommodated therebetween.
- the collar of the first and/or second carrier body being arranged between the contact connecting sections and the connector shield.
- the thickness of the collar of the first and/or second carrier body can preferably be approximately equal to the distance between the The thickness of the dielectric with the corresponding dielectric constant ⁇ R 1 , ⁇ R 2 between the contact transmitting the data signal and the connector shield remains approximately the same, even in the area of the contact connection section. This has proven to be a preferred configuration in many cases.
- the outer peripheral surface of the third carrier body abuts boundary wall surfaces of the first and second carrier bodies. If a contact shield is incorporated into the third carrier body, contact with the connector shield can be established via conductors in the first and/or second carrier bodies, i.e., conductors that are routed through and/or around the carrier bodies.
- the connector shield can be constructed in multiple parts, with the multiple parts of the connector shield being electrically connected.
- the multiple parts of the connector shield can be electrically connected to one another by plugging, pressing, or locking, or they can also be connected to one another as a single piece.
- the connector shield can, in particular, have a socket that forms the base of the connector body, in or on which the other components of the data connector adapter are secured. Conceivable preferred embodiments for such a multi-part connector shield are described below.
- the contact connection section can have a circuit board as a third or further carrier body, on which the first contacts and the second contacts are arranged on different sides the circuit board are contacted and fixed by means of their circuit board connector sections, wherein conductor tracks are provided on the circuit board for connecting one of the first contacts to one of the second contacts (ie for contact connection or in the function of the contact connection section) and wherein a contact shield which is electrically conductively connected to the connector shield is provided on the circuit board around the conductor tracks connecting the contacts.
- the circuit board as a third or additional carrier body to which the first and second contacts are fixed and connected to one another via the conductor tracks applied to the circuit board as part of the contact connection section, allows many different first and second plug-in contact connection patterns to be easily connected to one another because the arrangement of the contacts on the circuit board is freely adjustable and the electrical connection can be easily realized via conductor tracks on the top and/or bottom of the circuit board, and in a multi-layer structure, possibly also on intermediate layers of the circuit board.
- the circuit board also has a third/additional dielectric constant ⁇ R 3 / ⁇ Ri , which can be influenced - at least within limits - by the choice of material for the circuit board carrier body.
- the contact shielding which can be freely incorporated into circuit boards, also makes it possible to locally and very flexibly influence the impedance behavior of the data plug-in connection adapter.
- the dielectric constant ⁇ R 3 / ⁇ Ri of the third (and optionally each further) carrier body and/or the arrangement and type of contact shielding in the third (and optionally each further) carrier body can also be a parameter with which the impedance in the data plug-in connection adapter is or will be set by varying this parameter in such a way that the impedance in the data plug-in connection adapter corresponds to a predetermined impedance value.
- a contact shield in the third carrier body embodied as a circuit board can, for example, be formed by a plurality of via points that are connected to one another via conductor tracks on one or both sides of the circuit board, and in the case of a multi-layer circuit board, possibly also in intermediate layers of the circuit board.
- the conductor tracks of the contact shield form a closed area around the first and second contacts and the conductor tracks connecting them.
- the arrangement and shape of the conductor tracks of the contact shield and/or the vias connected to these conductor tracks can be used as previously described parameters.
- a useful configuration can provide for the shape of the conductor tracks to be selected such that the distance to the first and second contacts is as constant as possible, i.e., follows a shape in which fluctuations in the distance are minimized.
- a further, supplementary, or alternative aspect in the design of the shape of the contact shield can be that the distance between the first and second contacts and the contact shield approximately corresponds to the distance between the conductor tracks connecting the contacts. These can preferably be arranged parallel to one another. Such an arrangement is particularly easy to achieve if the first contacts of the first contact connection pattern and the second contacts of the second contact connection pattern are rotated relative to one another, for example, by rotating them around a center point or center of gravity of the connection patterns relative to the position of the contacts.
- a preferred configuration that allows a large or, in typical arrangements, the greatest distance between the parallel conductor tracks results from a rotation of approximately 90° (including exactly 90°).
- the design of an embodiment of the invention can further provide that the plug shield is constructed in several parts, wherein a first part of the plug body is a socket in which the first and second contacts with the contact connection sections and the carrier bodies, i.e. the first, second and optionally third and further carrier bodies, are received and which preferably also forms insertion openings for the data plugs that can be plugged into the data plug connection adapter.
- a second part is provided, which is arranged in the first part and surrounds one of the first or second plug contact connection patterns, i.e. is arranged at a smaller distance from the first or second contacts than the first part of the plug shield.
- the first part of the plug shield and the second or each further part of the plug shield can be formed in one piece from a single piece of material.
- the first Part of the connector shielding and the second or each further part of the connector shielding are each formed as a part of electrically conductive material and arranged in an electrically conductive connection in the data connector adapter.
- the first part of the connector shielding can be plugged and/or pressed into the second part of the connector shielding. Any other type of fixing of the first and second parts is also encompassed by the invention.
- an optimum of the parameters used for impedance optimization can be determined by calculating the impedance in a physical model of the data connector adapter. Since the parameters partially influence each other, several optimal parameter values can exist, whereby the impedance in the data connector adapter preferably corresponds or should correspond to a specified impedance value of the data cable.
- determining the parameters in a physical model is comparatively complex because the theoretical calculation of the impedance requires precise consideration of the materials used and geometric conditions.
- Time domain reflectometry determines the propagation lengths and reflection characteristics of electromagnetic waves and signals in cables or signal conductors.
- TDR Time domain reflectometry
- Such or similar methods are known to those skilled in the art. They are based on a pulse generator producing a sequence of very short signals that are fed into the cable or adapter.
- the signal amplitudes and propagation times of the signals are compared with the fed-in signal. This comparison allows sources of interference to be located. Consequently, the sources of interference are identified, in particular detected by the fact that the impedance at the interference source deviates, in particular swings.
- data connectors with data cables can be connected to one or both sides of the data connector adapter, and sources of interference can be determined with spatial resolution using the described measurement. By varying the parameters, the sources of interference can then be eliminated or at least reduced to such an extent that the interference does not impede reliable data transmission at the desired data rate.
- the proposed data connector adapter in the described basic configuration often has an impedance of approximately 100 ohms, which is also the case with standard data cables.
- a similar impedance value here means that the impedance along the length of the data connector adapter does not deviate by more than 5% from an average impedance, and the impedance along the length of the data connector adapter is therefore preferably in the range of 100 ⁇ 5 ⁇ .
- the data connector adapter can be connected (preferably on both sides) to a data connector with a data cable. Interference is understood in particular as impedance changes of a magnitude that disrupt data transmission at the desired data rate.
- the respective magnitude can be determined empirically by a person skilled in the art. Optimization can therefore be achieved, in particular, by ensuring that the measured impedance along the length of the data connector adapter is virtually identical to the impedance of the cable outside the adapter, or, in other words, by ensuring that no interference points that impair data transmission are detected within the data connector adapter.
- the data plug connection adapter is protected against the penetration of moisture by two seals, wherein the first seal seals the contact surface of the connector shield and the contact carrier, in particular the first and/or second carrier body, and a second seal seals the contact surface of the contact and the contact carrier, in particular the first and/or second carrier body.
- first seal seals the contact surface of the connector shield and the contact carrier, in particular the first and/or second carrier body
- second seal seals the contact surface of the contact and the contact carrier, in particular the first and/or second carrier body.
- the seals are designed as mandrel profiles (e.g., in the form of triangular projections) on the more rigid components, i.e., the inner wall surfaces of the connector shield (or the connector body) made of a metallic material and the outer periphery of the contacts made of metallic material. These seals are pressed into the contact surfaces of the adjacent material, i.e., the first and/or second carrier body of the contact carrier (and/or other parts of the contact carrier) under contact pressure, thus achieving a seal.
- This type of seal meets the given standards for the exterior of motor vehicles, such as ISO 4091, LV 214, USCAR 2, SAE, etc.
- the components are secured to one another in a way that prevents them from shifting, especially when they are connected by plugging together, as in the preferred embodiments of the invention.
- the mandrel profiles do not protrude symmetrically from the contact surface, but form a run-up slope on one side (particularly in the joining direction) and an abrupt step on the other side (particularly opposite to the joining direction). This facilitates the joining of the components and makes it more difficult to separate the components opposite to the sliding direction.
- the two mandrel profiles of the two seals ie the mandrel profile on the inner wall surface of the connector shielding and the mandrel profile on the contacts is oriented in opposite directions relative to the run-up slope. This ensures high strength of the assembled components.
- a further preferred embodiment of the invention can provide that a proprietary connection region is formed on at least one of the first and second connection sides, said connection region having a plug adapter sleeve that can be inserted into the plug body and surrounds the first or second plug contact connection pattern, wherein the inner wall of the plug adapter sleeve is designed to receive the respective first or second data plug.
- the plug adapter sleeve can, for example, be made of plastic and can be latched to the plug body. This achieves a modular design of this plug connection side, which can be adapted to a variety of different data plugs by exchanging the plug adapter sleeve.
- the plug contact connection pattern with the arrangement of the contacts and the plug shielding surrounding the contacts corresponds to a fixed design (e.g., due to standards or agreements on the interoperability of data plug connections), but the outer area of the plug is subject to proprietary design.
- this adapter can be used universally for a variety of data connectors.
- the use of the data connector adapter according to the invention is intended for data transmission between motor vehicles and motor vehicle components, such as trailers, machines or other applications for motor vehicles or their components, with desired data rates above 100 Mbit/s, in particular high data rates in the Gbit/s range.
- Data transmission in motor vehicles and from motor vehicles to trailers, machines or other motor vehicle components that are to be connected to the motor vehicle's data network, particularly those located outside the motor vehicle, is becoming increasingly important for various applications.
- the adapter must also be suitable for accommodating data cables with larger cross-sections and their correspondingly larger data connectors.
- the cable cross-sections and data connectors used in motor vehicles only allow a limited data transmission range at the aforementioned high data rates. Larger cable cross-sections generally allow for greater ranges in wired, high-frequency data transmission.
- the data connector adapter proposed according to the invention is also particularly suitable for trucks, agricultural vehicles, or construction vehicles, particularly those with machines or functions that require data communication.
- the invention therefore relates to a vehicle data connector adapter which is specially designed for use in the motor vehicle sector and in particular has the tightness required for applications in the exterior of motor vehicles.
- At least one additional electrical contact can be sealed into the socket housing of the vehicle socket in a conventional manner.
- the additional electrical contacts can also be contacted in the insertion opening and connection opening of the vehicle socket.
- a first embodiment of a data connector adapter 100 is described below and with reference to the Figures 5 to 8
- a second embodiment of a data plug connection adapter 200 for insertion into a motor vehicle socket according to the invention is described below, wherein comparable parts are identified by 100 different reference numerals.
- Many of the functions and advantages of the various components of the data plug connection adapters 100, 200 according to the invention have already been described and can be gathered from the drawings with the appropriate expert understanding. These will not be repeated in the following description of the figures, but are valid for all specific embodiments.
- a motor vehicle socket 160 according to the invention is provided with a data connector adapter 100 according to the first embodiment in Figure 9 illustrated and described. It is understood that this is only an example, and all components of the motor vehicle socket shown and described can be implemented in the same way with a received data connector adapter 200 according to a second embodiment.
- the illustrated data connector adapter 100 for data transmission comprises a connector body 101 having a first connector connection side 102 and a second connector connection side 103.
- the first and second connector connection sides 102, 103 are surrounded by an electrically conductive connector shield 104, which comprises a socket-shaped first part of the connector shield 105 and a second part of the connector shield 106.
- the first part of the connector shield 105 forms an insertion opening for a data connector on both the first and second connector connection sides 102, 103.
- the first connector connection side 102 shows a first plug contact connection pattern 111 for connecting a first data connector 11
- the second connector connection side 103 shows a second plug contact connection pattern 112 for connecting a second data connector 12.
- a contact carrier 120 is accommodated in the plug body 101, wherein the contact carrier 120 is arranged between the first and second plug connection sides 102, 103 and carries at least two first contacts 121 and at least two second contacts 122, which are arranged such that the first contacts 121 form the first plug contact connection pattern 111 and the second contacts 122 form the second plug contact connection pattern 112. Exactly one of the first contacts 121 is electrically connected to exactly one of the second contacts 122 via a contact connection section 123.
- the first part of the connector shield 105 also surrounds the first contacts 121 on the first connector connection side 102.
- the second contacts 122 are surrounded by the second part of the connector shield 106, which is arranged within the first part of the connector shield 105.
- the first part of the connector shield 105 and the second part of the connector shield 106 are formed in one piece as a common connector shield 104, which simultaneously also forms the connector body 101.
- the contacts are provided as a one-piece overall contact 124, i.e. the first contact 121, the second contact 122 and the contact connecting section 123 between these contacts 121, 122 are formed in one piece from a conductive material.
- the first and second contacts 121, 122 protrude from their respective carrier bodies 141, 142.
- a third carrier body 143 with a third dielectric constant ⁇ R 3 is provided in the region of the contact connection section 123, which is positioned between the contact connection sections 123 of the first and second contacts 121, 122.
- Figure 2 shows a three-dimensional overall view of the data connector adapter 100 with the connector body 101, the first connector connection side 102 for connection to a first data connector 11 and the second connector connection side 103 for connection to a second data connector 12.
- the first data connector 11 is connected to a first data cable 13 with a larger cross-section and the second data connector 12 is connected to a second data cable 14 with a smaller cross-section.
- the connector shield 104 has the first part of the connector shield 105, which Figure 2 not visible first plug contact connection pattern 111, and the second part of the plug shield 106, which surrounds the second plug contact connection pattern 112.
- a proprietary connection area 113 is formed around the second plug contact connection pattern 112, which has a plug adapter sleeve 114 that can be inserted into the plug body 101 and the second Plug contact connection pattern 112, wherein the inner wall 115 of the plug adapter sleeve 114 is designed to receive the second data plug 12.
- FIG 3 A partially sectioned exploded view of the data connector adapter 100 with the components already described is shown. Reference is made to this description. The structure of the contact carrier 120 with the first and second contacts 121, 122 and the first, second, and third carrier bodies 141, 142, 143 is described in more detail below. It is shown that the overall contact 124 is deliberately bent or curved in the contact connection section 123 in order to achieve a different distance between the first contacts 121 and the second contacts 122.
- the first carrier body 141 has first through-openings 146 for the first contacts 121
- the second carrier body 142 has second through-openings 147 for the second contacts 122.
- a third carrier body 143 is received in the intermediate space 148 between the first and second carrier bodies 141, 142 and between the contact connecting sections 123.
- the third carrier body 143 has groove-like recesses 149 (as guides) corresponding to the curvature of the contact connecting sections 123 of the overall contact 124, into which the bent contact connecting sections 123 can be received or are received in an assembled data plug-in connection adapter 100 (cf. Figure 1 ).
- first carrier body 141 and/or the second carrier body 142 each have collars 150 projecting in the direction of the contact connection section 123 along their outer circumferential surface, which collars also bear against the inner wall surface 145 of the connector shield 104 and envelop the contact connection sections 123 with the third carrier body 143 accommodated therebetween. In the assembled state, a common collar 150 is formed.
- the thickness of the collar 150 of the first carrier body 141 and/or the thickness of the collar 150 of the second carrier body 142 preferably corresponds approximately to the distance between the overall contact 124 accommodated in the carrier bodies 141, 142, so that the thickness of the dielectric with the corresponding dielectric constant ⁇ R 1 , ⁇ R 2 between the overall contact 124 transmitting the data signal and the connector shielding 104 also remains approximately the same in the region of the contact connection section 123.
