DE102022114882A1

DE102022114882A1 - Schirmungsanordnung, abgeschirmte Verbindung und Bausatz für eine Schirmungsanordnung

Info

Publication number: DE102022114882A1
Application number: DE102022114882.3A
Authority: DE
Inventors: Jochen Fertig; Uemit Bulduk
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2022-06-14
Filing date: 2022-06-14
Publication date: 2023-12-14
Also published as: KR20230171877A; US20230411909A1; EP4294142A1; JP2023182548A; CN117239485A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schirmungsanordnung (1) zur elektrischen oder elektromagnetischen Abschirmung eines an zwei Enden (3) offenen Schirmungsvolumens (5), eine abgeschirmte Verbindung (31) zwischen einem Gehäuseelement (33) und einer Schirmungsanordnung (1) und einen Bausatz (43) für eine Schirmungsanordnung (1). Bekannte Lösungen werden dadurch verbessert, dass die Schirmungsanordnung (1) einen ersten Schirmungskörper (7) und einen mit dem ersten Schirmungskörper (7) verbundenen zweiten Schirmungskörper (9) umfasst, und dass der erste (7) und der zweite Schirmungskörper (9) jeweils aus unterschiedlichen, elektrisch leitfähigen Materialien (11) bestehen. In der abgeschirmten Verbindung (31) weist das Gehäuseelement (33) eine Aufnahmeöffnung (37) auf, in welche die Schirmungsanordnung (1) aufgenommen ist und in welcher die Schirmungsanordnung (1) mechanisch und elektrisch durch Kontaktfedern (25) oder stoffschlüssig mit dem Gehäuseelement (33) verbunden ist. Der Bausatz (43) umfasst einen ersten Schirmungskörper (7) und eine Mehrzahl zweiter Schirmungskörper (9, 9a, 9b, 9c), welche in Durchgangsrichtung (17) eine unterschiedliche Länge (45, 47, 49) aufweisen und mit dem ersten Schirmungskörper (7) verbindbar ausgestaltet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schirmungsanordnung zur elektrischen oder elektromagnetischen Abschirmung eines Schirmungsvolumens und einen Bausatz für eine Schirmungsanordnung.
Schirmungsanordnungen sind im Stand der Technik bekannt. Diese werden genutzt, um elektrische Leitungen bzw. Anschlüsse, beispielsweise Messleitungen oder Leitungen zur Datenübertragung vor externen Einflüssen wie elektromagnetischen Streufeldern zu schützen.
Zur Abschirmung werden bevorzugt Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit verwendet. Somit sind Schirmungsanordnungen für größere Schirmungsvolumina kostenintensiv und/oder schwer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine kostengünstigere und/oder leichtere Schirmungsanordnung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung für die eingangs genannte Schirmungsanordnung gelöst, indem die Schirmungsanordnung einen ersten Schirmungskörper und einen mit dem ersten Schirmungskörper verbundenen zweiten Schirmungskörper umfasst und wobei der erste und der zweite Schirmungskörper jeweils aus unterschiedlichen, elektrisch leitfähigen Materialien bestehen.
Durch geeignete Wahl der verwendeten Materialien können somit das Gewicht und die Herstellungskosten der Schirmungsanordnung reduziert werden, ohne die abschirmenden Eigenschaften der Schirmungsanordnung zu verschlechtern.
Die Schirmungsanordnung hat somit den Vorteil, dass ein kostenintensiveres Material mit guten federnden Eigenschaften in Kontaktbereichen eingesetzt werden kann und ein kostengünstigeres Material in Bereichen eingesetzt werden kann, wo lediglich eine gute elektrische Leitfähigkeit gefordert wird. Somit kann eine Funktion der entsprechenden Bereiche der Schirmungsanordnung das in diesen Bereichen verwendete Material bestimmen.
Die erfindungsgemäße Schirmungsanordnung kann durch die im Folgenden beschriebenen Merkmale weiter verbessert werden. Diese Merkmale können beliebig miteinander kombiniert oder weggelassen werden.
Das Schirmungsvolumen kann an zwei Enden offen sein. Die Schirmungsanordnung kann bevorzugt das Schirmungsvolumen umgeben bzw. umschließen. Auch die Schirmungsanordnung kann an zwei Enden offen sein.
Dies hat den Vorteil, dass abzuschirmende Elemente in das Schirmungsvolumen eingebracht oder durch dieses hindurchgesteckt werden können.
Die unterschiedlichen, elektrisch leitfähigen Materialien des ersten und des zweiten Schirmungskörpers können sich in wenigstens einer Eigenschaft aus der Liste, umfassend Dichte, Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul, Druckfestigkeit, elektrischer Leitfähigkeit und spezifischer Wärmeleitfähigkeit unterscheiden.
Der erste Schirmungskörper und/oder der zweite Schirmungskörper können insbesondere in einer Umfangsrichtung in sich geschlossene Körper sein.
Ein in sich geschlossener Körper kann einen Verbindungsabschnitt aufweisen, an welchem zwei (bevorzugt freie) Enden eines flächigen Elements miteinander verbunden sein können. Im Verbindungsabschnitt kann ein Schirmungskörper dadurch geschlossen werden, dass ein bevorzugt flächiges Element, wie beispielsweise ein Metallblech, entlang der Umfangsrichtung gebogen wird, wobei ein in Umfangsrichtung weisendes Ende und ein entgegen der Umfangsrichtung weisendes Ende des flächigen Elements aufeinander zu umgebogen werden können. Die freien Enden können sich in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Die sich gegenüberliegenden Enden können komplementäre, sich hintergreifende Fügestrukturen aufweisen, die ähnlich einem Puzzle die sich gegenüberliegenden Enden mechanisch miteinander verbinden und in ihrer relativen Lage zueinander fixieren.
