DE69333119T2

DE69333119T2 - Signaltrennungsvorrichtung mit Spulenkonstruktion

Info

Publication number: DE69333119T2
Application number: DE69333119T
Authority: DE
Inventors: Brian Llangefni Easter; Jerzy Jacek Knutsford Kropielnicki; Keith Jeremy Stockport Twort
Original assignee: BHS IND Ltd; BHS INDUSTRIES Ltd SWINTON
Current assignee: BHS IND Ltd; BHS INDUSTRIES Ltd SWINTON
Priority date: 1992-04-08
Filing date: 1993-03-08
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2013-03-09
Also published as: EP0805505B1; GB9207620D0; GB2266193B; GB2266193A; USRE37835E1; DE69333119D1; EP0635165B1; CA2133747C; EP0805505A3; WO1993021668A1; EP0805505A2; KR100235574B1; BR9306211A; EP0635165A1; KR950701145A; DE69319724T2; JP3580813B2; GB9304928D0; JPH07505747A; SG44559A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spulenkonstruktion für eine Signaltrennvorrichtung.
Die GB-A-1520030 und die GB-A-1600987 beschreiben Signaltrennvorrichtungen, die bewirken, dass die Gleichstromversorgungsschaltung für das Heizelement eines elektrisch geheizten Kraftfahrzeugfensters von der Antennenschaltung einer mit dem Heizelement verbundenen Rundfunkempfangs- oder -übertragungsvorrichtung isoliert wird, so dass das Heizelement gleichzeitig für Heizzwecke sowie als Rundfunkempfangs- oder -übertragungsantenne verwendet werden kann.
Die beschriebenen Vorrichtungen verwenden für das Trennen von Signalen eine Bifilarspule. Die zwei Wicklungen oder die Spule sind jeweils zwischen einander gegenüberliegenden Enden des Heizelements bzw. den positiven und negativen Anschlüssen der Gleichstromversorgungsschaltung geschaltet, wodurch die Spule eine hohe Sperrimpedanz gegenüber Rundfunksignalen sowie einen niedrigen Widerstand gegenüber Gleichstromflüssen ausbilden kann. Die Signaltrennung kann daher auf eine besonders einfache und effiziente Weise durchgeführt werden.
Üblicherweise werden Bifilarspulen durch das maschinelle Wickeln zweier nebeneinander liegender Drähte um eine Wickelschablone erzeugt. Dies führt dazu, dass die zwei Wicklungen in dieselbe Richtung gewickelt sind, denselben Durchmesser sowie dieselbe Achsenlänge aufweisen und ihre Windungen axial nebeneinander liegen. Zum oben erwähnten Trennen der Signale sind die Wicklungen innerhalb einer Topfkernstruktur (eisenhaltige Keramikstruktur) eingeschlossen, wobei die Enden der Wicklungen für Anschlusszwecke axial nach unten durch Öffnungen in der Struktur ragen. Die US-A-3812443 beschreibt eine Spulenanordnung eines Transformators, bei der eine innere schraubenförmige Spulenwicklung teleskopartig in eine weitere äußere schraubenförmige Spulenwicklung eingeführt ist.
Der gegenwärtige Trend geht in Richtung Verwendung von Kraftfahrzeug-Fensterheizelementen mit höherem Stromverbrauch, wie etwa 30 A oder mehr, und es besteht daher Bedarf an Bifilarspulen mit größerer Wicklungsstärke. Bei obigen herkömmlichen Konstruktionsweisen resultieren höhere Wicklungsstärken jedoch in unerwünschtem erhöhtem Achsenvolumen. Gewünscht ist eine axial kompakte Konstruktion, um eine leichte Montage an einer erforderlichen Stelle nahe des Kraftfahrzeugfensters zu ermöglichen, um dadurch Abstimmungsprobleme aufgrund von Zuleitungsinduktivität und -kapazität zu minimieren. Bei herkömmlichen Konstruktionsweisen nehmen die vorragenden Anschlussenden der Wicklungen dort, wo sie in die angrenzenden Endwindungen übergehen, einen gebogenen oder gekrümmten Verlauf, was bei axial nebeneinander liegenden dickeren Drahtstärken zu einer beträchtlichen Erhöhung des Axialvolumens führt und auch die Steuerung mit herkömmlichen Wicklungsvorrichtungen erschweren kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bifilarspulenkonstruktion bereitzustellen, die leicht und einfach hergestellt werden kann, und bei der das Axialvolumen selbst bei dickeren Drahtstärken minimiert werden kann.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird daher eine Signaltrennvorrichtung wie in Anspruch 1 erläutert bereitgestellt.
