ШТЕКЕР ДЛЯ ЭКРАНИРОВАННОГО КАБЕЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
PLUG FOR SCREENED DATA TRANSMISSION CABLE

Изобретение касается штекера для экранированного кабеля передачи данных согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения.
Для структурированной эксплуатационно-нейтральной кабельной разводки в промышленной и офисной среде используются преимущественно экранированные кабели передачи данных, которые соединяются через сборный штекерный соединитель. Штекерные соединители образуют токопроводящее соединение между жилами кабелей передачи данных и обеспечивают экранирование контактов. При этом экранирование штекерного соединителя служит одновременно для объединения экранирования соединенных друг с другом кабелей передачи данных. Такие штекерные соединители используются, в частности, как штекерные соединители типа RJ.
Из WO 02/15340 A1 известен штекер для экранированного кабеля передачи данных указанного выше вида. В электропроводящий блок вставляется печатная плата, которая включает в себя и соединяет друг с другом с одной стороны режущий зажимный контакт (IDC-контакт) для контактирования жил соединяемого кабеля передачи данных и с другой стороны штекерный контакт для штекерного соединения. Соединяемые жилы вставляются в держатель, который установлен на режущем зажимном контакте, чтобы обеспечить контактирование жил. Штекерные контакты размещены в корпусе штекера, который вставляется в штепсельное гнездо штекерного соединителя. Блок состоит из двух кожухов, которые соединяются друг с другом шарнирным звеном и могут складываться. Противоположные звену концы кожухов образуют после складывания звено, обеспечивающее разгрузку провода от натяжения и охватывающее кабель передачи данных. В наличии есть только четыре режущих зажимных контакта, расположенных в ряд рядом друг с другом, так что может быть присоединен только четырехжильный кабель передачи данных. Для передачи экранирования от кабеля передачи данных к штепсельному гнезду в штекере предусмотрена отдельная штампованно-гнутая листовая деталь.
Из US 5905637 известен штекер для экранированного кабеля передачи данных, при котором режущие зажимные контакты для жил присоединяемого кабеля передачи данных и штекерные контакты соответственно расположены в выделенных блоках, которые установлены на печатной плате, соединяющей контакты. Чтобы можно было присоединить восемь жил, например, штекера типа RJ 45, режущие зажимные контакты расположены в два ряда, смещенных в направлении узла относительно друг друга, причем в каждом из них предусмотрено по четыре режущих зажимных контакта. Кабель передачи данных подводится сверху между этими двумя рядами, так что в режущие зажимные контакты вставляются соответственно четыре жилы вперед и четыре жилы противоположно назад. Подводка кабеля передачи данных на верхней стороне штекера увеличивает соответствующую конструктивную высоту.
Из DE 10057833 А1 известен штекерный соединитель для экранированного кабеля передачи данных, в котором восемь жил кабеля передачи данных, например, для штекерного соединителя типа RJ 45 устанавливаются в держатель в двух смещенных и расположенных друг над другом плоских рядах и через держатель вставляются в режущие зажимные контакты, которые расположены в два ряда, смещенных в направлении узла относительно друг друга. В электропроводящий блок, который способствует экранированию контакта, дополнительно вставлен экранирующий лист, который служит для передачи экранирования соединяемых друг с другом кабелей передачи данных.
В основе изобретения лежит задача создать штекер для экранированного кабеля передачи данных, который выполнен компактным и может просто монтироваться.
Эта задача согласно изобретению решается штекером с признаками пункта 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты реализации изобретения представлены в формуле изобретения.
Согласно изобретению штекер имеет электропроводящий блок, состоящий из двух кожухов, который вмещает корпус штекера, печатную плату и держатель. Корпус штекера выполнен из изолирующего материала и вмещает в себя штекерные контакты, которые при вставлении штекерного корпуса в штепсельное гнездо устанавливают замыкание штекерного соединителя. Печатная плата имеет, во-первых, штекерные контакты, во-вторых, режущие зажимные контакты и соединяет эти контакты. Жилы соединяемого кабеля передачи данных вводятся в держатель и при его установке на режущие зажимные контакты соединяются через них. Режущие зажимные контакты расположены в два ряда, смещенных в направлении соединения узла друг относительно друга, в каждом из которых расположено по четыре режущих зажимных контакта. Жилы расположены в держателе в двух плоскостях, причем одна плоскость выступает над другой, чтобы расположенные в обеих плоскостях в два ряда жилы контактировали с режущими зажимными контактами. В связи с этим возможно присоединять не только четырехжильные промышленные кабели, но и также стандартные офисные кабели, имеющие до восьми жил.
