DE102010064183B4 - Vorrichtung zur Ausbildung einer Durchführungskapazität - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (200, 300) zur Ausbildung einer Durchführungskapazität (220), umfassend:eine Gehäusekomponente (212; 312) mit einer Wandung und einer in der Wandung zur Verfügung gestellten Öffnung;eine Hülse (214), die ein dielektrisches Material umfasst, und die angepasst ist, in die Öffnung eingeführt zu werden; undein Leiter (16) zum Führen einer Spannung in das Gehäuse oder aus dem Gehäuse,wobei durch die Gehäusekomponente, die Hülse und den Leiter die Durchführungskapazität (220) ausgebildet wird.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Durchführungskondensator bzw. ein Gehäuse mit als Durchführungskapazität ausgebildeten Elementen. Weiterhin richten sich Ausführungsformen der Erfindung auf eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Durchführungskapazität, ein Gehäuse für ein elektrisches oder elektronisches Bauteil, die Herstellung einer Durchführungskapazität bzw. eines Gehäuses mit als Durchführungskapazität ausgebildeten Elementen und einen Wischerantrieb mit einem Durchführungskapazität.
• Stand der Technik
• Elektrische oder elektronische Bauteile werden für die Montage, für eine Abschirmung, zum Schutz vor eindringendem Wasser und für andere Zwecke in Kraftfahrzeugen zumeist in Gehäusen zur Verfügung gestellt, die dann am Kraftfahrzeug montiert werden können. Zum Beispiel sind in einem Getriebegehäuse für ein Wischerantrieb eines Scheibenwischers der Motor des Wischerantriebs angeordnet. Typischerweise werden die elektrischen Leitungen für Spannungen, d.h. für die Stromversorgung oder für Signale, mittels Durchführungskondensatoren in das Gehäuse geführt.
• Durchführungskondensatoren sind typischerweise koaxial aufgebaute Kondensatoren, an die eine elektrische Leitung zur Durchführung durch eine leitfähige Wandung (Abschirmung) angeschlossen werden kann. Ein Anschluss kann beidseitig an den Enden einer Hülse oder einem Flansch herausgeführt werden oder ein elektrischer Leiter kann durch den Kondensator hindurchgeführt werden. Mittels der Kapazität zwischen den Anschlüssen und der Hülse wirken Durchführungskondensatoren als Entstörglied und somit als elektromagnetischen Abschirmung des elektrischen oder elektronischen Bauteils, zum Beispiel des Wischermotors.
• Üblicherweise wird ein Durchführungskondensator als separates Bauteil leitfähig in einem Loch in der Wandung befestigt. Die außen liegende Elektrode wird mit der Wandung kontaktiert. Der elektrische Leiter zur Führung der Spannung wird ebenfalls mit dem Durchführungskondensator elektrisch verbunden. Durchführungskondensatoren bilden zusammen mit der dahinterliegenden Schaltung bzw. mit den Anschlussleitungen einen Tiefpass, typischerweise durch eine Kapazität gegen Erde.
• Hierzu ist ein zusätzliches Bauteil erforderlich, dass an mindestens zwei Stellen sicher kontaktiert werden muss.
• Als Stand der Technik ist hierzu die US 2001/0043126 A1 und die EP 1 191 645 A1 bekannt geworden.
• Offenbarung der Erfindung
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die oben genannten Probleme zumindest teilweise zu lösen bzw. eine einfachere und kostengünstigere Durchführung durch einen Gehäusekomponente zu schaffen, die zur Abschirmung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils dient.