- FIG 4 shows the Figure 2 described second connector side again in detail.
- Figure 5 a data connector adapter 200 for data transmission with a connector body 201 having a first connector connection side 202 and a second connector connection side 203.
- the first and second connector connection sides 202, 203 are surrounded by an electrically conductive connector shield 204, which comprises a socket-shaped first part of the connector shield 205 and a second part of the connector shield 206.
- the first part of the connector shield 205 forms an insertion opening for a data connector on both the first and second connector connection sides 202, 203.
- the first connector connection side 202 shows a first plug contact connection pattern 211 for connecting a first data connector 11
- the second connector connection side 203 shows a second plug contact connection pattern 212 for connecting a second data connector 12.
- a contact carrier 220 is accommodated in the plug body 201, wherein the contact carrier 220 is arranged between the first and the second plug connection side 202, 203 and carries at least two first contacts 221 and at least two second contacts 222, which are arranged such that the first contacts 221 form the first plug-in contact connection pattern 211, and the second contacts 222 form the second plug-in contact connection pattern 212.
- Exactly one of the first contacts 221 is electrically connected to exactly one of the second contacts 222 via a contact connection section 223, wherein the contact connection section 223 is part of a circuit board that also serves as the third carrier body 243 of this embodiment.
- the first plug contact connection pattern 211 and the second plug contact connection pattern 212 are rotated by 90° to each other, so that both contacts 221 of the two first contacts 221 can be seen, but only one contact 222 of the two second contacts 222 can be seen.
- the first part of the connector shield 205 also surrounds the first contacts 221 on the first connector connection side 202.
- the second contacts 222 are also (additionally) surrounded by the second part of the connector shield 206, which is arranged within the first part of the connector shield 205.
- the first part of the connector shield 205 and the second part of the connector shield 206 are formed in two parts.
- the first part of the connector shield 205 and the second part of the connector shield 206 together form the connector shield 204, in that the two parts are arranged in an electrically conductive connection to one another in the data connector adapter 200.
- the first part of the connector shield 205 also forms the socket-like connector body 201.
- the contacts 221, 222 are designed as multi-part contacts, wherein the first contacts 221 and the second contacts 222 are each designed as pin contacts that are held and contacted in the circuit board as the third carrier body 243.
- the contact connection section 223 of each contact ie the electrically conductive connection between each first contact 221 and each second contact 222, is formed by a conductor track formed on the circuit board 243 (see Figure 7 ).
- the first contacts 221 are at least partially surrounded (with their carrier region 226) by an electrically insulating first carrier body 241 with a first dielectric constant ⁇ R 1
- the second contacts 222 are at least partially surrounded (with their carrier region 226) by an electrically insulating second carrier body 242 with a second dielectric constant ⁇ R 2
- the first and the second carrier bodies 241, 242 rest with an outer peripheral surface 244 on an inner wall surface 245 of the connector shield 204, in each case on an inner wall surface 245 of the first part of the connector shield 205 or the second part of the connector shield 206.
- the first and second contacts 221, 222 protrude from their respective carrier bodies 241, 242.
- the third carrier body 243 provided in this embodiment is designed as a circuit board with a third dielectric constant ⁇ R 3 , which is arranged between the first and second carrier bodies 241, 242. Both the first carrier body 241 and the second carrier body 242 extend up to the circuit board 243, with a free space 248 formed in the center of the first carrier body 241 between the circuit board 243 and the first carrier body.
- FIG 7 A partially sectioned exploded view of the data connector adapter 200 with the components already described is shown. Reference is made to this description.
- the structure of the contact carrier 220 with the first and second contacts 221, 222 and the first, second, and third carrier bodies 241, 242, 243 will be described in more detail below. It is shown that the contact carrier 220 does not have an overall contact like the first embodiment of the data connector adapter 100. Instead, the first contacts 221 and the second contacts 222 are designed as pin contacts that are arranged and contacted at different distances from one another on the circuit board 243.
- the circuit board also simultaneously forms the third carrier body 243.
- the first carrier body 241 has first through-openings 246 for the first contacts 221 and the second carrier body 242 has second through-openings 247 for the second contacts 222.
- the contact connection section 223 comprises the circuit board as the third carrier body 243, on which the first contacts 221 and the second contacts 222 are contacted and secured on different sides of the circuit board by means of their circuit board connector sections 227.
- the circuit board connector sections 227 are each formed as thin pin contact areas of the first and second contacts 221, 222.
- the conductor tracks 224 are provided for connecting one of the first contacts 221 to one of the second contacts 222.
- a contact shield 230 is provided on the circuit board 243 around the conductor tracks 224 connecting the contacts 221, 222, and is electrically connected to the connector shield 204.
- This contact shield 230 is formed in the third carrier body 243, which is designed as a circuit board, by a plurality of through-contact points 231, which are connected to one another via conductor tracks 232 on one or both sides of the circuit board.
- the conductor tracks 232 of the contact shield form a closed area around the first and second contacts 221, 222 and the conductor tracks 224 of the contact connection section 223 connecting them.
- the arrangement and shape of the conductor tracks 232 of the contact shield and/or the vias 231 connected to these conductor tracks 232 can also be used as previously described parameters. According to the Figure 7 In the configuration shown, it is provided that the shape of the conductor tracks 232 is chosen to be arc-shaped, approximately such that the distance to the first and second contacts 221, 222 is as constant as possible, ie a shape follows, in which fluctuations in the distance are minimized. Furthermore, the distance between the first and second contacts 221, 222 and the contact shield 230 corresponds approximately to the distance between the conductor tracks 224 connecting the contacts 221, 222, which are arranged parallel to one another.
- first contacts 221 of the first contact connection pattern 211 and the second contacts 222 of the second contact connection pattern 212 are arranged rotated by approximately 90° relative to one another, wherein the rotation occurs about a center point or center of gravity 216 of the connection patterns 211, 222 relative to the position of the contacts 221, 222.
- the center point or center of gravity 216 corresponds to the circle center of the round circuit board, without the invention being limited to such a configuration.
- the connector shield 204 is constructed in two parts and comprises, as separate parts, a first part of the connector shield 205, which is formed by the socket-like connector body 201, and a second part of the connector shield 206, which is received in the first part of the connector shield 205, for example, by plugging or pressing in, and surrounds the second contacts 222 of the second plug contact connection pattern 212.
- the first and second parts 205, 206 of the entire connector shield 204 are electrically connected to one another after assembly.
- the electrical connection between the connector shield 204 and the contact shield 230 is established by conductors in the second carrier body 241.
- contact projections 233 are provided on the second part of the connector shield 206 in the direction of the circuit board 243, which protrude onto through-holes 231 of the contact shield in the assembled data connector adapter 220.
- the contact projections 233 protrude as conductors through a support flange 234 formed on the edge of the first carrier body 241 facing the circuit board 243, in which contact recesses are formed for this purpose.
- the data plug connection adapter 100; 200 is protected against the penetration of moisture by at least two seals 151, 152; 251, 252, wherein a first seal 151; 251 seals one or the contact surface of the connector shield 104; 204 (in the exemplary embodiments specifically the first part of the connector shield 105; 205) and the contact carrier 100; 200 (in the exemplary embodiments specifically the first carrier body 141; 241) and a second seal 152; 252 seals one or the contact surface of the contact (in the exemplary embodiments specifically the first contact 121; 221) and the contact carrier 100; 200 (in the exemplary embodiments specifically the first carrier body 141; 241).
- This reliably prevents moisture from entering the data cabling in the area of the data plug connection adapter 100; 200 in the motor vehicle socket 160 according to the invention.
- the seals 151, 152; 251, 252 are formed as mandrel profiles (in the sense of triangular projections) on the inner wall surfaces of the first parts of the connector shield 105; 205 made of metallic material and the outer periphery of the contacts 121; 221, also made of metallic material.
- the mandrel profiles press into the contact surfaces of the adjacent material, specifically the first carrier body 141; 241 of the contact carrier 120; 220, under contact pressure, thus achieving a seal.
- mandrel profiles are formed on the outer circumference of the plug bodies 101; 201, which then act in the same way as a third seal 153; 253 when the data plug connection adapter 100; 200 is inserted, for example, into a motor vehicle socket 160 for data transmission from a motor vehicle to a motor vehicle component.
- seals 151, 152; 251, 252; 153; 253 shown in concrete form are all designed as mandrel profiles, each with two or more spaced-apart (triangular) profile projections 154; 254.
- a motor vehicle socket 160 is shown in cross-section with a socket housing 161, which has an insertion opening 162 for connecting a plug of the vehicle component and a connection opening 163 for connecting the socket to a motor vehicle data network or on-board network.
- the insertion opening 162 can be sealed by a cover 164 hinged to the socket housing.
- a seal 165 is accommodated in the cover 164, which seal bears sealingly against the edge of the insertion opening 162 when the cover 164 is closed.
- An embodiment of the previously described data connector adapter 100 is sealingly secured in the socket housing 161, wherein the first plug connection side 102 of the data connector adapter 100 is accessible in the insertion opening 162 and the second plug connection side 103 of the data connector adapter 100 is accessible in the connection opening 163.
- the sealing fixing of the data plug connection adapter 100 in the motor vehicle socket is carried out by the seal 153, which is also designed as a mandrel profile, between the outer circumference of the data plug connection adapter 100 and a through opening 166 of the socket housing 161, into which the data plug connection adapter 100 is received and fixed.
- the seal 153 designed as a mandrel profile, presses itself (according to the manner already described) into the plastic socket housing 161 under contact pressure when the data connector adapter 100 is secured in the through-opening 166.
- a sealed connection can also be produced, for example, by injection molding or overmolding.
- further electrical contacts 167 are integrated in a manner known per se in a sealing manner into the socket housing 161 of the motor vehicle socket 160, of which in the sectional view of the Figure 9 only one contact 167 is shown.
- the other electrical contacts 167 can also be contacted in the insertion opening 162 and in the connection opening 163 of the motor vehicle socket 167.
Landscapes
- Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugsteckdose für die Datenübertragung von einem Kraftfahrzeug zu einer Kraftfahrzeugkomponente mit einem Dosengehäuse, welches eine Einstecköffnung zum Anschließen eines Steckers der Fahrzeugkomponente und eine Anschlussöffnung zum Anschließen der Steckdose ein Kraftfahrzeug-Datennetz oder -Bordnetz aufweist, wobei die Einstecköffnung durch einen an dem Dosengehäuse angelenkten Deckel abdichtend verschließbar ist. Der Daten-Steckverbindungsadapter ist abdichtend in dem Dosengehäuse festgelegt, wobei eine der beiden Steckeranschlussseiten des Daten-Steckverbindungsadapters in der Einstecköffnung zugänglich ist und die andere der beiden Steckeranschlussseiten des Daten-Steckverbindungsadapters in der Anschlussöffnung zugänglich ist.
- Das abdichtende Festlegen des Daten-Steckverbindungsadapters in der Kraftfahrzeugsteckdose erfolgt durch eine geeignete mehrteilige Dichtung zwischen dem Außenumfang des Daten-Steckverbindungsadapters und einer Durchgangsöffnung des Dosengehäuses, in die der Daten-Steckverbindungsadapter aufnehmbar ist und in der der Daten-Steckverbindungsadapter fixiert ist. Der Daten-Steckverbindungsadapter weist einem Umfang ein Dornprofil (entsprechend der bereits beschriebenen Art) auf, das sich beim Festlegen des Daten-Steckverbindungsadapters in der Durchgangsöffnung des Dosengehäuse unter Anpressdruck in das insbesondere aus Kunststoff bestehende Dosengehäuse einpresst. Eine abdichtende Verbindung lässt sich bspw. auch durch Einspritzen oder Umspritzen herstellen.
- Der Daten-Steckverbindungsadapter kann für eine Datenübertragung beispielsweise zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger oder zwischen einem Fahrzeug und einer Fahrzeugmaschine, bspw. einem landwirtschaftlichen Fahrzeug und einer an dem landwirtschaftlichen Fahrzeug festlegbaren landwirtschaftlichen Maschine, verwendet werden. Insbesondere lassen sich mit dem Daten-Steckverbindungsadapter auch die für derartige Anwendungen im Automotive-Bereich notwendige Dichtheit erreichen. Der Daten-Steckverbindungsadapter weist einen Steckerkörper, der eine erste Steckeranschlussseite, eine zweite Steckeranschlussseite, eine insbesondere die erste und die zweite Steckeranschlussseite umgebende elektrisch leitende Steckerschirmung und einen Kontaktaktträger auf. Die erste Steckeranschlussseite umfasst ein erstes Steckkontakt-Anschlussbild zum Anschließen eines ersten Datensteckers und die zweite Steckeranschlussseite umfasst ein zweites Steckkontakt-Anschlussbild zum Anschließen eines zweiten Datensteckers.
- Die Steckkontakt-Anschlussbilder können im Rahmen der Erfindung grundsätzlich an die Gegebenheiten angepasst werden, insbesondere an verschiedene Datenstecker, mit denen der erfindungsgemäße Datensteckverbindungsadapter verwendet werden soll, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Die Datenstecker sind nicht Teil der Erfindung; soweit in diesem Text Datenstecker beispielhaft mitbeschrieben werden, dient dies nur zur Erläuterung anderer Merkmale der Erfindung und zur Veranschaulichung.
- Entsprechend der Erfindung ist der Kontaktträger des Daten-Steckverbindungsadapters zwischen der ersten und der zweiten Steckeranschlussseite angeordnet und trägt mindestens zwei erste Kontakte und mindestens zwei zweite Kontakte, die so anordnet sind, dass die ersten Kontakte das erste Steckkontakt-Anschlussbild und die zweiten Kontakte das zweite Steckkontakt-Anschlussbild bilden. Jeweils genau einer der ersten Kontakte ist mit genau einem der zweiten Kontakte über einen Kontaktverbindungsabschnitt elektrisch leitend verbunden. Damit übernehmen die Kontakte in dem Daten-Steckverbindungsadapter die Funktion von Leitern in Datenkabeln beim Weiterleiten der Datensignale in dem Steckverbindungsadapter. In Datenkabeln erfolgt die Datenübertragung meist über Leiterpaare, über die Signalwellen weitergeleitet werden.
- In manchen Fällen sind aus praktischen Gründen geometrische Änderungen im Leiterverlauf notwendig.