Чтобы сделать конструктивную высоту штекера по возможности малой, печатная плата изолирована от кожуха блока тонкой пленкой. Далее режущие зажимные контакты двух рядов, смещенных относительно друг друга, выполнены с различной высотой. Передний в направлении соединения узла ряд режущих зажимных контактов выше, чем задний ряд. Область вблизи печатной платы штекерных контактов переднего ряда окружена штекерным корпусом, чтобы механически стабилизировать режущие зажимные контакты. Задний в направлении узла ряд режущих зажимных контактов открыт к печатной плате, так что держатель в области этого заднего ряда режущих зажимных контактов может вставляться вплоть до печатной платы.
Штекер может монтироваться простым способом без дорогостоящих инструментов и вспомогательных средств. Жилы присоединяемого кабеля вводятся в держатель, при этом они выходят на указанной в направлении соединения узла передней стороне. На этой передней стороне жилы могут обрезаться. Поэтому подгонка длины свободных концов жил при монтаже не нужна. Присоединяемый кабель может быть при этом уже зажат в принимающем держатель кожухе блока звеном разгрузки провода от натяжения, так что жилы фиксируются в держателе и при дальнейшем монтаже не смогут сдвигаться. Кожух блока с держателем должен лишь вставляться в другой кожух блока, который содержит печатную плату с режущими зажимными контактами.
В кожухе, предпочтительно в кожухе блока, содержащем печатную плату, вставлен пружинящий экранирующий контакт, который связан токопроводящим образом с блоком. При соединении кожухов зафиксированный в одном кожухе звеном разгрузки проводов от натяжения кабель передачи данных со своим экранированием прижимается к расположенному в другом кожухе экранирующему контакту, так что экранирование кабеля передачи данных при соединении кожухов при монтаже принудительно приводится в контакт с проводящим блоком. Таким образом, без дополнительных мероприятий гарантируется надежное соединение экранированного блока с экранированием кабеля и передача экранирования в гнездо, принимающее штекер.
Корпус штекера, разъем и кожухи блока при монтаже объединяются друг с другом через соединение защелка-паз, так что нет необходимости в дополнительных вспомогательных средствах, как, например, винтовое соединение или тому подобное.
Токопроводящий блок и контакт экранирования присоединяемого кабеля передачи данных через блок гарантируют круговое экранирование свободных жил внутри штекера. Незначительные размеры проводящих дорожек на печатной плате между режущими зажимными контактами и штекерными контактами дают возможность оптимальной прокладки проводов, так что перекрестные наводки между отдельными жилами были минимальны. Вследствие экранирования возможна, таким образом, передача сигналов, по меньшей мере, до 250 MГц. Из-за незначительных внешних размеров штекер может помещаться в различные стандартные защитные блоки, которые используются в промышленном применении, чтобы, например, выполнить требования безопасности IP 67.
Незначительные размеры делают штекер пригодным, в частности, также для так называемых мультипортовых гнезд, при которых несколько гнезд расположены в двухмерной решетке.
Далее изобретение поясняется более подробно с помощью представленного на чертеже варианта исполнения, при этом показано:
фиг.1 - изображение штекера сверху в разобранном состоянии,
фиг.2 - изображение штекера снизу в разобранном состоянии,
фиг.3 - изображение штекера перед сборкой блока,
фиг.4 - изображение штекера перед сборкой с другого ракурса,
фиг.5 - продольный разрез штекера.
Штекер имеет блок, который собирается соединением первого кожуха 1 и второго кожуха 2. В этот блок вставляются печатная плата 3, корпус 4 штекера и держатель 5. Кожухи 1 и 2 блока являются токопроводящими и предпочтительно выполнены как металлические детали, отлитые под давлением, в частности, из цинка. Корпус 4 штекера и держатель 5 состоят из изолирующего материала и являются, в частности, отлитыми из пластика деталями.
