EP2011194B1 - Fahrzeugkabel zur seriellen datenübertragung - Google Patents

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EP2011194B1
EP2011194B1 EP07723232A EP07723232A EP2011194B1 EP 2011194 B1 EP2011194 B1 EP 2011194B1 EP 07723232 A EP07723232 A EP 07723232A EP 07723232 A EP07723232 A EP 07723232A EP 2011194 B1 EP2011194 B1 EP 2011194B1
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EP
European Patent Office
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vehicle cable
connector
shielding housing
shield
designed
Prior art date
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EP07723232A
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English (en)
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EP2011194A1 (de
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Johannes TRÄ
Norbert Friese
Josef Mayr
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MD Elektronik GmbH
Original Assignee
MD Elektronik GmbH
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Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/03—Connectors arranged to contact a plurality of the conductors of a multiconductor cable, e.g. tapping connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6591—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members
    • H01R13/6592—Specific features or arrangements of connection of shield to conductive members the conductive member being a shielded cable
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/646—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00 specially adapted for high-frequency, e.g. structures providing an impedance match or phase match
    • H01R13/6461—Means for preventing cross-talk
    • H01R13/6467—Means for preventing cross-talk by cross-over of signal conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/20—Connectors or connections adapted for particular applications for testing or measuring purposes

Definitions

  • the invention relates to a prefabricated vehicle cable comprising a connector for serial data transmission, according to claim 1, and a method for operating a vehicle cable according to claim 8.
  • Such vehicle cables are used for example in motor vehicles or aircraft and are usually needed in large quantities. For cost-effective provision of appropriate vehicle cables a simple structure and ease of assembly are of great importance. In addition, such vehicle cables must be electromagnetically well shielded, so that no radiated electromagnetic waves, for example, in the on-board electronics of the vehicle in question can cause interference.
  • a connector for a motor vehicle which has a shielded construction.
  • the connector is fixed on a printed circuit board.
  • EP 0 518 739 is a multi-pole D-shaped connector with a two-part metallic housing, consisting of a surrounding housing and a flange connected thereto for use on computers disclosed.
  • USB interfaces are suitable for automotive applications.
  • USB cable which has an LED in the connector area. This LED is used to indicate a proper signal transmission state.
  • the previously known vehicle cables have, inter alia, the disadvantage that, in particular in the case of high-frequency data transmission, as occurs at high data transmission rates, they do not have sufficient electromagnetic compatibility (EMC) and, moreover, have disadvantages with respect to a quality-assured installability in a vehicle.
  • EMC electromagnetic compatibility
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a vehicle cable, which is very well shielded, so that the radiated electromagnetic power is miniert, or a high EMC-tightness is guaranteed. Furthermore, the vehicle cable should still be manufacturable with comparatively low production costs and simple but high quality in the course of a vehicle assembly.
  • the vehicle cable for serial data transmission comprises a screen which surrounds several wires.
  • the vehicle cable includes a connector that is designed as a universal serial bus connector, with multiple connection pins.
  • the connector is enclosed by an electrically conductive shield case.
  • the shield housing is electrically connected to the screen and it is contacted in each case one of the connecting pins directly one of the wires directly.
  • Within the screen housing is at least one electrical component arranged, through which a test function or diagnostic function for the vehicle cable is made possible.
  • the invention is therefore particularly a circuit boardless or platinenloses vehicle cable.
  • the vehicle cable according to the invention has proven to be particularly advantageous for designs with at least four wires.
  • connectors or their housing, a substantially cuboid outer contour.
  • all outer surfaces of the connector with the exception of that surface which is relevant for the interaction with the connector counterpart, closely enclosed by the shield housing.
  • the shield housing In the case of the often present cuboid outer contour, therefore, five outer surfaces of the connector are enclosed by the shield housing.
  • a particularly high EMC tightness is obtained when the shield housing is connected to the shield by a crimp connection.
  • the shield housing is advantageously formed in one piece.
  • An extremely good and economical manufacturability is achieved when the shield housing is first produced in an extrusion process and then further deep drawn.
  • the material of the screen housing consists of over 70% by weight of aluminum.
