DE102018206455A1 - Electrical connection unit and method for its production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungseinheit (1) , umfassend eine Mehrzahl von Komponenten, welche zumindest abschnittsweise von einer gemeinsamen Kunststoffhülle (4) umhüllt sind, wobei als Komponenten mindestens zwei elektrische Verbindungsleitungen (7) vorgesehen sind und zusätzlich als Komponenten vorgesehen sind:
- mindestens ein Ethernet-Adernpaar (8), umfassend zwei Ethernet-Adern (9),
und/oder
- mindestens eine für eine Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente,
wobei das mindestens eine Ethernet-Adernpaar (8) und/oder die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente zumindest abschnittsweise in einer rohrförmigen Umhüllung (2) angeordnet ist, welche zumindest abschnittsweise von der gemeinsamen Kunststoffhülle (4) umhüllt ist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungseinheit (1).
The invention relates to an electrical connection unit (1), comprising a plurality of components, which are at least partially enveloped by a common plastic shell (4), wherein at least two electrical connection lines (7) are provided as components and are additionally provided as components:
at least one Ethernet wire pair (8) comprising two Ethernet wires (9),
and or
at least one electronic component required for Ethernet communication,
wherein the at least one Ethernet core pair (8) and / or the at least one electronic component required for the Ethernet communication is arranged at least in sections in a tubular envelope (2) which is at least partially enveloped by the common plastic shell (4).
Furthermore, the invention relates to a method for producing an electrical connection unit (1).
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungseinheit und ein Verfahren zu deren Herstellung.The invention relates to an electrical connection unit and a method for the production thereof.
Aus dem Stand der Technik sind Getriebesteuergeräte für Fahrzeuge allgemein bekannt. Diese Getriebesteuergeräte müssen dicht und hochtemperaturbeständig ausgebildet sein. Zur elektrischen Verbindung sind Steckverbindungs- und Leitungssysteme vorgesehen, die über Distanzen von mehr als 15 mm die elektrische Verbindung vom Steckkontakt zum Schaltungsträger im Getriebesteuergerät herstellen. Diese Steckverbindungs- und Leitungssysteme weisen als Stanzgitter ausgebildete Steckverbinder auf, an denen lange metallische Streifenleitungen, die als elektrische Leitungen dienen, in Kunststoff eingespritzt sind. Das eine Ende der Leitungen ist mit dem Schaltungsträger verbunden, das andere Ende ist mit Steckverbinderkontakten oder anderen elektrisch leitenden Elementen ausgestattet.Transmission control devices for vehicles are generally known from the prior art. These transmission control units must be tight and resistant to high temperatures. For electrical connection plug and line systems are provided which produce the electrical connection from the plug contact to the circuit board in the transmission control unit over distances of more than 15 mm. This connector and line systems have trained as a punched grid connectors on which long metallic strip lines that serve as electrical lines are injected into plastic. One end of the lines is connected to the circuit carrier, the other end is equipped with connector contacts or other electrically conductive elements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte elektrische Verbindungseinheit und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungseinheit anzugeben.The invention has for its object to provide an improved over the prior art electrical connection unit and an improved over the prior art method for producing an electrical connection unit.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektrische Verbindungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The object is achieved by an electrical connection unit with the features of
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße elektrische Verbindungseinheit, beispielsweise ein Stecker oder eine Steckdose, umfasst eine Mehrzahl von Komponenten, welche zumindest abschnittsweise von einer gemeinsamen Kunststoffhülle umhüllt sind. Als Komponenten sind mindestens zwei elektrische Verbindungsleitungen vorgesehen. Zusätzlich sind als Komponenten mindestens ein Ethernet-Adernpaar, umfassend zwei Ethernet-Adern, und/oder mindestens eine für eine Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente vorgesehen. Die Ethernet-Adern sind elektrische Leitungen, welche insbesondere eine Ethernet-Datenkommunikation ermöglichen, d. h. für eine solche Ethernet-Datenkommunikation geeignet sind. Sie sind somit zur Übertragung elektrischer Kommunikationssignale, insbesondere Datenkommunikationssignale, geeignet. Sie erfüllen zweckmäßigerweise eine Ethernet-Spezifikation. Das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente sind/ist zumindest abschnittsweise in einer rohrförmigen Umhüllung angeordnet, welche zumindest abschnittsweise von der gemeinsamen Kunststoffhülle umhüllt ist.An electrical connection unit according to the invention, for example a plug or a socket, comprises a plurality of components, which are at least partially enveloped by a common plastic cover. As components, at least two electrical connection lines are provided. In addition, at least one Ethernet pair of wires, comprising two Ethernet wires, and / or at least one electronic component required for Ethernet communication are provided as components. The Ethernet cores are electrical lines which in particular enable Ethernet data communication, i. H. are suitable for such Ethernet data communication. They are thus suitable for transmitting electrical communication signals, in particular data communication signals. They expediently fulfill an Ethernet specification. The at least one Ethernet wire pair and / or the at least one electronic component required for the Ethernet communication are / is at least partially arranged in a tubular envelope, which is at least partially enveloped by the common plastic shell.