DE3326629A1 - Stoerschutz-filter fuer elektronische steuergeraete in kraftfahrzeugen - Google Patents

Description

• Störschutz-Filter für elektronische Steuergeräte in Kraftfahrzeugen Stand der Technik Die Erfindung geht von einem Störschutz-Filter für elektronische Steuergeräte in Kraftfahrzeugen nach der Gattung des Hauptanspruchs aus. Es ist schon ein Störschutz-Filter bekannt, das als Durchführungsfilter ausgebildet ist. Die Anordnung von Durchführungsfiltern macht jedoch in nachteiliger Weise ein besonderes Filtergehäuse mit gut leitenden Materialoberflächen und eine aufwendige Kontaktierungstechnik der Masseelektrode der Durchführungsfilter im Filtergehäuse erforderlich. Außerdem ist von Nachteil, daß komplizierte Anschlußtechniken zwischen Filter und der Steuereinheit angewendet werden müssen, um deren sehr empfindlich auf Zug-, Druck- und Biegespannungen reagierende beispielsweise keramische Bauelemente nicht zu belasten.
• Weiterhin ist ein elektronisches Steuergerät bekannt, bei dem Störschutzfilter derart ausgebildet sind, daß als induktiv wirkendes Schaltglied ein Ferritkern und als kapazitiv wirkende Schaltglieder als Drossel und Kondensator ausgebildete diskrete Bauelemente hinter dem Stecker auf der Leiterplatte des Steuergeräts angeordnet sind.
• Die Filterelemente sind dabei jedoch in nachteiliger Weise zu weit vom Eingang der Störeinflüsse, das heißt vom Stecker entfernt angeordnet. Es können auch keine platzsparenden Durchführungskondensatoren verwendet werden.
• Darüber hinaus sind näher an dem Eingang der Störeinflüsse in das Steuergerät und somit näher am Stecker angeordnete Störschutzkondensatoren bekannt. Sie sind auf einer kleinen zusätzlichen Leiterplatte direkt am Stecker angebracht, benötigen somit nicht den knappen Platz auf der die Steuereinheit aufnehmenden Leiterplatte. Die Hochfrequenz-Dämpfung ist jedoch wegen Fehlens eines induktiv wirkenden Schaltglieds in bestimmten Bereichen unbefriedigend. Bei dieser Anordnung lassen sich auch keine Durchführungskondensatoren verwenden.
• Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Störschutz-Filter für elektronische Steuergeräte in Kraftfahrzeugen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hautpanspruchs hat demgegenÜbe den Vorteil, daß das Störschutz-Filter direkt am Eingang der Störeinflüsse angeordnet ist. Der Stecker selbst bildet einen Teil des Filters, während die Verbindungsleitung zwischen Stecker und Steuereinheit auf der Leiterplatte einen anderen Teil des Filters bildet. Das Störschutzfilter benötigt somit keinen zusätzlichen Bauraum und keinen Platz auf der Leiterplatte des Steuergeräts. Welche Dämpfungswerte das oder die notwendigen Schutz-Filter bei dem jeweiligen Steuergerät aufweisen müssen, zeigen im allgemeinen erst die Messungen der auf der Leiterplatte angeordneten Steuereinheit. So kann das erfinderische Störschutz-Filter bei weit fortgeschrittenem Entwicklungs-, Konstruktions- und Fertigungsvorbereitungszustand schnell dem Steuergerät zugefügt werden, wobei die Dämpfung in den erforderlichen Werten in einfacher Weise gewählt und eingeschaltet werden kann.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Hauptanspruch angegebenen Störschutz-Filters möglich. Besonders vorteilhaft ist es, das kapazitiv wirkende Schaltglied des Filters als flexible Leiterplatte auszubilden, welche die Stecker mit den zugeordneten Leiterbahnen und Bauelementen der auf der Leiterplatte angeordneten Steuereinheit verbindet. Die erreichbare kapazitive Wirkung und somit die erforderliche Dämpfung läßt sich durch die Geometrie der Leiterbahnen, die Dicke der flexiblen Leiterplatte und die Wahl der Werkstoffe im Hinblick auf die benötigte Dielektrizitätskonstante festlegen.
