DE4318173A1 - Funkenspalteinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenspaltein­ richtung zur Verwendung in einem elektrischen Filter­ verbinder.

In vielen elektrischen Verbinderanwendungen ist es we­ sentlich, daß Stoßspannungen oder Einschwingspannungen elektronische Komponenten innerhalb der elektrischen Ein­ richtung nicht erreichen, mit der der Verbinder verbunden ist. Dies gilt insbesondere in solchen Fällen, in denen der Verbinder verwendet wird, um ein Kabel mit einer elektrischen Einrichtung zu verbinden und wo es eine si­ gnifikante Möglichkeit gibt, daß Stoßspannungen innerhalb des Kabels auftreten, wie es beispielsweise in einem lo­ kalen Netzwerk (LAN-Netzwerk = local area network) auf­ treten kann. Infolgedessen wurden eine Anzahl von Vor­ schlägen gemacht zum Plazieren von Filtern innerhalb der Verbinder selbst, um zu verhindern, daß unerwünschte Spannungen, die außerhalb der elektrischen Einrichtung entstehen in die Einrichtung eintreten.

Ein übliches Verbinderfilterschema, das zuerst im US-Pa­ tent Nr. 4 500 159 offenbart wurde und auch im US-Patent Nr. 4 934 960 gezeigt ist, besteht darin, relativ billige Miniaturkondensatorchips zu verwenden, die in Ausnehmun­ gen in einem dielektrischen Verbinderkörper oder -gehäuse eingesetzt sind, wobei eine Elektrode der Chips einen elektrischen Signalkontakt in dem Verbinder kontaktiert, und wobei die andere Elektrode über einen Metallclip ge­ erdet ist, welcher auf den Verbinderkörper gesetzt ist. Jedoch besitzen die sich ergebenden, kapazativen Minia­ turfilter eine begrenzte Spannungsverträglichkeit bzw. Spannungshandhabungskapazität.

Gemäß einer Abwandlung des Chipkondensatorfilterschemas werden die Chipkondensatoren zwischen dem Außenkontakt eines BNC-Verbinders und dem Paneel bzw. der Platte, an dem der Verbinder befestigt ist, wodurch die Paneelmasse von der Kabelmasse entkoppelt wird, mit Ausnahme von Wechselspannungsstößen bzw. Stoßwechselspannungen. Jedoch sind die Entkopplungschipkondensatoren wie auch die Fil­ terkondensatoren durch Hochspannungsspitzen bzw. Stoß­ hochspannungen beschädigbar. Beispiele dieser Art von Verbinder umfassen den BNC-Verbinder, der in der Amphe­ nol-Verkaufsbroschüre gezeigt ist mit dem Titel "Kapazitiv entkoppelter BNC" ("Capacitively Decoupled BNC", Ausgabe 1/91, und auch den Verbinder, der im Patent Nr. 4 884 982 gezeigt ist.

Weitere Beispiele von Chipkondensator-Filter- oder -Ent­ kopplungsanordnungen sind auch in der US-Patent-Anmeldung Serial No. 07/704 117 und in den US-Patenten Nos. 2 454 448, 3 324 335, 3 791 711, 4 293 887, 4 509 090 und 4 905 931 gezeigt.

Eine Lösung des Problems der niedrigen Spannungsver­ träglichkeit bzw. Spannungshandhabungskapazität von Chip­ kondensatoren ist, Funkenspalteinrichtungen zu verwenden, zum Nebenschluß (Skunt) von Hochspannungsspitzen bzw. Stoßhochspannungen an Masse, wobei die herkömmlichen Fun­ kenspalteinrichtungen einen nicht leitenden Spalt in ei­ nem leitenden Pfad umfassen, welcher abnormal große Span­ nungen handhaben kann, die beispielsweise durch einen Blitzschlag induziert werden können. Jedoch sind die Ko­ sten der Herstellung herkömmlicher Funkenspalteinrich­ tungen in einer ausreichend kleinen Größe, so daß sie den Größenerfordernissen eines typischen Miniatursteckers entsprechen, unverhältnismäßig hoch, und die Verwendung von Funkenspalten in Miniaturfilter- oder BNC-Verbindern zum Zwecke des Vorsehens von Schutz gegen größere Span­ nungen erwies sich bisher als nicht durchführbar.

