DE102012111646B4

DE102012111646B4 - Isolierkörper mit integriertem Schirmelement

Info

Publication number: DE102012111646B4
Application number: DE102012111646.6A
Authority: DE
Inventors: Stephan Schreier; Dirk-Peter Post; Melanie Genau; Klaus Krämer; Volker Beuth
Original assignee: Harting Electronics GmbH and Co KG
Current assignee: Harting Electronics GmbH and Co KG
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2032-12-01
Also published as: JP6022079B2; JP2016502244A; CN104823338B; US20150295365A1; KR20150090241A; US9627819B2; EP2926418A1; DE102012111646A1; CN104823338A; KR101774125B1; WO2014082623A1

Abstract

Isolierkörper, der in ein Steckverbindergehäuse (11) eines Steckverbinders (10) einführbar ist, • wobei im Isolierkörper (1) zumindest ein Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung einer Leiterader eines anzuschließenden Kabels (12) angeordnet werden kann, • wobei der Isolierkörper (1) aus einem Kunststoffkörper gebildet ist, der teilweise mit einer leitenden Beschichtung versehen ist, • wobei der beschichtete Teil ein Schirmelement (3) ausbildet, welches mit einem Schirmgeflecht des anzuschließenden Kabels (12) und gleichzeitig mit dem Steckverbindergehäuse (11) elektrisch kontaktierbar ist dadurch gekennzeichnet, • dass am beschichteten Teil des Isolierkörpers (1) außerdem Klemmmitteln (5) angeformt sind, wodurch der Isolierkörper (1) im Steckverbindergehäuse verklemmbar ist • dass die Klemmmitteln (5) als am Kunststoffkörper angeformte Stege ausgeführt sind • dass der Isolierkörper (1), inklusive Klemmmittel (5) und Schirmelement (3), einteilig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolierkörper eines Steckverbinders nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Steckverbinder mit derartigen Isolierkörpern schirmen die Kontaktelemente gegenüber elektromagnetischer Strahlung ab und sorgen so für eine gute Signalintegrität. Sie sind besonders für hohe Datenübertragungsraten geeignet.
Stand der Technik
Die EP 945929 B1 zeigt einen Steckverbinder, dessen Kontaktelemente in geschirmte Kammern des Isolierkörpers eingesetzt sind. Das Schirmgeflecht des angeschlossenen Kabels ist mithilfe eines Quetschringes am Isolierkörper befestigt.
Die DE 25 57 598 A1 zeigt einen Koaxialsteckverbinder, dessen Isolierkörper aus Kunststoff gebildet ist, der vollständig mit einem elektrisch leitenden Überzug versehen, ist.
Die EP 1 649 554 B1 zeigt einen Isolierkörper, der ein separates metallisches Element zur elektrischen Kontaktierung des Schirmgeflechts des angeschlossenen Kabels offenbart.
Die US 6 575 784 B1 zeigt einen Isolierkörper, der durch Klemmmittel in einem Steckverbindergehäuse fixierbar ist. Die Klemmmittel sind treppenförmig, als separate Bauteile ausgestaltet.
Die US 2002 011 96 99 A1 zeigt einen Isolierkörper der einzelne Lamellen aufweist, die ein Kontaktelement umschließen. Über das Kontaktelement werden die Lamellen an die Innenwand des Steckverbindergehäuses gedrückt, wodurch eine Klemmwirkung erzielt und der Isolierkörper im Steckverbindergehäuse gehalten wird.
Die DE 694 17 224 T2 zeigt einen Isolierkörper eines Steckverbinders, der zur Schirmung der einzelnen Kontakte jeweils einzelne (separate) metallische Hülsen einsetzt.
Aus dem Stand der Technik ist ebenfalls bekannt das Schirmgeflecht des angeschlossenen Kabels zwischen einer Dichtung und einem Schirmelement zu quetschen, welches an den Isolierkörper befestigt wird.
Eine Konfektionierung solcher Steckerverbinder ist aufgrund der Vielteiligkeit recht zeitaufwendig. Außerdem bildet eine Befestigung des Schirmgeflechts über einen Quetschring eine mögliche Fehlerquelle, da dieser beim Einführen in das Steckverbindergehäuse leicht verrutschen kann.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Steckverbinder vorzuschlagen, der einfach konfektionierbar ist und gleichzeitig eine zuverlässige Schirmung bietet.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In dem hier vorgeschlagenen Isolierkörper ist in der Regel zumindest ein Kontaktelement eingebettet. Das Kontaktelement wird mit einer Leiterader eines anzuschließenden Kabels verbunden. In der Regel werden mehrere Kontaktelemente im Isolierkörper eingebettet sein, die jeweils mit einer Leiterader eines mehradrigen Kabels elektrisch verbunden sind.
Der Isolierkörper ist in ein Gehäuse eines Steckverbinders einschiebbar. Das Steckverbindergehäuse kann mehrteilig ausgebildet sein.
