DE69008029T2

DE69008029T2 - Planare Filteranordnung, die von mechanischen Beanspruchungen entlastet ist.

Info

Publication number: DE69008029T2
Application number: DE69008029T
Authority: DE
Inventors: Kamal S Boutros
Original assignee: Amphenol Corp
Current assignee: Amphenol Corp
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1990-05-16
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: EP0398807A2; DE69008029D1; US4950185A; CA2016123C; EP0398807B1; EP0398807A3; CA2016123A1

Description

I. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Belastungs- oder Beanspruchungsisolierung von Filteranordnungen und insbesondere auf die Belastungsisolierung von planaren Filteranordnungen in einem Filterverbinder.

II. Ausgangspunkt

Die Verwendung von Filtern in Verbindern ist oft kritisch zum Schutz von empfindlichen Bauteilen vor Einschwing- oder Spitzenströmen und Spannungen, die sich in einem Signalübertragungskabel entwickeln können infolge elektromagnetischer und Hochfrequenzinterferenzen. Solche Spitzen oder Übergangsvorgänge besitzen ihrer Natur nach im allgemeinen eine hohe Frequenz und daher werden kapazitive oder abgestimmte Pi-Schaltungen verwendet, um die Spitzen zur Erde zu shunten oder nebenzuschließen, ohne das Hauptsignal, das durch das Kabel geleitet wird, zu beeinflußen.
Hochentwickelte Keramiktechnologie hat es ermöglicht, daß solche Filter in die Verbinder selbst passen. Jedoch sind solche keramischen Filteranordnungen brüchig und spröde und sie sind anfällig für mechanische und thermische Belastungen oder Beanspruchungen des Verbinders. Herkömmliche Anordnungen zum Isolieren der Filteranordnungen haben sich als ineffizient erwiesen, sind teuer und zu kompliziert. Demgemäß besteht seit langem das Bedürfnis für eine effiziente und wirtschaftliche Belastungsisolier- oder Entlastungsanordnung für keramische Filteranordnungen, die sowohl kostengünstig als auch leicht zusammenzubauen ist.
FR-A-2 557 382 beschreibt einen elektrischen Verbinder, der mit einer Pi-Filteranordnung versehen ist, der aber keine bestimmte Struktur zum Schützen der Filteranordnung gegen jegliche äußere Belastungen zeigt.
DE-A-2 800 745 zeigt einen elektrischen Verbinder, der mit einer planaren Filteranordnung versehen ist, die sandwichartig ausgebildet ist. Die Kondensatorfilteranordnung ist jedoch nicht vollständig gegenüber externen mechanischen Belastungen durch die Dichtungen isoliert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein Ziel der Erfindung, verbesserte Mittel vorzusehen zum Isolieren von Filternordnungen gegenüber mechanischen und thermischen Belastungen.
Es ist ferner ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte Belastungsisolierung planarer keramischer Filteranordnungen vorzusehen.
Es ist ferner noch ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Mehrfachstift- bzw. -Anschlußverbinder vorzusehen, der gegen Belastungen isolierte planare Kondensatorfilteranordnungen umfaßt und der leicht zusammengesetzt oder -gebaut werden kann.
Schließlich ist es ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Mehrfachstift- bzw. Anschlußverbinder vorzusehen, der gegen Belastungen isolierte Pi-Filter umfaßt, die aus planaren keramischen Kondensatoranordnungen und zylindrischen Ferritinduktoren aufgebaut sind, und der leicht zusammengebaut werden kann.
Diese Ziele werden erreicht durch Vorsehen elastischer Dichtungen, die die planaren Filteranordnungen sandwichartig umgeben, um sie gegnüber Schlägen oder Erschütterungen und Belastungen zu isolieren.
Diese Ziele werden ferner erreicht durch Vorsehen eines Verbinders, der planare Filteranordnungen umfaßt, die durch elastische planare Dichtungen sandwichartig eingeschlossen sind und bei denen die Filter mit Erde verbunden sind über Erdungsfedern, die zum Vorsehen einer zusätzlichen Isolierung der Filteranordnungen gegenüber thermischen und mechanischen Belastungen dienen.
Noch genauer ist der elektrische Verbinder gemäß der Erfindung, der ein Verbindergehäuse und eine im wesentlichen planare Filteranordnung in dem Gehäuse umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung sandwichartig eingeschlossen ist zwischen im wesentlichen planaren elastischen Gliedern angeordnet innerhalb des Gehäuses, wobei die planaren elastischen Glieder angeordnet sind zum Isolieren der Filteranordnung gegen mechanische und thermische Belastungen, die an das Gehäuse angelegt werden können und dadurch, daß der elektrische Verbinder Erdungsfedern umfaßt, die zwischen dem Gehäuse und der Anordnung angeordnet sind zum elektrischen Verbinden des Gehäuses mit den Filtern, wobei das Federglied ferner zum Stützen oder Tragen der Anordnung in dem Gehäuse und zum Isolieren der Anordnung gegenüber Schlägen oder Erschütterungen angeordnet ist.

