DE102008026771B4

DE102008026771B4 - Geschirmte elektrische Verbindungsanordnung

Info

Publication number: DE102008026771B4
Application number: DE102008026771A
Authority: DE
Inventors: Alfred Annecke
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2008-06-04
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2010-04-01
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: US20090305562A1; EP2131451A1; DE102008026771A1; US7862379B2

Abstract

Geschirmte elektrische Verbindungsanordnung mit folgenden Merkmalen:
– einer mindestens einen Steckkontakt (2, 2') aufnehmenden Steckkontur (4) mit einem Steckbereich (5) und einem Aufnahmebereich (6) zur Aufnahme und Halterung eines Fixierabschnitts (7, 7') des Steckkontakts (2, 2'),
– einem Deckel (9) zur Fixierung des Fixierabschnitts (7, 7') im Aufnahmebereich (6) der Steckkontur (4),
– Deckel (9) und Aufnahmebereich (6) weisen an ihrer Außenkontur (24, 25) Schirmungen (22, 23) auf, und
– elektrisch leitfähige Verbindungselemente (14), nämlich Nieten, zur Kontaktierung der Schirmungen (22, 23) und mechanischen Verbindung des Deckels (9) mit der Steckkontur (4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine geschirmte elektrische Verbindungsanordnung mit einer mindestens einen Steckkontakt aufnehmenden Steckkontur mit einem Steckbereich und einem Aufnahmebereich zur Aufnahme und Halterung des Steckkontakts in einem Fixierabschnitt des Steckkontakts, sowie einem Deckel zur Fixierung des Fixierabschnitts im Aufnahmebereich der Steckkontur, wobei Deckel und Aufnahmebereich an ihrer Außenkontur Schirmungen aufweisen, und wobei elektrisch leitfähige Verbindungselemente zur Kontaktierung der Steckverbindungen und mechanischen Verbindung des Deckels mit der Steckkontur vorgesehen sind.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer geschirmten elektrischen Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit folgenden Schritten:

– Aufnahme des Fixierabschnitts des Steckkontakts zwischen dem Deckel und dem Aufnahmebereich und
– mechanische Fixierung von Deckel und Fixierabschnitt und Kontaktierung der Schirmungen durch elektrisch leitfähige Verbindungselemente.

