DE202015006794U1

DE202015006794U1 - Ignition device for a spark plug of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE202015006794U1
Application number: DE202015006794.8U
Authority: DE
Original assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2015-10-12
Anticipated expiration: 2025-09-29

Abstract

Zündgerät, insbesondere Ignitor, für eine Zündkerze einer Brennkraftmaschine mit einer elektronischen Zündschaltung, mit einem Gehäuse (10), in dem die Zündschaltung angeordnet ist, mit einem Hochspannungsausgang (12), der am Gehäuse (10) angeordnet ist, und mit einem Leistungsanschluss (14) zum Zuführen von elektrischer Leistung an die elektronische Zündschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungsanschluss (14) als Koaxialsteckverbinder mit einem Außenleiterteil (18), einem koaxial zum Außenleiterteil (18) angeordneten Innenleiterteil (20) und einem Isolierteil (22), welches das Innenleiterteil (20) koaxial zum Außenleiterteil (18) hält, ausgebildet ist.Igniter, in particular Ignitor, for a spark plug of an internal combustion engine with an electronic ignition circuit, with a housing (10) in which the ignition circuit is arranged, with a high voltage output (12), which is arranged on the housing (10), and with a power connection ( 14) for supplying electric power to the electronic ignition circuit, characterized in that the power terminal (14) as a coaxial connector with an outer conductor part (18), a coaxial with the outer conductor part (18) arranged inner conductor part (20) and an insulating part (22), which the inner conductor part (20) coaxial with the outer conductor part (18) holds, is formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zündgerät, insbesondere Ignitor, für eine Zündkerze einer Brennkraftmaschine mit einer elektronischen Zündschaltung, mit einem Gehäuse, in dem die Zündschaltung angeordnet ist, mit einem Hochspannungsausgang, der am Gehäuse angeordnet ist, und mit einem Leistungsanschluss zum Zuführen von elektrischer Leistung an die elektronische Zündschaltung, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an ignition device, in particular Ignitor, for a spark plug of an internal combustion engine with an electronic ignition circuit, with a housing in which the ignition circuit is arranged, with a high voltage output, which is arranged on the housing, and with a power terminal for supplying electric power the electronic ignition circuit according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE 10 2009 035 897 A1 ist eine Zündspule mit einem Hochspannungsanschluss zum elektrischen Verbinden mit einer Zündkerze bekannt. Die Zündspule weist ein Spulengehäuse auf, in dem eine Primärspule und eine Sekundärspule derart angeordnet sind und zusammenwirken, dass aus einer niedrigen Gleichspannung einer Batterie eine Hochspannung für die Zündkerze erzeugt wird. Die Primärspule ist über einen Niederspannungsanschluss mit der Batterie verbunden. Der Niederspannungsanschluss ist in Form eines Kontaktstiftes ausgebildet und durch das Spulengehäuse hindurch geführt.From the DE 10 2009 035 897 A1 For example, an ignition coil having a high voltage terminal for electrically connecting to a spark plug is known. The ignition coil has a coil housing in which a primary coil and a secondary coil are arranged and cooperate in such a way that a high voltage for the spark plug is generated from a low DC voltage of a battery. The primary coil is connected to the battery via a low voltage connection. The low voltage terminal is formed in the form of a contact pin and passed through the coil housing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündgerät der o. g. Art hinsichtlich EMV-Schirmung und Dichtheit zu verbessern.The invention is based on the object, a igniter o. G. To improve the type of EMC shielding and tightness.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Zündgerät der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by an igniter o. G. Art solved with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.

Dazu ist es bei einem Zündgerät der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Leistungsanschluss als Koaxialsteckverbinder mit einem Außenleiterteil, einem koaxial zum Außenleiterteil angeordneten Innenleiterteil und einem Isolierteil, welches das Innenleiterteil koaxial zum Außenleiterteil hält, ausgebildet ist.For this it is in an igniter of o. G. Art according to the invention provided that the power terminal is designed as a coaxial connector with an outer conductor part, a coaxial with the outer conductor part arranged inner conductor part and an insulating part, which holds the inner conductor part coaxial with the outer conductor part.