Zusätzlich oder alternativ können die sich gegenüberliegenden Enden miteinander verschweißt werden, um somit den geschlossenen Körper auszubilden. Die Enden können gerade sein oder die oben genannten Fügestrukturen aufweisen.
Die Enden des flächigen Elements können neben der materialschlüssigen Verbindung durch Schweißen auch kraft- oder reibschlüssig miteinander verbunden werden. Hierfür können bekannte Verfahren wie Nieten oder Verstemmen verwendet werden.
Der Verbindungsabschnitt kann auch unter einem von 90° abweichenden Winkel zur Umfangsrichtung verlaufen.
Die in sich geschlossenen Körper können monolithisch in sich geschlossen sein, können ringförmige Körper sein und insbesondere monolithische ringförmige Körper sein.
So können der erste Schirmungskörper und/oder der zweite Schirmungskörper als ein in sich geschlossenes Band ausgeformt sein und das Schirmungsvolumen bandförmig und kontinuierlich umschließen.
Solche in sich geschlossenen Körper bieten einen umlaufenden lückenlosen Schutz des Schirmungsvolumens und darin angeordneter Elemente vor elektromagnetischen Störungen. Das Schirmungsvolumen ist somit lückenlos abgeschirmt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Schirmungskörper und der zweite Schirmungskörper entlang einer vom ersten offenen Ende des Schirmungsvolumens zum zweiten offenen Ende des Schirmungsvolumens weisenden Durchgangsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Dies hat den Vorteil, dass Elemente, die elektromagnetisch abgeschirmt werden sollen, entlang dieser Richtung durch die Schirmungsanordnung hindurchgeführt werden können. Die in Durchgangsrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Schirmungskörper bzw. die aufeinanderfolgenden Ringe bilden somit ein Schirmungsvolumen von einer Länge, die sich aus den Längen der einzelnen Schirmungsanordnungen zusammensetzt. Die Umfangsrichtung ist um die Durchgangsrichtung herum orientiert bzw. gerichtet.
Insbesondere kann der zweite Schirmungskörper in Durchgangsrichtung eine größere Ausdehnung aufweisen als der erste Schirmungskörper. So kann der zweite Schirmungskörper maßgeblich die Größe des Schirmungsvolumens bestimmen.
Bevorzugt ist der zweite Schirmungskörper somit aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt, welches das Schirmungsvolumen abschirmt, jedoch eine geringere elektrische Leitfähigkeit aufweisen kann als das Material des ersten Schirmungskörpers. Das Material des zweiten Schirmungskörpers ist somit bevorzugt kostengünstiger und weiter bevorzugt zudem leichter als das Material des ersten Schirmungskörpers. Somit können sowohl das Gewicht, als auch die Herstellungskosten der Schirmungsanordnung reduziert werden.
Beispielsweise kann der zweite Schirmungskörper in Durchgangsrichtung doppelt so lang bzw. doppelt so groß sein wie der erste Schirmungskörper.
Weiter bevorzugt kann das Material des zweiten Schirmungskörpers eine größere Biege- oder Verwindungssteifigkeit oder Härte aufweisen als das Material des ersten Schirmungskörpers. Beispielsweise und nicht einschränkend kann der erste Schirmungskörper aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und der zweite Schirmungskörper aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Auch andere elektrisch leitfähige Metalle und Legierungen können in einer beliebigen Kombination verwendet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung können der erste und der zweite Schirmungskörper ineinandergreifende oder sich überlappende Konturen aufweisen.
Ein Ineinandergreifen oder Überlappen hat den Vorteil einer ununterbrochenen Schirmung. Hierbei kann der erste Schirmungskörper in den zweiten Schirmungskörper eingesteckt sein, oder aber der zweite Schirmungskörper in den ersten Schirmungskörper eingesteckt sein. Der erste und der zweite Schirmungskörper können zwei kontinuierlich umlaufende Ränder aufweisen, an denen sich der erste und der zweite Schirmungskörper überlappen bzw. ineinandergreifen. Bevorzugt kann der erste Schirmungskörper an seinem Rand mit einem Rand des zweiten Schirmungskörpers verbunden sein.
In einer weiteren Ausgestaltung können der erste und der zweite Schirmungskörper formschlüssig und/oder materialschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein.
Eine solche Verbindung stellt eine ununterbrochene elektrische Leitfähigkeit zwischen dem ersten und zweiten Schirmungskörper dar, so dass zum einen die bei der Abschirmung entstehenden Wirbelströme auch zwischen dem ersten und zweiten Schirmungskörper fließen können und zudem ein durch die Wirbelströme in die Schirmungsanordnung eingebrachte Wärmeeintrag abgeleitet werden kann.
Zur Verbindung des ersten mit dem zweiten Schirmungskörper sind verschiedene gängige Verfahren möglich, beispielsweise Durchsetzfügen oder Clinchen, welche zum Verbinden mindestens zweier Metallbleche geeignet sind. Des Weiteren können die Schirmungskörper durch Stanzen miteinander verbunden werden, wobei bevorzugter Weise ein Hinterschnitt erzeugt wird, um die beiden Schirmungskörper miteinander zu verbinden. Weitere Verbindungsmöglichkeiten sind Nieten oder Schweißen, wie beispielsweise das Reibschweißen, Rührreibschweißen oder Laserschweißen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Schirmungsanordnung kann ein dritter Schirmungskörper vorgesehen sein, wobei der zweite Schirmungskörper zwischen dem ersten und dritten Schirmungskörper angeordnet und zumindest mit diesem verbunden ist.