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Verbindungseinheit werden somit die Mehrzahl von Komponenten zumindest abschnittsweise von der gemeinsamen Kunststoffhülle umhüllt, wobei als Komponenten, wie oben bereits genannt, mindestens zwei elektrische Verbindungsleitungen vorgesehen sind und zusätzlich als Komponenten das mindestens eine Ethernet-Adernpaar, umfassend die beiden Ethernet-Adern, vorgesehen sind und/oder zusätzlich als Komponente die zumindest eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente vorgesehen ist. Dabei werden/wird das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente zumindest abschnittsweise in der rohrförmigen Umhüllung angeordnet, welche zumindest abschnittsweise mit der gemeinsamen Kunststoffhülle umhüllt wird. Es kann vorgesehen sein, dass die rohrförmige Umhüllung vor und/oder nach dem zumindest abschnittsweisen Anordnen des mindestens einen Ethernet-Adernpaars und/oder der mindestens einen für die Ethernet-Kommunikation erforderlichen elektronischen Komponente zumindest abschnittsweise mit der gemeinsamen Kunststoffhülle umhüllt wird. D. h. es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zunächst das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente zumindest abschnittsweise in der rohrförmigen Umhüllung angeordnet werden/wird und anschließend die rohrförmige Umhüllung zumindest abschnittsweise mit der gemeinsamen Kunststoffhülle umhüllt wird, oder es kann vorgesehen sein, dass zunächst die rohrförmige Umhüllung zumindest abschnittsweise mit der gemeinsamen Kunststoffhülle umhüllt wird und anschließend das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente zumindest abschnittsweise in der rohrförmigen Umhüllung angeordnet werden/wird, oder es kann vorgesehen sein, dass die Umhüllung vor und nach dem zumindest abschnittsweisen Anordnen des mindestens einen Ethernet-Adernpaars und/oder der mindestens einen für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente in der rohrförmigen Umhüllung ausgebildet wird, beispielsweise abschnittsweise davor und abschnittsweise danach.In a method according to the invention for producing such an electrical connection unit, the plurality of components are thus enveloped, at least in sections, by the common plastic cover, wherein at least two electrical connection lines are provided as components, as already mentioned above, and additionally as components the at least one Ethernet pair, comprising the two Ethernet wires, are provided and / or additionally as a component which is provided at least one required for the Ethernet communication electronic component. In this case, the at least one Ethernet core pair and / or the at least one electronic component required for the Ethernet communication is / are at least partially arranged in the tubular sheath, which is enveloped at least in sections with the common plastic sheath. It can be provided that the tubular sheath is enveloped at least in sections with the common plastic sheath before and / or after the at least partially arranging the at least one Ethernet core pair and / or the at least one electronic component required for the Ethernet communication. Ie. It may be provided, for example, that the at least one Ethernet core pair and / or the at least one electronic component required for the Ethernet communication is / are at least partially disposed in the tubular sheath, and then the tubular sheath is enveloped at least in sections with the common plastic sheath is, or it can be provided that initially the tubular sheath is at least partially wrapped with the common plastic sheath and then arranged the at least one Ethernet wire pair and / or the at least one required for the Ethernet communication electronic component at least partially in the tubular sheath be / is, or it may be provided that the sheath before and after the at least partially arranging the at least one Ethernet wire pair and / or the at least one required for the Ethernet communication erliche electronic component is formed in the tubular enclosure, for example, in sections before and in sections afterwards.
Bei der hier beschriebenen Lösung liegt somit die gemeinsame Kunststoffhülle zumindest abschnittsweise, zweckmäßigerweise über eine gesamte Länge des mindestens einen Ethernet-Adernpaars und/oder der mindestens einen für die Ethernet-Kommunikation erforderlichen elektronischen Komponente, nicht direkt am mindestens einen Ethernet-Adernpaar bzw. an der mindestens einen für die Ethernet-Kommunikation erforderlichen elektronischen Komponente an, sondern dazwischen ist die rohrförmige Umhüllung angeordnet, an welcher die gemeinsame Kunststoffhülle anliegt. Dadurch wird eine wesentlich bessere und insbesondere einfachere Ausbildung der gemeinsamen Kunststoffhülle, insbesondere in einem Gussverfahren, vorteilhafterweise in einem Spritzgussverfahren, oder in einem additiven Fertigungsverfahren, insbesondere in einem 3D-Druckverfahren, ermöglicht. Zudem kann dadurch eine bessere elektromagnetische Verträglichkeit erreicht werden, beispielsweise indem die rohrförmige Umhüllung als Schirmung für das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder für die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente verwendet wird, und es wird eine höhere Datenübertragung über das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente ermöglicht.In the case of the solution described here, the common plastic sheath thus lies at least in sections, expediently over an entire length of the at least one Ethernet wire pair and / or the at least one electronic device required for the Ethernet communication Component, not directly on at least one Ethernet wire pair or on the at least one required for the Ethernet communication electronic component, but in between the tubular sheath is arranged, against which the common plastic sheath. As a result, a significantly better and in particular simpler design of the common plastic shell, in particular in a casting process, advantageously in an injection molding process, or in an additive manufacturing process, in particular in a 3D printing process, allows. In addition, this can be achieved by a better electromagnetic compatibility, for example by the tubular sheath is used as a shield for the at least one Ethernet pair and / or the at least one required for the Ethernet communication electronic component, and it is a higher data transmission over the at least one Ethernet wire pair and / or the at least one required for the Ethernet communication electronic component allows.
Die zumindest eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente ist beispielsweise ein elektronischer Schaltkreis, zum Beispiel ein integrierter elektronischer Schaltkreis. Es können auch mehrere solcher elektronischen Komponenten vorgesehen sein. Diese elektronische Komponente ist zur Durchführung einer elektrischen Datenkommunikation geeignet und wird für eine solche Durchführung benötigt.The at least one electronic component required for the Ethernet communication is, for example, an electronic circuit, for example an integrated electronic circuit. It can also be provided several such electronic components. This electronic component is suitable for carrying out electrical data communication and is required for such an implementation.