• Darüber hinaus lassen sich die Dämpfungswerte in vorteilhafter Weise falls erforderlich mit einer Leiterplatte in Multilayer-Technik erhöhen. Außerdem läßt sich die flexible Leiterplatte in vorteilhafter Weise soweit gestützt anordnen, daß sie einen steifen Bereich aufweist, der sich zur Aufnahme zusätzlicher diskreter Kondensatoren sowie zur sicheren Verbindung mit den Steckerenden eignet.
• Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Teil eines elektronischen Steuergeräts mit einem an Stecker und Steuereinheit angeschlossenen Störschutz-Filter mit flexibler Leiterplatte, in vereinfachter Darstellung, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der flexiblen Leiterplatte im Längsschnitt entlang der Linie II-I in Figur 3, Figur 3 die flexible Leiterplatte in Draufsicht und Figur 4 ein zweites Ausführungsbeispiel der flexiblen Leiterplatte im Längsschnitt.
• Beschreibung der Ausführungsbeispiele Ein Gehäuse 1 eines elektronischen Steuergeräts ist mit einem als Steckerplatte 2 ausgebildeten Deckel verschlossen. Die Steckerplatte 2 ist als Spritzteil aus isolierendem Kunststoff ausgebildet. In der Steckerplatte 2 sind Stecker 3 einer vielpoligen Steckvorrichtung abgedichtet aufgenommen. Die Stecker 3 haben runden oder rechteckigen Querschnitt und ragen mit ihrem einen Ende abgedichtet aus der Steckerplatte 2 und somit aus dem Steuergerät. Auf die Stecker 3 ist in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise ein Gegenstecker der vielpoligen Steckvorrichtung steckbar, an welchen Leitungen der zu steuernden Aggregate angeschlossen sind.
• An der Innenseite der Steckerplatte 2 sind die einzelnen Stecker 3 von einer zugeordneten Ausnehmung 4 der Steckerplatte 2 umgeben. Außerdem ist die Steckerplatte 2 mit an ihrer Innenseite vorstehenden Befestigungsstellen 5 versehen. Die Anschlußenden 6 der Stecker 3 sind gestreckt ausgebildet. Sie ragen über die Befestigungsstellen 5 hinaus.
• Im Gehäuse 1 ist eine Leiterplatte 7 aus isolierendem Werkstoff in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise aufgenommen und befestigt. Auf der Leiterplatte 7 sind an sich bekannte und nicht näher dargestellte Leiterbahnen aufgebracht und Schaltungselemente 8 einer Steuereinheit angeordnet und mit den zugeordneten Leiterbahnen verbunden.
• Die Stecker 3 sind mit den Leiterbahnen und Schaltungselementen 8 der Steuereinheit durch eine flexible Leiterplatte 9 verbunden. Die flexible Leiterplatte 9 ist mit einem versteiften Anschlußbereich 10 versehen, der auf den vorstehenden Befestigungsstellen 5 der Steckerplatte 2 liegt und dort in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise befestigt ist. Der Anschlußbereich 10 ist mit einem starren Isolierstoff, beispielsweise Phenol-Hartpapier versteift. Im versteiften Anschlußbereich 10 sind die geraden Anschlußenden 6 der Stecker 3 an zugeordnete Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatte 9 gelötet. Von ortsfesten oder beweglichen Störquellen außerhalb des elektronischen Steuergeräts ausgehende Hochfrequenz-Störwellen können die empfindlichen Schaltungselemente der Steuereinheit und somit die Funktion des Steuergerätes stören. Die Störwellen gelangen dazu über die Stecker 3 in der Steuereinheit. Zum ausreichenden Schutz gegen die Strwellen ist ein Störschutz-Filter möglichst nahe am Eingang der Störwellen, das heißt an den Steckern 3 anzuordnen. Dafür ist ein Störschutz-Filter mit einem induktiv wirkenden Schalt glied und einem kapazitiv wirkenden Schaltglied als L-Filter vorgesehen.