Figurenbeschreibung

In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Verbinders gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsseitenansicht des Verbinders der Fig. 1;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer kapazitiven Filterschaltung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 eine Seitenansicht, die die Art und Weise zeigt, in der die Schaltung gemäß Fig. 3 in einem Verbinder angebracht ist;
Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines Pi-Filters gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 6 eine Seitenansicht, die die Art und Weise zeigt, in der der Filter gemäß Fig. 5 in einem Verbinder angebracht ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Verbinder, der die Prinzipien der Erfindung beispielhaft darstellt. Der Verbinder umfaßt einen Gehäusemantel 20, der vorzugsweise aus einem leitenden Material, wie zum Beispiel Aluminium hergestellt ist. Andere geeignete Materialien umfassen Metalle oder leitende Plastikmaterialien, und das Gehäuse selbst kann aus einem einstückigen geformten Stück hergestellt sein oder es kann aus mehreren Teilen bestehen.
Das Gehäuse 20 umfaßt einen Flansch 21, der wiederum Mittel umfaßt, wie zum Beispiel Schraubenlöcher 22 zum Sichern oder Befestigen des Verbinders an einer elektronischen Einrichtung. Der Mantel 20 und die Verbindungsmittel 22 können verwendet werden zum Vorsehen eines Erdungspfades für die Filter in dem Verbinder, wie nachfolgend beschrieben wird. Zusätzlich sieht der Flansch 21 in Kombination mit dem leitenden Mantel 20 einen erhöhten Schutz gegen elektromagnetische Interferenz vor.
Elektrische Signale laufen durch den Verbinder entlang eines Pfades, der durch die Anschlüsse 8 vorgesehen ist, die, wie am besten in Fig. 4 gezeigt ist, so aufgebaut sind, daß sie Aufnahmen (Buchsen) für das Einfügen männlicher Verbinderanschlüsse an einem Ende vorsehen. Es ist jedoch in gleicher Weise möglich, die Anschlüsse 8 als männliche Verbindungsanschlüsse oder -stifte aufzubauen, und zwar in einer Art und Weise, wie es in der Technik bekannt ist.
Die Stifte 8 werden in die Aufnehmer 25 eingeführt, die in den Gehäusemantel 20 passen. Die Aufnahme 25 ist vorzugsweise aus einem harten dielektrischen Material hergestellt. Öffnungen in der Aufnahme nehmen die Stifte 8 an einer Seite und externe Verbinderstifte an der anderen Seite auf, und zwar in einer herkömmlichen Art und Weise.
Die gegenüberliegenden Enden der Stifte 8 werden in einen starren Einsatz 24 eingeführt, der als eine Endkappe für das Verbindergehäuse 20 dient und als ein Mittel, durch das ein Kabel oder eine andere elektrische Einrichtung elektrisch mit den Verbinderstiften verbunden wird. Die Mittel, durch die das Kabel an die Verbinderstifte angeschlossen wird, bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung, aber es sei bemerkt, daß unterschiedliche solcher Mittel dem Fachmann bekannt sind.
Die Elemente 1 und 2 sind planare keramische Kondensatoranordnungen der Bauart, die in größerer Einzelheit in den Fig. 4 und 6 gezeigt sind. Die Verwendung der in den Fig. 4 und 6 gezeigten Anordnungen ist jedoch nicht ausschließlich, sondern es ist auch möglich, diskrete oder getrennte Anordnungen zu verwenden, die in einem festen Isolationsmaterial eingebettet sind, oder andere Anordnungen oder Schaltungselemente als Kondensatoren zu verwenden.
Wie in den Fig. 4 und 6 gezeigt ist, sind die planaren Kondensatoranordnungen 1 und 2 je aus einer Platte aus keramischem Material gebildet, die vergrabenen, versetzten, vorzugsweise ineinandergreifenden Elektroden 5 und 6 umfassen. Die Platte umfaßt Öffnungen mit einem ausreichenden Durchmesser, um das Einführen der Stifte 8 zu ermöglichen.
Die Stifte 8 sind mit den Stiftelektroden 5 durch Kontaktfedern 3 verbunden, die in die Öffnungen eingeführt sind, und die zum elektrischen Verbinden der Stiftelektroden 5 mit den Stiften 8 dienen und auch um die Stifte 8 in den Löchern zu sichern, während sie eine mechanische Belastungsisolierung zwischen den Stiften und den Platten vorsehen.
Den Umfang jeder Kondensatorplatte umgebend ist eine Erdungselektrode elektrisch verbunden mit abwechselnden der versetzten, vergrabenen Elektroden 6, und zwar wie gezeigt. Die Kondensatorplatten 1 und 2 sind so dimensioniert, daß sie in das Gehäuses 20 passen, und zwar mit einem kleinen Freiraum, so daß die geerdete Elektrode 6 elektrisch mit dem Gehäuse 20 verbunden ist über eine Erdungsfeder 4, die auch zum Isolieren der Kondensatoranordnungsplatten 1 und 2 gegenüber mechanischen Belastungen an dem Gehäusemantel 20 dient.
