STECKVERBINDUNGSTEIL
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Steckverbinder für elektrische Datenübertragung. Sie betrifft insbesondere ein Steckverbindungsteil, nämlich eine Steckverbindungsbuchse.
Steckverbinder des genormten Typs RJ45 oder auch entsprechende Cat.7-Stecker sind für die Datenübertragung über verdrillte Leiterpaare (,twisted pair') weit verbreitet. An die erreichbare Datenübertragungsrate werden laufend höhere Anforderungen gestellt. Als limitierend stellt sich insbesondere das Übersprechverhalten zwischen Leiterbahnen heraus, durch welches die Signale verzerrt werden. Daher ist insbesondere für Buchse von Steckverbindungen, welche höheren Anforderungen (bspw. Cat.6 oder höher) genügen, bekannt, eine Übersprech-Kompensation (Übersprech-Kompensationsschaltung; „cross talk compensation") in der Buchse vorzusehen.
Aus der US 7,686,650 ist eine Steckverbindungsbuchse für Cat.6A- Steckverbindungen bekannt. Während bei konventionellen Cat.6-Buchsen die Übersprech-Kompensation buchsenseitig an die Buchsenkontakte anschliesst (d.h. vom Stecker her kommende Signale werden zunächst durch die - zueinander parallelen, federnden - Buchsenkontakte geleitet und gelangen dann in die Kompensationsschaltung), lehrt die US 7,686,650 eine andere Anordnung. Die
Übersprech-Kompensation ist auf einem Flexprint untergebracht, welcher an den freien Enden der Buchsenkontakte hängt.
Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch der nur von Lötstellen festgehaltene Flexprint, welcher durch unterschiedliche Kräfte auf die einzelnen Kontakte beim Einstecken des Steckers der Gefahr eines Kontaktunterbruchs ausgesetzt ist. Des weiteren sind bei solchen Anordnungen die hohen Assemblierkosten sowie die Kosten des Flexprints als nachteilig zu betrachten.
Eine Lösung ohne Flexprint wird beispielsweise in WO 201 1/025527 offenbart. Nachteilig an dieser ist jedoch, dass der für diese Lösung notwendige Kontaktsatz sehr aufwendig gestaltet und aus mehreren unterschiedlichen Bauteilen gebildet ist. Das verursacht ebenfalls vergleichsweise hohe Herstell- und Assemblierkosten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steckverbindungsbuchse zur Verfügung zu stellen, welche Nachteile des Standes der Technik überwindet und welche insbesondere geeignet ist für Cat.6- und/oder Cat.6A- sowie allenfalls Cat.7- und/oder Cat.7A-Steckverbindungen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Erfindung wie sie in den Patentansprüchen definiert ist.
Gemäss einem Aspekt der Erfindung wird eine Steckverbindungsbuchse (insbesondere einer normierten Steckverbindung) für die elektrische Datenübertragung zur Verfügung gestellt. Die Steckverbindungsbuchse weist eine Mehrzahl von federnden Buchsenkontakten auf, welche in einer Buchsenöffhung frei liegen und durch entsprechende Steckerkontakte eines Datensteckers an dritten
Kontaktstellen kontaktierbar sind. Die Buchse weist weiter wie an sich bekannt einen ersten Leiterbahnträger mit ersten Leiterbahnen auf, welche an ersten Kontaktstellen durch die Buchsenkontakte kontaktierbar (fest kontaktiert oder bei nur eingeführtem Stecker kontaktiert) sind und welche eine Kompensationsstruktur aufweisen, um das Übersprechverhalten zu kompensieren. Gemäss einem Aspekt der Erfindung befinden sich diese ersten Leiterbahnen in einer axial parallel zu den Kontakten verlaufenden Kontakt-Stützwand, gegen welche mindestens einige der Buchsenkontakte bei eingeführtem Stecker gedrückt werden.
Dabei kann der erste Leiterbahnträger die Kontakt-Stützwand selbst bilden oder kann innenseitig auf der - dann separaten - Kontakt-Stützwand angebracht sein. Beispielsweise kann der Leiterbahnträger als starre Leiterplatte (starres Printed Circuit Board PCB) ausgebildet sein und durch seine Anordnung den Deckel eines (inneren) Kontaktgehäuses bilden.