  • technically pure aluminum ⁇ 90% wt. Is extremely well suited as a material for the shielding housing.
  • an electrical circuit can be arranged within the screen housing, by means of which a test or diagnostic function for the vehicle cable is made possible.
  • electrical components are contacted directly on one of the wires and / or on one of the connection pins.
  • Directly contacted also means in this context that the vehicle cable in particular has no printed circuit board, so that, for example, the relevant electrical components can be soldered directly to the pins or the wires.
  • the EMC tightness of the relevant vehicle cable is further increased when the vehicle cable such a test function is performed.
  • the radiation of electromagnetic waves also depends on the geometry of the radiating body.
  • the vehicle cable according to the invention has proven to be particularly advantageous when using a universal serial bus connector (USB connector), in particular in the case of a USB standard connector or a USB standard connector of the type A.
  • USB connector universal serial bus connector
  • the vehicle cable according to the invention can be used for an interface according to the USB 2.0 standard without difficulties with the electromagnetic compatibility being expected.
  • data transfer rates of 480 MBit / s are easily possible, although such high data transfer rates result in high voltage frequencies in the vehicle cable.
  • the vehicle cable has a further connector.
  • a vehicle cable which comprises an electrical line 1, a connector - in the illustrated embodiment, a flat substantially cuboid USB socket 2 type A - and a screen housing 3.
  • the vehicle cable associated with another connector which is designed here as a so-called FAKRA connector 4.
  • the electrical line 1 consists of an insulating outer jacket, which has a screen 1.5 ( Fig. 3, Fig. 4 ) surrounds. Furthermore, the electrical line 1 comprises four wires 1.1, 1.2, 1.3, 1.4. Two wires 1.2, 1.3 are intended for the transmission of data. The other two wires 1.1, 1.4 are to supply a connected device with a voltage of 5 V during operation of the vehicle cable. The four wires 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 are surrounded in the electrical line 1 of the screen 1.5 ( Fig. 4 ).
  • the outer sheath at the end of the electrical line 1, which is provided for attachment to the USB socket 2 first removed and everted the mesh of the screen 1.5 on the outer sheath. So that the free end of the screen 1.5 is fixed, a shrink tube 1.6 is placed around this end and shrunk accordingly.
  • the stripped ends of the wires 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 are then directly contacted with pins 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 of the socket 2, soldered in the illustrated embodiment.
  • FIGS. 3 and 4 are arranged between the first pin 2.1 and the fourth pin 2.4 electrical components of a test circuit. These are configured as a diode 5 and an electrical resistor 6. The diode 5 and the resistor 6 are connected in series and each with the first pin 2.1 or contacted directly with the fourth pin 2.4, also here in each case by a solder joint.
  • the vehicle cable also includes the electrically conductive screen housing 3, as in the FIGS. 2a, 2b, 2c is shown.
  • the shield housing 3 is made of an extruded aluminum part, which is deep-drawn, so that the shield housing 3, the geometric shape in accordance with FIG. 3 receives.
  • the substantially hollow-cylindrical region 3.1 is designed such that it is suitable for crimping.
  • the front part 3.2 serves to accommodate the USB socket 2.
  • the use of technically pure aluminum as a material for the screen housing 3, as it is the case in the illustrated embodiment case, has several advantages: Thus, this material can be well extruded and at the same time well thermoform. In addition, it has excellent electrical conductivity and is also lightweight, which is particularly advantageous in vehicle construction.
  • the screen housing 3 is pushed over the USB socket 2 (in the FIG. 3 coming from the right), so that it is enclosed by the screen housing 3. Accordingly encloses in this position, the hollow cylindrical portion 3.1 of the screen 1.5, wherein the front part 3.2 of the USB socket 2 is surrounded by the screen housing 3.
  • the shield case 3 is electrically connected to the screen 1.5 electrically, the shield case 3 is slightly plastically deformed, so that a firm contact with the corresponding outer surfaces of the USB socket 2 is made.
  • resilient elements for example suitably bent tongues, are often additionally or additionally provided on the USB socket 2, which however are not shown in the figures. These elements should also allow a secure contact.
  • the finished vehicle cable is thus designed so that the screen housing 3 is crimped over the entire area around the USB socket 2.