EP 1 517 409 A2 offenbart beispielsweise einen Hochfrequenz-Winkelsteckverbinder zur Montage auf einer Platine, bestehend aus einem Körper in den zwei Dielektrika eingreifen, welche wiederum den Längs- und Querabschnitt eines rechtwinkligen elektrischen Kontaktes umfassen. Solche geometrische Änderungen im Leiterverlauf beeinflussen jedoch den Leitungswellenwiderstand, der auch als Impedanz oder Kabelimpedanz bezeichnet wird, welcher wiederum maßgeblichen Einfluss auf die Qualität der Datenübertragung über die Leiter hat. Solche Impedanzänderungen können die Datenübertragung stören und als Störungen insbesondere die Reichweite der Datenübertragung und/oder die erreichbare maximale Datenrate verringern. Bei der Einleitung von Datenkabeln in Datenstecker und insbesondere bei Daten-Steckverbindungsadaptern zur Verbindung von Datensteckern mit unterschiedlichen Steckkontakt-Anschlussbildern, wie es die Funktion des erfindungsgemäßen Daten-Steckverbindungsadapters ist, bewirken die notwendigen geometrischen Änderungen im Verlauf der Leiter und der die Leiter umgebenden Dielektrika (Leiterisolierung, insbesondere der Kontaktträger) Impedanzänderungen in dem Datenübertragungsleiter. An den Orten der Impedanzänderungen kommt es immer wieder zu Störungen bei der Datenübertragung. - Für moderne Anwendungen auch im Automotivebereich, gerade auch bei der Datenübertagung vom Kraftfahrzeug an im Außenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnete Fahrzeugkomponente, wie Anhänger, Maschinen oder andere Funktionen oder Applikationen, die auf einen Datenaustausch mit dem Datennetz des Kraftfahrzeugs angewiesen sind, sollen hohe Datenrate, wie beispielsweise im Bereich von 1 GBit/s (Gigabit pro Sekunde), erreicht werden. Bei einer so hochfrequenten Datenübertragung begrenzen Störstellen aber die möglichen Datenraten bei der Datenübertragung, so dass sich eine Datenübertragung mit hohen Datenraten über längere Übertragungsstrecken, die insbesondere noch Steckverbindungen aufweist, nicht oder nicht mit notwenigen Zuverlässigkeit erreichen lassen. Die Störstellen einer Steckverbinderanordnung ergeben sich insbesondere in Form von Impedanzänderungen des Kabels bzw. Leiters, die Einfluss auf die zu übertragenden Signalwellen haben. Aus dem Stand der Technik, unter anderem aus Dokument
DE 10 2018 208 532 A1 , ist es bekannt, dass die Impedanz einer Steckverbinderanordnung zwischen Stecker und Gegenstecker entlang der Steckrichtung konstant oder nahezu konstant gehalten werden soll, um solche Störungen zu minimieren. Der Stand der Technik schlägt hierzu eine Impedanzausgleichseinrichtung vor, die einen Induktivitätsabschnitt und einen Kapazitätsabschnitt aufweist, wobei der Induktivitätsabschnitt einen variablen Induktivitätsbeitrag zur Impedanz und der Kapazitätsabschnitt einen variablen Kapazitätsbeitrag zur Impedanz erzeugt, wobei der Induktivitätsbeitrag gegengleich zum Kapazitätsbeitrag sein muss, um die Impedanz konstant zu halten. Hierzu wird ein Induktivitätsabschnitt offenbart, der mehrere auslenkbare Teile umfasst, wobei durch die Auslenkung des Induktivitätsabschnitts der Induktivitätsbeitrag erhöht und ein Kapazitätsbeitrag ausgeglichen werden kann. - Eine alternative Möglichkeit die Impedanz einer Steckverbinderanordnung zu beeinflussen wird in Dokument
DE 10 2018 104 253 B4 offenbart, wobei die Impedanz insbesondere dadurch beeinflusst wird, dass der Abstand zwischen einem Außenleiter und Leitern eines Leiterpaares oder der Abstand zwischen den Leitern des Leiterpaares verändert wird. Eine weitere alternative Möglichkeit die Impedanz zu beeinflussen, ist die Verwendung eines mehrteiligen Trägerkörpers mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten, was beispielsweise durch dieUS 2016/079709 A1 vorgeschlagen wird. - Diese Lösungen erweisen sich in der Praxis jedoch als dahingehend nachteilig, dass diese Lösungen gerade in einem robusteren Umfeld nicht zuverlässig sind. So können sich bei äußeren Einwirkungen, beispielsweise Erschütterungen, die Leiter ungewollt annähern. Die hierdurch verursachten Impedanzänderungen beeinflussen die Datenübertragung negativ. Zudem sind die Lösungen konstruktiv recht komplex, was nicht nur die Herstellungskosten erhöht, sondern auch vergleichsweise große Toleranzen in der Kabelführung erzeugt, die zu ungewünschten Impedanzschwankungen führen.
- Die
EP 2 088 648 A2 beschreibt einen Koppler zur Datenübertragung mit einem ersten Anschlussende und einem zweiten Anschlussende, die jeweils das Einstecken von Steckern mit verschiedenen Steckkontakt-Anschlussbildern ermöglichen. Der Koppler umfasst eine metallische Abschirmung, in der für jede der Anschlussenden jeweils ein Kontaktträger angeordnet ist, der mehrere Kontakte trägt, die entsprechend dem jeweiligen Steckkontakt-Anschlussbild angeordnet sind. Die Kontakte der Kontaktträger sind auf einer Platine angeordnet, wobei jeweils ein Kontakt der ersten Anschlussseite und ein Kontakt der zweiten Anschlussseite über Leiterbahnen auf Platine elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Der Abstand der Kontakte auf den verschiedenen Anschlussseiten ist verschieden. Diese Koppler können im industriellen Umfeld verwendet werden, um RJ-45-Datenstecker, wie sie bspw. in Kommunikationsnetzwerken verwendet werden, mit anderen Steckertypen zu verbinden, die eine verbesserte Signalintegrität ermöglichen, weil eine Übersprechen von Signalen in der Steckverbindung zwischen verschieden Signalpfaden vermieden wird, anders als in RJ-45-Datensteckern. Hierzu verweist dieEP 2 088 648 A2 auf dieUS 2006/0246780 A1 , die einen Datenkommunikationsanschluss mit einem Anschlussende (zur Verbindung mit einer Steckdose) und einem Kabelende (zur Verbindung mit einem Kabel mit mehreren Signalpfaden aus je einem Signalpaar elektrisch leitender isolierter Kabelandern) beschreibt, wobei die Kontakte des Datenkommunikationsanschlusses entlang einer longitudinalen Achse angeordnet sind. Ein solcher Kommunikationsanschluss mit einem entsprechenden Steckkontakt-Anschlussbild kann so optimiert werden, dass durch die Kommunikationsanschlussanordnung hindurch eine charakteristische, im Wesentlichen schwankungsfreie Impedanz eingestellt werden kann. So werden Signalverluste in dem Datenkommunikationsanschluss vermieden. Die Impedanz kann durch Faktoren wie der dielektrischen Eigenschaften des Gehäuses, insbesondere des Materials zwischen den Kontakte eines Signalpaars, dem Anstand der Kontakte, dem Durchmesser und Querschnitt der Kontakte und dem Abstand zur Abschirmung eingestellt werden. Hierzu gibt es Simulationssoftware, mit der die Designvariablen optimiert werden können. - Eine Optimierung der Designvariablen ist für eine axiale Kontaktgeometrie bei einer Steckverbindung beschrieben. Für Adapter mit Kontakten, die für zwei verschiedene Kontaktanschlussbilder mit verschiedenen Kontaktabständen beschrieben sind, ist dies nicht bekannt. Außerdem sind die in den
EP 2 088 648 A2 undUS 2006/0246780 A1 beschriebenen Kontaktanordnungen weder feuchtigkeitsdicht abdichtbar noch bieten die Federkontakte eine zuverlässige Kontaktierung bei Erschütterungen. Daher sind die beschriebenen Adapter für das technisch robuste Umfeld von Steckerbindungen im Außenbereich von Kraftfahrzeugen nicht geeignet. - Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kraftfahrzeugsteckdose mit einem Daten-Steckverbindungsadapter für eine Datenübertragung bereitzustellen, die einfacher herstellbar ist und gerade auch in dem technisch robusten Umfeld von Steckverbindungen in Kraftfahrzeugen zuverlässig Schwankungen der Impedanz vermeidet und eine hochfrequente Datenübertragung auch in dem Außenbereich eines Kraftfahrzeugs zuverlässig ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch eine Kraftfahrzeugsteckdose mit den Merkmalen des Anspruchs 1 mit in der Steckdose abdichtend festgelegtem Daten-Steckverbindungsadapter gelöst. Dazu ist insbesondere vorgesehen, dass die ersten Kontakte zumindest abschnittsweise von einem elektrisch isolierenden ersten Trägerkörper mit einer ersten Dielektrizitätskonstante ε R1 umgeben sind und die zweiten Kontakte zumindest abschnittsweise von einem elektrisch isolierenden zweiten Trägerkörper mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante ε R2 umgeben sind. Die unterschiedlichen Trägerkörper in den verschiedenen Bereich des Adapters (im Folgenden auch kurz für 'Daten-Steckverbindungsadapter' verwendet) können damit auf einfache Weise die Impedanz des Adapters im Kontaktbereich unterschiedlich beeinflussen. Dabei liegen der erste und der zweite Trägerkörper mit einer Außenumfangsfläche zumindest abschnittsweise, bevorzugt aber vollständig an einer Innenwandfläche der Steckerschirmung an. Es hat sich herausgestellt, dass gerade auch die Größe und Form der als Dielektrikum wirkenden Trägerkörper von Bedeutung ist, wobei die Wirkung des Dielektrikums für die in dem Leiter transportierten Wellen insbesondere mit davon abhängt wann die elektrischen Felder aus dem Dielektrikum durch die Steckerschirmung begrenzt werden.
- Ein vollständiges Anliegen der Außenumfangsfläche der ersten und zweiten Trägerkörper an der Steckerschirmung bedeutet, dass vorzugweise mindestens 80%, besonders bevorzugt mindestens 90% der Außenumfangsfläche an der Innenwandfläche der Steckerschirmung anliegen. Die Innenwandfläche der Steckerschirmung ist typischer Weise größer als die Außenumfangsfläche des Trägerkörpers, so dass auch bei einem vollständigen Anliegen der Außenumfangsfläche des Trägerkörpers dieser nur an einem Teil der Innenwandfläche der Steckerschirmung anliegt.
- Mit Anliegen ist gemeint, das die Trägerkörper in direktem Kontakt mit der Innenwandfläche der Steckerschirmung stehen. Erfindungsgemäß können die erste Dielektrizitätskonstante ε R1 und die zweite Dielektrizitätskonstante ε R2 und die Form der Außenumfangsfläche der Kontaktträger sowie die Form der entsprechenden Innenwandfläche der Steckerschirmung, an der die Außenumfangsfläche der Kontaktträger anliegt, gerade so gewählt sein, dass innerhalb des Daten-Steckverbindungsadapters keine Störung einer hochfrequenten Datenübertragung mit der gewünschten Datenrate auftritt. Die Dielektrizitätskonstanten ε R1 und ε R2 können insbesondere verschieden, aber auch gleich gewählt sein. Die konkreten Parameter für die Größen kann der Fachmann ggf. empirisch durch verschiedene Modelle des Adapters und/oder durch theoretische Berechnungen der Impedanz des Adapters ermitteln. Typischerweise liefern Berechnungsmodelle einen guten Startpunkt für eine Konfiguration, die dann empirisch solange optimiert werden können, bis sich die gewünschten Datenraten bei der Datenübertragung erreichen lassen.
- Üblicherweise treten, wie bereits erläutert, beim Übergang von einem ersten Steckkontakt-Anschlussbild auf ein zweites Steckkontakt-Anschlussbild Impedanzunterschiede auf, die durch geometrische Änderungen der die Datensignale leitenden Kontakte (sowie der Kontaktverbindungsabschnitte zwischen dem ersten und dem zweiten Kontakt) hervorgerufen werden, die gerade bei hohen Datenraten zu Störungen führen können. Auch bei dem Übergang zwischen den Leitern eines Datenkabels und den Kontakten in den Steckern oder Steckeradaptern kann es zu Störungen bei der Datenübertragung kommen, insbesondere weil sich die dielektrischen Eigenschaften in der Umgebung der die Datensignale übertragenden Leiter ändern und damit Impedanzunterschiede hervorrufen.
- Es hat sich herausgestellt, dass durch den erfindungsgemäß beschriebenen Aufbau des Adapters die Impedanzänderungen minimiert werden und gerade auch experimentell eine optimierte Konfiguration der Dielektrizitätskonstanten (insbesondere ε R1 und ε R2) und der Form der Außenumfangsflächen der Trägerkörper respektive der entsprechenden Steckerschirmung herstellbar sind. Hierdurch lassen sich Datenraten im GBit-Bereich, also bspw. im Bereich von 1 GBit/s (Gigabit pro Sekunde), zuverlässig realisieren. Für die Wellenausbreitung der Signalwellen in den Leitern ist die Größe und Form des die Leiter umgehenden Dielektrikums von entscheidender Bedeutung und bestimmt die Impedanz entscheidend mit.
- Geometrische Änderungen der Leiter sowie deren relative Anordnung zueinander und/oder des Dielektrikums um den Leiter führen zu ortsabhängigen Impedanzänderungen. Wichtigen Einfluss auf die Impedanzänderungen hat auch die Form und Anordnung der Steckerschirmung, die das Dielektrikum um die Leiter umgibt. Durch den erfindungsgemäß beschriebenen Aufbau kann der Fachmann das Impedanzverhalten des Adapters durch eine fachmännische Optimierung der Dielektrizitätskonstanten εR sowie der Form von Trägerkörpern und Steckerschirmung soweit optimieren, dass die durch den Daten-Steckverbindungsadapter hervorgerufenen Impedanzunterschiede so klein sind, dass keine Störungen bei der Datenübertragung mit der intendierten Datenrate auftreten.
- Gemäß der Erfindung sind ein erster Kontaktabstand zwischen den ersten Kontakten und ein zweiter Kontaktabstand zwischen den zweiten Kontakten unterschiedlich. Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufbau ist besonders sinnvoll, weil die Abstandsstandänderung zwischen ersten und zweiten Kontakten notwendigerweise geometrische Änderungen des Aufbaus nach sich zieht. Diese Änderungen führen auch zu Impedanzänderungen, die durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Aufbau zumindest soweit kompensiert werden können, dass keine Störungen in der Datenübertragung bei der gewünschten Datenrate auftreten. Der Kontaktabstand zwischen den ersten und den zweiten Kontaktakten ist derart zu verstehen, dass die jeweiligen ersten und zweiten Kontakte, zwischen denen der Kontaktabstand betrachtet wird, durch den Kontaktverbindungsabschnitt elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Zweck des Adapters ist es gerade, diesen Kontaktabstand zu verändern und so an die verschiedenen Steckkontakt-Anschlussbilder anzupassen.