Beispiele diskreter Funkenspalteinrichtungen, oder Kon­ densator/Funkenspalt-Kombinationen, sind in den Patenten Nr. 3 087 093, 3 271 619, 3 316 457, 3 484 842, 3 564 682, 3 668 458, 4 318 149 und 4 626 957 gezeigt. Keine dieser Einrichtungen ist geeignet zur Verwendung in einem Filterverbinder der Kondensatorchipbauart oder in BNC-Verbindern.

Ein Beispiel einer Funkenspalteinrichtung, die als ge­ eignet zur Verwendung in einem BNC-Verbinder beschrieben wurde, ist in dem oben genannten Patent Nr. 4 884 982 ge­ zeigt. Jedoch erfordert die Verwendung dieser Einrichtung eine Modifikation des herkömmlichen entkoppelten BNC-Ge­ häuses und Masseclips, und auch die Verwendung eines ge­ trennten bzw. separaten Dielektrikums, um die sehr ge­ nauen bzw. akkuraten Spaltdimensionen zu erhalten, was alles Probleme darstellt hinsichtlich der Kosten als auch der Effizienz.

Zusammenfassung der Erfindung

Dementsprechend ist es ein Ziel der Erfindung, eine kostengünstige und doch wirksame bzw. effiziente Funken­ spalteinrichtung vorzusehen zur Verwendung in einem elek­ trischen Verbinder.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Verbinder vorzusehen, der sowohl min­ destens einen Chipkondensator zum Koppeln eines elektri­ schen Kontakts mit einer Gehäusemasse oder Paneel bzw. Frontplatte als auch mindestens eine Funkenspaltein­ richtung umfaßt zum Schutz gegen Spannungen, die zu groß sind für herkömmliche Filter.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Verbinder von der Bauart vorzusehen, die Chipkondensatoren verwendet, die in Ausnehmungen in einem dielektrischen Verbinderkörper eingesetzt sind, wo­ bei eine Elektrode jedes Kondensators mit einem elek­ trischen Kontakt verbunden ist, der in dem dielektrischen Körper enthalten ist, und wobei die andere Elektrode je­ des Kondensators mit Masse verbunden ist über einen Mas­ seclip, der auf dem dielektrischen Körper angebracht ist, wobei der Filterverbinder mindestens eine Funkenspalt­ einrichtung umfaßt, die in eine der Ausnehmungen einge­ setzt ist.

Diese Ziele werden in Übereinstimmung mit den Grundsätzen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung er­ reicht durch Vorsehen einer Funkenspalteinrichtung in der Form eines leitenden Hauptkörpers mit einer Länge, die geringer ist als eine Länge einer Ausnehmung in einem di­ elektrischen Kunststoffverbindergehäuse, wobei die Aus­ nehmung sich zwischen einem zu schützenden Leiter oder Kontakt und einem Masseclip erstreckt, wobei die Länge des gewünschten Funkenspalts plus der Länge des Haupt­ körpers der Funkenspalteinrichtung gleich ist zu der Länge der Ausnehmung in einer Richtung parallel zu einer Achse der Ausnehmung, die sich von dem Kontakt zu dem Masseclip erstreckt.

Die Ziele der Erfindung werden weiter gefördert durch das Vorsehen eines Flanschs an einem Ende des leitenden Hauptkörpers, wobei der Flansch mit einer Außenoberfläche des Verbindergehäuses in Eingriff steht, um das andere Ende des leitenden Hauptkörpers relativ zu dem zu schüt­ zenden Kontakt oder Leiter zu positionieren. Vorzugsweise werden der Hauptkörper und der Flansch als eine integrale Einheit ausgebildet, wobei der Flansch als ein Kontakt für den Masseclip dient.

Die Ziele der Erfindung werden auch erreicht durch Vor­ sehen eines elektrischen Verbinders, welcher eine derar­ tige Funkenspalteinrichtung umfaßt, die ausschließlich aus einem leitenden Hauptkörper und einem Flansch, wie oben beschrieben, besteht, und insbesondere durch Vor­ sehen eines elektrischen Miniaturverbinders, welcher eine derartige Funkenspalteinrichtung umfaßt, wobei deren Flansch mit einem Masseclip in Eingriff steht, und wobei deren Hauptkörper in einer Ausnehmung in dem Kunststoff­ verbindergehäuse positioniert ist, wobei der Verbinder auch mit mindestens einem Chipkondensator versehen ist, der in einer zweiten Ausnehmung positioniert ist ähnlich der Ausnehmung, in der die Funkenspalteinrichtung posi­ tioniert ist, wobei eine Elektrode davon in Eingriff mit dem Kontakt steht und eine Elektrode in Eingriff mit dem Masseclip steht.

