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83413 Fridolfing

Steckverbinderanordnunq mit Kompensationshülse

Die Erfindung betrifft eine Steckverbinderanordnung, die aus einem Steckverbinder und einem daran angeschlossenen Kabel besteht. Das Kabel hat mindestens einen Innenleiter und einen den Innenleiter umlaufenden Außenleiter, wobei der Außenleiter elektrisch mit einem Außenleitergehäuse des Steckverbinders verbunden ist.

Der Steckverbinder hat ein steckseitiges Ende zum Verbinden des Steckverbinders mit einem Gegensteckverbinder und ein kabelseitiges Ende, an dem das Kabel (vorzugsweise unlösbar durch Löten oder Crimpen) befestigt ist. Dabei ist der Innenleiter des Kabels elektrisch mit einem Innenleiterteil des Steckverbinders wie etwa einem Kontaktstift oder einer Kontaktbuchse verbunden und der Außenleiter des Kabels ist elektrisch mit dem das Innenleiterteil umlaufenden Außenleitergehäuse des Steckverbinders verbunden, so dass vorzugsweise von dem Kabel bis zu dem steckseitigen Ende des Steckverbinders eine durchgehende Schirmung gebildet ist.

Es ist bekannt, zum Herstellen der Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Kabel das aus einem elektrisch leitenden Material bestehende und zumindest abschnittweise hülsenförmige Außenleitergehäuse mit einem axialen Endabschnitt des Außenleiters zu vercrimpen bzw. zu verpressen. Dazu wird bei der Herstellung der Steckverbinderanordnung das Kabel an seinem vorderem Ende abisoliert bzw. der Kabelmantel abschnittsweise entfernt, so dass der Außenleiter freigelegt ist. Anschließend wird das den Außenleiter umlaufende Außenleitergehäuse mit dem Außenleiter verpresst. Es hat sich allerdings herausgestellt, dass eine auf die beschriebene herkömmliche Art hergestellte Steckverbinderanordnung im Bereich der Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Kabel regelmäßig nicht optimal elektrisch angepasst ist. Insbesondere kann es im Verbindungsbereich zu ungewollten Abweichungen von dem vorgesehenen Wellenwiderstand wie etwa zu einem unerwünschten Impedanzanstieg kommen.

In Anbetracht der beschriebenen Probleme ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine stabil und zugfest eingerichtete Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Kabel bereitzustellen, die ferner möglichst über ihre gesamte Erstreckung in Kabellängsrichtung optimal elektrisch angepasst ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Steckverbinderanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Steckverbinderanordnung weist ein den Innenleiter umlaufendes Hülsenteil auf, das an das vordere axiale Ende des Außenleiters angrenzt und den Außenleiter (bzw. eine Innenleiterschirmung) damit in axialer Richtung (in Richtung auf das steckseitige Ende des Steckverbinders) fortsetzt. Wichtig dabei ist, dass das Hülsenteil etwa denselben Innendurchmesser hat wie der Außenleiter des Kabels. Mit anderen Worten umläuft das Hülsenteil den Innenleiter des Kabels in einem außenleiterfreien Bereich, der an dem vorderen Kabelende vorgesehen ist, um eine Verbindung des Innenleiters mit dem Innenleiterteil des Steckverbinders zu ermöglichen. Vorzugsweise ist das Hülsenteil zwischen dem vorderen axialen Ende des Außenleiters und einem axialen Anschlag des Steckverbinders vorgesehen.

