EP2643893A1 - Magnetische schirmung für bussysteme - Google Patents

Magnetische schirmung für bussysteme

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EP2643893A1
EP2643893A1 EP11788099.7A EP11788099A EP2643893A1 EP 2643893 A1 EP2643893 A1 EP 2643893A1 EP 11788099 A EP11788099 A EP 11788099A EP 2643893 A1 EP2643893 A1 EP 2643893A1
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EP
European Patent Office
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connection element
contact elements
contact
plug
connection
Prior art date
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EP11788099.7A
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EP2643893B1 (de
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Peter Kralicek
Jochen Huebl
Roland Mager
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP2643893A1 publication Critical patent/EP2643893A1/de
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    • 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]
    • 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
    • H01R13/6471—Means for preventing cross-talk by special arrangement of ground and signal conductors, e.g. GSGS [Ground-Signal-Ground-Signal]

Definitions

  • the present invention relates to bus systems in vehicles.
  • the present invention relates to the connection of bus systems to vehicle control units with magnetic and / or electrical shielding in a connector element.
  • the wiring in motor vehicles is mostly using a
  • Bus system realized.
  • a plurality of controllers are electrically interconnected via a common bus.
  • the controllers exchange data or information with each other using the bus and / or control components of the vehicle.
  • the bus and / or control components of the vehicle For example, the CAN bus system or the Flexray bus system is used for this purpose.
  • control units From a centrally installed wiring harness individual controllers are connected by means arranged in / on the harness connector or sockets.
  • the control units each have complementary sockets or plugs, which are set up to connect the bus system to the control unit.
  • connector pins of a corresponding connector plug are usually parallel to each other or aligned up to a circuit board of the control unit out or in
  • the wiring of a corresponding control unit may on the one hand (low speed) signal and / or supply lines have, for example Supply lines for a power supply of the control unit, and on the other hand high-speed data lines (high speed) have.
  • the usual for example in the automotive field plugs are usually designed as in parallel chambers guided inserts, which extend to a board or injected or injected only in the plug.
  • High-frequency shielding elements eg high-frequency laminations, and thus may cause increased costs.
  • pins in the vicinity of the high-speed bus system are not used, thus increasing the distance from other lines to the bus system, so that there is no or a reduced overcoupling.
  • the efficiency of a plug system decreases due to incomplete occupancy.
  • One aspect of the present invention may thus be seen as reducing electromagnetic emissions of a controller and thereby reducing cross-over in a bus system to adjacent lines without the use of special RF-optimized connector systems.
  • An object of the invention is therefore that normal, usual in the automotive field plug can still be used and in particular no closed screen or shielding must be placed around a high-speed signal. Couplings on adjacent lines to the data lines of the high-speed bus system are attenuated by deliberate weakening of an electromagnetic field, which emanates from the bus system. This may result in lower emission levels.
  • a corresponding conductor loop may be realized, for example, in that connectors or connector pins or lines used in a connector system, which are arranged directly next to the lines of the high-speed bus, are interconnected or interconnected such that they form the desired conductor loop ,
  • a common connector system for a controller is usually two
  • First and second connection element may thus, for example, a in or on
  • Plug or socket have internal lines, for example plug pins, which may ultimately be considered in the plug as parallel conductors.
  • a connecting element does not necessarily have to be understood as a compact element, which makes it possible, for example, to produce a large number of electronic contacts in one insertion process. It is also conceivable that a connection element simply consists of a plurality of individual contact elements, which is attached, for example, to pins of the respective other connection element.
  • the data signal to be shielded is, depending on its design, via at least a first contact element through the first and second
  • Led connection element whereby bus system and control unit are connected to each other.
  • High-speed data line for example, designed as a "twisted pair", for example, at least two first contact elements may be used.
  • the bus system thus has e.g. in the wiring harness the twisted
  • the second contact elements may thus be those plug pins which are guided directly next to the connector pins of the high-speed data line in the two connection elements.
  • High-speed data signal arranged connector pins may now be used to form the conductor loop.
