DE69304934T2

DE69304934T2 - Gehäuse eines interfacesystems

Info

Publication number: DE69304934T2
Application number: DE69304934T
Authority: DE
Inventors: Frederick A. Huntington Ct 06484 Perretta; Edward A. Trumbull Ct 06611 Stabile
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: RTX Corp
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1997-05-07
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: IL107922A; EP0677216B1; US5244417A; EP0677216A1; KR960700546A; WO1994016478A1; TR27495A; JPH08506207A; IL107922A0; RU2121740C1; ES2093512T3; DE69304934D1; CA2148717A1; MX9400064A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinderanordnungen und im spezielleren auf eine kompakte, leichte Kapselkörperanordnung, die zur Verbindung mehrerer Leiterkabelbäume miteinander ausgelegt ist.

Einschlägiger Stand der Technik

Mehrleiter-Kabelbäume in Flugzeugen zum Beispiel werden derzeit mittels isolierter Konstruktionen verbunden, die als "Kapselkörper" ("backshells") bezeichnet werden. Derzeitige Kapselkörper sind sperrige und relativ schwere Gebilde, die Verbindungen von einem Leiter zu einem anderen Leiter zwischen dem Eintritts- und dem Austrittsbereich des Kapselkörpers benötigen. Diese Kapselkörper schaffen auch keine wirksame Abschirmung gegen elektromagnetische Interferenz bzw. EMI-Abschirmung von Leiter zu Leiter im Inneren des Kapselkörpers, da die nicht abgeschirmten Leiter sich innerhalb des Kapselkörpers von dem Einlaß zu dem Auslaß erstrecken. Dadurch kann übermäßiges Quersprechen oder Zwischenleiter-Rauschen in den Kapselkörpern des Standes der Technik auftreten, insbesondere bei Übertragungsleitungen mit hoher Leistung.
Da die Kabelbäume eine Außenbündel-EMI-Abschirmung aufweisen, die das gesamte Leiterbündel isoliert, und ferner innere Einzelleiter-EMI-Abschirmungen aufweisen, die beide entfernt und geerdet werden müssen, bevor die Leiterdrähte in den Kapselkörper eintreten, sind die von der Abschirmung befreiten Drähte notwendigerweise für ein EMI-Rauschen im Inneren des Kapselkörpers empfindlich, obwohl sie durch den Kapselkörper von der äußeren Umgebung abgeschirmt sind. Leiter, die gegen Rauschen jeglicher Art geschützt sein müssen, können somit durch die Kapselkörper des Standes der Technik, wie sie derzeit verfügbar sind, nicht miteinander verbunden werden. Die Kapselkörper des Standes der Technik sind außerdem ziemlich lang, wobei ihre Länge immer größer wird, je mehr Leiter in sie eingeführt werden.
Eine Anordnung zur Schaffung eines Abschirmungsanschlusses für ein abgeschirmtes Kabel mit mehreren abgeschirmten Leitern ist in dem US-Patent 4 243 290 offenbart. Eine Kapselkörperanordnung ist mit einem Leiterkörper verbunden, der geerdet sein kann. Ein Mehrleiterbündel besitzt eine äußere Abschirmung, und die einzelnen Leiter besitzen eine individuelle Abschirmung. Das Leiterbündel ist durch eine Öffnung in einer am rückwärtigen Ende vorhandenen Abdeckmutter hindurchgeführt, die mit der Kapselkörperanordnung elektrisch und mechanisch verbunden ist, um im Inneren derselben vorhandene Komponenten zu schützen und ein spezielles Abschirmungs-Anschließelement für die einzelnen Abschirmungen zu halten. Bei dem Abschirmungs- Anschließelement handelt es sich um einen Ring mit geschlitzten Fingern, der die Leiterabschirmungen nach außen gegen die Kapselanordnung drückt. Ein separates Abschirmungs-Anschließelement ähnlicher Konfiguration dient zum Anschließen der äußeren Abschirmung.