Die ersten Kontaktstellen der Buchsenkontakte an die Leiterbahnen des ersten Leiterbahnträgers können am Buchsenkontaktende sein, d.h. die dritten Kontaktstellen zu den Steckerkontakten befinden sich dann zwischen den ersten Kontaktstellen zu den Leiterbahnen des ersten Leiterbahnträgers und den zweiten Kontaktstellen zu den an die Buchse angeschlossenen Datenkabeln hin.
Die zweiten Kontaktstellen sind an einem zweiten Leiterbahnträger vorhanden. Der zweite Leiterbahnträger kann nebst den zweiten Kontaktstellen und geeigneten Anschlusskontakten für die mit der Buchse verbundenen Leiteradem auch zweite Leiterbahnen aufweisen, welche eine zweite Übersprech-Kompensationsstruktur bilden. Die Steckverbindungsbuchse weist dann eine zweistufige Kompensationsstrukur auf. Der zweite Leiterbahn träger kann als das die Buchsenkontakte tragende Bauteil fungieren, d.h. die Buchsenkontakte werden
mechanisch vom zweiten Leiterbahnträger gehalten und fixiert. In diesem Fall sind die zweiten Kontaktstellen auch als Anschlussstellen für die Buchsenkontakte ausgebildet.
Die zweistufige Kompensation kann insbesondere in Kombination mit einer Konstruktion vorteilhaft sein, bei welcher die ersten Kontaktstellen am Buchsenkontaktende angeordnet, also weiter von den ersten Kontaktstellen entfernt sind als die dritten Kontaktstellen zu den SteckerRontakten. In einem solchen Fall sind die dritten Kontaktstellen zwischen den (ersten) Leiterbahnen der (ersten) Übersprech-Kompensation und den zweiten Leiterbahnen der zweiten Übersprech- Kompensation angeordnet. Die parallel verlaufenden freien Bereiche der Buchsenkontakte sind so beidseitig von Übersprechkompensationen begrenzt; diese Art der zweistufigen Kompensation erweist sich als besonders vorteilhaft. Auf dem Weg von der an die Buchse angeschlossenen Leiterader durchläuft das Signal zunächst die zweite Kompensation und anschliessend ein Stück der Buchsenkontakte, von wo es über die dritten Kontaktstellen abgegriffen und in den Stecker eingekoppelt wird. Durch die ersten Kontaktstellen wird es aber auch in die erste Kompensationsstruktur eingekoppelt, wodurch (weitere) Beiträge zur unerwünschten Kopplung entlang der parallelen Buchsenkontakte kompensiert werden können.
Der zweite Leiterbahnträger kann insbesondere transversal, d.h. zur Stecker- Buchsenachse senkrecht ausgerichtet sein.
Die Buchsenkontakte sind einstückig und zueinander parallel und stellen ohne Hilfskontakte oder unterstützende Hilfsmittel eine direkte Verbindung zwischen den ersten Kontaktstellen und den zweiten Kontaktstellen dar, ohne Verzweigungen oder Auskreuzungen. Sie verlaufen bspw. zwischen den ersten Kontaktstellen und den
zweiten Kontaktstellen im Wesentlichen bogenförmig, wobei die dritten Kontaktstellen entlang des Bogens definiert sind, beispielsweise auf einem möglichst kurzen Weg.
Die Buchsenkontakte sind vorzugsweise identisch bzw. im Wesentlichen identisch ausgestaltet. Es können beispielsweise acht Buchsenkontakte vorhanden sein, die alle (ggf. mit der für die Federwirkung notwendigen Biegung) entlang einer gemeinsamen Ebene verlaufen, wie das von der Kontaktpartie von Buchsenkontakten von RJ45-Buchsen an sich bekannt ist.
Das erflndungsgemässe Vorgehen mit parallelen Buchsenkontakten und der zweistufigen Kompensation ermöglicht die Verwendung von kostengünstig herzustellenden, einfach zu assemblierenden Buchsenkontakten unter Beibehaltung der Cat.6- und/oder Cat.6A-Performance.