  • the shield housing 3 surrounds the USB socket 2 on five outer surfaces (with respect to the USB socket 2) and additionally the shield 1.5 in the connection area.
  • This construction achieves an extremely good EMC tightness.
  • the vehicle cable also has a FAKRA plug 4.
  • This FAKRA plug 4 is attached to the end of the electric wire 1 which is opposite to the USB socket 2.
  • the FAKRA connector 4 has, according to FIGS. 1 and 4 , in addition to the four wires 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 another contact for the screen 1.5, which is connectable, for example, with ground.
  • the vehicle cable configured in this way can be installed, for example, in a car, wherein the USB socket 2 can be mounted on a front panel.
  • a so-called shoring control is carried out by the manufacturer. This means that it is checked electronically whether the required equipment is actually installed in the car and possibly beyond, whether the functionality of this equipment element is given.
  • the diode 5 and the resistor 6 are provided. When carrying out the test or diagnostic procedure, a voltage is applied to the fourth wire 1.4 and the wire 1.1 is connected to earth. If then an electric current flows, it can be assumed that the USB socket 2, or the vehicle cable is mounted in the checked car. So that no unacceptably high current flows, the resistor 6 is connected to the diode 5 in series.
  • the sign of the voltage potential between the fourth wire 1.4 and the first wire 1.1 is just the opposite of the test procedure.
  • the diode 5 is not permeable in this state, so that the test circuit consisting of the diode 5 and the resistor 6 does not affect the operation.
  • test circuit consisting of diode 5 and resistor 6, it is now possible that the vehicle cable without access from the outside, z. B. can be tested via a switch. Thus, the test circuit can be realized completely shielded, whereby an extremely high EMC tightness is guaranteed.
  • a circuit for the test function was usually mounted on a printed circuit board or board.
  • z. B. 480 Mbit / s occur in the vehicle cable high voltage frequencies, on the order of 40 MHz, for example. It has now been found that a corresponding vehicle cable in a conventional construction, in particular using a printed circuit board, causes comparatively high emission levels during operation. In particular, the high emission levels in the on-board electronics can cause interference, which must be avoided under all circumstances, especially in safety-relevant functions of the on-board electronics.
  • the vehicle cable according to the invention precludes electromagnetic incompatibility of a USB interface in a vehicle.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein konfektioniertes Fahrzeugkabel, welches einen Steckverbinder umfasst, zur seriellen Datenübertragung, gemäß dem Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugkabels gemäß dem Anspruch 8.
  • Derartige Fahrzeugkabel sind etwa in Kraftfahrzeugen oder Luftfahrzeugen einsetzbar und werden meist in großen Stückzahlen benötigt. Zur kostengünstigen Bereitstellung entsprechender Fahrzeugkabel sind ein einfacher Aufbau und eine einfache Konfektionierbarkeit von großer Bedeutung. Hinzu kommt, dass solche Fahrzeugkabel elektromagnetisch gut geschirmt sein müssen, damit keine abgestrahlten elektromagnetischen Wellen beispielsweise in der Bordelektronik des betreffenden Fahrzeugs Störungen verursachen können.
  • Aus der WO 03 058 765 A1 ist ein Steckverbinder für ein Kraftfahrzeug bekannt, welcher eine geschirmte Bauweise aufweist. Der Steckverbinder ist dabei auf einer Leiterplatte fixiert.
  • In der US 5 766 041 ist ebenfalls ein geschirmter Steckverbinder gezeigt, welcher, wie dies bei Kraftfahrzeuganwendungen häufig der Fall ist, in eine Frontplatte montiert ist. Auch in dieser Druckschrift wird eine Bauweise mit einer Leiterplatte vorgeschlagen.
  • Gemäß der EP 0 518 739 ist ein vielpoliger D-förmiger Steckverbinder mit einem zweiteiligem metallischen Gehäuse, bestehend aus einem Umgehäuse und einem daran angeschlossenem Flanschelement für den Einsatz an Computern offenbart.
  • Weiterhin ist aus der Publikation ROWE, MARTIN: "USB reaches mainstream status" TEST & MEASUREMENT WORLD, 30. Juni 2005 (2005-06-30), Seiten 47-50 bekannt, dass USB-Schnittstellen für automotive Anwendungen verwendbar sind.