Eine weitere Anordnung zum Verbinden eines abgeschirmten Mehrleiterkabels ist in der europäischen Patentanmeldung 85302748 mit der Veröffentlichungsnummer 0 160 465 offenbart. Dieses Dokument beschreibt eine Anordnung, bei der ein Kapselkörper aus Metall an der Gesamtkabelabschirmung befestigt ist und ein Metallring magnetisch in befestigenden und elektrisch verbindenden Eingriff mit den mehreren Abschirmungen aufgecrimpt ist, die jeweils den einzelnen Kabeldrähten zugeordnet sind.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbesserte Leiterbündelkabelbaum-Kapselkörper-Verbinderanordnung, die eine verbesserte Leiter-EMI- Abschirmungserdung schafft, so daß ein minimales abschirmungsloses Leiterfenster in der Anordnung vorhanden ist. Die Verbinderanordnung beinhaltet ein Kapselkörpergehäuse, das an dem Flugzeug oder dergleichen elektrisch geerdet ist. Die äußere Bündelabschirmung ist an dem Kapselkörper mittels einer ersten leitfähigen Hülsenanordnung geerdet, die unter der abgelösten äußeren Isolierungsabschirmung und über den inneren abgeschirmten Leiterdrähten teleskopartig angeordnet ist.
Die inneren Einzelleiterabschirmungen sind an dem Kapselkörper mittels eines Erdungsrings geerdet, der teleskopartig unter den inneren Leiterabschirmungen und unter der Hülsenanordnung angeordnet ist. Die Hülsenanordnung und der Erdungsring, die teleskopartig angeordnet sind, gestatten ein Erden der Abschirmung an dem Kapselkörper in einem minimalen räumlichen Umhüllungsraum. Die von der Abschirmung befreiten, isolierten Leiterdrähte werden getrennt und von dem Erdungsring durch eine Wand des Kapselkörpers hindurchgeführt. Sobald sich die Leiterdrähte im Inneren des Kapselkörpers befinden, werden sie abisoliert und mit halbflexiblen Schaltungsplatten verbunden, die in dem Kapselkörper enthalten sind. Die Schaltungsplatten sind dazu ausgelegt, die einzelnen Drähte vor EMI- Rauschen abzuschirmen, das von den anderen Leiterdrähten in dem Bündel ausgeht. Der von der Abschirmung befreite Bereich der Leiterdrähte zwischen dem Erdungsring und den Schaltungsplatten ist somit auf ein Minimum reduziert und das Ausmaß von Zwischenleiter-EMI-Rauschen ist ebenfalls auf ein Minimum reduziert. Die Verwendung der halbflexiblen Schaltungsplatten im Inneren des Kapselkörpers gestattet eine beträchtliche Reduzierung der Größe und des Gewichts des Kapselkörpers und schafft eine starke Erhöhung der Vielseitigkeit des Schnittstellensystems. Die Platten in dem Kapselkörper gestatten auch eine Verbindung von FM-, HF-, VHF- und NF-Signalleitern mittels des Schnittstellensystems der vorliegenden Erfindung.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Schaffung eines verbesserten Kapselkörper- Schnittstellensystems zum miteinander Verbinden von Leitungsdrahtkabelbäumen in Flugzeugen oder dergleichen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Schnittstellensystems der beschriebenen Art, bei dem eine Zwischenleiter-EMI- Interferenz auf ein Minimum reduziert ist.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Schnittstellensystems der beschriebenen Art mit minimaler Größe und minimalem Gewicht.
Zusätzlich dazu besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Schnittstellensystems der beschriebenen Art, das Kabelbaumverbindungen von rund auf rechteckig ermöglicht.
Diese und weitere Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen noch deutlicher.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine auseinandergezogene, teilweise im Schnitt dargestellte Ansicht eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Rechtwinkel-Kapselkörper-Schnittstellensystems, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist; und
Fig. 2 eine Seitenaufrißansicht des zusammengebauten Systems der Fig. 1 teilweise in Schnittdarstellung.