Die elektrische Verbindungseinheit ist insbesondere für Elektronikeinheiten, beispielsweise für Steuergeräte, vorgesehen, die eine Ethernet-Datenleitung benötigen, beispielsweise für ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Getriebesteuergerät. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann dabei insbesondere eine Mediendichtheit der elektrischen Verbindungseinheit und des Gehäuses und eine Hochtemperaturbeständigkeit sichergestellt werden. Zudem kann über die rohrförmige Umhüllung eine Entlüftung eines Innenraums des Gehäuses der Elektronikeinheit realisiert werden.The electrical connection unit is provided in particular for electronic units, for example for control units, which require an Ethernet data line, for example for a control unit for a vehicle, in particular for a transmission control unit. In particular, a media tightness of the electrical connection unit and the housing and a high temperature resistance can be ensured by the solution according to the invention. In addition, a ventilation of an interior of the housing of the electronics unit can be realized on the tubular sheath.
Bei derartigen elektrischen Verbindungseinheiten, insbesondere wenn die Komponenten in die Kunststoffhülle eingegossen werden, d. h. die Kunststoffhülle in einem Gussverfahren, insbesondere in einem Spritzgussverfahren, hergestellt wird, wurden bisher keine Ethernet-Datenleitungen vorgesehen, da eine Leitungsführung innerhalb einer solchen elektrischen Verbindungseinheit üblicherweise über eine Länge von mehr als 15 mm erforderlich ist. Bei Ethernet-Adernpaaren ist eine unverdrillte und nicht geschirmte Leitungsführung über mehr als 15 mm jedoch schwierig, da sie mit elektromagnetischer Störanfälligkeit verbunden ist, so dass dann eine Signalübertragung gestört sein könnte oder nicht mehr möglich ist.In such electrical connection units, in particular when the components are poured into the plastic shell, d. H. the plastic shell is produced in a casting process, in particular in an injection molding process, no Ethernet data lines have been provided so far, since a cable routing within such an electrical connection unit usually over a length of more than 15 mm is required. However, in the case of Ethernet cable pairs, untwisted and unshielded cable routing over more than 15 mm is difficult, since it is associated with electromagnetic interference, so that signal transmission could then be disturbed or no longer possible.
Für solche insbesondere als Getriebesteuergerät ausgebildeten Elektronikeinheiten, die insbesondere dicht und hochtemperaturbeständig sind, gibt es bisher bereits als Steckverbindungs- und Leitungssysteme ausgebildete elektrische Verbindungseinheiten, die über Distanzen von mehr als 15 mm die elektrische Verbindung von einem Steckkontakt zu einem Schaltungsträger herstellen. Dazu gibt es Steckverbinder, speziell Stanzgitter, an denen lange metallische Streifenleitungen, die als elektrische Leitungen dienen, in Kunststoff eingespritzt sind. Das eine Ende der Leitungen ist mit dem Schaltungsträger verbunden, das andere Ende typischerweise mit Steckverbinderkontakten oder anderen elektrisch leitenden Elementen ausgestattet. Im Stand der Technik ist eine Integration eines Ethernet-Adernpaares nicht vorgesehen aufgrund der oben genannten Probleme.For such particular trained as a gearbox electronic units, which are particularly tight and high temperature resistant, there are already designed as a connector and line systems electrical connection units that produce the electrical connection of a plug contact to a circuit board over distances of more than 15 mm. There are connectors, especially punched grid, where long metallic strip lines, which serve as electrical lines, are injected in plastic. One end of the leads is connected to the circuit carrier, the other end is typically equipped with connector contacts or other electrically conductive elements. In the prior art, an integration of an Ethernet pair of wires is not provided due to the above-mentioned problems.
Es sind daher bisher separate automotive Ethernet-Datenleitungen vorgesehen, deren Kabel typischerweise aus einem engbenachbarten verdrillten Adernpaar besteht, eventuell geschirmt. In Steck- und Übergangsbereichen muss die Verdrillung auf möglichst kurze Strecken, insbesondere kleiner als 15 mm, aufgelöst werden. Auf dieser kurzen, unverdrillten Leitungsstrecke bleibt die Funktionalität der Signalübertragung erhalten. Mit längeren unverdrillten Leitungsstrecken steigt das Risiko des Verlustes der Signalübertragungsfunktionalität. Ebenso steigt das Risiko durch Störstrahlung.Therefore, there are so far provided separate automotive Ethernet data lines, the cable typically consists of a closely adjacent twisted pair, possibly shielded. In plug-in and transition areas, the twist must be resolved as short as possible, in particular smaller than 15 mm. On this short, untwisted line route the functionality of the signal transmission is maintained. With longer untwisted pipelines, the risk of loss of signal transmission functionality increases. Similarly, the risk increases due to interference.
