DE102021111660A1

DE102021111660A1 - Production of an electromagnetically shielding housing

Info

Publication number: DE102021111660A1
Application number: DE102021111660.0A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Tattko; Robert Konnerth
Original assignee: BARLOG plastics GmbH; Mercedes Benz Group AG
Current assignee: BARLOG plastics GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-10-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses (1), wobei im Spritzgussverfahren verflüssigtes Polymer mit elektrisch leitfähigen Fasern (5) in eine Form (3) eingebracht wird, sodass das Polymer das spätere Gehäuses (1) bildet, um das von dem Gehäuse (1) umgebene Volumen von äußeren elektromagnetischen Einflüssen abzuschirmen, wobei durch einen Magneten (7) ein Magnetfeld so aufgebracht wird, dass sich die elektrisch leitfähigen Fasern (5) durch das noch flüssige Polymer in Richtung einer Innenfläche des Gehäuses (1) bewegen, sodass eine einschichtige Gehäusestruktur erhalten wird, an dessen Außenfläche keine Fasern (5) sichtbar sind.The invention relates to a method for producing a housing (1), wherein polymer liquefied in the injection molding process with electrically conductive fibers (5) is introduced into a mold (3), so that the polymer later forms the housing (1) around which the housing (1) to shield the surrounding volume from external electromagnetic influences, with a magnet (7) applying a magnetic field in such a way that the electrically conductive fibers (5) move through the still liquid polymer in the direction of an inner surface of the housing (1), so that a single-layer casing structure is obtained, on the outer surface of which no fibers (5) are visible.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses für ein elektronisches Steuergerät, ein solches Gehäuse für ein elektronisches Steuergerät, sowie eine Spritzgussvorrichtung zum Herstellen eines solchen Gehäuses für ein elektronisches Steuergerät.The invention relates to a method for producing a housing for an electronic control unit, such a housing for an electronic control unit, and an injection molding device for producing such a housing for an electronic control unit.

Im Stand der Technik sind Polymer-Gehäuse für elektronische Steuergeräte bekannt, die mit Metallpartikeln durchsetzt sind. Solche Metallpartikel dienen insbesondere zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften des Gehäuses, jedoch auch zur Einstellung eines gewünschten Verhaltens beim Vorliegen externer elektromagnetischer Strahlung, welche auf das Gehäuse trifft.In the prior art, polymer housings for electronic control devices are known, which are interspersed with metal particles. Such metal particles are used in particular to improve mechanical properties of the housing, but also to set a desired behavior when external electromagnetic radiation is present, which impinges on the housing.

Die WO 2008/080869 A2 beschreibt hierzu einen Formkörper aus einer thermoplastischen Formmasse, die ein Metallpulver mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 0,01 bis 100 µm enthält, wobei in dem Formkörper das Metallpulver an mindestens einer Oberfläche des Formkörpers so angereichert wird, dass ein Konzentrationsgradient des Metallpulvers in der Formmasse von dieser Oberfläche senkrecht zum Inneren der Formmasse hin, insbesondere abnehmend, vorliegt.the WO 2008/080869 A2 describes a shaped body made of a thermoplastic molding composition that contains a metal powder with an average particle diameter in the range from 0.01 to 100 µm, the metal powder being enriched on at least one surface of the shaped body in such a way that a concentration gradient of the metal powder in the Molding compound from this surface perpendicularly towards the interior of the molding compound, in particular decreasing, is present.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen eines einschichtigen elektromagnetisch abschirmenden Gehäuses insbesondere für ein elektronisches Steuergerät bereitzustellen.The object of the invention is to provide a cost-effective method for producing a single-layer, electromagnetically shielding housing, in particular for an electronic control unit.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject matter of the dependent claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses insbesondere für ein elektronisches Steuergerät, wobei im Spritzgussverfahren verflüssigtes Polymer mit elektrisch leitfähigen Fasern in eine Form eingebracht wird und/oder das verflüssigte Polymer in die bereits elektrisch leitfähige Fasern enthaltende Form eingebracht wird, sodass das Polymer einer jeweiligen Form zumindest einen Teil des Gehäuses bildet, das elektrisch leitfähige Fasern aufweist, um das von dem Gehäuse umgebene Volumen von äußeren elektromagnetischen Einflüssen abzuschirmen, wobei durch einen Magneten ein Magnetfeld auf das Polymer mit den elektrisch leitfähigen Fasern mit so ausgerichteten Feldlinien und mit einer solchen Stärke aufgebracht wird, dass sich die elektrisch leitfähigen Fasern aufgrund einer anziehenden Kraft des Magnetfelds durch das noch flüssige Polymer in Richtung einer Innenfläche des Gehäuses bewegen, sodass eine einschichtige Gehäusestruktur erhalten wird, an deren Außenfläche keine Fasern sichtbar sind.A first aspect of the invention relates to a method for producing a housing, in particular for an electronic control unit, wherein liquefied polymer with electrically conductive fibers is introduced into a mold in the injection molding process and/or the liquefied polymer is introduced into the mold that already contains electrically conductive fibers, so that the polymer of a respective form forms at least part of the housing, which has electrically conductive fibers in order to shield the volume surrounded by the housing from external electromagnetic influences, a magnetic field being applied to the polymer with the electrically conductive fibers with field lines so aligned and is applied with such a thickness that the electrically conductive fibers move towards an inner surface of the housing due to an attractive force of the magnetic field through the still liquid polymer, so that a single-layer housing structure is obtained, to de no fibers are visible on the outer surface.