Beste Art der Ausführung der Erfindung

Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Kapselkörper- Schnittstellensystems dargestellt, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und einen runden Drahtkabelbaum mit einem rechteckigen Drahtkabelbaum verbindet, wobei sich die miteinander verbundenen Kabelbäume rechtwinklig zueinander erstrecken. Der runde Drahtkabelbaum ist allgemein mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet und beinhaltet eine äußere EMI- Bündelabschirmung 4, die das Leiterdrahtbündel gegen Umgebungs-EMI abschirmt. Außerdem besitzen die einzelnen Leiterdrähte 8 jeweils ihre eigene EMI-Abschirmung 10, die zum Schützen der einzelnen Leiterdrähte vor EMI dient, die von anderen Leiterdrähten in dem Bündel 6 ausgeht. Der Kabelbaum 2 erstreckt sich durch ein Zugentlastungselement 12 hindurch, das eine Innengewinde-Gegenbohrung 14 aufweist. Der Kabelbaum 2 und die äußere Abschirmung 4 sind dann durch eine äußere leitfähige Hülse 16 hindurchgeführt, die in der mit Gewinde versehenen Gegenbohrung 14 des Elements 12 teleskopartig aufgenommen ist. Jenseits der äußeren Hülse 16 wird die äußere Abschirmung 4 von dem Bündel 6 abgelöst, wie dies bei dem Bezugszeichen 4' dargestellt ist, und die einzeln abgeschirmten Drähte 8 werden durch eine innere leitfähige Hülse 18 hindurchgeführt, die unter die abgelöste äußere Abschirmung 4' sowie in die äußere Hülse 16 hineingeschoben wird, wie dies am besten in Fig. 2 zu sehen ist.
Nach der Durchführung des Leiterbündels 6 durch die innere Hülse 18 werden die einzelnen Abschirmungen 10 von den einzelnen Drähten 8 abgelöst, wie dies bei dem Bezugszeichen 10' dargestellt ist, und die isolierten, jedoch keine Abschirmung aufweisenden Leiterdrähte 8 werden durch einen kegeligen inneren Abschirmungs- Erdungsring 20 hindurchgeführt Die abgelösten inneren Abschirmungen 10' werden gegen die Außenfläche des Erdungsrings 20 gelegt, wie dies am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Es ist darauf hinzuweisen, daß die sich verjüngende Nase des Erdungsrings 20 teleskopartig in der inneren Hülse 18 aufgenommen wird, wie dies ebenfalls am besten in Fig. 2 zu sehen ist. Die Abschirmungs-Erdungsanordnung, d. h. die äußere Hülse 16, die innere Hülse 18 und der Erdungsring 20, bildet somit eine relativ zueinander teleskopartige Anordnung, die eine minimale räumliche Umhüllung einnimmt. Ferner beinhaltet die Anordnung ein Erdungsringgehäuse 22 mit einem integralen, ringförmigen Außengewinde- Fortsatz 24, der in die mit Gewinde versehene Gegenbohrung 14 einzuschrauben ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Hülsen 16 und 18 sowie der Erdungsring 20 alle teleskopartig im Inneren des Gehäuses 22 untergebracht sind. Die einzelnen abgelösten inneren Abschirmungen 10' sind alle fest zwischen der äußeren kegeligen Oberfläche des Erdungsrings 20 und einer inneren komplementären kegelförmigen Fläche 24 in dem Gehäuse 22 eingeklemmt.
Das Gehäuse 22 wird an der Frontseite 26 des Kapselkörpers 28 mittels Schrauben 30 und Muttern 32 fest angebracht, die mit Flanschen 34 und 36 an dem Gehäuse 22 bzw. dem Kapselkörper 28 in Eingriff stehen (s. Fig. 1). Der Kapselkörper 28 ist auf einer Gestellplatte 29 angebracht, die eine Erdung an das Flugzeug oder eine andere Umgebung schafft, in der die Verbindung hergestellt wird. Falls gewünscht, kann eine Druckplatte 38 zwischen dem Gehäuse 22 und dem Kapselkörper 28 eingeklemmt sein. Die isolierten einzelnen Drähte 8 werden durch eine Öffnung in das Innere des Kapselkörpers 28 hineingeführt, wo die Isolierung entfernt wird und die blanken Drähte 9 mit einer oder mehreren halbflexiblen Schaltungsplatten 40 und 42 verlötet werden, die in dem Kapselkörper 28 angeordnet sind. Die Drähte können jeweils mit einer oder mehreren der Schaltungsplatten 40 und 42 verbunden sein. Jede der Platten 40 und 42 besitzt starre Endbereiche 44 bzw. 46, wo die Verbindungen mit den abisolierten Leiterdrähten hergestellt werden, sowie einen flexiblen mittleren Bereich 48 und 50, der dem Schnittstellensystem ein hohes Ausmaß an Flexibilität und Komprimierbarkeit verleiht. Wie in den Zeichnungen zu erkennen ist, gestatten die Platten 40 und 42 die Bildung einer rechtwinkligen Verbindung von Kabelbaum zu Kabelbaum. Die teleskopartige Abschirmungs- Erdungsanordnung resultiert in minimalen abschirmungslosen Leiterfenstern D und D', die eine Größe von nur 3,18 mm (1/8 inch) bzw. 4,77 mm (3/16 inch) aufweisen können.