  • Schließlich ist in der Offenlegungsschrift US 2005/0260884 A1 ein USB-Kabel gezeigt, welches im Steckerbereich eine LED aufweist. Diese LED dient zur Anzeige eines ordnungsgemäßen Signalübertragungszustands.
  • In der Regel werden für den Einsatz in Fahrzeugen Bauweisen verwendet, bei denen ein Steckverbinder auf einer Leiterplatte montiert ist, wobei dieser Steckverbinder zum Anschluss eines externen elektronischen Gerätes dient. Häufig sind auf dieser Leiterplatte auch elektronische Bauteile untergebracht, welche verschiedenste Funktionen erfüllen können. Weiterhin ist dann meist ein weiterer Steckverbinder auf der Leiterplatte montiert, welcher mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden wird.
  • Die vorbekannten Fahrzeugkabel haben unter anderem den Nachteil, dass sie, insbesondere bei hoch-frequenten Datenübertragungen, wie sie bei hohen Datenübertragungsraten auftreten, keine ausreichende elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) aufweisen und zudem bezüglich einer qualitätssicheren Verbaubarkeit in einem Fahrzeug Nachteile haben.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeugkabel zu schaffen, welches überaus gut abgeschirmt ist, so dass die abgestrahlte elektromagnetische Leistung miniert ist, bzw. eine hohe EMV-Dichtigkeit gewährleistet ist. Weiterhin soll das Fahrzeugkabel dennoch mit vergleichsweise geringem Herstellungsaufwand fertigbar und einfach aber qualitätssicher im Zuge einer Fahrzeugmontage verbaubar sein.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruchs 8 gelöst.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Fahrzeugkabel zur seriellen Datenübertragung einen Schirm, welcher mehrere Adern umgibt. Darüber hinaus gehört zum Fahrzeugkabel ein Steckverbinder, der als Universal-Serial-Bus-Steckverbinder ausgestaltet ist, mit mehreren Anschluss-Pins. Der Steckverbinder ist dabei von einem elektrisch leitenden Schirmgehäuse umschlossen. Das Schirmgehäuse ist elektrisch mit dem Schirm verbunden und es ist an jeweils einem der Anschluss-Pins jeweils eine der Adern direkt kontaktiert. Innerhalb des Schirmgehäuses ist zumindest ein elektrisches Bauteil angeordnet, durch welches eine Testfunktion bzw. Diagnosefunktion für das Fahrzeugkabel ermöglicht ist.
  • Unter direkt kontaktiert ist insbesondere eine leiterplattenlose Bauweise zu verstehen, bei der beispielsweise die Adern mit den Anschluss-Pins verlötet sind. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass abweichend von den vorbekannten Bauweisen mit einer Leiterplatte, nunmehr das Verhalten bezüglich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) signifikant verbessert werden kann. Gegenstand der Erfindung ist daher insbesondere ein leiterplattenloses bzw. platinenloses Fahrzeugkabel.
  • Das erfindungsgemäße Fahrzeugkabel hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen für Bauweisen mit mindestens vier Adern.
  • Häufig weisen Steckverbinder, bzw. deren Gehäuse, eine im Wesentlichen quaderförmige Außenkontur auf. Mit Vorteil werden sämtliche Außenflächen des Steckverbinders, mit Ausnahme derjenigen Fläche, welche für das Zusammenwirken mit dem Steckverbinder-Gegenstück relevant ist, vom Schirmgehäuse eng umschlossen. Bei der häufig vorliegenden quaderförmigen Außenkontur werden demnach fünf Außenflächen des Steckverbinders vom Schirmgehäuse umschlossen.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erhält man eine besonders hohe EMV-Dichtigkeit, wenn das Schirmgehäuse durch eine Crimp-Verbindung mit dem Schirm verbunden ist.