Bevorzugt kann der zweite Schirmungskörper mit dem ersten und dem dritten Schirmungskörper verbunden sein. Die Verbindung des dritten Schirmungskörpers mit dem zweiten Schirmungskörper kann identisch der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Schirmungskörper sein. In anderen Ausgestaltungen können unterschiedliche Verbindungen zwischen erstem und zweitem Schirmungskörper sowie zweitem und drittem Schirmungskörper vorgesehen sein.
Der dritte Schirmungskörper kann aus dem gleichen Material wie der erste Schirmungskörper hergestellt sein. Auch der dritte Schirmungskörper kann zur elektrischen und/oder mechanischen Verbindung mit weiteren Elementen, beispielsweise einem Aggregatgehäuse, ausgestaltet sein.
Die erfindungsgemäße Schirmungsanordnung kann weiter dadurch verbessert werden, dass der erste Schirmungskörper und/oder der dritte Schirmungskörper wenigstens eine Kontaktanordnung aufweist.
Der erste Schirmungskörper kann wenigstens eine Kontaktanordnung und der dritte Schirmungskörper kann wenigstens eine weitere Kontaktanordnung aufweisen. Die Kontaktanordnung des dritten Schirmungskörpers kann von der Kontaktanordnung des ersten Schirmungskörpers unterschieden werden.
Mittels einer Kontaktanordnung bzw. einer weiteren Kontaktanordnung kann die Schirmungsanordnung elektrisch und/oder mechanisch mit weiteren Elementen verbunden werden. Bevorzugt ist - wie oben ausgeführt - der erste und/oder dritte Schirmungskörper aus einem Material mit hoher Elastizität und hoher elektrischer Leitfähigkeit, bevorzugt mit höherer Elastizität und/oder höherer elektrische Leitfähigkeit als das Material des zweiten Schirmungskörpers.
Bevorzugt kann in einer weiteren Ausgestaltung der Schirmungsanordnung die Kontaktanordnung und oder die weitere Kontaktanordnung einen Kranz von umgebogenen Kontaktfedern bzw. weiteren umgebogenen Kontaktfedern aufweisen. Diese umgebogenen Kontaktfedern können beispielsweise federförmig sein.
Die Kontaktanordnung und oder die weitere Kontaktanordnung kann wenigstens zwei umgebogene Kontaktfedern bzw. wenigsten zwei weitere umgebogene Kontaktfedern aufweisen, die sich weiter bevorzugt in unterschiedliche Richtungen erstrecken können. In anderen Ausgestaltungen können drei, vier, fünf oder mehr umgebogene Kontaktfedern bzw. weitere umgebogene Kontaktfedern vorgesehen sein, die entlang des Umfangs des ersten und oder dritten Schirmungskörpers, bevorzugt äquidistant, angeordnet sein können.
Die Vielzahl der Kontaktfedern/ der weiteren Kontaktfedern kann eine sichere elektrische Kontaktierung des ersten Schirmungskörpers mit einem weiteren Element und/oder eine Vibrationsdämpfung der Schirmungsanordnung sicherstellen. Alle Kontaktfedern können in unterschiedliche Richtungen weisen, bevorzugt senkrecht weg vom Umfang des ersten Schirmungskörpers.
Die wenigstens zwei umgebogenen Kontaktfedern und/oder die wenigsten zwei weiteren umgebogenen Kontaktfedern können jeweils in Richtung des zweiten Schirmungskörpers hin umgebogen sein und/oder sich in Richtung des zweiten Schirmungskörpers erstrecken.
Somit können der erste, der zweite und der dritte Schirmungskörper eine schlauchförmige Schirmungsanordnung ausbilden. Diese kann ausgestaltet sein, an deren offenen Enden mechanisch und elektrisch leitend mit einer weiteren Schirmungsanordnung oder einem abgeschirmten Gehäusebereich verbunden zu werden.
Auch der dritte Schirmungskörper kann eine Vielzahl von bevorzugt federförmigen Kontaktelementen aufweisen, die einen Kranz von umgebogenen Kontaktfedern ausbilden können.
Die Schirmungsanordnung kann weiter dadurch verbessert werden, dass der zweite Schirmungskörper in Durchgangsrichtung eine größere Ausdehnung aufweist als der zweite oder dritte Schirmungskörper.
Bevorzugt können der erste und der dritte Schirmungskörper aus Kupfer und der zweite Schirmungskörper aus Aluminium bestehen. Durch die Größenrelationen zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Schirmungskörper wird für den zweiten Schirmungskörper anteilig das meiste Material benötigt. Daher ist es vorteilhaft, wenn der zweite Schirmungskörper aus einem günstigeren und/oder leichterem Material gefertigt ist als der erste und der zweite Schirmungskörper. Da der zweite Schirmungskörper nicht zur elektrischen und/oder mechanischen Kontaktierung einer weiteren Schirmungsanordnung oder eines Aggregats dient, sind die Anforderungen an die Elastizität des zweiten Schirmungskörpers geringer als jene an die Flexibilität des ersten und/oder dritten Schirmungskörpers.
Dies hat den Vorteil, dass die gesamte Schirmungsanordnung ein geringeres Gewicht aufweisen kann und ferner kostengünstiger herstellbar ist.