Die Platten 40 und 42 werden mit einer Anzahl von Leiterfassungen oder Stiften 52 verbunden, die an einer Stecker-Schnittstelle 54 angebracht sind, die im Inneren des Kapselkörpers 28 mittels einer Anzahl von Schrauben 56 und Muttern 58 befestigt ist. Ein Verbinder 60 ist an der Außenseite des Kapselkörpers 28 befestigt und mit den Fassungen oder Stiften 52 elektrisch verbunden. Der Verbinder 60 kann rund oder rechteckig sein. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kabelbaum 2 rund, und der Verbinder 60 ist rechteckig. Die starren Stiftanschlußenden 44 und 56 sind im Inneren des Kapselkörpers 28 durch eine Distanz G voneinander beabstandet, die vorzugsweise ca. 6,36 mm (1/4 inch) beträgt, so daß sie bei der Verhinderung einer Überhitzung der Schaltungsplatten-Verbindungen von Hilfe sind. Der Kapselkörper 28 ist mit einer Verschlußplatte 62 versehen, die mittels Schrauben 64 mit dem Kapselkörper lösbar verbunden ist. Die Verschlußplatte 62 kann von dem Kapselkörper 28 entfernt werden, um eine Wartung der Platten 40 und 42 zu ermöglichen. Außerdem können die Platten 40 und 42 von dem Kapselkörper durch die mittels der Platte 62 abgedeckte Öffnung hindurch entfernt werden und durch anders verdrahtete Platten ersetzt werden. Die Schnittstelle läßt sich somit in einfacher Weise warten, aufrüsten und verändern, indem man lediglich die Platten im Inneren des Kapselkörpers verändert.
Es ist leicht zu erkennen, daß die Schnittstellenanordnung der vorliegenden Erfindung sehr kompakt und leicht sowie systemorientiert ist, indem sie bei einer großen Vielzahl verschiedener Betriebssysteme verwendet werden kann. Bei Verwendung in einem Flugzeug, wie z. B. einem Helikopter, ist der Kapselkörper an dem Flugzeugrahmen geerdet, und die Leiterkabelbaum- Abschirmungen sind an dem Kapselkörper geerdet. Das Fenster der von der Abschirmung befreiten Leiterdrähte ist minimal, da teleskopartige Erdungselemente verwendet werden. Die Beabstandung der Leiterkontaktierungsenden der Schaltungsplatten im Inneren des Kapselkörpers schafft einen verbesserten Schutz gegen Überhitzung in dem Kapselkörper, und zwar trotz der geringen Größe des Kapselkörpers. Wie vorstehend erwähnt wurde, kann bei Veränderung eines Systems in dem Flugzeug der Kapselkörper geöffnet werden, und es können andere Schaltungsplatten in den Kapselkörper eingesetzt werden. Die Schnittstellenanordnungen können auf der Werkbank getestet werden, und nachdem sich der Prototyp als fehlerfrei erwiesen hat, besitzen alle der nachfolgenden Einheiten mit Sicherheit einen korrekten Betrieb, da Schaltungsplatten anstatt einzelner Leiterdrähte im Inneren des Kapselkörpers verwendet werden. Mit diesem System läßt sich eine Vielzahl von Verbindungen mit vielen verschiedenen Geometrien herstellen, und Schnittstellen mit einem Übergang von rund auf rechteckig lassen sich in einfacher Weise erzielen Kapselkörper, die von der vorliegenden Erfindung Gebrauch machen, können größere Anzahlen von Leitern in einem kleineren, leichteren Gehäuse aufnehmen. Im Vergleich zum Stand der Technik spart man auf diese Weise Platz und Gewicht, und die Verbindungen werden aufgrund der reduzierten Leiterlängen im Inneren des Kapselkörpers beschleunigt.
Da viele Veränderungen und Variationen des offenbarten Ausführungsbeispiels der Erfindung im Rahmen der Erfindung durchgeführt werden können, ist keine weitere Einschränkung der Erfindung beabsichtigt, als dies im Rahmen der beigefügten Ansprüche geboten ist.