  • these second contact elements at least two second contact elements, may be conductively connected to one another at both ends of the lines running parallel in the connection elements. This essentially results in one Conductor loop which surrounds the parallel conductor or conductors of the high-speed data signal in the connection elements.
  • the conductor loop may also be grounded or grounded by at least one side, for example on the side of the
  • the conductor loop results from the fact that at least two second contact elements in the first connection element and in the second
  • Connection element are conductively connected together.
  • the conductor loop completely surrounds the lines of the high-speed data line that are routed in parallel.
  • the effect of weakening the magnetic field of the high-speed data line results from the fact that the connector pins are electrically conductively connected next to those of the high-speed bus and thus form the described conductor loop, so that in this a countercurrent is inducible.
  • the pins of the second contact elements must be connected on both sides.
  • a corresponding effect also results in the event that the first and second connection element have a full shield, and thus the second contact elements are surrounded by, for example, a metal sheet, thus a conductive material.
  • Contact elements may also use this conductive material to form the conductor loop.
  • the conductive connection may be effected by a dedicated connection of the two second contact elements, or else these may be connected to ground, for example, and thereby form the conductor loop.
  • a conductor loop may also be formed independently of ground.
  • a magnetic shield may essentially be made, while in addition, in the case that the second contact elements are connected to ground, a weakening of an electric field may likewise be feasible.
  • a conductive connection of contact elements may for example be done using so-called Codier Portugaln in the plug or in the socket.
  • the present invention thus enables, for example, an attenuation of about 6 dB or more to adjacent pins arranged further and is very inexpensive to carry out, since only the adjacent pins in the device must be grounded.
  • a bridge mentioned before may be used.
  • the at least one first contact element even in the case that at least two first contact elements are used, for example, for a twisted pair data connection, as well as the at least two second contact elements may preferably be arranged substantially in one plane. This makes it possible to form a kind of two-dimensional shielding.
  • Further contact elements for shielding, thus for forming a second conductor loop may in contrast be arranged such that the third contact elements likewise substantially enclose the at least one contact element, thus being arranged between the two third contact elements and thereby one Form second plane, for example, which second plane is perpendicular to the plane which is formed by the first and second contact elements.
  • fourth, fifth, etc. contact elements may be provided, which form further levels together with the first contact element and include this in itself, so that the subsequent levels continue at a certain angle, for example 45 degrees or 22.5 degrees to the first and second level are arranged. This makes a further preferred
  • Contact elements which surround the at least one first contact element, are designed as a conductor loop, thus at least partially conductively connected to one another.
  • Figure 1 shows an exemplary embodiment of a plug of a control unit
  • Figures 2a, b is a schematic drawing and an associated per
  • Figures 3a, b is a schematic drawing and an associated per
  • FIG. 1 Illustrated in FIG. 1 is an exemplary example of a plug system, for example a motor vehicle plug of an ESP control unit.
  • the plug system 2 according to FIG. 1 is in this case opened in the middle, so that the individual contact elements 8 are visible.
  • the plug is exemplarily designed such that it can be applied, for example soldered, directly onto a printed circuit board or circuit board of the control device with the side facing upwards.
  • the connector contacts or contact elements 8 pointing downwards in FIG. 1 represent the connection means projecting from the control unit.
  • a second connection element 6 may now be applied to the first connection element 4 which connects or couples substantially all the contact elements 8 at the same time.
  • individual contact elements 8 may be contacted individually with connector pins. Two lines are exemplarily connected to the two connector pins shown. As can be seen in FIG. 1, no explicit magnetic and / or electromagnetic shielding of the plug is provided.
  • a total of four signal or supply lines 16 (pins 1, 4, 5, n) are shown and a high-speed data line 14 (pins 2, 3), which leads to a data signal 10 to be screened.
  • the shielding is done by a twist of the
  • High-speed data line 14 shown as successive loops of the high-speed data line 14th
  • FIG. 2b Shown in FIG. 2b is a section through the plug system 2, in particular through the contact elements 8 guided in parallel.
  • a high-speed data connection 14 is shown as an example connected to the contact elements 8a.
  • a magnetic field H 18a is generated, which is shown hatched in Figure 2b.