Der zweite Schirmungskörper kann Versteifungsstrukturen, wie Rippen, aufweisen.
Jede der Ausgestaltungen der zuvor beschriebenen Schirmungsanordnung kann in einem abgeschirmten Steckverbinder verwendet werden. Ein solcher abgeschirmter Steckverbinder umfasst ferner ein Verbindergehäuse, ein vom Verbindergehäuse zumindest teilweise umschlossenes und elektrisch abzuschirmendes Schirmungsvolumen und eine Schirmungsanordnung, wobei die Schirmungsanordnung das elektrisch abzuschirmende Schirmungsvolumen umschließt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der abgeschirmte Steckverbinder auf einer Kabelseite, welche von einem Steckgesicht des Steckverbinders weg weist, eine weitere Schirmungsanordnung aufweisen. Die weitere Schirmungsanordnung kann bevorzugter Weise mit der erfindungsgemäßen Schirmungsanordnung elektrisch und/oder mechanisch verbunden sein. Weiter bevorzugt kann diese weitere Schirmungsanordnung stoffschlüssig mit der erfindungsgemäßen Schirmungsanordnung verbunden sein. Die weitere Schirmungsanordnung kann beispielsweise eine Schirmung eines Kabels sein. Die weitere Schirmungsanordnung kann auch ein Volumen abschirmen und kann sich von der Schirmungsanordnung des abgeschirmten Steckverbinders unterscheiden. Die Schirmungsanordnung und die weitere Schirmungsanordnung können auch gleich ausgestaltet sein.
Auch auf der Steckerseite, d.h. jener Seite des Steckverbinders, zu welcher das Steckgesicht weist, kann eine kontinuierliche Abschirmung sichergestellt sein. Dies wird nachfolgend für die erfindungsgemäße abgeschirmte Verbindung beschrieben.
So kann eine abgeschirmte Verbindung zwischen einem Gehäuseelement und einer oben beschriebenen Schirmungsanordnung bereitgestellt werden. In einer solchen abgeschirmten Verbindung kann das Gehäuseelement eine Aufnahmeöffnung aufweisen, in welche die Schirmungsanordnung aufgenommen sein kann und in welcher die Schirmungsanordnung mechanisch und elektrisch durch Federelemente oder stoffschlüssig mit dem Gehäuseelement verbunden sein kann.
Rein beispielhaft kann die Schirmungsanordnung aus dem ersten und zweiten Schirmungskörper bestehen, wobei der zweite Schirmungskörper in die Aufnahmeöffnung des Gehäuseelements einsetzbar oder eingesetzt ist und mit dem Gehäuseelement verbunden werden kann. Diese Verbindung kann beispielsweise durch Schweißen erfolgen.
In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung kann die Schirmungsanordnung aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Schirmungskörper bestehen, wobei der dritte Schirmungskörper in die Aufnahmeöffnung des Gehäuseelements einsetzbar oder eingesetzt ist und über Kontaktfedern mit dem Gehäuseelement verbunden werden kann. Diese Verbindung kann beispielsweise durch eine Verrastung erfolgen und kann insbesondere wiederholt lösbar sein. Die Kontaktfedern kontaktieren das Gehäuseelement bevorzugt federnd, sodass eine kontinuierliche vibrationsgedämpfte Verbindung zwischen der Schirmungsanordnung und dem Gehäuseelement herstellbar oder hergestellt ist.
Ferner kann ein Bausatz für eine Schirmungsanordnung bereitgestellt werden, welcher einen ersten Schirmungskörper und eine Mehrzahl zweiter Schirmungskörper umfasst, wobei die zweiten Schirmungskörper in Durchgangsrichtung eine unterschiedliche Länge aufweisen können und mit dem ersten Schirmungskörper verbindbar ausgestaltet sein können.
In einer weiteren Ausgestaltung des Bausatzes kann dieser ferner einen dritten Schirmungskörper einer der oben beschriebenen Ausgestaltungen umfassen.
Der Bausatz hat den Vorteil, dass mittels des ersten (in der zweiten beschriebenen Ausgestaltung auch des dritten) Schirmungskörpers stets eine elektrische und/oder mechanische Verbindung zu einem weiteren Element hergestellt werden kann und zeitgleich durch Wahl eines geeigneten zweiten Schirmungskörpers die Größe des Schirmungsvolumens an den jeweiligen Anwendungsfall anpassbar ist. Somit ist der Bausatz universell für verschieden große Schirmungsvolumina verwendbar. Hierzu muss lediglich der geeignete zweite Schirmungskörper ausgewählt und mit dem ersten (bzw. dem ersten und dem dritten) Schirmungskörper verbunden werden.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben werden. Die in den Zeichnungen gezeigte Ausgestaltung der Schirmungsanordnung ist rein beispielhaft und nicht einschränkend. Gezeigte Merkmale können somit beliebig miteinander kombiniert und/oder weggelassen werden.
Es zeigen:

1 Eine Ausgestaltung der Schirmungsanordnung;
2 eine abgeschirmte Verbindung der Schirmungsanordnung der 1 mit einem Gehäuseelement;
3 Eine weitere Ausgestaltung der Schirmungsanordnung;
4 eine Explosionsdarstellung der Schirmungsanordnung der 3
5 eine Ausgestaltung eines Bausatzes; und
6 eine beispielhafte Ausgestaltung eines abgeschirmten Steckverbinders.