  • Fahrzeugkabel werden in der Regel in besonders großen Stückzahlen benötigt, weshalb es daher außerordentlich wichtig ist, dass derartige Fahrzeugkabel einfach und kostengünstig herstellbar sind. Aus diesem Grund und im Hinblick auf eine hohe EMV-Dichtigkeit ist mit Vorteil das Schirmgehäuse einstückig ausgebildet. Eine überaus gute und wirtschaftliche Herstellbarkeit wird erreicht, wenn das Schirmgehäuse zunächst in einem Strangpressprozess erzeugt wird und dann weiter tiefgezogen wird. Mit Vorteil besteht das Material des Schirmgehäuses zu über 70 % Gew. aus Aluminium. Insbesondere technisch reines Aluminium (≥ 90 % Gew.) ist als Material für das Schirmgehäuse außerordentlich gut geeignet.
  • Wenn mehrere elektrische Bauteile verwendet werden, kann innerhalb des Schirmgehäuses eine elektrische Schaltung angeordnet sein, durch welche eine Test- bzw. Diagnosefunktion für das Fahrzeugkabel ermöglicht ist.
  • Mit Vorteil sind elektrische Bauteile an einer der Adern und / oder an einem der Anschluss-Pins direkt kontaktiert. "Direkt kontaktiert" bedeutet auch in diesem Zusammenhang, dass das Fahrzeugkabel insbesondere keine Leiterplatte aufweist, so dass beispielsweise die betreffenden elektrischen Bauteile direkt an den Pins oder den Adern angelötet sein können.
  • Durch die Bauweise mit einem innerhalb des Schirmgehäuses angeordneten elektrischen Bauteils zu Testzwecken wird die EMV-Dichtigkeit des betreffenden Fahrzeugkabels weiterhin erhöht, wenn für das Fahrzeugkabel eine derartige Testfunktion durchgeführt wird.
  • Die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen hängt auch von der Geometrie des abstrahlenden Körpers ab. Als besonders vorteilhaft hat sich das erfindungsgemäße Fahrzeugkabel bei der Verwendung eines Universal-Serial-Bus-Steckverbinders (USB-Steckverbinder) erwiesen, insbesondere bei einem USB-Standard-Stecker oder einer USB-Standard -Buchse vom Typ A.
  • Insbesondere kann das erfindungsgemäße Fahrzeugkabel für eine Schnittstelle gemäß dem USB 2.0 - Standard eingesetzt werden, ohne dass Schwierigkeiten mit der elektromagnetischen Verträglichkeit zu erwarten sind. Demnach sind Datenübertragungsraten von 480 MBit/s problemlos möglich, obwohl derartig hohe Datenübertragungsraten hohe Spannungs-Frequenzen im Fahrzeugkabel zur Folge haben.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Fahrzeugkabel einen weiteren Steckverbinder auf. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn dieser Steckverbinder gemäß dem FAKRA-Standard (FAKRA = Fachkreis Automobil) ausgestaltet ist.
  • Unter Steckverbinder sind im Folgenden elektrische Kupplungen zu verstehen, die sowohl als Stecker, als auch als Buchsen ausgebildet sein können.
  • Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den abhängigen Ansprüchen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugkabels ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Figuren.
  • Es zeigen die
    • Figur 1
    eine Ansicht des Fahrzeugkabels,
    Figur 2a
    eine perspektivische Ansicht eines Schirmgehäuses,
    Figur 2b
    eine erste Schnittansicht des Schirmgehäuses,
    Figur 2c
    eine zweite Schnittansicht des Schirmgehäuses,
    Figur 3
    eine perspektivische Ansicht eines Steckverbinders mit Anschluss-Pins und Adern einer zum Fahrzeugkabel gehörenden elektrischen Leitung,
    Figur 4
    eine schematische Schaltungs-Darstellung des Fahrzeugkabels.
  • In der Figur 1 ist ein Fahrzeugkabel gezeigt, welches eine elektrische Leitung 1, einen Steckverbinder - im vorgestellten Ausführungsbeispiel eine flache im Wesentlichen quaderförmige USB-Buchse 2 vom Typ A - sowie ein Schirmgehäuse 3 umfasst. Zudem ist dem Fahrzeugkabel ein weiterer Steckverbinder zugeordnet, welcher hier als ein so genannter FAKRA-Stecker 4 ausgebildet ist.