Allgemeiner sieht die Erfindung daher eine Funkenspalt­ einrichtung vor für einen elektrischen Verbinder, der ausschließlich aus einem leitenden Hauptkörper und einem integralen Flansch besteht, und die keinen eigenen Spalt umfaßt, und ferner sieht die Erfindung einen elektrischen Verbinder vor, welcher eine solche Einzel-Glied-Funken­ spalteinrichtung umfaßt, wie es aus der folgenden genauen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung noch deutlich wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektri­ schen Miniaturverbinders und einer Funkenspalt­ einrichtung, konstruiert gemäß den Grundsätzen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfin­ dung;

Fig. 2 ist eine Schnittenendansicht des elektrischen Mi­ niaturverbinders von Fig. 1, einschließlich eines eingebauten Chipkondensatorfilters und der bevor­ zugten Funkenspalteinrichtung.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt ein BNC-Ver­ binder 1 einen dielektrischen Körper oder ein Gehäuse 2, beispielsweise aus Kunststoff. Das Gehäuse 2 umfaßt vier Ausnehmungen 3, die mit vier größeren Ausnehmungen 4 auf dem Äußeren des Hauptkörpers in Verbindung stehen und die vorgesehen sind zum Zwecke der Aufnahme von Teilen eines Masseclips 5, der auf dem Gehäuse angebracht ist. Die Ausnehmungen 3 stehen auch mit einer zentralen Öffnung 6 zur Aufnahme eines elektrischen Kontakts 7 in Verbindung. Der Kontakt 7 ist während des Gebrauchs mit dem äußeren Kontakt einer (nicht gezeigten) zusammenpassenden Kupplung verbunden, welcher seinerseits mit einem Koaxialkabel­ schirm verbunden ist und somit auf Massepotential ist. Ein (nicht gezeigter) Innenkontakt leitet auf bekannte Weise die Informationssignale.

In dem gezeigten Ausführungsbeipiel ist ein Kupplungs­ glied 8 vorgesehen, das mit einem Gewinde versehen ist und sich von dem Gehäuse 2 erstreckt, um die zusam­ menpassende Kupplung an dem Verbinder oder Stecker 1 zu sichern. Zusätzlich sind Stifte 9 und 10 vorgesehen zum Zwecke der Anbringung des Verbinders auf einer Leiter­ platte (nicht gezeigt), wobei die Leiterplatte Leiter­ bahnen umfaßt, mit denen der (nicht gezeigte) Innenkon­ takt und der Außenkontakt 7 auf herkömmliche Weise elek­ trisch verbunden sind.

Der Erd- oder Masseclip 5 hat die Form einer elektrisch leitenden Metallplattenfeder, die an Ecken 11 umgebogen ist, um über den dielektrischen Körper oder Gehäuse 2 zu passen. Der Masseclip 5 umfaßt eine Zunge 21 zum Herstel­ len eines Massepfads zu einem Paneel bzw. einer Front­ platte sowie vier elastische Zinken oder Laschen 12, die sich in die Ausnehmungen 4 erstrecken, um die Masseelek­ troden 13 der Chipkondensatoren 14 zu kontaktieren und eine elektrische Verbindung damit herzustellen. Die Chip­ kondensatoren 14 sind in jeweilige äußere Öffnungen der Ausnehmungen 3 eingesetzt, so daß eine erste Elektrode 23 jedes eingesetzten Kondensators den elektrischen Kontakt 7 innerhalb der Öffnung 6 kontaktiert und eine elektri­ sche Verbindung damit herstellt, während die zweite Elektrode 24 sich in die Nähe der äußeren Öffnung er­ streckt, um mit einem Zinken 12 in Eingriff zu kommen, der sich von dem Clip 5 erstreckt, um dadurch eine kapa­ zitive Kupplung zwischen dem Außenkontakt und dem Clip zu bilden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung ist ein Chipkondensator 14 in zumindest einer der vier Ausnehmungen plaziert.