- Zusätzlich oder alternativ kann auch der Durchmesser der ersten und zweiten Kontakte unterschiedlich sein, und zwar ein Durchmesser der Kontaktierungsbereiche der Kontakte und/oder ein Durchmesser der Trägerbereiche der Kontakte. Als Trägerbereiche werden dabei die Abschnitte der Kontakte verstanden, die überwiegend in dem Trägerkörper des Kontaktträgers aufgenommen bzw. damit geleichbedeutend von dem Trägerköper des Kontaktträgers umgeben sind und beim Aufstecken der Stecker nicht mit den Steckerkontakten verbunden werden. Als Kontierungsbereiche werden entsprechend die Abschnitte der Kontakte verstanden, die beim Aufstecken der Stecker mit den Steckerkontakten verbunden werden. In einer typischen Ausführung stehen Kontaktierungsbereiche als durch Pinkontakte oder Stiftkontakte ausgebildete Kontakte aus dem Trägerkörper vor, während Trägerbereiche der Kontakte in dem Trägerkörper aufgenommen sind. Insbesondere können die ersten und die weiteren Kontakte zumindest in ihrem Kontaktierungsbereich unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Kleinere Durchmesser in den Steckverbindungen sind meist ähnlicher zu den geometrischen Verhältnissen in dem Datenkabel, so dass Impedanzänderungen aufgrund der geänderten Geometrie kleiner sind und einfacher ausgeglichen werden können. Andererseits sind kleinere Durchmesser geometrisch instabiler und meist nur auf wenige Steckzyklen ausgelegt, typischerweise einmal bei der Erstinstallation und ggf. bei möglichen Reparaturen, nicht aber im alltäglichen Gebrauch. Größere Durchmesser führen zu größeren Impedanzschwankungen, erlauben auch Geometrien, die eine hohe Zahl von Steckzyklen ermöglichen und damit auch für Steckvorgänge in der alltäglichen Nutzung geeignet sind.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Kontakte in der Grundform zylindrisch ausgebildet, d.h. ihre Grundfläche ist rund. Der Durchmesser ist in diesem Fall der Durchmesser der runden Grundfläche. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Ausführungsform beschränkt. Die ersten und zweiten Kontakte können auch eine andere geometrische Grundform, bspw. eine rechteckige oder sonstige beliebige Grundform, aufweisen. Die Grundfläche, definiert als eine Fläche senkrecht zu der Steckrichtung der Kontakte (auch als Axialrichtung der Kontakte bezeichnet), weist dann eine entsprechende Form auf. Der Durchmesser der Kontakte ist für einen solchen Fall definiert als der größte Abstand zwischen zwei Randpunkten der Grundfläche. Entsprechendes gilt grundsätzlich auch für den Kontaktverbindungsabschnitt zwischen den ersten und zweiten Kontakten.
- Der Durchmesser von erstem Kontakt, zweiten Kontakt und Kontaktverbindungsabschnitt kann sich erfindungsgemäß mehrfach entlang der Richtung der in die Kontaktträger aufgenommenen Kontakte ändern.
- Aufgrund der Datenstecker, für die der Daten-Steckverbindungsadapter verwendet werden soll, sind der erste und der zweite Kontaktabstand für das erste und zweite Steckkontakt-Anschlussbild häufig vorgegeben, damit diese zu den vorgesehenen Datensteckern passen. Für das Einstellen der Impedanz derart, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht, ergeben sich daher erfindungsgemäß die folgenden Möglichkeiten durch Variation mindestens eines, optimaler Weise aber mehrere oder sogar aller, der folgenden Parameter:
- Durchmesser des ersten und/oder zweiten Kontakts in dem ersten und/oder zweiten Trägerkörper, d.h. in dem Trägerbereich der Kontakte
- Durchmesser des Kontaktverbindungsabschnitts
- Abstand der ersten Kontakte zu der Außenumfangsfläche des ersten Trägerkörpers
- Abstand der zweiten Kontakte zu der Außenumfangsfläche des zweiten Trägerkörpers,
- Abstand des Kontaktverbindungsabschnitts zu der Außenumfangsfläche des ersten und/oder zweiten Trägerkörpers
- Form der Außenumfangsfläche des ersten und/oder des zweiten Trägerkörpers und damit gleichbedeutend Form der Innenwandfläche der Steckerschirmung in den Bereichen, in denen die Außenumfangsfläche des ersten und/oder zweiten Trägerkörpers an der Innenwandfläche anliegt
- Dielektrizitätskonstante ε R1 des ersten Trägerkörpers
- Dielektrizitätskonstante ε R2 des zweiten Trägerkörpers
- Es hat sich herausgestellt, dass diese Parameter das Impedanzverhalten des Adapters wesentlich beeinflussen und damit eine Variation dieser Parameter in Abstimmung aufeinander dazu führt, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht, der insbesondere der Impedanz der für die Datenübertragung verwendeten Datenkabel entspricht.
- Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass im Bereich des Kontaktverbindungsabschnitts mindestens ein dritter Trägerkörper mit einer dritten Dielektrizitätskonstante ε R3 vorgesehen ist, wobei die Dielektrizitätskonstante ε R3 mit der ersten Dielektrizitätskonstanten ε R1 und/oder der zweiten Dielektrizitätskonstanten ε R2 gleich oder verschieden gewählt sein kann. Durch die Anzahl der verschiedenen Trägerkörper, die insbesondere die ersten Kontakte, die zweiten Kontakte und/oder die Kontaktverbindungsabschnitte unmittelbar umgeben (oder teilweise auch nur mittelbar umgeben, d.h. bspw. Kontakte und einen diese Kontakte unmittelbar umgebenden Kontaktträger einschließen), werden die Möglichkeiten zur Beeinflussung der Impedanz im Daten-Steckverbindungsadapter erhöht, so dass letztlich auch kleine lokale Störstellen adressiert und die Impedanzänderungen so klein gehalten werden können, dass eine zuverlässige Datenübertragung mit der gewünschten Datenrate möglich ist. Es hat sich gezeigt, dass Adapter mit mindestens drei Trägerkörpern für die Praxis sehr gute Ergebnisse zeigen. Der dritte Trägerkörper kann ähnlich der ersten und zweiten Trägerkörper Abschnitte der Kontakte großflächig umgeben oder bspw. auch als Platine ausgebildet sein, in der die ersten und zweiten Kontakte gehalten und kontaktiert sind. Bevorzugten Varianten des dritten Trägerkörpers werden später noch ausführlicher beschrieben.
- Durch das erfindungsgemäße Vorsehen des dritten Trägerkörpers kann die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter ergänzend oder alternativ auch durch Variation mindestens eines der weiteren Parameter
- Dielektrizitätskonstante ε R3 des dritten Trägerkörpers
- Form der Außenfläche des dritten Trägerkörpers
- Eine erfindungsgemäß sinnvolle Ausgestaltung des dritten Trägerkörpers kann gemäß einer möglichen Ausführungsform vorsehen, dass der dritte Trägerkörper insbesondere auch in einem Bereich zwischen verschiedenen Kontaktverbindungsabschnitten vorgesehen ist, wobei jeder der Kontaktverbindungsabschnitte einen der ersten Kontakte und einen der zweiten Kontakte verbindet. Insbesondere kann der dritte Trägerkörper in einem Bereich angeordnet sein, in dem sich der Abstand zwischen den ersten Kontakten und zwischen den zweiten Kontakten ändert. Hier ergibt sich die Möglichkeit einer sehr lokalen Beeinflussung der Impedanz.
- Gemäß weiteren, erfindungsgemäß ergänzend oder alternativ vorgeschlagenen Ausgestaltungen eines dritten (oder weiteren) Trägerkörpers kann dieser dritte oder weitere Trägerkörper eine elektrisch leitfähige Kontaktschirmung aufweisen, die elektrisch leitend mit der Steckerschirmung verbunden ist. Eine solche Kontaktschirmung kann insbesondere zwischen den Kontaktverbindungsabschnitten und/oder um die Kontaktverbindungsabschnitte herum angeordnet sein. Die Form der Kontaktschirmung und ihr Abstand zu den Kontaktverbindungsabschnitten, den ersten Kontakten und/oder den zweiten Kontakten kann erfindungsgemäß auch als einer (d.h. ein weiterer) der Parameter verwendet werden, durch deren Variation die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter derart eingestellt ist oder wird, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht.
- Eine denkbare Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass ein oder jeder erste Kontakt, ein oder jeder zweite Kontakt und der diese jeweils verbindende Kontaktverbindungsabschnitt als ein einteiliger Gesamtkontakt ausgebildet ist. Der so definierte Gesamtkontakt ist also einteilig aus leitendem Material aufgebaut und umfasst als Kontaktteile die ersten und zweiten Kontakte sowie den Kontaktverbindungsabschnitt entsprechend der Definition dieser Erfindung. Hierdurch werden die Datenübertragung u.U. störende Kontaktierungen zwischen den verschiedenen Kontaktteilen vermieden. Außerdem sind derartige Gesamtkontakte einfach als ein Teil aus einem elektrisch leitenden Material, bspw. niedrig legiertem Kuper oder Messung, herstellbar, bspw. als Stiftkontakte. Vorzugsweise können diese Gesamtkontakte, aber auch jeder der Kontakteile (erster Kontakt, zweiter Kontakt, Kontaktverbindungsabschnitt), entlang ihrer Axialrichtung abschnittsweise verschiedene Durchmesser aufweisen. Bspw. kann ein Kontaktbereich des ersten Kontaktes einen Durchmesser von etwa 1,3 mm (bzw. zwischen 1,0 und 1,5 mm) aufweisen, und der Trägerbereich des ersten Kontakts einen Durchmesser von etwa 2,0 mm (bzw. zwischen 1,5 und 2,5 mm) aufweisen. Derartige Durchmesser sind bspw. zur Verbindung mit Datensteckern von Datenkabeln geeignet, die Leiter mit Querschnitten zwischen 0,35 bis 0,75 mm2 aufweisen und GBit-Datenüberragungen bis zu 40 Meter erlauben. Entsprechend kann bspw. ein Kontaktbereich des zweiten Kontakts einen Durchmesser von etwa 0,5 mm (bzw. zwischen 0,3 und 0,75 mm) aufweisen, und der Trägerbereich des zweiten Kontakts einen Durchmesser von etwa 0,8 mm (bzw. zwischen 0,5 und 1,0 mm) aufweisen. Derartige Durchmesser sind bspw. zur Verbindung mit Datensteckern von Datenkabeln geeignet, die Leiter mit Querschnitten zwischen 0,12 bis 0,15 mm2 aufweisen und GBit-Datenüberragungen bis zu etwa 8 bis 10 Meter erlauben. Der Durchmesser der Gesamtkontakte im Bereich des Kontaktverbindungsabschnitts entspricht vorzugsweise genau oder in etwa dem Durchmesser des ersten oder zweiten Kontakts in seinem Trägerbereich. Vorzugsweise kann der kleinere dieser Durchmesser gewählt werden bzw. sein.
- Eine solche Konfiguration ermöglicht, dass der Gesamtkontakt im Kontaktverbindungsabschnitt gezielt verbogen bzw. gebogen ist, um einen unterschiedlichen Abstand zwischen den ersten und den zweiten Kontakten im Steckbild (kurz für Steckkontakt-Anschlussbild) zu erreichen. Das Verbiegen oder Umbiegen der Kontakte kann in einer geeigneten Form (im Sinne eines Werkzeugs) erfolgen, die die ursprünglich axial geradlinigen Kontakte während der Montage in definiert Weise (reproduzierbar) in die gewünschte Form bringt. Geeignete Werkzeugformen können als separate Montagehilfsmittel vorgesehen sein oder bspw. als Führungen für die Kontakte in den Trägerkörper des Kontaktträgers integriert sein, so dass das Umbiegen beim Einsetzten der Kontakte in die Trägerkörper automatisch erfolgt. Auch ein Einsetzen von vorgebogenen Kontakten ist möglich.
- In einer solchen Ausführungsform weisen der erste Trägerkörper vorzugsweise Durchgangsöffnungen für die ersten Kontakte und der zweite Trägerkörper vorzugsweise Durchgangsöffnungen für die zweiten Kontakte auf. Ferner kann in den Zwischenraum zwischen den Kontaktverbindungsabschnitten ein dritter Trägerkörper aufgenommen sein. Vorzugweise weist der dritte Trägerkörper entsprechend der Biegung der Kontaktverbindungsabschnitte nutenartige Vertiefungen (als Führungen) auf, in die die gebogenen Kontaktverbindungsabschnitte aufnehmbar (bzw. in einem zusammengebauten Daten-Steckverbindungsadapter) aufgenommen sind. Ferner können der erste Trägerkörper und/oder der zweite Trägerkörper in Richtung des Kontaktverbindungsabschnitts vorstehende Kragen entlang ihrer Außenumfangsfläche haben, die mit an der Innenwandfläche der Steckerschirmung anliegen und die Kontaktverbindungsabschnitte mit dem dazwischen aufgenommenen dritten Trägerkörper einhüllen. Dies führt - mit anderen Worten - dazu, dass zwischen den Kontaktverbindungsabschnitten und der Steckerschirmung der Kragen jeweils des ersten und/oder zweiten Trägerkörpers angeordnet ist. Die Dicke des Kragens des ersten und/oder zweiten Trägerkörpers kann vorzugsweise in etwa dem Anstand zwischen dem in den Trägerkörper aufgenommenen Kontakt und der Steckerschirmung entsprechen, so dass die Dicke des Dielektrikums mit der entsprechenden Dielektrizitätskonstante ε R1, ε R2 zwischen dem das Datensignal übertragenden Kontakt und der Steckerschirmung auch im Bereich des Kontaktverbindungsabschnitts in etwa gleich bleibt. Dies hat sich in vielen Fällen als eine bevorzugte Konfiguration erwiesen.
- In einer solchen Ausgestaltung, in der alle oder Teile der im vorigen Absatz beschriebenen Merkmale realisiert sind, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Außenumfangsfläche des dritten Trägerkörpers an Begrenzungswandflächen des ersten und des zweiten Trägerkörpers anliegt. Sofern eine Kontaktschirmung in den dritten Trägerkörper aufgenommen ist, kann eine Kontaktierung zu der Steckerschirmung durch Leiter in den ersten und/oder zweiten Trägerkörper erfolgen, d.h. Leiter, die durch die Trägerkörper hindurch und/oder um diese herum geführt sind.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Steckerschirmung mehrteilig aufgebaut sein, wobei die mehreren Teile der Steckerschirmung elektrisch leitend in Verbindung stehen. Beispielsweise können die mehreren Teile der Steckerschirmung durch Ineinanderstecken, Verpressen oder Verrasten elektrisch leitend aneinander festgelegt werden oder auch einteilig miteinander verbunden sein. Die Steckerschirmung kann insbesondere eine Buchse aufweisen, die den Grundkörper des Steckerkörpers bildet, in dem bzw. an dem die weiteren Komponenten des Daten-Steckverbindungsadapters festgelegt sind. Denkbare bevorzugte Ausführungen für eine solche mehrteilige Steckerschirmung werden nachstehend noch beschrieben.
- In einer weiteren, zu der Ausführungsform mit einem einteilig ausgebildeten Gesamtkontakt insbesondere alternativen Ausführungsform, kann der Kontaktverbindungsabschnitt als dritten oder weiteren Trägerkörper eine Platine aufweisen, auf der die ersten Kontakte und die zweiten Kontakte auf verschiedenen Seiten der Platine mittels ihrer Platinenverbinderabschnitte kontaktiert und festgelegt sind, wobei auf der Platine Leiterbahnen zur Verbindung jeweils eines der ersten Kontakte mit einem der zweiten Kontakte (d.h. zur Kontaktverbindung bzw. in der Funktion des Kontaktverbindungsabschnitts) vorgesehen sind und wobei auf der Platine um die die Kontakte verbindenden Leiterbahnen eine mit der Steckerschirmung elektrisch leitend verbundene Kontaktschirmung vorgesehen ist.
- Die Platine als dritter oder weiterer Trägerkörper, an der die ersten und zweiten Kontakte festgelegt und über die auf der Platine aufgebrachten Leiterbahnen als Bestandteil des Kontaktverbindungsabschnitts miteinander verbunden sind, lassen sich viele verschiedene erste und zweite Steckkontakt-Anschlussbilder einfach miteinander verbinden, weil die Anordnung der Kontakte auf der Platine frei einstellbar ist und die elektrische Verbindung einfach durch Leiterbahnen auf der Ober- und/oder Unterseite der Platine realisiert werden kann, bei einem mehrschichtigen Aufbau ggf. auch auf Zwischenschichten der Platine. Als dritter/weiterer Trägerkörper weist die Platine auch eine dritte/weitere Dielektrizitätskonstante ε R3/εRi auf, die - zumindest in Grenzen - durch die Materialwahl des Platinen-Trägerkörpers beeinflussbar ist. Die in Platinen frei einbringbare Kontaktschirmung gibt auch die Möglichkeit, das Impedanzverhalten des Daten-Steckverbindungsadapters lokal und sehr flexibel zu beeinflussen.