Der Begriff der elektronischen Steuereinheit ist weit gefasst zu verstehen. Prinzipiell ist davon jede elektronische Einrichtung umfasst, die nachteilig durch das Einwirken eines externen elektromagnetischen Feldes beeinflusst werden würde.The term electronic control unit is to be understood in a broad sense. In principle, this includes any electronic device that would be adversely affected by the action of an external electromagnetic field.

Als Polymer wird bevorzugt ein thermoplastischer Kunststoff verwendet, der in einer Spritzgussvorrichtung durch Heizen und/oder mechanische Einflüsse verflüssigt wird. Der Begriff „verflüssigt“ beschreibt dabei jedes Überführen des Polymers in einen viskosen Zustand, das heißt, der Kunststoff bereits in Form einer zähen verformbaren Masse wird als „verflüssigt“ verstanden. Typischerweise wird in einer solchen Spritzgussvorrichtung mit Hilfe einer Heizung und einer Schneckenwelle, deren Innendurchmesser in zunehmender Förderrichtung sich verjüngt um das Ausgangsgranulat des Polymers durch Scherspannungen und Kompression zu einer viskosen Masse zu formen, thermoplastischer Kunststoff in einem gelartigen Zustand in eine Spritzgussform eingepresst. Nach entsprechender Abkühlung und Aushärtung des Kunststoffes kann die Form entfernt werden und das herzustellende Bauteil ist fertig geformt.A thermoplastic material is preferably used as the polymer, which is liquefied in an injection molding device by heating and/or mechanical influences. The term "liquefied" describes any conversion of the polymer into a viscous state, i.e. the plastic is already understood as "liquefied" in the form of a tough, deformable mass. Typically, in such an injection molding device, thermoplastic material in a gel-like state is pressed into an injection mold with the help of a heater and a worm shaft, the inner diameter of which tapers in increasing conveying direction in order to shape the starting granules of the polymer into a viscous mass by shear stress and compression. After the plastic has cooled down and hardened, the mold can be removed and the component to be manufactured is finished.

Als Innenfläche des Gehäuses wird dabei insbesondere die dem elektronischen Steuergerät zugewandte innere, insbesondere konkave, Fläche des Gehäuses bezeichnet. Die Außenfläche des Gehäuses ist dagegen die zur Umgebung hin gewandte (konvexe) Seite des Gehäuses, die insbesondere in Anwendungen der Automobilindustrie besondere optische Anforderungen genießt, das heißt insbesondere möglichst glatt sein sollte.In particular, the inner, in particular concave, surface of the housing facing the electronic control unit is referred to as the inner surface of the housing. The outer surface of the housing, on the other hand, is the (convex) side of the housing that faces the environment, which has special optical requirements, particularly in applications in the automotive industry, that is to say, in particular, it should be as smooth as possible.

Das Gehäuse weist nicht nur den Zweck auf, das elektronische Steuergerät mechanisch zu schützen, sondern auch von elektromagnetischer Strahlung abzuschirmen. Werden außerdem die elektrisch leitfähigen Fasern geerdet, so weist das Gehäuse antistatische Eigenschaften auf. Damit ein optimaler Schutz vor elektromagnetischer Strahlung durch das Gehäuse aufgebaut wird, umschließt vorteilhaft das Gehäuse das elektronische Steuergerät zumindest um einen Umfang vollständig. Dadurch wird ein Faraday'scher Käfig gebildet und durch Ladungsverschiebung in den elektrisch leitfähigen Fasern innerhalb des Gehäuses äußere elektromagnetische Strahlung neutralisiert. Je kleiner dabei die Abstände zwischen den elektrisch leitfähigen Fasern sind, umso weiter wird die Bandbreite der abgeschirmten Frequenzen zu höheren Frequenzen hin erweitert, das heißt, umso höhere Frequenzen von elektromagnetischer Strahlung können durch das Gehäuse abgehalten werden.The purpose of the housing is not only to protect the electronic control unit mechanically, but also to shield it from electromagnetic radiation. If the electrically conductive fibers are also grounded, the housing has antistatic properties. So that the housing provides optimal protection against electromagnetic radiation, the housing advantageously completely encloses the electronic control unit at least around one circumference. As a result, a Faraday cage is formed and external electromagnetic radiation is neutralized by charge transfer in the electrically conductive fibers within the housing. The smaller the distances between the electrically conductive fibers, the more the bandwidth of the shielded frequencies is expanded towards higher frequencies, that is, the higher frequencies of electromagnetic radiation can be blocked by the housing.