Первый кожух 1 имеет форму вытянутой в направлении соединения узла штекера ванны с прямоугольным U-образным профилем, который имеет базовую поверхность 101 и боковые стенки 102. В указанной в направлении соединения узла штекера - на фиг.1 вниз - детали первого кожуха базовая поверхность 101 образует выемку 103, в которой размещается печатная плата 3. В задней в направлении соединения узла части на базовой поверхности 101 установлен экранирующий контакт 104. Экранированный контакт 104 - это штампованная металлическая деталь, которая располагается поверхностью 105 днища на базовой поверхности 101 кожуха 1 и связана с ним проводящим соединением, например заклепками. Поверхность 105 днища на ее ориентированной в направлении соединения узла передней кромке 106 отогнута, так что между передней кромкой 106 и базовой поверхностью 101 образуется зазор, в котором может удерживаться задняя кромка печатной платы 3, чтобы разместить ее в кожухе 1. На обеих продольных кромках поверхности 105 днища пружинные контактные держатели 107 отогнуты под прямым углом и направлены внутрь параллельно поверхности 105 днища, так что пружинящие своими свободными концами внахлест друг к другу контактные держатели 107 образуют эластичные пружинящие опоры.
На указанной в направлении узла передней кромке базовой поверхности 101 кожуха 1 выполнена коробчатая подвеска 108, которая открыта в направлении вставки на нижней стороне базовой поверхности 101. В подвеску 108 может навешиваться фиксаторный рычаг 109. Фиксаторный рычаг 109 имеет на своем переднем конце упор 110, которым он упирается в переднюю кромку базовой поверхности 101 в подвеске 108, так что фиксаторный рычаг 109 в подвеске 108 выполнен с возможностью доводки и разборки. Фиксаторный рычаг 109 выступает своим плечом 111 из подвески 108 назад. На плече 111 рычага сформированы фиксаторные выступы 112, которые служат для разъемного закрепления штекера в не представленном гнезде. Если пружинящее плечо 111 рычага прижимается к базовой поверхности 101, то фиксаторные выступы 112 могут отделяться из фиксатора в гнезде.
На печатной плате 3, на ее ориентированном в направлении соединения узла переднем крае расположены штекерные контакты 302. В представленном варианте исполнения RJ 45-штекера предусмотрены восемь расположенных рядом друг с другом штекерных контактов 302. Штекерные контакты 302 выполнены как скобы, которые являются проволокой или штампованными деталями. На заднем в направлении соединения узла крае печатной платы 3 расположены режущие зажимные контакты 303 и 304. Режущие зажимные контакты 303 и 304 расположены в два ряда, проходящих поперек к направлению соединения узла, которые находятся друг от друга на смещенном в направлении соединения узла расстоянии. Расположенный сзади ряд режущих зажимных контактов 303, смежный с задним краем печатной платы 3, имеет при этом меньшую высоту, чем передний в направлении соединения узла ряд режущих зажимных контактов 304. Каждый ряд режущих зажимных контактов 303 или 304 состоит из четырех режущих зажимных контактов 303 или 304, которые расположены эксцентрично в отверстии и направлены перпендикулярно вверх от печатной платы 3.
Корпус 4 штекера в основном имеет форму прямоугольного параллелепипеда, чей поперечный разрез соответствует внутреннему поперечному разрезу первого кожуха 1. На своем указанном в направлении соединения узла переднем крае корпус 4 штекера имеет расположенный рядом сквозной паз 401. В своей задней концевой области корпус 4 штекера имеет четыре поперечных паза 402, которые проходят вертикально. Корпус 4 штекера расположен на печатной плате 3 так, что его указанная в направлении соединения узла передняя кромка совмещена с передним краем печатной платы 3. Задний в направлении соединения узла конец корпуса 4 штекера достигает при этом переднего ряда режущих зажимных контактов 304.