  • FIG. 3a a schematic drawing and associated computationally calculated field distribution of a connector system according to the present invention is shown.
  • Plug system 2 according to FIG. 3a essentially corresponds to this
  • a comparable bridge element may take place on the printed circuit board 28 arranged in the control device 26; alternatively, the respective contact elements 8b in the control device 26, for example on printed circuit board 28, may be connected to ground 12.
  • the second bridge element (not shown) or over the
  • a conductor loop is constructed in contact elements 8b (pins 1 and 4), which may be used to shield a magnetic field H.
  • contact elements 8b pins 1 and 4
  • the contact elements 8b are also (additionally) placed on ground 12, can also reduce an electric field E.
  • FIG. 3 b Shown in FIG. 3 b is the effect of a conductor loop which reduces a magnetic field H 18b which is caused by the contact elements 8a of the high-speed data line 14.
  • the contact elements 8b are in this case conductively connected to each other and form an inventive
  • Figures 2b and 3b show the distribution of the magnetic field in a sectional plane through the plug. It is clear in comparison of Figure 2b to FIG.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Steckersystem (2) für ein Hochgeschwindigkeitsbussystem, aufweisend ein erstes Anschlusselement (4) und ein zweites Anschlusselement (6). Das erste Anschlusselement (4) und das zweite Anschlusselement (6) weisen jeweils eine Mehrzahl von Kontaktelementen (8) auf. Das erste Anschlusselement (4) und das zweite Anschlusselement (6) sind derart verbindbar, so dass einzelne Kontaktelemente (8) des ersten Anschlusselementes (4) und des zweiten Anschlusselementes (6) jeweils miteinander leitfähig kontaktierbar sind. An zumindest einem ersten Kontaktelement (8a) des ersten und/oder zweiten Anschlusselementes (4,6) ist ein zu schirmendes Datensignal (10) anschließbar. Zumindest zwei zweite Kontaktelemente (8b) im ersten (4) und/oder zweiten Anschlusselement (6) sind an das zumindest eine erste Kontaktelement (8a) anschließend angeordnet. Das Steckersystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei zweiten Kontaktelemente (8b) im ersten Anschlusselement (4) und im zweiten Anschlusselement (6) leitfähig verbunden sind.

Description

Magnetische Schirmung für Bussysteme
Die vorliegende Erfindung betrifft Bussysteme in Fahrzeugen.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Anbindung von Bussystemen an Kfz-Steuergeräte mit magnetischer und/oder elektrischer Schirmung in einem Anschlusssteckerelement.
Stand der Technik
Die Verkabelung in Kraftfahrzeugen wird meist unter Verwendung eines
Bussystems realisiert. Eine Mehrzahl von Steuergeräten wird elektrisch über einen gemeinsamen Bus miteinander verbunden. Die Steuergeräte tauschen unter Verwendung des Busses miteinander Daten bzw. Informationen aus und/oder steuern Komponenten des Fahrzeugs. Beispielsweise wird hierzu das CAN-Bussystem oder das Flexray- Bussystem verwendet.
Von einem zentral verlegten Kabelbaum aus werden einzelne Steuergeräte mittels im/am Kabelbaum angeordneten Stecker bzw. Buchsen angebunden. Die Steuergeräte weisen jeweils komplementäre Buchsen bzw. Stecker auf, welche eingerichtet sind, das Bussystem an das Steuergerät anzuschließen.
In Steuergeräten, insbesondere in Kfz -Steuergeräten, werden Steckerpins eines entsprechenden Anschlusssteckers üblicherweise parallel zueinander liegend bzw. ausgerichtet bis zu einer Platine des Steuergerätes geführt bzw. im
Stecker/in der Buchse eingespritzt bzw. eingeschossen.
Die Verkabelung eines entsprechenden Steuergerätes mag einerseits (Low Speed-) Signal- und/oder Versorgungsleitungen aufweisen, beispielsweise Versorgungsleitungen für eine Spannungsversorgung des Steuergerätes, und andererseits Hochgeschwindigkeitsdatenleitungen (High Speed) aufweisen.
Für High Speed- Bussysteme werden üblicherweise spezielle
wellenwiderstandsangepasste und geschirmte Stecker verwendet.
