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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft allgemein
elektrische Verbinder und insbesondere eine elektrische Verbinder-Anordnung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektrische Schaltungen müssen oft
vor elektromagnetischen Störungen
(EMI) und Hochfrequenzstörungen
(RFI) geschützt
werden, die in das System eindringen oder es anregen. Die Benutzer des
Systems müssen
auch vor gefährlichen
Spannungsdifferentialen geschützt
werden. Mit anderen Wörtern,
viele elektrische Systeme müssen
sowohl „ruhig
als auch sicher" sein.
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In verschiedenen elektrischen Schaltungen können elektrische
Verbinder-Anordnungen zur Verbindung der Schaltung durch eine Tafel
oder eine gedruckte Schaltungsplatine oder beide befestigt werden.
In einigen Fällen
ist die Tafel leitfähig
und kann den Rahmen oder das Chassis der Vorrichtung umfassen, wie
beispielsweise ein Personalcomputer. Gleichgültig ob der in solchen Systemen
benutzte elektrische Verbinder an einer Tafel, an einer Schaltungsplatine
oder an beiden befestigt ist, kann der Verbinder eine kapazitive
Kopplung aufweisen, die in der Weise funktioniert, dass die hochfrequenten Spannungen
vom Verbinder zur Tafel oder zur Platine geleitet werden, während der
Verbinder von dem direkten Kontakt mit der Tafel oder der Platine
isoliert ist.
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Im wesentlichen ist eine selektive
Kopplung zwischen dem Verbinder und Masse vorgesehen:
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EP-A-0 739 062 offenbart einen Kombinationsverbinder
mit einem modularen Buchsenteil, welches einen BNC Verbinderabschnitt
und eine Buchsenaufnahmeöffnung
aufweist. Weiter umfasst der Kombinationsverbinder ein Schirmungsglied,
das den modularen Buchsenteil teilweise überdeckt. Ein Filterelement
ist zwischen dem äußeren Kontakt
des BNC-Verbinderabschnittes
und dem Schirmungsglied angeordnet, um eine Masseverbindung zu schaffen.
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Die Erfindung bezweckt Verbesserungen
in derartigen elektrischen Netzwerken, welche das Isolieren eines
elektrischen Verbinders umfassen. Das Netzwerk umfasst elektrische
Elemente, die die Schaltung und die Ausrüstung wie auch den Benutzer
vor Hochfrequenzstörungen
und wesentlichen Spannungsdifferentialen wirksam schützt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine neue und verbesserte elektrische Verbinderanordnung
zur Verwendung in den oben beschriebenen Systemen zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch eine elektrische
Verbinderanordnung gemäß Patentanspruch
1 gelöst. Diese
elektrische Verbinderanordnung umfasst einen elektrischen Verbinder
mit einer äußeren leitfähigen Hülle oder
Schale, welche in der Aufnahme eines dielektrischen Einsatzes befestigt
ist und wenigstens einen elektrischen Anschluß aufweist. Wenigstens ein
elektrisches Element ist zwischen der äußeren leitfähigen Schale des Verbinders
und einer äußeren leitfähigen Abschirmung
in Kontakt gehalten, welche einen wesentlichen Teil des dielektrischen
Einsatzes umgibt, um zwischen ihnen eine vorbestimmte elektrische
Kopplung zu etablieren.
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In einer beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
die Anordnung ein dielektrisches Gehäuse, welches ein erstes Verbinderteil
und ein zweites Verbinderteil definiert. Das erste Verbinderteil
hält wenigstens
einen elektrischen Anschluss, der einen geeigneten Anschluss eines
ersten komplementären
passenden Verbinders ergreifen kann. Der zweite Verbinderteil definiert
eine Aufnahme. Ein in der Aufnahme befestigter elektrischer Verbinder
umfasst eine äußere leitfähige Schale
und besitzt wenigstens einen elektrischen Anschluss, der einen geeigneten
Anschluss eines zweiten komplementären, passenden Verbinders ergreifen
kann. Eine leitfähige Abschirmung
ist um einen wesentlichen Teil des dielektrischen Gehäuses angeordnet.
Ein elektrisches Element wird von dem zweiten Verbinderteil des
dielektrischen Gehäuses
eingefangen und wird zwischen der äußeren leitfähigen Schale des elektrischen
Verbinders und der Abschirmung in Kontakt gehalten, um zwischen
ihnen eine passive elektrische Kopplung aufzubauen.