Dies hat den Vorteil, dass die der elektronischen Zündschaltung zugeführte elektrische Leistung als Hochfrequenz-Signal (HF-Signal) zugeführt werden kann und dabei eine besonders gut Impedanz angepasste Übertragung der elektrischen Leistung an die elektronische Zündschaltung mit geringen Verlusten und maximaler Energieübertragung erzielt wird.This has the advantage that the electric power supplied to the electronic ignition circuit can be supplied as a high-frequency signal (RF signal) and thereby a particularly good impedance adapted transmission of electrical power to the electronic ignition circuit with low losses and maximum energy transfer is achieved.

Eine besonders gute elektromagnetische Abschirmung und hohe Gas-Dichtigkeit erzielt man dadurch, dass das Außenleiterteil des Koaxialsteckverbinders einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet ist.A particularly good electromagnetic shielding and high gas-tightness is achieved in that the outer conductor part of the coaxial connector is integrally formed with the housing.

Eine besonders kostengünstige Herstellung mit hoher EMV-Abschirmung erzielt man dadurch, dass das Gehäuse ein Alu-Druckguss-Gehäuse ist.A particularly cost-effective production with high EMC shielding achieved by the fact that the housing is an aluminum die-cast housing.

Besonders hohe Zündspannungen erzielt man mit hoher Funktionssicherheit dadurch, dass die elektronische Zündschaltung mindestens eine Induktivität und mindestens eine Kapazität aufweist, die einen elektronischen Resonanzschwingkreis ausbilden.Particularly high ignition voltages are achieved with high reliability because the electronic ignition circuit has at least one inductor and at least one capacitor, which forms an electronic resonant circuit.

Einen dauerhaft geringen elektrischen Übergangswiderstand von dem Außenleiterteil des Koaxialverbinders zu einem Außenleiter eines eingesteckten komplementären Koaxialsteckverbinders erzielt man dadurch, dass an einem freien, steckseitigen Ende des Koaxialsteckverbinders, welches zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einem komplementären Koaxialsteckverbinder ausgebildet ist, eine Buchse aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff derart eingepresst ist, dass eine radiale Außenseite der Buchse eine radiale Innenseite des Außenleiterteils des Koaxialsteckverbinders elektrisch und mechanisch kontaktiert.A permanently low electrical contact resistance from the outer conductor part of the coaxial connector to an outer conductor of an inserted complementary coaxial connector is achieved in that at a free, plug-side end of the coaxial connector, which is designed for electrical and mechanical connection to a complementary coaxial connector, a socket made of an electrically conductive Material is pressed in such a way that a radial outer side of the socket electrically and mechanically contacted a radial inner side of the outer conductor part of the coaxial connector.

Einen besonders guten elektrischen Kontakt zwischen der Buchse und dem Außenleiterteil des Koaxialsteckverbinders mit dauerhafter Hemmung der Bildung einer unerwünschten Oxidschicht auf der radialen Innenseite des Außenleiterteils des Koaxialsteckverbinders erzielt man dadurch, dass die Buchse derart eingepresst und an ihrer radialen Außenseite derart ausgebildet ist, dass der Werkstoff der Buchse eine Oxidschicht auf der radialen Innenseite des Außenleiterteils des Koaxialsteckverbinders durchdringt und einen elektrischen und mechanisch gasdichten Kontakt zum Werkstoff des Außenleiterteils des Koaxialsteckverbinders herstellt.A particularly good electrical contact between the socket and the outer conductor part of the coaxial connector with permanent inhibition of the formation of an undesirable oxide layer on the radially inner side of the outer conductor part of the coaxial connector is achieved by the fact that the socket is pressed in and formed on its radially outer side such that the material the sleeve penetrates an oxide layer on the radially inner side of the outer conductor part of the coaxial connector and produces an electrical and mechanical gas-tight contact with the material of the outer conductor part of the coaxial connector.