Die ersten Kontaktstellen zwischen den Buchsenkontakten und den Leiterbahnen des Leiterbahnträgers kann wie an sich bekannt durch Lötstellen gebildet sein. Es sind aber auch die Verwendung von elektrisch leitenden Klebern oder andere Verbindungen denkbar, bspw. Klemmverbindungen. Als weitere Möglichkeit sind die Kontaktstellen durch Anschlusskontaktflächen des ersten Leiterbahnträgers gebildet, an welchen die Buchsenkontakte nicht befestigt sind, gegen welche die Buchsenkontakte jedoch bei eingeführtem Stecker gepresst werden. Dabei können im Zustand ohne eingesteckten Stecker die Buchsenkontakte in Berührung mit den Anschlusskontaktflächen stehen oder auch nicht. Es kann weiter vorgesehen sein, dass beim Einführen des Steckers die Buchsenkontakte örtlich auf den Kontaktflächen schleifen.
Die Buchse kann wie an sich bekannt ein die Kontakte tragendes, inneres Kontaktgehäuse (Buchsengerüst) sowie ein äusseres, beispielsweise die Buchsenöffnung bildendes Buchsengehäuse aufweisen. Das Kontaktgehäuse kann bspw. nebst der axial verlaufenden Kontakt-Stützwand (Deckel) eine proximal anschliessende, die Buchsenöffnung in Steckrichtung begrenzende Transversal wand aufweisen. In der Transversa] wand oder parallel zu dieser können die zweiten Leiterbahnen verlaufen, welche die zweite Übersprech-Kompensation bilden.
Die hier verwendeten Lagebezeichnungen , transversal' (senkrecht zur Steck-Achse) , axial ' (parallel zur Steck-Achse), proximal (zur Buchsenseite hin), distal (zur Steckerseite hin) oder weitere stellen keine Aussage darüber dar, in welcher Orientierung die Steckverbindung zu verwenden ist.
Nachfolgend wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren im Detail beschrieben. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder analoge Elemente. Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemässen Buchse;
Figur 2 eine Darstellung von Elementen einer Buchse gemäss Fig. 1 ;
Figur 3 eine Darstellung gemäss Fig. 2 mit einem angedeuteten Kontaktteil eines RJ45-Steckers; und.
Figur 4 eine Ansicht einer Buchse mit Anschlussblock.
Die in Figur 1 ausschnittweise dargestellte Buchse ist Teil einer Steckverbindung des Typs RJ45 und genügt den Anforderungen der Cat.6A(lSO) mit Übertragungsperformance gemäss 1EC60603-7-41/-51. Von der Buchse ist in Fig. 1 nur der vordere (distale) Teil oder Kontaktteil 1 dargestellt. Er weist ein inneres Gehäuse 2 (oder Buchsengerüst) sowie ein äusseres Gehäuse 3 auf. Das innere Gehäuse 2 und das äussere Gehäuse 3 bilden zusammen die Buchse, in welcher eine Buchsenöffnung ausgebildet ist. In diese ist ein passender Stecker einführbar. Das innere und oder äussere Gehäuse - im dargestellten Ausführungsbeispiel das äussere Gehäuse - weisen auch einen Rastvorsprung 5 auf, hinter welchem ein entsprechendes Rastmittel des Steckers (z.B. eine RastkJinke) verrasten kann.
Oberseitig (in Bezug auf die in der Figur dargestellte Orientierung) sind acht parallele, federnde Buchsenkontakte 7 vorhanden. Die Buchsenkontakte verlaufen entlang einer gemeinsamen Ebene, was heissen kann, dass mindestens die Anfangsund Endpunkte der parallel verlaufenden Kontakte eine einzige gemeinsame Ebene aufspannen.