Claims

1. Schnittstellensystem zur Herstellung von Verbindungen zwischen Mehrleiter-Bündelkabelbäumen in einer geerdeten Umgebung, mit einem Umgebungs- EMI-Abschirmungs-Kapselkörper (28) (backshell), der an der geerdeten Umgebung geerdet ist; mit einem eintretenden Mehrleiter-Bündelkabelbaum (2) mit einer äußeren EMI-Abschirmung (4), einer Anzahl von Leiterdrähten (8), die durch die äußere Abschirmung vor Umgebungs-EMI abgeschirmt sind; wobei die Leiterdrähte vor einer Zwischenleiter- EMI durch innere einzelne EMI-Abschirmungen (10) abgeschirmt sind; und mit einem Gehäuse (22), das an einer Wand des Kapselkörpers geerdet ist, wobei das Gehäuse einen Kanal bildet, durch den hindurch enthüllte Leiterdrähte (9) durch die eine Wand des Kapselkörpers hindurch in diesen eintreten, wobei das Schnittstellensystem gekennzeichnet ist durch:

a) einen Erdungsring (20), der die enthüllten Leiterdrähte umgibt, wobei der Erdungsring teleskopartig in dem Gehäuse aufgenommen ist sowie teleskopartig zwischen abgelösten Enden der inneren EMI-Abschirmungen aufgenommen ist, um die abgelösten inneren EMI-Abschirmungen an dem Gehäuse zu erden;

b) eine innere Hülse (18), die über dem Erdungsring und über den abgelösten Enden der inneren EMI-Abschirmungen teleskopartig aufgenommen ist, um die abgelösten Enden gegen den Erdungsring zu zwängen, wobei die innere Hülse ferner teleskopartig unter einem abgelösten Ende der äußeren EMI-Abschirmung aufgenommen ist;

c) eine äußere Hülse (16), die über der inneren Hülse und dem abgelösten Ende der äußeren EMI- Abschirmung teleskopartig aufgenommen ist, um letztere gegen die innere Hülse zu zwängen; und durch

d) ein Element (12), das über dem Leiterbündel- Kabelbaum angeordnet ist und an dem Gehäuse befestigt ist, um die äußere Hülse, die innere Hülse und den Erdungsring fest zusammenzuhalten und an dem Kapselkörper geerdet zu halten.

2. Schnittstellensystem nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Anzahl halbflexibler Schaltungsplatten (40, 42), die in dem Kapselkörper angeordnet sind, wobei die Schaltungsplatten innere abgeschirmte Schaltungsleitungen beinhalten, die an einem Ende mit ausgewählten der Leiterdrähte (9) elektrisch verbunden sind und an einem entgegengesetzten Ende mit Leiterstiften oder Fassungen (52) verbunden sind, die zu einem Steckanschluß-Verbinder (60) an einer Außenfläche des Kapselkörpers führen.

3. Schnittstellensystem nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schaltungsplatten innerhalb des Kapselkörpers voneinander beabstandet gehalten sind, so daß ein Wärmeabführungs-Luftspalt (G) zwischen den Schaltungsplattenenden geschaffen ist, um eine Überhitzung der Schaltungsplattenenden zu verhindern.

4. Schnittstellensystem nach Anspruch 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) mit einer ersten Wand (26) des Kapselkörpers verbunden ist, die zu einer zweiten Wand (29) des Kapselkörpers senkrecht ist, an der der Steckanschluß-Verbinder angebracht ist, und daß die Schaltungsplatten mittlere, rechtwinklig abgebogene Bereiche (48, 50) aufweisen, die einer Versetzung von 90º des Steckanschluß-Verbinders relativ zu dem Leiterbündel-Kabelbaum Rechnung tragen.

5. Schnittstellensystem nach Anspruch 4, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Kapselkörper eine dritte Wand aufweist, die von der ersten und der zweiten Wand beabstandet ist und relativ zu diesen diagonal ist, wobei die dritte Wand eine Zugangsöffnung aufweist, die zur Ermöglichung eines Eintritts in und eines Entfernens der Schaltungsplatten aus dem Kapselkörper dimensioniert ist, wobei die Öffnung durch eine abnehmbare Platte (62) wahlweise verschließbar ist.

6. Schnittstellensystem nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsplatten entgegengesetzte, dem Ende am nächsten befindliche, starre Leiteranschlußenden (44) sowie mittlere flexible Bereiche (48, 50) aufweisen, wobei die starren Enden mehrere Verbindungsstellen aufweisen, deren jede an einem Ende der Platten mit wenigstens einem der enthüllten Leiterdrähte aus dem ankommenden Leiterbündel verbunden ist; und daß jede der Verbindungsstellen an dem anderen Ende der Platten mit wenigstens einem der leitfähigen Stifte verbunden ist.

7. Schnittstellensystem nach Anspruch 6, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Wand des Kapselkörpers rechtwinklig zueinander sind, und daß die starren Enden der Schaltungsplatten aufgrund der Biegung der mittleren Bereiche der Schaltungsplatten parallel zu einer jeweiligen zugeordneten Kapselkörperwand verlaufen.

8. Schnittstellensystem nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Element (12) um ein Zugentlastungselement zur Reduzierung der Zugspannung durch den Leiterbündel-Kabelbaum auf hierzu innere Verbindungen handelt.