Ein besonders gutes Einschneiden der radialen Außenseite der Buchse in die Oxidschicht an der radialen Innenseite des Außenleiterteils des Koaxialsteckverbinders erzielt man dadurch, dass auf der radialen Außenseite der Buchse eine Rändelstruktur ausgebildet ist.A particularly good cutting of the radial outer side of the bush in the oxide layer on the radially inner side of the outer conductor part of the coaxial connector is achieved by a knurled structure is formed on the radial outer side of the socket.

Eine besonders verlustarme Übertragung des HF-Signals erzielt man dadurch, dass Außenleiterteil, Innenleiterteil und Isolierteil derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sich über die axiale Länge des Koaxialsteckverbinders ein vorbestimmter, konstanter Wert für einen elektromagnetischen Wellenwiderstand (Impedanz) ergibt.A particularly low-loss transmission of the RF signal is achieved in that the outer conductor part, inner conductor part and insulating part are designed and arranged such that over the axial length of the coaxial connector results in a predetermined, constant value for an electromagnetic impedance (impedance).

Eine besonders geringe Reflexion von elektrischer HF-Leistung an einem Übergang von dem Koaxialsteckverbinder zu einem Eingang der elektronischen Zündschaltung erzielt man dadurch, dass der Wert der Impedanz des Koaxialsteckverbinders einem Wert der Impedanz an einem Eingang der elektronischen Zündschaltung entspricht.A particularly low reflection of RF electrical power at a junction from the coaxial connector to an input of the electronic ignition circuit is achieved in that the value of the impedance of the coaxial connector corresponds to a value of the impedance at an input of the electronic ignition circuit.

Eine besonders geringe Reflexion von elektrischer HF-Leistung an einem Übergang von dem Koaxialsteckverbinder zu dem komplementären Koaxialsteckverbinder erzielt man dadurch, dass der Wert der Impedanz des Koaxialsteckverbinders einem Wert der Impedanz des komplementären Gegensteckverbinders entspricht.A particularly low reflection of RF electrical power at a transition from the Coaxial connectors to the complementary coaxial connector are achieved by the value of the impedance of the coaxial connector corresponding to a value of the impedance of the complementary mating connector.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in

1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung in perspektivischer Ansicht, 1 a preferred embodiment of the ignition device according to the invention in a perspective view,

2 die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung gemäß 1 in Seitenansicht, 2 the embodiment of the ignition device according to the invention according to 1 in side view,

3 die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung gemäß 1 in einer Schnittdarstellung entlang Linie C-C von 2 und 3 the embodiment of the ignition device according to the invention according to 1 in a sectional view along line CC of 2 and

4 eine Detailansicht des Bereiches Z von 3. 4 a detailed view of the area Z of 3 ,

Die in 1 und 2 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zündeinrichtung für eine Zündkerze (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) umfasst ein Gehäuse 10 in dem eine elektronische Zündschaltung (nicht dargestellt) angeordnet ist. An dem Gehäuse 10 sind ein Hochspannungsausgang 12 in Form eines Zündelementes und ein Leistungsanschluss 14 angeordnet. Der Hochspannungsausgang 12 ist von einem Isolator 16 gegen das Gehäuse 10 elektrisch isoliert.In the 1 and 2 illustrated, preferred embodiment of an ignition device according to the invention for a spark plug (not shown) of an internal combustion engine (not shown) comprises a housing 10 in which an electronic ignition circuit (not shown) is arranged. On the case 10 are a high voltage output 12 in the form of an ignition element and a power connection 14 arranged. The high voltage output 12 is from an insulator 16 against the case 10 electrically isolated.