Zur Verbesserung der Abschirmung vor externer elektromagnetischer Strahlung werden vorteilhaft die elektrisch leitfähigen Fasern so in das noch flüssige Polymer eingebracht, dass sich die Fasern mit gewissen Winkeln zueinander zumindest teilweise überlappen. Dadurch entsteht vorteilhaft eine netzartige Struktur aus elektrisch leitfähigen Fasern. Wie oben erwähnt, ist die Maschenweite zwischen Fasern je nach der höchsten Frequenz zu wählen, die in dem externen elektromagnetischen Feld erwartet wird bzw. abgeschirmt werden soll.In order to improve the shielding against external electromagnetic radiation, the electrically conductive fibers are advantageously introduced into the still liquid polymer in such a way that the fibers at least partially overlap at certain angles to one another. This advantageously creates a network-like structure made of electrically conductive fibers. As mentioned above, the mesh size between fibers should be chosen according to the highest frequency expected in the external electromagnetic field or to be shielded.

Eine solche externe elektromagnetische Strahlung entsteht dabei häufig durch defekte oder nicht konform ausgelegte elektrische Geräte in der Nähe des elektronischen Steuergeräts, durch Leistungselektronik, Hochenergieanlagen wie Umspannwerke, Transformatoren, Generatoren oder Ähnliches. Auch der reguläre Funkverkehr für die Übertragung von Informationen, beispielsweise durch das Mobilfunknetz, üben wie die allgegenwärtige kosmische Hintergrundstrahlung grundsätzlich auf elektronische Steuergeräte einen störenden Einfluss aus. Das erfindungsgemäß erhaltene Gehäuse kann für elektronische Steuergeräte jeder Art verwendet werden, bevorzugt ist es jedoch ein Gehäuse für ein elektronisches Steuergerät in einem Fahrzeug. Auch in einem Fahrzeug können durch die fahrzeugeigene Elektrik sowie die oben genannten Umgebungseinflüsse störende elektromagnetische Felder vorherrschen.Such external electromagnetic radiation is often caused by defective or non-compliant electrical devices in the vicinity of the electronic control unit, by power electronics, high-energy systems such as substations, transformers, generators or the like. The regular radio traffic for the transmission of information, for example through the mobile phone network, as well as the ubiquitous cosmic background radiation basically have a disruptive effect on electronic control units. The housing obtained according to the invention can be used for electronic control units of any type, but it is preferably a housing for an electronic control unit in a vehicle. Disturbing electromagnetic fields can also prevail in a vehicle due to the vehicle's own electrical system and the above-mentioned environmental influences.

Insbesondere in Anwendungen im Automobilbereich kann es gewünscht sein, dass ein solches Gehäuse auf seiner Außenfläche keine Anzeichen von derartigen elektrisch leitfähigen Fasern sichtbar sind. In die Außenfläche hineinragende Fasern würden die Rauheit der Außenfläche des Gehäuses negativ beeinflussen, da die Fasern an der Außenfläche spürbar wären. Auch würden die Fasern an der Außenfläche das optische Erscheinungsbild negativ beeinflussen. Um die oben genannte Aufgabe der Erfindung zu lösen, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, mithilfe eines Magneten die elektrisch leitfähigen Fasern in der noch flüssigen Polymerschmelze in Richtung der Innenfläche des Gehäuses zu bewegen. Das Polymer ist insbesondere dann noch flüssig, wenn es eine ausreichend hohe Temperatur besitzt, insbesondere oberhalb der Glasübergangstemperatur und ohnehin oberhalb des Schmelzpunkts des Polymers. Dies ist insbesondere unmittelbar nach dem Einspritzen des Polymers in die Form der Fall, oder dann, wenn eine Heizleistung das Polymer auch in der Form noch auf einer gewünschten Temperatur hält.In automotive applications in particular, it may be desirable that such a housing does not show any signs of such electrically conductive fibers on its outer surface. Fibers projecting into the outer surface would adversely affect the roughness of the outer surface of the housing, since the fibers would be noticeable on the outer surface. The fibers on the outer surface would also negatively affect the visual appearance. In order to achieve the above-mentioned object of the invention, it is therefore proposed according to the invention to use a magnet to move the electrically conductive fibers in the still liquid polymer melt in the direction of the inner surface of the housing. The polymer is still liquid in particular when it has a sufficiently high temperature, in particular above the glass transition temperature and in any case above the melting point of the polymer. This is particularly the case immediately after the polymer has been injected into the mold, or when a heating output keeps the polymer at a desired temperature even in the mold.

