DE102009009091A1

DE102009009091A1 - Abschirmvorrichtung einer Steckverbindung für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE102009009091A1
Application number: DE102009009091A
Authority: DE
Inventors: Swen Wiethoff; Sönke GÜRTLER; Knut Welke; Egbert Spanner; Harald Thamm; Uwe Zimmermann; Peter Volkert
Original assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Current assignee: Temic Automotive Electric Motors GmbH
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2009-02-14
Publication date: 2009-10-15
Also published as: DE112009001401A5; WO2009124522A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung (1) einer Steckverbindung zwischen einem Gehäuse (2) und einem Kabelbaum eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Dazu weist die Abschirmvorrichtung (1) Eingangs- und Ausgangsverbindungen des Gehäuses (2), Steckkontakte (3) eines Steckers (4) oder einer Steckbuchse, die elektrisch isoliert aus dem Gehäuse (2) herausragen, und Innenanschlüsse (5), die in das Gehäuse (2) hineinragen, auf. Die Steckkontakte (3) sind auf einer Entstörplatine (6), welche die Eingangs- und Ausgangsverbindungen des Gehäuses (2) aufweist, angeordnet. Leiterbahnen (7) verbinden auf der Entstörplatine (6) die Steckkontakte (3) mit einer Anschlussleiste (8) an einem Rand (9) der Entstörplatine (6). Die Anschlussleiste (8) weist die Innenanschlüsse (5) auf und ist zusammen mit der Entstörplatine (6) in dem Gehäuse (2) angeordnet. Eine Kunststoffmasse (11) umhüllt die Entstörplatine (6) vollständig und bedeckt teilweise eine Abschirmhaube (10). Die Steckkontakte (3) ragen durch die Abschirmhaube (10) hindurch und aus der Kunststoffmasse (11) heraus, während die Innenanschlüsse (5) der Anschlussleiste (8) frei von Kunststoffmasse (11) sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschirmvorrichtung einer Steckverbindung zwischen einem Gehäuse und einem Kabelbaum eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Dazu weist die Abschirmvorrichtung Eingangs- und Ausgangsverbindungen des Gehäuses, Steckkontakte eines Steckers oder einer Steckbuchse, die elektrisch isoliert aus dem Gehäuse herausragen, und Innenanschlüsse, die in das Gehäuse hineinragen, auf.
Aus der Druckschrift DE 40 40 218 A1 ist eine Vorrichtung zur Abschirmung von elektrischen Baugruppen bzw. Bauelementen bekannt. Eine lückenlose Abschirmung im Bereich der Steckanordnung wird durch Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit von elektronischen Baugruppen in dieser Druckschrift offenbart. Dazu sind mit einer Leiterplatte verbundene Bereiche der Stecker in einem durch den Steckerkörper, die Leiterplatte und ein Abschirmblech gebildeten Raum angeordnet. Das Abschirmblech ist in eine durchgehende Nut im Steckerkörper eingesenkt. In diese Einsenkung ragen die Randbereiche der den Steckerkörper umfassenden Stirnwand eines Gehäusedeckels.
Zur verbesserten Kontaktierung zwischen Deckel und Abschirmblech hat der Steckerkörper einen trapezförmigen Querschnitt. Diese bekannte Vorrichtung zur Abschirmung hat den Nachteil, dass noch immer ein hoher Anteil an Störsignalen auf die Platine einwirken kann, zumal die Platine bzw. Leiterplatte in die Steckanordnung hineinragt. Bei anderen Steckersystemen werden über ein an einem Metallgehäuse befestigtes mehrpoli ges Steckersystem mit Kabelschwanz Störsignale auf die Leiterplatte eingeleitet, so dass derartige Steckersysteme, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, die hohen Anforderungen der Automobilindustrie an EMV-Dämpfungsgrenzwerte weder durch Kürzen von Kabellängen noch durch eine Abschirmung des Kabelschwanzes mit einem beidseitig an der Gehäusemasse angebundenen Messingabschirmgeflecht und weiteren zusätzlichen Ferritkernen erfüllen können.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Abschirmvorrichtung einer Steckverbindung zwischen einem Gehäuse und einem Kabelbaum eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Abschirmvorrichtung zu schaffen, die die Nachteile im Stand der Technik überwindet und die hohen Anforderungen der Automobilindustrie an EMV-Dämpfungsgrenzwerte erfüllt.
Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß wird eine Abschirmvorrichtung einer Steckverbindung zwischen einem Gehäuse und einem Kabelbaum eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Herstellung derselben geschaffen. Dazu weist die Abschirmvorrichtung Eingangs- und Ausgangsverbindungen des Gehäuses, Steckkontakte eines Steckers oder einer Steckbuchse, die elektrisch isoliert aus dem Gehäuse herausragen, und Innenanschlüsse, die in das Gehäuse hineinragen, auf. Die Steckkontakte sind mit einer Entstörplatine leitend verbunden, welche die Eingangs- und Ausgangsverbindungen des Gehäuses aufweist. Leiterbahnen verbinden auf der Entstörplatine die Steckkontakte mit einer Anschlussleiste an einem Rand der Entstörplatine. Die Anschlussleiste weist die Innenanschlüsse auf und ist zusammen mit der Ent störplatine in dem Gehäuse angeordnet. Eine Kunststoffmasse umhüllt die Entstörplatine vollständig und bedeckt teilweise eine Abschirmhaube. Die Steckkontakte ragen durch die Abschirmhaube hindurch und aus der Kunststoffmasse heraus, während die Innenanschlüsse der Anschlussleiste frei von Kunststoffmasse sind.
Diese Abschirmvorrichtung hat den Vorteil, dass sie Raum sparend in jedem beliebigen Gehäuse im Bereich einer Öffnung einer Metallwand angeordnet werden kann. Da die Entstörplatine praktisch die Öffnung abdeckt und gleichzeitig mit einer Metallschicht kaschiert ist, welche mit einer Abschirmhaube zusammenwirkt, ist es praktisch nicht möglich, dass Störfelder von außen auf die in dem Gehäuse angeordneten Platinen einwirken und umgekehrt Störfelder durch innen liegende Platinen nach außen abgegeben werden. Das Zusammenwirken der Entstörplatine, die einseitig metallisch kaschiert ist, mit einer Abschirmhaube deckt die Öffnung in der Seitenwand des Gehäuses, durch die die Steckkontakte hindurchragen, nahezu vollständig ab. Durch das Einführen einer derartigen Entstörplatine wird die Abschirmung der in dem Gehäuse angeordneten Schaltungsplatinen vor Störfeldern verbessert bzw. perfektioniert.
Vorzugsweise werden die Steckkontakte als Flachkontakte ausgeführt, was jedoch eine Auswirkung auf die Abschirmvorrichtung selber hat. Die EMV-Entstörplatine ist eine bestückte Platine, die mit Flachkontakten, Leiterbahnen, mit einer Kunststoffumspritzung, einer mehrpolige Anschlussleiste für innere Kabelanschlüsse und evtl. mit Dichtungen zum Abdichten einer Steckeröffnung in einem Gehäuse ausgestattet ist. Bei der Herstellung der Abschirmvorrichtung ist die Vorfertigung einer derartigen Entstörplatine entscheidend für die Ab schirmwirkung der Abschirmvorrichtung. Die Abschirmhaube ist vorzugsweise elektrisch leitend mit einer metallkaschierten Seite der Entstörplatine verbunden. Somit können die Steckkontakte von einer abschirmenden Beschichtung eng umgeben sein, da die Steckkontakte in die Entstörplatine hineinragen und die metallkaschierte Seite bzw. Fläche nahe an die Steckerkontakte herangeführt wird. Um die elektrisch leitende Verbindung zwischen Abschirmhaube und metallkaschierter Seite der Entstörplatine zu gewährleisten, kann zwischen Abschirmhaube und Entstörplatine eine Lötverbindung, eine Federverbindung oder eine Pressverbindung vorgesehen werden.
