DE68923558T2 - Erdungssteckverbinder und Verfahren. - Google Patents

Description

• In der Industrie werden seit langem verschiedene Arten elektrischer Drahtleitungen und Verbindungsleitungen verwendet. Bei diesen wird häufig eine Abschirmung eingesetzt, welche die einzelnen Drähte umhüllt. Diese Abschirmung soll eine elektromagnetische Isolation zwischen dem abgeschirmten Draht und anderen Drähten bzw. der elektromagnetischen Umgebung vorsehen. Diese Abschirmungen können ihre vorgesehene Funktion nicht ausführen, wenn sie mechanisch und elektrisch nicht auf die geeignete Weise elektrisch abgeschlossen sind.
• Die Abschirmung eines permanenten Abschnitts einer Leitung kann während dem Herstellungsverfahren auf kostenwirksame Weise erreicht werden. Bei Steckverbindern kann es jedoch mechanisch von Vorteil sein, die Erdungsabschirmung zu durchbrechen, um die Verbindung zu erleichtern und um die Abschirmung auf der anderen Seite des Steckverbinders neu einzuführen. Dadurch wird in der Abschirmungsumhüllung des Drahtbündels ein Zwischenraum erzeugt, wodurch sich die elektrische Effizienz der Erdungsabschirmung verschlechtert.
• Zur Zeit umfassen die festen Bestandteile der Drahterdung für gewöhnlich Erdungsbolzen, wie etwa eine Schraube, eine Mutter und eine Unterlegscheibe, die an einer ausreichend leitfähigen Oberfläche angebracht werden müssen. Der Erdungsdraht endet in Kabelschuhen mit einer runden Öffnung, die über der Schraube des Erdungsbolzens positioniert werden müssen und die durch die Mutter und die Unterlegscheibe an der Verwendungsposition gehalten werden. Für den Zusammenbau sind ein größerer Arbeitsraum und eine gute Fingerfertigkeit erforderlich. Aufgrund der mechanischen Zugangsmöglichkeit muß der Erdungsbolzen normalerweise mindestens mehrere Inch (1 Inch = 2,54 cm) von dem zugeordneten elektrischen Steckverbinder entfernt positioniert sein.
• Bei anderen Verfahren wird eine spezielle Lagerschale für die elektrischen Steckverbinder verwendet. Diese stellen im Vergleich zu den Erdungsbolzen zwar eine Verbesserung dar, jedoch unterscheidet sich das Verfahren des mechanischen Drahtabschlußes bzw. die Abschirmung bei diesen speziellen Lagerschalen von dem Verfahren, das zum Abschluß der Drähte an dem Steckverbinder verwendet wird. Die Verwendung der Lagerschale setzt eine besondere Ausbildung und besondere Handhabungen und Verfahren voraus. Der Auseinanderbau und der Wiederzusammenbau dieser Erdungsverbindungen zur Reparatur bzw. zur Fehlersuche ist sehr schwierig.
• Wenn die Abschirmung normalerweise unterbrochen ist, so ist die Erdungsabschirmung an der Tragkonstruktion geerdet, bei der es sich in der Luftfahrt für gewöhnlich um das Flugwerk handelt. Die Länge der Verbindung von der Erdungsabschirmungsunterbrechung bis zu dem Flugwerk, die auch als Anschlußlitze bezeichnet wird, ist von besonderer Bedeutung. Lange Anschlußlitzen und schlecht ausgewählte Erdungspunkte können die Erdungsabschirmung derart verschlechtern, daß die Verwendbarkeit der Erdungsabschirmung nicht mehr gegeben ist.