Im Stanzgitter der oben beschriebenen bisher bekannten elektrischen Verbindungseinheit lassen sich die gestanzten Streifenleitungen nicht als verdrillte Leitung realisieren. Auch eine vollständige Schirmung ist aufwendig. Auch eine mögliche ungleiche Länge der Stanzgitterleitungen, eine mögliche starke Abwinklung des Leitungsverlaufs und ein vergleichsweise hoher Abstand der benachbarten Leitungen macht die Nutzung als Ethernet-Adernpaar unmöglich.In the lead frame of the previously described electrical connection unit described above, the punched strip lines can not be realized as a twisted wire. Even a complete shielding is expensive. A possible unequal length of the lead frame lines, a possible strong bending of the line course and a comparatively high distance of the adjacent lines makes the use as an Ethernet pair impossible.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist das mindestens eine Ethernet-Adernpaar in der elektrischen Verbindungseinheit, insbesondere für mechatronische Systeme wie beispielsweise Getriebesteuergeräte, in der Regel viel länger als 15 mm. Dabei wird durch die erfindungsgemäße Lösung auch bei einer solchen Länge die Signalübertragung sichergestellt. Eine Distanz des eng benachbarten Adernpaares ist bei der erfindungsgemäßen Lösung insbesondere geringer als 500 µm. Das Ethernet-Adernpaar wird bei der erfindungsgemäßen Lösung durch ein dichtes Gehäuse hindurchgeführt. Die Mediendichtheit ist dabei sichergestellt. Alternativ oder zusätzlich kann über die rohrförmige Umhüllung eine Entlüftung des Gehäuses realisiert werden. Die erfindungsgemäße elektrische Verbindungseinheit ist vorteilhafterweise hochtemperaturstabil ausgebildet, insbesondere hält sie über eine Dauer von 3000 Stunden einer Temperatur von 150°C stand und/oder über eine Dauer von 240 Stunden einer Temperatur von 175°C stand. Die Komponenten der elektrischen Verbindungseinheit sind vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass sie auch einen heißen Spritzguss-Herstellungsprozess oder additiven Herstellungsprozess, insbesondere einen 3D-Druckprozess, der Kunststoffhülle überstehen. Vorteilhafterweise erfüllt das Ethernet-Adernpaar die Spezifikation für automotive Ethernet-Leitungen LV213 Beiblatt OABR 100 BASET1.In the solution according to the invention, the at least one Ethernet pair of wires in the electrical connection unit, in particular for mechatronic systems such as transmission control units, usually much longer than 15 mm. In this case, the signal transmission is ensured by the inventive solution even with such a length. A distance of the closely adjacent wire pair is in the inventive solution, in particular less than 500 microns. The Ethernet pair of wires is passed in the inventive solution through a sealed housing. The media density is ensured. Alternatively or additionally, via the tubular sheath a Venting of the housing can be realized. The electrical connection unit according to the invention is advantageously designed to be resistant to high temperatures, in particular it holds a temperature of 150 ° C over a period of 3000 hours and / or a temperature of 175 ° C over a period of 240 hours. The components of the electrical connection unit are advantageously designed such that they also survive a hot injection-molding production process or additive manufacturing process, in particular a 3D printing process, the plastic cover. Advantageously, the Ethernet pair meets the specification for automotive Ethernet cables LV213 supplement sheet OABR 100 BASET1.
Bei der Alternative, die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente oder eine Mehrzahl solcher Komponenten in der elektronischen Verbindungseinheit vorsieht, sind beispielsweise diese eine oder mehreren Komponenten vom Schaltungsträger im Gehäuse der beispielsweise als Steuergerät, insbesondere Getriebesteuergerät, ausgebildeten Elektronikeinheit in die elektrische Verbindungseinheit verlagert, so dass keine Kabelführung des Ethernet-Adernpaars durch die elektrische Verbindungseinheit hindurch bis zu den üblicherweise auf dem Schaltungsträger im Gehäuse angeordneten für die Ethernet-Kommunikation erforderlichen elektronischen Komponenten erforderlich ist. Dadurch wird eine Länge des Ethernet-Adernpaares, welches dann noch zur Kontaktierung dieser elektronischen Komponenten für die Ethernet-Kommunikation in der elektrischen Verbindungseinheit erforderlich ist, beispielsweise auf die unkritische Länge von unter 15 mm oder maximal 15 mm verkürzt. Die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente oder die Mehrzahl solcher Komponenten sind dabei beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnet, zum Beispiel auf einer Zwischenleiterplatte. Diese Leiterplatte kann beispielsweise mit einem im Folgenden noch beschriebenen Gabelkontakt verbunden sein, um eine ausreichende mechanische Stabilität zu erzielen und eine formfeste Umspritzung mit dem Kunststoff der gemeinsamen Kunststoffhülle zu ermöglichen.In the alternative, which provides at least one required for the Ethernet communication electronic component or a plurality of such components in the electronic connection unit, for example, these one or more components of the circuit board in the housing of the example, as a control unit, in particular transmission control unit, formed electronic unit in the electrical Relocates connecting unit, so that no cable routing of the Ethernet wire pair through the electrical connection unit through to the usually arranged on the circuit board in the housing required for the Ethernet communication electronic components is required. As a result, a length of the Ethernet pair of wires, which is then still required for contacting these electronic components for the Ethernet communication in the electrical connection unit, for example, to the uncritical length of less than 15 mm or 15 mm maximum shortened. The at least one electronic component required for the Ethernet communication or the plurality of such components are arranged, for example, on a printed circuit board, for example on an intermediate printed circuit board. This printed circuit board can be connected, for example, with a fork contact, which will be described below, in order to achieve sufficient mechanical stability and to enable a dimensionally stable encapsulation with the plastic of the common plastic shell.