Штекерные контакты 302 вставляются через пазы 401 в печатную плату 3. Режущие зажимные контакты 304 переднего ряда вставляются в печатную плату 3 через поперечные пазы 402. Режущие зажимные контакты 303 заднего ряда также вставляются в печатную плату 3. Оснащенная таким образом печатная плата 3 запаивается предпочтительно THR-методом (Through Hole Reflow - пайка через отверстия). Тем самым проводящие режущие зажимные контакты 303 и 304 соединяются через проводник печатной платы 3 со штекерным контактом 302. Печатная плата 3 с режущими зажимными контактами 303 и 304 и штекерными контактами 302 образует тем самым вместе с корпусом 4 штекера компактный модуль. Штекерные контакты 302 свободно располагаются в пазах 401 на передней кромке и верхней стороне корпуса штекера, так что они могут при вставке штекера в штекерное гнездо контактировать с соответствующими контактами штекерного гнезда. Режущие зажимные контакты 304 переднего ряда проникают через поперечные пазы 402 и выступают (наружу) вверх через верхнюю сторону корпуса 4 штекера. Режущие зажимные контакты 303 заднего ряда находятся позади корпуса 4 штекера свободно на заднем крае печатной платы 3.
В выемку 103 первого кожуха 1 вставляется тонкая изолирующая пленка 301. Пленка 301 соответствует своими размерами печатной плате 3. После вкладки пленки 301 в первый кожух 1 вставляется образованный из печатной платы 3 и корпуса 4 штекера модуль. Корпус 4 штекера имеет на своих обеих поверхностях продольных сторон, по меньшей мере, по одной фиксирующей защелке 403. Эти фиксирующие защелки 403 защелкиваются в фиксирующих выемках 113 на боковых стенках 102 первого кожуха 1, когда этот модуль вставляется в кожух 1. Тем самым корпус 4 штекера и печатная плата 3 фиксируются в первом кожухе 1. Пленка 301 изолирует печатную плату 3 и проводник и полностью электрические к кожуху 1 точки припоя.
После вставки и защелкивания печатной платы 3 с корпусом 4 штекера экранирующий контакт 104 позади печатной платы 3 вставляется в кожух 1 и соединяется вместе с ним, например, заклепками. При этом передняя кромка 106 экранированного контакта 104 охватывает заднюю кромку печатной платы 3, из-за чего она дополнительно удерживается в кожухе 1.
Второй кожух 2 также имеет в основном вид вытянутого в направлении соединения узла прямоугольного U-образного профиля с верхней поверхностью 201 и боковыми стенками 202. В указанный в направлении соединения узла передний конец второго кожуха 2 вставляется держатель 5. К тому же держатель 5 имеет на своих обеих задних внешних кромках засечки 501, в которых внутренние зубцы сцепливаются на боковых стенках 202 при вставке держателя 5 во второй кожух 2. Чтобы выступы 203 и засечки 501 держались в зацеплении, держатель 5 входит в зацепление с выполненной на верхней стороне фиксирующей защелкой 502 в фиксаторной выемке 204 на верхней поверхности 201 кожуха 2.
Держатель 5 выполнен ступенчатым. На верхней поверхности, граничащей с верхней поверхностью 201 кожуха 2, держатель 5 имеет четыре параллельных отверстия 503, проходящих в направлении узла. В эти отверстия 503 ведут соответственно с нижней стороны поперечные пазы 504, которые смещены по отношению друг к другу и соответствуют в их расположении режущим зажимным контактам 304 переднего ряда. Позади этих поперечных пазов 504 на нижней стороне держателя 5 выполнены четыре расположенных рядом друг с другом вилочных гнезда 505, которые открыты к нижней стороне.
Вслед за областью кожуха 2, которая включает держатель 5, образована область 205 экранированных контактов кожуха 2. Эта область 205 экранирующих контактов имеет на внутренней стороне верхней поверхности 201 выступающие внутрь контактные ребра 206, проходящие поперек к направлению вставки. Вслед за областью 205 экранирующих контактов следует область 207 звена разгрузки проводов от натяжения кожуха 2. В области 207 звена разгрузки проводов от натяжения верхняя поверхность 201 с ее внутренней стороны выполнена как ванна. В области 207 разгрузки проводов от натяжения прикреплена скоба 208 разгрузки от натяжения. Скоба 208 разгрузки от натяжения имеет вид скобы U-образного профиля с направленным во внутрь краем 209 обжатия, выполненным посредине скобы. Внутри на обоих плечах скобы 208 разгрузки от натяжения выполнена, соответственно, система 210 зубьев. Система 210 зубьев взаимодействует с фиксирующими краями 211, которые сформированы на внешней стороне боковых стенок 202 кожуха 2 в области 207 звена разгрузки провода от натяжения. Скоба 208 разгрузки от натяжения связана прочно с кожухом 2 посредством планки 212.
