DE2745027A1

DE2745027A1 - Elektrischer verbinder

Info

Publication number: DE2745027A1
Application number: DE19772745027
Authority: DE
Inventors: John Peter Nijman
Original assignee: Bunker Ramo Corp
Current assignee: Bunker Ramo Corp
Priority date: 1976-10-12
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1978-04-13
Also published as: GB1585377A; BR7706579A; US4083022A; CA1111115A; JPS5359881A

Description

P 12 036 ⁶· ^Okt

BUNKER RAMO CORPORATION

900 Commerce Drive, Oak Brook, Illinois 60521, USA

Elektrischer Verbinder

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verbinder.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Pi-Filters für die Verwendung als Stiftkontaktfilter in einem elektrischen Verbinder.

809815/0754

Ein Ziel der Erfindung ist insbesondere die Schaffung eines Pi-Pilters von einfachem Aufbau, welches beim Zusammenbau eines elektrischen Verbinders mühelos in diesen einsetzbar und wirtschaftlich herstellbar ist.

Gemäß der Erfindung weist ein solches Pi-Filter ein Paar Kapazitäten auf, welche einen ähnlichen Aufbau haben wie vorbeschriebene Kapazitäten. Die Ilasseelektroden der beiden Kapazitäten sind untereinander und mit einer metallenen Passung des Verbinders verbunden, während ihre anderen, im folgenden als positive Elektroden bezeichneten Elektroden in zwei Gruppen miteinander verbunden sind, wobei dann jede Gruppe mit einander gegenüberliegenden Bereichen eines Ferritröhrchens verbunden sind. Das Ferritröhrchen dient der Aufnahme eines Stiftkontakts und hat wenigstens an einem Teil seiner Innenfläche sowie an zwei voneinander getrennten Bereichen seiner Außenfläche eine Metallisierung, über welche die beiden Gruppen der positiven Elektroden leitend mit dem Stiftkontakt verbunden sind.

Ein erfindungsgemäßer elektrischer Verbinder weist eine metallene Fassung und einen darin angeordneten Isoliereinsatz auf. Der Isoliereinsatz ist von einem Kontaktdurchlaß für die Aufnahme eines Stiftkontakts durchsetzt. Der Stiftkontakt ist von einer rohrförmigen Induktivität in Form eines Ferritrohrchens umgeben. Dieses hat an der Innenseite eine innere Kontakt fläche, Vielehe über eine Kontaktfeder, durch Verlöten, Verschmelzen oder sonstwie elektrisch leitend mit dem Stiftkontakt verbunden ist, sowie ferner wenigstens eine elektrisch leitend mit der inneren Kontaktfläche verbundene äußere Kontaktfläche an der Außenseite. Die inneren und äußeren Kontaktflächen sind vorzugsweise durch eine auf das Ferritröhrchen aufgebrachte Metallisierung gebildet. Eine Anzahl von in gegenseitigem Abstand angeordneten Konden-

809815/0754

sator-Masseplatten sind gemeinsam rait der metallenen Verbinder fassung verbunden, und eine v/eitere Anzahl von positiven Kondensatorplatten sind zv/ischen den Γ-Iasseplatt:en und in Abstand zu diesen angeordnet und elektrisch leitend mit der metallisierten äußeren Kontaktfläche des Ferritröhrchens verbunden.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein elektrischer Verbinder eine metallene Fassung und einen darin angeordneten Isoliereinsatz auf. Dieser ist parallel zur Längsachse des Verbinders von mehreren Kontaktdurchlässen in gegenseitigen Abständen durchsetzt. Durch jeden Kontaktdurchlaß hindurch erstreckt sich jeweils ein Stiftkontakt, v/elcher in einem zugeordneten Ferritröhrchen Aufnahme findet. Die Ferritröhrchen haben jeweils einander entgegengesetzte Enden, eine innere und eine äußere Oberfläche und sind jeweils mit wenigstens einer Metallschicht versehen, welche sich über in gegenseitigem Abstand angeordnete Bereiche der äußeren Oberfläche, über die Enden und wenigstens über Teile der inneren Oberfläche des Röhrchens hinweg erstreckt. Die Metallschicht ist entweder an der Enden des Ferritröhrchens oder mittels einer am Stiftkontakt sitzenden Kontaktfeder elektrisch leitend mit dem jeweiligen Stiftkontakt verbunden. Die Stiftkontakte und die ihnen zugeordneten Ferritröhrchen sind jeweils mit einem Paar Kondensatoren versehen. Die Masseelektroden der beiden Kondensatoren oder Kapazitäten sind gemeinsam ait der metallenen Verbinderfassung verbunden. Die positiven Elektroden jeweils einer Kapazität des Paares sind untereinander und mit der Metallschicht auf einem Bereich der äußeren Oberfläche des Ferritröhrchens verbunden. In entsprechender Weise sind die positiven Elektroden der anderen Kapazität geraeinsam mit der Metallschicht auf dem anderen Bereich der äußeren Oberfläche des Ferritröhrchens verbunden. Damit bilden die

80981 5/0754

beiden Kapazitäten und das Ferritröhrchen zusammen ein Pi-?ilter für ien sich dur^h das P.öhr::rieii hindurch erstreckenden Stiftkontakt.