• Gemäß einer Ausführungsform wird eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Durchführungskapazität zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung beinhaltet eine Gehäusekomponente mit einer Wandung und einer in der Wandung zur Verfügung gestellten Öffnung, eine Hülse, die ein dielektrisches Material beinhaltet, und die angepasst ist, in die Öffnung eingeführt zu werden, und ein Leiter zum Führen einer Spannung in das Gehäuse oder aus dem Gehäuse, wobei durch die Gehäusekomponente, die Hülse und den Leiter eine Durchführungskapazität bzw. ein Durchführungskondensator ausgebildet wird.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Gehäuse für ein elektrisches oder elektronisches Bauteil, insbesondere für ein Getriebegehäuse eines Wischermotors zur Verfügung gestellt. Das Gehäuse beinhaltet eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Durchführungskapazität bzw. eines Durchführungskondensators. Die Vorrichtung beinhaltet eine Gehäusekomponente mit einer Wandung und einer in der Wandung zur Verfügung gestellten Öffnung, eine Hülse, die ein dielektrisches Material beinhaltet, und die angepasst ist, in die Öffnung eingeführt zu werden, und ein Leiter zum Führen einer Spannung in das Gehäuse oder aus dem Gehäuse, wobei durch die Gehäusekomponente, die Hülse und den Leiter ein Durchführungskapazität bzw. ein Durchführungskondensator ausgebildet wird.
• Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Durchführungskapazität zur Verfügung gestellt. Das Verfahren beinhaltet einführen einer Hülse, die ein dielektrisches Material beinhaltet, in eine Öffnung eines leitenden Wandungsbereichs eines Gehäuses, und Führen eines Leiters durch die Hülse, so dass der Leiter an die Hülse angrenzt.
• Bevorzugte Ausführungsformen und besondere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und der beiliegenden Beschreibung.
• Vorteile der Erfindung
• Die hier beschriebenen Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung können eine entstörte Durchführung mit einfacheren Fertigungsprozessen bzw. reduzierten Kosten zur Verfügung stellen.
• Ausführungsformen der Erfindung stellen hierzu eine Durchführungskapazität bzw. einen Durchführungskondensator zur Verfügung. Diese Kapazität bzw. dieser Kondensator wird unter anderem mittels einer Gehäusekomponente und des elektrischen Leiters gebildet.
• Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Durchführungskapazität bzw. eines Durchführungskondensators zur Verfügung gestellt. Die Vorrichtung beinhaltet eine Gehäusekomponente mit einer Wandung und einer in der Wandung zur Verfügung gestellten Öffnung, eine Hülse, die ein dielektrisches Material beinhaltet, und die angepasst ist, in die Öffnung eingeführt zu werden, und ein Leiter zum Führen einer Spannung in das Gehäuse oder aus dem Gehäuse, wobei durch die Gehäusekomponente, die Hülse und den Leiter eine Durchführungskapazität bzw. ein Durchführungskondensator ausgebildet wird. Hierdurch kann die Montage eines separaten Durchführungskondensators entfallen. Ferner entfallen die Kosten für den separaten Durchführungskondensator.
• Gemäß einer typischen Ausführungsform kann die Gehäusekomponente im um die Öffnung zur Verfügung gestellten Bereich aus einem metallischen Material bestehen. Hierdurch wird eine äußere Kondensatorplatte ausgebildet, die typischerweise auf Masse gelegt werden kann.
• Gemäß einer noch weiteren typischen Ausführungsform kann die Gehäusekomponente in dem um die Öffnung zur Verfügung gestellten Bereich eine Ausbuchtung umfassen, die sich entlang der Achse der Öffnung erstreckt. Somit kann die länge und somit die Fläche der Durchführungskapazität angepasst werden, um die Kapazität des Durchführungskondensators gemäß einer Gleichung entsprechend der Kapazität eines Zylinderkondensators $$C=2\pi {\epsilon }_0{\epsilon }_{\text{r}}\frac{l}{\text{ln}\left(\frac{R_2}{R_1}\right)}$$