Ein Steckhülsengehäuse umgibt die aus dem Gehäuse herausragenden Flachkontakte, schützt diese vor Beschädigungen und dient als Gegenstecker für eine weitere nicht dargestellte Steckverbindung. Dazu kann das Steckhülsengehäuse auf einer Gehäusewand von Innen aus fixiert werden und für die Fixierung Sacklöcher mit Gewindebuchsen aufweisen. Vorzugsweise ist an der innen liegenden mehrpoligen Anschlussleiste ein Kabelschwanz montiert, der zu Mehrfachsteckverbindungen der in dem Gehäuse angeordneten Schaltungsplatinen führt. Somit sind diese Schaltungsplatinen nicht in der Nähe der Abschirmvorrichtung vorgesehen, sondern können vielmehr entfernt von der Entstörplatine angeordnet sein. Vorzugsweise weist dabei die Abschirmhaube eine Kupferlegierung auf, insbesondere eine Messinglegierung oder eine Edelstahllegierung zur Vermeidung von Kontaktkorrosionen mit einem Edelstahlgehäuse.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Abschirmvorrichtung für eine Steckverbindung zwischen einem Gehäuse und einem Kabelbaum eines Fahrzeugs weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst werden Steckkontakte auf eine Entstörplatine, die in einem Randbereich eine Anschlussleiste für einen Kabelschwanz im Innern des Gehäuses und Leiterbahnen aufweist, aufgebracht und fixiert. Dabei werden die Steckkontakte derart positioniert, dass Leiterbahnen, die auf der Entstörplatine vorhanden sind, eine elektrische Verbindung zwischen den Steckkontakten und der Anschlussleiste herstellen. Danach oder parallel kann eine Abschirmhaube hergestellt werden, die Öffnungen für die Steckkontakte aufweist und mit einer metallkaschierten Seite der Entstörplatine elektrisch verbunden wird. Danach erfolgt ein vollständiges Einbetten der Entstörplatine in eine Kunststoffmasse und teilweises Einbetten der Anschlussleiste sowie der Steckkontakte und der Abschirmhaube in eine Kunststoffmasse.
Danach kann das Steckhülsengehäuse mit einem Befestigungsflansch hergestellt werden, wobei in den Befestigungsflansch Gewindebuchsen mit eingebracht werden. Danach erfolgt ein Fixieren der Entstörplatine mit der Abschirmhaube auf einer metallischen Innenwand des Gehäuses im Bereich einer Öffnung der Gehäusewand, durch welche die Steckkontakte der Entstörplatine nach außen ragen, während gleichzeitig eine Fixierung des Steckhülsengehäuses auf der Außenseite der Gehäusewand erfolgt. Ein nicht dargestellter Kontakthalter kann auch als separates Bauteil zur Aufnahme der Flachkontakte an der Entstörplatine befestigt werden. Mit diesem Bauteil kann dann die Fixierung des Abschirmbleches an das Gehäuse erfolgen.
Durch die Aufteilung des Steckers in einen inneren Kontakthalter und ein äußeres Steckhülsengehäuse kann die Lage des äußeren Steckers zum inneren Kontakthalter kodiert werden, um eine Fehlmontage desselben zu vermeiden.
Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
Die 1 bis 5 zeigen Fertigungsstufen der Herstellung einer Abschirmvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
1 zeigt eine Prinzipskizze einer Entstörplatine;
2 zeigt die Entstörplatine gemäß 1 mit aufgebrachter Abschirmhaube;
3 zeigt die Entstörplatine gemäß 2 nach Aufbringen einer Kunststoffmasse;
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Steckhülsengehäuse;
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine fertig gestellte Abschirmvorrichtung.
1 zeigt eine Prinzipskizze einer Entstörplatine 6. Dazu ist die Entstörplatine 6 beidseitig mit Metallstrukturen kaschiert. Während die Seite 7 eine nahezu geschlossene Metallschicht vorzugsweise aus einer Kupferlegierung aufweist, ist die Bestückungsseite 13 nur partiell metallkaschiert. Die Entstörplatine weist Leiterbahnen auf, welche die Steckkontakte 3 elektrisch mit Innenanschlüssen 5 an einem Rand 9 der Entstörplatine 6 verbinden, die zu einer Anschlussleiste 8 gehören, an der ein Kabelschwanz angebracht werden kann. Während die Entstörplatine innerhalb eines hier nicht gezeigten Gehäuses angeordnet ist, ragen die Steckkontakte 3 durch eine Öffnung in einer Gehäusewand aus dem Gehäuse heraus.
2 zeigt die Entstörplatine gemäß 1 mit aufgebrachter Abschirmhaube 10. Die Abschirmhaube 10 weist eine Öffnung 17 auf, durch die die Steckkontakte der Entstörplatine 6 hindurchragen. Dabei ist die Abschirmhaube 10 auf der metallkaschierten Seite 7 der Entstörplatine fixiert. Diese Fixierung ist in dieser Ausführungsform der Erfindung durch ein Auflöten der Abschirmhaube 10 auf die metallkaschierte Seite 7 der Entstörplatine 6 erfolgt. Als nächstes wird die Entstörplatine von einer Kunststoffmasse bedeckt, wie es die nächste 3 zeigt.