Bei dieser Anordnung kann selbst bei dickeren Drahtstärken problemlos eine axial kompakte Konstruktion erzeugt werden.
Die Signaltrennvorrichtung kann auch weitere Komponenten umfassen, wie z.B. je nach Bedarf Kondensatoren, Dioden, Drosseln, Anpassschaltungsanordnungen zum Anpassen des Heizelements an die Antennenschaltung des Rundfunkgeräts und Abstimmschaltungsanordnungen, um ein effizientes Funktionieren bei verschiedenen Frequenzbändern (AM, VHF) zu ermöglichen.
In einer Ausführungsform besitzt jede Wicklung eine obere und eine untere Endwindung, die in zugehörigen gebogenen Enden mit geraden Anschlussendabschnitten enden, die in axialer Richtung entlang der Spule vorragen. Das Ende des Anschlussendabschnitts ragt vorzugsweise frei von der Spule nach unten, und das obere Ende des Anschlussendabschnitts erstreckt sich frei von der Spule entlang deren Außenfläche sowie von dieser beabstandet nach unten. Die Anschlussendabschnitte sind zudem vorzugsweise den Umfang entlang voneinander beabstandet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eines der oberen und unteren gebogenen Enden seitlich abgestuft, so dass die oberen Anschlussendabschnitte sowie auch die unteren Anschlussendabschnitte der beiden Windungen voneinander beabstandet sind.
Der Kern kann sich radial erstreckende obere und untere Schlitze aufweisen, durch die die jeweils das obere bzw. das untere gebogene Ende hervorragt.
Die getrennten Wicklungen umfassen zwei übereinander angeordnete Spiralwicklungen. Dadurch ergibt sich eine „flache" Konstruktion, oder eine Konstruktion mit verringertem Axialvolumen, wodurch die Enden der Wicklungen einfach getrennt nach oben oder nach unten gebogen werden können, um Verbindungen herzustellen ohne dabei die Biegungsstruktur der Wicklungen unnötig axial zu verschieben.
Die vorliegende Erfindung kann somit anhand eines Verfahrens hergestellt werden, worin die beiden Wicklungen als Spirale ausgebildet sind, und die Spulen axial übereinander angeordnet sind.
Vorzugsweise besitzen die Spulen denselben Durchmesser und sind so angeordnet, dass sie einander berühren.
Es wird auf die EP-A-93905538.0 (erteilt unter der Patentnummer EP0635165 B1) verwiesen, aus welcher der gegenständliche Gegenstand durch eine Teilanmeldung ausgeschieden wurde und deren Ansprüche sich auf eine Signaltrennvorrichtung (nicht innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Ansprüche) beziehen. Im Folgenden werden Ausführungsformen lediglich anhand von Beispielen und mit Verweis auf die begleitenden Abbildungen weiter erläutert, worin:
1 eine vereinfachte Darstellung einer Signaltrennvorrichtung mit einer Bifilarspulenkonstruktion ist;
2 eine Schnittansicht der Bifilarspulenkonstruktion entlang der Linie A-A in 4 ist;
3 und 4 Ansichten der Konstruktion aus 2 von unten und von oben darstellen;
5 eine Seitenansicht der äußeren Wicklung der Spulenkonstruktion ist;
6 und 7 Ansichten der beiden Wicklungen der Spulenkonstruktion von oben und von unten sind; und
8 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 6 darstellt.
Die gezeigte Signaltrennvorrichtung eignet sich für die Verwendung mit einer herkömmlich geheizten Heckscheibe eines Kraftfahrzeugs, damit diese als Empfangsantenne für ein Autoradio verwendet werden kann.
Die Vorrichtung umfasst eine eingebaute Schaltung 1, die nahe des geheizten Fensters 2, z.B. unter der hinteren Gepäckablage oder innerhalb Dachabdeckung, befestigt ist.