Die Erfindung geht auf die Erkenntnis zurück, dass zum Erhalt einer in Kabellängsrichtung gleichbleibenden Impedanz bei unveränderter Kabelgeometrie auch ein im Wesentlichen gleichbleibender Abstand zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter des Kabels erforderlich ist. So führt eine Vergrößerung des Abstands zwischen Innenleiter und Außenleiter des Kabels regelmäßig zu einem induktiven Bereich bzw. zu einem ungewollten Impedanzanstieg. Eine unerwünschte sprunghafte Änderung des Abstands zwischen dem Innenleiter und dessen Schirmung liegt bei herkömmlichen Steckverbinderanordnungen regelmäßig an dem vorderen axialen Ende des Außenleiters vor. Erfindungsgemäß wird dagegen durch das Hülsenteil die Schirmung auch im Bereich des vorderen axialen Endes des Außenleiters mit gleichbleibender Entfernung zum Innenleiter fortgeführt, so dass keine Impedanzänderung in diesem Bereich auftritt.

Vorzugsweise liegt dabei das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser des Hülsenteils und dem Innendurchmesser des Außenleiters zwischen 0,9 und 1 ,2, besonders bevorzugt zwischen 0,95 und 1 ,1 , insbesondere zwischen 0,98 und 1 ,05, so dass der Außenleiter an seinem axialen vorderen Ende praktisch stufenfrei in das Hülsenteil übergeht bzw. sogar praktisch stufenfrei daran anliegt. Ein Sprung des Abstands zwischen Innenleiter und dessen Schirmung am vorderen Ende des Außenleiters wird auf diese Weise zuverlässig verhindert.

Das Hülsenteil kann einteilig als geschlossene Zylindermantelhülse gebildet sein und wird in diesem Fall ausgehend von dem vorderen Kabelende über den Innenleiter (bzw. über mehrere Innenleiter) in Richtung auf das vordere axiale Ende des Außenleiters aufgeschoben. Alternativ kann das Hülsenteil auch als offene Hülse gebildet sein, die erst durch einen Pressvorgang beim Anbringen der Hülse geschlossen wird und den Innenleiter dann ringsum umläuft. Weiter alternativ kann das Hülsenteil aus zwei oder mehr Hülsenschalen bestehen, die von verschiedenen Seiten auf den Innenleiter aufgesetzt werden. Vorzugsweise ist das Hülsenteil in Form eines im Wesentlichen zylindermantelförmigen Rohrabschnitts bzw. Rohrs gebildet und besteht aus einem leitenden Material wie etwa einem Metall, insbesondere aus Kupfer, Silber o.dgl. Zusätzlich zu dem Hülsenteil kann das Kabel eine den Innenleiter umlaufende Stützhülse auf der dem Steckverbinder abgewandten Seite des Hülsenteils aufweisen. Insbesondere wenn die Stützhülse radial außen auf dem Außenleiter angeordnet ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Innendurchmesser der Stützhülse etwas größer ist als der Innendurchmesser des Hülsenteils, so die Stützhülse problemlos außen auf den Außenleiter aufbringbar ist, während das Hülsenteil zwar außen auf den Innenleiter, nicht aber außen auf den Außenleiter aufbringbar ist. Dadurch ist über den gesamten Verlauf des Kabelendes ein im Wesentlichen konstanter Abstand zwischen dem Innenleiter und der Schirmung sichergestellt. Anders als die Stützhülse ist das Hülsenteil axial neben dem Außenleiter, vorzugsweise aber nicht in derselben Radialebene wie der Außenleiter angeordnet, so dass sich Außenleiter und Hülsenteil in Kabellängsrichtung nicht überlappen.

Die Stützhülse kann zum Halten und Fixieren des vorderen Endes des Außenleiters vorgesehen sein, insbesondere wenn der Außenleiter in Form eines Drahtgeflechts o.dgl. vorgesehen ist. In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das steckverbinderseitige Ende der Stützhülse in Kabellängsrichtung im Wesentlichen mit dem axialen vorderen Ende des Außenleiters zusammenfällt, so dass die Stützhülse den Außenleiter bis hin zu seinem vorderen axialen Ende stützt und hält.