• Bei dem Europäischen Patent mit der Nummer 0308092 und dem U.S. Patent US-A-4.602.832 handelt es sich um zwei dem Stand der Technik entsprechende Patente auf diesem Gebiet. Bei dem Europäischen Patent wird eine Erdungsplatte mit einer geflanschten Seitenwand, die sich durchgehend um die Peripherie erstreckt, in das offene Ende des Steckergehäuses eingepreßt. Ein Erdungsstecker kann in eine Erdungsplattenöffnung eingeführt und darin zusammengedrückt werden. Wenn der Flansch durch die Platte getreten ist, so schnappt er nach außen um, so daß der Erdungsstecker an der Verwendungsposition blockiert wird. In dem U.S. Patent ist ein Mehrreihen-Steckverbinder mit einer Erdungsplatte offenbart, die zwischen den Reihen der Verbinderstifte auf der Rückseite des Steckverbinders angebracht ist. Die Leiterabschirmungen der einzelnen Drähte sind direkt an den Leiterstreifen auf einer Leiterplatte gelötet. Die Streifen sind an dem Steckverbinder mit einem Erdungsstift verbunden
Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen 1, 5 und 10 definiert. In den abhängigen Ansprüchen sind besondere Ausführungsbeispiele der Erfindung ausgeführt. Die Erfindung kann in einem Aspekt wie folgt zusammengefaßt werden: als eine Erdungsvorrichtung, mit: einer Erdungsanschlußkasteneinrichtung mit mindestens einer Erdungskontaktvertiefung um deren Peripherie, zur Aufnahme einer Erdungsabschirmverbindung; einer Verbindereinrichtung, die mit der Anschlußkasteneinrichtung verbunden ist, um die Verbindungseinrichtung elektrisch mit der Anschlußkasteneinrichtung zu verbinden, und mit mindestens einer Signalkontaktvertiefung; einer Erdungskontakteinrichtung in der Erdungskontaktvertiefung zur Aufnahme eines leitfähig geerdeten Potentials; einer Signalkontakteinrichtung in der Signalkontaktvertiefung zur Aufnahme eines leitfähig ungeerdeten Potentials, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Erdungsanschlußkasten nur Erdkontakte umfaßt und einen offenen Bereich definiert, der mindestens einen erhöhten Flächensignalkontaktbereich des Verbinders empfängt.
• Offenbart wird hierin eine Erdungsvorrichtung, mit: einer Erdungsanschlußkasteneinrichtung mit mindestens einer Erdungskontaktvertiefung um deren Peripherie, zur Aufnahme einer Erdungsabschirmverbindung; einer Verbindereinrichtung, die mit der Anschlußkasteneinrichtung verbunden ist, um die Verbindungseinrichtung elektrisch mit der Anschlußkasteneinrichtung zu verbinden, und mit mindestens einer Signalkontaktvertiefung; einer Erdungskontakteinrichtung in der Erdungskontaktvertiefung zur Aufnahme eines leitfähig geerdeten Potentials; einer Signalkontakteinrichtung in der Signalkontaktvertiefung zur Aufnahme eines leitfähig ungeerdeten Potentials.
• Genauer sehen die Vorrichtung und das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen passenden Erdungsabschluß für eine Vielzahl von Erdungen vor. Die hierin offenbarte Vorrichtung sowie das entsprechende Verfahren können bei vielen Arten von Drahtabschlüssen verwendet und vollständig verwirklicht werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das zugehörige Verfahren beschränken die Anschlußlitze auf das erforderliche Minimum, so daß der entsprechende Erdanschluß möglich ist, wobei die Nützlichkeit dieser kürzeren Länge tatsächlich verbessert wird. In den meisten Fällen ermöglicht die Verwendung der vorliegenden Erfindung die Begrenzung der Anschlußlitze auf eine geringere Länge als die Länge des unabgeschirmten Hauptverbinders durch den Steckverbinder.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das zugehörige Verfahren erleichtern ferner den Drahtbündelzusammenbau, von dem der abgeschirmte Draht einen Teil darstellt, so daß dieser um den hinteren Bereich des Steckverbinders biegsamer ist. Alternativ dazu kann das Drahtbündel für einen leichteren Zusammenbau, eine leichtere Installation sowie eine einfachere Reparatur, zusammen mit dem Steckverbinder bewegt werden, da es hierbei von der Erdungsverbindung mit einer festen Erdungsrahmenoberfläche gelöst ist.