Wird ein Stecker in die Buchsenöffnung eingeführt, werden die federnden Buchsenkontakte durch Steckerkontakte berührt und dabei entgegen der Federkraft ausgelenkt - in Fig. 1 nach oben. Eine axiale Kontakt-Stützwand nimmt dabei die auf die Buchsenkontakte 7 wirkenden Kräfte teilweise auf. Im dargestellten Beispiel ist die Kontakt- Stützwand selbst als (erste) Leiterplatte 1 1 ausgebildet, welche als der erste Leiterbahnträger fungiert. Es wäre im Prinzip auch möglich, dass der erste Leiterbahnträger z.B. in Form eines Flexprints an einer dann separaten Kontakt- Stützwand anliegen würde, oder dass die Kontakt-Stützwand mehrteilig ist und durch eine Leiterplatte und ein davon separates Plattenelement gebildet wird oder ähnlich. Besonders einfach ist die dargestellte Konstruktion, bei welcher die Leiterplatte selbst auch als die mechanische Stütze fungiert.
Die (steckerseitigen, distalen) Kontaktenden der Buchsenkontakte 7 sind mindestens bei eingeführtem Stecker in Kontakt mit ersten Kontaktstellen 1 7 (hier als Kontaktflächen ausgebildet) der ersten Leiterplatte 1 1. Die buchsenseitigen (proximalen) Kontaktenden der Buchsenkontakte 7 sind an zweiten Kontaktstellen 18 (hier als Anschlussstellen ausgebildet) in Kontakt mit Leiterbahnen der zweiten Leiterplatte 12. Die auch die Buchsenkontakte mechanisch haltenden, als Anschlussstellen dienenden zweiten Kontaktstellen 18 werden durch elektrisch leitend beschichtete durchgehende Öffnungen der zweiten Leiterplatte 12 gebildet, in welchen die Kontaktenden verlötet sind. Auch andere Lösungen sind denkbar, bspw. ein Klemmsitz etc.
Ergänzend oder alternativ können die Buchsenkontakte 7 an ihrem zu den zweiten Kontaktstellen 18 hin gerichteten Ende eine im Durchmesser reduzierte, in die zugeordnete Öffnung hineinragende Endpartie und/oder in einem Abstand zum Ende einen Kragen aufweisen, so dass sich eine Schulter bildet, die auf der distalen Flachseite der zweiten Leiterplatte 12 aufliegt und so die federnden Buchsenkontakte bei mechanischen Beanspruchungen auf der Leiterplatte abstützt.
In Figur 1 sieht man auch, dass die Kontakte einstückig und parallel sind, ohne Auskreuzungen verlaufen und direkt, ohne Hilfskontakte oder dergleichen die Leiterbahnen der ersten Leiterplatte mit den dritten Kontaktstellen zum Stecker und mit den Leiterbahnen der zweiten Leiterplatte verbinden.
Anschliessend an die zweiten Kontaktstellen 18 verlaufen die Buchsenkontakte 7 zunächst ungefähr senkrecht vom zweiten Leiterbahnträger weg und dann in einem zum Stecker hin gerichteten Bogen zu den ersten Kontaktstellen 1 7. An der bogenförmigen Partie und also zwischen den ersten und den zweiten Kontaktstellen befinden sich die dritten Kontaktstellen. Im Vergleich dazu sind bekannte
Buchsenkontakte so ausgebildet, dass sie zunächst dem Gehäuseinneren entlang oder im Gehäuseinneren von der proximalen Seite her bis zum distalen (in Bezug auf die Buchsenöffnung äusseren) Ende verlaufen und dann von diesem zur proximalen Seite und zum Stecker hin abgebogen sind, so dass sich die freien Buchsenkontaktenden in der Buchsenöffnung befinden und beim Einfuhren des Steckers federnd ausweichen können. Eine solche Richtungsänderung in Bezug auf die axiale Richtung ist bei der dargestellten Ausführungsform nicht vorgesehen. Während bei einer erfindungsgemässen Buchse solches nicht ausgeschlossen ist, sind bei der Konstruktion der dargestellten Art der Buchsenkontakte deutlich kürzer, was mit dazu beiträgt, das Übersprechverhalten zu verringern.
Zur proximalen Seite hin (d.h. in Fig. 1 zur linken Seite hin) wird die Buchsenöffnung durch eine Transversalwand 14 des inneren Gehäuses abgeschlossen. Zu dieser im Wesentlichen parallel verläuft die zweite Leiterplatte 12, welche das steckerseitige Ende der Buchsenkontakte aufnimmt und über Leiterbahnen kontaktiert.