  • Die elektrische Leitung 1 besteht aus einem isolierenden Außenmantel, welcher einen Schirm 1.5 (Fig. 3, Fig. 4) umgibt. Weiterhin umfasst die elektrische Leitung 1 vier Adern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4. Zwei Adern 1.2, 1.3 sind für die Übertragung von Daten bestimmt. Die anderen beiden Adern 1.1, 1.4 sollen im Betrieb des Fahrzeugkabels ein angeschlossenes Gerät mit einer Spannung von 5 V versorgen. Die vier Adern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 sind in der elektrischen Leitung 1 vom Schirm 1.5 umgeben (Fig. 4).
  • Im Zuge der Montage wird zunächst der Außenmantel an dem Ende der elektrischen Leitung 1, welches für die Befestigung an der USB-Buchse 2 vorgesehen ist, entfernt und das Geflecht des Schirms 1.5 über den Außenmantel umgestülpt. Damit das freie Ende des Schirms 1.5 fixiert ist, wird ein Schrumpfschlauch 1.6 um dieses Ende gelegt und entsprechend aufgeschrumpft. Die abisolierten Enden der Adern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 werden dann mit Pins 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 der Buchse 2 direkt kontaktiert, im vorgestellten Ausführungsbeispiel verlötet.
  • Gemäß den Figuren 3 und 4 sind zwischen dem ersten Pin 2.1 und dem vierten Pin 2.4 elektrische Bauteile einer Testschaltung angeordnet. Diese sind als eine Diode 5 und ein elektrischer Widerstand 6 ausgestaltet. Die Diode 5 und der Widerstand 6 sind in Reihe geschaltet und jeweils mit dem ersten Pin 2.1 bzw. mit dem vierten Pin 2.4 direkt kontaktiert, auch hier jeweils durch eine Lötverbindung.
  • Das Fahrzeugkabel umfasst außerdem das elektrisch leitende Schirmgehäuse 3, wie es in den Figuren 2a, 2b, 2c dargestellt ist. Damit im Hinblick auf große Stückzahlen eine kostengünstige Bauweise erreicht wird, ist das Schirmgehäuse 3 aus einem stranggepressten Aluminiumteil hergestellt, welches tiefgezogen ist, so dass das Schirmgehäuse 3 die geometrische Form gemäß der Figur 3 erhält. Dabei ist der im Wesentlichen hohlzylindrische Bereich 3.1 so ausgestaltet, dass dieser zum Crimpen geeignet ist. Der vordere Teil 3.2 dient zur Aufnahme der USB-Buchse 2. Die Verwendung von technisch reinem Aluminium als Material für das Schirmgehäuse 3, wie das im gezeigten Ausführungsbeispiel er Fall ist, hat mehrere Vorteile: So lässt sich dieses Material gut strangpressen und gleichzeitig auch gut tiefziehen. Darüber hinaus hat es eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und ist überdies leicht, was gerade im Fahrzeugbau vorteilhaft ist.
  • Bei der Montage wird das Schirmgehäuse 3 über die USB-Buchse 2 aufgeschoben (in der Figur 3 von rechts kommend), so dass diese vom Schirmgehäuse 3 umschlossen ist. Demnach umschließt in dieser Stellung der hohlzylindrische Bereich 3.1 den Schirm 1.5, wobei auch der vordere Teil 3.2 der USB-Buchse 2 vom Schirmgehäuse 3 umgeben ist. Damit das Schirmgehäuse 3 zuverlässig mit dem Schirm 1.5 elektrisch verbunden ist, wird das Schirmgehäuse 3 leicht plastisch verformt, so dass ein fester Kontakt zu den entsprechenden Außenflächen der USB-Buchse 2 hergestellt ist. Häufig werden darüber hinaus alternativ oder ergänzend noch federnde Elemente, beispielsweise geeignet gebogene Zungen, an der USB-Buchse 2 vorgesehen, die allerdings in den Figuren nicht dargestellt sind. Diese Elemente sollen ebenso eine sichere Kontaktierung ermöglichen. Das fertige Fahrzeugkabel ist also so ausgestaltet, dass das Schirmgehäuse 3 vollflächig um die USB-Buchse 2 gecrimpt ist. Dabei umschließt das Schirmgehäuse 3 die USB-Buchse 2 an fünf Außenflächen (bzgl. der USB-Buchse 2) und zusätzlich noch den Schirm 1.5 im Anschlussbereich. Durch diese Bauweise wird eine überaus gute EMV-Dichtigkeit erreicht. Wie bereits erwähnt, weist das Fahrzeugkabel überdies einen FAKRA-Stecker 4 auf. Dieser FAKRA-Stecker 4 ist an dem Ende der elektrischen Leitung 1 angebracht, das der USB-Buchse 2 gegenüber liegt. Der FAKRA-Stecker 4 weist, gemäß den Figuren 1 und 4, neben den vier Adern 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 einen weiteren Kontakt für den Schirm 1.5 auf, welcher beispielsweise mit Masse verbindbar ist.