Als Magnet wird bevorzugt ein Elektromagnet verwendet, da hiermit starke Magnetfelder erzeugt werden können und das Magnetfeld nach gewünschter Wirkung abgeschaltet werden kann. Alternativ dazu kann ein Permanentmagnet verwendet werden, der vorteilhaft keine Stromversorgung benötigt.An electromagnet is preferably used as the magnet, since strong magnetic fields can be generated with this and the magnetic field can be switched off after the desired effect. Alternatively, a permanent magnet can be used, which advantageously does not require a power supply.

Dieses Vorgehen setzt voraus, dass elektrisch leitfähige Fasern verwendet werden, die eine ausreichend hohe Wechselwirkung im Magnetfeld aufweisen und mit ausreichend hoher Kraft vom Magneten angezogen werden. Zwar weisen ferromagnetische Materialien im Vergleich zu anderen Materialien typischerweise eine sehr hohe magnetische Wechselwirkung auf, jedoch sind auch andere Materialien denkbar. Welche magnetischen Eigenschaften die elektrisch leitfähigen Fasern aufzuweisen haben, um ausreichend durch den Magneten angezogen zu werden, richtet sich insbesondere nach der Dicke des Gehäuses aus Polymer, der Viskosität des verflüssigten Polymers, sowie der Stärke des Magnetfelds, das durch den Magneten aufgebracht werden kann. In manchen Fällen kann daher ein ferromagnetisches Material für die elektrisch leitfähigen Fasern vonnöten sein, während es für andere Fälle von geringerer Wichtigkeit ist. Ferromagnetische Fasern, beispielsweise aus Stahl, werden jedoch bevorzugt, da diese wegen hoher elektrische Leitfähigkeit auch günstige Eigenschaften bezüglich der Abschirmung externer elektromagnetischer Felder aufweisen und im Herstellungsprozess durch den Magneten leicht in Richtung der Innenfläche des Gehäuses gezogen werden können.This procedure assumes that electrically conductive fibers are used, which have a sufficiently high interaction in the magnetic field and are attracted by the magnet with a sufficiently high force. Although ferromagnetic materials typically have a very high magnetic interaction compared to other materials, other materials are also conceivable. The magnetic properties that the electrically conductive fibers must have in order to be sufficiently attracted by the magnet depend in particular on the thickness of the polymer housing, the viscosity of the liquefied polymer and the strength of the magnetic field that can be applied by the magnet. In some cases, therefore, a ferromagnetic material for the electrically conductive fibers may be necessary, while in other cases it is of lesser importance. However, ferromagnetic fibers, for example made of steel, are preferred, since these also have favorable properties with regard to the shielding of external electromagnetic fields due to their high electrical conductivity and can easily be pulled by the magnet in the direction of the inner surface of the housing during the manufacturing process.

Erfindungsgemäß werden die elektrisch leitfähigen Fasern zusammen mit dem verflüssigten Polymer in die Form eingebracht. Dies beschleunigt den Herstellungsprozess, da die Form in nur einem Arbeitsgang sowohl mit dem verflüssigten Polymer als auch mit den elektrisch leitfähigen Fasern befüllt wird.According to the invention, the electrically conductive fibers are introduced into the mold together with the liquefied polymer. This speeds up the manufacturing process, since the mold is filled with both the liquefied polymer and the electrically conductive fibers in just one operation.