Entsprechende Stecker erhöhen jedoch meist signifikant die Kosten eines Bussystems. Aufgrund des hohen Kostendrucks wird oft auf diese Spezialstecker verzichtet und die Signale des Hochgeschwindigkeitsbusses über einfache Steckerpins in ein Steuergerät geführt.
Die beispielsweise im Kfz-Bereich üblichen Stecker sind jedoch meist als in parallel liegenden Kammern geführte Einlegeteile ausgebildet, welche bis zu einer Platine reichen oder nur im Stecker eingespritzt bzw. eingeschossen werden.
Sind nun in einem System viele parallele Leitungen vorhanden, besteht die Gefahr von Überkopplungen auf Nachbarleitungen. Um diesen Überkopplungen entgegenzuwirken werden beispielsweise im Falle von High Speed- Bussystemen die entsprechenden zusammengehörigen Leiter im Kabelbaum bis zum Stecker verdrillt ausgeführt, als ein sogenanntes„Twisted Pair".
Ab dem Punkt, an dem die Kabel jedoch in den Stecker bzw. die Buchse übergehen, ist diese Verdrillung aufgehoben. Im Stecker werden beispielsweise mit schnellen Signalen beaufschlagten Leitungen wieder parallel nebeneinander liegend und insbesondere neben anderen Leitungen liegend (aus)geführt. Auf diese mag nachfolgend eine Überkopplung stattfinden. Solch eine Überkopplung mag in den parallel angeordneten Leitungen ein Störsignal hervorrufen; die Leitungen können sodann zu erhöhten elektromagnetischen Emissionen des Steuergerätes beitragen.
Bekannte Stecker, die einer entsprechenden Einkopplung entgegenwirken, sind entweder Stecker ausgeführt, welche unter Hochfrequenzgesichtspunkten entwickelt wurden, beispielsweise mit vollständiger Schirmung mit
Hochfrequenzschirmelementen, z.B. Hochfrequenzblechen, und somit erhöhte Kosten verursachen mögen. Alternativ werden Pins in der Nähe des Hochgeschwindigkeitsbussystems nicht benutzt, somit der Abstand von weiteren Leitungen zum Bussystem vergrößert, so dass es zu keiner bzw. einer reduzierten Überkopplung kommt. Im zweiten Fall sinkt jedoch aufgrund einer nicht vollständigen Belegung die Effizienz eines Steckersystems.
Offenbarung der Erfindung Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung mag somit darin gesehen werden, elektromagnetische Emissionen eines Steuergerätes zu reduzieren und hierzu Überkopplungen in einem Bussystem auf benachbarte Leitungen ohne die Verwendung von speziellen hochfrequenzoptimierten Steckersystemen zu reduzieren.
Dieser Aspekt wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Eine Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, dass normale, im Kfz-Bereich übliche Stecker weiterhin verwendet werden können und insbesondere kein geschlossener Schirm bzw. Abschirmung um ein High Speed-Signal gelegt werden muss. Kopplungen auf benachbarte Leitungen zu den Datenleitungen des High Speed- Bussystems werden gedämpft durch gezieltes Schwächen eines elektromagnetischen Feldes, welches von dem Bussystem ausgeht. Hierdurch mögen sich geringere Emissionswerte erzielen lassen.
Die vorliegende Erfindung verwendet insbesondere den Effekt einer
Gegenstrominduktion in einer Leiterschleife, welche beispielsweise unmittelbar um die Datenleitung(en) eines High Speed-Busses angeordnet ist. Eine entsprechende Leiterschleife mag sich beispielsweise dadurch realisieren lassen, dass in einem Steckersystem verwendete Stecker bzw. Steckerpins oder Leitungen, welche unmittelbar neben den Leitungen des High Speed-Busses angeordnet sind, derart miteinander verbunden bzw. verschaltet werden, so dass sie die gewünschte Leiterschleife ausbilden. Ein übliches Steckersystem für ein Steuergerät ist meist aus zwei
Anschlusselementen aufgebaut, welche einerseits am Steuergerät angeordnet und andererseits am Kabelbaum des Bussystems angebracht sind. Erstes und zweites Anschlusselement mögen somit beispielsweise eine im oder am
Gehäuse des Steuerelementes angeordneter Stecker sowie eine am Kabelbaum angeordnete Buchse sein. Stecker bzw. Buchse weisen interne Leitungen, zum Beispiel Steckerpins auf, welche letztendlich im Stecker als parallel verlaufende Leiter angesehen werden mögen.