Die 1 zeigt eine Schirmungsanordnung 1, die an zwei Enden 3 offen ist und ein Schirmungsvolumen 5 umgibt. Das Schirmungsvolumen 5 wird somit durch eine Ausdehnung der Schirmungsanordnung 1 entlang einer Höhenausdehnung z, sowie einer Längsausdehnung x und einer Querausdehnung y festgelegt bzw. definiert.
Die Schirmungsanordnung 1 dient zur elektrischen oder elektromagnetischen Abschirmung des Schirmungsvolumens 5.
Die Schirmungsanordnung 1 umfasst einen ersten Schirmungskörper 7 und eine zweiten Schirmungskörper 9, welcher mit dem ersten Schirmungskörper 7 verbunden ist. Sowohl der erste 7 als auch der zweite Schirmungskörper 9 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen Material 11, wobei der erste Schirmungskörper 7 aus einem ersten elektrisch leitfähigen Material 11a und der zweite Schirmungskörper aus einem zweiten elektrisch leitfähigen Material 11b besteht. Die elektrisch leitfähigen Materialien 11a und 11b sind unterschiedlich.
Beide Schirmungskörper 7, 9 sind in einer Umfangsrichtung 13 in sich geschlossene Körper 15. Die Schirmungskörper 7, 9 können beispielsweise monolithisch in sich geschlossen sein.
Alternativ können die Schirmungskörper 7, 9 erst zu einem in sich geschlossenen Körper 15 geformt sein, beispielsweise durch Schweißen, Nieten, Verstemmen oder ähnlicher Verfahren zum Verbinden zweier Enden. Die Enden können insbesondere in Umfangsrichtung miteinander verbunden sein (nicht gezeigt). Diese Enden können gerade sein (beispielsweise senkrecht zur Umfangsrichtung 15 orientiert) oder komplementäre, sich hintergreifende Fügestrukturen aufweisen.
Der erste Schirmungskörper 7 und der zweite Schirmungskörper 9 sind entlang einer Durchgangsrichtung 17 aufeinanderfolgend angeordnet. Die Durchgangsrichtung 17 ist parallel zu Höhenausdehnung z orientiert und erstreckt sich von einem ersten Ende 3a des Schirmungsvolumens 5 zu einem zweiten Ende 3b des Schirmungsvolumens 5.
Entlang dieser Durchgangsrichtung 17 können Elemente, die elektrisch abgeschirmt werden sollen, durch die Schirmungsanordnung 1 hindurchgeführt oder in dieser platziert werden.
Der zweite Schirmungskörper 9 kann in Höhenausdehnung z bzw. entlang der Durchgangsrichtung 17 größer sein als der erste Schirmungskörper 7. So kann der zweite Schirmungskörper 9 beispielsweise in der Durchgangsrichtung 17 doppelt so groß sein wie der erste Schirmungskörper 7.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste elektrisch leitfähigen Material 11 a neben seiner guten elektrischen Leitfähigkeit besonders gute elastische Eigenschaften aufweist.
Unter einer guten elektrischen Leitfähigkeit sind typische Leitfähigkeiten von Leitern, insbesondere von Metallen zu verstehen, die größer sind als 10⁶ S/m (10 hoch 6 Siemens pro Meter). Besonders bevorzugt besteht der erste Schirmungskörper 7 aus Kupfer Cu und der zweite Schirmungskörper 9 aus Aluminium Al. In anderen Ausgestaltungen können auch Kupfer- oder Aluminiumlegierungen verwendet werden.
Beide Metalle, Kupfer Cu und Aluminium AI weisen eine hohe elektrische Leitfähigkeit (für die jeweils reinen Metalle: 58*10⁶ S/m bzw. 37*10⁶ S/m) auf. Für Legierungen sinkt dieser Wert unter jenen für die reinen Metalle, jedoch sind sowohl die reinen Metalle, als auch die Legierungen zur elektrischen Abschirmung des Schirmungsvolumens 5 geeignet.
Der erste Schirmungskörper 7 ist in elektrischem Kontakt mit dem zweiten Schirmungskörper 9. Dieser elektrische Kontakt kann durch ineinandergreifende Konturen 19 bzw. durch eine Überlappung 21 hergestellt sein. Weitere Möglichkeiten der Verbindung stellen Verfahren wie Durchsetzfügen oder Clinchen dar, in welchen beispielsweise zwei Metallbleche in einem Stanzprozess unter Ausbildung eines Hinterschnitts miteinander verbunden werden können. Alternativ können die Schirmungskörper 7, 9 miteinander vernietet werden. Die Verbindung zwischen dem ersten 7 und dem zweiten Schirmungskörper 9 kann somit formschlüssig sein.
Weitere Möglichkeiten, den ersten Schirmungskörper 7 mit dem zweiten Schirmungskörper 9 elektrisch zu verbinden, stellen materialschlüssige Verbindungen dar, welche beispielsweise durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, Reibschweißen oder Rührreibschweißen erzeugt werden können.
In der in 1 gezeigten Ausgestaltung ist der zweite Schirmungskörper 9 in den ersten Schirmungskörper 7 eingesteckt. Alternativ kann der erste Schirmungskörper 7 in den zweiten Schirmungskörper 9 eingesteckt sein (eine solche Ausgestaltung ist nicht gezeigt).
Die in 1 gezeigte Ausgestaltung der Schirmungsanordnung 1 weist eine Kontaktanordnung 23 auf, die am ersten Schirmungskörper 7 ausgebildet ist.