- Entsprechend können gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch die Dielektrizitätskonstante ε R3/εRi des dritten (und ggf. jedes weiteren) Trägerkörpers und/oder die Anordnung und Art der Kontaktschirmung in dem dritten (und ggf. jedem weiteren) Trägerkörper ein Parameter sein, mit dem die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter durch Variation dieses Parameters derart eingestellt ist bzw. wird, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht.
- Eine Kontaktschirmung in dem als Platine ausgebildeten dritten Trägerkörper kann bspw. durch mehrere Durchkontaktierungspunkte gebildet sein, die über Leiterbahnen auf einer oder beiden Platinenseiten, bei einer mehrschichtigen Platine ggf. auch in Zwischenschichten der Platine, miteinander verbunden sind. Vorzugsweise bilden die Leiterbahnen der Kontaktschirmung einen geschlossenen Bereich um die ersten und zweiten Kontakte sowie die diese verbindenden Leiterbahnen. Die Anordnung und Form der Leiterbahnen der Kontaktschirmung und/oder der mit diesen Leiterbahnen verbundenen Durchkontaktierungen können als vorbeschriebene Parameter verwendet werden. Es hat sich herausgestellt, dass eine sinnvolle Konfiguration vorsehen kann, dass die Form der Leiterbahnen derart gewählt ist, dass der Abstand zu den ersten und zweiten Kontakten möglichst konstant ist, d.h. einer Form folgt, in der Schwankungen des Abstands minimiert sind. Ein weiterer, ergänzender oder alternativer Aspekt bei der Gestaltung der Form der Kontaktschirmung kann darin liegen, dass der Abstand der ersten und zweiten Kontakte zu der Kontaktschirmung etwa dem Abstand der die Kontakte verbindenden Leiterbahnen entspricht. Diese können bevorzugt parallel zueinander angeordnet sein. Eine solche Anordnung lässt ich besonders einfach erreichen, wenn die ersten Kontakte des ersten Kontaktanschlussbilds und die zweiten Kontakte des zweiten Kontaktschlussbilds relativ zueinander verdreht sind, bspw. durch eine Verdrehung um einen Mittelpunkt oder Schwerpunkt der Anschlussbilder bezogen auf die Position der Kontakte. Eine bevorzugte Konfiguration, die einen großen bzw. in typischen Anordnungen den größten Abstand zwischen den parallelen Leiterbahnen ermöglicht, ergibt sich bei einer Verdrehung von etwa 90° (einschließlich genau 90°).
- Das Vorsehen von Leiterbahnen auch in Zwischenschichten der Platine (insbesondere für die Leiterbahnen, die die ersten und zweiten Kontakte als Teil des Kontaktverbindungsabschnitts verbinden) simuliert den Aufbau eines üblichen Leiters in einem Datenkabel und kann als weiterer Parameter helfen, die Impedanzänderungen im Bereich der Kontaktverbindungsabschnitte zu minimieren.
- Entsprechendes gilt, wenn Leiterbahnen der Verbindungsabschnitte auf beiden Seiten der Platine vorgesehen sind (auch ohne das Vorsehen von Zwischenschichten).
- Es ist grundsätzlich auch denkbar, einteilig ausgebildete und entsprechend gebogene Gesamtkontakte in Durchgänge einer Platine zu stecken und dort zu fixieren. In einer solchen Gestaltung könnten die vorbeschriebenen Ausführungsformen auch sinnvoll miteinander kombiniert werden, wobei die Platine insbesondere als weiterer (bspw. vierter) Trägerkörper ausgebildet sein kann. Zumindest für durchgehende Gesamtkontakte wären keine Leiterbahnen auf der Platine als Kontaktverbindungsabschnitte notwendig. Erfindungsgemäß sind auch Ausführungen denkbar, in der ein Teil der Kontakte als einteilige Gesamtkontakte (im vorstehend definierten Sinne) und ein anderer Teil der Kontakte als separate erste und zweite Kontakte ausgebildet sind, die über einen als Leiterbahn auf der Platine vorgesehenen Kontaktverbindungsabschnitt miteinander verbunden sind.
- Die Ausgestaltung einer Ausführungsform der Erfindung kann ferner vorsehen, dass die Steckerschirmung mehrteilig aufgebaut ist, wobei ein erster Teil der Steckerkörper eine Buchse ist, in welcher die ersten und zweiten Kontakte mit den Kontaktverbindungsabschnitten und die Trägerkörper, d.h. die ersten, zweiten sowie ggf. dritten und weiteren Trägerköper, aufgenommen sind und welche vorzugsweise auch Einstecköffnungen für die an den Daten-Steckverbindungsadapter ansteckbaren Datenstecker ausbildet. In dieser Ausführungsform ist noch mindestens ein zweiter Teil vorgesehen, der in dem ersten Teil angeordnet ist und eines der ersten oder zweiten Steckkontakt-Anschlussbilder umgibt, d.h. mit geringerem Abstand zu den ersten oder zweiten Kontakten angeordnet ist als der erste Teil der Steckerschirmung. Erfindungsgemäß können der erste Teil der Steckerschirmung und der zweite bzw. jeder weitere Teil der Steckerschirmung einteilig aus einem Materialstück geformt sein. Es ist aber auch möglich, das erste Teil der Steckerschirmung und das zweite bzw. jeder weitere Teil der Steckerschirmung als jeweils ein Teil aus elektrisch leitendem Material auszubilden und in elektrisch leitender Verbindung in dem Daten-Steckverbindungsadapter anzuordnen. Bspw. kann der erste Teil der Steckerschirmung in den zweiten Teil der Steckerschirmung eingesteckt und/oder verpresst werden. Jede andere Art der Fixierung von erstem und zweitem Teil ist erfindungsgemäß miterfasst.
- Ein Optimum der zur Impedanzoptimierung verwendeten, bereits ausführlich beschriebenen Parameter kann gemäß einer möglichen Ausführung durch eine Berechnung der Impedanz in einem physikalischen Modell des Daten-Steckverbindungsadapters ermittelt werden. Da sich die Parameter teilweise gegenseitig beeinflussen, können mehrere optimale Parameterwerte existieren, wobei die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter vorzugsweise einem vorgegebenen Impedanzwert des Datenkabels entspricht bzw. entsprechen soll. Die Bestimmung der Parameter in einem physikalischen Modell ist jedoch vergleichsweise aufwendig, weil die theoretische Berechnung der Impedanz eine genaue Berücksichtigung der eingesetzten Materialien und geometrischen Verhältnisse notwendig macht.
- Daher besteht eine alternative Möglichkeit der Optimierung der Parameter darin, eine Messung der Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter, insbesondere mittels Zeitbereichsreflektometrie-Messgeräten, durchzuführen. Bei der Zeitbereichsreflektometrie (Time Domain Reflectometrie - TDR) werden Lauflängen und Reflexionscharakteristika von elektromagnetischen Wellen und Signalen in Kabeln bzw. Signalleitern bestimmt. Ein solches oder ähnliche Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Sie beruhen darauf, dass ein Impulsgenerator eine Folge sehr kurzer Signale erzeugt, die in das Kabel oder den Adapter eingespeist werden. In einem Messgerät werden die Signalamplituden und die Laufzeit der Signale dem eingespeisten Signal gegenübergestellt. Durch die Gegenüberstellung lassen sich Störquellen orten. Folglich werden die Störquellen insbesondere dadurch erkannt, dass die Impedanz an der Störquelle abweicht, insbesondere ausschlägt.
- Entsprechend können zur Anpassung der Impedanz des Daten-Steckverbindungsadapters an den gewünschten Impedanzwert, bspw. den Impedanzwert des Datenkabels und/der des damit verbundenen Datensteckers, an einer oder beiden Seiten des Daten-Steckverbindungsadapters Datenstecker mit Datenkabeln angeschlossen und Störquellen durch die beschriebene Messung ortsaufgelöst ermittelt werden. Durch Variation der Parameter können die Störquellen dann beseitigt oder zumindest soweit reduziert werden, dass die Störungen einer zuverlässigen Datenübertragung mit der gewünschten Datenrate nicht im Wege stehen.
- Es hat sich herausgestellt, dass der vorgeschlagene Daten-Steckverbindungsadapter in der beschriebenen Grundkonfiguration häufig eine Impedanz von etwa 100 Ohm aufweist, den auch übliche Datenkabel aufweisen. Ein ähnlicher Impedanzwert bedeutet hier, dass die Impedanz über die Länge des Daten-Steckverbindungsadapters nicht mehr als 5% von einer durchschnittlichen Impedanz abweicht und die Impedanz über die Länge des Daten-Steckverbindungsadapters somit vorzugsweise im Bereich von 100 ± 5 Ω liegt.
- Es hat sich entsprechend als eine bevorzugte Ausführungsform erwiesen, empirisch ermittelte Parameter zu verwenden, bei denen in Messungen mittels Zeitbereichsreflektometrie-Messgeräten in einem mit Datensteckern verbundenen Daten-Steckverbindungsadapter keine Impedanzänderungen oder Störungen angezeigt werden, die eine Datenübertragung mit der gewünschten Datenrate stören. Für die Messungen kann der Daten-Steckverbindungsadapter (vorzugsweise auf beiden Seiten) mit einem Datenstecker mit Datenkabel verbundenen werden. Unter Störungen werden dabei insbesondere Impedanzänderungen in einer Größenordnung verstanden, die eine Datenübertragung mit der gewünschten Datenrate stören.
- Die jeweilige Größenordnung ist für den Fachmann gegebenenfalls empirisch ermittelbar. Eine Optimierung kann also insbesondere dadurch erfolgen, dass die gemessene Impedanz über die Länge des Daten-Steckverbindungsadapters nahezu identisch mit der Impedanz des außerhalb des Adapters liegenden Kabels ist, oder mit anderen Worten innerhalb des Daten-Steckverbindungsadapters keine die Datenübertragung beeinträchtigenden Störstellen ermittelt werden.
- Gerade für die erfindungsgemäße Verwendung des Daten-Steckverbindungsadapters im Außenbereich von Kraftfahrzeugen, d.h. bei Kraftfahrzeug-Daten-Steckverbindungsadaptern, ist vorgesehen, dass der Daten-Steckverbindungsadapter durch zwei Dichtungen gegen einen Feuchtigkeitsdurchtritt geschützt ist, wobei die erste Dichtung die Kontaktfläche von Steckerschirmung und Kontaktträger, insbesondere dem ersten und/oder zweiten Trägerkörper, und eine zweite Dichtung die Kontaktfläche von Kontakt und Kontaktträger, insbesondere dem ersten und/oder zweiten Trägerkörper, abdichtet. Hierdurch wird ein Feuchtigkeitseintritt in die Datenverkabelung im Bereich des erfindungsgemäßen Daten-Steckverbindungsadapters zuverlässig unterbunden. Dies ist gerade im Bereich der hochfrequenten Datenübertragung (d.h. insbesondere bei Übertragungsraten bis zu 1GBit/s) sehr wichtig, weil eintretende Feuchtigkeit nicht nur zu Kurzschlüssen führen kann, wenn sie mit den Leitern selbst in Verbindung tritt, sondern auch die Impedanz des Leiter-Dielektrikum-Systems ändern und so zu Störungen in der Datenübertragung führen kann.
- Es ist vorgesehen, die Dichtungen als Dornprofile (bspw. im Sinne dreieckiger Vorsprünge) an den festeren Bauteilen auszubilden, d.h. den Innenwandflächen der Steckerschirmung (respektive des Steckerkörpers) aus einem metallischen Material und dem Außenumfang der Kontakte aus metallischem Material, die sich jeweils in die Kontaktflächen des anliegenden Materials, d.h. den ersten und/oder zweiten Trägerkörper des Kontaktträgers (und/oder andere Teile des Kontaktträgers) unter Anpressdruck einpressen und so eine Abdichtung erreichen. Mit dieser Art der Abdichtung werden die gegeben Normen für den Außenbereich von Kraftfahrzeugen, wie ISO 4091, LV 214, USCAR 2, SAE etc., erfüllt. Darüber hinaus werden die Bauteile verschiebesicher aneinander festgelegt, insbesondere wenn diese - wie bei den bevorzugten Ausführungen der Erfindung - durch Zusammenstecken miteinander verbunden werden.
- In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, wenn die Dornprofile nicht symmetrisch von der Kontaktfläche vorstehen, sondern zur einen Seite eine Auflaufschräge ausbilden (insbesondere in Fügerichtung) und zur anderen Seite einen abrupten Absatz ausbilden (insbesondere entgegen der Fügerichtung). Hierdurch wird das Zusammenfügen der Bauteile erleichtert und ein Lösen der Bauteile entgegen der Schieberichtung erschwert. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Dornprofile der beiden Dichtungen, d.h. das Dornprofil an der Innenwandfläche der Steckerschirmung und das Dornprofil an den Kontakten, bezogen auf die Auflaufschräge entgegen gerichtet. Hierdurch wird eine hohe Festigkeit der zusammengefügten Bauteile erreicht.
- Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung kann vorsehen, dass auf mindestens einer der ersten und zweiten Anschlussseite ein proprietärer Anschlussbereich ausgebildet ist, der eine Steckeradapterhülse aufweist, die in den Steckerkörper einsteckbar ist und respektive das erste oder zweite Steckkontakt-Anschlussbild umgibt, wobei die Innwandung der Steckeradapterhülse zum Aufnehmen des respektive ersten oder zweiten Datensteckers ausgebildet ist. Die Steckeradapterhülse kann bspw. aus Kunststoff gefertigt und mit dem Steckerkörper verrastbar sein. Hierdurch wird ein modularer Aufbau dieser Steckeranschlussseite erreicht, der an eine Vielzahl verschiedener Datenstecker durch Tauschen der Steckadapterhülse adaptierbar ist. Dies ist besonders effektiv, insbesondere weil das Steckkontakt-Anschlussbild mit der Anordnung der Kontakte und der die Kontakte umgebenden Steckerschirmung einem festgelegten Aufbau entspricht (bspw. aufgrund von Normierungen oder Vereinbarungen zur Interoperabilität von Datensteckverbindungen), der Außenbereich der Stecker jedoch zur proprietären Disposition steht. Mit dem vorgeschlagenen, auf mindestens einer der Steckeranschlussseiten mit modularen Steckeradapterhülsen ausgestatteten Daten-Steckverbindungsadapter kann dieser Adapter universell für eine Vielzahl von Datensteckern verwendet werden.