Die die Platten der Kondensatoren oder Kapazitäten darstellenden Metallschichten können vorzugsweise verschieden große Flächenausdehnung habm, so daß sich verschiedene Kapazitäten und damit unterschiedliche Filtercharakteristiken für die einzelnen Stiftkontakte ergeben.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. Λ eine teilweise im Schnitt dargestellte, vergrößerte Schrägansicht eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders,

Fig. 2 eine stark vergrößerte Schnittansicht eines Pi-Filters in einem erfindungsgemäßen Verbinder,

Fig. 3 eine schematisierte Schnittansicht zweier Pi-FiI-ter mit verschieden großen Kondensatorplatten und daher unterschiedlicher Filtercharakteristik,

Fig. 4 eine schematisierte Darstellung einer typischen Anordnung von Masseelektroden,

Fig. 5 eine schematisierte Darstellung einer typischen Anordnung von positiven Elektroden,

Fig. 6 bis 9 eine schematisierte Darstellung der Herstellung eines Pi-Filters für einen nicht lösbar eingesetzten Stiftkontakt und

Fig. 10 ein schematisiertes elektrisches Schaltbild eines Pi-Filters gemäß der Erfindung.

809815/0754 ORIGINAL

Ein in Fig. 1 dargestellter Steckverbinder 10 hat eine ia wesentlichen ringförmige Hetallfassung 12 ait einem vorderen Endstück 14, welches mit der Fassung eines (nicht dargestellten) komplementären Verbinders zusanmensteckbar ist, um in der Fassung 12 enthaltene Stiftkontakte 16 elektrisch mit in der Fassung des anderen Verbinders sitzenden Kontaktbuchsen zu verbinden.

Die Stiftkontakte 16 durchsetzen jeweils einen Durchlaß 18 in einem in der Fassung 12 befestigten hinteren Isoliereinsatz 20, einen damit fluchtenden Durchlaß 21 in einer Isolierscheibe 22,einen weiteren damit fluchtenden Durchlaß 23 in einer Silikongummischeibe 24 und noch einen weiteren Damit fluchtenden Durchlaß 26 in einem Filter 28. V/eiterhin durchsetzt jeder Stiftkontakt 16 einen Durchlaß 29 in einer Scheibe 30 aus einem leitenden Elastomer und einen damit fluchtenden Durchlaß 31 in einem vorderen Isoliereinsatz 32, welcher so in der Fassung 12 befestigt ist, daß der Stiftkontakt mit einem Buchsenkontakt eines komplementären Verbinders zusammensteckbar ist.

Der hintere Isoliereinsatz 20 ist in bekannter Weise mit Haltefingern 3^ versehen, welche in den jeweiligen Durchlaß 18 hineinragen und an der hinteren Radialfläche eines am Kontakt 16 vorhandenen erweiterten Bunds 36 angreifen, so daß sich der Kontakt 16 nicht rückwärts herausziehen läßt, ohne die Haltefinger 34-mittels eines geeigneten Werkzeugs auseinander zu spreizen. Die vordere Radialfläche des Bunds 36 befindet sich in Anlage an einem rückwärtigen Vorsprung 38 der Isolierscheibe 22 und begrenzt somit die Vorwärtsbewegung des Kontakts 16. An den hinteren Enden der Stiftkontakte 16 ist jeweils ein (nicht gezeigter) Leiter angeschlossen, und die Anschlüsse sind durch eine ebenfalls nicht dargestellte, an der Fassung 12 befestigte Gummimanschette geschützt. 80 9 815/0754