Im Hinblick auf eine optimale elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Außenleiter, der Stützhülse und dem Außenleitergehäuse hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Außenleiter um die Stützhülse herum zurückgefaltet ist. In diesem Fall kann durch Verpressung eine besonders dauerhafte und stabile Crimpverbindung zwischen dem vorzugsweise als Drahtgeflecht gebildeten Außenleiter und der Stützhülse bzw. dem Außenleitergehäuse hergestellt werden.

Vorzugsweise ist der Abstand zwischen dem kabelseitigen Ende des Hülsenteils und dem steckverbinderseitigen Ende der Stützhülse bzw. dem daran umgeschlagenen Außenleiter kleiner als 2 mm, insbesondere kleiner als 1 mm. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das kabelseitige Ende des Hülsenteils unmittelbar an dem steckverbinderseitigen Ende der Stützhülse bzw. an dem daran umgeschlagenen Außenleiter anliegt. In diesem Fall ist eine elektrische Verbindung zwischen dem Außenleiter und dem Außenleitergehäuse nämlich nicht nur unmittelbar hergestellt, sondern auch mittelbar über das Hülsenteil.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Hülsenteil und/oder die Stützhülse zumindest abschnittsweise in Form einer zyllndermantelförmigen Hülse wie etwa einer Crimphülse gebildet, die entweder als einzelnes Teil gebildet sein kann oder aus mehreren Zylinderschalenteilen besteht. Der Innendurchmesser des Hülsenteils kann an den Außendurchmesser einer den (oder die) Innenleiter umgebenden Isolierung angepasst sein und/oder der Innendurchmesser der Stützhülse kann an den Außendurchmesser des Außenleiters angepasst sein.

Wie bereits angedeutet, weist das Außenleitergehäuse vorzugsweise einen Hülsenabschnitt zur Aufnahme des Kabelendes auf, wobei eine Wand des Hülsenabschnitts radial außen an dem Hülsenteil und/oder an der Stützhülse anliegt. Mit anderen Worten ist der Hülsenabschnitt zur Aufnahme des Kabelendes zumindest bis hin zu der Stützhülse eingerichtet. Dadurch wird zum einen eine durchgängige Schirmung des Innenleiters sichergestellt. Zum anderen ist auf einfache Weise durch Anwendung eine radialen Presskraft von außen auf die Wand des Hülsenabschnitts eine Verpressung des Hülsenabschnitts mit dem Kabel möglich. Dadurch ist das Kabel zugfest an dem Steckverbinder gehalten.

Gemäß einem besonders wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung weist die Steckverbinderanordnung eine oder mehrere Crimpverbindungen zwischen dem Hülsenabschnitt des Außenleitergehäuses und dem Kabel auf Höhe des Hülsenteils und/oder auf Höhe der Stützhülse auf. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, eine erste Crimpverbindung im Bereich des Hülsenteils und mindestens eine zweite Crimpverbindung im Bereich der Stützhülse vorzusehen. Dadurch werden zum einen ein guter elektrischer Kontakt und eine stabile mechanische Verbindung zwischen dem Außenleiter und dem Außenleitergehäuse garantiert. Zum anderen wird sichergestellt, dass sowohl die Stützhülse als auch das Hülsenteil sowohl gegenüber dem Außenleiter als auch gegenüber dem Innenleiter ortsfest fixiert sind.

Im Hinblick auf einen optimalen Verlauf des Wellenwiderstands hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass das steckverbinderseitige Ende des Hülsenteils unmittelbar an einem axialen Anschlag des Außenleitergehäuses anliegt. Ausgehend von dem axialen Anschlag hat das Außenleitergehäuse in Richtung auf das steckseitige Ende des Steckverbinders vorzugsweise einen Innendurchmesser, der im Wesentlichen demjenigen des Außenleiters des Kabels entspricht. Der Abstand zwischen dem axialen Anschlag des Steckverbinders und dem vorderen axialen Ende des Außenleiters entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der axialen Abmessung des Hülsenteils. Im Hinblick auf eine kostengünstige Herstellbarkeit und im Hinblick auf ein vergleichsweise leichtes Kabelgewicht hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Außenleiter in Form eines Geflechts wie etwa eines Drahtgeflechts gebildet ist. Ein Drahtgeflecht ist ferner besonders gut zum Herstellen einer Pressverbindung geeignet und eignet sich zum Zurückfalten über die Stützhülse.