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Das elektrische Element kann ein
Kondensator, ein Widerstand oder eine Induktivität, eine Diode oder ein anderes
geeignetes elektrisches Element sein. Die äußere leitfähige Schale des Verbinders und
die Abschirmung können
gestanzt und aus einer Metallfolie mit Federfingern zum Ergreifen
gegenüberliegender
Elektroden des elektrischen Elementes sein. Ein nachgiebiger leitfähiger Einschub
kann zwischen die Elektroden der elektrischen Elemente und den Federfingern
eingefügt
sein, um abzufedern und guten elektrischen Kontakt sicherzustellen.
Die Abschirmung kann einen oder mehrere Kontakte aufweisen, wie
etwa ausgekragte Federarme, um eine äußere leitfähige Schale des ersten komplementären passenden
Verbinders zu ergreifen, um ein direkte elektrische Kopplung zwischen
der Abschirmung und dem passenden Verbinder zu schaffen.
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Ein Merkmal der Erfindung besteht
darin, dass der zweite Verbinderteil des dielektrischen Gehäuses ein
vom ersten Verbinderteil des dielektrischen Gehäuses separater dielektrischer
Einsatz ist. Der dielektrische Einsatz umfaßt eine Tasche zur Aufnahme
des elektrischen Elementes. Der dielektrische Einsatz umfasst ferner
eine bewegliche Wand zum Öffnen
der Tasche, um das Einfügen
eines elektrischen Elementes in sie und das Schließen der
Tasche zwecks Halten des elektrischen Elementes darin zu ermöglichen.
Wie hier beschrieben umfasst der dielektrische Einsatz wenigstens
ein Paar von relativ beweglichen Seitenwänden, die die Aufnahme definieren
und die bewegliche Wand bilden, wobei eine der Seitenwände die
Tasche für
das elektrische Element aufweist und die andere Seitenwand zum Öffnen und
Schließen
der Tasche geeignet ist. Weiterhin ist der dielektrische Einsatz
einschließlich
dessen Seitenwänden
aus Kunststoff geformt und die Seitenwände sind durch ein integral
angeformtes Gelenk zur relativen Bewegung miteinander verbunden.
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Schließlich kann die Abschirmung
der Anordnung Füße zum Befestigen
der Anordnung auf einer Schaltungsplatine und zum Befestigen mit
einer Massebahn auf der Platine umfassen. Wie beschrieben kann die äußere leitfähige Schale
des Verbinders ferner Fußteile
zum Befestigen der Anordnung auf der gedruckten Schaltungsplatine
aufweisen. Die leitfähige
Schale des elektrischen Verbinders kann an der Vorderseite des dielektrischen
Gehäuses
vorstehen und Arretierflansche aufweisen, welche mit dem zweiten
komplementären
passenden Verbinder zusammenwirken.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
Erfindung gehen aus der nachfolgenden, ins Einzelne gehenden Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen hervor.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die neuen erfindungsgemäßen Merkmale sind
im einzelnen in dem beigefügten
Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung einschließlich
der ihr zugrundeliegenden Aufgaben und der mit ihr erzielbaren Vorteile
kann am besten durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen gewonnen werden, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche
Elemente in den Figuren bezeichnen, und welche zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten
elektrischen Verbinderanordnung, welche so befestigt ist, dass sie
sich durch eine gestrichelt dargestellte Platte oder Tafel erstreckt
und zu einem Paar von komplementären,
passenden Verbindern passt;
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2 die
Ansicht eines vertikalen Schnittes längs der Linie 2-2 aus 1;
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3 einen
vertikalen Teilschnitt längs
der Linie 3-3 aus 9;
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4 eine
perspektivische Ansicht der äußeren Abschirmung
der Verbinderanordnung;
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5 eine
perspektivische Ansicht des geöffneten
dielektrischen Einsatzes;
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6 eine
perspektivische Ansicht des geschlossenen dielektrischen Einsatzes;
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7 eine
perspektivische Ansicht des elektrischen Verbinders, der in dem
dielektrischen Einsatz befestigt werden kann;
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8 eine
vergrößerte Ansicht
des Kontaktbereichs zwischen der Abschirmung und der Schale des
Verbinders mit dem in 3 eingekreisten
elektrischen Element und
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9 eine
perspektivische Ansicht der vollständig zusammengebauten Verbinderanordnung.