Die eingebaute Schaltung 1 besitzt fünf Anschlüsse 3, 4, 5, 6 und 7, von denen zwei (3, 4) mit dem Heizelement 2 des Fensters, weitere zwei 5, 6 über den üblichen Armaturenschalter mit dem positiven Gleichstrom-Anschluss und der Erdung der Kraftfahrzeug-Gleichstromquelle und der Anschluss 7 durch ein geschirmtes Kabel mit der Autoradio-Antenneneingangsschaltung verbunden sind.
Die eingebaute Schaltung 1 schließt eine doppelt gewickelte Spule 8 ein, die zwei in die gleiche Richtung verlaufende Wicklungen 9 und 10 besitzt, die jeweils zwischen dem positiven Gleichstrom-Anschluss und der Erdung und den zwei Enden des Heizelements 2 zwischengeschaltet sind.
Der Antennenanschluss 7 ist mit dem Heizelement 2 zwischen dem Heizelement und der doppelt gewickelten Spule 8 verbunden. Auch andere Komponenten zum Anpassen, Abstimmen und Unterstützen der Isolierung sowie Abgleichung der Signale an den Enden des Heizelements etc. können eingeschlossen sein, sind jedoch nicht alle hier dargestellt.
Die doppelt gewickelte Spule umfasst zwei getrennte Wicklungen 9 und 10, die jede z.B. 5 Windungen aus einem dicken Kupferdraht aufweist, der ohne Überhitzung und ohne markanten widerstandsbedingten Spannungsverlust einen Strom von 30 A führen kann.
Jede Wicklungsspule 9 und 10 hat eine untere Windung, die in einem nach unten gebogenen Ende 11 bzw. 12 endet, das frei von der Spule parallel zur Achse vorragt. Jede der Spulen besitzt ebenso eine obere Windung, die in einem nach unten gebogenen Ende 13 bzw. 14 endet, das frei von der Spule entlang der Außenfläche der Spule sowie von dieser beabstandet parallel zu deren Achse verläuft.
Die innere Spule 9 hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der äußeren Spule 10. Das Ende 11 der inneren Spule ist direkt nach unten gebogen, während die Enden 13, 12 und 14 der inneren und äußeren Spule auf eine Seite abgestuft sind, bevor sie nach unten gebogen sind.
Die innere Spule 9 ist so innerhalb der äußeren Spule 10 angebracht, dass sie in enger Berührung miteinander stehen. Die unteren vorragenden Enden 11 und 12 längsseits nebeneinander sind jedoch durch die oben erwähnte Stufung voneinander beabstandet. Eine ähnliche Anordnung trifft auch auf die oberen vorragenden Enden 13 und 14 zu.
Aufgrund der Tatsache, dass das Ende 11 direkt nach unten gebogen ist, während die anderen Enden 12–14 wie beschrieben gestuft sind, kann die Spule 9 verständlicherweise nach der Wicklung schnell und einfach in die Spule 10 eingeführt werden, ohne ein weiteres Biegen oder Formen der Enden 11–14 notwendig zu machen.
Die bisher beschriebenen Spulen können problemlos mit einer herkömmlichen Wicklungsmaschine erzeugt werden, da nur ein einzelner Draht gewickelt wird. Im Speziellen können die Enden 11, 12, 13 und 14 gebogen werden und auf eine einfache und präzise Art in die zugehörige Endwindung eingeführt werden (oder aus dieser entfernt werden), ohne dass, selbst bei dicken Drahtstärken, eine unnötige axiale Verdrehung oder Verschiebung der Endwindung notwendig ist.
Die resultierende Spulenkonstruktion 8 weist aufgrund der radialen Beabstandung der Windungen der beiden Wicklungen 9 und 10 sowie aufgrund der oben erwähnten verringerten Verschiebung der Endwindungen ein verringertes Axialvolumen auf.
Die Spulenkonstruktion 8 ist präzise ausgebildet und aufgebaut, so dass sie, wie in der Abbildung dargestellt, einfach in einem herkömmlichen Topfkern angeordnet werden kann.