Die Verwendung von Federn 4 ermöglicht einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen der geerdeten Elektrode 6 und dem Gehäusemantel 20, während es auch den Zusammenbau vereinfacht durch Erlauben eines Freiraumes zwischen den Platten und dem Gehäuse. Jedes der Bauteile, das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, kann leicht in das Gehäuse 20 eingesetzt werden.
Um die Kondensatorplatten 1 und 2 weiter in dem Gehäuse 20 zu sichern und um eine zusätzliche Belastungsisolierung mit einer extrem einfachen Struktur vorzusehen, sind Dichtungen 15 und 16 vorgesehen. Jede Dichtung umfaßt Öffnungen für das Einführen der Stifte 8. Die Dichtungen sind so dimensioniert, daß sie sicher in den Gehäusemantel 20 passen.
Die Dichtungen 15 und 16 sind aus irgendeinem Isoliermaterial mit einer ausreichenden Elastizität hergestellt, um eine Isolierung gegenüber sowohl mechanischen als auch thermischen Belastungen vorzusehen. Silikongummi hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
Jedes der Elemente 1, 2, 10, 15 und 16, das in der Fig. 1 gezeigt ist (Element 10 wird nachfolgend beschrieben), kann in den Gehäusemantel 20 eingeführt werden, ohne zusätzliche Haft- oder Klebemittel, obwohl die Verwendung von Haftmitteln in Verbindung mit der oben genannten Struktur in den Bereich der Erfindung fällt. Der Einsatz 24 sieht eine praktische Kappe zum Sichern der Dichtungen und der Filterelemente in dem Gehäuse vor und kann, wie gezeigt, einen Absatz 26 umfassen, auf den ein Haftmittel aufgebracht werden kann zum Abdichten des Verbinders.
Die Fig. 3 und 5 zeigen zwei unterschiedliche Arten von Filtern, an die die Erfindung angewendet werden kann. Der Filter in Fig. 3 ist ein einfacher kapazitiver Filter, der, wie in Fig. 4 gezeigt ist, durch eine planare Kondensatoranordnung implementiert werden kann. die elektrisch geerdet ist durch eine Erdungsfeder 4 und das Gehäuse 20. Die Stiftelektroden 5 des Kondensators sind elektrisch verbunden mit den Stiften 8 durch Kontaktfedern 3, wie oben beschrieben, und die Kondensatoranordnung ist direkt sandwichartig eingeschlossen zwischen den Dichtungen 15 und 16.
Somit ist die in Fig. 4 gezeigte Kondensatoranordnung vollständig gegen Belastungen in allen Richtungen isoliert unabhängig davon, ob sie mechanischer oder thermischer Natur sind.
Die Pi-Filter der in den Fig. 5 und 6 und auch in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen umfassen zwei Kondensatoranordnungen und zylindrische Ferritinduktoren 11, die die Stifte 8 umkreisen und sandwichartig eingeschlossen sind zwischen Kondensatoranordnungen 1 und 2. Die zylindrischen Ferritinduktoren 11 sind in einer Dichtung 10 eingebettet, die aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel Gummi, hergestellt ist und die zum Isolieren von sowohl den zylindrischen Ferritinduktoren als auch den Kondensatoranordnungen gegen Belastungen und Stöße oder Erschütterungen dient.
Die planaren Kondensatoranordnungen bleiben vollständig in alle Richtungen isoliert, trotzdem umfaßt der Zusammenbau der Isolierstruktur nur das einfache Einsetzen der Induktoren 11 in die Dichtung 10 und das Einführen der verbleibenden Elemente in das Gehäuse 20, wie es gezeigt ist.
Wie bei dem einfacheren kapazitiven Filterausführungsbeispiel, das in Fig. 4 dargestellt ist, ist jede der kapazitiven Filteranordnungen in diesem Ausführungsbeispiel geerdet durch eine Erdungsfeder 4, die, wie gezeigt, aus einem einzelnen Stück gestanzten Metall gebildet sein kann oder aus zwei diskreten Federn. Die Art des leitenden Materials, das verwendet wird, um die Erdungsfedern zu bilden, ist natürlich optional. Die Induktoren sind vorzugsweise zylindrische Ferritelemente.
Es sei bemerkt, daß die Dichtungen 10, 15 und 16 auch einen Schutz für die planaren Filteranordnungen bezüglich Umweltverschlechterungen infolge von Verunreinigungen und Feuchtigkeit vorsehen durch Bilden einer Dichtung mit dem Gehäuse 20 des Verbinders.
Der Fachmann wird erkennen, daß zahlreiche Modifikationen der Erfindung möglich sind. Zum Beispiel können die elastischen planaren Dichtungen der Erfinung mit anderen Filtern als einfachen kapazitiven und Pi-Filtern und zusammen mit anderen als Mehrstiftverbindern verwendet werden.
Die Belastungsisolation, die durch die Dichtungen vorgesehen wird, findet ihre Anwendung beim Schützen unterschiedlicher empfindlicher Bauteile, die in einem Verbinder plaziert werden können. Natürlich muß der Gehäusemantel nicht wie gezeigt rechteckig sein, sondern er kann irendeine Form besitzen und insbesondere kann er zylindrisch sein, wobei in diesem Fall die entsprechenden planaren Filter und Dichtungen auch rund wären.

