-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder und
insbesondere auf einen elektrischen Verbinder, der eine Einrichtung
zum Herstellen eines automatischen geerdeten Abschlusspunkts für den Verbinder
bei Trennung des Verbinders von einer externen Signalquelle oder Empfangsvorrichtung
schafft.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Bei
der Übertragung
von Hochfrequenzsignalen (HF-Signalen) ist es wegen des Potentials,
das unerwünschte
Fremdsignale, unerwünschte
Signalemissionen und unerwünschte
Signalreflexionen für das
Veranlassen einer Signalstörung
haben, wenn Schaltungsanordnungs-Abschlusspunkte frei liegend und
ungeerdet gelassen werden, unerwünscht,
unabgeschlossene oder offene Verbinder zu haben, wenn die elektrische
Verbindung zu einer externen Signalquelle oder Empfangsvorrichtung
unterbrochen ist. Da sie ungeerdet sind, ermöglichen unabgeschlossene oder
offene Verbinder die Emission solcher Streusignale und veranlassen
eine unerwünschte
Signalreflexion in dem System.
-
Das
Dokument US-A-3 784 950 offenbart einen elektrischen Verbinder,
der umfasst: ein elektrisch leitendes Gehäuse, das gegenüber liegende Enden
und eine Innenfläche
besitzt, die einen Innenraum des Verbinders umgibt, der sich zwischen
den gegenüber
liegenden Enden des Gehäuses
erstreckt; eine Verkleidung, die in dem Innenraum aufgenommen ist;
einen Leiter, der in der Verkleidung aufgenommen ist und sich zwischen
den gegenüber liegenden
Enden des Gehäuses
erstreckt; ein resistives Element, das wenigstens teilweise in einer Öffnung der
Verkleidung aufgenommen ist; wobei: die Öffnung in der Verkleidung zwischen
der Innenfläche des
Gehäuses
und dem Leiter verläuft;
der Leiter in Reaktion auf eine elektrische Verbindung mit einer externen
Schaltung die Innenfläche
des Gehäuses von
dem Leiter elektrisch isoliert; und der Leiter in Reaktion auf das
Fehlen einer elektrischen Verbindung mit einer externen Schaltung
einen elektrischen Pfad zwischen der Innenfläche des Gehäuses und dem Leiter über das
resistive Element herstellt.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gleichstrom zu dem
resistiven Element in seinem geerdeten Zustand zu sperren, der ansonsten das
Material des elektrischen Widerstands überhitzen und beschädigen würde.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung ist in Anspruch 1 definiert.
-
Der
Verbinder der vorliegenden Erfindung umfasst vorzugsweise ein Außengehäuse, das
aus einem Material mit ausreichend hoher elektrischer Leitfähigkeit
und mechanischer Festigkeit hergestellt ist, um den Einbau des Verbinders
in verschiedene Typen dazu passender Verbinder und anderer elektrischer
Vorrichtungen zu ermöglichen
sowie als ein Gehäuse
für die
anderen Komponenten zu wirken, aus denen der Verbinder besteht.
In das Gehäuse
ist eine Verkleidung eingeführt,
die aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.
Diese Verkleidung befestigt das Gehäuse mechanisch und isoliert es
elektronisch von einem in dem Verbinder befindlichen Mittelleiter.
Außerdem
dient das Gehäuse
als die Einrichtung, durch die die elektrische Verbindung zur Erde
für das
Selbstabschlussmerkmal der Erfindung hergestellt wird.
-
Ein
Ende des Außengehäuses ist
vorzugsweise so konfiguriert, dass es an einer Leiterplatte, an
einem Koaxial-F-Steckverbinder oder -Buchsenverbinder oder an irgendeiner
anderen Signal führenden
Vorrichtung oder an einem anderen Signal führenden Verbinder angebracht
werden kann, um das Herstellen einer semipermanenten Verbindung
zwischen dem Verbinder und der Vorrichtung, an der der angebracht
ist, zu ermöglichen.