Die rohrförmige Umhüllung ist beispielsweise aus mindestens einem Metall, insbesondere Messing, aus mindestens einem Polymer, insbesondere aus mindestens einem synthetischen Polymer, und/oder aus mindestens einem Kunststoff und/oder aus mindestens einem Keramikwerkstoff ausgebildet. Die rohrförmige Umhüllung wird als Führung für das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente verwendet und sichert eine hohe mechanische Stabilität, insbesondere bei der Ausbildung der gemeinsamen Kunststoffhülle, beispielsweise durch Umspritzen mit Kunststoff. Es kann vorgesehen sein, dass die rohrförmige Umhüllung nur abschnittsweise von der gemeinsamen Kunststoffhülle umhüllt ist, d. h. aus dieser herausragt.The tubular sheath is formed, for example, of at least one metal, in particular brass, of at least one polymer, in particular of at least one synthetic polymer, and / or of at least one plastic and / or of at least one ceramic material. The tubular sheath is used as a guide for the at least one Ethernet core pair and / or the at least one required for the Ethernet communication electronic component and ensures a high mechanical stability, especially in the formation of the common plastic shell, for example by encapsulation with plastic. It can be provided that the tubular envelope is only partially covered by the common plastic shell, d. H. protrudes from this.
Die rohrförmige Umhüllung ist beispielsweise als ein Rohr mit einer geschlossenen oder abschnittsweise geöffneten Rohrwand, als ein, insbesondere rohrförmig angeordnetes, Geflecht oder als eine Spirale ausgebildet. Insbesondere bei einer Ausbildung als Rohr mit geschlossener Rohrwand kann die oben bereits erwähnte Entlüftung des Innenraums des Gehäuses realisiert werden, beispielsweise des Innenraums des Gehäuses des Steuergeräts. Weist die rohrförmige Umhüllung umfangsseitig eine oder mehrere Öffnungen auf, beispielsweise bei einer Ausbildung als Rohr mit abschnittsweise geöffneter Rohrwand oder als Geflecht oder Spirale, kann ein mediendichter Verschluss erfolgen, beispielsweise durch ein oder mehrere an der rohrförmigen Umhüllung angeordnete Barriereringe.The tubular sheath is designed, for example, as a tube with a closed or sectionally open tube wall, as a, in particular tubular, arranged braid or as a spiral. In particular, in a design as a pipe with a closed pipe wall, the above-mentioned ventilation of the interior of the housing can be realized, for example, the interior of the housing of the controller. If the tubular sheath has one or more openings on the circumference, for example in the case of a design as a tube with a partially opened tube wall or as a braid or spiral, a media-tight closure can take place, for example by one or more barrier rings arranged on the tubular sheath.
Durch die Ausbildung der rohrförmigen Umhüllung als Rohr mit abschnittsweise geöffneter Rohrwand, als Geflecht oder Spirale können bessere Biegeeigenschaften erreicht werden und beispielsweise kleinere Biegeradien realisiert werden.By forming the tubular casing as a pipe with partially opened pipe wall, as a braid or spiral better bending properties can be achieved and, for example, smaller bending radii can be realized.
In der rohrförmigen Umhüllung können, insbesondere als Ethernet-Adern, beispielsweise Kabel, Lackkabel und/oder Folien geführt werden. Durch die rohrförmige Umhüllung werden eine Hochtemperaturbeständigkeit und eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit erreicht. Insbesondere kann durch eine Anpassung eines Abstandes zwischen der insbesondere aus Metall ausgebildeten rohrförmigen Umhüllung und den als Kabel, Lackkabel oder Folie ausgebildeten Ethernet-Adern ein Wellenwiderstand beeinflusst werden.In the tubular enclosure, for example, cables, paint cables and / or films can be performed, in particular as Ethernet wires. The tubular sheath achieves high-temperature resistance and high electromagnetic compatibility. In particular, can be influenced by an adjustment of a distance between the formed in particular of metal tubular sheath and designed as a cable, paint cable or foil Ethernet cores a characteristic impedance.
Beispielsweise ist durch ein Umformen der rohrförmigen Umhüllung an zumindest einer Position eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der rohrförmigen Umhüllung und dem mindestens einen Ethernet-Adernpaar und/oder der zumindest einen für die Ethernet-Kommunikation erforderlichen elektronischen Komponente ausgebildet. Das Umformen der rohrförmigen Umhüllung kann durch ein Vercrimpen erfolgen, d. h. das Rohr wird an einer oder mehreren Positionen gecrimpt und dadurch an das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder an die zumindest eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente angelegt, um dadurch deren Verrutschen in der rohrförmigen Umhüllung zu verhindern.For example, by forming the tubular covering at at least one position, a non-positive and / or positive connection is formed between the tubular envelope and the at least one Ethernet core pair and / or the at least one electronic component required for the Ethernet communication. The forming of the tubular envelope can be done by crimping, i. H. the tube is crimped at one or more positions and thereby applied to the at least one Ethernet wire pair and / or to the at least one electronic component required for Ethernet communication to thereby prevent it from slipping in the tubular sheath.
Beispielsweise ist an der rohrförmigen Umhüllung ein elektrisch leitfähiges Massekontaktelement, insbesondere ein Gabelkontakt, zur elektrisch leitfähigen Verbindung mit einem elektrischen Masseanschluss angeordnet. Über dieses elektrisch leitfähige Massekontaktelement, insbesondere den Gabelkontakt, kann somit eine Erdung der rohrförmigen Umhüllung realisiert werden. Eine Verbindung des leitfähigen Massekontaktelements mit der rohrförmigen Umhüllung kann beispielsweise durch Verlöten und/oder Vercrimpen erfolgen. Im Verfahren zur Herstellung wird das elektrisch leitfähige Massekontaktelement entsprechend an der rohrförmigen Umhüllung angeordnet.For example, an electrically conductive ground contact element, in particular a fork contact, is electrically connected to the tubular enclosure arranged conductive connection to an electrical ground terminal. By means of this electrically conductive ground contact element, in particular the fork contact, a grounding of the tubular enclosure can thus be realized. A compound of the conductive ground contact element with the tubular sheath can be done for example by soldering and / or crimping. In the method of manufacture, the electrically conductive ground contact element is arranged correspondingly on the tubular sheath.