- Die erfindungsgemäße Verwendung des Daten-Steckverbindungsadapters ist bei der Datenübertragung zwischen Kraftfahrzeugen und Kraftfahrzeugkomponenten, wie Anhänger, Maschinen oder sonstigen Applikationen für Kraftrahzeuge oder deren Komponenten, mit gewünschten Datenraten über 100 MBit/s, insbesondere hohen Datenrate im Bereich GBit/s, vorgesehen. Die Datenübertragung in Kraftfahrzeugen und von Kraftfahrzeugen an Anhänger, Maschinen oder sonstige insbesondere im Außenbereich des Kraftfahrzeugs an das Datennetz des Kraftfahrzeugs anzuschließende Kraftfahrzeugkomponenten gewinnt für verschiedene Anwendungen immer mehr an Bedeutung. Hierfür ist es notwendig, entsprechend robuste Daten-Steckverbindungsadapter zur Verfügung zu stellen, die einerseits an unterschiedlichste Datenverkabelungen in Kraftfahrzeugen mit proprietären Datensteckern anschließbar sind und anderseits die Möglichkeit bieten, Datenstecker von an die Kraftfahrzeuge anzuschließenden Komponenten in einer Vielzahl von Steckzyklen bei Bedarf in die Adapter einzustecken. Außerdem muss der Adapter auch geeignet sein, Datenkabel größerer Querschnitte mit ihren entsprechend größeren Datensteckern aufzunehmen. Die bei den Kraftfahrzeugen verwendeten Kabelquerschnitte und Datenstecker ermöglichen nur eine begrenzte Reichweite der Datenübertragung bei den genannten hohen Datenraten. Über größere Kabelquerschnitte lassen sich in der Regel größere Reichweiten bei der kabelgebunden hochfrequenten Datenübertragung erreichen. Neben Personenkraftwagen ist der erfindungsgemäß vorgeschlagene Daten-Steckverbindungsadapter auch besonders für Lastkraftwagen, landwirtschaftliche Fahrzeuge oder Baufahrzeuge, insbesondere mit datenkommunikationstechnisch anzuschließenden Maschinen oder Funktionen, besonders geeignet. Die Erfindung bezieht sich daher auf einen Fahrzeug-Daten-Steckverbindungsadapter, der speziell für die Anwendung im Kraftfahrzeugbereich hergerichtet ist und insbesondere die für Anwendungen im Außenbereich von Kraftfahrzeugen benötigte Dichtheit aufweist.
- Um neben der Datenübertragung auch eine Energieversorgung zu ermöglichen oder einzelne elektrische Schaltvorgänge direkt durch An- und Ausschalten der Betriebsenergie zu erreichen, können in die Kraftfahrzeugsteckdose mindestens ein weiterer elektrische Kontakt, vorzugsweise aber mehrere weitere elektrische Kontakte in an sich bekannter Weise abdichtend in das Dosengehäuse der Kraftfahrzeugsteckdose mit integriert sein. Vorzugsweise sind die weiteren elektrischen Kontakte auch in der Einstecköffnung und Anschlussöffnung der Kraftfahrzeugsteckdose kontaktierbar.
- Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Schnittdarstellung eines Daten-Steckverbindungsadapters zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugsteckdose gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 2
- den Daten-Steckverbindungsadapter gemäß
Fig. 1 in einer ungeschnittenen perspektivischen Ansicht; - Fig. 3
- eine explosionsartige, teilgeschnittene perspektivische Darstellung des Daten-Steckverbindungsadapters gemäß
Fig.1 ; - Fig. 4
- den Daten-Steckverbindungsadapter gemäß
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht auf die zweite Steckeranschlussseite; - Fig. 5
- eine Schnittdarstellung eines Daten-Steckverbindungsadapters zur Verwendung in einer Kraftfahrzeugsteckdose gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- Fig. 6
- den Daten-Steckverbindungsadapter gemäß
Fig. 5 in einer ungeschnittenen perspektivischen Ansicht; - Fig. 7
- eine explosionsartige, teilgeschnittene perspektivische Darstellung des Daten-Steckverbindungsadapters gemäß
Fig.5 ; - Fig. 8
- den Daten-Steckverbindungsadapter gemäß
Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht auf die zweite Steckeranschlussseite; und - Fig. 9
- eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsteckdose mit einem ein dem Dosengehäuse aufgenommenen erfindungsgemäßen Daten-Steckverbindungsadapter gemäß einer Ausführungsform.
- Mit Bezug auf die
Figuren 1 bis 4 wird nachstehend eine erste Ausführungsform eines Daten-Steckverbindungsadapters 100 und mit Bezug auf dieFiguren 5 bis 8 wird nachstehend eine zweite Ausführungsform eines Daten-Steckverbindungsadapters 200 zum Aufnehmen in eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsteckdose beschrieben, wobei für vergleichbare Teile um jeweils den Betrag 100 verschiedene Bezugszeichen verwendet werden. Eine Vielzahl der Funktionen und Vorteile der verschiedenen Bauteile der erfindungsgemäßen Daten-Steckverbindungsadapter 100, 200 wurden bereits beschrieben und lassen sich den Zeichnungen auch mit dem entsprechenden fachmännischen Verständnis entnehmen. Diese werden in der nachstehenden Figurenbeschreibung nicht mehr widerholt, sind aber für alle konkreten Ausführungsbeispiele entsprechend gültig. - Eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsteckdose 160 wird mit einem aufgenommenen Daten-Steckverbindungsadapter 100 gemäß der ersten Ausführungsform in
Figur 9 dargestellt und beschrieben. Es versteht sich, dass dies nur beispielhaft ist und alle gezeigten und alle beschriebenen Komponenten der Kraftfahrzeugsteckdose in gleicher Weise mit einem aufgenommenen Daten-Steckverbindungsadapter 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform realisierbar sind. - Der in
Figur 1 dargestellte Daten-Steckverbindungsadapter 100 für eine Datenübertragung weist einen Steckerkörper 101 auf, der eine erste Steckeranschlussseite 102 und eine zweite Steckeranschlussseite 103 hat. Die erste und die zweite Steckeranschlussseite 102, 103 werden von einer elektrisch leitenden Steckerschirmung 104 umgeben, die einen buchsenartig ausgebildeten ersten Teil der Steckerschirmung 105 und einen zweiten Teil der Steckerschirmung 106 umfasst. - Der erste Teil der Steckerschirmung 105 bildet eine Einstecköffnung für einen Datenstecker sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Steckeranschlussseite 102, 103 aus. Die erste Steckeranschlussseite 102 zeigt ein erstes Stecckontakt-Anschlussbild 111 zum Anschließen eines ersten Datensteckers 11 und die zweite Steckeranschlussseite 103 ein zweites Steckkontakt-Anschlussbild 112 zum Anschließen eines zweiten Datensteckers 12.
- In dem Steckerkörper 101 ist ein Kontaktaktträger 120 aufgenommen, wobei der Kontaktträger 120 zwischen der ersten und der zweiten Steckeranschlussseite 102, 103 angeordnet ist und mindestens zwei erste Kontakte 121 und mindestens zwei zweite Kontakte 122 trägt, die so anordnet sind, dass die ersten Kontakte 121 das erste Steckkontakt-Anschlussbild 111 und die zweiten Kontakte 122 das zweite Steckkontakt-Anschlussbild 112 bilden. Jeweils genau einer der ersten Kontakte 121 ist mit genau jeweils einem der zweiten Kontakte 122 über einen Kontaktverbindungsabschnitt 123 elektrisch leitend verbunden.
- Der erste Teil der Steckerschirmung 105 umgibt auch die ersten Kontakte 121 auf der ersten Steckeranschlussseite 102. Die zweiten Kontakte 122 sind dagegen von dem zweiten Teil der Steckerschirmung 106 umgeben, der innerhalb des ersten Teils der Steckerschirmung 105 angeordnet ist. In diesem ersten Ausführungsbeispiel sind der erste Teil der Steckerschirmung 105 und der zweite Teil der Steckerschirmung 106 einteilig als eine gemeinsame Steckerschirmung 104 ausgebildet, die gleichzeitig auch den Steckerkörper 101 bildet.
- In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kontakte als ein einteiliger Gesamtkontakt 124 vorgesehen, d.h. der erste Kontakt 121, der zweite Kontakt 122 und der Kontaktverbindungsabschnitt 123 zwischen diesen Kontakten 121, 122 sind einteilig aus einem leitfähigen Material gebildet.
- Die ersten Kontakte 121 sind zumindest abschnittsweise (mit ihrem Trägerbereich 126) von einem elektrisch isolierenden ersten Trägerkörper 141 mit einer ersten Dielektrizitätskonstante ε R1 umgeben, und die zweiten Kontakte 122 sind zumindest abschnittsweise (mit ihrem Trägerbereich 126) von einem elektrisch isolierenden zweiten Trägerkörper 142 mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante ε R2 umgeben, wobei der erste und der zweite Trägerkörper 141, 142 mit einer Außenumfangsfläche 144 an einer Innenwandfläche 145 der Steckerschirmung 104, konkret jeweils an einer Innwandfläche 145 des ersten Teils der Steckerschirmung 105 respektive des zweiten Teils der Steckerschirmung 106, anliegen.
- Mit ihren Kontaktierungsbereichen 125 ragen die ersten und zweiten Kontakte 121, 122 aus ihren jeweiligen Trägerkörpern 141, 142 heraus.
- Im Bereich des Kontaktverbindungsabschnitts 123 ist in dieser Ausführungsform ein dritter Trägerkörper 143 mit einer dritten Dielektrizitätskonstante ε R3 vorgesehen, der zwischen den Kontaktverbindungsabschnitten 123 der ersten und zweiten Kontakte 121, 122 positioniert ist.
- Erfindungsgemäß sind die Durchmesser des ersten und/oder zweiten Kontakts 121, 122 in dem ersten und/oder zweiten Trägerkörper 141, 142, die Durchmesser des Kontaktverbindungsabschnitts 123, der Abstand der ersten Kontakte 121 zu der Außenumfangsfläche 144 des ersten Trägerkörpers 141, der Abstand der zweiten Kontakte 122 zu der Außenumfangsfläche 144 des zweiten Trägerkörpers 142, der Abstand des Kontaktverbindungsabschnitts 123 zu der Außenumfangsfläche 144 des ersten und/oder zweiten Trägerkörpers 141, 142, die Form der Außenumfangsfläche 144 des ersten und/oder des zweiten Trägerkörpers 141, 142 (und damit gleichbedeutend die Form der Innenwandfläche 145 der Steckerschirmung 104 in den Bereichen, in denen die Außenumfangsfläche 144 der ersten und/oder zweiten Trägerkörper 141, 142 an der Innenwandfläche anliegt), die Dielektrizitätskonstante ε R1 des ersten Trägerkörpers 141, die Dielektrizitätskonstante ε R2 des zweiten Trägerkörpers 142, die Dielektrizitätskonstante ε R3 des dritten Trägerkörpers 143 und/oder die Form dessen Außenfläche derart eingestellt, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter 100 einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht und eine Datenübertragung durch den Daten-Steckverbindungsadapter 100 bei der gewünschten Datenrate nicht gestört wird. Dies wurde bereits ausführlich beschrieben.
-
Figur 2 zeigt eine dreidimensionale Gesamtansicht des Daten-Steckverbindungsadapters 100 mit dem Steckerkörper 101, der ersten Steckeranschlussseite 102 zur Verbindung mit einem erstem Datenstecker 11 und der zweiten Steckeranschlussseite 103 zur Verbindung mit einem zweiten Datenstecker 12. Der erste Datenstecker 11 ist mit einem ersten Datenkabel 13 größeren Querschnitts und der zweite Datenstecker 12 ist mit einen zweiten Datenkabel 14 kleineren Querschnitts verbunden. Die Steckerschirmung 104 weist den ersten Teil der Steckerschirmung 105 auf, der das inFigur 2 nicht sichtbare erste Steckkontakt-Anschlussbild 111 umgibt, und den zweiten Teil der Steckerschirmung 106, der das zweite Steckkontakt-Anschlussbild 112 umgibt. - Auf der zweiten Anschlussseite 103 ist um das zweite Steckkontakt Anschlussbild 112 ein proprietärer Anschlussbereich 113 ausgebildet, der eine Steckeradapterhülse 114 aufweist, die in den Steckerkörper 101 einsteckbar ist und das zweite Steckkontakt-Anschlussbild 112 umgibt, wobei die Innenwandung 115 der Steckeradapterhülse 114 zum Aufnehmen des zweiten Datensteckers 12 ausgebildet ist.
- In
Figur 3 ist eine teilgeschnittene Explosionszeichnung des Daten-Steckverbindungsadapters 100 mit den bereits beschriebenen Komponenten dargestellt. Auf diese Beschreibung wird verwiesen. Der Aufbau des Kontaktträgers 120 mit den ersten und zweiten Kontakten 121, 122 und den ersten, zweiten und dritten Trägerkörpern 141, 142, 143 wird nachfolgend noch ergänzend beschrieben. Es ist dargestellt, dass der Gesamtkontakt 124 im Kontaktverbindungsabschnitt 123 gezielt verbogen bzw. gebogen ist, um einen unterschiedlichen Abstand zwischen den ersten Kontakten 121 und den zweiten Kontakten 122 zu erreichen. - Der erste Trägerkörper 141 weist erste Durchgangsöffnungen 146 für die ersten Kontakte 121 und der zweite Trägerkörper 142 weist zweite Durchgangsöffnungen 147 für die zweiten Kontakte 122 auf. Ferner ist ein dritter Trägerkörper 143 in den Zwischenraum 148 zwischen die ersten und zweiten Trägerkörper 141, 142 und zwischen den Kontaktverbindungsabschnitten 123 aufgenommen. Der dritte Trägerkörper 143 weist entsprechend der Biegung der Kontaktverbindungsabschnitte 123 des Gesamtkontakts 124 nutartige Vertiefungen 149 (als Führungen) auf, in die die gebogenen Kontaktverbindungsabschnitte 123 aufnehmbar sind bzw. in einem zusammengebauten Daten-Steckverbindungsadapter 100 aufgenommen sind (vgl.
Figur 1 ). Ferner weisen der erste Trägerkörper 141 und/oder der zweite Trägerkörper 142 jeweils in Richtung des Kontaktverbindungsabschnitts 123 vorstehende Kragen 150 entlang ihrer Außenumfangsfläche auf, die mit an der Innenwandfläche 145 der Steckerschirmung 104 anliegen und die Kontaktverbindungsabschnitte 123 mit dem dazwischen aufgenommenen dritten Trägerkörper 143 einhüllen. Im zusammengebauten Zustand wird ein gemeinsamer Kragen 150 gebildet. - Die Dicke des Kragens 150 des ersten Trägerkörpers 141 und/oder die Dicke des Kragens 150 des zweiten Trägerkörpers 142 entspricht vorzugsweise in etwa dem Abstand zwischen dem in den Trägerkörpern 141, 142 aufgenommenen Gesamtkontakt 124, so dass die Dicke des Dielektrikums mit der entsprechenden Dielektrizitätskonstante ε R1, ε R2 zwischen dem das Datensignal übertragenden Gesamtkontakt 124 und der Steckerschirmung 104 auch im Bereich des Kontaktverbindungsabschnitts 123 in etwa gleich bleibt.
-
Figur 4 zeigt die inFigur 2 beschriebene zweite Steckeranschlussseite noch einmal im Detail. - In ähnlicher Weise zu der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform zeigt
Figur 5 einen Daten-Steckverbindungsadapter 200 für eine Datenübertragung mit einem Steckerkörper 201 auf, der eine erste Steckeranschlussseite 202 und eine zweite Steckeranschlussseite 203 hat. Die erste und die zweite Steckeranschlussseite 202, 203 werden von einer elektrisch leitenden Steckerschirmung 204 umgeben, die einen buchsenartig ausgebildeten ersten Teil der Steckschirmung 205 und einen zweiten Teil der Steckerschirmung 206 umfasst. - Der erste Teil der Steckerschirmung 205 bildet eine Einstecköffnung für einen Datenstecker sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Steckeranschlussseite 202, 203 aus. Die erste Steckeranschlussseite 202 zeigt ein erstes Stecckontakt-Anschlussbild 211 zum Anschließen eines ersten Datensteckers 11 und die zweite Steckeranschlussseite 203 ein zweites Steckkontakt-Anschlussbild 212 zum Anschließen eines zweiten Datensteckers 12.