  • Das so ausgestaltete Fahrzeugkabel kann zum Beispiel in einem Auto eingebaut werden, wobei die USB-Buchse 2 an einer Frontplatte montiert sein kann. Häufig wird vor der Auslieferung eines Autos beim Hersteller eine so genannte Verbaukontrolle vorgenommen. Das heißt, dass elektronisch überprüft wird, ob die erforderliche Ausstattung tatsächlich im Auto eingebaut ist und ggf. darüber hinaus, ob die Funktionsfähigkeit dieser Ausstattungselement gegeben ist. Zur Ermöglichung dieser Testfunktion sind die Diode 5 und der Widerstand 6 vorgesehen. Bei der Durchführung der Test- bzw. Diagnoseprozedur wird auf die vierte Ader 1.4 eine Spannung aufgeprägt und die Ader 1.1 mit Masse verbunden. Falls dann ein elektrischer Strom fließt, kann davon ausgegangen werden, dass die USB-Buchse 2, bzw. das Fahrzeugkabel im überprüften Auto montiert ist. Damit kein unzulässig hoher Strom fließt, ist der Widerstand 6 mit der Diode 5 in Serie geschaltet.
  • Im Betrieb des Fahrzeugkabels ist das Vorzeichen des Spannungspotenzials zwischen der vierten Ader 1.4 und der ersten Ader 1.1 im Vergleich zur Testprozedur gerade umgekehrt. Die Diode 5 ist in diesem Zustand nicht durchlässig, so dass die Testschaltung, bestehend aus der Diode 5 und dem Widerstand 6 den Betrieb nicht beeinträchtigt.
  • Durch eine derartige Ausgestaltung der Testschaltung, bestehend aus Diode 5 und Widerstand 6, ist es nunmehr möglich, dass das Fahrzeugkabel ohne Zugriff von außen, z. B. über einen Schalter getestet werden kann. Somit kann auch die Testschaltung komplett geschirmt realisiert werden, wodurch eine überaus hohe EMV-Dichtigkeit gewährleistet ist. Bei herkömmlichen Fahrzeugkabeln wurde eine Schaltung für die Testfunktion in der Regel auf einer Leiterplatte bzw. Platine montiert.
  • Bedingt durch die hohen Datenübertragungsraten, z. B. 480 Mbit/s, treten im Fahrzeugkabel hohe Spannungs-Frequenzen, in der Größenordnung von beispielsweise 40 MHz auf. Es hat sich nun gezeigt, dass ein entsprechendes Fahrzeugkabel in herkömmlicher Bauweise, insbesondere unter Verwendung einer Leiterplatte, im Betrieb vergleichsweise hohe Abstrahlpegel verursacht. Insbesondere können die hohen Abstrahlpegel in der Bordelektronik Störungen auslösen, was insbesondere bei sicherheitsrelevanten Funktionen der Bordelektronik unter allen Umständen vermieden werden muss. Durch das erfindungsgemäße Fahrzeugkabel ist eine elektromagnetische Unverträglichkeit einer USB-Schnittstelle in einem Fahrzeug ausgeschlossen.