  

  mit

C

Kapazität,

I

Länge

R1

innerer Radius

R2

äußerer Radius

εR

Permittivitätszahl

anzupassen.
• Gemäß einer noch weiteren typischen Ausführungsform kann die Hülse angepasst sein, durch eine Pressverbindung in die Öffnung eingeführt zu werden. Dies ermöglicht eine weiterreichende einfachere Montage.
• Gemäß einer noch weiteren typischen Ausführungsform kann die Gehäusekomponente angepasst sein, mit Masse verbunden zu werden. Somit dient die Gehäusekomponente der Abschirmung und die „äußere Platte“ des die Kapazität ausbildenden Durchführungskondensators ist auf Masse gelegt, ohne eine weitere elektrische Anschlussstelle zu benötigen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Gehäuse für ein elektrisches oder elektronisches Bauteil, insbesondere ein Getriebegehäuse eines Wischermotors zur Verfügung gestellt. Das Gehäuse beinhaltet eine Vorrichtung gemäß einer der hier beschriebenen Ausführungsformen. Typischerweise kann das Gehäuse angepasst sein, elektromagnetische Strahlung abzuschirmen, wobei das Gehäuse insbesondere angepasst ist, auf Masse gelegt zur werden. Zum Beispiel kann das Gehäuse aus einem leitenden oder metallischen Material bestehen oder kann leitende oder metallische Einleger haben, die zur Abschirmung dienen.
• Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Ausbilden einer Durchführungskapazität zur Verfügung gestellt. Das Verfahren beinhaltet ein Einführen einer Hülse, die ein dielektrisches Material beinhaltet, in eine Öffnung eines leitenden Wandungsbereichs eines Gehäuses, und das Führen eines Leiters durch die Hülse, so dass der Leiter an die Hülse angrenzt.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines Durchführungskondensators gemäß dem Stand der Technik;
• 2 eine schematische Darstellung eines Gehäuses bzw. einer Durchführungskapazität gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
• 3A und 3B schematische Darstellungen eines weiteren Gehäuses mit Durchführungskapazitäten gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
• 4 eine Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Ausbilden einer Durchführungskapazität gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
• Ausführungsformen der Erfindung
• 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 10 mit einem Gehäuse 12. Das Gehäuse 12 besitzt eine Öffnung 14, in die ein Durchführungskondensator 20 eingeführt ist. Der Durchführungskondensator hatte eine äußere Platte 22, ein Dielektrikum und eine innere Platte 26. Ein elektrischer Leiter 16 ist durch den Durchführungskondensator hindurchgeführt. Die äußere Platte 22 ist über die Kontaktstelle 23 elektrisch mit dem Gehäuse 12 verbunden. Typischerweise liegt das Gehäuse bzw. darin enthaltene leitende Teile auf Masse, so dass die äußere Platte 22 ebenfalls auf Masse liegt. Ferner ist der elektrische Leiter 16 über die Kontaktstelle 27 mit der inneren Platte 26 verbunden. Im Gehäuse 12 kann zum Beispiel ein Motor eines Wischerantriebs vorhanden sein, dem über die Leitung 16 eine Spannung zugeführt wird. Diese Spannung kann eine Versorgungsspannung sein, oder kann als Signal für die Motorsteuerung dienen.
• Der Durchführungskondensator 20 ist als separates Bauteil ausgebildet und benötigt eine zuverlässige elektrische Kontaktierung zum Schirmpotential (Masse) an der Kontaktstelle 23 und eine zuverlässige elektrische Kontaktierung mit dem elektrischen Leiter 16 an der Kontaktstelle 27. Zur Fertigung muss somit ein separates Bauteil zur Verfügung gestellt werden, welches sicher kontaktiert werden muss.
• 2 zeigt eine Vorrichtung 200 zur Ausbildung einer Durchführungskapazität und dient zur Illustration von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das Gehäuse bzw. eine Komponente 212 des Gehäuses hat einen Bereich 213 mit einer Öffnung. In dieser Öffnung ist eine Hülse 214 zur Verfügung gestellt. Diese beinhaltet ein dielektrisches Material. Typischerweise kann die Hülse aus einem dielektrischen Material gefertigt sein. Der elektrische Leiter 16 ist durch die Hülse geführt, so dass dieser an die Hülse 214 angrenzt. Hierdurch wird eine Durchführungskapazität 220 bzw. ein Durchführungskondensator zur Verfügung gestellt. Das Gehäuse bzw. ein an die Öffnung angrenzender Teil des Gehäuses übernimmt die Funktion einer äußeren Platte eines Kondensators. Der zu schirmende elektrische Leiter übernimmt die Funktion einer inneren Platte des Kondensators. Der Kondensator bzw. die Kapazität wird durch die dielektrische Hülse 214, das Gehäuse bzw. den an die Öffnung angrenzender Teil des Gehäuses und den zu schirmenden elektrische Leiter ausgebildet.