Das andere Ende des Verbinders ist vorzugsweise so konfiguriert,
dass es eine entfernbare Verbindung mit einem Koaxial-F-Steckverbinder, mit
einem BNC-Verbinder oder mit irgendeinem anderen ähnlich konstruierten
Verbinder herstellt.
-
Der
Mittelleiter ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt,
das vorzugsweise eine Federcharakteristik besitzt. Der Mittelleiter
kann in einer einteiligen oder in einer zweiteiligen Fertigung hergestellt
sein. Ein Ende des Leiters ist so konfiguriert, dass es mit einer
Leiterplatte, mit einem Koaxial-F-Steckverbinder oder -Buchsenverbinder
oder mit dem Signal führenden
Draht irgendeiner anderen Signal führenden Vorrichtung oder irgendeines
anderen Signal führenden
Verbinders verbunden werden kann, um eine semipermanente Verbindung
mit der Vorrichtung herzustellen, an der der Verbinder angebracht
ist. Das andere Ende des Mittelleiters ist so konfiguriert, dass
es das Selbstabschlussmerkmal der vorliegenden Erfindung erreicht.
Dieses Selbstabschlussende des Verbinders besteht vorzugsweise aus
wenigstens zwei trennbaren Kontaktgeberstücken, die so konfiguriert sind,
dass sie die Tendenz haben, bei Fehlen einer externen Verbindung
zusammengedrückt
zu werden. Die Kontaktgeberstücke weisen
wenigstens zwei Sätze
von Zungen auf, die vorzugsweise so angewinkelt sind, dass sie unter
federartigem Druck zusammengedrängt
werden, um zwei Keile zu bilden. Bei Fehlen eines externen Leiterelements
von einer anderen elektrischen Vorrichtung oder von einem anderen
Verbinder hält
der durch eine Zunge des Zungenpaars gebildete Keil ein resistives
Element gegen die Innenseite des geerdeten Außengehäuses nach außen, um über ein
resistives Element eine elektrische Verbindung zwischen dem Mittelleiter
und dem Außengehäuse zu erzeugen.
Die Einführung
eines äußeren Leiterelements von
einer anderen elektrischen Vorrichtung oder von einem anderen Verbinder
in den durch den anderen Satz von Zungenpaaren gebildeten Keil drängt die Kontaktgeberstücke, sich
zu spreizen, wodurch durch Unterbrechen entweder der elektrischen
Verbindung zwischen dem resistiven Element und dem Mittelleiter
oder der Verbindung zwischen dem resistiven Element und dem Außengehäuse veranlasst wird,
dass der Mittelleiter ungeerdet wird. Die Unterbrechung dieser Erdverbindung
ermöglicht,
dass zwischen dem eingeführten
externen Leiterelement und der Vorrichtung, an der der Verbinder
angebracht ist, eine normale elektrische Verbindung hergestellt
wird.
-
Außerdem ist
in Reihe mit der Baueinheit des erdenden resistiven Elements ein
kapazitives Material angeordnet, um den Gleichstrom zu dem resistiven Element
in seinem geerdeten Zustand, der ansonsten das elektrische Widerstandsmaterial überhitzen und
beschädigen
würde,
zu sperren.
-
Weitere
Einzelheiten, Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen
aus der folgenden Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen
hervor.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1A ist
eine Längsschnittansicht
des elektrischen Verbinders.
-
1B ist
eine Draufsicht in Längsrichtung des
elektrischen Verbinders, wie er in einem getrennten Zustand konfiguriert
ist.
-
1C ist
eine axiale Schnittansicht des elektrischen Verbinders, wie er in
einem getrennten Zustand konfiguriert ist.
-
2A ist
eine Draufsicht in Längsrichtung des
elektrischen Verbinders, wie er zur Verbindung mit einer externen
Signalübertragungsleitung
konfiguriert ist.
-
2B ist
eine axiale Schnittansicht des elektrischen Verbinders, wie er zur
Verbindung mit einer externen Signalübertragungsleitung konfiguriert ist.
-
3A ist
eine Schnittansicht des geerdeten resistiven Elements der vorliegenden
Erfindung.