Der Leistungsanschluss 14 dient zum Übertragen von elektrischer Leistung in Form eines Hochfrequenzsignals (HF-Signal) an die elektronische Zündschaltung. Die elektronische Zündschaltung setzt die elektrische Leistung in Form des HF-Signals in eine Hochspannung bzw. Zündspannung um, die an dem Hochspannungsausgang 12 anliegt. Diese führt bei einer in einem Arbeitszylinder einer Brennkraftmaschine eingebauten Zündeinrichtung zu Funkenüberschlag zwischen dem Hochspannungsausgang 12 und einer Gegenelektrode, wie beispielsweise einer Innenwand einer Laufbuchse des Arbeitszylinders. Auf diese Weise kann der Funkenüberschlag durch den gesamten Brennraum in dem Arbeitszylinder erfolgen und auch extrem magere Benzin-Luftgemische können sicher gezündet werden. Mit anderen Worten ist der Zündfunke nicht auf den räumlichen Bereich unmittelbar um den Hochspannungsausgang 12 begrenzt, sondern kann sich durch den gesamten Brennraum erstrecken, der von einem Arbeitskolben, der Innenwandung der Laufbuchse und einem Zylinderkopf begrenzt ist.The power connection 14 is used to transmit electrical power in the form of a high-frequency signal (RF signal) to the electronic ignition circuit. The electronic ignition circuit converts the electrical power in the form of the RF signal into a high voltage or ignition voltage, which at the high voltage output 12 is applied. This results in a built-in an operating cylinder of an internal combustion engine ignition device to sparkover between the high voltage output 12 and a counter electrode, such as an inner wall of a liner of the working cylinder. In this way, the sparkover can take place through the entire combustion chamber in the working cylinder and also extremely lean gasoline-air mixtures can be safely ignited. In other words, the spark is not in the spatial area immediately around the high voltage output 12 limited, but may extend through the entire combustion chamber, which is bounded by a working piston, the inner wall of the liner and a cylinder head.

Zur impedanzkontrollierten Übertragung des HF-Signals über den Leistungsanschluss 14 ist dieser als Koaxialsteckverbinder ausgebildet. Wie auf 3 und 4 ersichtlich, umfasst der Leistungsanschluss 14 in Form des Koaxialsteckverbinders ein Außenleiterteil 18, ein Innenleiterteil 20 und ein Isolierteil 22, welches das Innenleiterteil 20 koaxial zum Außenleiterteil 18 hält. Das Isolierteil 22 ist aus einem dielektrischen Werkstoff hergestellt und dessen Dielektrizitätskonstante sowie die Abstände zwischen einer radialen Innenfläche des Außenleiterteils 18 und einer radialen Außenfläche des Innenleiterteils 20 sind derart gewählt, dass sich über die axiale Länge des Leistungsanschlusses 14 ein konstanter, vorbestimmter Wert für einen elektromagnetischen Wellenwiderstand (Impedanz, Wechselstromwiderstand) ergibt. Mit einem inneren Ende 26 des Leistungsanschlusses 14 ist dieser mit der elektronischen Zündschaltung elektrisch verbunden und der Wert für die Impedanz des Leistungsanschlusses 14 ist derart vorbestimmt, dass dieser einem Wert einer Impedanz an einem Eingang der elektronischen Zündschaltung entspricht, so dass möglichst wenig Reflexion von elektrischer Leistung am Übergang von dem Leistungsanschluss 14 zu der elektronischen Zündschaltung auftritt.For impedance-controlled transmission of the RF signal via the power connection 14 this is designed as a coaxial connector. How on 3 and 4 can be seen, includes the power connection 14 in the form of the coaxial connector, an outer conductor part 18 , an inner conductor part 20 and an insulating part 22 which is the inner conductor part 20 coaxial with the outer conductor part 18 holds. The insulating part 22 is made of a dielectric material and its dielectric constant and the distances between a radial inner surface of the outer conductor part 18 and a radial outer surface of the inner conductor part 20 are chosen such that over the axial length of the power connection 14 gives a constant, predetermined value for an electromagnetic characteristic impedance (impedance, AC resistance). With an inner end 26 of the power connection 14 this is electrically connected to the electronic ignition circuit and the value for the impedance of the power connection 14 is predetermined so that it corresponds to a value of an impedance at an input of the electronic ignition circuit, so that the least possible reflection of electrical power at the transition from the power port 14 to the electronic ignition circuit occurs.