- In dem Steckerkörper 201 ist ein Kontaktaktträger 220 aufgenommen, wobei der Kontaktträger 220 zwischen der ersten und der zweiten Steckeranschlussseite 202, 203 angeordnet ist und mindestens zwei erste Kontakte 221 und mindestens zwei zweite Kontakte 222 trägt, die so anordnet sind, dass die ersten Kontakte 221 das erste Steckkontakt-Anschlussbild 211 und die zweiten Kontakte 222 das zweite Steckkontakt-Anschlussbild 212 bilden. Jeweils genau einer der ersten Kontakte 221 ist mit genau jeweils einem der zweiten Kontakte 222 über einen Kontaktverbindungsabschnitt 223 elektrisch leitend verbunden, wobei der Kontaktverbindungsabschnitt 223 Teil einer Platine ist, die auch als dritter Trägerkörper 243 dieser Ausführungsform dient.
- In dieser Ausführungsform sind das erste Steckkontakt-Anschlussbild 211 und das zweite Steckkontakt Anschlussbild 212 um 90° verdreht zueinander ausgerichtet, so dass von den zwei ersten Kontakten 221 beide Kontakte 221 zu sehen sind, von den beiden zweiten Kontakten 222 aber nur ein Kontakt 222.
- Wie bei der ersten Ausführungsform umgibt der erste Teil der Steckerschirmung 205 auch die ersten Kontakte 221 auf der ersten Steckeranschlussseite 202. Die zweiten Kontakte 222 sind auch (zusätzlich) von dem zweiten Teil der Steckerschirmung 206 umgeben, der innerhalb des ersten Teils der Steckerschirmung 205 angeordnet ist. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind der erste Teil der Steckerschirmung 205 und der zweite Teil der Steckerschirmung 206 aber zweiteilig ausgebildet. Der erste Teil der Steckerschirmung 205 und der zweite Teil der Steckerschirmung 206 bilden zusammen die Steckerschirmung 204, indem die beiden Teile in dem Daten-Steckverbindungsadapter 200 in elektrisch leitender Verbindung zueinander angeordnet sind. Der erste Teil der Steckerschirmung 205 bildet auch den buchsenartigen Steckerkörper 201.
- In dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die Kontakte 221, 222 als mehrteilige Kontakte ausgebildet, wobei die ersten Kontakte 221 und die zweiten Kontakte 222 jeweils als Stiftkontakte ausgebildet sind, die in der Platine als drittem Trägerkörper 243 gehalten und kontaktiert sind. Der Kontaktverbindungsabschnitt 223 jedes Kontakts, d.h. die elektrisch leitende Verbindung zwischen jedem ersten Kontakt 221 und jedem zweiten Kontakt 222, ist durch eine auf der Platine 243 ausgebildete Leiterbahn gebildet (siehe
Figur 7 ). - Die ersten Kontakte 221 sind zumindest abschnittsweise (mit ihrem Trägerbereich 226) von einem elektrisch isolierenden ersten Trägerkörper 241 mit einer ersten Dielektrizitätskonstante ε R1 umgeben, und die zweiten Kontakte 222 sind zumindest abschnittsweise (mit ihrem Trägerbereich 226) von einem elektrisch isolierenden zweiten Trägerkörper 242 mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante ε R2 umgeben, wobei der erste und der zweite Trägerkörper 241, 242 mit einer Außenumfangsfläche 244 an einer Innenwandfläche 245 der Steckerschirmung 204, jeweils an einer Innwandfläche 245 des ersten Teils der Steckerschirmung 205 respektive des zweiten Teils der Steckerschirmung 206, anliegen.
- Mit ihren Kontaktierungsbereichen 225 ragen die ersten und zweiten Kontakte 221, 222 aus ihren jeweiligen Trägerkörpern 241, 242 heraus.
- Der in dieser Ausführungsform vorgesehene dritte Trägerkörper 243 ist als Platine mit einer dritten Dielektrizitätskonstante ε R3 ausgebildet, der zwischen den ersten und zweiten Trägerkörpern 241, 242 angeordnet ist. Sowohl der erste Trägerkörper 241 als auch der zweite Trägerkörper 242 reichen bis an die Platine 243 heran, wobei in dem ersten Trägerkörper 241 im Zentrum ein Freiraum 248 zwischen der Platine 243 und dem ersten Trägerkörper gebildet ist. Der zweite Trägerkörper 242 steht dagegen mit seiner gesamten Stirnseite auf der Platine 243 auf.
- Erfindungsgemäß sind die Durchmesser des ersten und/oder zweiten Kontakts 221, 222 in dem ersten und/oder zweiten Trägerkörper 241, 242, die Durchmesser des Kontaktverbindungsabschnitts 223 (im Sinne der Dimensionierung der Leiterbahn 224), der Abstand der ersten Kontakte 221 zu der Außenumfangsfläche 244 des ersten Trägerkörpers 241, der Abstand der zweiten Kontakte 222 zu der Außenumfangsfläche 244 des zweiten Trägerkörpers 242, der Abstand des Kontaktverbindungsabschnitts 223 zu der Außenumfangsfläche 244 des ersten und/oder zweiten Trägerkörpers 241, 242, die Form der Außenumfangsfläche 244 des ersten und/oder des zweiten Trägerkörpers 241, 242 (und damit gleichbedeutend die Form der Innenwandfläche 245 der Steckerschirmung 204 in den Bereichen, in denen die Außenumfangsfläche 244 der ersten und/oder zweiten Trägerkörper 241, 242 an der Innenwandfläche 245 anliegt), die Dielektrizitätskonstante ε R1 des ersten Trägerkörpers 241, die Dielektrizitätskonstante ε R2 des zweiten Trägerkörpers 242, die Dielektrizitätskonstante ε R3 des dritten Trägerkörpers 243 und/oder die Form dessen Außenfläche derart eingestellt, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter 200 einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht und eine Datenübertragung durch den Daten-Steckverbindungsadapter 200 bei der gewünschten Datenrate nicht gestört wird. Dies wurde bereits ausführlich beschrieben.
- In
Figur 7 ist eine teilgeschnittene Explosionszeichnung des Daten-Steckverbindungsadapters 200 mit den bereits beschriebenen Komponenten dargestellt. Auf diese Beschreibung wird verwiesen. Der Aufbau des Kontaktträgers 220 mit den ersten und zweiten Kontakten 221, 222 und den ersten, zweiten und dritten Trägerkörpern 241, 242, 243 wird noch weitergehend beschrieben. Es ist dargestellt, dass der Kontaktträger 220 keinen Gesamtkontakt aufweist wie die erste Ausführungsform des Daten-Steckverbindungsadapters 100. Stattdessen sind die ersten Kontakte 221 und die zweiten Kontakte 222 als Stiftkontakte ausgebildet, die in verschiedenem Abstand zueinander auf der Platine 243 angeordnet und kontaktiert sind. Die Platine bildet gleichzeitig auch den dritten Trägerkörper 243. - Der erste Trägerkörper 241 weist erste Durchgangsöffnungen 246 für die ersten Kontakte 221 und der zweite Trägerkörper 242 weist zweite Durchgangsöffnungen 247 für die zweiten Kontakte 222 auf.
- Der Kontaktverbindungsabschnitt 223 umfasst als dritten Trägerkörper 243 die Platine, auf der die ersten Kontakte 221 und die zweiten Kontakte 222 auf verschiedenen Seiten der Platine mittels ihrer Platinenverbinderabschnitte 227 kontaktiert und festgelegt sind. Die Platinenverbinderabschnitte 227 sind jeweils als dünne Stiftkontaktbereiche der ersten und zweiten Kontakte 221, 222 ausgebildet.
- Auf der Platine 243 sind die Leiterbahnen 224 zur Verbindung jeweils eines der ersten Kontakte 221 mit einem der zweiten Kontakte 222 vorgesehen.
- Ferner ist auf der Platine 243 um die die Kontakte 221, 222 verbindenden Leiterbahnen 224 eine mit der Steckerschirmung 204 elektrisch leitend verbundene Kontaktschirmung 230 vorgesehen. Diese Kontaktschirmung 230 ist in dem als Platine ausgebildeten dritten Trägerkörper 243 durch mehrere Durchkontaktierungspunkte 231 gebildet, die über Leiterbahnen 232 auf einer oder beiden Platinenseiten miteinander verbunden sind. Die Leiterbahnen 232 der Kontaktschirmung bilden einen geschlossenen Bereich um die ersten und zweiten Kontakte 221, 222 sowie die diese verbindenden Leiterbahnen 224 des Kontaktverbindungsabschnitts 223.
- Auch die Anordnung und Form der Leiterbahnen 232 der Kontaktschirmung und/oder die mit diesen Leiterbahnen 232 verbundenen Durchkontaktierungen 231 können als vorbeschriebene Parameter verwendet werden. Entsprechend der in
Figur 7 dargestellten Konfiguration ist vorgesehen, dass die Form der Leiterbahnen 232 bogenförmig etwa derart gewählt ist, dass der Abstand zu den ersten und zweiten Kontakten 221, 222 möglichst konstant ist, d.h. einer Form folgt, in der Schwankungen des Abstands minimiert sind. Ferner entspricht der Abstand der ersten und zweiten Kontakte 221, 222 zu der Kontaktschirmung 230 etwa dem Abstand der die Kontakte 221, 222 verbindenden Leiterbahnen 224, die parallel zueinander angeordnet sind. Dazu sind die ersten Kontakte 221 des ersten Kontaktanschlussbilds 211 und die zweiten Kontakte 222 des zweiten Kontaktschlussbilds 212 relativ zueinander um etwa 90° verdreht angeordnet, wobei die Verdrehung um einen Mittelpunkt oder Schwerpunkt 216 der Anschlussbilder 211, 222 bezogen auf die Position der Kontakte 221, 222 erfolgt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht der Mittelpunkt oder Schwerpunkt 216 dem Kreismittelpunkt der rund ausgebildeten Platine, ohne dass die Erfindung auf eine solche Konfiguration beschränkt ist. - Wie bereits beschrieben ist die Steckerschirmung 204 zweiteilig aufgebaut und umfasst als separate Teile einen ersten Teil der Steckerschirmung 205, der durch den buchsenartigen Steckerkörper 201 gebildet wird, und einen zweiten Teil der Steckerschirmung 206, der in den ersten Teil der Steckerschirmung 205 bspw. durch Einstecken oder Einpressen aufgenommen wird und die zweiten Kontakte 222 des zweiten Steckkontakt-Anschlussbilds 212 umgibt. Die ersten und zweiten Teile 205, 206 der gesamten Steckerschirmung 204 sind nach der Montage elektrisch leitend miteinander verbunden.
- Die elektrische Verbindung zwischen der Steckerschirmung 204 und der Kontaktschirmung 230 erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch Leiter in dem zweiten Trägerkörper 241. Dazu sind an dem zweiten Teil der Steckerschirmung 206 in Richtung der Platine 243 Kontaktvorsprünge 233 vorgesehen, die im montierten Daten-Steckverbindungsadapter 220 auf Durchkontaktierungspunkten 231 der Kontaktschirmung aufstehen. Die Kontaktvorsprünge 233 ragen als Leiter durch einen dem ersten Trägerkörper 241 an dem der Platine 243 zugewandten Rand ausgebildeten Standflansch 234 durch, in dem zu diesem Zweck Kontaktausnehmungen ausgebildet sind.
- Die
Figur 6 und 8 der zweiten Ausführungsform entsprechen denFiguren 2 und 4 der ersten Ausführungsform, wobei entsprechend der zweiten Ausführungsform die Bezugszeichen jeweils um den Wert 100 größer gewählt wurden. Inhaltlich wird auf die vorstehende Beschreibung derFigur 2 und 4 verwiesen, die in inhaltlich gleicher Weise auch für die zweite Ausführungsform des Daten-Steckverbindungsadapters 200 gilt. - In beiden Ausführungsformen ist der Daten-Steckverbindungsadapter 100; 200 durch mindestens zwei Dichtungen 151, 152; 251, 252 gegen einen Feuchtigkeitsdurchtritt geschützt, wobei eine erste Dichtung 151; 251 eine bzw. die Kontaktfläche von Steckerschirmung 104; 204 (in den Ausführungsbeispielen konkret des ersten Teils der Steckerschirmung 105; 205) und Kontaktträger 100; 200 (in den Ausführungsbeispielen konkret des ersten Trägerkörpers 141; 241) und eine zweite Dichtung 152; 252 eine bzw. die Kontaktfläche von Kontakt (in den Ausführungsbeispielen konkret des ersten Kontakts 121; 221) und Kontaktträger 100; 200 (in den Ausführungsbeispielen konkret des ersten Trägerkörpers 141; 241) abdichtet. Hierdurch wird ein Feuchtigkeitseintritt in die Datenverkabelung im Bereich Daten-Steckverbindungsadapters 100; 200 in der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsteckdose 160 zuverlässig unterbunden.
- Die Dichtungen 151, 152; 251, 252 sind als Dornprofile (im Sinne dreieckiger Vorsprünge) an den Innenwandflächen der ersten Teile der Steckerschirmung 105; 205 aus metallischen Material und dem Außenumfang der Kontakte 121; 221 ebenso aus metallischem Material ausgebildet. Die Dornprofile pressen sich jeweils in die Kontaktflächen des anliegenden Materials, d.h. hier konkret den ersten Trägerkörper 141; 241 des Kontaktträgers 120; 220 unter Anpressdruck ein und erreichen so eine Abdichtung.
- Ergänzend sind an dem Außenumfang der Steckerkörper 101; 201 Dornprofile ausgebildet, die dann in gleicher Weise als dritte Dichtung 153; 253 wirken, wenn die Daten-Steckverbindungsadapter 100; 200 bspw. in eine Kraftfahrzeugsteckdose 160 für die Datenübertragung von einem Kraftfahrzeug zu einer Kraftfahrzeugkomponente eingesetzt ist.
- Die konkret dargestellten Dichtungen 151, 152; 251, 252; 153; 253 sind alle als Dornprofile mit jeweils zwei oder mehr voneinander beabstandeten (dreieckförmigen) Profilvorsprüngen 154; 254 ausgebildet.
- In
Figur 9 ist eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeugsteckdose 160 mit einem Dosengehäuse 161 im Querschnitt gezeigt, welches eine Einstecköffnung 162 zum Anschließen eines Steckers der Fahrzeugkomponente und eine Anschlussöffnung 163 zum Anschließen der Steckdose an ein Kraftfahrzeug-Datennetz oder - Bordnetz aufweist, wobei die Einstecköffnung 162 durch einen an dem Dosengehäuse angelenkten Deckel 164 abdichtend verschließbar ist. Dazu ist in den Deckel 164 eine Dichtung 165 aufgenommen, die im geschlossenen Zustand des Deckels 164 abdichtend an dem Rand der Einstecköffnung 162 anliegt. - In dem Dosengehäuse 161 ist eine Ausführungsform des zuvor beschriebenen Daten-Steckverbindungsadapters 100 abdichtend festgelegt, wobei die erste Steckeranschlussseite 102 des Daten-Steckverbindungsadapters 100 in der Einstecköffnung 162 zugänglich ist und die zweite Steckeranschlussseite 103 des Daten-Steckverbindungsadapters 100 in der Anschlussöffnung 163 zugänglich ist.