-
3B ist
eine Draufsicht des geerdeten resistiven Elements der vorliegenden
Erfindung.
-
3C zeigt
ein kapazitives Material, das in Reihe mit der Baueinheit des resistiven
Elements angeordnet ist.
-
4A ist
eine Längsschnittansicht
des elektrischen Verbinders, der mit einer alternativen Konstruktion
für das
resistive Element konfiguriert ist.
-
4B ist
eine axiale Schnittansicht des elektrischen Verbinders mit einer
alternativen Konstruktion für
das resistive Element, wie es in einem getrennten Zustand konfiguriert
ist.
-
AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
In
den 1A bis 1C ist
die bevorzugte Ausführungsform
des selbstabschließenden
elektrischen Verbinders der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der
Verbinder 1 umfasst vorzugsweise ein einteiliges Außengehäuse 2,
das aus zwei Abschnitten 2a und 2b besteht, die
den Verbinder 1 mit einer externen Schaltungsanordnung
koppeln und außerdem als
eine Schutzabschirmung für
die in dem Verbinder 1 untergebrachten Komponenten wirkt.
Der erste Abschnitt des Gehäuses 2a besitzt
ein Äußeres, das vorzugsweise
zur Anbringung des Verbinders 1 an einer elektrischen Leiterplatte
oder an einem Koaxial-F-Steckverbinder oder -Buchsen verbinder oder
an irgendeiner anderen Signal führenden
Vorrichtung oder an irgendeinem anderen Signal führenden Verbinder konfiguriert
ist, um das Herstellen einer semipermanenten Verbindung zwischen
dem Verbinder und der Vorrichtung, an der er angebracht ist, (nicht gezeigt)
zu ermöglichen,
während
er eine Innenkammer 3 zur Unterbringung der Kontakte eines
Leiters 4, der die semipermanente Verbindung herstellt,
aufweist. Der zweite Abschnitt des Gehäuses 2b besitzt eine
Außenoberfläche 5,
die an das Herstellen einer entfernbaren Verbindung mit einer externen
Signalkopplung wie etwa mit einem Koaxial-F-Steckverbinder, mit einem BNC-Verbinder
oder mit irgendeinem anderen ähnlich
konstruierten Verbinder wie etwa durch Schraubverbindung oder Druckverbindung
mit dem Steckverbinderende eines (nicht gezeigten) Koaxialverbinders
angepasst ist.
-
Das
Außengehäuse 2 ist
aus einem Material, vorzugsweise Metall, mit ausreichend hoher elektrischer
Leitfähigkeit
und mechanischer Festigkeit, um das Anbringen des Verbinders an
verschiedenen Typen dazu passender Verbindungen und anderer elektrischer
Vorrichtungen zu ermöglichen
sowie als ein Gehäuse
für die
anderen Komponenten, aus denen der Verbinder besteht, zu wirken,
einschließlich
Kupfer, Silber, Gold, Wolfram, Graphit, Eisen, Messing, Zink, Eisen,
Aluminium und Stahl und anderen ähnlichen
Materialien, hergestellt. Die Gehäuseabschnitte 2a und 2b sind
vorzugsweise einteilig hergestellt, obgleich eine mehrteilige Konstruktion
ebenfalls möglich
ist. Das Außengehäuse 2 ist
im Betrieb geerdet. Jeder Abschnitt 2a oder 2b kann
für das
Befestigen des Verbinders 1 an irgendeinem Typ einer üblicherweise
verwendeten externen Kupplung einschließlich Gewindekupplungen, Koaxialkupplungen
und Muffenkupplungen konfiguriert sein. In das Gehäuse 2 ist eine
Verkleidung 9 eingeführt,
die aus einem elektrisch isolierenden Material wie etwa Kunststoff,
Phenol oder Gummi hergestellt ist, um den Mittelleiter 4 mechanisch
zu befestigen und vom Äußeren des
Gehäuses
elektrisch zu isolieren. Diese Verkleidung kann in einer einteiligen
Konstruktion oder zur Erleichterung des Einbaus mehrteilig hergestellt
sein.