Ein Anschlusselement muss hierbei nicht zwingend notwendig als ein kompaktes Element aufgefasst werden, welches beispielsweise ermöglicht, eine Vielzahl von elektronischen Kontakten in einem Ansteckvorgang herzustellen. Auch ist denkbar, dass ein Anschlusselement einfach aus einer Vielzahl an einzelnen Kontaktelementen besteht, welche beispielsweise auf Pins des jeweils anderen Anschlusselementes aufgesteckt wird.
Das zu schirmende Datensignal wird, je nach seiner Ausgestaltung, über zumindest ein erstes Kontaktelement durch das erste und zweite
Anschlusselement geführt, wodurch Bussystem und Steuergerät miteinander verbindbar sind. Im Falle der Verwendung einer verdrillten
Hochgeschwindigkeitsdatenleitung, beispielsweise ausgeführt als„Twisted Pair", mögen beispielsweise zumindest zwei erste Kontaktelemente verwendet werden.
Das Bussystem weist somit z.B. im Kabelbaum die verdrillte
Hochgeschwindigkeits-Datenleitung auf, welche in den beiden
Anschlusselementen in parallel verlaufende Leitungen bzw. Steckerpins übergehen. Die zweiten Kontaktelemente mögen somit diejenigen Steckerpins sein, die unmittelbar neben den Steckerpins der Hochgeschwindigkeits- Datenleitung in den beiden Anschlusselementen geführt werden.
Diese unmittelbar neben dem/den Kontaktelement(en) des
Hochgeschwindigkeits-Datensignals angeordneten Steckerpins mögen nun verwendet werden, um die Leiterschleife auszubilden. Hierbei mögen diese zweiten Kontaktelemente, zumindest zwei zweite Kontaktelemente, an beiden Enden der in den Anschlusselementen parallel verlaufenden Leitungen leitend miteinander verbunden sein. Somit ergibt sich im Wesentlichen eine Leiterschleife, welche den oder die parallel geführten Leiter des Hochgeschwindigkeitsdatensignals in den Anschlusselementen umgibt. Die Leiterschleife mag im Weiteren auch mit zumindest einer Seite auf Masse gelegt bzw. durch Masse ausgebildet sein, beispielsweise auf der Seite des
Steuergerätes.
In anderen Worten ergibt sich die Leiterschleife dadurch, dass zumindest zwei zweite Kontaktelemente im ersten Anschlusselement und im zweiten
Anschlusselement leitfähig miteinander verbunden sind. Die Leiterschleife umgibt hierbei bevorzugt die parallel geführten Leitungen der High Speed-Datenleitung vollständig.
Der Effekt der Abschwächung des magnetischen Feldes der High Speed- Datenleitung ergibt sich dadurch, dass die Steckerpins neben denen des High Speed-Busses elektrisch leitfähig verbunden sind und damit die beschriebene Leiterschleife ausbilden, so dass in dieser ein Gegenstrom induzierbar ist. Damit dieser Strom fließen kann, müssen die Pins der zweiten Kontaktelemente auf beiden Seiten verbunden sein. Ein entsprechender Effekt ergibt sich gleichfalls im Falle, dass erstes und zweites Anschlusselement eine Vollschirmung aufweisen, und somit die zweiten Kontaktelemente mit beispielsweise einem Blech, somit einem leitfähigen Material, umgeben sind. Die zweiten
Kontaktelemente mögen dieses leitfähige Material gleichfalls verwenden, um die Leiterschleife auszubilden.
Die leitfähige Verbindung mag einerseits durch eine dedizierte Verbindung der beiden zweiten Kontaktelemente erfolgen, oder aber diese mögen beispielsweise nur mit Masse verbunden werden und hierdurch die Leiterschleife ausbilden. Eine Leiterschleife mag jedoch gleichfalls unabhängig von Masse ausgebildet sein.
