DE1591198B2 - Steckbare elektrische Filtereinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine steckbare elektrische Filtereinheit, mit einer eine Kapazität bildenden Hülse aus dielektrischem Material, die mit einem elektrisch leitenden Überzug auf der äußeren Oberfläche versehen ist und bei der innerhalb der Hülse Mittel angeordnet sind, die eine zentrale Öffnung zur Aufnahme eines darin eingeführten elektrischen Anschlußelementes aufweisen.

In vielen Schaltungen ist es notwendig oder wünschenswert, ein HF-Filter einzuschließen, der eine oder mehrere Kapazitäten enthält und vorzugsweise auch wenigstens eine Induktivität aufweist. Es ist häufig erwünscht, solche HF-Filtereinheiten in einem elektrischen Steckverbinder unterzubringen, damit die Schaltung nicht an irgendeinem Punkt durch das Filter unterbrochen wird.

Durch die GB-PS 8 55 343 sind Filtereinheiten bekannt, die in einem abgeschlossenen Gehäuse fest installiert sind, wobei sich die Filtereinheiten um eine zentrale Durchgangsleitung gruppieren. Mit dieser Filtereinheit können nur bestimmte Störsignale beeinflußt werden, da die elektrischen Werte des Filters vorgegeben und nicht veränderbar sind.

Aus der GB-PS 10 15 523 ist eine kombinierte elektrische Stecker- und Filteranordnung bekannt, bei der unterschiedliche Filtereinheiten einsetzbar und wieder entfernbar sind. Mit dieser variablen Anordnung kann zwar die Abstimmung der Filtereinheiten auf auszufilternde Werte erleichtert werden, jedoch ist die Anordnung viel zu aufwendig und kompakt.

Durch die US-PS 32 00 355 ist es weiterhin bekannt, Filtereinheiten mit Steckverbindern so zu koppeln, daß unerwünschte Störsignale geerdet werden. Die Filtereinheit selbst besteht aus kapazitiv und induktiv wirkenden Elementen, beispielsweise aus ferromagnetischem Material, die eine zentrale Öffnung zur Aufnahme eines darin eingeführten elektrischen Anschlußele-S mentes aufweisen. Die Filterelemente selbst sind auf bestimmte Werte abgestimmt die in sich nicht veränderbar sind. Außerdem sind die Filterelemente entweder mit dem Steckverbinder fest verbunden oder sie sind im Gehäuse des Steckverbinders fest angeordnet,

ίο in das das Steckelement über entsprechende Kontaktflächen innerhalb der Bohrung in Verbindung steht. Eine optimale wertmäßige Anpassung der Filtereinheit an die gestellten Erfordernisse ist in beiden Fällen nur möglich durch Auswechseln des gesamten Steckers mit Filter oder des Steckverbindergehäuses, in dem die Filterelemente angeordnet sind. Dies erfordert aber eine große Anzahl von unterschiedlichen Bauteilen und damit eine große Lagerhaltung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer steckbaren Filtereinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 eine verbesserte, billig herzustellende Filtereinheit zu schaffen, die mit dem zugeordneten Anschlußelement leicht verbindbar und von diesem leicht lösbar und innerhalb des Steckverbindergehäuses selbst lösbar angeordnet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung weist verschiedene Vorteile auf.

Durch die Ausbildung und Anordnung der Anschlußösen an den Hülsenenden werden sowohl die Filterelemente innerhalb der Hülse definiert gelagert als auch eine gute elektrische Verbindung zwischen Filtereinheit und Anschlußstift beim Einstecken desselben in die Mittelbohrung geschaffen. Die Filtereinheit besteht aus billig herstellbaren unkomplizierten Teilen die mit dem zugehörigen Anschlußelement leicht verbindbar und von diesem wiederum leicht lösbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach Patentanspruch 1 sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Aus der Ausbildung nach Anspruch 2, bei dem mehrere nach innen gerichtete Finger der Anschlußösen vorgesehen sind, ergibt sich eine besonders gute Elastizität derselben.