3 zeigt die Entstörplatine 6 gemäß 2 nach Aufbringen einer Kunststoffmasse 11. Diese Kunststoffmasse 11 bedeckt vollständig die Entstörplatine 6, wobei die Innenanschlüsse 5 frei von Kunststoffmasse bleiben. Auch die Abschirmhaube 10 ist größtenteils in die Kunststoffmasse 11 eingebettet und die Steckkontakte 3 bzw. ein nicht dargestellter Kontakthalter sind ebenfalls zum größten Teil von Kunststoffmasse umgeben. Dadurch erhalten die Steckkontakte 3 und eine Platinenbestückung auf der Bestückungsseite 13 einen Schutz gegen Feuchtigkeit sowie eine hohe Stabilität und sind vor Beschädigungen geschützt.
4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Steckhülsengehäuse 14, das einen Befestigungsflansch 18 aufweist und mindestens ein Sackloch mit Gewindebuchse 16 in dem Befestigungsflansch 18 besitzt. Dieses Steckhülsengehäuse 14 kann in einem einzigen Spritzgussschritt hergestellt werden und kann anschließend Über eine Innenverschraubung mit der Entstörplatine 6 und einer Gehäusewand mechanisch verbunden werden.
5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine fertig gestellte Abschirmvorrichtung 1. Dabei ist die Abschirmvorrichtung auf eine metallische Gehäusewand 15 aufgeschraubt, wobei die Schraubfixierung von der Innenseite 19 der Gehäusewand erfolgt und die Schraubfixierung gleichzeitig auch das von außen aufgebrachte Steckhülsengehäuse fixiert und positioniert. Durch diese Abschirmvorrichtung wird gewährleistet, dass keine aktiven Schaltungsplatinen in der Nähe der Steckkontakte angeordnet sein müssen, sondern lediglich die Entstörplatine mit dem Übergang von den Innenanschlüssen zu den Steckkontakten in der Nähe der Steckeröffnung 12 in der Gehäusewand 15 angeordnet ist. Ferner zeigt 5, dass die Abschirmhaube 10 mit der Entstörplatine 6 direkt am Gehäuse angeordnet ist und die Entstörplatine 6 mehrere Lagen aufweist, die jedoch insgesamt eine minimale raumsparende Höhe für die Entstörplatine aufweisen. Eine einseitige Bestückung der Entstörplatine 6 kann innerhalb der Abschirmhaube 10 angeordnet sein. Die Platinenbestückung der Entstörplatine 6 und die Abschirmhaube 10 sind zum Gehäuse ausgerichtet. Dieses hat den Vorteil, dass die Schnittstelle zwischen Gehäuse und Steckverbindung äußerst kompakt und raumsparend realisierbar ist.

1: Abschirmvorrichtung
2: Gehäuse
3: Steckkontakt
4: Stecker
5: Innenanschluss
6: Entstörplatine
7: Leiterbahn
8: Anschlussleiste
9: Rand der Platine
10: Abschirmhaube
11: Kunststoffmasse
12: Steckeröffnung
13: Bestückungsseite
14: Steckhülsengehäuse
15: Gehäusewand
16: Sackloch mit Gewindebuchse
17: Öffnung in der Abschirmhaube
18: Befestigungsflansch
19: Innenwand des Gehäuses
20: Außenseite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 4040218 A1 [0002]

Claims

Abschirmvorrichtung einer Steckverbindung zwischen einem Gehäuse (2) und einem Kabelbaum eines Fahrzeugs aufweisend: – das Gehäuse (2), – Eingangs- und Ausgangsverbindungen des Gehäuses (2), – Steckkontakte (3) eines Steckers (4) oder einer Steckbuchse, die elektrisch isoliert aus dem Gehäuse (2) herausragen, – Innenanschlüsse (5), die in das Gehäuse (2) hineinragen, wobei die Steckkontakte (3) auf einer Entstörplatine (6), welche die Eingangs- und Ausgangsverbindungen des Gehäuses (2) aufweist, angeordnet sind, und wobei Leiterbahnen (7) auf der Entstörplatine (6) die Steckkontakte (3) mit einer Anschlussleiste (8) an einem Rand (9) der Entstörplatine (6) verbinden, und wobei die Anschlussleiste (8) die Innenanschlüsse (5) aufweist und mit der Entstörplatine (6) in dem Gehäuse (2) angeordnet ist, und wobei die Entstörplatine (6) von einer Abschirmhaube (10) teilweise bedeckt ist, und wobei die Entstörplatine (6) vollständig und die Abschirmhaube (10) teilweise in eine Kunststoffmasse (11) eingebettet sind, und wobei die Steckkontakte (3) durch die Abschirmhaube (10) hindurch- und aus der Kunststoffmasse (11) herausragen und die Innenanschlüsse (5) der Anschlussleiste (8) frei von Kunststoffmasse (11) sind.
Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckkontakte (3) Flachkontakte aufweisen.
Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die EMV-Entstörplatine (6) eine bestückte Platine ist und Flachkontakte, Leiterbahnen (7), eine Kunststoffumspritzung, eine mehrpolige Anschlussleiste (8) für innere Kabelanschlüsse und Dichtungen zum Abdichten einer Steckeröffnung (12) im Gehäuse (2) aufweist.
Abschirmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmhaube (10) mit einer metallkaschierten Seite (7) der Entstörplatine (6) elektrisch leitend verbunden ist.
Abschirmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Verbindung zwischen Abschirmhaube (10) und Entstörplatine (6) eine Lötverbindung, eine Federverbindung oder eine Pressverbindung aufweist.
Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steckhülsengehäuse (14) die aus dem Gehäuse (2) herausragenden Flachkontakte umgibt und schützt, wobei das Steckhülsengehäuse (14) auf einer Gehäusewand (15) von innen aus fixiert ist und für die Fixierung Sacklöcher mit Gewindebuchsen (16) und eine Kodierstruktur als Montagehilfe aufweist.
Abschirmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der mehrpoligen Anschlussleiste (8) ein Kabelschwanz montiert ist, der zu Mehrfachsteckverbindungen der in dem Gehäuse (2) angeordneten Schaltungsplatinen führt.
Abschirmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmhaube (10) eine Kupferlegierung vorzugsweise Messing oder eine Edelstahllegierung zur Vermeidung von Kontaktkorrosion mit einem Edelstahlgehäuse aufweist.
Abschirmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmhaube (10) mit einer Entstörplatine (6) direkt am Gehäuse (2) angeordnet ist.
Abschirmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entstörplatine (6) mehrere Lagen aufweist.
Abschirmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine einseitige Bestückung der Entstörplatine (6) innerhalb der Abschirmhaube (10) angeordnet ist.
Abschirmvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einseitige Platinenbestückung der Entstörplatine (6) und die Abschirmhaube (10) zum Gehäuse hin ausgerichtet sind.
Verfahren zur Herstellung einer Abschirmvorrichtung (1) einer Steckverbindung zwischen einem Gehäuse (2) und einem Kabelbaum eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Aufbringen von Steckkontakten (3) auf eine Entstörplatine (6), die in einem Randbereich (9) eine Anschlussleiste (8) für einen Kabelschwanz und Leiterbahnen (7) aufweist, welche die Steckkontakte (3) mit der Anschlussleiste (8) elektrisch verbinden; – Herstellen einer Abschirmhaube (10), die Öffnungen (17) für die Steckkontakte (3) aufweist und mit einer metallkaschierten Seite (7) der Entstörplatine (6) elektrisch verbunden wird; – vollständiges Einbetten der Entstörplatine (6) und teilweises Einbetten der Anschlussleiste (8) sowie der Steckkontakte (3) und der Abschirmhaube (10) in eine Kunststoffmasse (11) als Schutz gegen Feuchtigkeit (3) und zur mechanischen Stabilisierung; – Spritzgießen eines Steckhülsengehäuses (14) mit Befestigungsflansch (18), wobei in den Befestigungsflansch (18) Gewindestücke (16) eingebracht werden; – Fixieren der Entstörplatine (6) mit der Abschirmhaube (10) auf einer metallischen Innenwand (19) des Gehäuses (2) im Bereich einer Öffnung (17) der Gehäusewand (15), durch welche die Steckkontakte (3) der Entstörplatine (6) nach außen ragen unter gleichzeitiger Fixierung des Steckhülsengehäuses (14) auf der Außenseite (20) der Gehäusewand (15).
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das außen am Gehäuse (2) angeordnete Steckhülsengehäuse (14) mit einer Kodierstruktur versehen wird und die Lage des Steckhülsengehäuse (14) zu den Steckkontakten (3) eindeutig definiert wird.