Wie man insbesondere in Fig. 2 erkennt, weist das als Pi-Filter ausgebildete Filter 28 eine Anzahl von Keramikscheiben 4-0 mit einer geeignet hohen Dielektrizitätskonstante auf, welche zur Bildung einer einstükkigen Einheit stoifschlüssig miteinander verbunden sind. Eine in die Einheit einbezogene keramische Zwischenscheibe 46 bildet eine Trennung zwischen zwei getrennten Kapazitäten, wie nachstehend im einzelnen beschrieben. Die einstückige Einheit enthält mehrere einander abwechselnd in gegenseitigen Axialabständen angeordnete, radial verlaufende metallene Kondensatorplatten 42, 44, von denen die einen Platten 44 Masseelektroden und die anderen Platten 42 positive Elektroden darstellen. Die Masseelektroden 44 sind gemeinsam mit einer entlang dem Umfang angeordneten Metallschicht 48 verbunden. Die Metallschicht 48 kann die metallene Verbinderfassung 12 sein, wobei jedoch ein sichererer Massekontakt durch die Anlage der vordersten Platte 44 an der hinteren Radialfläche der Scheibe 30 aus leitendem Elastomer gegeben ist.

Die positiven Kondensatorplatten 42 sind in eine vordere und eine hintere Gruppe 42a bzw. 42b unterteilt. Die Gruppe der vorderen Elektroden 42a ist elektrisch mit einer Metallschicht 50 verbunden, und die der hinteren Elektroden 42b mit einer weiteren Metallschicht 52. Die Metallschichten 50, 52 stellen somit voneinander getrennte Anschlüsse voneinander getrennter Kapazitäten dar, während die Metallschicht 48 einen gemeinsamen Anschluß für beide Kapazitäten bildet.

Die beschriebene Anordnung von Kapazitäten enthält ein Ferritröhrchen 56 mit einer darauf aufgebrachten Metallschicht. Diese weist einen sich über die Innenseite des Röhrchens erstreckenden Bereich 58, zwei sich über die Enden des Röhrchens erstreckende Bereiche 60, 62 und

809815/0754

zv/ei sich über voneinander getrennte Flächen der Außenseite des Röhrchens erstreckende Bereiche 64, 66 auf. Die zuletzt genannten Bereiche 64, 66 der Metallschicht sind, etwa durch Verschmelzung, elektrisch leitend mit den iletalischichten 52 bzw. ^O verbunden. Eine Unterbrechung 54 der Metallschichten an der Außenseite des Ferritröhrchens 56 bildet eine Trennung zwischen den beiden Kapazitäten.

Das vorstehend beschriebene Filter bedarf nur einer einzigen elektrischen Verbindung mit dem Stiftkontakt 16. In der Ausführung nach Fig. 2 erfolgt die Verbindung über eine Kontaktfeder 68, welche so in ein einen kleineren Durchmesser aufweisendes Teil des Stiftkontakts eingesetzt ist, daß sie sich an einer vorderen und einer hinteren Stufe 70 bzw. 72 abstützt. In einer ähnlichen, in Fig. 1 dargestellten Anordnung stützt sich eine Kontaktfeder 69 an einer vorderen Stufe 71 und an einer hinteren konischen Fläche 73 ab.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht eines typischen dreischichtigen Pi-Filters für zwei Kontakt durchlas se.. Die drei Schichten aus keramischem Isoliermaterial 74 tragen über eine Metallschicht 78 miteinander verbundene Masseelektroden 76 und ein Paar positive Elektroden 80, vfelche elektrisch leitend mit einer Metallschicht 82 an der Innenfläche, der Außenfläche und den Endflächen eines Ferritröhrchens 84 verbunden sind. Eine unterhalb der beschriebenen dargestellte Filteranordnung weist positive Elektroden 86 auf, deren Fläche kleiner ist als die der Elektroden 80. Die positiven Elektroden für die einzelnen Stiftkontakte können also verschieden große Flächen aufweisen, wodurch sich dementsprechend die Kapazität und somit die Filtercharakteristik für die einzelnen Stiftkontakte ändert. Auf diese Weise sind innerhalb einer Anordnung von Filtern

809815/0754

verschiedene vorbestimmte Filterwerte erzielbar, ohne daß sich die Fertigungskosten deshalb erhöhen.

In Fig. 4· und 5 ist jeweils eine typische Anordnung von Masse- bzw- positiven Elektroden dargestellt. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Masseelektroden können in verschiedener Weise ausgebildet sein und sind deshalb nicht dargestellt. Das Wesentliche in Fig. 4-liegt darin, daß auf einer Unterlage aus keramischem Material von geeigneter Dielektrizitätskonstante eine Metallschicht 88 aufgebracht ist. Bohrungen 90 für die Aufnahme von metallisierten Ferritröhrchen sind gegenüber der Elektrode 88 oder Metallschicht jeweils durch einen ringförmigen Zwischenraum 90 isoliert. In Fig. sind die Unterschiede zwischen den Flächengrößen verschiedener positiver Elektroden zu erkennen. Eine auf einer isolierenden Unterlage angebrachte positive Elektrode 94 ist von einer öffnung 96 für die Aufnahme eines metallisierten Ferritröhrchens durchsetzt. Eine benachbarte positive Elektrode 98 ist ähnlich ausgeführt, hat jedoch eine kleinere kapazitive Fläche. Eine weitere posotove Elektrode 100 hat eine noch kleinere Fläche. Für die den die Platten 94·, 98 und 100 enthaltenden Kapazitäten zugeordneten Stiftkontakte sind somit dementsprechend unterschiedliche Filtercharakteristiken vorgesehen.

