DE102016119300A1 - System with a housing and electronics - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System mit einem Gehäuse (10) und einer in dem Innenraum (10.2) des Gehäuses (10) aufgenommenen Elektronik mit einem an einem ersten Gehäuseteil (10.1) befestigten Schaltungsträger (2), an dem eine elektrische Schaltung (4) und ein elektrischer Anschluss (6) für die elektrische Schaltung (4) angeordnet sind, wobei der elektrische Anschluss (6) mittels einer Abschirmung (8) gegen Störfelder der elektrischen Schaltung (4) abgeschirmt ist. Um eine großräumige Abschirmung einer elektrischen Schaltung eines Systems bei gleichzeitiger Montagefreundlichkeit des Systems zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass die Abschirmung (8) mindestens zwei separate Abschirmsegmente (8.1, 8.2) aufweist, die bei der Überführung des Systems in dessen Montagelage miteinander verbindbar sind, wobei das eine Abschirmsegment (8.1) als eine Abschirmwand (8.1) und das andere Abschirmsegment (8.2) als der Gehäusedeckel (8.2) ausgebildet sind und die Abschirmwand (8.1) in der Montagelage des Systems zwischen dem Schaltungsträger (2) und dem als Abschirmdeckel (8.2) wirkenden Gehäusedeckel (8.2) angeordnet ist.The present invention relates to a system having a housing (10) and an electronics accommodated in the interior (10.2) of the housing (10) with a circuit carrier (2) fastened to a first housing part (10.1), to which an electrical circuit (4) and an electrical connection (6) for the electrical circuit (4) are arranged, wherein the electrical connection (6) by means of a shield (8) is shielded against interference fields of the electrical circuit (4). In order to enable a large-scale shielding of an electrical circuit of a system with simultaneous ease of installation of the system, it is proposed that the shield (8) has at least two separate shielding segments (8.1, 8.2), which are connectable to each other in the transfer of the system in its mounting position, wherein the one shielding segment (8.1) as a shielding wall (8.1) and the other shielding segment (8.2) as the housing cover (8.2) are formed and the shielding (8.1) in the mounting position of the system between the circuit carrier (2) and as a shield ( 8.2) acting housing cover (8.2) is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art. The present invention relates to a system referred to in the preamble of claim 1 Art.
Derartige Systeme mit einem aus einem ersten Gehäuseteil und einem mit dem ersten Gehäuseteil verbindbaren Gehäusedeckel gebildeten Gehäuse und einer in einer Montagelage des Systems in dem Innenraum des Gehäuses aufgenommenen Elektronik, insbesondere Leistungselektronik, mit einem an dem ersten Gehäuseteil befestigten Schaltungsträger, an dem eine elektrische Schaltung und ein elektrischer Anschluss für die elektrische Schaltung angeordnet sind, wobei der elektrische Anschluss mittels einer Abschirmung gegen elektrische und magnetische Felder der elektrischen Schaltung abgeschirmt ist, sind aus dem Stand der Technik in zahlreichen Ausführungsvarianten bereits bekannt. Grundsätzlich ist es möglich, eine Elektronik durch ein Metallgehäuse gegenüber der freien Umgebung abzuschirmen. Der Bereich, in dem der elektrische Anschluss angeordnet ist, bleibt jedoch hinsichtlich der Abschirmung problematisch. Deshalb wurde bislang um den elektrischen Anschluss herum eine Abschirmbox auf dem Schaltungsträger angeordnet, um den elektrischen Anschluss und damit die freie Umgebung gegen elektrische und magnetische Felder der elektrischen Schaltung abzuschirmen. Müssen, beispielsweise aufgrund von höheren elektrischen Leistungen, größere Bereiche der elektrischen Schaltung auf diese Weise abgeschirmt werden, ist dies mit Problemen bei der Montage der Elektronik an einem Träger oder in einem Gehäuse verbunden. Such systems comprising a housing formed from a first housing part and a housing cover which can be connected to the first housing part and an electronics, in particular power electronics, accommodated in an installation position of the system in the interior of the housing, with a circuit carrier attached to the first housing part, to which an electrical circuit and an electrical connection for the electrical circuit are arranged, wherein the electrical connection is shielded by means of a shield against electric and magnetic fields of the electrical circuit, are already known from the prior art in numerous embodiments. In principle, it is possible to shield an electronic system from the free environment by means of a metal housing. The area in which the electrical connection is arranged, however, remains problematic in terms of shielding. For this reason, a shielding box has hitherto been arranged around the electrical connection on the circuit carrier in order to shield the electrical connection and thus the free environment from electrical and magnetic fields of the electrical circuit. If, for example due to higher electrical powers, larger areas of the electrical circuit must be screened in this way, this is associated with problems in mounting the electronics to a carrier or in a housing.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an. This is where the present invention begins.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine großräumige Abschirmung einer elektrischen Schaltung eines Systems mit einem Gehäuse und einer Elektronik bei gleichzeitiger Montagefreundlichkeit des Systems zu ermöglichen. The present invention has for its object to provide a large-scale shielding of an electrical circuit of a system with a housing and electronics while the ease of installation of the system.
Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a system having the features of claim 1. The subclaims relate to advantageous developments of the invention.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Systems liegt insbesondere darin, dass auch größere Bereiche der elektrischen Schaltung wirksam abgeschirmt werden können und gleichzeitig gängige und bewährte Montagetechniken zur mechanischen und wärmetechnischen Verbindung der Elektronik mit einem Gehäuse beibehalten werden können. Die separaten Abschirmsegmente der Abschirmung ermöglichen während der Montage der Elektronik in ein Gehäuse, also bei der Überführung des Systems in eine Montagelage, den Zugriff auf die ansonsten durch die Abschirmung abgedeckten Bereiche der elektrischen Schaltung der Elektronik. Das als Abschirmwand ausgebildete Abschirmsegment kann vorab mit dem Schaltungsträger mechanisch verbunden werden, so dass eine präzise Positionierung dieses Abschirmsegments der Abschirmung, beispielsweise im Bereich des elektrischen Anschlusses der elektrischen Schaltung, erleichtert ist. Das andere Abschirmsegment der Abschirmung, nämlich der als Abschirmdeckel ausgebildete Gehäusedeckel, lässt sich zeitlich nach der vorab montierten Abschirmwand an diesem ebenfalls präzise ausrichten, so dass trotz einer Abschirmung mit mindestens zwei separaten Abschirmsegmenten in der Montagelage der Elektronik eine wirksame Abschirmung gewährleistet ist. Darüber hinaus ist die Anzahl der Bauteile durch die Ausbildung des Gehäusedeckels als Abschirmdeckel reduziert, was den konstruktiven Aufbau erleichtert und eine kostengünstige Herstellung ermöglicht. A significant advantage of the system according to the invention is, in particular, that even larger areas of the electrical circuit can be effectively shielded and at the same time common and proven mounting techniques for mechanical and thermal connection of the electronics can be maintained with a housing. The separate shielding segments of the shield allow access to the otherwise covered by the shield areas of the electrical circuit of the electronics during assembly of the electronics in a housing, so when transferring the system in a mounting position. The shielding segment designed as a shielding wall can be mechanically connected in advance to the circuit carrier, so that a precise positioning of this shielding segment of the shield, for example in the region of the electrical connection of the electrical circuit, is facilitated. The other shielding segment of the shielding, namely the housing cover designed as a shielding cover, can also be precisely aligned with the pre-mounted shielding wall, so that effective shielding is ensured despite shielding with at least two separate shielding segments in the mounting position of the electronics. In addition, the number of components is reduced by the formation of the housing cover as Abschirmdeckel, which facilitates the structural design and allows cost-effective production.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Abschirmwand und der Gehäusedeckel in einer Montagelage des Systems miteinander lösbar, insbesondere überlappend, verbunden sind. Hierdurch ist ein Zugriff auf die ansonsten durch die Abschirmung abgedeckten Bereiche der elektrischen Schaltung auch nach dem Einbau der Elektronik in das Gehäuse ermöglicht. Eine Überlappung der separaten Abschirmsegmente der Abschirmung in der Montagelage des Systems verbessert darüber hinaus die Schirmdämpfung der Abschirmung. A particularly advantageous embodiment of the system according to the invention provides that the shielding wall and the housing cover in a mounting position of the system are releasably connected to each other, in particular overlapping. As a result, access to the otherwise covered by the shield areas of the electrical circuit is made possible even after the installation of the electronics in the housing. Overlapping of the shield's separate shield segments in the system's mounting position further improves the screen attenuation of the shield.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Gehäusedeckel eine Nut zur Aufnahme eines in der Montagelage des Systems dem Gehäusedeckel gegenüberliegenden Randes der Abschirmwand aufweist. Auf diese Weise ist die Schirmdämpfung der Abschirmung weiter verbessert. Another advantageous development provides that the housing cover has a groove for receiving a in the mounting position of the system, the housing cover opposite edge of the shield. In this way, the shield attenuation of the shield is further improved.