Durch die günstige Anordnung der Filtereinheit im Steckverbindergehäuse wird durch das Federelement sowohl eine gute elektrische Erdung als auch eine Zentrierung der Filtereinheit in radialer Richtung innerhalb der Bohrung erreicht, so daß der Anschlußstift in die Mittelbohrung leicht einführbar ist. Die Befestigung der Filtereinheit im Isolierteil in axialer Richtung wird auf einfache Weise durch Ausbildungen des Isolierstoffgehäuses des Steckverbinders erreicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an Hand der nun folgenden Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sichtbar. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Filtereinheit in Übereinstimmung mit den Lehren dieser Erfindung,

F i g. 2 einen Aufriß der Filtereinheit gemäß F i g. 1 im Schnitt, wenn diese auf einem Anscnlußstift befestigt ist,

F i g. 3 die Ansicht eines Endes der Einheit gemäß Fig. 1,

F i g. 4 eine vergrößerte Teilansicht der F i g. 2 im Schnitt,

F i g. 5 eine Darstellung der Filtereinheit, wenn diese in einem Steckverbinder untergebracht ist und

F i g. 6 eine schematische Darstellung der Schaltung des Filters.

In F i g. 1 bis 3 ist eine Filtereinheit 10 gezeigt, die von einer dünnwandigen Hülse 12 aus hochdielektrischem Material, z. B. Keramik, umschlossen ist. Eine Mehrzahl von ringförmigen Kernen 14 aus fcrromagnetischem Material sind in der Hülse 12 angeordnet. Jeder Kern ist mit einer Öffnung versehen, um einen Anschlußstift aufnehmen zu können, der gleichzeitig einen Teil eines elektrischen Steckverbinders bildet.

In Übereinstimmung mit der Erfindung sind die Enden der Hülse 12 durch Anschlußösen 18 abgeschlossen, welche in einmaliger Weise mehreren verschiedenen Funktionen dienen.

Erstens bilden die Anschlußösen ein einfaches Mittel, um die Kerne 14 innerhalb der Hülse 12 festzuhalten. Zweitens ist jede Anschlußöse mit nach innen sich erstreckenden flexiblen Fingern 18<·? versehen, die mittels Reibung an den Anschlußstift 16 angreifen und dadurch eine gute elektrische Verbindung zwischen Anschlußstift und Anschlußösen gewährleisten und außerdem die Filtereinheit an dem Anschlußstift festhalten. Es ist zu bemerken, daß die Anschlußösen sich in Richtung der Achse verjüngen, um die nötige Flexibilität der Finger 18a zu erreichen. Die Anschlußösen können in jeder von beiden möglichen Richtungen angesetzt sein, werden aber vorteilhaft in der dargestellten Weise angeordnet, um das Zusammenfügen des Filters mit dem Anschlußstift zu erleichtern.

Wie in Fig.4 gezeigt, ist ein elektrisch leitender Überzug 20 auf der äußeren Oberfläche der Hülse 12 aufgebracht, um eine Platte eines Kondensators zu bilden. Dieser Überzug ist dazu da, um eine geeignete Erdverbindung herzustellen, wenn die Filtereinheit in einem Steckverbindergehäuse untergebracht wird. Auf der inneren Oberfläche der Hülse 12 sind zwei axial getrennt leitende Überzüge 22 und 24 aufgebracht, die die zu dem Überzug 20 gehörenden anderen Platten des Kondensators bilden. Die äußeren Enden der Überzüge 22 und 24 sind mit den Anschlußösen 18 elektrisch verbunden und setzen sich von dort zu den Enden der Hülse 12 fort und liegen an der äußeren Oberfläche an. Die Ösen sind zweckmäßig an die mit dem Überzug versehenen Enden der Hülse 12 angelötet, um eine gute mechanische und elektrische Verbindung zu gewährleisten.