• In den 2 und 3A sind die Bereich 213 der Gehäusekomponente, die die Öffnung für die Hülse 214 bilden mit Ausbuchtungen zur Verfügung gestellt. Die Ausbuchtungen sind im wesentlichen senkrecht zur Wandung der Gehäusekomponente bzw. vergrößern die Kontaktfläche zwischen dem Bereich 213 der Gehäusekomponente und der Hülse 214. Das bedeutet, dass bei einer Betrachtung der Vorrichtung zur Ausbildung einer Kapazität als Zylinderkondensator, die Länge des Zylinderkondensators vergrößert oder verändert werden kann. Somit besteht die Möglichkeit den Wert der Kapazität durch die Ausbuchtung und/oder die Wahl des dielektrischen Materials der Hülse 214 den Bedürfnissen der Anwendung anzupassen.
• Ein separater Durchführungskondensator kann entfallen und es ist lediglich ein Dielektrikum notwendig. Damit reduzieren sich die zu kontaktierenden Schnittstellen, was Kostenvorteile und einfachere Fertigungsprozesse mit sich bringt. Anstelle eines separaten Durchführungskondensators wird lediglich eine Hülse, zum Beispiel eine Hülse aus einem dielektrischen Material eingesetzt. Da das Getriebegehäuse typischerweise auf Masse liegt und der Leiter durch die Hülse geschoben werden kann, entfallen die Kontaktierungen.
• 3A und 3B zeigen eine weitere Ausführungsform zur Ausbildung von abschirmenden Durchführungskapazitäten, wie sie insbesondere auch für Getriebegehäuse von Wischerantrieben in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden können. Die Vorrichtung 300 hat eine erste Gehäusekomponente 321, zum Beispiel einen Gehäusedeckel und eine zweite Gehäusekomponente 312, zum Beispiel ein Gehäusegrundkörper. In dem Gehäuse 320 ist ein Motor 330 angeordnet. Motoren, wie zum Beispiel Kleinmotoren, werden üblicherweise mit einer einfachen UC-Entstörung versehen, um elektrische Störungen zu unterdrücken, die zum Beispiel durch das Bürstenfeuer der Bürsten 332 und 334 verursacht werden können. In einem Standard-Wischermotor werden die zwei vom Gesetzgeber geforderten Wischgeschwindigkeiten üblicherweise mittels zwei Plus-Bürsten 332, 334 verwirklicht. Typischerweise steht eine erste der beiden Plus-Bürsten einer Massebürste (nicht dargestellt) gegenüber. Alternativ sind auch andere Ansteuerung möglich, wie sie bei stufenlosen Wischerantrieben Verwendung finden können.
• In der Darstellung von 3A werden die Bürsten 332, 334 jeweils entstört. Hierzu sind Entstörungskapazitäten 220 zur Durchführung durch die Gehäusekomponente 312 zur Verfügung gestellt. Diese werden ausgebildet durch die Gehäusekomponente 312 bzw. jeweils den Bereich 213 der Gehäusekomponente, die jeweilige Hülse 214 und den jeweiligen elektrischen Leiter 16. In 3B, die eine Skizze eines vereinfachten Schaltplans wiedergibt, ist zur Vereinfachung nur eine elektrische Leitung zum Motor 330 dargestellt. Der Motor 330 ist ferner, zusammen mit dem Gehäuse mit der Masse 4 verbunden. Wie durch die gestrichelte Linie in 3B angedeutet ist, stellt das Gehäuse 320 bzw. eine Komponente des Gehäuses einen Teil der Durchführungskapazität 220 bzw. des Durchführungskondensators dar.
• Gemäß weiteren Ausführungsformen können für eine verbesserte Entstörung weiterhin induktive Elemente zur Verfügung gestellt werden, so dass für die Leitungen 16 in 3A jeweils ein eigener L/C-Schaltkreis zur Verfügung gestellt wird. Hierbei erfolgt der Anschluss der jeweiligen Bürste an eine jeweilige elektrische Zuleitung 16 über eine Induktivität (nicht dargestellt), wobei der stromversorgungsseitige Anschluss der mittels der Kapazitäten 220 gegen eine Masse 4 hochfrequenztechnisch kurzgeschlossen wird. Man spricht dann von einer 2L/2C-Entstörung. Um die Entstörung im Langwellenbereich zu verbessern, kann eine dritte Kapazität zwischen den Leitungen 16 verwendet werden, die zwischen den Anschlüssen der beiden Plus-Bürsten 332, 334 geschaltet ist. 2L/2C- bzw. 2L/3C-Entstörungen unterdrücken wirkungsvoll mittlere Störpegel.
• In 4 sind die Schritte zur Herstellung einer Durchführungskapazität bzw. eines Durchführungskondensators gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert. In Schritt 402 wird die dielektrische Hülse in eine Öffnung, die in der Wandung der Gehäusekomponente zur Verfügung gestellt ist, eingeführt. In Schritt 404 wird der elektrische Leiter durch die Hülse geführt. Somit bildet sich gemäß der hierin beschriebenen Ausführungsformen eine Kapazität, die angepasst um als Entstörungskapazität für eine elektrische oder elektronische Baugruppe zu dienen.
• Durch Ausführungsformen der Erfindung kann im Rahmen der Fertigung ein als separates Bauteil zur Verfügung gestellter Durchführungskondensator durch eine Hülse ersetzt werden. Die Hülse enthält eine dielektrisches Material bzw. besteht typischerweise aus einem dielektrischen Material, das als Kondensatordielektrikum dient. Das Gehäuse bzw. ein Bereich eines Gehäuses oder einer Gehäusekomponente, in den die Hülse eingesetzt wird, und der elektrische Leiter selbst fungieren als Kondensatorplatten. Kontaktierungen eines separat zur Verfügung gestellten Durchführungskondensators mit dem Gehäuse einerseits und dem elektrischen Leiter andererseits, können somit entfallen.