Im Falle einer von Masse getrennten Leiterschleife, somit einer ausschließlich in sich geschlossenen Leiterschleife mag im Wesentlichen eine magnetische Abschirmung vorgenommen werden, während zusätzlich, im Falle, dass die zweiten Kontaktelemente mit Masse verbunden sind, gleichfalls noch eine Abschwächung eines elektrischen Feldes realisierbar sein mag. Eine leitfähige Verbindung von Kontaktelementen mag beispielsweise unter Verwendung sogenannter Codierbrücken im Stecker bzw. in der Buchse erfolgen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht somit beispielsweise eine Dämpfung von ca. 6 dB oder mehr zu im Weiteren angeordneten Nachbarpins und ist sehr kostengünstig auszuführen, da nur die benachbarten Pins im Gerät auf Masse gelegt werden müssen. Im Stecker mag eine zuvor erwähnte Brücke eingesetzt werden.
Das zumindest eine erste Kontaktelement, auch im Fall, dass zumindest zwei erste Kontaktelemente Verwendung finden, beispielsweise für eine Twisted Pair- Datenverbindung, sowie die zumindest zwei zweiten Kontaktelemente mögen bevorzugt im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sein. Hierdurch lässt sich eine Art zweidimensionale Abschirmung ausbilden.
Weitere Kontaktelemente zur Abschirmung, somit zur Ausbildung einer zweiten Leiterschleife, zum Beispiel zumindest zwei dritte Kontaktelemente, mögen demgegenüber derart angeordnet sein, so dass die dritten Kontaktelemente gleichfalls das zumindest eine Kontaktelement im Wesentlichen einschließen, somit zwischen den zwei dritten Kontaktelementen angeordnet ist und hierdurch eine zweite Ebene ausbilden, welche zweite Ebene zum Beispiel senkrecht auf der Ebene steht, welche durch die ersten und zweiten Kontaktelemente ausgebildet wird.
Weitere, vierte, fünfte, etc. Kontaktelemente mögen vorgesehen sein, welche weitere Ebenen zusammen mit dem ersten Kontaktelement ausbilden und dieses in sich einschließen, so dass die nachfolgenden Ebenen weiterhin unter einem gewissen Winkel, beispielsweise 45 Grad oder 22,5 Grad zu erster und zweiter Ebene angeordnet sind. Hierdurch lässt sich eine weitere bevorzugte
Abschirmung des zumindest einen ersten Kontaktelementes ausbilden.
Besonders bevorzugt ist hierbei eine Ausgestaltung, wonach sämtliche
Kontaktelemente, welche das zumindest eine erste Kontaktelement umgeben, als Leiterschleife ausgebildet sind, somit zumindest teilweise miteinander leitfähig verbunden sind. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und in der zugehörigen Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Figuren Es zeigen
Figur 1 eine exemplarische Ausgestaltung eines Steckers eines Steuergerätes; Figuren 2a, b eine schematische Zeichnung sowie eine zugehörige per
Simulation berechnete Feldverteilung einer exemplarische Ausgestaltung eines Steckersystems;
Figuren 3a, b eine schematische Zeichnung sowie eine zugehörige per
Simulation berechnete Feldverteilung einer exemplarische Ausgestaltung eines Steckersystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 dargestellt ist ein exemplarisches Beispiel eines Steckersyst beispielsweise eine Kfz-Steckers eines ESP-Steuergerätes.