Die rohrförmige Umhüllung kann beispielsweise einen runden, ovalen, mehrkantigen oder vielkantigen Querschnitt aufweisen und beispielsweise linear ausgebildet sein oder beliebig gekrümmt und/oder einfach oder mehrmals abgewinkelt sein, insbesondere auf allen sechs Achsen mehrmals abgewinkelt sein.The tubular sheath may, for example, have a round, oval, polygonal or polygonal cross-section and, for example, be linear or arbitrarily curved and / or be angled one or more times, in particular angled several times on all six axes.
In der rohrförmigen Umhüllung können für alle Ethernettypen, beispielsweise 10BASE-T bis 40GBASE-T, unterschiedlich viele Ethernet-Adern angeordnet sein, um Anforderungen der verschiedenen Standards zu erfüllen.In the tubular enclosure, for all Ethernet types, for example 10BASE-T to 40GBASE-T, different numbers of Ethernet cores may be arranged to meet requirements of the various standards.
Die beschriebene Lösung realisiert insbesondere eine Ethernet-Lösung, die für Hochtemperatureinsätze geeignet ist und eine formstabile Umhüllung, insbesondere Umspritzung, mit dem Kunststoff der gemeinsamen Kunststoffhülle ermöglicht.The solution described realizes in particular an Ethernet solution that is suitable for high-temperature applications and allows a dimensionally stable enclosure, in particular encapsulation, with the plastic of the common plastic shell.
Das Ethernet-Adernpaar ist beispielsweise als ein Ethernet-Kabel ausgebildet, oder die Ethernet-Adern sind als Lackdrähte ausgebildet und zur Ausbildung des Ethernet-Adernpaares miteinander verdrillt oder die Ethernet-Adern sind als Stanzgitterleitungen ausgebildet oder die Ethernet-Adern sind auf mindestens einer Leiterplatte ausgebildet. Dadurch kann eine an die jeweiligen Erfordernisse der elektrischen Verbindungseinheit angepasste Ausbildung des Ethernet-Adernpaares gewählt werden. Im Verfahren zur Herstellung wird das Ethernet-Adernpaar entsprechend ausgebildet.The Ethernet pair is designed, for example, as an Ethernet cable, or the Ethernet wires are formed as enamel wires and twisted together to form the Ethernet pair or the Ethernet wires are formed as stamped wire lines or the Ethernet wires are on at least one circuit board educated. As a result, a configuration of the Ethernet wire pair adapted to the respective requirements of the electrical connection unit can be selected. In the method of manufacture, the Ethernet pair of wires is formed accordingly.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die als Stanzgitterleitungen ausgebildeten Ethernet-Adern zur Ausbildung des Ethernet-Adernpaars miteinander verdrillt. In der entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung werden sie entsprechend miteinander verdrillt. Durch das Verdrillen wird die Störanfälligkeit für elektromagnetische Störungen reduziert und dadurch die Signalübertragung sichergestellt. In an advantageous embodiment, the Ethernet cores formed as punched grid lines are twisted together to form the Ethernet wire pair. In the corresponding embodiment of the method for production, they are twisted together accordingly. Twisting reduces the susceptibility to electromagnetic interference and thus ensures signal transmission.
Sind die Ethernet-Adern auf mindestens einer Leiterplatte ausgebildet, so ist die Leiterplatte vorteilhafterweise als eine flexible Leiterplatte ausgebildet oder über eine Dünnfräsung bereichsweise biegbar ausgebildet. Dadurch wird die Verlegung des Ethernet-Adernpaares in der elektrischen Verbindungseinheit entsprechend jeweiligen Erfordernissen ermöglicht.If the Ethernet cores are formed on at least one printed circuit board, then the printed circuit board is advantageously designed as a flexible printed circuit board or formed in a regionally bendable manner via a thin milling. As a result, the laying of the Ethernet wire pair in the electrical connection unit is made possible according to respective requirements.
Eine weitere Möglichkeit zur Verlegung des Ethernet-Adernpaares entsprechend den jeweiligen Erfordernissen wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die Ethernet-Adern über ihren Adernverlauf hinweg auf mindestens zwei mittels mindestens eines Verbindungselementes abgewinkelt miteinander verbundenen Leiterplatten ausgebildet sind. Auch dadurch ist eine abgewinkelte Verlegung des Ethernet-Adernpaares möglich. Es können auch mehrere solcher Leiterplatten über den Adernverlauf hinweg vorgesehen sein, wobei dann jeweils zwei dieser Leiterplatten mittels mindestens eines solchen Verbindungselementes miteinander verbunden sind. Dadurch wird ein mehrfach abgewinkeltes Verlegen ermöglicht.A further possibility for laying the Ethernet wire pair according to the respective requirements is achieved, for example, by the fact that the Ethernet cores are formed across at least two interconnected printed circuit boards which are angled away from one another by means of at least one connecting element. This also makes an angled laying of the Ethernet wire pair possible. It is also possible to provide a plurality of such printed circuit boards over the course of the wires, in which case two of these printed circuit boards are connected to one another by means of at least one such connecting element. This allows a multiple angled laying.