Da der erste Schirmungskörper 7 bevorzugt aus Kupfer Cu hergestellt ist, dieses ist elastischer als Aluminium Al, ist die Kontaktanordnung 23 bevorzugt reversibel auslenkbar.
Die Kontaktanordnung 23 kann wenigstens eine Kontaktfeder 25, bevorzugt eine Vielzahl von Kontaktfedern 25 aufweisen, wobei sich jede der Kontaktfedern 25 in unterschiedliche Richtungen weg vom ersten Schirmungskörper 7 erstreckt.
Die Kontaktfedern 25 sind in der gezeigten Ausführungsform umgebogene Kontaktfedern 25a, die einen Kranz 27 formen, da sich die Kontaktfedern 25 bzw. die umgebogenen Kontaktfedern 25a entlang der Umfangsrichtung 13 angeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich eine Kontaktfeder 25 bzw. eine umgebogenen Kontaktfeder 25a in 1 mit einem Bezugszeichen versehen.
Die Schirmungsanordnung 1 ist durch zwei sich gegenüberliegend angeordnete Öffnungen 29, eine erste Öffnung 29a und eine zweite Öffnung 29b zugänglich.
Durch die Verwendung unterschiedlicher Materialien für den ersten Schirmungskörper 7 und den zweiten Schirmungskörper 9 können sowohl das Gewicht der Schirmungsanordnung 1, als auch deren Herstellungskosten reduziert werden. Da der erste Schirmungskörper 7 zur elektrischen Kontaktierung weiterer Elemente ausgestaltet ist, weist dieser ein flexibel und bevorzugt reversibel auslenkbar Material wie Kupfer Cu auf.
An den zweiten Schirmungskörper 9 werden im Hinblick auf dessen Elastizität geringere Anforderungen gestellt als an den ersten Schirmungskörper 7. Über die Größe des zweiten Schirmungskörpers 9 kann die Größe des Schirmungsvolumen 5 festgelegt und skaliert werden.
Aluminium AI stellt zum einen ein geeignetes Material zur elektromagnetischen Abschirmung dar und hat zum anderen den Vorteil, dass dieses leichter und auch kostengünstiger als Kupfer Cu ist. Somit können die Kosten und das Gewicht der Schirmungsanordnung 1 reduziert werden, ohne die elektromagnetische Abschirmung der Schirmungsanordnung 1 zu verringern.
2 zeigt eine abgeschirmte Verbindung 31 der Schirmungsanordnung 1 der 1 mit einem Gehäuseelement 33.
Das Gehäuseelement 33 ist lediglich schematisch in Form einer Wand 35 gezeigt. Auch die Wand 35 des Gehäuseelements 33 stellt eine elektromagnetische Abschirmung dar, sodass sich das von der Schirmungsanordnung 1 umgebene Schirmungsvolumen 5 an ein weiteres Schirmungsvolumen 5a anschließt, welches durch das Gehäuseelement 33 gebildet und von diesem umschlossen ist.
Die Wand 35 des Gehäuseelements 33 weist eine Aufnahmeöffnung 37 auf, welche ausgestaltet ist, die Schirmungsanordnung 1 aufzunehmen. Die Größe der Aufnahmeöffnung 37 ist bevorzugt etwas größer als eine Grundfläche der Schirmungsanordnung 1, insbesondere des zweiten Schirmungskörpers 9.
Der zweite Schirmungskörper 9 ist am zweiten Ende 3b in die Aufnahmeöffnung 37 eingesteckt und über eine materialschlüssige Verbindung 39 mit der Wand 35 des Gehäuseelements 33 elektrisch und mechanisch verbunden. Hierfür eignen sich beispielsweise Schweißverfahren, wie Laserschweißen, Reibschweißen oder Rührreibschweißen. Bevorzugt kann auch das Gehäuseelement 33 aus Aluminium Al bestehen, was das Zusammenschweißen des zweiten Schirmungskörpers 9 mit der Wand 35 erleichtert. Die Schirmungsanordnung 1 ist somit verliersicher mit dem Gehäuseelement 33 verbunden.
In der 3 ist eine weitere Ausgestaltung der Schirmungsanordnung 1 gezeigt. Diese besteht wie die zuvor beschriebene Schirmungsanordnung 1 aus einem ersten Schirmungskörper 7 und einem zweiten Schirmungskörper 9. Ferner weist die gezeigte Ausgestaltung einen dritten Schirmungskörper 41 auf, welcher dem ersten Schirmungskörper 7 gegenüberliegend am zweiten Ende 3b der Schirmungsanordnung 1 angeordnet ist.
Der dritte Schirmungskörper 41 ist mit dem zweiten Schirmungskörper 9 verbunden. Eine Verbindung zwischen dem dritten Schirmungskörper 41 und dem zweiten Schirmungskörper 9 kann identisch der Verbindung zwischen dem ersten Schirmungskörper 7 und dem zweiten Schirmungskörper 9 sein. Alternativ können zur Verbindung zwischen zweitem 9 und drittem Schirmungskörper 41 andere Verfahren oder Elemente genutzt werden als zur Verbindung zwischen erstem 7 und zweitem Schirmungskörper 9. Die möglichen Arten der Verbindung zweier Schirmungskörper 7, 9 ist obenstehend beschrieben und kann auf die Verbindung der Schirmungskörper 9, 41 übertragen werden.