Der Topfkern ist in zwei Hälften 15 und 16 ausgebildet, die jeweils aus einem hohlen Innenzylinder 17, einem hohlen Außenzylinder 18 und einer Endplatte 19 bestehen. Diese Zylinder 17 und 18 und die Endplatte 19 sind einstöckig aus einem Stück einer eisenhaltigen Keramikstruktur ausgebildet.
Ein Zwischenraum im Außenzylinder 18 und in der Endplatte 19 bildet einen radialen Schlitz 20. In der Endplatte 19 ist ein Mittelloch 21.
Die Kernhälften 15 und 16 sind oben und unten um die Spulenkonstruktion angeordnet und verfügen über radiale Schlitze 20, die gegeneinander versetzt sind, um die vorragenden Enden 11, 12, 13 und 14 aufzunehmen. Die Hälften 15 und 16 sind in enger Berührung miteinander mit einem Bolzen 22 festgeklemmt, der durch die Löcher 21 und die Innenzylinder 17 verläuft und in eine Mutter 23 eingreift.
Es ist klarerweise zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die Details der obigen Ausführungsform, die lediglich anhand von Beispielen erklärt wurde, beschränkt sein soll.

Claims

Signaltrennvorrichtung (1) zur Verwendung bei einem Fensterheizelement (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Signaltrennvorrichtung ein erstes Paar Anschlüsse (3, 4) zum Anschließen an das Heizelement, ein zweites Paar Anschlüsse zum Anschließen an eine Gleichstromquelle für das Heizelement, sowie einen Antennenanschluss (7) zum Anschließen an eine Funk- bzw Rundfunkübertragungs- und/oder -empfangsvorrichtung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (1) eine Spulenanordnung (8) mit ersten (9) und zweiten (10) getrennten Spiralspulenwicklungen umfasst, die in die gleiche Richtung gewickelt sind, wobei eine axial auf der anderen angeordnet ist, und wobei die Wicklungen die gleiche Anzahl an Windungen aufweisen.
Signaltrennvorrichtung nach Anspruch 1, bei der jede getrennte Spiralspulenwicklung (9, 10) eine schraubenförmige Spiralspule bildet.
Signaltrennvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die getrennten Spiralspulenwicklungen (9, 10) so angeordnet sind, dass sie einander berühren.
Signaltrennvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die getrennten Spiralspulenwicklungen (9, 10) den gleichen Durchmesser aufweisen.
Signaltrennvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Antennenanschluss (7) zwischen das Heizelement (2) und die Doppelwicklungsspulenanordnung (8) eingeschaltet ist.
Signaltrennvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiters Schaltungskomponenten zum Anpassen, Abstimmen und Unterstützen der Isolierung der Signale umfassen.
Signaltrennvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Heizelement (8) in Serie zwischen die zwei getrennten Spiralspulenwicklungen (9, 10) geschaltet ist.
Signaltrennvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der jede getrennte Spiralspulenwicklung (9, 10) aus einem Draht gebildet ist, wobei zumindest ein Endabschnitt davon axial zur Spiralspulenwicklung vorragt.
Signaltrennvorrichtung nach Anspruch 9, bei der zumindest einer der Endabschnitte radial um einen radialen Drahtabschnitt von der Spiralspulenwicklung (9, 10) versetzt ist.
Signaltrennvorrichtung nach Anspruch 9, worin die Endabschnitte den Umfang entlang voneinander beabstandet sind.
Signaltrennvorrichtung nach Anspruch 9, worin ein erster axial vorragender Endabschnitt frei von der getrennten Spiralspule nach unten vorragt und ein zweiter Endabschnitt von ihrer Außenfläche beabstandet und dieser entlang frei von der Spule nach unten vorragt.
Signaltrennvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, die weiters einen Magnetkern umfasst, der einen inneren (17) und einen äußeren (18) zylindrischen Teil aufweist, die sich innerhalb der bzw. um die Spulenanordnung herum befinden.
Signaltrennvorrichtung nach Anspruch 12, bei der der Kern ein Topfkern ist, der in zwei Abschnitten (15, 16) ausgebildet ist, die durch eine sich erstreckende Klemmvorrichtung (22) aneinander geklemmt sind, die sich axial zur Spulenanordnung erstreckt.