Der Isolierkörper umfasst weiterhin ein Schirmelement, das mit dem Schirmgeflecht des anzuschließenden Kabels kontaktierbar ist. Das Schirmelement kontaktiert gleichzeitig auch das elektrisch leitende Gehäuse des Steckverbinders und übergibt dadurch die Kabelschirmung an selbiges. Zur Kontaktierung des Gehäuses umfasst das Schirmelement Kontaktierungsmittel, die weiter unten noch näher beschrieben werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen den Isolierkörper und das Schirmelement als ein einziges Bauteil, also einteilig, auszubilden. Bei der Konfektionierung des Steckverbinders entfallen dadurch mindestens ein Bauteil und ein Konfektionierungsschritt. Die bauliche Einheit von Isolierkörper und Schirmelement bietet aber einen weiteren, über die Vereinfachung der Konfektionierung hinausgehenden, Vorteil. Die Übergabe der Kabelschirmung an das Steckverbindergehäuse ist hier weitaus zuverlässiger als bei Steckverbindern des Standes der Technik. Hier sind der aus Kunststoff bestehende Isolierkörper und das aus Blech geformte Schirmelement lediglich zusammengesteckt. Schirmelement und Isolierkörper können hier – im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Isolierkörper – bei der Konfektionierung zueinander verrutschen.
Erfindungsgemäße Steckverbinder sich außerdem deutlich schneller zu konfektionieren.
Vorteilhafterweise wird die Einteiligkeit von Isolierkörper und Schirmelement dadurch erreicht, das ein Kunststoffkörper in einem Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt und anschließend zumindest teilweise durch ein MID-Verfahren mit einer leitenden Beschichtung versehen wird. Der beschichtete Teil bildet im Wesentlichen das Schirmelement aus. Der unbeschichtete Teil des Kunststoffkörpers stellt im Wesentlichen den Isolierkörper dar.
Ein Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren, auch 2 K-Spritzgussverfahren genannt, mit anschließender MID-Beschichtung ist hinreichend aus der EP 1898682 B1 bekannt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Schirmelement Klemmmittel, die zur verliersicheren Verklemmung und/oder elektrischen Kontaktierung des Schirmelements mit dem Steckverbindergehäuse geeignet sind. Dadurch wird der Isolierkörper im Steckverbindergehäuse verklemmt, was den weiteren Zusammenbau des Steckverbinders vereinfacht. Werden die Klemmmittel auch zur Kontaktierung des Steckverbindergehäuses eingesetzt, übernehmen sie gleichzeitig die Funktion eines oben beschriebenen Kontaktierungmittels.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei den oben genannten Klemmmitteln um Stege, die über den Spritzgussprozess am Kunststoffkörper angeformt sind. Die Stege haben vorteilhafterweise eine sich in Steckrichtung verjüngende (pfeilförmige) Gestalt. Dadurch kann der Isolierkörper samt Schirmelement mit wenig Kraftaufwand im Steckverbindergehäuse verklemmt werden.
Oft sind im Isolierkörper zumindest zwei oder mehr Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung jeweils einer Kabelader eines mehradrigen Kabels vorgesehen. In diesem Fall kann es sinnvoll sein die zumindest zwei Kontaktelemente durch ein zweites Schirmelement elektromagnetisch gegeneinander abzuschirmen. Es kann auch sinnvoll sein, beispielsweise bei vierpoligen Steckverbindern, jeweils zwei Kontaktelemente paarweise gegeneinander abzuschirmen. Durch ein zweites Schirmelement wird die Signalintegrität mehrpoliger Steckverbinder verbessert. Oder anders gesagt: Signalstörungen zwischen den einzelnen Datenleitungen werden reduziert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das zweite Schirmelement aus einem Kunststoff, der durch ein MID-Verfahren metallisch beschichtet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Isolierkörper, das Schirmelement, und das zweite Schirmelement einteilig ausgebildet sind. Die Konfektionierung des Steckverbinders wird durch eine bauliche Einheit, die drei funktionelle Komponenten umfasst, nochmals stark vereinfacht und beschleunigt.
Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Isolierkörpers eines Steckverbinders,
2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Schirmelements,
3 perspektivische Darstellung eines kompletten Steckverbinders mit angeschlossenem mehradrigen Kabel und
4 eine weitere perspektivische Darstellung des Isolierkörpers des Steckverbinders.