Insbesondere bei der elektrischen Kontaktierung von störanfälligen Geräten wie Hybridantrieben oder elektrischen Antrieben in Fahrzeugen werden in der Regel störsichere Ausführungen vorgesehen. Ein wesentlicher Störfaktor für die Steuerung der Antriebe wird in der Einstrahlung von elektrischen Störfeldern gesehen. Andererseits ist auch die Ausstrahlung von Störfeldern aus solchen Leistungsverbindungen in die Steuerelektronik zu vermeiden. Insofern sind in der Fahrzeugtechnik extrem hohe Anforderungen an elektrische Abschirmungen und an die Abdichtung der Kontaktierungen beziehungsweise Verbindungsanordnungen gegenüber ein- und austretender Störung vorzusehen. Auch eine mechanische Abdichtung solcher Verbindungsanordnungen gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit ist von großer Bedeutung.
Im Stand der Technik sind spezielle Metallüberzüge oder Schirmbleche bekannt, welche steckbare Verbindungen gegenüber vorgenannten Störeinflüssen abschirmen beziehungsweise verhindern, dass elektromagnetische Störstrahlungen aus der Verbindungsanordnung austreten. Nachteilig bei solchen Anordnungen ist der hohe mechanische Aufwand bei der Montage oder beim Aufbringen entsprechender Schutzschichten, insbesondere wenn solche Gehäuseanordnungen einteilig auszuführen sind. In der Regel sind die Anforderungen und applikationsspezifischen Einbausituationen so, dass eine entsprechende Verbindungsanordnung als Steckverbindung ausgebildet sein muss. Diese sind in der Regel aus einer Mehrzahl von Teilen aufgebaut (Gehäuseteile und Kontakte), welche sicher montiert werden müssen, beispielsweise durch Rastverbindungen. Soweit zusätzlich eine Schirmung gefordert wird, ist diese zumindest an allen außen liegenden Gehäuseteilen so anzubringen, dass die Schirmung dicht ist, was insbesondere bei mehreren zusammengesetzten Gehäuseteilen problematisch ist. An Stoßstellen, an welchen die EMV-Schirmfläche von einem Gehäuseteil auf das andere Gehäuseteil übergeführt werden muss, besteht einerseits das Problem der mechanischen und elektrischen Verbindung und andererseits das Problem, eine gute elektromagnetische Dichtheit zu gewährleisten.
Weiterhin ist darauf zu achten, dass aus den Steckverbindern die anzuschließenden Kontakte mit Anschlussleitungen versehen sind. Da es sich bei den elektrischen Verbindungsanordnungen um sehr kleine Bauteile handelt, spielen fertigungstechnische Toleranzen eine erhebliche Rolle, insbesondere beim Entstehen sogenannter EMV-Lücken.
Die US 5,743,765 A offenbart einen selektiv metallisierten Steckverbinder mit Oberflächenverbindungsmitteln zur Ausbildung eines elektrischen Kontakts zwischen einer Massenanschlussschicht und einer äußeren Metallschicht der Gehäuseteile des Steckverbinders.
In der EP 0 969 566 A1 ist ein Steckverbinder sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders für Hochfrequenzsignale mit einem Gehäuse aus isolierendem Material und einer Vielzahl von männlichen Kontaktelementen gezeigt.
Die DE 344 397 A zeigt einen zweiteiligen Stecker für elektrische Leitungen mit Metallkernen, dessen Metallkerne mit von den Querlöchern zum Durchstecken der Leitungen ausgehenden äußeren Längsrillen und scheibenförmigen Köpfen versehen sind.
Die US 6,093,046 A betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem isolierenden Gehäuse, einer Schirmung, einer Anzahl von Anschlüssen, einer Schirmplatte und einem Leitpfostenpaar.
Die US 4,786,257 A zeigt schließlich eine geschirmte Kabelanschlussbaugruppe mit geschirmten elektrischen Kabeln, die eine Vielzahl von Drahtleitern und elektrische Schirmungen hierfür umfassen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine geschirmte elektrische Verbindungsanordnung vorzuschlagen, die einerseits eine hohe elektrische Abschirmung und andererseits eine möglichst optimale mechanische und elektrische Verbindung der Einzelteile der Verbindungsanordnung untereinander, insbesondere an den EMV-Problemzonen, vorsieht.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmale.
Der Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, Schirmungen an Deckel und Fixierabschnitt der mindestens einen Steckkontakt aufnehmenden Steckkontur derart vorzusehen, dass elektrisch leitfähige Verbindungselemente, nämlich Nieten, zur Kontaktierung der Schirmungen und gleichzeitig zur mechanischen Verbindung des Deckels mit der Steckkontur vorgesehen sind. Durch die Doppelfunktion der elektrisch leitfähigen Verbindungselemente wird eine auf der einen Seite sehr einfache, auf der anderen Seite aber sehr wirkungsvolle elektrische Verbindungsanordnung mit Schirmung vorgesehen, die gleichzeitig sehr gut mechanisch abdichtbar ist. Mit Vorteil können die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente rastverbindungsfrei ausgestaltet werden, um eine dauerhafte Verbindungsqualität zu erhalten, wobei eine formschlüssige Verbindung vorteilhaft ist, vorzugsweise eine nicht zerstörungsfrei lösbare. Durch Nieten kann eine definierte mechanische Verbindungskraft erzeugt werden und gleichzeitig eine Kontaktierung der vorzugsweise als Beschichtung vorgesehenen Schirmung erfolgen, indem die Nietenköpfe sowie das Gegennietstück der Nieten auf die Schirmung gepresst werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Schirmungen zumindest teilweise aus einer elektrisch leitfähigen Beschichtung gebildet, die besonders einfach und insbesondere flächendeckend aufbringbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Verbindungselemente Vollmetallnieten. Besonders bei den in Fahrzeugen gegebenen Dauerschwingverhältnissen sind die auf Verbindungsqualität leicht überprüfbaren Vollmetallnieten von Vorteil.