Es ist daher eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass eine kontinuierliche, einschichtige Gehäusestruktur kostengünstig erhalten wird, die elektrisch leitfähige Fasern aufweist, die nur in einem der Innenfläche des Gehäuses zugewandten Bereich im Polymer eingeschlossen sind, ohne dass die Außenfläche des Gehäuses durch die elektrisch leitfähigen Fasern gestört werden würde.It is therefore an advantageous effect of the invention that a continuous, single-layer casing structure is obtained at low cost, which has electrically conductive fibers which are encapsulated in the polymer only in a region facing the inner surface of the casing, without the outer surface of the casing being covered by the electrically conductive fibers would be disturbed.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die elektrisch leitfähigen Fasern ferromagnetisches Material auf, insbesondere eines oder eine Kombination der folgenden: Eisen, Nickel, Kobalt, eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe der Lanthanoide. Diese Elemente bzw. Legierungen daraus weisen besonders gute magnetische Eigenschaften auf und bewirken schon bei eher geringen Magnetfeldern in einer ausreichend niedrig viskosen (d.h. dünnflüssigen) Polymermasse eine Bewegung der elektrisch leitfähigen Fasern zur Innenfläche des Gehäuses hin.According to an advantageous embodiment, the electrically conductive fibers have ferromagnetic material, in particular one or a combination of the following: iron, nickel, cobalt, one or more elements from the group of lanthanides. These elements or alloys thereof have particularly good magnetic properties and cause the electrically conductive fibers to move towards the inner surface of the housing even with relatively low magnetic fields in a sufficiently low-viscosity (i.e. low-viscosity) polymer mass.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird eine Oberseite des Gehäuses nach dem Aushärten des verflüssigten Polymers durch Abschleifen poliert und/oder lackiert. Das Polieren und/oder Lackieren der Außenfläche des Gehäuses bewirkt vorteilhaft eine weitere Verbesserung der optischen sowie der haptischen Eigenschaften der Außenfläche des Gehäuses, was insbesondere in einer Anwendung des Automobilbereichs gewünscht ist.According to a further advantageous embodiment, a top side of the housing is polished by abrasion and/or painted after the liquefied polymer has hardened. The polishing and/or painting of the outer surface of the housing advantageously brings about a further improvement in the optical and haptic properties of the outer surface of the housing, which is particularly desirable in an application in the automotive sector.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird in einem ersten Schritt eine erste Hälfte des Gehäuses und in einem zweiten Schritt eine zweite Hälfte des Gehäuses so gebildet, dass an jeweiligen Fügekanten der ersten und der zweiten Hälfte des Gehäuses die elektrisch leitfähigen Fasern austreten, wobei die erste und die zweite Hälfte so zusammengefügt werden, dass sich an den jeweiligen Fügekanten die jeweiligen elektrisch leitfähigen Fasern berühren, sodass ein Gehäuse gebildet wird, das um einen vollständigen Umfang von elektrisch leitfähigen Fasern durchzogen ist. Insbesondere bei geschlossenen Gehäusen ist es oft schwierig, das Gehäuse in einem Stück durch Spritzguss herzustellen. Wenn dies der Fall ist, kann das Gehäuse auch durch zwei Formen hergestellt werden, die jeweils mit Polymer und den elektrisch leitfähigen Fasern befüllt werden. Die beiden Hälften des Gehäuses werden dann beispielsweise aneinander geklebt oder miteinander verschweißt. Dies erleichtert vorteilhaft die Herstellung des gesamten Gehäuses.According to a further advantageous embodiment, a first half of the housing is formed in a first step and a second half of the housing is formed in a second step in such a way that the electrically conductive fibers emerge at the respective joining edges of the first and second halves of the housing, with the first and the second half are joined together in such a way that the respective electrically conductive fibers touch at the respective joining edges, so that a housing is formed which is traversed by electrically conductive fibers around the entire circumference. In the case of closed housings in particular, it is often difficult to produce the housing in one piece by injection molding. If this is the case, the housing can also be made by two molds, each filled with polymer and the electrically conductive fibers. The two halves of the housing are then, for example, glued or welded to one another. This advantageously facilitates the manufacture of the entire housing.