Grundsätzlich sind die Materialien für die Abschirmwand, das erste Gehäuseteil und den als Abschirmdeckel ausgebildeten Gehäusedeckel in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Vorteilhafterweise ist die Abschirmwand der Abschirmung als ein Metallteil, insbesondere als ein Stahlblechteil, ausgebildet. Hierdurch ist eine gute Schirmdämpfung auch bei geringen Wandstärken auf konstruktiv einfache Weise erreichbar. Insbesondere Stahlblech ist aufgrund seiner Materialeigenschaften hierfür sehr gut geeignet. Denkbar ist jedoch auch die Verwendung von Metallguss, beispielsweise Metalldruckguss. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass das erste Gehäuseteil und/oder der Gehäusedeckel als ein Metallteil, insbesondere als ein Druckgussteil, ausgebildet ist/sind. Auf diese Weise ist zum einen eine zusätzliche Abschirmung der elektrischen Schaltung auf konstruktiv einfache Weise realisiert. Zum anderen ist im Falle eines als Metallteil ausgebildeten ersten Gehäuseteils eine wirksame Kühlung der elektrischen Schaltung ohne zusätzliche Bauteile ermöglicht. In principle, the materials for the shielding wall, the first housing part and the housing cover designed as a shielding cover are freely selectable within wide suitable limits. Advantageously, the shielding wall of the shield is formed as a metal part, in particular as a sheet steel part. As a result, a good shielding attenuation can be achieved in a structurally simple manner, even with low wall thicknesses. In particular steel sheet is very well suited for this purpose due to its material properties. It is also conceivable, however, the use of metal casting, such as metal die casting. It is also advantageous that the first housing part and / or the housing cover is / are formed as a metal part, in particular as a die-cast part. In this way, on the one hand, additional shielding of the electrical circuit is realized in a structurally simple manner. On the other hand, in the case of a trained as a metal part first housing part allows effective cooling of the electrical circuit without additional components.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass die Abschirmung auf der dem ersten Gehäuseteil abgewandten Seite des Schaltungsträgers angeordnet ist und das erste Gehäuseteil und der Schaltungsträger auf deren sich gegenüberliegenden Seiten zueinander korrespondierende Abschirmmittel aufweisen, die den elektrischen Anschluss in der Montagelage des Systems gegen elektrische und magnetische Felder der elektrischen Schaltung abschirmen. Dies bietet den wesentlichen Vorteil, dass der elektrische Anschluss der elektrischen Schaltung, beispielsweise bei einer zweiseitigen Bestückung des Schaltungsträgers mit elektrischen Bauelementen, in einer Montagelage des Systems, also bei in dem Gehäuse montierter Elektronik, wirksam gegen elektrische und magnetische Felder der elektrischen Schaltung abgeschirmt ist. Entsprechend kann auch die in der Montagelage des Systems dem ersten Gehäuseteil zugewandte Seite des Schaltungsträgers für die elektrische Schaltung genutzt werden. A particularly advantageous embodiment of the system according to the invention provides that the shield is arranged on the side facing away from the first housing part of the circuit substrate and the first housing part and the circuit substrate on their opposite sides mutually corresponding shielding means, the electrical connection in the mounting position of the system Shield against electrical and magnetic fields of the electrical circuit. This offers the significant advantage that the electrical connection of the electrical circuit, for example, in a two-sided assembly of the circuit substrate with electrical components, in a mounting position of the system, ie mounted in the housing electronics, effectively shielded against electrical and magnetic fields of the electrical circuit , Correspondingly, the side of the circuit carrier facing the first housing part in the mounting position of the system can also be used for the electrical circuit.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass das Abschirmmittel des ersten Gehäuseteils als ein Abschirmsteg und das Abschirmmittel des Schaltungsträgers als eine zu dem Abschirmsteg korrespondierend ausgebildete Abschirmkontaktfläche ausgebildet sind. Auf diese Weise sind die Abschirmmittel des ersten Gehäuseteils und des Schaltungsträgers auf konstruktiv einfache Art realisiert. An advantageous development of the aforementioned embodiment provides that the shielding means of the first housing part are formed as a Abschirmsteg and the shielding means of the circuit substrate as a shielding contact surface formed corresponding to the Abschirmsteg. In this way, the shielding of the first housing part and the circuit substrate are realized in a structurally simple way.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das erste Gehäuseteil in der Montagelage des Systems mit der Abschirmwand überlappt. Hierdurch ist die Schirmdämpfung in dem Kontaktbereich der Abschirmwand mit dem ersten Gehäuseteil verbessert. A further advantageous embodiment provides that the first housing part overlaps with the shielding wall in the mounting position of the system. As a result, the shielding attenuation in the contact region of the shielding wall with the first housing part is improved.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Systems sieht vor, dass das erste Gehäuseteil und der Gehäusedeckel über eine Nut-Feder-Verbindung, insbesondere mit einem zwischen Nut und Feder angeordneten Kleber, miteinander verbunden sind. Hierdurch ist eine mechanisch zuverlässige und beispielsweise gegen Spritzwasser oder dergleichen dichte Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil realisiert. Another advantageous development of the system according to the invention provides that the first housing part and the housing cover are connected to one another via a tongue and groove connection, in particular with an adhesive arranged between tongue and groove. As a result, a mechanically reliable and, for example, against splash water or the like tight connection between the first and the second housing part is realized.