• Ein wichtiger praktischer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung allgemein erhältlicher elektrischer Aulösevorrichtungen und Werkzeuge, die normalerweise den zum Abschluß des Drahtes in dem Steckverbinder verwendeten Einrichtungen entsprechen. Neben dem grundliegenden erfindungsgemäßen Abschirmungs-Erdungsplattenzusammenbau sind für die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des zugehörigen Verfahrens keine neuen Teile, Werkzeuge oder Anlernverfahren erforderlich. Somit ist das resultierende System anwenderfreundlich und elektromechanisch effektiv. Die Verwendung der vorliegenden Erfindung führt zu Material- und Arbeitskrafteinsparungen und sieht eine größere Nutzbarkeit der Umgebung des elektrischen Steckverbinders vor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Der Aufbau und die Funktionsweise der Erfindung sowie die sich daraus ergebenden zusätzlichen Vorteile werden aus der folgneden Beschreibung der spezifischen Ausführungsbeispiele am besten deutlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es zeigen:
• Figur 1 eine isometrische Ansicht der zusammenpassenden Teile eines kennzeichnenden Steckverbinders, der für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann;
• Figur 2 eine isometrische Ansicht des Steckverbinders aus Figur 1 im zusammengesetzten Zustand;
• Figur 3 eine Seitenansicht eines abgeschirmten Drahts, der sich dem elektrischen Steckverbinder aus den Figuren 1 und 2 nähert, wobei das Verfahren des Erdanschlusses dargestellt ist; und
• Figur 4 eine isometrische Ansicht eines kennzeichnenden Drahtbündels, das mit dem kennzeichnenden Steckverbinder aus Figur 1 verbunden ist.
Genaue Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
• In Figur 1 ist eine isometrische Ansicht der zusammenpassenden Teile eines kennzeichnenden Steckverbinders dargestellt, der für die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Ein Abschirmungs-Erdanschlußkasten 101 ist in erhöhter Position dargestellt. Die Befestigungslöcher 103 sind für die Anbringung des Abschirmungs-Erdanschlußkastens 101 vorgesehen. Oberhalb des Abschirmungs-Erdanschlußkastens 101 befindet sich ein Steckverbinder 105.
• Der Abschirmungs-Erdanschlußkasten 101 ist zur Anbringung des Abschirmungs-Erdanschlußkastens 101 an dem Steckverbinder 105 mit einer Erdungsplatte und einer Sicherungsdurchführung 107 versehen. Ferner umfaßt der Abschirmungs-Erdanschlußkasten 101 eine Erdungskontaktvertiefung 109. Der Steckverbinder 105 umfaßt einen Leistungskontakteinsatz 111. Der Steckverbinder 105 umfaßt ein Gewindeloch 113 zur Verankerung des Abschirmungs- Erdanschlußkastens 101. An dem Steckverbinder 105 ist eine Erdungsöffnung 115 vorgesehen, so daß das Erdpotential von dem Steckverbinder 105 aufgenommen werden kann. An dem Steckverbinder 105 befindet sich ferner eine Signalkontaktvertiefung 117.
• In Figur 2 ist eine isometrische Ansicht eines Abschirmungs- Erdanschlußkastens dargestellt, der mit einem kennzeichnenden Steckverbinder gemäß Figur 1 verbunden ist. In den Abschirmungs- Erdanschlußkasten 101 wird eine kennzeichnende Befestigungsschraube 119 durch eine kennzeichnende Sicherungsscheibe 121 eingeführt. Eine Mehrzahl dieser wird an verschiedenen Stellen um dessen Peripherie für die Anbringung des Abschirmungs-Erdanschlußkastens 101 an dem Steckverbinder 105 benutzt.