In mindestens einer der vier Ausnehmungen ist auch eine Funkenspalteinrichtung 15 vorgesehen. Die Funkenspalt­ einrichtung 15 umfaßt einen leitenden Hauptkörper 16, ge­ bildet beispielsweise aus Formgußmetall und abgebildet als ein Zylinder mit einem Radius, der ungefähr gleich, jedoch kleiner als die Breite einer der Ausnehmungen 3 ist, um in die Ausnehmung zu passen. Die Funkenspaltein­ richtung 15 umfaßt auch Mittel zum axialen Positionieren des Hauptkörpers in der Ausnehmung, um einen Funkenspalt 17 zwischen dem elektrischen Kontakt 7 und einem Ende 18 des Hauptkörpers 16 zu bilden. Die axialen Positionier­ mittel bestehen in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Flansch 19, der integral mit dem Hauptkörper 16 gegossen ist und eine größere Breite besitzt als die Breite einer Ausnehmung 3, um zu verhindern, daß der Hauptkörper 16 über einen vorbestimmten Punkt hinaus in die Ausnehmung eingeführt wird.

Im Fall eines typischen BNC-Verbinders der "Block"-Bauart nach Industriestandard, wie gezeigt, wäre eine geeignete Spaltgröße ungefähr 0,004′′ (0,1016 mm), obwohl die Spalt­ größe nach Wunsch dadurch angepaßt werden kann, daß man den Hauptkörper 16 so ausbildet, daß er eine geeignete Länge in der Richtung einer Achse besitzt, die sich von der inneren, mit dem Gehäuse in Eingriff stehenden Ober­ fläche des Flanschs 19 zu dem Ende 18 des Hauptkörpers 16 erstreckt. Um den Funkenspalt zu bilden, sollte daher die Axiallänge des Hauptkörpers 16 von dem Ende 18 bis zum Flansch 19 plus die Länge des Funkenspalts 17 genau gleich dem Abstand von der Außenseitenöffnung der Ausneh­ mung 3 zu dem Kontakt 7 sein.

Obwohl ein bevorzugtes und besonders vorteilhaftes Aus­ führungsbeipsiel der Funkenspalteinrichtung der Erfindung und eine elektrische Verbindung einschließlich selbiger beschrieben wurde, wird es dem Fachmann nichts desto we­ niger klar sein, daß zahlreiche Variationen des oben be­ schriebenen Verbinders und der Funkenspalteinrichtung möglich sind.

Als erstes sollte beachtet werden, daß die obige Funken­ spalteinrichtung nicht erfordert, daß ein Funkenspalt in der Einrichtung selbst gebildet wird, und daß der Fun­ kenspalt statt dessen vorgesehen wird durch Positionieren der Einrichtung relativ zu dem Leiter, der durch die Ein­ richtung geschützt werden soll. Somit erfordert die Fun­ kenspalteinrichtung der Erfindung mindestens einen lei­ tenden Hauptkörper und axiale Positioniermittel. Außer diesen Erfordernissen ist der Fachmann jedoch frei, in der Konstruktion von Veränderungen der Einrichtung der Erfindung einschließlich Veränderung in der Gestalt des Hauptkörpers und in der Form der Positioniermittel.

Ferner soll die abgebildete Form des Verbinders selbst nur veranschaulichend sein und keineswegs beschränkend.

Die Funkenspalteinrichtung der Erfindung kann in einer breiten Vielfalt von kapazitiv entkoppelten BNC-Verbin­ dern, Filterverbindern und anderen elektrischen Einrich­ tungen verwendet werden, einschließlich elektrischer Multi-Verbinder, Mehrfach-Stift-Verbinder, sowohl gefil­ tert als auch nicht gefiltert, elektrischer Verbinder mit anderen Filtern als Chipkondensatoren, Stoßspannungs- bzw. Spannungsspitzen-Unterdrückungs-Miniaturverbinder, und sofort, jedoch nicht darauf beschränkt.