Claims (8)

1. Vorrichtung (200, 300) zur Ausbildung einer Durchführungskapazität (220), umfassend: eine Gehäusekomponente (212; 312) mit einer Wandung und einer in der Wandung zur Verfügung gestellten Öffnung; eine Hülse (214), die ein dielektrisches Material umfasst, und die angepasst ist, in die Öffnung eingeführt zu werden; und ein Leiter (16) zum Führen einer Spannung in das Gehäuse oder aus dem Gehäuse, wobei durch die Gehäusekomponente, die Hülse und den Leiter die Durchführungskapazität (220) ausgebildet wird.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Gehäusekomponente im um die Öffnung zur Verfügung gestellten Bereich (213) aus einem metallischen Material besteht.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Gehäusekomponente (212; 312) in dem um die Öffnung zur Verfügung gestellten Bereich (213) eine Ausbuchtung umfasst, die sich entlang der Achse der Öffnung erstreckt, um den Wert der Durchführungskapazität durch die Fläche der Öffnung festzulegen.
4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hülse (214) angepasst ist durch eine Pressverbindung in die Öffnung eingeführt zu werden.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Gehäusekomponente und, insbesondere der Bereich (213), angepasst ist mit Masse (4) verbunden zu werden.
6. Gehäuse für ein elektrisches oder elektronisches Bauteil, insbesondere ein Getriebegehäuse für einen Wischermotor, umfassend: eine Vorrichtung (200; 300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Gehäuse gemäß Anspruch 6, wobei das Gehäuse angepasst ist, elektromagnetische Strahlung abzuschirmen, insbesondere wobei das Gehäuse angepasst ist auf Masse (4) gelegt zur werden.
8. Verfahren zum Ausbilden einer Durchführungskapazität (220), umfassend: einführen einer Hülse (214), die ein dielektrisches Material umfasst, in eine Öffnung eines leitenden Wandungsbereichs eines Gehäuses; führen eines Leiters (16) durch die Hülse, so dass der Leiter an die Hülse angrenzt.

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