Для подключения кабеля передачи данных, в частности восьмижильного кабеля, жилы кабельных концов обнажаются. Затем на обнаженных жилах экранирование кабеля на отрезке освобождается от внешней изоляции кабеля. Жилы затем вводятся в держатель 5, причем четыре жилы вводятся в отверстия 503 верхней плоскости, а другие четыре жилы вдавливаются в вилочные гнезда 505 и в них зажимаются. Освобожденное экранирование кабеля оказывается при этом в области 205 экранирующих контактов кожуха 2. Затем насаживается скоба 208 разгрузки от натяжения и прижимается к кожуху 2. Края 209 обжатия скобы 208 разгрузки от натяжения вжимают при этом кабель с его изолирующим покрытием в ванну кожуха 2, чтобы зафиксировать разгруженный кабель. Зубья 210 дают возможность при этом вводить скобу 208 разгрузки от натяжения в любое произвольное положение так, что кабель с различным поперечным сечением может зажиматься и держаться разгруженным. Звеном разгрузки провода от натяжения кабель фиксируется во втором кожухе 2, а жилы кабеля держатся в держателе 5. Выступающие концы жил могут отрезаться только на передней, указанной в направлении вставки, стороне отверстий 503 или вилочных гнезд 505. Монтаж кабеля в держателе 5 и кожухе 2 проводится просто и независимо от остальной части штекера. Затем второй кожух 2 с зафиксированным в нем держателем 5 и смонтированным кабелем надевается на первый кожух 1 с печатной платой 3 и корпусом 4 штекера. При этом держатель 5 надевается так, что передние режущие зажимные контакты 304, которые выступают вверх из корпуса 4 штекера, через поперечные пазы 504 попадают в отверстия 504, в то время как задние режущие зажимные контакты 303 попадают в вилочные гнезда 505. Режущие зажимные контакты 304 контактируют вследствие этого с жилами верхней плоскости отверстий 503, в то время как задние режущие зажимные контакты 303 контактируют с жилами, вдавленными в вилочные гнезда 505. Чтобы первый кожух 1 и второй кожух 2 в смонтированном состоянии не распадались, второй кожух 2 закрепляется в фиксирующих выемках 114 в соответствующей области 102 боковых стенок первого кожуха 1 фиксирующими защелками 213, которые выполнены снаружи на боковых стенках 202 в области 205 экранированных контактов. При этом соединении кожухов 1 и 2 пружинящий контактный держатель 107 экранированных контактов 104 первого кожуха 1 прилегает к открытому экранированию кабеля и прижимает это эластичное пружинящее экранирование к контактным ребрам 206 второго кожуха 2. Вследствие этого устанавливается надежный контакт между экранированием кабеля и обоими электропроводящими кожухами 1 и 2 штекерного блока.
На фиг.1 представлен штекер без разгрузки от натяжения, поэтому область 207 звена разгрузки провода от натяжения и скоба 108 разгрузки от натяжения отсутствуют. Эта версия предусмотрена для установки в защитном кожухе, который со своей стороны уже имеет звено разгрузки от натяжения.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ
1 Первый кожух
101 Базовая поверхность
102 Боковые стенки
103 Выемка
104 Экранирующий контакт
105 Поверхность днища
106 Передняя кромка
107 Пружинящий контактный держатель
108 Подвеска
109 Фиксаторный рычаг
110 Упор
111 Плечо рычага
112 Фиксаторные выступы
113 Фиксирующие выемки
114 Фиксирующие выемки
2 Второй кожух
201 Верхняя поверхность
202 Боковые стенки
203 Выступы
204 Фиксаторная выемка
205 Область экранирующего контакта
206 Контактные ребра
207 Область звена разгрузки провода от натяжения
208 Скоба разгрузки от натяжения
209 Край обжатия
210 Система зубьев
211 Фиксирующий край
212 Планка
213 Фиксирующие защелки
3 Печатная плата
301 Пленка
302 Штекерные контакты
303 Задние режущие зажимные контакты
304 Передние режущие зажимные контакты
4 Корпус штекера
401 Пазы
402 Поперечные пазы
403 Фиксирующие защелки
5 Держатель
501 Засечки
502 Фиксирующая защелка
503 Отверстия
504 Поперечные пазы
505 Вилочное гнездо