Claims

1. Elektrischer Verbinder, der ein Verbindergehäuse (20) und eine im wesentlichen planare Filteranordnung (1, 2, 3, 4, 5, 6, 11) in dem Gehäuse umfaßt, wobei der Verbinder dadurch gekennzeichnet ist, daß die Filteranordnung sandwichartig eingeschlossen ist zwischen im wesentlichen planaren elastischen Gliedern (10, 15, 16) angeordnet innerhalb des Gehäuses, wobei die planaren elastischen Glieder so angeordnet sind, daß sie die Filteranordnung von mechanischen und thermischen Belastungen isolieren, die an das Gehäuse angelegt werden können und dadurch, daß der elektrische Verbinder Erdungsfedern (4) umfaßt, die zwischen dem Gehäuse und der Anordnung angeordnet sind zum elektrischen Verbinden des Gehäuses mit den Filtern, wobei das Federglied ferner so angeordnet ist, daß es die Anordnung in dem Gehäuse trägt oder stützt und die Anordnung gegen Schläge oder Erschütterungen isoliert.

2. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung eine kapazitive Filteranordnung (1, 3, 4, 5, 6) ist.

3. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kapazitive Filteranordnung gebildet ist aus keramischem, dielektrischem Material (1, 2), das eine Elekrode (5, 6) darinnen eingebettet und eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, wobei die Elektroden Stiftelektroden (5) umfassen, die an den Öffnungen freigelegt sind und elektrisch mit den Federkontaktmitteln (3) verbunden sind zum elektrischen Verbinden der Stiftelektroden mit Verbinderstiften (8) und Erdungselektroden (6), von denen sich ein Teil um den Umfang der Anordnung (4) erstreckt, und zwar so angeordnet, daß sie die Anordnung gegen mechanische und thermische Belastungen weiter isolieren.

4. Elektrischer Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die planaren elastischen Glieder (1, 15, 16) aus Silikongummi hergestellt sind.

5. Elektrischer Verbinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (20) aus Aluminium ist.

6. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite kapazitive Filteranordnung (2, 3, 4, 5, 6) und zylindrische Induktoren (11), die zum Bilden von Pi-Filtern angeordnet sind, wobei die zylindrischen Induktoren in einem der elastischen Glieder (1) eingebettet sind, daß zwischen den Kondensatoranordnungen sandwichartig eingeschlossen ist.