Schließlich wird der Fachmann erkennen, daß die Funken­ spalteinrichtung der Erfindung nicht nur anstatt von Fil­ tern verwendet werden kann, deren eine Elektrode direkt mit dem Verbinderkontakt in Eingriff steht, sondern auch in Filterverbindern von der Bauart verwendet werden kann, bei denen der Filter mit einem getrennten leitenden Kon­ taktglied in Eingriff steht, welches mit dem Kontakt elektrisch verbunden ist. Daher soll die Erfindung durch die obige Beschreibung nicht beschränkt werden.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor. Eine Funkenspalteinrichtung umfaßt einen leitenden Haupt­ körper und einen integralen leitenden Flansch, jedoch keinen Spalt. Der Spalt wird gebildet durch Einbau der Einrichtung, so daß der Flansch ein Ende des Hauptkörpers relativ zu einem Leiter positioniert, der einen Teil ei­ nes elektrischen Kontakts in einem elektrischen Filter­ verbinder bildet oder damit verbunden ist, um einen ge­ wünschten Spalt zwischen dem Körper und dem Leiter zu bilden. Die so eingebaute Funkenspalteinrichtung ist ins­ besondere geeignet zur Verwendung in Miniaturfilter­ verbindern der Bauart, bei der die Filter Kondensator­ chips sind, die in Ausnehmungen in dem Verbindergehäuse zwischen einem elektrischen Kontakt und einem Masseclip positioniert sind, wobei die Funkenspalteinrichtung einen Kondensatorchip in einer der Ausnehmungen ersetzt.

Claims (10)

1. Funkenspalteinrichtung zur Verwendung in einem elek­ trischen Verbinder, einschließlich eines elektrisch leitenden Hauptkörpers, gekennzeichnet durch: Hauptkörperpositioniermittel auf dem Hauptkörper zum Positionieren eines Endes des Hauptkörpers in einer Ausnehmung eines dielektrischen elektrischen Fil­ tergehäuses, und zwar um einen vorbestimmten Abstand von einem elektrischen Leiter entfernt, der inner­ halb des Gehäuses enthalten ist, um dadurch einen Funkenspalt zwischen dem Ende des Körpers und dem Leiter zu bilden.

2. Funkenspalteinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Positioniermittel aus einem Flansch an einem zweiten Ende des Hauptkörpers be­ stehen, wobei der Flansch eine Breite besitzt, die größer ist als eine maximale Breite des Hauptkör­ pers.

3. Funkenspalteinrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hauptkörper und der Flansch integral miteinander ausgebildet sind.

4. Funkenspalteinrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Flansch elektrisch leitend ist, um dadurch Mittel zu bilden zum Erden von Span­ nungen, die in dem Hauptkörper vorhanden sind.

5. Elektrischer Verbinder, der folgendes umfaßt: ein di­ elektrisches Gehäuse mit einer Öffnung und minde­ stens einer Ausnehmung in Verbindung zwischen der Öffnung und einem Äußeren des Gehäuses, ein elek­ trisch leitendes Kontaktglied in der Öffnung, und ein Masseglied, und ferner dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenspalteinrichtung eines der vorherge­ henden Ansprüche zwischen dem Kontaktglied und dem Masseglied positioniert ist.

6. Elektrischer Verbinder gemäß Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse eine Vielzahl der ge­ nannten Ausnehmungen umfaßt, wobei mindestens eine der Ausnehmungen ein elektrisches Bauteil darin um­ faßt, dessen eine Elektrode mit dem Kontakt verbun­ den ist und dessen zweite Elektrode mit den Er­ dungsmitteln elektrisch verbunden ist.

7. Elektrischer Verbinder gemäß Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bauteil ein Kondensatorchip ist.

8. Elektrischer Verbinder gemäß Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Masseglied einen elastischen Metallmasseclip aufweist, der auf einer Außenober­ fläche des dielektrischen Körpers positioniert ist, um die zweite Elektrode und die Positioniermittel zu kontaktieren.

9. Elektrischer Verbinder gemäß Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Masseclip mindestens zwei ela­ stische Zinken oder Laschen umfaßt, die jeweils mit der zweiten Elektrode bzw. den Positioniermitteln in Eingriff stehen.

10. Elektrischer Verbinder gemäß Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Positioniermittel ein leiten­ der Flansch sind, der integral mit dem Hauptkörper ausgebildet ist und eine Breite besitzt, die größer ist als eine Breite des Hauptkörpers gemessen in ei­ ner Richtung senkrecht zu einer Achse, die den Flansch und das Ende des Hauptkörpers verbindet.