Die 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Isolierkörpers 1. Der Isolierkörper 1 hat im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders, wobei steckseitig in der Stirnfläche Bohrungen 2 vorgesehen sind, durch welche jeweils ein Kontaktelement (nicht gezeigt) hindurchragt. Anschlussseitig umfasst der Isolierkörper 1 ein Schirmelement 3, welcher axial verlaufende Schlitze 4 aufweist. Die axialen Schlitze 4 verlaufen über den geschirmten Bereich hinaus noch weiter in Steckrichtung. Die Länge der axialen Schlitze 4 entspricht in etwa zweidrittel der Gesamtlänge des Isolierkörpers. Diese Schlitzlänge hat sich als besonders geeignet für die Konfektionierung des Steckverbinders herausgestellt.
Wie bereits oben ausgeführt, wird der Isolierkörper 1 von einem Kunststoffkörper gebildet, der mithilfe eines MID-Verfahren teilweise metallisch beschichtet wurde, wobei der metallisch beschichtete Teil das Schirmelement 3 ausbildet.
Auf dem Schirmelement 3 sind außenseitig umlaufend Klemmmittel 5 angeformt, deren Funktion weiter unten genauer beschrieben wird. Die Klemmmittel 5 haben im Wesentlichen eine pfeilförmige Gestalt, wobei die Pfeilspitze in Steckrichtung zeigt.
In 2 ist ein zweites Schirmelement 6 zu sehen, welches – wie oben bereits ausführlich geschildert – zur elektromagnetischen Abschirmung zweier Kontaktelemente gegeneinander dient. Das zweite Schirmelement hat im Wesentlichen die Form eines in den Raum extrudierten Kreuzes. Jedes Segment, welches durch zwei orthogonal zueinander stehende Flügel 7 gebildet ist, schirmt hier ein Kontaktelementpaar (nicht gezeigt) gegen ein anderes Kontaktelementpaar elektromagnetisch ab.
Das zweite Schirmelement 6 wird vom Fachmann – aufgrund seiner Form – auch als Schirmkreuz bezeichnet. Zwei Flügel 7 des Schirmkreuzes 6 umfassen jeweils einen radial abstehenden Raststeg 9. Die Raststege 9 werden zunächst in den axialen Schlitzen 4 des Isolierkörpers 1 geführt, bevor sie, hinter einer Verengung der jeweiligen Schlitze, an einer Raststelle 8 einrasten.
Das zweite Schirmelement 6 ist hier als separates Bauteil aufgeführt. Es ist jedoch möglich das zweite Schirmelement 6 direkt mit dem Isolierkörper 1 baulich zu vereinen. In diesem Fall würde ein Kunststoffkörper eine körperliche Basis bilden, die anschließend metallisch beschichtet wird. Der metallisch beschichtete Bereich würde dann das Schirmelement 3 für die Kontaktierung der Kabelschirmung und gleichzeitig das zweite Schirmelement 6 für die Kontaktelementschirmung untereinander bilden.
In 3 ist ein komplett konfektionierter Steckverbinder 10 zu sehen. Der Isolierkörper 1 wird von einem dreiteiligen Steckverbindergehäuse 11 umgeben. Das Gehäuseteil 11a bildet den Steckbereich des Steckverbinders 10 aus und ist mit dem Mittelteil 11b axial fixiert, aber frei drehbar. Im Mittelteil 11b ist im Wesentlichen der Isolierkörper 1 eingebettet ist.
Das Schirmelement 3 ist beidseitig mit einer Metallschicht versehen. Im Innenbereich 3a des Schirmelements 3 wird das Schirmgeflecht des angeschlossenen Kabels 12 kontaktiert. Der Außenbereich 3b steht mit dem Steckverbindergehäuse 10 in leitendem Kontakt. Der Radius des Schirmelements 3 ist etwas größer als der Innenradius des Steckverbindergehäuses 10 an entsprechender Stelle.
Das Schirmgeflecht des Kabels wird durch eine Stirnseite des Schirmelements 3 kontaktiert. Außerdem wird in dieser Ausführungsform ein Druck in radialer Richtung über die Klemmmittel 5 auf das Schirmelement 3 weitergegeben, wodurch der Innenbereich 3a auf das Schirmgeflecht des Kabels 12 gepresst wird.
Die Klemmmittel 5 dienen außerdem als Kontaktierungsmittel bei metallischen Steckverbindergehäusen. Durch die Klemmmittel 5 wird ein elektrischer Kontakt zwischen Schirmlement 3 und Steckverbindergehäuse hergestellt. Die Klemmmittel 5 dienen dann gleichzeitig als Kontaktierungsmittel.
Das Gehäuseteil 11c bildet im Wesentlichen die Kabelverschraubung des Steckverbinders 10. Das Gehäuseteil 11c beinhaltet in der Regel eine Dichtung, die den Steckverbinder gegen das Eindringen von Medien wie Staub und Wasser abdichtet. Außerdem kann das Gehäuseteil 10 eine Kabelzugentlastung umfassen.
Die Kabelzugentlastung kann beispielsweise durch eine Crimphülse realisiert werden, die in das Gehäuseteil 11c eingebettet ist, und mit dem Kabelmantel verquetscht ist.
Bezugszeichenliste