Der dritte Schirmungskörper 41 weist eine weitere Kontaktanordnung 23a auf. Auch die weitere Kontaktanordnung 23a umfasst eine Vielzahl von weiteren Kontaktfedern 26, die auch entlang der Umfangsrichtung 13, jedoch am zweiten Ende 3b und nicht am ersten Ende 3a angeordnet sind und sich von dem dritten Schirmungskörper 41 weg erstrecken. Die weiteren Kontaktfedern 26 sind weitere umgebogene Kontaktfedern 26a.
In der in 3 gezeigten Ausgestaltung der Schirmungsanordnung 1 weisen die umgebogenen Kontaktfedern 25a als auch die weiteren umgebogenen Kontaktfedern 26a vom jeweiligen Ende 3a bzw. 3b weg in Richtung des zweiten Schirmungskörpers 9.
Auch die in 3 gezeigte Ausgestaltung der Schirmungsanordnung 1 kann eine abgeschirmte Verbindung 31 (nicht gezeigt) mit einem Gehäuseelement 33 ausbilden. Hierzu kann die Schirmungsanordnung 1 so in die Aufnahmeöffnung 37 (siehe 2) eingesetzt werden, dass die weiteren umgebogenen Kontaktfedern 26a beim Einsetzen in die Aufnahmeöffnung 37 zum zweiten Schirmungskörper 9 hin ausgelenkt werden und an einer Innenwand (nicht gezeigt) der Aufnahmeöffnung 37 anliegen. Hierbei wird von den weiteren umgebogenen Kontaktfedern 26a eine Anpresskraft auf die Innenwand der Aufnahmeöffnung 37 ausgeübt, welche die Schirmungsanordnung 1 zum einen sicher in der Aufnahmeöffnung 37 hält und zum anderen durch die weiteren umgebogenen Kontaktfedern 26a Vibrationen des Gehäuseelements 33 gedämpft und nicht direkt auf die Schirmungsanordnung 1 übertragen werden.
Bevorzugt ist der dritte Schirmungskörper 41 wie der erste Schirmungskörper 7 aus Kupfer Cu.
Durch die Verbindung des zweiten Schirmungskörpers 9 mit dem ersten Schirmungskörper 7 und dem dritten Schirmungskörper 41 kann ein durch elektromagnetische Strahlung induzierter Wärmeeintrag in die Schirmungsanordnung 1 effektiv abgeleitet werden. Ferner erlaubt die Verbindung der Schirmungskörper 7, 9, 41 miteinander, dass elektrisch mögliche Pfade der durch die elektromagnetische Strahlung induzierten Wirbelströme nicht lokal begrenzt sind und die Schirmungsanordnung 1 somit nicht lokal erhitzt wird.
In 4 ist die Schirmungsanordnung 1 der 3 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, wobei in dieser Ausgestaltung der zweite Schirmungskörper 9 sowohl in den ersten Schirmungskörper 7, als auch in den dritten Schirmungskörper einsteckbar ist. In anderen Ausgestaltungen (nicht gezeigt) können der erste Schirmungskörper 7 und/oder der dritte Schirmungskörper 41 in den zweiten Schirmungskörper 9 einsteckbar sein.
Auch können die Schirmungskörper 7, 9, 41 ineinandergreifende Strukturen aufweisen. Diese ineinandergreifende Strukturen können beispielsweise in Umfangsrichtung 13 gesehen in Form einer Tasche ausgebildet sein.
In der 5 ist ein Bausatz 43 für eine Schirmungsanordnung 1 gezeigt. Dieser Bausatz umfasst den ersten Schirmungskörper 7 sowie eine Mehrzahl zweiter Schirmungskörper 9. Optional kann der Bausatz 43 auch den dritten Schirmungskörper 41 umfassen, wie in 5 gezeigt.
Im gezeigten Beispiel umfasst der Bausatz 43 drei zweite Schirmungskörper 9, welche zur Unterscheidung als Schirmungskörper 9a, 9b und 9c bezeichnet werden.
Die zweiten Schirmungskörper 9a, 9b und 9c sind alle aus Aluminium Al, können allerdings auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
Die zweiten Schirmungskörper 9a, 9b und 9c haben unterschiedliche Längen 45, 47, 49 entlang der Durchgangsrichtung 17, sodass mit dem Bausatz 43 unterschiedlich große Schirmungsvolumina 5 erzeugt bzw. definiert werden können. Hierbei ist ein erstes Schirmungsvolumen 5a kleiner als ein zweites Schirmungsvolumen 5b und das zweite Schirmungsvolumen 5b ist kleiner als ein drittes Schirmungsvolumen 5c. Der Bausatz 43 ist somit vielseitig anwendbar, um unterschiedliche Anwendungsbereiche oder -fälle mit unterschiedlich großen Schirmungsvolumina 5 abzudecken.
Die 6 zeigt einen abgeschirmten Steckverbinder 51, der ein Verbindergehäuse 53 aufweist, welches ein Schirmungsvolumen 5 zumindest teilweise umschließt, sowie eine Ausgestaltung einer zuvor beschriebenen Schirmungsanordnung 1. Der abgeschirmte Steckverbinder 51 ist in ein Gehäuseelement 33 eingesetzt und mit einem abgeschirmten Kabel 55 verbunden.