Die gemeinsame Kunststoffhülle ist vorteilhafterweise aus einem thermoplastischen Kunststoff oder aus einem duroplastischen Kunststoff ausgebildet , insbesondere als ein Gussteil, vorzugsweise als ein Spritzgussteil, oder als ein additiv gefertigtes Teil, insbesondere als ein 3D-Druck-Teil. Im Verfahren zur Herstellung wird die Kunststoffhülle entsprechend ausgebildet, d. h. die Komponenten und die rohrförmige Umhüllung werden beispielsweise in eine Gussform eingelegt und mit dem Kunststoff zumindest abschnittsweise umgossen. Dies erfolgt beispielsweise mit einem duroplastischen Kunststoff, zum Beispiel einem Epoxidharz, und wird dann auch als Ummolden bezeichnet, oder beispielsweise mit einem thermoplastischen Kunststoff im Spritzgussverfahren. Alternativ wird die Kunststoffhülle, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, in einem additiven Fertigungsverfahren ausgebildet, insbesondere in einem 3D-Druckverfahren. Hierzu werden die Komponenten und die rohrförmige Umhüllung beispielsweise in einen 3D-Drucker eingelegt. Das Anordnen des mindestens einen Ethernet-Adernpaars und/oder der mindestens einen für die Ethernet-Kommunikation erforderlichen elektronischen Komponente zumindest abschnittsweise in der rohrförmigen Umhüllung erfolgt vor und/oder nach dieser Ausbildung der gemeinsamen Kunststoffhülle, vorteilhafterweise vorher, d. h. das mindestens eine Ethernet-Adernpaar und/oder die mindestens eine für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Komponente werden/wird dann im zumindest abschnittsweise in der rohrförmigen Umhüllung angeordneten Zustand in die Gussform oder in den 3D-Drucker eingelegt.The common plastic shell is advantageously made of a thermoplastic material or of a thermosetting plastic, in particular as a casting, preferably as an injection molded part, or as an additively manufactured part, in particular as a 3D printing part. In the process of preparation, the plastic shell is formed accordingly, d. H. the components and the tubular casing are placed, for example, in a mold and at least partially encapsulated with the plastic. This is done for example with a thermosetting plastic, for example an epoxy resin, and is then also referred to as Ummolden, or for example with a thermoplastic material by injection molding. Alternatively, the plastic shell, in particular of a thermoplastic material, is formed in an additive manufacturing process, in particular in a 3D printing process. For this purpose, the components and the tubular envelope are inserted, for example, in a 3D printer. Arranging the at least one Ethernet wire pair and / or the at least one electronic component required for the Ethernet communication at least in sections in the tubular casing takes place before and / or after this formation of the common plastic casing, advantageously before, d. H. the at least one Ethernet core pair and / or the at least one electronic component required for the Ethernet communication is / are then inserted into the casting mold or into the 3D printer in the state arranged at least in sections in the tubular sheath.
Zweckmäßigerweise ist zumindest an einem Ende zumindest einer der elektrischen Verbindungsleitungen und/oder zumindest einer der Ethernet-Adern ein elektrisches Kontaktelement angeordnet. Im Verfahren zur Herstellung wird es entsprechend angeordnet. Beispielsweise wird es abschnittsweise mit dem Kunststoff der Kunststoffhülle umgossen, d. h. abschnittsweise mit eingegossen. Dadurch wird die Mediendichtheit sichergestellt. Beispielsweise sind an den der Elektronikeinheit zugewandten Enden jeweils elektrische Kontaktelemente angeordnet, welche zum Beispiel jeweils als Einlötkontakt ausgebildet sind. Diese werden im Verfahren zur Herstellung beispielsweise durch Schweißen oder Crimpen mit dem jeweiligen Ende verbunden. Die Verbindung zum Schaltungsträger kann dann beispielsweise durch Löten erfolgen. An den anderen Enden sind beispielsweise elektrische Kontaktelemente angeordnet, welche als so genannte Crimpkontakte ausgebildet sind. Diese weisen ein Blindloch zum Einführen des Endes auf und werden durch Crimpen mit dem Ende verbunden. Beispielsweise sind diese elektrischen Kontaktelemente als Rundkontakte ausgebildet, um eine Steckverbindung zu ermöglichen.Conveniently, an electrical contact element is arranged at least at one end of at least one of the electrical connection lines and / or at least one of the Ethernet wires. In the process of preparation, it will be accordingly arranged. For example, it is cast in sections with the plastic of the plastic shell, ie partially cast with. This ensures the media tightness. For example, electrical contact elements are respectively arranged on the ends facing the electronics unit, which are each designed, for example, as a solder contact. These are connected in the process of manufacture, for example by welding or crimping with the respective end. The connection to the circuit carrier can then be done, for example, by soldering. At the other ends, for example, electrical contact elements are arranged, which are designed as so-called crimp contacts. These have a blind hole for insertion of the end and are connected by crimping with the end. For example, these electrical contact elements are designed as round contacts to allow a plug connection.