Andererseits kann der Innenleiter in Form einer von einem Dielektrikum umgebenen Seele oder eines oder mehrerer jeweils isolierter Adern gebildet sein. Bspw. sind ein oder mehrere Innenleiterpaare zum Übertragen eines oder mehrerer differentieller Signale über das Kabel vorgesehen. Zwei Innenleiterpaare können bspw. in einer Sternviereranordnung verlaufen. Vorzugsweise sind alle Innenleiter von dem gemeinsamen Außenleiter in Form eines Drahtgeflechts umlaufen.

Das Kabel kann ein Koaxialkabel, ein geschirmtes Twisted-Pair-Kabel, ein geschirmtes Stern-Viererkabel o. dgl. sein. Derartige Kabel sind regelmäßig zur Übertragung von HF- Signalen vorgesehen, wobei in diesem Fall eine optimale elektrische Anpassung besonders wichtig ist, um eine Verfälschung des Signalverlaufs zu vermeiden.

In der nun folgenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine teilweise als Längsschnitt dargestellte schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Steckverbinderanordnung, und Fig. 2 eine Querschnittansicht durch die in Fig. 1 gezeigte Steckverbinderanordnung (Schnittebene S).

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte erfindungsgemäße Steckverbinderanordnung 10 besteht aus eine Steckverbinder 20 wie etwa einem Koaxialstecker und einem daran angeschlossenen Kabel 30 wie etwa einem Koaxialkabel, einem Sternviererkabel o.dgl.

Der Steckverbinder 20 ist zum Verbinden mit einem Gegensteckverbinder wie etwa einem Buchsenteil an seinem in Fig. 1 links dargestellten steckseitigen Ende eingerichtet. An dem in Fig. 1 rechts dargestellten kabelseitigen Ende des Steckverbinders 20 ist das Kabel 30 zugfest befestigt.

Das Kabel 30 weist (hier beispielhaft) insgesamt vier verseilte Innenleiter 32 in Form von jeweils mit einer Isolierung versehenen Adern auf. Jeweils zwei Innenleiter 32 bilden ein differentielles Leiterpaar zu Übertragung differentieller Signale wie etwa HF-Signale o.dgl. Die vier Innenleiter 32 sind von einem gemeinsamen Außenleiter 34 in Form eines Drahtgeflechts umgeben, das die Innenleiter 32 nach außen hin abschirmt. Das Drahtgeflecht liegt außen an der Aderisolierung an. Der Außenleiter 34 ist außen koaxial von einem Kabelmantel 80 aus einem nichtleitenden Material wie etwa einem Kunststoff umgeben.

Die Innenleiter 32 sind jeweils an ihrem dem Steckverbinder 20 zugewandten vorderen Ende mit Innenleiterkontakten (nicht gezeigt) des Steckverbinders 20 elektrisch verbunden. Der Außenleiter 34 an seinem dem Steckverbinder 20 zugewandten vorderen Endabschnitt mit einem Außenleitergehäuse 24 des Steckverbinders elektrisch verbunden, der die Schirmung der Innenleiter 32 bis hin zu dem steckseitigen Ende des Steckverbinders 20 fortsetzt. Das vordere Kabelende ist in einem rohrartigen Hülsenabschnitt 26 des Außenleitergehäuses 24 aufgenommen, der ausgehend von einem Basisabschnitt des Außenleitergehäuses 24 kabelseitig vorsteht. Der Innendurchmesser des Hülsenabschnitts 26 entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Kabelmantels 30, so dass das Kabel 30 in die durch den Hülsenabschnitt 26 gebildete Öffnung einführbar ist.