Hierbei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Verbindungselemente in die Außenkontur von Deckel und Aufnahmebereich eingesenkt sind, vorzugsweise derart, dass sie im Wesentlichen bündig mit der Außenkontur abschließen. Durch diese Maßnahme werden Antennenwirkung und/oder Spannungsspitzen an der Außenkontur vermieden. Weiterhin wird durch die vorgenannte Maßnahme die Umspritzung der Verbindungsanordnung erleichtert und Material eingespart.
Mit Vorteil weist der Aufnahmebereich eine Umfangsschulter auf, in der die Verbindungselemente angeordnet sind. Die Umfangsschulter des Aufnahmebereichs korrespondiert zu dem Deckel und beide Bauteile sind von Nietlöchern durchsetzt, die entsprechend miteinander fluchten, nachdem der Deckel auf den Aufnahmebereich der Steckkontur aufgesetzt wurde. Hierzu sind vorzugsweise Kodierungsrippen vorgesehen, um ein falsches Zusammenbauen zu verhindern und die Montage zu erleichtern.
Die Montage wird weiter erleichtert, indem die Umfangsschulter quer zur Steckrichtung S angeordnet ist.
Um die Verbindungsanordnung und insbesondere die Schirmung zu schützen, weist die Verbindungsanordnung eine isolierende Umspritzung auf, die gleichzeitig einen Teil der Steckkontur bilden kann.
Soweit an die Schirmungen ein Schirmungsanschluss angeschlossen ist, der vorzugsweise durch die Verbindungselemente fixiert und/oder kontaktiert ist, kann die Schirmwirkung noch deutlich verbessert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie an Hand der Zeichnungen. Diese zeigen in:
1: eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsanordnung,
2: eine Aufsicht auf die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung entgegen der Steckrichtung S und
3: eine geschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung gemäß Schnittlinie A-A aus 2.
In 1 ist eine elektrische Verbindungsanordnung ohne Umspritzung 1 dargestellt, wobei die Umspritzung 1 in 3 zu erkennen ist.
Zwei Steckkontakte 2, 2' sind in entsprechende Durchgangsöffnungen 3, 3' einer die Steckkontakte 2, 2' aufnehmenden Steckkontur 4 eingesetzt. Die Steckkontur umfasst einen Steckbereich 5 und einem Aufnahmebereich 6 zur Aufnahme und Halterung des Steckkontakts 2, 2' in einem Fixierabschnitt 7, 7' der Steckkontakte 2, 2'.
Die Fixierabschnitte 7, 7' der Steckkontakte 2, 2' sind im Querschnitt T-förmig ausgebildet mit je einem Kragen 8, 8', der ein Durchrutschen der Steckkontakte 2, 2' durch die Durchgangsöffnungen 3, 3' verhindert.
Fixiert werden die Steckkontakte 2, 2' durch einen Deckel 9, der formschlüssig mit dem Aufnahmebereich 6 zusammengesetzt wird, wobei Kodierrippen 10 eine Falschmontage oder eine falsche Ausrichtung des Deckels 9 zu dem Aufnahmebereich 6 verhindern.
Der Aufnahmebereich 6 weist eine im Wesentlichen rechteckige Umfangsschulter 11 auf, deren Außenabmessungen sich im Wesentlichen mit dem Deckel 9 decken, so dass Deckel 9 und Umfangsschulter 11 im Bereich Ihrer Seitenränder bündig abschließen.
Die Steckkontur 4 sowie der Deckel 9 sind vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt, während die Steckkontakte 2, 2' aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Durch sechs sowohl im Deckel 9 als auch in der Umfangsschulter 11 vorgesehene Nietlöcher 12, 13 werden elektrisch leitfähige Verbindungselemente, nämlich Nieten 14 geführt. Mittels der Nieten 14 werden Deckel 9 und Umfangsschulter 11 fixiert, wobei nach Durchführen jedes Nietschachts 15 der Nieten 14 durch die Nietlöcher 12, 13 und nach Anschlag jedes Setzkopfes der Nieten 14 an einen Anschlag 18 einer Vertiefung 19 im Aufnahmebereich 6 wird jeder Schließkopf 17 der Nieten 14 in je einer Ausnehmung 20 an einen Anschlag 21 angeformt.
Indem der Aufnahmebereich 6 und der Deckel 9 im Bereich deren Außenkonturen 24, 25 durch Schirmungen 22, 23 abgeschirmt sind und die Schirmungen 22, 23 durch die Nieten 14 vom Anschlag 18 zum Anschlag 21 elektrisch leitend verbunden sind, ist einerseits eine optimal leitende Verbindung der Schirmungen 22 und 23 möglich und andererseits wird durch die Nieten 14 gleichzeitig die mechanische Fixierung der Steckkontakte 2, 2' zwischen Deckel 9 und dem Aufnahmebereich 6 gewährleistet.
Die Schirmung 22 des Aufnahmebereichs 6 erstreckt sich bis in den Steckbereich 5 der Steckkontur 4 hinein, um an eine nicht dargestellte Schirmung des Gegensteckers (nicht dargestellt) anschließbar zu sein.
Die Schirmungen 22, 23 sind über einen Schirmungsanschluss 26 aus einer die vorbeschriebenen Bestandteile umschließenden Umspritzung 1 herausgeführt. Weiterhin sind Anschlüsse 27, 27' für die Steckkontakte 2, 2' vorgesehen.
Der Schirmungsanschluss 26 und die Anschlüsse 27, 27' sind als Flachleiter ausgebildet, um eine optimale Schirmung im Bereich des Durchtritts der Anschlüsse 27, 27' sowie des Schirmungsanschlusses 26 durch die Schirmungen 22, 23 zu gewährleisten.
Die Steckkontakte 2, 2' verfügen jeweils über in Steckrichtung S liegende Steckenden 28, 28' einsteckbare, insbesondere bündig an die Steckkontakte 2, 2' anschließbare, Kappen 2p, 2p', die als Berührschutz im Bereich der Stecköffnung der Verbindungsanordnung wirken. Trotz der, insbesondere pilzförmigen, vorzugsweise nicht leitfähigen, Kappen 2p, 2p' sind die Steckkontakte 2, 2' durch den Gegenstecker kontaktierbar, indem der Gegenstecker die Kappen 2p, 2p' übergreift oder umgreift.