1: Isolierkörper
2: Bohrung
3: Schirmelement
4: Schlitz
5: Klemmmittel
6: Zweites Schirmelement
7: Flügel
8: Raststelle
9: Raststeg
10: Steckverbinder
11a, b, c: Steckverbindergehäuse
12: Kabel

Claims

Isolierkörper, der in ein Steckverbindergehäuse (11) eines Steckverbinders (10) einführbar ist, • wobei im Isolierkörper (1) zumindest ein Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung einer Leiterader eines anzuschließenden Kabels (12) angeordnet werden kann, • wobei der Isolierkörper (1) aus einem Kunststoffkörper gebildet ist, der teilweise mit einer leitenden Beschichtung versehen ist, • wobei der beschichtete Teil ein Schirmelement (3) ausbildet, welches mit einem Schirmgeflecht des anzuschließenden Kabels (12) und gleichzeitig mit dem Steckverbindergehäuse (11) elektrisch kontaktierbar ist dadurch gekennzeichnet, • dass am beschichteten Teil des Isolierkörpers (1) außerdem Klemmmitteln (5) angeformt sind, wodurch der Isolierkörper (1) im Steckverbindergehäuse verklemmbar ist • dass die Klemmmitteln (5) als am Kunststoffkörper angeformte Stege ausgeführt sind • dass der Isolierkörper (1), inklusive Klemmmittel (5) und Schirmelement (3), einteilig ausgebildet ist.
Isolierkörper nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass • im Isolierkörper (1) zumindest zwei Kontaktelemente zur elektrischen Kontaktierung eines anzuschließenden Kabels (12) angeordnet sind und • dass die zumindest zwei Kontaktelemente durch ein zweites Schirmelement (6) elektromagnetisch gegeneinander abgeschirmt sind.
Isolierkörper nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schirmelement (6) aus einem Kunststoff besteht, der durch ein MID-Verfahren metallisch beschichtet ist.
Isolierkörper nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (1), das Schirmelement (3) und das zweite Schirmelement (6) einteilig ausgebildet sind.