Eine zu einer Verklebung des ersten Gehäuseteils und dem Gehäusedeckel alternative Weiterbildung sieht vor, dass der Gehäusedeckel als ein in der Montagelage des Systems von dem ersten Gehäuseteil lösbarer Gehäusedeckel, mit oder ohne Nut-Feder-Verbindung, ausgebildet ist. Hierdurch ist die erfindungsgemäße Elektronik vor ungewünschten Umwelteinflüssen geschützt. Darüber hinaus ist der ungewünschte Zugriff von Personen auf die Elektronik wirksam verhindert. Gleichzeitig ist der gewünschte Zugriff auf die Elektronik durch den lösbaren Gehäusedeckel auch nach der Montage des erfindungsgemäßen Systems, also nach der Überführung des Systems in dessen Montagelage, in der die Elektronik in dem durch das erste Gehäuseteil und dem mit dem ersten Gehäuseteil verbundenen Gehäusedeckel begrenzten Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, ermöglicht. An alternative to a bonding of the first housing part and the housing cover further development provides that the housing cover is designed as a in the mounting position of the system of the first housing part detachable housing cover, with or without tongue and groove connection. As a result, the electronics according to the invention is protected from undesired environmental influences. In addition, the unwanted access of people to the electronics is effectively prevented. At the same time, the desired access to the electronics through the detachable housing cover is also after the assembly of the system according to the invention, ie after the transfer of the system in its mounting position, in which the electronics in the limited by the first housing part and the first housing part housing cover interior of the housing is arranged allows.
Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt: Reference to the accompanying, rough schematic drawing, the invention will be explained in more detail below. Showing:
Im Nachfolgenden wird das erfindungsgemäße System anhand der
In
Auf dem Schaltungsträger
Ferner geht aus der Zusammenschau von
In
Wie aus der Zusammenschau beispielsweise von
Ferner ist aus
Nachfolgend ist die Vorgehensweise bei der Überführung der Elektronik in deren Montagelage und damit auch die Überführung des Systems in dessen Montagelage anhand der
Bei der Überführung des Systems des vorliegenden Ausführungsbeispiels in dessen Montagelage, also bei der Montage der Elektronik in dem Gehäuse
Die Erfindung ist nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel begrenzt. Der elektrische Anschluss muss nicht zwingend eine Randsteckerleiste oder überhaupt eine Steckerleiste sein. Beispielsweise kann der elektrische Anschluss auch in einem zentralen Bereich des Schaltungsträgers der Elektronik und damit in einer Montagelage eines erfindungsgemäßen Systems in einem zentralen Bereich des ersten Gehäuseteils angeordnet sein. Die mindestens zwei separaten Abschirmsegmente können jegliche für den jeweiligen Einzelfall geeignete Form, räumliche Orientierung und Anordnung aufweisen. Die Materialien für die einzelnen Bauteile des erfindungsgemäßen Systems sind ebenfalls in weiten geeigneten Grenzen und abgestimmt auf den jeweiligen Anwendungsfall frei wählbar. Beispielsweise könnten anstelle von Stahlblech und Aluminiumdruckguss auch andere Metalle und Herstellungsverfahren verwendet werden. Auch Metalllegierungen und Verbundwerkstoffe sind grundsätzlich denkbar. Entscheidend ist, ob die erfindungsgemäße Funktion des jeweiligen Bauteils durch das ausgewählte Material erfüllt werden kann. Je nach Platzangebot sowie Gewichts- und Temperaturvorgaben können Materialien mit größerer oder geringerer Schirmdämpfung für die Abschirmung und/oder das erste Gehäuseteil sowie mit geringerer oder höherer spezifischer Wärmekapazität für das erste Gehäuseteil verwendet werden. Auch andere dem Fachmann bekannte und geeignete Verbindungstechniken für die Verbindung der Gehäuseteile oder der Abschirmsegmente sind möglich. Die Abschirmmittel des ersten Gehäuseteils und des Schaltungsträgers können auch andere bekannte und geeignete Ausbildungen aufweisen. Der als Abschirmdeckel ausgebildete Gehäusedeckel kann abweichend zu dem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems als ein von dem ersten Gehäuseteil nach der Montage des Systems lösbarer Gehäusedeckel