In Figur 2 sieht man die die Kontakt-Stützwand bildende erste Leiterplatte 1 1 , die zweite Leiterplatte 12 sowie die Buchsenkontakte in einer im Vergleich zu Fig. 1 leicht anderen Orientierung und ohne äusseres Gehäuse und Teile des inneren Gehäuses..
Figur 3 zeigt eine zu Figur 2 vergleichbare Ansicht, wobei zusätzlich ein Kontaktblock 31 eines in die Buchse eingeführten Steckers gezeichnet ist. Der Stecker weist acht Steckerkontakte 33 auf, welche je eine Schneidklemme zum Kontaktieren von steckerseitigen Leiteradern und eine in Figur 3 oben liegende Kontaktpartie aufweist, welche and den dritten Kontaktstellen 21 auf den entsprechenden Buchsenkontakt gedrückt wird und diesen deformiert und
kontaktiert. Dabei können die Buchsenkontakte 7 gegen die ersten Kontaktstellen 17 gedrückt werden, wobei eine radiale Auslenkung zu den ersten Kontaktstellen hin (sofem diese im Ausgangszustand nicht schon berührt werden) und/oder eine axiale Auslenkung in distaler Richtung stattfinden kann, was in Fig. 3 durch entsprechende Pfeile dargestellt ist.
In Figur 4 sieht man nebst dem Kontaktteil 1 der Buchse auch ein Anschlussteil 41, welches dem Anschliessen der buchsenseitigen Leiteradem dient. In der dargestellten Ausführungsform weist das Anschlussteil 41 die Isolierung des Kabels durchstossende Anschlussmittel auf, hier SchneidkJemmkontakte 43. Je ein Schneidklemmkontakt ist - in Fig. 4 nicht sichtbar - mit je einer der zweiten Kontaktstellen elektrisch verbunden, bspw. durch eine Steck- oder eine Lötverbindung. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel sind auf jeder der vier (lateralen) Seiten des Anschlussteils je zwei Schneidklemmen 43 - hier jeweils mit zugeordneter Zugentlastung 44 - vorhanden. Dies hat der Vorteil, dass Leiteradem im Bereich, in dem sie nicht mehr verdrillt sind, möglichst weit weg von Leiteradem angeordnet sind, die nicht zum selben Leiteraderpaar gehören. Ein Beschaltungsteil 42 weist vier seitlich zum Anschlussteil 41 hin umklappbare Beschaltungsdeckel 45 auf, welche je eine Aderführung 46 für die Leiteradem aufweist. Zum Beschälten ist das Datenkabel von der proximalen Seite her durch eine axiale Öffnung (in Fig. 4 aufgrund der Orientierung in der Darstellung nicht sichtbar) des Beschaltungsteils zu führen und die aufgedrehten, nicht mehr verdrillten Enden der Adern in die Aderführung 46 einzulegen. Nach Zusammenbringen des Beschaltungsteils 42 mit dem Anschlussteil werden die Beschaltungsdeckel je auf eine Seite des Anschlussteils gelegt, wodurch die Leiteradem in die vorgesehene Zugsentlastung und die vorgesehene Schneidklemme eingeführt werden.
Selbstverständlich sind auch andere Beschaltungs- und Anschlusstechniken mit oder ohne die Isolierung durchdringende Kontakte denkbar, bspw. Schneidklemmkontakte
ohne die Beschahungsdeckel, Piercing-Kontakte, Lötstellen, Klemmkontakte etc, jeweils mit oder ohne Führungsmittel für die Kabeladern. Auch die geometrische Konfiguration mit pro Seite zwei Anschlussmitteln ist nur eine von vielen Möglichkeiten.
Auch für das Kontaktteil 1 sind viele weitere Ausführungsformen denkbar. Beispielsweise ist nicht notwendig, dass ein inneres und ein äusseres Gehäuse vorhanden sind. Vielmehr kann das Kontaktgehäuse auch einstückig oder sonst wie ausgestaltet sein. Es ist auch möglich, die Buchse als Ganze einteilig auszugestalten, d.h. die Aufteilung Kontaktteil - Anschlussteil ist nicht notwendig.