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Detailierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
im einzelnen und zunächst
auf 1, ist die Erfindung in
einer elektrischen Verbinderanordnung eingebettet, die im Ganzen
mit 10 bezeichnet ist, und die geeignet ist, mit ersten
und zweiten Komplementärverbindern
zusammenzupassen, die allgemein mit 12 beziehungsweise 14 bezeichnet
sind. Die Verbinderanordnung paßt
zu den Verbindern 12 und 14 durch die Öffnungen 16 und 18 in
einer gestrichelt dargestellten Tafel. Die Tafel kann Teil eines
leitfähigen Rahmens
oder Chassis, beispielsweise eines Computers sein. Die Verbinderanordnung 10 ist
auch geeignet, auf einer gedruckten Schaltungsplatine befestigt
zu werden, was sich aus Nachfolgendem ergibt.
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Gemäß 1 und 2 umfasst
der erste oder obere passende Verbinder 12 einen nach vorne
vorstehenden dielektrischen Passteil 22 mit einem oder mehreren
blattförmigen
auf ihm vorgesehenen Anschlüssen 24.
Wenigstens der Passteil ist von einer äußeren leitfähigen Hülle 26 im wesentlichen
umgeben, welche aus einem Blech gestanzt und geformt sein kann.
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Der zweite oder untere passende Verbinder 14 besitzt
ebenfalls einen nach vorne vorstehenden dielektrischen Passteil 28,
welcher ein mehrere Federanschlüsse 30 umgebendes
Gehäuse
definiert. Eine äußere leitfähige Hülle 32 umgibt
den vorwärts vorstehenden
Passteil 28. Die Hülle
kann aus leitfähigem
Blech hergestellt sein. Ein paar Rastarme 34 stehen aus
dem unteren Verbinder 14 nach vorne vor, und zwar an der
Außenseite
des Passteils 28 und der Hülle 32.
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Die elektrische Verbinderanordnung 10 umfasst
ein dielektrisches Gehäuse,
das allgemein mit 36 (2)
bezeichnet ist, und das einen ersten oder oberen Verbinderteil 38 und
einen zweiten oder unteren Verbinderteil
40 umfasst. Das
Gehäuse 36 hält einen
oder mehrere, allgemein mit 42 bezeichnete Anschlüsse. Jeder
Anschluss ist im Wesentlichen L-förmig und weist einen federartigen
Schenkel oder Kontaktteil 42a und einen herabreichenden
Schenkel oder Endteil 42b auf. Der Kontakteil 42a ist
auf dem oberen Verbinderteil 38 angeordnet, um den zugehörigen Anschluss 24 des
oberen passenden Verbinders 12 zu ergreifen. Der Endteil 42b erstreckt
sich unter das Gehäuse
zum Einfügen
in ein Loch in einer gedruckten Schaltungsplatine und zum Verlöten mit einer
Leiterbahn auf der Platine und/oder in dem Loch. Obgleich nicht
dargestellt, können
die hinteren Teile alternativ so konfiguriert werden, dass sie auf der
Oberfläche
von geeigneten Signalbahnen auf der Platine befestigt werden können.
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Gemäß 3 in Verbindung mit 2 definiert der zweite oder untere Verbinderteil 40 des
elektrischen Gehäuses 36 eine
Aufnahme 44 zum Aufnehmen eines elektrischen Verbinders 46.
Der elektrische Verbinder ist isoliert in 7 dargestellt und umfasst ein inneres
dielektrisches Gehäuse 48 (2), welches von einer äußeren Abschirmung 50 im
Wesentlichen umgeben ist, was am besten aus 7 zu erkennen ist. Das dielektrische
Gehäuse 48 enthält einen
vorwärts
vorstehenden Passteil oder Zunge 52 mit blatt- oder lamellenartigen
Anschlüssen 54 an
den gegenüberliegenden
Seiten zum Eingriff mit federartigen Anschlüssen 30 des unteren
passenden Verbinders 14. Die Anschlüsse 54 besitzen herabreichende
Endabschnitte 54a zur Lotverbindung mit geeigneten Signalspuren
auf der Platine durch Einfügung
in Löcher
in der gedruckten Schaltungsplatine. Obgleich nicht dargestellt,
können
die rückwärtigen Abschnitte
alternativ so konfiguriert werden, dass sie auf der Oberfläche von
geeigneten Signalspuren auf der Platine befestigt werden können. Eine äußere Abschirmung 50 des
Verbinders 46 besitzt ein Paar von Federfingern 56 auf
dessen Oberseite und Boden zum Eingriff in die Außenhülle 32 des
unteren passenden Verbinders 14. Daher sind die Außenschalen
der Verbinder 14 und 46 elektrisch vereinigt.