• Das induktiv wirkende Schalt glied ist aus dem Anschlußende 6 des Steckers 3 als gestrecktem Leiter und einer Umhüllung dieses Leiters aus weicheisenmagnetischem Werkstoff, vorzugsweise einem Ferritring 11 gebildet.
• Der Ferritring 11 ist in die Ausnehmung 4 der Steckerplatte 2 eingesetzt.
• Ein erstes Ausführungsbeispiel des kapazitiv wirkenden Schalt glieds ist als Durchführungskondensator in Form einer gedruckten Schaltung, beispielsweise auf der flexiblen Leiterplatte 9 ausgebildet. Die flexible Leiterplatte 9 besteht aus einer isolierenden Trägerfolie 12. Auf einer Seite der Trägerfolie 12 ist ein Metallbelag, zum Beispiel eine Kupferfolie 13 aufgebracht. An ein Ende der Kupferfolie 13 ist das aus dem Ferritkern 11-ragende Anschlußende 6 des Steckers 3 gelötet und das andere Ende der Kupferfolie 13 ist an das gegen Hochfrequenz-Störeinflüsse zu schützende Schaltelement oder deren zugeordnete Leiterbahn auf der Leiterplatte 7 angeschlossen. Die Kupferfolie ist die an Hochfrequenz anliegende erste Kondensatorplatte 13 des Durchführungskondensators. Sie bildet zugleich die den Stecker 3 mit dem zugehörigen Schaltungselement 8 der Schalteinheit verbindende Leitung in Form einer Leiterbahn der flexiblen Leiterplatte 9. Die zweite Kondensatorplatte 14 ist als durchgehender Metallbelag, zum Beispiel als Kupferkaschierung auf der anderen Seite der flexiblen Trägerfolie 12 aufgebracht. Die zweite Kondensatorplatte 14 führt Massepotential und kann auch als Masseverbindung 15 des Stekkers 3 und/oder der auf der Leiterplatte 7 angeordneten Steuereinheit verwendet werden. Die flexible Leiterplatte 9 ist auf beiden Seiten bis auf die Anschlußbereiche um die Anschlußbohrungen 16, 17, 18 mit einer isolierenden Deckfolie 19, 20 überzogen. Die Trägerfolie 12 der flexiblen Leiterplatte 9 dient dem kapazitiv wirkenden Schalt glied als Dielektrikum. Sie besteht aus dafür geeignetem isolierendem Kunststoff, beispielsweise Polyimid- oder Polyesterfolie.
• Die erreichbare Kapazität des Durchführungskondensators 12, 13, 14 und somit die Dämpfung der Hochfrequenz-Störeinflüsse läßt sich festlegen durch die Geometrie der Leiterbahnen, das ist die Kupferfolie in Form der an die Anschlußenden 6 und die Leiterbahnen und Schaltungselemente 8 auf der Leiterplatte 7 angeschlossenen Leiterbahnen 13, durch die Dicke der flexiblen Leiterplatte 9 und die Werkstoffe für das Dielektrikum, das ist die Trägerfolie 12.
• Wenn die mit dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel für eine flexible Leiterplatte 9 mit einem "gedruckten" Durchführungskondensator 12, 13, 14 erreichte Dämpfung der Hochfrequenz-Störeinflüsse noch nicht genügen sollte, läßt sich das Störschutz-Filter mit einer flexiblen Leiterplatte in Multilayer-Technik versehen, wie es als zweites Ausführungsbeispiel des kapazitiv wirkenden Schalt glieds im folgenden beschrieben ist.