Der Leistungsanschluss 14 ist mit einem freien Ende 24 zum elektrischen und mechanischen Verbinden mit einem komplementären Koaxialsteckverbinder (nicht dargestellt) ausgebildet. Der Wert für die Impedanz des Leistungsanschlusses 14 ist weiterhin derart vorbestimmt, dass dieser einem Wert einer Impedanz am Eingang des komplementären Koaxialsteckverbinders entspricht, so dass möglichst wenig Reflexion von elektrischer Leistung am Übergang von dem Leistungsanschluss 14 zu dem komplementären Koaxialsteckverbinder auftritt.The power connection 14 is with a free end 24 for electrical and mechanical connection to a complementary coaxial connector (not shown). The value for the impedance of the power connection 14 is further predetermined so that it corresponds to a value of impedance at the input of the complementary coaxial connector, so that the least possible reflection of electrical power at the transition from the power port 14 to the complementary coaxial connector occurs.

Das Außenleiterteil 18 ist besonders bevorzugt einstückig bzw. integral mit dem Gehäuse 10 ausgebildet. Dies führt zu einer besonders guten EMV-Dichtheit, Gas-Dichtigkeit und elektromagnetischen Abschirmung.The outer conductor part 18 is particularly preferably in one piece or integral with the housing 10 educated. This leads to a particularly good EMC tightness, gas-tightness and electromagnetic shielding.

Das Gehäuse 10 ist beispielsweise ein Alu-Druckguss-Gehäuse ausgebildet, wobei in dem Druckguss-Verfahren auch das Außenleiterteil 18 als integraler Bestandteil des Gehäuses 10 mit ausgebildet wird. Das Innenleiterteil 20 und das Isolierteil 22 werden dann nachträglich eingesetzt, um den Koaxialsteckverbinder des Leistungsanschlusses 14 zu vervollständigen.The housing 10 For example, an aluminum die-cast housing is formed, wherein in the die-casting process, the outer conductor part 18 as an integral part of the housing 10 is trained with. The inner conductor part 20 and the insulating part 22 are then retrofitted to the coaxial connector of the power connector 14 to complete.

Insbesondere wenn das Gehäuse als Alu-Druckguss-Gehäuse ausgebildet ist, ist ein Übergangswiderstand von dem Außenleiterteil 18, welches dann ebenfalls aus dem Werkstoff Aluminium hergestellt ist, zu einem Außenleiterteil des komplementären Koaxialsteckverbinders zu beachten. Dieser Übergangswiderstand soll dauerhaft niedrig sein, um thermische Verluste beim Übergang des HF-Signals von dem komplementären Koaxialsteckverbinders zu dem Koaxialsteckverbinder des Leistungsanschlusses 14 gering zu halten. Das Außenleiterteil des komplementären Koaxialsteckverbinders kontaktiert eine radiale Innenfläche des Außenleiterteils 18 am freien Ende 24 elektrisch und mechanisch. In diesem Bereich ist eine Buchse 28 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff eingepresst, welche an ihrer radialen Außenseite eine Rändelstruktur aufweist. Diese schneidet beim Einpressen der Buchse 28 in das Außenleiterteil 18 in eine ggf. an der radialen Innenfläche des Außenleiterteils 18 vorhandene Oxidschicht ein und sorgt so für einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Werkstoff der Buchse 28 und dem Werkstoff des Außenleiterteils 18. Da diese Verbindung durch das Verpressen gasdicht ist, kann sich keine erneute Oxidschicht zwischen der radialen Außenfläche der Buchse 28 und der radialen Innenfläche des Außenleiterteils 18 bilden, so dass ein dauerhaft geringer Übergangswiderstand sichergestellt ist. Im Bereich der Buchse 28 ist das Isolierteil 22 in Durchmesser und Wanddicke derart angepasst, dass sich der Wert für die Impedanz des Koaxialsteckverbinders des Leistungsanschlusses 14 nicht bzw. möglichst nur geringfügig verändert.In particular, when the housing is formed as an aluminum die-cast housing, a contact resistance of the outer conductor part 18 , which is then also made of the material aluminum, to observe an outer conductor part of the complementary coaxial connector. This contact resistance should be permanently low to avoid thermal losses in the transition of the RF signal from the complementary coaxial connector to the coaxial connector of the power connector 14 to keep low. The outer conductor part of the complementary coaxial connector contacts a radial inner surface of the outer conductor part 18 at the free end 24 electrically and mechanically. In this area is a jack 28 pressed from an electrically conductive material which has a knurled structure on its radial outer side. This cuts when pressing the socket 28 in the outer conductor part 18 in an optionally on the radial inner surface of the outer conductor part 18 existing oxide layer and thus ensures good electrical contact between the material of the socket 28 and the material of the outer conductor part 18 , Since this compound is gastight by the compression, no new oxide layer between the radial outer surface of the bushing can 28 and the radial inner surface of the outer conductor part 18 form, so that a permanently low contact resistance is ensured. In the area of the socket 28 is the insulating part 22 in diameter and wall thickness adjusted so that the value for the impedance of the coaxial connector of the power connection 14 not or possibly only slightly changed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009035897 A1 [0002]