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die elektrisch leitfähigen Fasern zu Faserabschnitten geschnittene Fasern.According to a further advantageous embodiment, the electrically conductive fibers are fibers cut into fiber sections.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Faserabschnitte kürzer als 30 mm, insbesondere kürzer als 10 mm.According to a further advantageous embodiment, the fiber sections are shorter than 30 mm, in particular shorter than 10 mm.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die elektrisch leitfähigen Fasern Endlosfasern. Der Begriff „endlos“ bedeutet nicht unendlichem mathematischen Sinn, sondern betrifft lediglich sehr lange Fasern, wie sie von einer Spule abgewickelt werden.According to a further advantageous embodiment, the electrically conductive fibers are endless fibers. The term "endless" does not mean infinite in the mathematical sense, but simply refers to very long fibers as they are unwound from a spool.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird als Magnet zum Aufbringen des Magnetfelds ein Elektromagnet verwendet. Der Elektromagnet besteht insbesondere aus einem Eisenkern, der von einer Kupferspule umwickelt ist. Mit einem solchen Elektromagneten lassen sich zu gewünschten Zeitpunkten starke Magnetfelder erzeugen, während sie, wenn nicht benötigt, durch Trennen der Spannungsquelle vom Elektromagneten beendigt werden können.According to a further advantageous embodiment, an electromagnet is used as the magnet for applying the magnetic field. The electromagnet consists in particular of an iron core around which a copper coil is wound. With such an electromagnet, strong magnetic fields can be generated at desired times, while they can be terminated when not needed by disconnecting the voltage source from the electromagnet.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein elektronisches Steuergerät, wobei das Gehäuse aus Polymer hergestellt ist, zumindest um einen Querschnitt ein Volumen vollständig umgibt und elektrisch leitfähige Fasern aufweist, wobei die elektrisch leitfähigen Fasern entlang einer Innenfläche des Gehäuses verlaufen, sodass an der Außenfläche des Gehäuses keine Fasern sichtbar sind, und wobei das Gehäuse einen einschichtigen Aufbau aus dem Polymer aufweist.A further aspect of the invention relates to a housing for an electronic control unit, the housing being made of polymer, completely surrounding a volume at least in a cross-section and having electrically conductive fibers, the electrically conductive fibers running along an inner surface of the housing so that at the No fibers are visible on the outer surface of the housing and the housing has a single layer construction of the polymer.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Spritzgussvorrichtung zum Herstellen eines Gehäuses insbesondere für ein elektronisches Steuergerät, wobei die Spritzgussvorrichtung zum Einbringen von verflüssigtem Polymer mit elektrisch leitfähigen Fasern in eine Form und/oder zum Einbringen des verflüssigten Polymers in die bereits elektrisch leitfähige Fasern enthaltende Form ausgeführt ist, sodass das Polymer einer jeweiligen Form zumindest einen Teil des Gehäuses bildet, das elektrisch leitfähige Fasern aufweist, um das von dem Gehäuse umgebene Volumen von äußeren elektromagnetischen Einflüssen abzuschirmen, wobei an der Spritzgussvorrichtung ein Magnet zum Aufbringen eines Magnetfelds auf das Polymer mit den elektrisch leitfähigen Fasern mit so ausgerichteten Feldlinien und mit einer solchen Stärke angeordnet ist, dass sich die elektrisch leitfähigen Fasern aufgrund der anziehenden Kraft des Magnetfelds durch das noch flüssige Polymer in Richtung einer Innenfläche des Gehäuses bewegen, sodass eine einschichtige Gehäusestruktur erhalten wird, an dessen Außenfläche keine Fasern sichtbar sind.Another aspect of the invention relates to an injection molding device for producing a housing, in particular for an electronic control unit, wherein the injection molding device is designed to introduce liquefied polymer with electrically conductive fibers into a mold and/or to introduce the liquefied polymer into the mold that already contains electrically conductive fibers is, so that the polymer of a respective mold forms at least part of the housing, which has electrically conductive fibers in order to shield the volume surrounded by the housing from external electromagnetic influences, with a magnet on the injection molding device for applying a magnetic field to the polymer with the electrically conductive fibers is arranged with so aligned field lines and with such a strength that the electrically conductive fibers bew due to the attractive force of the magnetic field through the still liquid polymer in the direction of an inner surface of the housing e, so that a single-layer housing structure is obtained, on the outer surface of which no fibers are visible.

Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen der vorgeschlagenen Spritzgussvorrichtung ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorstehend gemachten Ausführungen.Advantages and preferred developments of the proposed injection molding device result from analogous and analogous transfer of the statements made above in connection with the proposed method.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details result from the following description, in which at least one exemplary embodiment is described in detail-if necessary with reference to the drawing. Identical, similar and/or functionally identical parts are provided with the same reference symbols.

Es zeigen:

1: Eine Spritzgussvorrichtung, mittels der ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgeführt wird.
2: Einen vergrößerten Ausschnitt der Spritzgussvorrichtung nach 1.

Show it:

1 : An injection molding device by means of which a method according to an embodiment of the invention is carried out.
2 : An enlarged section of the injection molding device 1 .

Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.The representations in the figures are schematic and not to scale.

1 zeigt eine Spritzgussvorrichtung 10, mittels der ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuses 1 für ein elektronisches Steuergerät ausgeführt wird. In 1 ist das elektronische Steuergerät nicht gezeigt, da dieses erst nach Fertigstellung des Gehäuses 1 von diesem zu schützen ist. Zur Herstellung des Gehäuses 1 wird in einem Spritzgussverfahren thermoplastisches Polymer verflüssigt und in eine Negativ-Form 3 eingespritzt. Gleichzeitig mit dem Polymer werden elektrisch leitfähige Endlosfasern 5 aus einer Stahl-Nickel Legierung mit in die Form eingebracht. Die elektrisch leitfähigen Fasern 5 werden dabei durch eine fächerförmige Struktur geführt. Somit wird vorteilhaft die flächige Struktur des Gehäuses 1 großflächig von den elektrisch leitfähigen Fasern 5 durchzogen. Dies ist wichtig, um eine ausreichende Abschirmung gegenüber externer elektromagnetischer Strahlung zu erreichen. Das später ausgehärtete Polymer der gezeigten Form 3 bildet einen ersten Teil des Gehäuses 1, das von den elektrisch leitfähigen Fasern 5 durchzogen wird, um das von dem Gehäuse 1 umgebene Volumen von äußeren elektromagnetischen Einflüssen abzuschirmen. Die zweite Hälfte des Gehäuses 1 wird in einem weiteren Schritt hergestellt, sei es in der gleichen Form 3 oder in einer anderen, anders geformten Form. An den jeweiligen Fügekanten der ersten und der zweiten Hälfte des Gehäuses 1 ragen die elektrisch leitfähige Fasern 5 an die Oberfläche der Fügekante, wobei die erste und die zweite Hälfte so zusammengefügt werden, dass sich an den jeweiligen Fügekanten die jeweiligen elektrisch leitfähigen Fasern 5 berühren, um letztendlich ein Gehäuse 1 zu bilden, das um einen vollständigen Umfang von elektrisch leitfähigen Fasern 5 durchzogen ist und daher einen Faraday'schen Käfig ausbilden, in dem das elektronische Steuergerät vor externer elektromagnetischer Strahlung geschützt gehalten wird. Noch während das Polymer eine ausreichend hohe Temperatur aufweist, um eine gewünschte niedrige Viskosität aufzuweisen (das Polymer ist daher noch ausreichend dünnflüssig), sodass die elektrisch leitfähigen Fasern 5 darin bewegt werden können, wird mittels eines Elektromagneten 7 ein Magnetfeld erzeugt. Der Elektromagnet 7 ist entlang der Form 3 angeordnet, die der späteren Innenfläche des Gehäuses 1 entspricht. Der Magnet 7 ist dabei so ausgerichtet, dass die elektrisch leitfähigen Fasern 5 aufgrund der anziehenden Kraft im Magnetfeld zum Magneten 7 hin bewegt werden. Hierdurch wird eine kontinuierliche, das heißt einschichtige, Gehäusestruktur des Gehäuses 1 erhalten, an dessen Außenfläche keine Fasern 5 sichtbar sind. Schließlich wird eine Oberseite des Gehäuses 1 nach dem Aushärten des verflüssigten Polymers durch Abschleifen poliert wird. 1 shows an injection molding device 10, by means of which a method for producing a housing 1 for an electronic control unit is carried out. In 1 the electronic control unit is not shown, since it can only be protected by the housing 1 after it has been completed. To produce the housing 1 , thermoplastic polymer is liquefied in an injection molding process and injected into a negative mold 3 . Electrically conductive endless fibers 5 made of a steel-nickel alloy are introduced into the mold at the same time as the polymer. The electrically conductive fibers 5 are guided through a fan-shaped structure. Thus, the flat structure of the housing 1 is advantageously traversed by the electrically conductive fibers 5 over a large area. This is important to achieve adequate shielding from external electromagnetic radiation. The later hardened polymer of the form 3 shown forms a first part of the housing 1, which is traversed by the electrically conductive fibers 5 in order to shield the volume surrounded by the housing 1 from external electromagnetic influences. The second half of the housing 1 is produced in a further step, be it in the same mold 3 or in another, differently shaped mold. At the respective joining edges of the first and second halves of the housing 1, the electrically conductive fibers 5 protrude onto the surface of the joining edge, with the first and second halves being joined together in such a way that the respective electrically conductive fibers 5 touch each other at the respective joining edges, to finally form a housing 1 which is traversed around a complete perimeter by electrically conductive fibers 5 and therefore forming a Faraday cage in which the electronic control unit is kept protected from external electromagnetic radiation. While the polymer is at a sufficiently high temperature to have a desired low viscosity (the polymer is therefore still sufficiently fluid) so that the electrically conductive fibers 5 can be moved therein, an electromagnet 7 generates a magnetic field. The electromagnet 7 is arranged along the form 3, which corresponds to the inner surface of the housing 1 later. The magnet 7 is aligned in such a way that the electrically conductive fibers 5 are moved towards the magnet 7 due to the attractive force in the magnetic field. In this way, a continuous, that is to say one-layer, housing structure of the housing 1 is obtained, on the outer surface of which no fibers 5 are visible. Finally, an upper surface of the housing 1 is polished by grinding after the liquefied polymer is hardened.