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf ein Pi-Filter für einen an Ort und Stelle ausbaubaren Stiftkontakt. Es ist jedoch möglich und in gewissen Fällen auch vorteilhaft, wenn nicht ausbaubare Stiftkontakte verwendet werden. Eine solche Ausführungsform und die Verfahrensschritte für ihre Herstellung sind in Fig. bis 9 dargestellt. In Fig. 6 erkennt man ein Ferritröhrchen 102, welches an den Endflächen und daran angrenzenden Bereichen der Innen- und Außenflächen jeweils

809815/0754

eine Metallschicht 104, 106 aufweist. Fig. 7 zeigt eine Zv/^ischicht-Anordnung 108 mit einer liss.^elektrode 110 und einer damit verbundenen, entlang dem Umfang verlaufenden Metallschicht 11? für die Verbindung mit der Metallfassung eines Verbinders. Die Masseelektrode 110 und zwei positive Elektroden 116, 118 sind in bzw. an einem dielektrischen Material 114 angeordnet und im wesentlichen in der gleichen Weise wie vorstehend anhand von Fig. 1 und 2 erläutert mit diesem zu einer einstükkigen Einheit verbunden. Zu bemerken ist jedoch, daß sich die positive Elektrode 116 ebenso weit vorwärts erstreckt wie die Metallschicht 112, so daß sie gegenüber der Verbinderfassung isoliert werden muß, falls die Verbindung in der gleichen Weise hergestellt v/erden soll v/ie in der Ausführung nach Fig. 1 und 2. Zu diesem Zweck kann etwa eine Isolierscheibe in die Elastoiaerscheibe 30 eingesetzt werden. Die Metallschicht 112 kann auch über die vordere Stirnseite der Einheit verlängert und dabei gegenüber der Elektrode 116 isoliert sein, um eine sichere leitende Verbindung mit der Elastomerscheibe 30 zu gewährleisten.

Wie man in Fig. 7 ferner erkennt, hat das dielektrische Material 114 eine Bohrung 120 für die Aufnahme des in Fig. 6 dargestellten metallisierten Ferritröhrchens. Fig. 8 zeigt das in die Bohrung 120 eingesetzte Ferritröhrchen. In diesem Zustand stehen die positiven Elektroden 116, 118 in leitender Berührung mit den Metallschichten 104 bzw. 106 des Ferritröhrchens 102. Eine Unterbrechung 107 der Metallschichten isoliert die mit den positiven Elektroden 106 bzw. 108 und der Masseelektrode 110 gebildeten Kapazitäten voneinander. In Fig. 9 ist ein Stiftkontakt 122 in das Ferritröhrchen eingeführt, so daß er in leitender berührung mit den Metallschichten 104, 106 an den Enden und an der Innenfläche des Röhrchens steht. Abschließend wird der Stiftkontakt mit den

8098 15/0754

Met allschichten 1OA-, 106 und den positiven Elektroden 116, 118 in einem Arbeitsgang verlötet oder verschmolzen, 30 ds.3 .jeweils eine mechanisch feste und elektrisch leitende Verbindung 124-, 126 dazwischen entsteht.

Fig. 10 zeigt eine schematisierte Darstellung eines äquivalenten Pi-Filters in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform, in welcher zwei Kapazitäten 128, 130 über einen gemeinsamen Anschluß 132 mit Masse verbunden sind. Die anderen Anschlüsse der Kapazitäten 128, 130 sind in Seihe mit einer Induktivität 136 und einem Widerstand 138 verbunden, welche durch ein Ferritröhrchen 13^ dargestellt sind.