Claims (10)

  1. Fahrzeugkabel zur seriellen Datenübertragung,
    mit einem als Universal-Serial-Bus ausgestalteten Steckverbinder (2) mit mehreren Anschluss-Pins (2.1, 2.2, 2.3, 2.4),
    wobei das Fahrzeugkabel
    · einen Schirm (1.5),
    · vier Adern (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), die vom Schirm (1.5) umgeben sind, und
    · ein den Steckverbinder (2) umschließendes elektrisch leitendes Schirmgehäuse (3), umfasst,
    und das Schirmgehäuse (3) elektrisch mit dem Schirm (1.5) verbunden ist und jeweils eine der Adern (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) an jeweils einem der Anschluss-Pins (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) direkt kontaktiert ist und innerhalb des Schirmgehäuses (3) elektrische Bauteile (5, 6) angeordnet sind, die als eine Diode (5) und ein Widerstand (6) ausgestaltet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Fahrzeugkabel überdies einen FAKRA-Stecker (4) aufweist, und die elektrischen Bauteile (5, 6) als Testschaltung ausgestaltet sind,
    wobei die Diode (5) während einer Testprozedur, in der Spannung auf die erste Ader (1.1) aufgeprägt und die vierte Ader (1.4) mit Masse verbunden wird, durchlässig ist,
    und die Diode (5) im Betrieb, in dem das Vorzeichen des Spannungspotenzials umgekehrt ist, nicht durchlässig ist.
  2. Fahrzeugkabel gemäß dem Anspruch 1, wobei das Schirmgehäuse (3) mit dem Schirm (1.5) durch eine Crimp-Verbindung verbunden ist.
  3. Fahrzeugkabel gemäß dem Anspruch 1 oder 2, wobei das Schirmgehäuse (3) einstückig ausgebildet ist.
  4. Fahrzeugkabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schirmgehäuse (3) als tiefgezogenes Bauteil ausgestaltet ist.
  5. Fahrzeugkabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schirmgehäuse (3) aus einem Material mit über 70 % Gew. Aluminium besteht.
  6. Fahrzeugkabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein elektrisches Bauteil (5, 6) an einer der Adern (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) oder an einem der Anschluss-Pins (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) direkt kontaktiert ist.
  7. Fahrzeugkabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steckverbinder (2) als Standard-Stecker oder Standard -Buchse vom Typ A ausgestaltet ist.
  8. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugkabels, das zur seriellen Datenübertragung geeignet ist, mit einem als Universal-Serial-Bus ausgestalteten Steckverbinder (2) mit mehreren Anschluss-Pins (2.1, 2.2, 2.3, 2.4), wobei das Fahrzeugkabel
    · einen Schirm (1.5),
    · vier Adern (1.1, 1.2, 1.3, 1.4), die vom Schirm (1.5) umgeben sind, und
    · ein den Steckverbinder (2) umschließendes elektrisch leitendes Schirmgehäuse (3), umfasst,
    und das Schirmgehäuse (3) elektrisch mit dem Schirm (1.5) verbunden ist und jeweils eine der Adern (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) an jeweils einem der Anschluss-Pins (2.1, 2.2, 2.3, 2.4) direkt kontaktiert ist und innerhalb des Schirmgehäuses (3) elektrische Bauteile (5, 6) angeordnet sind, die als eine Diode (5) und ein Widerstand (6) ausgestaltet sind,
    dadurch gekennzeichnet dass
    das Fahrzeugkabel überdies einen FAKRA-Stecker (4) aufweist, und die elektrischen Bauteile (5, 6) als Testschaltung ausgestaltet sind,
    wobei im Betrieb des Fahrzeugkabels das Vorzeichen des Spannungspotenzials zwischen der vierten Ader (1.4) und der ersten Ader (1.1) gerade umgekehrt ist im Vergleich zu einer Testprozedur, die vor dem eigentlichen Betrieb durchgeführt wird, wobei die Diode (5) derart angeordnet ist, dass im eigentlichen Betrieb die Diode (5) nicht durchlässig ist.
  9. Verfahren gemäß dem Anspruch 8, wobei während der Testprozedur auf die vierte Ader (1.4) eine Spannung aufgeprägt wird und die erste Ader (1.1) mit Masse verbunden wird.
  10. Verfahren gemäß dem Anspruch 8 oder 9, wobei während der Testprozedur überprüft wird, ob durch das elektrische Bauteil (5, 6) ein Strom fließt.
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