1: Umspritzung
2, 2': Steckkontakte
2p, 2p': Kappen
3, 3': Durchgangsöffnungen
4: Steckkontur
5: Steckbereich
6: Aufnahmebereich
7, 7': Fixierabschnitt
8, 8': Kragen
9: Deckel
10: Kodierrippe
11: Umfangsschulter
12: Nietlöcher
13: Nietlöcher
14: Nieten
15: Nietschaft
17: Schließkopf
18: Anschlag
19: Vertiefung
20: Ausnehmung
21: Anschlag
22: Schirmung
23: Schirmung
24: Außenkontur
25: Außenkontur
26: Schirmungsanschluss
27, 27': Anschlüsse
28, 28': Steckenden

Claims

Geschirmte elektrische Verbindungsanordnung mit folgenden Merkmalen: – einer mindestens einen Steckkontakt (2, 2') aufnehmenden Steckkontur (4) mit einem Steckbereich (5) und einem Aufnahmebereich (6) zur Aufnahme und Halterung eines Fixierabschnitts (7, 7') des Steckkontakts (2, 2'), – einem Deckel (9) zur Fixierung des Fixierabschnitts (7, 7') im Aufnahmebereich (6) der Steckkontur (4), – Deckel (9) und Aufnahmebereich (6) weisen an ihrer Außenkontur (24, 25) Schirmungen (22, 23) auf, und – elektrisch leitfähige Verbindungselemente (14), nämlich Nieten, zur Kontaktierung der Schirmungen (22, 23) und mechanischen Verbindung des Deckels (9) mit der Steckkontur (4).
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Schirmungen (22, 23) zumindest teilweise aus einer elektrisch leitfähigen Beschichtung bestehen.
Verbindungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Verbindungselemente (14) Vollmetallnieten sind.
Verbindungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Verbindungselemente (14) in die Außenkontur (24, 25) von Deckel (9) und Aufnahmebereich (6) eingesenkt sind, vorzugsweise derart, dass sie im Wesentlichen bündig mit der Außenkontur (24, 25) abschließen.
Verbindungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Aufnahmebereich (6) eine Umfangsschulter (11) aufweist, in der die Verbindungselemente (14) angeordnet sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, bei der die Umfangsschulter (11) quer zur Steckrichtung angeordnet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Verbindungsanordnung eine isolierende Umspritzung (1) aufweist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der an die Schirmungen (22, 23) ein Schirmungsanschluss (26) angeschlossen ist, vorzugsweise fixiert und/oder kontaktiert durch die Verbindungselemente (14).
Verfahren zur Herstellung einer geschirmten elektrischen Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit folgenden Schritten: – Aufnahme des Fixierabschnitts (7, 7') des Steckkontakts (2, 2') zwischen den Deckel (9) und den Aufnahmebereich (9) und – mechanische Fixierung von Deckel (9) und Aufnahmebereich (6) und Kontaktierung der Schirmungen (22, 23) durch elektrisch leitfähige Verbindungselemente (14), nämlich Nieten.