• In Figur 3 ist eine Seitenansicht eines abgeschirmten Drahtes dargestellt, der zu dem elektrischen Steckverbinder aus den Figuren 1 und 2 geführt wird, wobei das Verfahren des Erdanschlusses dargestellt ist. Ein abgeschirmter Draht 123 estreckt sich von einer Stelle außerhalb der Figur 3 nach unten. Der abgeschirmte Draht 123 kann jede beliebige Art der Abschirmung aufweisen, wobei er jedoch normalerweise eine geflochtene Abschirmung aufweist, wie dies dargestellt ist. An der Stelle des Abschirmungsanschlusses ist an dem abgeschirmten Draht 123 ein Abschirmungs-Crimp-Anschluß 125 dargestellt. An dem Crimp-Anschluß 125 ist ein Erdleiter 127 elektrisch angebracht. Der Erdleiter 127 weist normalerweise einen isolierten Abschnitt 129 auf. Der Erdleiter 127 endet kennzeichnenderweise in einem Crimp-Ende 131 eines Buchsenkontakts 133.
• Der bis zu dem Abschirmungs-Crimp-Abschluß 125 abgeschirmte Leiter wird als Signaldraht 135 bezeichnet, wobei diese Leitung nicht unbedingt ein Signal führen muß. Der Signaldraht 135 endet ebenfalls in einem Crimp-Ende 131 eines Stiftkontakts 149. Nach dem Einbau erstreckt sich der Stiftkontakt 149 durch einen Steckverbindereinsatz 137. Dieser Zustand ist in der rechten Hälfte von Figur 3 dargestellt. Der Stiftkontakt 149 ist in dem Steckverbindereinsatz 137 dargestellt.
• In der linken Hälfte aus Figur 3 ist eine Sicherungsdurchführung 139 unterhalb und parallel zu dem Buchsenkontakt 133 dargestellt. Unmittelbar oberhalb der Sicherungsdurchführung 139 ist eine Sicherungsklammer 141 abgebildet. Unterhalb der Sicherungsdurchführung 139 ist ein Erdungsstift dargestellt. Auf der rechten Seite der Figur 3 ist ein in die Sicherungsdurchführung 139 eingeführter Stiftkontakt dargestellt, den eine Sicherungsklammer 141 an der Verwendungsposition hält.
• In Figur 4 ist eine isometrische Ansicht eines kennzeichnenden Drahtbündels dargestellt, das mit dem kennzeichnenden Steckverbinder aus Figur 1 verbunden ist. Als Bezugspunkt ist ein Gestell 145 der Luft- und Raumfahrt-Elektronik dargestellt. An dem Gestell 145 der Luft- und Raumfahrt-Elektronik ist ein Steckverbinder 105 angebracht, der an dem in den Figuren 1-3 abgebildeten Abschirmungs-Erdanschlußkasten 101 angebracht ist. Der Abschirmungs-Erdanschlußkasten 101 erstreckt sich durch einen Ausschnitt 147 des Gestells 145 der Luft und Raumfahrt- Elektronik. In die perspektivische Ansicht aus Figur 4 tritt von der linken unteren Ecke ein kennzeichnender Kabelbaum 151 ein. Der Kabelbaum 151 umfaßt viele Drähte, wobei es sich dabei auch um einige abgeschirmte Drähte 123 handelt.
• In Figur 4 ist der Erdanschluß von drei abgeschirmten Drähten 123 dargestellt. Hiermit wird festgestellt, daß die Abschirmungs- Erdanschlußlitze 129 jedes abgeschirmten Drahts 123 mit einer Stelle an der Peripherie des Abschirmungs-Erdanschlußkastens 101 verbunden sind, während der Signaldraht 135 durch einen der Verbindereinsätze 137 näher zu der Mitte verbunden ist. Der Abschirmungs-Erdanschlußkasten 101 wird an dem Gestell 145 der Luft- und Raumfahrt-Elektronik durch ein Paar von Steckverbinder- Befestigungslöchern 153 an der Verwendungsposition gehalten, wobei sich die Löcher oben und unten an dem Gestell 145 der Luft- und Raumfahrt-Elektronik befinden.