Die HF-Filtereinheit 10 entspricht einer Schaltungsanordnung, die ähnlich dem schematischen Schaltbild in F i g. 6 ist, welches ein sogenanntes ^r-Glied darstellt. In dem Schaltbild entspricht der Leiter 26 dem Anschlußstift 16 und die Induktivität 28 den Induktionskernen 14, die auf dem Anschlußstift 16 angeordnet sind. Die Kapazitäten 30 und 32 werden durch die innen aufgebrachten Überzüge 22 und 24 gebildet, die durch das dielektrische Rohr 12 von dem außen aufgebrachten Überzug 20 getrennt sind. Die Anschlußösen 18 bilden die elektrischen Verbindungen zwischen dem Anschlußstift 16 und den Kapazitäten, während der äußere Überzug 20 mit Erde verbunden ist.

Während die dargestellte Konstruktion gemäß der Erfindung zwei Kondensatoren einschließt, ist es klar, daß auch mehr oder weniger verwendet sein können. Um die erwünschte Filterwirkung zu erhalten, können die Kapazitäten 30 und 32 durch Veränderug des verwendeten dielektrischen Materials, durch die Breite des dielektrischen Spalts und die Fläche der leitenden Überzüge verändert werden. Es sollte auch vermerkt werden, daß theoretisch irgendwelche Kapazitäten zwischen dem äußeren Überzug 20 und dem Anschlußstift 16 durch geeignete Wahl der Parameter erzielt werden können. Dies dürfte jedoch für die meisten Konstruktionen ziemlich bedeutungslos sein.

Ähnlich verhält es sich mit der Induktivität, deren Größe durch Veränderung der Zusammensetzung des ferromagnetischen Materials der Kerne 14 und durch Veränderung ihrer Dimension und Gestaltung variiert werden kann.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die offenbarte Filterkonstruktion sehr einfach ist und bequem zu einer Einheit mit dem Anschlußstift montiert und wieder demontiert werden kann. Die Konstruktion ist auch so vielseitig, daß sie leicht in der gewünschten Ausführung gefertigt werden kann.

Da die Filtereinheit gemäß der Erfindung bequem auf einen Anschlußstift gesteckt werden kann und dann die Kombination-Anschlußstift und Filter- in einem Steckverbindergehäuse untergebracht werden kann, eignet sich die Filtereinheit selbst auch für eine dauerhafte Installation in einem Steckverbindergehäuse, wobei aber die Anschlußstifte eingesetzt und wieder entfernt werden können. Eine solche Anordnung ist in F i g. 5 gezeigt, bei der eine Filtereinheit 10 in einem vergrößerten Teil 34a einer Bohrung 34 dargestellt ist, die sich durch ein Steckverbindergehäuse erstreckt, das aus einem vorderen Isolator 36, einem hinteren Isolator 38 und einer Grundplatte 40 besteht. Der äußere leitende Überzug der Filtereinheit 10 ist elektrisch mit der Grundplatte 40 durch ein Federelement 42 verbunden. Wie ersichtlich, ist die Filtereinheit 10 in dem Steckverbindergehäuse durch die inneren Schultern 38a und 36a fixiert.

Ein Anschlußstift ist passend in die Filtereinheit eingefügt, wobei er durch die Anschlußösen 18 geführt und in dem Steckverbindergehäuse durch geeignete Mittel wie eine Klammer 46 gehalten wird, welche nach innen sich erstreckende Finger 46a besitzt, die an der hinteren Fläche der Schulter eingreifen. Der Anschlußstift 44 kann durch Einsatz eines geeigneten Werkzeuges (nicht gezeigt), das die Finger 46a nach außen drückt, demontiert werden. Der rückwärtige Teil des Anschlußstiftes 44 ist mit einer Bohrung 50 versehen, in die der Zuleitungsdraht 52 eingeführt wird und durch eine Quetschverbindung mit dem Anschlußstift verbunden wird.