Das Steckersystem 2 gemäß Figur 1 ist hierbei mittig geöffnet, so dass die einzelnen Kontaktelemente 8 sichtbar sind. Der Stecker ist exemplarisch derart ausgeführt, so dass er mit der nach oben gerichteten Seite direkt auf eine Leiterplatte oder Platine eines Steuergerätes aufbringbar, zum Beispiel auflötbar, ist. Die in Figur 1 nach unten gerichteten Steckerkontakte bzw. Kontaktelemente 8 stellen hierbei die vom Steuergerät wegragenden Anschlussmittel dar. Ein zweites Anschlusselement 6 mag nun auf das erste Anschlusselement 4 aufbringbar sein, welches im Wesentlichen sämtliche Kontaktelemente 8 gleichzeitig leitfähig verbindet bzw. ankoppelt oder aber, wie in Figur 1 dargestellt, mögen einzelne Kontaktelemente 8 mit Steckerpins einzeln kontaktiert werden. An die beiden dargestellten Steckerpins sind exemplarisch zwei Leitungen angeschlossen. Wie in Figur 1 zu sehen, ist keine explizite magnetische und/oder elektromagnetische Schirmung des Steckers vorgesehen.
Im Falle, dass die beiden dargestellten Leitungen der Steckerpins eine High Speed-Datenleitung darstellen, würde diese aufgrund der parallelen Führung im ersten Anschlusselement 4 magnetische und/oder elektromagnetische Störungen in benachbarte Kontaktelemente 8 hervorrufen.
In Figur 2a ist eine derartige Verkabelung bzw. ein derartiges Steckersystem 2 schematisch dargestellt.
Exemplarisch sind insgesamt vier Signal- bzw. Versorgungsleitungen 16 (Pins 1, 4, 5, n) dargestellt sowie eine High Speed-Datenleitung 14 (Pins 2,3), welche ein zu schirmendes Datensignal 10 führt.
Im Kabelbereich 20 erfolgt die Schirmung durch eine Verdrillung der
Hochgeschwindigkeitsdatenleitung 14, dargestellt als aufeinander folgende Leitungsschleifen der Hochgeschwindigkeitsdatenleitung 14.
Im Steckerbereich 22, im Steuergerät 26, jedoch, dadurch dass ausschließlich geradlinige Leitungen im Steckergehäuse vorgesehen sind, ist eine verdrillte Ausbildung der Hochgeschwindigkeitsdatenleitung 14 nicht mehr möglich. Somit ergibt sich eine magnetische bzw. elektromagnetische Belastung der
umliegenden Leitungen (Pins 1, 4, 5 ... n) durch die parallel geführten Leitungen (Pins 2 und 3) der High Speed-Datenleitung 14 im Steckerbereich 22.
In Figur 2b dargestellt ist ein Schnitt durch das Steckersystem 2, insbesondere durch die parallel geführten Kontaktelemente 8. Hierbei ist exemplarisch an die Kontaktelemente 8a angeschlossen eine High Speed-Datenverbindung 14 dargestellt. Durch die im Stecker selbst parallel geführten Kontaktelemente 8a wird ein magnetisches Feld H 18a erzeugt, welches in Figur 2b schraffiert dargestellt ist. Weiter Bezug nehmend auf Figur 3a wird eine schematische Zeichnung sowie eine zugehörige per Simulation berechnete Feldverteilung eines Steckersystems gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Steckersystem 2 gemäß Figur 3a entspricht hierbei im Wesentlichen dem
Steckersystem 2 gemäß Figur 2a.
Im Unterschied zu Figur 2a werden im Steckersystem 2 gemäß Figur 3a jedoch die zur verdrillten Hochgeschwindigkeitsdatenleitung 14 nebenliegenden
Kontaktelemente 8b unter Verwendung eines Brückenelementes 24 überbrückt. Ein vergleichbares Brückenelement mag auf der im Steuergerät 26 angeordneten Leiterplatte 28 erfolgen, alternativ mögen die jeweiligen Kontaktelemente 8b im Steuergerät 26, beispielsweise auf Leiterplatte 28 mit Masse 12 verbunden sein. Über das zweite Brückenelement (nicht dargestellt) oder aber über die
Verbindung zu Masse 12 wird in Kontaktelementen 8b (Pins 1 und 4) eine Leiterschleife aufgebaut, welche zur Schirmung eines magnetischen Feldes H verwendet werden mag. Im Falle, dass nicht ausschließlich eine Leiterschleife ausgebildet wird, sondern die Kontaktelemente 8b auch (zusätzlich) auf Masse 12 gelegt werden, lässt sich gleichfalls ein elektrisches Feld E reduzieren.