Bezugszeichen

1: Schirmungsanordnung
3: Ende
3a: erstes Ende
3b: zweites Ende
5: Schirmungsvolumen
5a: weiteres Schirmungsvolumen
7: Erster Schirmungskörper
9: zweiter Schirmungskörper
9a, 9b, 9c: Schirmungskörper
11: elektrisch leitfähiges Material
11a: erstes elektrisch leitfähiges Material
11b: zweites elektrisch leitfähiges Material
13: Umfangsrichtung
15: in sich geschlossener Körper
17: Durchgangsrichtung
19: ineinandergreifende Konturen
21: Überlappung
23: Kontaktanordnung
23a: weitere Kontaktanordnung
25: Kontaktfeder
25a: umgebogene Kontaktfeder
26: weitere Kontaktfeder
26a: weitere umgebogene Kontaktfeder
27: Kranz
29: Öffnung
29a: erste Öffnung
29b: zweite Öffnung
31: abgeschirmte Verbindung
33: Gehäuseelement
35: Wand
37: Aufnahmeöffnung
39: materialschlüssige Verbindung
41: dritter Schirmungskörper
43: Bausatz
45: Länge des zweiten Schirmungskörpers 9a
47: Länge des zweiten Schirmungskörpers 9b
49: Länge des zweiten Schirmungskörpers 9c
51: abgeschirmter Steckverbinder
53: Verbindergehäuse
55: abgeschirmtes Kabel
x: Längsausdehnung
y: Querausdehnung
z: Höhenausdehnung
Cu: Kupfer
AI: Aluminium

Claims

Schirmungsanordnung (1) zur elektrischen oder elektromagnetischen Abschirmung eines an zwei Enden (3) offenen Schirmungsvolumens (5), wobei die Schirmungsanordnung (1) einen ersten Schirmungskörper (7) und einen mit dem ersten Schirmungskörper (7) verbundenen zweiten Schirmungskörper (9) umfasst und wobei der erste (7) und der zweite Schirmungskörper (9) jeweils aus unterschiedlichen, elektrisch leitfähigen Materialien (11) bestehen.
Schirmungsanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Schirmungskörper (7) und/oder der zweite Schirmungskörper (9) in einer Umfangsrichtung (13) in sich geschlossene Körper (15) sind.
Schirmungsanordnung (1) nach Anspruch 2, wobei der erste Schirmungskörper (7) und/oder der zweite Schirmungskörper (9) durch das Verbinden zweier freier Enden des jeweiligen Schirmungskörpers (7, 9) in sich geschlossene Körper (15) ausbilden.
Schirmungsanordnung (1) nach Anspruch 3, wobei der erste Schirmungskörper (7) und/oder der zweite Schirmungskörper (9) durch sich hintergreifende Fügestrukturen und/oder eine Verschweißung und/oder Nieten und/oder durch Verstemmen den oder die in sich geschlossenen Körper (15) ausbilden.
Schirmungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Schirmungskörper (7) und der zweite Schirmungskörper (9) entlang einer vom ersten offenen Ende (3a) des Schirmungsvolumens (5) zum zweiten offenen Ende (3b) des Schirmungsvolumens (5) weisenden Durchgangsrichtung (17) aufeinanderfolgend angeordnet sind.
Schirmungsanordnung (1) nach Anspruch 5, wobei der zweite Schirmungskörper (9) in Durchgangsrichtung (17) eine größere Ausdehnung aufweist als der erste Schirmungskörper (7).
Schirmungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste (7) und der zweite Schirmungskörper (9) ineinandergreifende oder sich überlappende Konturen aufweisen.
Schirmungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste (7) und der zweite Schirmungskörper (9) formschlüssig und/oder materialschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Schirmungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend einen dritten Schirmungskörper (41), wobei der zweite Schirmungskörper (9) zwischen dem ersten (7) und dritten Schirmungskörper (41) angeordnet und mit diesen verbunden ist.
Schirmungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Schirmungskörper (7) und/oder der dritte Schirmungskörper (41) wenigstens eine Kontaktanordnung (23) aufweist.
Schirmungsanordnung (1) nach Anspruch 10, wobei die Kontaktanordnung (23) und/oder eine weitere Kontaktanordnung (23a) des dritten Schirmungskörpers (41) einen Kranz (27) von umgebogenen Kontaktfedern (25a) bzw. von weiteren umgebogenen Kontaktfedern (26a) aufweist, und wobei die umgebogenen Kontaktfedern (25a) und/oder die weiteren umgebogenen Kontaktfedern (26a) zum zweiten Schirmungskörper (9) hin umgebogen sind.
Schirmungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der zweite Schirmungskörper (9) in Durchgangsrichtung (17) eine größere Ausdehnung aufweist als der erste (7) und/oder der dritte Schirmungskörper (41).
Abgeschirmter Steckverbinder (51) umfassend ein Verbindergehäuse (53), ein vom Verbindergehäuse (53) zumindest teilweise umschlossenes und elektrisch abzuschirmendes Schirmungsvolumen (5) und eine Schirmungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, welche das elektrisch abzuschirmende Schirmungsvolumen (5) umschließt.
Abgeschirmte Verbindung (31) zwischen einem Gehäuseelement (33) und einer Schirmungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Gehäuseelement (33) eine Aufnahmeöffnung (37) aufweist, in welche die Schirmungsanordnung (1) aufgenommen ist und in welcher die Schirmungsanordnung (1) mechanisch und elektrisch durch Kontaktfedern (25) oder stoffschlüssig mit dem Gehäuseelement (33) verbunden ist.
Bausatz (43) für eine Schirmungsanordnung (1), umfassend einen ersten Schirmungskörper (7) und eine Mehrzahl zweiter Schirmungskörper (9, 9a, 9b, 9c), welche in Durchgangsrichtung (17) eine unterschiedliche Länge (45, 47, 49) aufweisen und mit dem ersten Schirmungskörper (7) verbindbar ausgestaltet sind.