ausgebildet sein. The invention is not limited to the present embodiment. The electrical connection does not necessarily have to be an edge connector strip or even a connector strip. For example, the electrical connection can also be arranged in a central region of the circuit carrier of the electronics and thus in an assembly position of a system according to the invention in a central region of the first housing part. The at least two separate shielding segments can have any shape, spatial orientation and arrangement suitable for the respective individual case. The materials for the individual components of the system according to the invention are also freely selectable within wide suitable limits and matched to the particular application. For example, other metals and manufacturing processes could be used instead of steel sheet and die-cast aluminum. Metal alloys and composite materials are also conceivable. It is crucial whether the function of the respective component according to the invention can be fulfilled by the selected material. Depending on the available space as well as weight and temperature specifications, materials with greater or lesser shielding attenuation can be used for the shielding and / or the first housing part and with lower or higher specific heat capacity for the first housing part. Other connection techniques known to the person skilled in the art for connecting the housing parts or the shielding segments are also possible. The shielding means of the first housing part and the circuit carrier may also have other known and suitable embodiments. Deviating from the exemplary embodiment of the system according to the invention, the housing cover designed as a shielding cover can be designed as a housing cover which can be detached from the first housing part after assembly of the system.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- Schaltungsträger, als elektrische Leiterplatte ausgebildet Circuit carrier, designed as an electrical circuit board
- 2.1 2.1
-
Bestückungsfläche des Schaltungsträgers
2 Component surface of thecircuit carrier 2 - 2.2 2.2
-
Durchgangslöcher des Schaltungsträgers
2 Through holes of thecircuit carrier 2 - 2.3 2.3
-
Abschirmmittel des Schaltungsträgers
2 , als Abschirmkontaktfläche ausgebildetShielding means of thecircuit substrate 2 formed as Abschirmkontaktfläche - 44
- Elektrische Schaltung Electrical circuit
- 66
- Elektrischer Anschluss, als Randsteckerleiste ausgebildet Electrical connection, designed as edge connector strip
- 6.1 6.1
-
Steg der Randsteckerleiste
6 Bridge of theedge connector strip 6 - 77
- Elektrische Bauelemente Electrical components
- 88th
- Abschirmung shielding
- 8.1 8.1
- Abschirmsegment, als Abschirmwand ausgebildet Shielding segment, designed as a shielding wall
- 8.1.1 8.1.1
-
Rand der Abschirmwand
8.1 Edge of the shielding wall8.1 - 8.2 8.2
- Abschirmsegment, als Abschirmdeckel und gleichzeitig als Gehäusedeckel ausgebildetShielding segment, designed as a shielding cover and at the same time as a housing cover
- 8.2.1 8.2.1
-
Nut des Abschirmdeckels
8.2 , für die Nut-Feder-Verbindung mit dem ersten Gehäuseteil10.1 Groove of the shielding cover8.2 , for the tongue and groove connection with the first housing part10.1 - 8.2.2 8.2.2
-
Nut des Abschirmdeckels
8.2 , für die abschirmende Verbindung mit der Abschirmwand8.1 Groove of the shielding cover8.2 , for the shielding connection with the shielding wall8.1 - 10 10
- Gehäuse casing
- 10.1 10.1
-
Erstes Gehäuseteil des Gehäuses
10 First housing part of thehousing 10 - 10.1.1 10.1.1
-
Innengewinde des ersten Gehäuseteils
10.1 Internal thread of the first housing part10.1 - 10.1.2 10.1.2
-
Abschirmmittel des ersten Gehäuseteils
10.1 , als Abschirmsteg ausgebildetShielding means of the first housing part10.1 , designed as Abschirmsteg - 10.1.3 10.1.3
-
Rand des ersten Gehäuseteils
10.1 Edge of the first housing part10.1 - 10.1.4 10.1.4
-
Steg des ersten Gehäuseteils
10.1 Bridge of the first housing part10.1 - 10.2 10.2
-
Innenraum des Gehäuses
10 Interior of thehousing 10 - 12 12
- Befestigungsschrauben mounting screws
- 14 14
-
Schnittlinie des in
5 dargestellten Schnitts Cutting line of in5 shown section
Claims (10)
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