Einer der Vorteile der in F i g. 5 gezeigten Konstruktion ist, daß das Aufsteckfilter ein Entfernen des Anschlußstiftes 44 von dem Isolierkörper ermöglicht, wobei der Zuleitungsdraht 52 mit dem Anschlußstift verbunden bleibt. Dies ist ein großer Vorteil, wenn man bedenkt, daß Anschlußstifte und Filter miniaturisierte Bauteile sind und in einem einzigen Steckverbinder eine große Anzahl solcher Bauteile zusammen angeordnet sind. Beispielsweise sind in einem Steckertyp mehr als 50 Filteranschlußstifte auf einem Kreis von weniger als 1 inch im Durchmesser konzentriert. Die Arbeit des Verlötens der Zuleitungsdrähte mit der Anschlußstiften benötigt äußerste Sorgfalt und ist ermüdend und beschwerlich. Übermäßiges Löten an einem Anschlußstift kann leicht zu Kurzschlüssen führen, die sehr beschwerlich sein können.

Eine zweckmäßige Methode der Verbindung von Leiterdraht und Anschlußstift ist die Falz-Methode. Dabei wird der Draht 52 in die Bohrung 50 eingeführt und ein Falzwerkzeug dazu verwendet, die Wände der Boh-

rung um den Draht herum zu pressen und damit eine gute elektrische und mechanische Verbindung zu erhalten. Wenn die Kontakte auf diese Weise zusammengeschlossen sind, ist es unmöglich, ein Falzwerkzeug zu verwenden, da ja kein genügender Zwischenraum vorhanden ist, um die Spannbacken anzusetzen. Bei Steckverbindern ohne Filter ist es allgemein üblich, einen Anschlußstift von seinem Steckerkörper zu trennen und auf diese Weise einen Draht mit dem Anschlußstift zu verbinden. Indessen, obwohl diese Methode bei Filtertypen möglich ist, deren Anschlußstifte dauernd mit dem Filter verbunden sind, gibt es zahlreiche Nachteile bei dieser Anwendung.

Beispielsweise muß der Haltemechanismus für den Anschlußstift in dem Steckverbinder so ausgebildet sein, daß er sowohl den Durchtritt der Filtereinheit als auch des Anschlußstiftes ermöglicht. Das Reiben der Halteelemente, solche wie die Finger 46.? in F i g. 5, auf der äußeren Oberfläche über den Keramikkörper steigert den Übergangswiderstand zwischen dem Leiter und der Grundplatte. Weiterhin steigert sich bei der zusätzlichen Handhabung der Filteranschlüsse die Gefahr der Beschädigung der empfindlichen Filterelemente, z. B. der dünnwandigen Keramikhülse. Weiterhin ist es, wenn ein Anschlußstift beschädigt ist, nur notwendig, den Anschlußstift zu entfernen und nicht das ganze Filter und die Anschiußbaueinheit.

Das verbesserte Aufsteckfilter gemäß der Erfindung erlaubt die Falzmethode und vermeidet die vorerwähnten Nachteile und weist andererseits Vorteile, wie niedrige Kosten, größere Zuverlässigkeit und weniger Geschicklichkeit und Sorgfalt in der Handhabung auf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steckbare elektrische Filtereinheit, mit einer eine Kapazität bildenden Hülse aus dielektrischem Material, die mit einem elektrisch leitenden Überzug auf der äußeren Oberfläche versehen ist und bei der innerhalb der Hülse Mittel angeordnet sind, die eine zentrale Öffnung zur Aufnahme eines darin eingeführten elektrischen Anschlußelementes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Hülsenenden abschließenden Anschlußösen (18) federnd ausgebildet und so angeordnet sind, daß sie sowohl die ferromagnetischen Kerne (14) innerhalb der Hülse (12) fixieren als auch einen reibenden Kontakt beim Verbinden mit dem Anschlußstift (16) ergeben.

2. Steckbare elektrische Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußösen (18) aus mehreren nach innen gerichteten Fingern (iSa) bestehen, die einen in die Mittelbohrung der Filtereinheit eingeführten Anschlußstift (16) zentrisch umgreifen.

3. Steckbare elektrische Filtereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hülsenförmige Filtereinheit (10) in einer durchgehenden Bohrung ß4a) des Isoliergehäuses des Steckverbinders so angeordnet ist, daß es durch ein Federelement (42) in radialer Richtung und durch die Schultern ß6a, 3Sa) des Isoliergehäuses in axialer Richtung definiert gehaltert wird.