- Das abdichtende Festlegen des Daten-Steckverbindungsadapters 100 in der Kraftfahrzeugsteckdose erfolgt durch die auch als Dornprofil ausgebildete Dichtung 153 zwischen dem Außenumfang des Daten-Steckverbindungsadapters 100 und einer Durchgangsöffnung 166 des Dosengehäuses 161, in die der Daten-Steckverbindungsadapter 100 aufgenommen und fixiert ist. Die als Dornprofil ausgebildete Dichtung 153 presst sich (entsprechend der bereits beschriebenen Art) beim Festlegen des Daten-Steckverbindungsadapters 100 in der Durchgangsöffnung 166 unter Anpressdruck in das aus Kunststoff bestehende Dosengehäuse 161 ein. Eine abdichtende Verbindung lässt sich bspw. auch durch Einspritzen oder Umspritzen herstellen.
- In die Kraftfahrzeugsteckdose 160 sind weitere elektrische Kontakte 167, vorzugsweise aber mehrere weitere elektrische Kontakte in an sich bekannter Weise abdichtend in das Dosengehäuse 161 der Kraftfahrzeugsteckdose 160 mit integriert, von denen in der Schnittdarstellung der
Figur 9 nur ein Kontakt 167 dargestellt ist. Die weiteren elektrischen Kontakte 167 sind auch in der Einstecköffnung 162 und in der Anschlussöffnung 163 der Kraftfahrzeugsteckdose 167 kontaktierbar. -
- 11
- erster Datenstecker
- 12
- zweiter Datenstecker
- 13
- erstes Datenkabel
- 14
- zweites Datenkabel
- 100
- Daten-Steckverbindungsadapter
- 101
- Steckerkörper
- 102
- erste Steckeranschlussseite
- 103
- zweite Steckeranschlussseite
- 104
- Steckerschirmung
- 105
- erster Teil der Steckerschirmung
- 106
- zweiter Teil der Steckerschirmung
- 111
- erstes Steckkontakt-Anschlussbild
- 112
- zweites Steckkontakt-Anschlussbild
- 113
- proprietärer Anschlussbereich
- 114
- Steckeradapterhülse
- 115
- Innenwandung der Steckeradapterhülse
- 120
- Kontaktträger
- 121
- erste Kontakte
- 122
- zweite Kontakte
- 123
- Kontaktverbindungsabschnitt
- 124
- einteiliger Gesamtkontakt
- 125
- Kontaktierungsbereich
- 126
- Trägerbereich
- 141
- erster Trägerkörper
- 142
- zweiter Trägerkörper
- 143
- dritter Trägerkörper
- 144
- Außenumfangsfläche des Trägerkörpers
- 145
- Innenwandfläche der Steckerschirmung
- 146
- erste Durchgangsöffnungen
- 147
- zweite Durchgangsöffnungen
- 148
- Zwischenraum
- 149
- als nutartige Vertiefungen ausgebildete Führungen
- 150
- Kragen
- 151
- als Dornprofil ausgebildete erste Dichtung
- 152
- als Dornprofil ausgebildete zweite Dichtung
- 153
- als Dornprofil ausgebildete dritte Dichtung
- 154
- Profilvorsprung
- 160
- Kraftfahrzeugsteckdose
- 161
- Dosengehäuse
- 162
- Einstecköffnung
- 163
- Anschlussöffnung
- 164
- Deckel
- 165
- Dichtung des Deckels
- 166
- Durchgangsöffnung
- 167
- elektrischer Kontakt
- 200
- Daten-Steckverbindungsadapter
- 201
- Steckerkörper
- 202
- erste Steckeranschlussseite
- 203
- zweite Steckeranschlussseite
- 204
- Steckerschirmung
- 205
- erster Teil der Steckerschirmung
- 206
- zweiter Teil der Steckerschirmung
- 211
- erstes Steckkontakt-Anschlussbild
- 212
- zweites Steckkontakt-Anschlussbild
- 213
- proprietärer Anschlussbereich
- 214
- Steckeradapterhülse
- 215
- Innenwandung der Steckeradapterhülse
- 216
- Mittel- bzw. Schwerpunkt der ersten und zweiten Steckkontakt-Anschlussbilder
- 220
- Kontaktträger
- 221
- erste Kontakte
- 222
- zweite Kontakte
- 223
- Kontaktverbindungsabschnitt
- 224
- Leiterbahn des Kontaktverbindungsabschnitts auf der Platine
- 225
- Kontaktierungsbereich
- 226
- Trägerbereich
- 227
- Platinenverbindungsabschnitt
- 230
- Kontaktschirmung
- 231
- Durchkontaktierungspunkte
- 232
- Leiterbahn der Kontaktschirmung auf der Platine
- 233
- Kontaktvorsprünge
- 234
- Standflansch
- 235
- Kontaktausnehmungen
- 241
- erster Trägerkörper
- 242
- zweiter Trägerkörper
- 243
- dritter als Platine ausgebildeter Trägerkörper
- 244
- Außenumfangsfläche des Trägerkörpers
- 245
- Innenwandfläche der Steckerschirmung
- 246
- erste Durchgangsöffnungen
- 247
- zweite Durchgangsöffnungen
- 248
- Freiraum
- 251
- als Dornprofil ausgebildete erste Dichtung
- 252
- als Dornprofil ausgebildete zweite Dichtung
- 253
- als Dornprofil ausgebildete dritte Dichtung
- 254
- Profilvorsprung
- εR1,εR2, εR3
- Dielektrizitätskonstanten der Trägerkörper
Claims (12)
- Kraftfahrzeugsteckdose für eine Datenübertragung von einem Kraftfahrzeug zu einer Kraftfahrzeugkomponentemit einem Dosengehäuse (161), welches eine Einstecköffnung (162) zum Anschließen eines Steckers der Fahrzeugkomponente und eine Anschlussöffnung (163) zum Anschließen der Kraftfahrzeugsteckdose an ein Kraftfahrzeug-Datennetz oder -Bordnetz aufweist, wobei die Einstecköffnung (162) durch einen an dem Dosengehäuse (161) angelenkten Deckel (164) abdichtend verschließbar ist, undmit einem Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) für die Datenübertragung, wobei eine von zwei Steckeranschlussseiten (102, 103, 202 203) des Daten-Steckverbindungsadapters (100, 200) in der Einstecköffnung (162) zugänglich ist und die andere von zwei Steckeranschlussseiten (102, 103, 202 203) des Daten-Steckverbindungsadapters (100, 200) in der Anschlussöffnung (163) zugänglich ist,
wobei
der Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) einen Steckerkörper (101, 201) hat, der eine erste Steckeranschlussseite (102, 202), eine zweite Steckeranschlussseite (103, 203), eine elektrisch leitende Steckerschirmung (104, 204) aus einem metallischen Material und einen Kontaktaktträger (120, 220) aufweist, wobeidie erste Steckeranschlussseite (102, 202) ein erstes Steckkontakt-Anschlussbild (111, 211) zum Anschließen eines ersten Datensteckers (11) aufweist;der Kontaktträger (120, 220) zwischen der ersten und der zweiten Steckeranschlussseite (102, 103, 202, 203) angeordnet ist und mindestens einen ersten Kontakt (121, 221) und mindestens einen zweite Kontakt (122, 222) aus metallischem Material trägt;jeweils genau einer der ersten Kontakte (121, 221) mit genau einem der zweiten Kontakte (122, 222) über einen Kontaktverbindungsabschnitt (123, 223) elektrisch leitend verbunden ist;die ersten Kontakte (121, 221) zumindest abschnittsweise von einem elektrisch isolierenden ersten Trägerkörper (141, 241) mit einer ersten Dielektrizitätskonstante ε R1 umgeben sind;die zweiten Kontakte (122, 222) zumindest abschnittsweise von einem elektrisch isolierenden zweiten Trägerkörper (142, 242) mit einer zweiten Dielektrizitätskonstante ε R2 umgeben sind;der erste und der zweite Trägerkörper (141, 142, 241, 242) mit einer Außenumfangsfläche (144, 244) zumindest abschnittsweise an einer Innenwandfläche (145, 245) der Steckerschirmung (104, 204) anliegen;die zweite Steckeranschlussseite (103, 203) ein von dem ersten Steckkontakt-Anschlussbild (111, 211) verschiedenes zweites Steckkontakt-Anschlussbild (112, 212) zum Anschließen eines zweiten Datensteckers (12) aufweist;der Kontaktträger (120, 220) mindestens zwei erste Kontakte (121, 221) und mindestens zwei zweite Kontakte (122, 222) trägt, die so anordnet sind, dass die ersten Kontakte (121, 221) das erste Steckkontakt-Anschlussbild (111, 211) und die zweiten Kontakte (122, 222) das zweite Steckkontakt-Anschlussbild (112,212) bilden, wobei die ersten und zweiten Kontakte (121, 221, 122, 222) als Pin- oder Stiftkontakte ausgebildet sind, die mit einem Kontaktierungsbereich aus dem Trägerkörper (141, 142, 241, 242) vorstehen mit einem Trägerbereich in dem Trägerkörper (141, 142, 241, 242) aufgenommen sind;ein erster Kontaktabstand zwischen den ersten Kontakten (121, 221) von dem zweiten Kontaktabstand zwischen den zweiten Kontakten (122, 222) unterschiedlich ist, unddie Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) durch Variation mindestens eines der Parameter• Durchmesser des ersten und/oder zweiten Kontakts (121, 122, 221, 222) in dem ersten und/oder zweiten Trägerkörper (141, 142, 241, 242)• Durchmesser des Kontaktverbindungsabschnitts (123, 223)• Abstand der ersten Kontakte (121, 221) zu der Außenumfangsfläche (144, 244) des ersten Trägerkörpers (141, 241)• Abstand der zweiten Kontakte (122, 222) zu der Außenumfangsfläche (144, 244) des zweiten Trägerkörpers (142, 242)derart eingestellt ist, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht;der Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) durch eine erste Dichtung (151, 251) und durch eine zweite Dichtung (152, 252) gegen einen Feuchtigkeitsdurchtritt geschützt ist, wobei die erste Dichtung (151, 251) eine Kontaktfläche von Steckerschirmung (104, 204) und erstem und/oder zweitem Trägerkörper (141, 142, 241, 242) und die zweite Dichtung (152, 252) eine Kontaktfläche von erstem und/oder zweitem Kontakt (121, 122, 221, 222) und erstem und/oder zweitem Trägerkörper (141, 142, 241, 242) abdichten und wobei die erste Dichtung (151, 251) als Dornprofil an der Innenwandfläche (145, 245) der Steckerschirmung (104, 204) und die zweite Dichtung (152, 252) als Dornprofil am Außenumfang der Kontakte (121, 122, 221, 222) ausgebildet sind;der Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) mittels einer dritten Dichtung (153, 253) abdichtend in dem Dosengehäuse (161) festgelegt ist, wobei die dritte Dichtung als am Außenumfang des Steckerkörpers (101, 201) vorgesehenes Dornprofil ausgebildet ist. - Kraftfahrzeugsteckdose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) weiter durch Variation mindestens eines der Parameter• Abstand des Kontaktverbindungsabschnitts (123, 223) zu der Außenumfangsfläche (144, 244) des ersten und/oder zweiten Trägerkörpers (141, 142, 241, 242)• Form der Außenumfangsfläche (144, 244) des ersten und/oder des zweiten Trägerkörpers (141, 142, 241, 242)• Dielektrizitätskonstante ε R1 des ersten Trägerkörpers (141, 241)• Dielektrizitätskonstante ε R2 des zweiten Trägerkörpers (142, 242) derart eingestellt ist, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Kontaktverbindungsabschnitts (123, 223) mindestens ein dritter Trägerkörper (143, 243) mit einer dritten Dielektrizitätskonstante ε R3 vorgesehen ist.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) durch Variation mindestens eines der Parameter• Dielektrizitätskonstante ε R3 des dritten Trägerkörpers (143, 243)• Form der Außenfläche des dritten Trägerkörpers (143, 243) derart eingestellt ist, dass die Impedanz in dem Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) einem vorgegebenen Impedanzwert entspricht.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Trägerkörper (143, 243) in einem Bereich zwischen verschiedenen Kontaktverbindungsabschnitten (123, 223) vorgesehen ist, wobei jeder der Kontaktverbindungsabschnitte (123, 223) einen der ersten Kontakte (121, 221) und einen der zweiten Kontakte (122, 222) verbindet.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Trägerkörper (143, 243) eine elektrisch leitfähige Kontaktschirmung (230) aufweist, die elektrisch leitend mit der Steckerschirmung (104, 204) verbunden ist.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kontakt (121), der zweite Kontakt (122) und der diese verbindende Kontaktverbindungsabschnitt (123) als ein einteiliger Gesamtkontakt (124) ausgebildet ist.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der einteilige Gesamtkontakt (124) im Kontaktverbindungsabschnitt (123) gebogen ist.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktverbindungsabschnitt (223) als dritten oder weiteren Trägerkörper (243) eine Platine aufweist, auf der die ersten Kontakte (221) und die zweiten Kontakte (222) auf verschiedenen Seiten der Platine mittels ihrer Platinenverbinderabschnitte kontaktiert und festgelegt sind, wobei auf der Platine Leiterbahnen (224) zur Verbindung jeweils eines der ersten Kontakte (221) mit einem der zweiten Kontakte (222) vorgesehen sind und wobei auf der Platine um die die Kontakte (221, 222) verbindenden Leiterbahnen (224) eine mit der Steckerschirmung (204) elektrisch leitend verbundene Kontaktschirmung (230) vorgesehen ist.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerschirmung (104, 204) mehrteilig aufgebaut ist, wobei ein erster Teil der Steckerkörper (101, 201) eine Buchse ist, in welcher die ersten und zweiten Kontakte (121, 122, 221, 222) mit den Kontaktverbindungsabschnitten (123, 223) und die Trägerkörper (141, 142, 143, 241, 242, 243) aufgenommen sind und wobei mindestens ein zweiter Teil vorgesehen ist, der in dem ersten Teil angeordnet ist und eines der ersten oder zweiten Stecckontakt-Anschlussbilder (111, 112, 211, 212) umgibt.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter empirisch ermittelte Parameter verwendet werden, bei denen in Messungen mittels Zeitbereichsreflektometrie-Messgeräten in einem mit Datensteckern (11, 12) verbundenen Daten-Steckverbindungsadapter (100, 200) die gemessene Impedanz über die Länge des Daten-Steckverbindungsadapters nahezu identisch mit der Impedanz eines außerhalb des Adapters liegenden Kabels ist, so dass keine Impedanzänderungen oder Störungen angezeigt werden, die eine Datenübertragung mit der gewünschten Datenrate stören.
- Kraftfahrzeugsteckdose nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer der ersten und zweiten Anschlussseite (102, 103, 202, 203) ein proprietärer Anschlussbereich (113, 213) ausgebildet ist, der eine Steckeradapterhülse (114, 214) aufweist, die in den Steckerkörper (101, 201) einsteckbar ist und respektive das erste oder zweite Stecckontakt-Anschlussbild (111, 112, 211, 212) umgibt, wobei die Innwandung (115, 215) der Steckeradapterhülse (114, 214) zum Aufnehmen des respektive ersten oder zweiten Datensteckers (11, 12) ausgebildet ist.
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