-
Der
Mittelleiter 4 ist aus einem elektrisch leitenden Material
wie etwa Kupfer, Silber, Gold, Wolfram, Graphit, Eisen, Messing,
Zink, Eisen, Aluminium und Stahl hergestellt und kann entweder in
einer einteiligen oder in einer zweiteilig gelöteten Konfiguration hergestellt
sein, die vorzugsweise eine Federcharakteristik bereitstellt. Ein
Ende des Leiters 4 ist so konfiguriert, dass es mit einer
Leiterplatte, mit einem Koaxial-F-Steckverbinder oder -Buchsenverbinder oder
mit dem Signal führenden
Draht irgendeiner anderen Signal führenden Vorrichtung oder irgendeines anderen
Verbinders verbunden werden kann, um eine semipermanente Verbindung
mit der Vorrichtung herzustellen, an der der Verbinder angebracht ist.
Der Mittelleiter 4 verläuft
ins Innere des Verbinders 1 und endet in einem mehrteiligen
Kontaktgeber 6, der so konfiguriert ist, dass er dadurch,
dass er automatisch einen elektrischen Kontakt mit einem geerdeten
resistiven Element 7 herstellt, wenn der Leiter 6 nicht
mit einem externen Verbinder 8 gekoppelt ist, das Selbstabschlussmerkmal
der vorliegenden Erfindung erreicht. Dieses Selbstabschlussende
des Leiters 6 besteht vorzugsweise aus wenigstens zwei trennbaren
Kontaktgeberstücken 6a und 6b,
die so konfiguriert, dass sie die Tendenz haben, bei Fehlen einer
externen Verbindung 8 zusammengedrängt zu werden. Wie in den 1B und 1C gezeigt
ist, weisen die Kontaktgeberstücke 6a und 6b vorzugsweise
wenigstens zwei Sätze
von Zungen 10a–10b und 10c–10d auf,
die vorzugsweise so angewinkelt sind, dass sie unter federartigem
Druck zusammengedrängt
werden, um zwei Keile zu bilden. Der durch eines der Zungenpaare 10c–10d gebildete
Keil hält ein
resistives Element bei Fehlen eines äußeren Leiterelements 8 von
einer anderen elektrischen Vorrichtung oder von einem anderen Verbinder
gegen die Innenseite des geerdeten Außengehäuses 2 nach außen, um über ein
resistives Element 7 eine elektrische Verbindung zwischen
dem Mittelleiter 4 und dem Außengehäuse 2 zu erzeugen.
In der bevorzugten Ausführungsform
befindet sich das resistive Element 7, da sich das Gehäuseäußere 2 vollständig außerhalb
des Gehäuseinneren 3 befindet,
wenigstens teilweise außerhalb
des Gehäuseinneren 3,
damit es den Kontakt mit dem Gehäuseäußeren 2 herstellt,
der notwendig ist, um zwischen ihnen eine physikalisch oder elektrische
Verbindung zu erzeugen, um eine gleichzeitige Verbindung zwischen
dem resistiven Element 7 und sowohl dem Leiter 4 als
auch dem Gehäuseäußeren 2 zu
erzeugen, um den automatischen Erdabschluss herzustellen. Die Einführung eines
externen Leiterelements 8 von einer anderen elektrischen
Vorrichtung oder von einem anderen Verbinder in den durch die zwei
Sätze von
Zungenpaaren 10a–10b gebildeten
Keil drängt
die Kontaktgeberstücke 6a und 6b sich
zu spreizen, wodurch veranlasst wird, dass der Mittelleiter 4 durch
Unterbrechung entweder der elektrischen Verbindung zwischen dem
resistiven Element 7 und dem Mittelleiter 4 oder
der Verbindung zwischen dem resistiven Element 7 und dem
Außengehäuse 2 ungeerdet
wird. Die Unterbrechung dieser Erdverbindung ermöglicht, dass zwischen dem eingeführten externen
Leiterelement 8 und der Vorrichtung, an der der Verbinder 1 angebracht
ist, eine normale elektrische Verbindung hergestellt wird.