Claims

Igniter, in particular Ignitor, for a spark plug of an internal combustion engine with an electronic ignition circuit, with a housing ( 10 ), in which the ignition circuit is arranged, with a high voltage output ( 12 ) on the housing ( 10 ) and with a power connection ( 14 ) for supplying electrical power to the electronic ignition circuit, characterized in that the power connection ( 14 ) as a coaxial connector with an outer conductor part ( 18 ), coaxial with the outer conductor part ( 18 ) arranged inner conductor part ( 20 ) and an insulating part ( 22 ), which the inner conductor part ( 20 ) coaxial with the outer conductor part ( 18 ), is formed.

Ignitor according to claim 1, characterized in that the outer conductor part ( 18 ) of the coaxial connector integral with the housing ( 10 ) is trained.

Ignitor according to claim 1 or 2, characterized in that the housing ( 10 ) is an aluminum die-cast housing.

Ignitor according to at least one of the preceding claims, characterized in that the electronic ignition circuit has at least one inductor and at least one capacitor, which form an electronic resonant circuit.

Ignitor according to at least one of the preceding claims, characterized in that at a free, plug-side end ( 24 ) of the coaxial connector, which is designed for electrical and mechanical connection to a complementary coaxial connector, a socket ( 28 ) is pressed from an electrically conductive material such that a radial outer side of the bushing ( 28 ) a radial inner side of the outer conductor part ( 18 ) of the coaxial connector contacted electrically and mechanically.

Igniter according to Claim 5, characterized in that the socket ( 28 ) is pressed in such a manner and formed on its radial outside in such a way that the material of the bushing ( 28 ) an oxide layer on the radial inner side of the outer conductor part ( 18 ) penetrates and an electrically and mechanically gastight contact to the material of the outer conductor part ( 18 ) of the coaxial connector.

Igniter according to Claim 6, characterized in that on the radial outer side of the bushing ( 28 ) is formed a knurled structure.

Ignitor according to at least one of the preceding claims, characterized in that outer conductor part ( 18 ), Inner conductor part ( 20 ) and insulating part ( 22 ) are formed and arranged such that over the axial length of the coaxial connector results in a predetermined, constant value for an electromagnetic impedance (impedance).

Ignition device according to claim 8, characterized in that the value of the impedance of the coaxial connector corresponds to a value of the impedance at an input of the electronic ignition circuit.

Ignition device according to claim 8 or 9, characterized in that the value of the impedance of the coaxial connector corresponds to a value of the impedance of the complementary mating connector.