Claims (11)

1. Erdungsvorrichtung, mit:

einer Erdungsanschlußkasteneinrichtung (101) mit mindestens einer Erdungskontaktvertiefung (109) um deren Peripherie, zur Aufnahme einer Erdungsabschirmverbindung;

einer Verbindereinrichtung (105), die mit der Anschlußkasteneinrichtung (101) verbunden ist, um die Verbindungseinrichtung elektrisch mit der Anschlußkasteneinrichtung (101) zu verbinden, und mit mindestens einer Signalkontaktvertiefung (117);

einer Erdungskontakteinrichtung in der Erdungskontaktvertiefung (109) zur Aufnahme eines leitfähig geerdeten Potentials;

einer Signalkontakteinrichtung in der Signalkontaktvertiefung (117) zur Aufnahme eines leitfähig ungeerdeten Potentials, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß:

der Erdungsanschlußkasten (101) nur Erdkontakte umfaßt und einen offenen Bereich definiert, der mindestens einen erhöhten Flächensignalkontaktbereich (111, 117) des Verbinders empfängt.

2. Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungsanschlußkasteneinrichtung (101) einen Abschirmerdungskasten mit allgemein rechteckigen, dicken Wänden umfaßt, wobei die Wände mindestens einen offenen Bereich definieren, wobei sich der offene Bereich vollständig durch die Erdungsvorrichtung erstreckt, wobei sich die Erdungskontakteinrichtung innerhalb den Wänden befindet und sich entlang einem zu der Achse des offenen Bereichs koaxialen Weg in die Wände erstreckt.

3. Erdungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner dadurch gekennzeichnet, daß jeder Signalkontaktbereich (111, 117) mindestens eine Signalkontakteinrichtung aufweist.

4. Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Erdungskontakteinrichtung ferner folgendes umfaßt:

eine ringförmige Sicherungsdurchführung (139) mit einem ersten offenen Ende, einem zweiten offenen Ende und einer Innenoberfläche, wobei sich die Durchführung in der Wand des Abschirmerdungskastens und koaxial zu der Achse des offenen Bereichs befindet;

einen Erdungsstift (143) mit einem Basisende und mit einem langgestreckten, abgerundeten Ende und koaxial zu der Sicherungsdurchführung (139), wobei sich das langgestreckte, abgerundete Ende innerhalb der Innenoberfläche der ringförmigen Sicherungsdurchführung (139) befindet und dabei zu dieser Oberfläche radial abstandsgetreu ist; und

eine allgemein ringförmige Sicherungsklammer (141) mit einer Innenwand, einer Außenwand, einem ersten offenen Ende, einem zweiten offenen Ende und mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen, die sich von einem näher an dem ersten offenen Ende liegenden Punkt auf der Wand der Halteklammer (141) zu einem Endpunkt radial einwärts der Innenwand erstrecken, der näher an dem zweiten offenen Ende der Sicherungsklammer liegt.

5. Erdungsabschirmzusammenbau mit der Erdungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner folgendes umfassend:

mindestens einen Signalleiter, der sich zu dem Erdungsanschlußkasten (101) erstreckt;

einen Erdungsleiter, der den Signalleiter allgemein umgibt;

eine Erdungsleiter-Anschlußkonstruktion (125), die elektrisch mit dem Erdungsleiter (127) verbunden ist;

einen Anschluß-Erdungsleiter, der elektrisch mit der Erdungsleiter-Anschlußkonstruktion (125) verbunden ist;