-
Obgleich
eine Ausführungsform
einen mehrteiligen Leiter 6 mit angewinkelten Zungen nutzt,
die unter federartigem Druck zusammengedrängt werden, um einen Keil für den Kontakt
mit dem resistiven Element 7 zu bilden, könnten zur
Herstellung eines trennbaren Kontakts zwischen dem Leiter 6 und
dem resistiven Element 7 und/oder zwischen dem resistiven
Element 7 und dem Außengehäuse 2 innerhalb des
Niveaus des durchschnittlichen Fachwissens auf dem Gebiet selbstverständlich andere
Konfigurationen verwendet werden. In der bevorzugten Ausführungsform
besitzen die Zungen 10 eine gebogene Form, so dass sie
eine Struktur bilden, die so arbeitet, dass sie einen elektrischen
Kontakt zwischen ihnen "verkeilt", indem sie bei Fehlen
eines externen Leiterelements 8 einen Kontakt mit dem resistiven Element 7 herstellt,
während
sie diesen Kontakt trennt, wenn das externe Leiterelement 8 eingeführt wird,
was durch die Wirkung einer federartigen Rückstellkraft die Bewegung aus
einer geschlossenen in eine offene Konfiguration ermöglicht,
um das externe Leiterelement 8 aufzunehmen, und umgekehrt,
um das resistive Element 7 in Eingriff gegen das Außengehäuse 2 zu
drängen
oder aus dem Eingriff von dem Außengehäuse 2 zu lösen. Wie
in den 4A und 4B gezeigt
ist, kann das resistive Element 7 z. B. entweder so an
dem Außengehäuse 2 befestigt
sein, dass wenigstens mit einem der leitenden Elemente 6a oder 6b ein
lösbarer
Kontakt hergestellt wird, oder kann das resistive Element 7 wie
etwa durch Quetschen, Löten
oder Kapselung dauerhaft an einem der Kontaktgeberelemente 6a oder 6b befestigt
sein. In der ersteren Konfiguration stellt das resistive Element 7 eine
Erdverbindung mit dem Außengehäuse 2 her,
wenn die Leiterelemente 6a und 6b bei Fehlen eines
externen Leiterelements 8 zusammengedrängt werden. Wenn in die durch
die Leiterelemente 6a und 6b gebildete Öffnung 11 ein
externes Leiterelement 8 eingeführt wird, werden die Leiterelemente 6a und 6b in
der Weise gespreizt, dass sie sich von dem resistiven Element 7 lösen, um
die Erdverbindung zu trennen. In der letzteren Konfiguration stellt
das resistive Element 7 wieder eine Erdverbindung mit dem
Außengehäuse 2 her,
wenn die Leiterelemente 6a und 6b bei Fehlen eines äußeren Leiterelements 8 zusammengedrängt werden.
Wenn dagegen ein äußeres Leiterelement 8 in
die durch die Leiterelemente 6a und 6b gebildete Öffnung 11 eingeführt wird, spreizen
sich die Leiterelemente 6a und 6b in der Weise,
dass das resistive Element 7 von dem Außengehäuse 2 getrennt wird,
um die Erdverbindung zu trennen. In jeder Konfiguration kann die
gewünschte Bewegung
der Leiterelemente 6a und 6b dadurch erzielt werden,
dass der Isolator 9 mit einem Vorsprung 9a und
einer Nut oder Vertiefung 9b konfiguriert wird, um den
Weg des zugeordneten leitenden Elements 6a oder 6b in
der Weise zu begrenzen bzw. zu erweitern, dass veranlasst wird,
dass die Erdverbindung unterbrochen wird, wenn das äußere Leiterelement 8 die
Leiterelemente 6a und 6b auseinanderdrängt. Die
Nut oder Vertiefung 9b kann auch so wirken, dass sie die
Drehung des Mittelleiterelements bzw. der Mittelleiterelemente 6a und/oder 6b beschränkt. Zum
Beispiel zieht das Leiterelement 6b in 4A das
resistive Element 7 durch die gemeinsame Wirkung des Vorsprungs 9a,
der den Weg des Leiterelements 6a begrenzt, und der Nut 9b,
die den Weg des Leiterelements 6b erweitert, von dem Außengehäuse 2 weg,
was zusammen genug Durchbiegung des resistiven Elements 7 veranlasst,
um die Trennung vom Außengehäuse 2 zu
erreichen.