An dem vorderen Ende des Kabels 30 ist der Kabelmantel 80 entfernt, so dass der Außenleiter 34 freigelegt ist und in elektrischen Kontakt mit der Wand des Hülsenabschnitts 26 gebracht werden kann.

Zur besseren Fixierung des vorderen axialen Endes A des Außenleiters 34 und insbesondere zum Verhindern einer Beschädigung der Innenleiter 32 bei der Herstellung einer Crimpverbindung zwischen dem Außenleiter 34 und dem Außenleitergehäuse 24 ist eine Stützhülse 60 auf einem vorderen Abschnitt des Außenleiters 34 vorgesehen. Das Drahtgeflecht des Außenleiters 34 ist um das vordere Ende der Stützhülse herum zurückgeschlagen, so dass das Drahtgeflecht des Außenleiters 34 an der Stützhülse 60 innen und außen anliegt. Damit bildet das an dem vorderen Ende der Stützhülse 60 anliegende Drahtgeflecht das vordere axiale Ende A des Außenleiters 34.

Wie in Fig. 1 deutlich dargestellt ist, ist zwischen dem axialen Ende A des Außenleiters 34 und einem Anschlag 25 des Steckverbinders ein Raum ohne Kabelaußenleiter gebildet, in dem der Abstand zwischen den Innenleitern 32 und dem Hülsenabschnitt 26 erheblich ist. Dieser sich am vorderen Ende A des Außenleiters 34 abrupt ändernde Abstand zwischen Innenleiter und Schirmung führt bei herkömmlichen Steckverbinderanordnungen zu einem induktiven Bereich mit unzureichender elektrischer Anpassung.

In diesem Raum ohne Kabelaußenleiter ist erfindungsgemäß ein Hülsenteil 50 radial außen an den Innenleitern 32 angeordnet, das aus einem elektrisch leitenden Material besteht. Der Innendurchmesser des Hülsenteils D entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des Außenleiters 34, so dass ausgehend von dem axialen Ende des Außenleiters 34 bis hin zu dem steckverbinderseitigen Ende des Hülsenteils 50 kein Sprung im Innendurchmesser der Abschirmung vorhanden ist. Das kabelseitige Ende des Hülsenteils 50 liegt unmittelbar an dem axialen Ende A des Außenleiters 34 an.

Andererseits liegt das steckverbinderseitige Ende des Hülsenteils 60 vorzugsweise an einem axialen Anschlag 25 des Außenleitergehäuses 24 an. Ausgehend von dem Anschlag 25 ist ein Außenleiterbereich 28 des Außenleitergehäuses 24 vorgesehen, in dem der Innendurchmesser des Außenleitergehäuses 24 im Wesentlichen dem Innendurchmesser D des Außenleiters 34 entspricht. Damit wird die Schirmung in Richtung auf das steckseitige Ende des Steckverbinders unter konstantem Abstand zu den Innenleitern fortgesetzt. In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Steckverbinderanordnung in der durch das Hülsenteil 50 verlaufenden Schnittebene S im Querschnitt gezeigt. Es sind deutlich die von dem Hülsenteil 50 umgebenen vier Innenleiter 32 dargestellt. Das Hülsenteil 50 wird wiederum von dem Hülsenabschnitt 26 des Außenleitergehäuses 24 umlaufen. Durch Anwendung einer radialen Presskraft von außen auf den Hülsenabschnitt 26 wird die Wand des Hülsenabschnitts 26 von außen an das Hülsenteil 50 angepresst.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt. Insbesondere kann das Hülsenteil auch anders geformt sein. Wichtig ist insbesondere, dass das Hülsenteil den Außenleiter ausgehend von dessen axialem Ende in Richtung auf das vordere Kabelende unter Beibehaltung des Abstands zwischen Innenleitern und Schirmung fortsetzt.