• Eine flexible Leiterplatte 21 hat wiederum eine Trägerfolie 12 als Dielektrikum, eine Kupferfolie J3 für die Leiterbahnen, welche im wesentlichen als Leitungen zwischen den Anschlußenden 6 der Stecker 3 und den Leiterbahnen und den gegen Störeinflüsse zu schützenden Schaltungselementen 8 der Steuereinheit des elektronischen Steuergeräts angeordnet sind, eine Kupferkaschierung 14 als Massepotential und die die flexible Leiterplatte 21 überziehenden Deckfolien 19 und 20. Auf der Deckfolie 19 ist nochmals eine Kupferkaschierung 22 als Vergrößerung der ein Massepotential darstellenden Konden-Satorplatte 14 aufgebracht. Sie ist in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise durch Durchkontaktieren mit der Kupferkaschierung 14 verbunden. Auch die Kupferkaschierung 22 ist mit einer entsprechenden Deckfolie 23 überzogen. Die zwischen der an Hochfrequenz angeschlossenen Kupferfolie 13 und der Kupferkaschierung 22 liegende Deckfolie 19 wirkt nunmehr als zusätzliches Dielektrikum.
• Bei einem dritten Ausführungsbeispiel der als kapazitiv wirkendes Schaltglied des Störschutzfilters dienenden flexiblen Leiterplatte 9 sind zur Erhöhung der kapazitiven Wirkung zusätzlich diskrete Kondensatoren 24 auf der Trägerfolie 12 angeordnet und mit ihren Anschlußelektroden in an sich bekannter und nicht näher dargestellter Weise an zugeordneten Leiterbahnen 13 bzw. an Massepotential 15 angeschlossen. Die diskreten Kondensatoren 24 sitzen zweckmäßigerweise auf dem versteiften Anschlußbereich 10 der flexiblen Leiterplatte 9.
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Claims (6)

1. Ansprüche Störschutz-Fìlter für elektronische Steuergeräte in atfahrzeugen, mit mindestens einem induktiv wirkenden Schalt glied, das an einem zugeordneten Steckanschluß angeordnet ist, welcher mit einem Ende aus dem Steuergerät ragt und mit dem anderen Ende mit einem zugeordneten Teil einer Leiterbahnen und Schaltungselemente umfassenden Steuereinheit verbindbar ist, die auf einer Leiterplatte des Steuergeräts angeordnet ist, sowie mit mindestens einem kapazitiv wirkenden Schalt glied, wobei beide Schaltglieder als L-Filter verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitiv wirkende Schaltglied (12, 13, 14; 12, 13, 14, 19, 22; 12, 13, 14, 24) als Durchführungskondensator ausgebildet ist, dessen einer Kondensatorteil (13) als Leitung ausgebildet ist, die von dem in das Steuergerät ragenden Ende (6) des Steckers (3) zu der Steuereinheit (8) geführt ist, und dessen anderer Kondensatorteil (g4) als Masseverbindung ausgebildet ist.
2. 2. Störschutz-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitiv wirkende Schaltglied als flexible Leiterplatte (9) ausgebildet ist, auf deren Trägerfolie (12) aus Isolierstoff der als Leitung (13) dienende Kondensatorteil in Form eines und'der als Masseverbindung (14) dienende Kondensatorteil in Form mindestens eines anderen elektrisch leitenden Belages angeordnet ist.
3. 3. Störschutz-Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorteile (13; 14, 22) bis auf ihre Anschlußstellen (16, 17, 18) mit mindestens einer Deckfolie (19, 20; 23) überzogen sind.
4. 4. Störschutz-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem als Leitungsteil (13) ausgebildeten Kondensatorteil zusätzlich ein Anschlußteil mindestens eines diskreten Kondensators (24) angeschlossen ist, dessen anderes Anschlußteil mit dem Massepotential (14) verbunden ist.
5. 5. Störschutz-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennezeichnet, daß die Kondensatorteile (g3, 14; 13, 14, 22; 13, 14, 24) des kapazitiv wirkenden Schaltglieds auf einem flexiblen Träger (12) angeordnet sind, der zumindest teilweise mit einem versteiften Anschlußbereich (10) aus Isolierstoff versehen ist.
6. 6. Störschutz-Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das als Leitungsteil (13) ausgebildete Kondensatorteil des kapazitiv wirkenden Schaltglieds mit einem Ende (6) des Steckers (3) verbunden ist, auf dem ein Ferritring (11) angeordnet ist, der mit dem Stecker (3) das induktiv wirkende Schaltglied bildet und die Schaltglieder (3, 11; 9; 21) an einer Steckerplatte (2) angeordnet sind.@@