-
Wie
in den 3A und 3B gezeigt
ist, ist das resistive Element 7 vorzugsweise unter Verwendung
eines elektrisch leitenden Materials wie etwa Kupfer und eines elektrischen
Standardwiderstandsmaterials als eine zweiteilige Baueinheit 7a und 7b hergestellt.
Eine Alternative wäre
die einteilige Herstellung des resistiven Elements aus einem Material,
das den gewünschten
Widerstand bereitstellt. Es könnten
Verbinder mit verschiedenen resistiven Elementen hergestellt werden,
um irgendeinen Widerstand bereitzustellen, der erforderlich wäre, um an
die gewünschte
Impedanz des Systems anzupassen, in dem er verwendet wird. Vorzugsweise
hat das resistive Element 7 einen Widerstandswert von etwa 75
Ohm, um die Verwendung des Verbinders 1 mit Kabelfernsehsystemen
zu ermöglichen.
Wie in 1C gezeigt ist, stellt der obere
Kontakt 7a einen Kontakt mit dem Außengehäuse 2 her, um eine
Verbindung mit der Erde herzustellen, während der untere Kontakt 7b ein
Ende besitzt, das so konfiguriert ist, dass es eine elektrische
Verbindung mit dem durch die angewinkelten Zungen der Kontaktgeberstücke 10c und 10d gebildeten
Keil bildet. Eine Konstruktionsänderung
könnte
eine Feder nutzen, um das resistive Element 7 bei Fehlen
eines externen Verbinders 8 gegen den Mittelleiter 4 zu
drängen.
Eine alternative Konstruktionsänderung
könnte
eine Konfiguration nutzen, die sicherstellt, dass das resistive Element 1 jederzeit
mit dem Außengehäuse 2 in
Kontakt bleibt. Wie in 3C gezeigt ist, ist außerdem ein
kapazitives Material 12 in Reihe mit der Baueinheit 7 des
erdenden resistiven Elements geschaltet, um in seinem geerdeten
Zustand Gleichstrom zu dem resistiven Element zu sperren, der das
elektrische Widerstandsmaterial ansonsten überhitzen und beschädigen würde.
-
Bei
Fehlen einer externen elektrischen Verbindung 8 wird der
Verbinder 1 wie in 1B konfiguriert,
um dadurch einen automatischen geerdeten Abschlusspunkt für den Verbinder 1 herzustellen.
Ein geerdeter Abschluss ist beim Trennen des Verbinders 1 von
einer externen Signalkopplung erwünscht, um die Wirkung unerwünschter
Fremdsignale, unerwünschter
Signalemissionen und Signalreflexionen in der mit dem Leiter 4 verbindenden
Schaltungsanordnung zu beseitigen. Wenn der Verbinder 1 in
das Steckverbinderende eines äußeren Verbinders 8 eingeführt wird,
werden die Kontaktgeberabschnitte 6a und 6b, wie
in den 2A und 2B gezeigt
ist, auseinandergedrängt,
was veranlasst, dass der elektrische Kontakt zwischen den Zungen 10c und 10d und
dem resistiven Element 7 unterbrochen wird, wodurch der
Verbinder 4 von der Erde getrennt und ein Signalpfad zwischen
dem externen Verbinder 8 und der mit dem Leiter 4 verbundenen
Schaltungsanordnung hergestellt wird.
-
Obgleich
insbesondere in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung derzeit bevorzugte
Ausführungsformen
der Verwirklichung der Erfindung gezeigt und beschrieben worden
sind, kann die Erfindung im Umfang der folgenden Ansprüche auf
andere Weise ausgeführt
werden.