einen Erdungsbuchsenkontakt (133) mit einem Crimp-Ende (131) und einem offenen, kreisförmigen Ende und mit einem erhöhten radialen Steg nahe der axialen Mitte, wobei der Erdungsbuchsenkontakt (133) an dem Crimp-Ende (125) mit dem Anschluß-Erdungsleiter (129) verbunden ist, wobei der Erdungsbuchsenkontakt (133) in die Sicherungsklammer (141) und die Sicherungsdurchführung (139) paßt, und wobei das offene, kreisförmige Ende über das langgestreckte abgerundete Ende des Erdungsstifts (143) paßt, wobei die Endpunkte der Mehrzahl von Vorsprüngen der Sicherungsklammer fest mit dem erhöhten radialen Steg eingreifen können; und

einen Signalstiftkontakt (149) mit einem Crimp-Ende (131) und einem verschlossenen, zylinderförmigen Ende sowie einem erhöhten radialen Steg nahe der axialen Mitte, wobei der Signalstiftkontakt (149) an dem Crimp-Ende (131) mit dem Signalleiter (135) verbunden ist, wobei der Signalstift in die Signalkontakteinrichtung paßt.

6. Erdungsabschirmzusammenbau nach Anspruch 5, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Signalstiftkontakt (149) leitfähig in die Signalkontakteinrichtung eingeführt wird, und wobei der Erdungsbuchsenkontakt (133) leitfähig in die Erdungskontakteinrichtung eingeführt wird.

7. Erdungsabschirmzusammenbau nach einem der Ansprüche 5 und 6, ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkontakteinrichtung (149) eine Signalkontaktvertiefung aufweist, die einen elektrischen Kontakt mit dem Signalstiftkontakt herstellen kann.

8. Erdungsabschirmzusammenbau nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinder (105) mindestens eine Öffnung zur Befestigung an einer allgemein planaren Tragkonstruktion aufweist.

9. Erdungsabschirmzusammenbau nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinder (105) zwei allgemein planare, erhöhte Flächensignalkontaktbereiche (117) für die Datenübertragung aufweist, und wobei der Verbinder einen allgemein planaren, erhöhten Flächensignalkontaktbereich (111) für die Kraftübertragung aufweist.

10. Verfahren zur Bereitstellung einer Erdungsabschirmung an einer Verbindungsstelle, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Gestaltung eines Abschirmungs-Crimp-Anschlusses (125) nahe dem Ende eines abgeschirmten Drahts (123) mit einem Signalleiter (135) und einer erdanschlußfähigen Abschirmung (127), wobei der Crimp-Anschluß (125) in elektrischem Kontakt mit der erdanschlußfähigen Abschirmung (127) an dem abgeschirmten Draht (123) steht;

elektrische Verbindung eines Endes eines Erdungsanschlußdrahtes (129) mit dem Abschirmungs-Crimp-Anschluß (125) und des anderen Endes des Erdungsanschlußdrahtes (129) mit dem Crimp-Ende (131) eines Buchsenkontakts (133);

elektrische Verbindung des Endes des Signalleiters (135) mit einem Stiftkontakt (149);

Einfügen des Buchsenkontakts (133) in eine der peripheren Erdungskontaktvertiefungen eines Erdungsanschlußkastens (101);

Zusammenpassen des Erdungsanschlußkastens (101) mit einem Verbinder (105) zur Herstellung eines elektrischen Kontakts von dem Signalleiter (135) und durch die erdanschlußfähige Abschirmung mit dem Verbinder (105), wobei der Erdanschlußkasten (101) nur Erdungskontakte umfaßt und einen offenen Bereich definiert, der mindestens einen erhöhten Flächensignalkontaktbereich (111, 117) des Verbinders empfängt; und

Einfügen des Stiftkontaktes (149) in die Signalkontaktvertiefung (117) des Verbinders (105).

11. Verfahren zur Bereitstellung einer Erdungsabschirmung an einer Verbindungsstelle nach Anspruch 10, ferner gekennzeichnet durch den Schritt der Erdung des Erdpotentials von dem Verbinder (105).