Die Hülle 50 kann
auch ein Paar von herabreichenden Schenkelteilen 58 zur
Einfügung
in geeignete Löcher
in der gedruckten Schaltungsplatine und zur Verbindung mit Massespuren
auf der Platine umfassen. Jedoch können diese Schenkel in gewissen
Fällen
weggelassen werden. Schließlich
hat die Außenhülle des
Verbinders 46 auswärts
vorstehende Federfinger 60 an gegenüberliegenden Seiten, wie man
am besten aus 3 und 7 erkennt. Die gesamte Außenhülle 50 kann
aus einer Metallbahn gestanzt und geformt werden.
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4 zeigt
am besten die Gesamtkonfiguration, die äußere Abschirmung 62,
die das dielektrische Gehäuse 36 im
Wesentlichen umgibt, unter Einschluss des dielektrischen Einsatzes 40 der
Verbinderanordnung 10. Die Schutzhülle kann aus Blechmaterial
gestanzt und geformt werden, und besitzt eine obere Wand 64,
gegenüberliegende
Seitenwände 66 und
eine Stirnwand 68. Mehrere Federfinder 70 sind
aus der Oberwand 64 und den Seitenwänden 66 herausgestanzt
und geformt, um die Hülle 26 des oberen
komplementären
passenden Verbinders 12 zu ergreifen. Ein Paar von Schenkeln 42 erstreckt sich
von jeder Seitenwand 66 der Hülle herab zum Einfügen in geeignete
Löcher
in der gedruckten Schaltungsplatine und zur Verbindung mit geeigneten
Massebahnen auf der Platine und/oder in den Löchern. Jede Seitenwand 66 der
Hülle besitzt
eine Öffnung 74 aus
noch zu erläuternden
Gründen,
wie auch einen einwärts
gerichteten Federfinger 76. Die Stirnwand 68 der
Hülle besitzt
eine obere Öffnung 78, durch
welche ein oberer passender Verbinder 12 eingeführt wird,
wie auch eine untere Öffnung 80,
durch welche das stirnseitige passende Ende des elektrischen Verbinders 46 sich
erstreckt, wie am besten aus 2 zu
erkennen ist.
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5 und 6 zeigen den zweiten oder
unteren Verbinderteil 40 des dielektrischen Gehäuses 36 (2), welcher eine faltbare
Struktur besitzt, die einen separaten dielektrischen Einsatz zum
Zusammenbau mit der elektrischen Verbinderanordnung 10 aufweist.
Selbstverständlich
kann die Anordnung jedoch auch so getroffen sein, dass der zweite
oder untere Verbinderteil mit dem ersten oder oberen Verbinderteil 38 zur
Bildung eines einteiligen dielektrischen Gehäuses 36 integral sein
kann. Der dielektrische Einsatz 40 besteht aus einer einteiligen
Struktur mit einer oberen Wand 82, einem Paar von Seitenwänden 84 und
einer Rückwand 86.
Die Seitenwände 84 sind
mit der oberen Wand 82 durch integral angeformte Dauergelenke 88 verbunden.
Die hintere Wand 86 ist mit der oberen Wand 82 durch
ein ingetral angeformtes Dauergelenk 90 verbunden. 5 zeigt den Einsatz in offenem
Zustand und 6 zeigt den
Einsatz in seinem geschlossenen Zustand, wobei die Oberwand 82 nach
oben weist, wie das 2 und 3 zeigen. Der Einsatz wird
durch Falten der Seitenwände 84 relativ
zur oberen Wand 82 in Richtung der Pfeile „A" (Figur) und Falten
der rückwärtigen Wand 86 relativ
zur oberen Wand in Richtung des Pfeiles „B" bis die Wände ein kastenartiges Gehäuse gemäß 6 bilden, geschlossen. Benachbarte Kanten 92 der
Wände sind
abgerundet, um das vollständige
Schließen
der Struktur zu erleichtern. Gemäß 6 besitzt jede Seitenwand 84 einen
nach außen
vorstehenden rechtwinkligen Vorsprung 94, welcher in die Öffnungen 74 (4) in den Seitenwänden 66 der
Schutzhülle 62 einschnappen
kann, um das Befestigen des Einsatzes innerhalb der Hülle zu erleichtern.
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Der dielektrische Einsatz 40 (5 und 6) besitzt Mittel zur Befestigung eines
oder mehrerer elektrischer Elemente, die allgemein mit 96 bezeichnet
sind, um das Etablieren einer elektrischen Kopplung zwischen der
Außenhülle 50 des Verbinders 46 und
der Abschirmung 62 der Anordnung zu erleichtern. Im Einzelnen
umfasst jede Seitenwand 84 des Einsatzes eine Tasche 98 mit
einem geschlossenen Ende 98a und einem offenen Ende 98b.