Beispielsweise können die Ethernet-Adern von mindestens einer Schirmung umgeben sein, insbesondere beide Ethernet-Adern von einer gemeinsamen Schirmung, insbesondere wenn die rohrförmige Umhüllung nicht als Schirmung verwendet wird. Es kann jedoch, alternativ oder zusätzlich, auch vorgesehen sein, dass beide Ethernet-Adern jeweils eine Schirmung aufweisen. Durch die Schirmung wird eine elektromagnetische Störanfälligkeit reduziert.For example, the Ethernet cores may be surrounded by at least one shield, in particular both Ethernet cores of a common shield, in particular if the tubular sheath is not used as a shield. However, alternatively or additionally, it can also be provided that both Ethernet cores each have a shielding. The shielding reduces electromagnetic susceptibility.
Die Schirmung ist beispielsweise ausgebildet als eine Drahtgeflechtumhüllung oder als ein elektrisch isolierender Kunststoff oder als eine umhüllende Metallisierung auf einer Kunststoffumhüllung der Ethernet-Adern oder als ein elektrisch leitender und/oder metallfasergefüllter Kunststoff auf einer Kunststoffumhüllung der Ethernet-Adern.The shield is formed, for example, as a Drahtgeflechtumhüllung or as an electrically insulating plastic or as an enveloping metallization on a plastic sheath of the Ethernet wires or as an electrically conductive and / or metal fiber-filled plastic on a plastic sheath of the Ethernet wires.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to a drawing.
Dabei zeigen:
-
1 schematisch eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Verbindungseinheit, -
2 schematisch eine vergrößerte Darstellung eines Abschnitts der elektrischen Verbindungseinheit aus1 , und -
3 schematisch eine Draufsicht auf den Abschnitt der elektrischen Verbindungseinheit aus1 .
-
1 schematically a perspective view of an electrical connection unit, -
2 schematically an enlarged view of a portion of theelectrical connection unit 1 , and -
3 schematically a plan view of the portion of theelectrical connection unit 1 ,
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.
Die
Die elektrische Verbindungseinheit
Die elektrische Verbindungseinheit
Dieses ummantelte Ethernet-Adernpaar
Die rohrförmige Umhüllung
Das, insbesondere ummantelte, Ethernet-Adernpaar
An einem hier dargestellten äußeren Endbereich sind die Ethernet-Adern
An jeweils einem dem hier nicht dargestellten Schaltungsträger in der Elektronikeinheit, beispielsweise im Steuergerät, zugewandten inneren Ende der Ethernet-Adern
Weitere elektrische Kontaktelemente für die elektrischen Verbindungsleitungen
Die elektrischen Verbindungsleitungen
The
Die Kunststoffhülle
Die rohrförmige Umhüllung
Bei einer Ausbildung als Geflecht wird die Rohrwand der rohrförmigen Umhüllung
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die rohrförmige Umhüllung
Ist die rohrförmige Umhüllung
In der rohrförmigen Umhüllung
Ist die rohrförmige Umhüllung
Um ein Verrutschen des mindesten einen Ethernet-Adernpaars
Um eine Erdung der rohrförmigen Umhüllung
Die rohrförmige Umhüllung
Durch die Ausbildung der rohrförmigen Umhüllung
In der rohrförmigen Umhüllung
Das Ethernet-Adernpaar
Dabei kommt der Kunststoff nicht mit dem Ethernet-Adernpaar
Das die beiden miteinander verdrillten Ethernet-Adern
Alternativ kann das Ethernet-Adernpaar
Bei der beschriebenen und in den
Die elektrische Verbindungseinheit
Alternativ zur oben genannten und in den
Alternativ können die Ethernet-Adern
Alternativ ist die Leiterplatte beispielsweise als eine flexible Leiterplatte ausgebildet, auch als Flexleiterplatte bezeichnet. Derartige flexible Leiterplatten sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt und weisen elektrische Leitungen auf, die äußerlich elektrisch isoliert sind und als Ethernet-Adern
In einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform wird das für die Ethernet-Kommunikation erforderliche elektronische Bauteil nicht auf dem Schaltungsträger angeordnet, sondern als für die Ethernet-Kommunikation erforderliche Komponente in die elektrische Verbindungseinheit
Vorzugsweise sind die elektrische Verbindungseinheit
Die elektrische Verbindungseinheit
Das Ethernet-Adernpaar
Auch die Anzahl der elektrischen Verbindungsleitungen
Die Ethernet-Adern
Die elektrischen Eigenschaften des Ethernet-Adernpaars
Das als Kabelleitung, d. h. als Ethernet-Kabel, ausgebildete Ethernet-Adernpaar
Das gesamte System aus elektrischer Verbindungseinheit
Das Ethernet-Adernpaar
Vorteilhafterweise kann im Verfahren zur Herstellung der elektrischen Verbindungseinheit
Vorteilhafterweise lässt sich das auf die oben beschriebene Weise ausgebildete Ethernet-Adernpaar
Das Ethernet-Adernpaar
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Verbindungseinheitconnecting unit
- 22
- Umhüllungwrapping
- 33
- KontaktanschlusseinheitContact Termination Unit
- 44
- KunststoffhüllePlastic sheath
- 55
- MassekontaktelementGround contact element
- 66
- Stanzgitterlead frame
- 77
- Verbindungsleitungconnecting line
- 88th
- Ethernet-AdernpaarEthernet twisted pair
- 99
- Ethernet-AderEthernet wire
- 1010
- Ummantelungjacket
- 1313
- Kontaktelementcontact element
Claims (10)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102018206455.5A DE102018206455A1 (en) | 2018-04-26 | 2018-04-26 | Electrical connection unit and method for its production |
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2018
- 2018-04-26 DE DE102018206455.5A patent/DE102018206455A1/en active Granted
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