In Figur 3b dargestellt ist der Effekt einer Leiterschleife dargestellt, welche ein Magnetfeld H 18b, das durch die Kontaktelemente 8a der High Speed- Datenleitung 14 verursacht wird, reduziert. Die Kontaktelemente 8b sind hierbei leitfähig miteinander verbunden sind und bilden eine erfindungsgemäße
Leiterschleife aus.
Die Feldverteilung gemäß Figuren 2b und 3b wurde per Simulation berechnet.
Figuren 2b und 3b zeigen die Verteilung des magnetischen Feldes in einer Schnittebene durch den Stecker. Deutlich ist im Vergleich von Figur 2b zu Figur
3b zu erkennen, dass das magnetische Feld 18a weiter in den Stecker bzw. zu den umliegenden Nachbarpins reicht als das magnetische Feld 18b.
Somit lässt sich eine Reduktion der Störungen von Nachbarpins durch
Verwendung einer Leiterschleife reduzieren.

Claims

Ansprüche
1. Steckersystem (2) für ein High-Speed-Bussystem, aufweisend
ein erstes Anschlusselement (4); und
ein zweites Anschlusselement (6);
das erste Anschlusselement (4) und das zweite Anschlusselement (6) jeweils aufweisend eine Mehrzahl von Kontaktelementen (8);
wobei das erste Anschlusselement (4) und das zweite Anschlusselement (6) eingerichtet sind derart verbindbar zu sein, so dass einzelne Kontaktelemente (8) des ersten Anschlusselementes (4) und des zweiten Anschlusselementes (6) jeweils miteinander elektrisch leitfähig kontaktierbar sind;
wobei an zumindest einem ersten Kontaktelement (8a) des ersten (4) und/oder zweiten Anschlusselementes (6) ein zu schirmendes Datensignal (10) anschließbar ist; und
wobei zumindest zwei zweite Kontaktelemente (8b) im ersten (4) und/oder zweiten Anschlusselement (6) an das zumindest eine erste Kontaktelement (8a) beiderseits anschließend angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest zwei zweiten Kontaktelemente (8b) im ersten Anschlusselement (4) und im zweiten Anschlusselement (6) leitfähig verbunden sind.
2. Steckersystem gemäß dem vorhergehenden Anspruch,
wobei die zumindest zwei zweiten Kontaktelemente (8b) im ersten
Anschlusselement (4) und/oder im zweiten Anschlusselement (6) mit Masse (12) verbunden sind.
3. Steckersystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend
zumindest zwei erste Kontaktelemente (8a);
wobei an die zumindest zwei ersten Kontaktelemente (8a) eine verdrillte
Hochgeschwindigkeits-Datenleitung (14) anschließbar ist.
4. Steckersystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine erste Kontaktelement (8a) und die zumindest zwei zweiten Kontaktelemente (8b) im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind.
5. Steckersystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend
zumindest zwei dritte Kontaktelemente (8c);
wobei die zumindest zwei dritten Kontaktelemente (8c) im ersten
Anschlusselement (4) und im zweiten Anschlusselement (6) leitfähig verbunden sind und/oder mit Masse (12) verbunden sind; und
wobei die zumindest zwei dritten Kontaktelemente (8c) nicht in der Ebene des zumindest einen ersten Kontaktelementes (8a) und der zumindest zwei zweiten Kontaktelemente (8b) angeordnet sind, insbesondere zur Ebene senkrecht angeordnet sind.
6. Steckersystem gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sämtliche das zumindest eine erste Kontaktelement (8a) umgebende Kontaktelemente (8b-d) zumindest teilweise im ersten Anschlusselement (4) und im zweiten Anschlusselement (6) miteinander leitfähig verbunden sind und/oder mit Masse (12) verbunden sind.
7. Steuergerät, insbesondere für ein Fahrzeug, aufweisend
ein erstes Anschlusselement (4);
wobei ein zweites Anschlusselement (6) anschließbar ist;
wobei das erste Anschlusselement (4) und das zweite Anschlusselement (6) ein
Steckersystem (2) gemäß zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche ausbilden.
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