Wenn der Einsatz geöffnet
ist (5), können elektrische
Elemente 96 in Taschen 98 durch die offenen Enden 98b positioniert
werden, bis die Elemente gegen die geschlossenen Enden 98a der
Taschen anliegen. Wenn der dielektrische Einsatz in seine geschlossene
Stellung gemäß 6 gefaltet wird, bewegt
sich ein Paar von Ansätzen 100 an
gegenüberliegenden
Kanten der oberen Wand 82 in die offenen Enden 98b der
Taschen, um die Taschen vollständig
zu verschließen und
die Elemente 9b in ihnen einzufangen.
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8 zeigt
den dielektrischen Einsatz 40 in seiner geschlossenen Position,
in welcher er eines der Elemente 96 in der zugehörigen Tasche 98 einfängt. Das
elektrische Element kann ein Kondensator, ein Widerstand, eine Induktivität, eine
Diode oder ein anderes geeignetes Element sein. Jedenfalls umfasst
das Element gegenüberliegende
Elektroden 96a (8),
die mit einem der Federfinger 60 der Außenhülle 50 des elektrischen
Verbinders 46 in Kontakt treten können, und die andere Elektrode
steht in Kontakt mit einem der Federfinger 76 der Abschirmung 62.
Dieser Kontaktbereich mit dem elektrischen Element ist in 3 an beiden gegenüberliegenden
Seiten der Verbinderanordnung dargestellt. Daher etablieren die
elektrischen Elemente eine vorgegebene elektrische Kopplung zwischen
der Außenhülle 50 des
Verbinders 46 und der Abschirmung 62 der Verbinderanordnung.
Wenn das elektrische Element ein Kondensator ist, wird zwischen
den beiden Hüllen
eine kapazitive elektrische Kopplung erzeugt. Selbstverständlich können ein
elektrisches Element oder eine Mehrzahl von elektrischen Elementen
mit einem Netzwerk zwischen der Hülle 50 des Verbinders 46 und
der Abschirmung 62 der Verbinderanordnung gekoppelt werden.
In solch einem Netzwerk können
alle Komponenten gleich oder unterschiedlich sein.
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8 zeigt,
dass ein Paar von nachgiebigen leitfähigen Kissen 102 zwischen
den Elektroden 96a des elektrischen Elementes 96 und
den Federfingern 60 und 76 der beiden leitfähigen Hüllen angeordnet werden
kann. Diese nachgiebigen leitfähigen
Kissen können
aus einem leitfähigen
faserartigen Material hergestellt werden, um Toleranzen auszugleichen, die
in der Herstellung der Anordnung auftreten können.
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Schließlich zeigt 9 am
besten, auf welche Weise der dielektrische Einsatz 40 und
die Außenhülle 50 des
Verbinders 46 von der Stirnwand 68 der Abschirmung 62 der
Verbinderanordnung 10 nach vorne vorstehen. Der nach vorne
vorstehende Teil des dielektrischen Einsatzes wird in der Öffnung 18 (1) der leitfähigen Tafel 20 angeordnet
und dadurch die leitfähige
Hülle 50 des
Verbinders 46 von der leitfähigen Tafel elektrisch isoliert
und die Verbinderanordnung 10 bezüglich der Tafel 20 positioniert. Andererseits
wird die Stirnwand 68 der leitfähigen Abschirmung 62 der
gesamten Verbinderanordnung gegen die leitfähige Tafel anliegen und einen
direkten Kontakt mit dieser etablieren. Wie man tatsächlich aus 9 erkennt, sind ein Paar
von Federfingern 106 so gestanzt und ausgeformt, dass sie
von der Stirnwand 68 der Abschirmung nach vorne vorstehen,
um ein positives Ergreifen mit der leitfähigen Tafel zu etablieren.
Wenn der untere passende Verbinder 14 in den Verbinder 46 eingefügt ist,
rasten Schnapparme 34 (1 und 2) hinter die nach außen gerichteten
Flansche 108 (9)
der Hülle 50 des
Verbinders 46. Zusätzlich
ermöglichen
es Ausnehmungen 110 in dem Einsatz 40, dass die
Federfinger 56 oben auf der leitfähigen Hülle 50 nach oben biegen, wenn
der untere komplementäre
Verbinder in den Verbinder 46 eingefügt ist.
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Man sieht, dass die Erfindung auch
in anderen speziellen Ausführungsformen
realisiert werden kann, ohne dass von den wesentlichen Eigenschaften
derselben abgewichen wird. Die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen
sind daher in jeder Hinsicht als illustrativ und nicht beschränkend anzusehen,
und die Erfindung ist nicht beschränkt auf die oben mitgeteilten
Einzelheiten.