Die beschriebenen Ausführungsformen sind unter Anwendung herkömmlicher Verfahren herstellbar. Zum Metallisieren des Ferritröhrchens wird dieses etwa in eine Graphitlösung getaucht, um eine leitende Oberfläche zu erhalten. Darauf werden die in Frage kommenden Bereiche der Oberfläche galvanisch mit einem Überzug aus einer Zinn-Blei-Legierung versehen. Vorher wird an der Außenfläche eine ringförmige Schicht aus einem Abdeckmittel aufgebracht, damit die für die Trennung der Kapazitäten notwendige Unterbrechung der Metallschicht entsteht.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Errfindung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

809815/0754

, -Ah le e r s e

i te

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER WV ING _ H. KINKELDEY W. STOCKMAIR Ort-ING. - K. SCHUMANN OR HER NAT OPL-CXYS P. H. JAKOB on.-ing G. BEZOLD OR HER NAT - OM.-OEM 8 MÜNCHEN MAXIMIUANSTFtASSS «3 P_a t_e_n_t_a n_s_p_r_ü_c_h_e

1.) Elektrischer Verbinder, gekennzeichnet durch eine metallene Verbinderfassung (12), durch einen in der Fassung angeordneten Isoliereinsatz (20, 22, 32) mit wenigstens einem ihn durchsetzenden Kontaktdurchlaß (18, 21, $1), durch einen im Durchlaß angeordneten und durch ihn hindurch verlaufenden elektrischen Kontakt (16), durch eine den Kontakt innerhalb der Fassung umgebende und elektrisch mit ihm verbundene Induktivität (23) und durch ein Paar ebener Kapazitäten (40, 42a; 40, 42b) jeweils mit die Induktivität umgebenden, radial angeordneten Platten, wobei jede Kapazität zur Bildung eines Pi-Filters mit einem Ende der Induktivität und der Fassung elektrisch verbunden ist.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität ein rohrförmiges Induktionsteil (56) Qit einer inneren und einer äußeren Oberfläche aufweist, daß sich der elektrische Kontakt (16)

809815/07 BA

TlLlFON (OCS) 93 3·63 TELEX Οβ-3β3·Ο TELEaRAMME MONAPAT TELEKOPIEReR

durch das rohrförmige Teil hindurch erstreckt, daß das rohrförmige Teil an der inneren Oberfläche eine mit dem Kontakt elektrisch verbundene innere elektrische Kontaktfläche (58) aufweist und daß wenigstens eine äußere Kontaktfläche (64-, 66) auf der äußeren Oberfläche elektrisch mit der inneren Kontaktfläche verbunden ist.

3· Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche des rohrförmigen Induktionsteils (56) zv/ei voneinander getrennte äußere Kontaktflächen (64, 66) aufweist, welche einzeln mit den voneinander getrennten Kapazitäten (40, 42) verbunden sind.

4. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Induktionsteil ein längliches Röhrchen (56) aus einem ferritischen Material darstellt.

5- Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Kontaktflächen (58, 64, 66) durch eine auf dem Induktionsteil (56) vorhandene Metallschicht gebildet sind.

6. Verbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt (16) eine Kontaktfeder (68) trägt, welche sich in Anlage an der Metallschicht (58 bis 66) befindet und die elektrische Verbindung mit dieser bewirkt.

7· Verbinder nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, zwischen dem elektrischen Kontakt (122) und der Metallschicht (104, 106) eine Lötverbindung (124, 126) vorhanden ist.

809815/0754

8. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kapazität eine Anzahl von ersten, in gegenseitigen Abständen angeordneten und elektrisch. mit der Induktivität (56) verbundenen, ebenen Kondensatorplatten (42a, 42b) und eine Anzahl von sich in Abständen zu den ersten Kondensatorplatten zwischen diese hinein erstreckenden, elektrisch mit der metallenen Verbinderfassung (12) verbundenen zweiten Kondensatorplatten (40) aufweist.

9· Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt (16) an einem Ende ein aktives Kontaktteil für die Verbindung mit einem Kontakt eines komplementären elektrischen Verbinders, am anderen Ende ein Anschlußteil für einen elektrischen Leiter und dazwischen ein in dem Kontaktdurchlaß angeordnetes Zwischenstück aufweist.

10. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliereinsatz (20, 22, 32) mehrere in gegenseitigem Abstand parallel verlaufende Kontaktdurchlässe (18, 21, 31) aufweist, daß in jedem Kontaktdurchlaß ein elektrischer Kontakt (16) angeordnet ist, daß jeder Kontakt von einer Induktivität (29) umgeben ist und daß mit jeder Induktivität jeweils zwei Kapazitäten (40, 42) verbunden sind, so daß eine entsprechende Anzahl von Pi-Filtern vorhanden ist.

11. Verbinder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Paare von Kapazitäten unterschiedliche Werte aufweisen, so daß jedes Pi-Filter andere Filtercharakteristiken hat.

809815/0754