2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der polymergefüllten Form 3 aus der 1. In der 2 wird die Außenfläche des späteren Gehäuses mit einem großen A gekennzeichnet (oben in der 2), die spätere Innenfläche des Gehäuses 1 mit einem großen I. Unterhalb der späteren Innenfläche des Gehäuses 1 ist ein Elektromagnet 7 angeordnet, der an eine Spannungsquelle angeschlossen wird, solange das Polymer noch flüssig ist. Durch die Kraft des Magneten 7 bewegen sich die elektrisch leitfähigen und magnetischen Fasern 5 zum Magneten 7, sodass eine Gehäusewand des Gehäuses 1 erhalten wird, die von elektrisch leitfähigen Fasern 5 durchzogen ist, wobei die elektrisch leitfähigen Fasern 5 jedoch in dem einschichtigen Aufbau des Gehäuses 1 nur im Bereich der Innenfläche des Gehäuses 1 angeordnet sind und die Außenfläche von den Fasern 5 ungestört frei bleibt. 2 shows an enlarged section of the polymer-filled mold 3 from FIG 1 . In the 2 the outer surface of the later housing is marked with a capital A (at the top of the 2 ), the later inner surface of the housing 1 with a capital I. An electromagnet 7 is arranged below the later inner surface of the housing 1, which is connected to a voltage source as long as the polymer is still liquid. The force of the magnet 7 moves the electrically conductive and magnetic fibers 5 to the magnet 7, so that a housing wall of the housing 1 is obtained which is traversed by electrically conductive fibers 5, the electrically conductive fibers 5 being in the single-layer structure of the housing 1 are arranged only in the area of the inner surface of the housing 1 and the outer surface of the fibers 5 remains undisturbed.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been illustrated and explained in more detail by means of preferred exemplary embodiments, the invention is not restricted by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by a person skilled in the art without departing from the protective scope of the invention. It is therefore clear that a large number of possible variations exist. It is also understood that the exemplary embodiments given are really only examples and should not be construed as limiting in any way the scope, applications or configuration of the invention. Rather, the preceding description and the description of the figures enable the person skilled in the art to concretely implement the exemplary embodiments, whereby the person skilled in the art, knowing the disclosed inventive concept, can make a variety of changes, for example with regard to the function or the arrangement of individual elements mentioned in an exemplary embodiment. without departing from the scope of protection defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanations in the description.

Bezugszeichenlistereference list

11: GehäuseHousing
33: Formshape
55: elektrisch leitfähige Fasernelectrically conductive fibers
77: Magnetmagnet
1010: Spritzgussvorrichtunginjection molding device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2008/080869 A2 [0003]

Claims

Method for producing a housing (1), in particular for an electronic control unit, wherein liquefied polymer with electrically conductive fibers (5) is introduced into a mold (3) in the injection molding process and/or the liquefied polymer is introduced into the already electrically conductive fibers (5). Mold (3) is introduced, so that the polymer of a respective mold (3) forms at least part of the housing (1), which has electrically conductive fibers (5) in order to shield the volume surrounded by the housing (1) from external electromagnetic influences , whereby a magnet (7) applies a magnetic field to the polymer with the electrically conductive fibers (5) with field lines aligned in such a way and with such a strength that the electrically conductive fibers (5) move through the magnetic field due to an attractive force move polymer which is still liquid towards an inner surface of the housing (1) so that a single-layer housing structure is obtained , on the outer surface of which no fibers (5) are visible.

procedure after claim 1 , wherein the electrically conductive fibers (5) have ferromagnetic material, in particular one or a combination of the following: iron, nickel, cobalt, one or more elements from the group of lanthanides.

Method according to one of the preceding claims, in which an upper side of the housing (1) is polished by abrasion and/or painted after the liquefied polymer has hardened.

Method according to one of the preceding claims, wherein in a first step a first half of the housing (1) and in a second step a second half of the housing (1) is formed such that at respective joining edges of the first and the second half of the housing ( 1) the electrically conductive fibers (5) exit, the first and second halves being joined together in such a way that the respective electrically conductive fibers (5) touch at the respective joining edges, so that a housing (1) is formed, which is formed around a has the entire circumference of electrically conductive fibers (5) running through it.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , wherein the electrically conductive fibers (5) are fibers cut into fiber sections.

procedure after claim 5 , wherein the fiber sections are shorter than 30 mm, in particular shorter than 10 mm.

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , wherein the electrically conductive fibers (5) are endless fibers.

Method according to one of the preceding claims, in which an electromagnet is used as the magnet (7) for applying the magnetic field.

A housing (1) for an electronic control unit, the housing being made of polymer, completely surrounding a volume at least in a cross-section and having electrically conductive fibers (5), the electrically conductive fibers (5) running along an inner surface of the housing (1) extend so that no fibers (5) are visible on the outer surface of the housing (1), and wherein the housing (1) has a single-layer structure made of the polymer.

Injection molding device (10) for producing a housing (1), in particular for an electronic control unit, the injection molding device (10) for introducing liquefied polymer with electrically conductive fibers (5) into a mold (3) and/or for introducing the liquefied polymer into the mold (3) already containing electrically conductive fibers (5) is designed such that the polymer of a respective mold forms at least part of the housing (1) which has electrically conductive fibers (5) around that surrounded by the housing (1). Shield volume from external electromagnetic influences, with a magnet (7) for applying a magnetic field to the polymer with the electrically conductive fibers (5) being arranged on the injection molding device (10) with field lines aligned in such a way and with such a strength that the electrically conductive fibers (5) due to the attractive force of the magnetic field through the still liquid polymer toward an inner surface of the G Move the housing (1) so that a single-layer housing structure is obtained, on the outer surface of which no fibers (5) are visible.