DD297737A5 - CABLING SYSTEM FOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
Description
Hierzu 8 Seiten ZeichnungenFor this 8 pages drawings
Die Erfindung betrifft ein Verkabelungssystem nachdem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bekannt ist die in Kraftfahrzeugen übliche Verdrahtung, bei der über Schalter, die sich im Pult P befinden, Aktoren geschaltet werden. Die Energieversorgung wird dabei direkt geschaltet (Fig. 1). Eine Weiterentwicklung ist folgende: Man trennt die Energieleitung von den Steuerleitungen (s. Fig. 2). Das führt dazu, daß man zu jedem Aktor M jeweils eine Energieleitung verlegt oder gegebenenfalls alle mit einer gemeinsamen Energieschiene verbindet. Das ist nur eine Frage der Absicherung, die hier nicht betrachtet wird.The invention relates to a cabling system according to the preamble of claim 1. Known is the usual wiring in motor vehicles, in which actuators are connected via switches that are located in the desk P. The power supply is switched directly (Fig. 1). A further development is the following: The power line is disconnected from the control lines (see Fig. 2). This leads to the fact that one power line is routed to each actuator M or, if necessary, all connected to a common energy rail. This is just a question of hedging, which is not considered here.
Zusätzlich werden jetzt zu jedem Aktor Steuerleitungen gezogen, die mit Schaltern S betätigt werden, die sich im Pult P befinden. Ein entsprechender elektrischer Schalter, ein Relais oder ein Halbleiterschalter E1 schaltet am Aktor M1 die Lastleitung. Das entspricht einer Fernbedienung des Schalters E1, der sich am Aktor M1 befindet. Hierfür ist eine größere Anzahl von Leitungen erforderlich; in dem dargestellten Fall sogar die doppelte Anzahl, weil man jeweils eine Steuerleitung und eine Energieleitung benötigt.In addition, now control lines are drawn to each actuator, which are operated with switches S, which are located in the P panel. A corresponding electrical switch, a relay or a semiconductor switch E1 switches the load line on the actuator M1. This corresponds to a remote control of the switch E1, which is located on the actuator M1. For this purpose, a larger number of lines is required; in the case shown even twice the number, because you need a control line and a power line.
Im Falle eines Multiplex- oder Bussystems behält man das Verfahren bei, überträgt jedoch die Steuerinformationen nicht mehr über jeweils eine einzelne Zuleitung zu den Schaltern E an den Aktoren m, sondern überträgt sie in serieller Form auf einer gemeinsamen Verbindungsleitung, der Busleitung, an die alle BUS-Bausteine B angeschlossen sind. Die BUS-Bausteine haben die Aufgabe, die Vielzahl der zu übertragende η Steuersignale für die serielle Übertragung auf einem Sign al weg zu codieren und zu decodieren. Hierbei bleibt die Anzahl der Lastleitungen weiterhin gleich; für die Datenübertragung ist ledigleich eine einzige Leitung erforderlich (Fig.3).In the case of a multiplex or bus system keeps the process, but no longer transmits the control information via a single cable to the switches E to the actuators m, but transmits them in serial form on a common connection line, the bus to which all BUS blocks B are connected. The purpose of the BUS modules is to code and decode the plurality of η control signals for serial transmission on a signal al to be transmitted. Here, the number of load lines remains the same; only one line is required for the data transmission (FIG. 3).
Derzeit befindet sich in Fahrzeugen vorwiegend eine Version, die einer herkömmlichen Verdrahtung nach Fig. 1 mit geschalteten Lastleitungen entspricht, zumindest im Normalfall. Von einem gewissen Aufwand an Leitungen für zusätzliche Sensoren, Schalter und Verbraucher ist diese Lösung nicht mehr wirtschaftlich und man gelangt zu dem ebenfalls bekannten Fall, daß bei dem bloß eine Steuer-Doppel-Leitung vorhanden ist (s. Fig.4). Wenn man eine Anordnung hat, bei der sich programmierbare Module am Ende der Steuerleitungen befinden, dann ist es weiter bekannt, daß man in der Nutzung dieser Steuerung eigentlich völlig frei ist. Man kann sogar während der Fertigung, z.B. in einem letzten Schritt, die Steuerbefehle per Programm in diese Module hineinladen und definiert damit, wie diese Leitung verwendet wird.At present there is predominantly a version in vehicles which corresponds to a conventional wiring according to FIG. 1 with switched load lines, at least in the normal case. From a certain amount of lines for additional sensors, switches and consumers, this solution is no longer economical and you get to the well-known case that in which only a control double line is present (see Fig.4). If one has an arrangement in which programmable modules are at the end of the control lines, then it is further known that one is actually completely free in the use of this control. It is even possible during manufacture, e.g. in a last step, the control commands are loaded into these modules by program and thus defines how this line is used.
Eine Besonderheit ist das Sicherungsproblem. Man muß dafür sorgen, daß jede elektrische Zuleitung abgesichert ist. Figur 4 zeigt eine elektronisches Bussystem mit programmierbaren Bus-Modulen B, Sicherungen Si und Leistungsschaltern E. Es gibt eine gemeinsame Energieversorgungsleitung, einen sog. Energieversorgungsbus. An diesen Bus sind jeweils die elektronischen Schalter El, die sich an den Aktoren M 1 befinden, angeschlossen. Diese elektronischen Schalter sind so ausgeführt, daß sie elektronische Sicherungen beinhalten und somit eine zentrale Absicherung von einzelnen Leitungen nicht mehr erforderlich ist.A special feature is the security problem. It must be ensured that every electrical supply line is protected. Figure 4 shows an electronic bus system with programmable bus modules B, fuses Si and circuit breakers E. There is a common power supply line, a so-called. Energieversorgungsbus. In each case the electronic switches El, which are located on the actuators M 1, are connected to this bus. These electronic switches are designed so that they contain electronic fuses and thus a central protection of individual lines is no longer required.
Die elektronischen Schalter E und die Bedienschalter S im Pult P sind jeweils an BUS Module B angeschlossen, die alle über den Steuer BUS miteinander kommunizierenThe electronic switch E and the operating switch S in the console P are each connected to the BUS module B, all communicate with each other via the control BUS
Es ist eine Energieleitung vorgesehen, die man naturlich entsprechend stark dimensionieren muß Der Steuerbus ist wie in der vorhergehenden Figur als eine Leitung ausgeführt, an die alle Schalter San den Aktoren M angeschlossen sind Die Übertragung auf diesen Steuerbus erfolgt in serieller Form, also in Bus- oder Multplexform Die Fig 4 zeigt, daß die elektronischen Schalter E1 und E2 der Aktoren M1 und M 2 beispielsweise von dem gemeisamen BUS Modul B2 gesteuert werden, wahrend die elektronischen Schalter E3 E6 jeweils eigene BUS-Module B3 B6besitzen In der Fig 4 ist nur die Übertragung von Steuersignalen vom Pult P zu den Aktoren M dargestellt Es ist üblich, die BUS-Module B so auszulegen, daß über nur einen Steuer-BUS Signale in beiden Richtungen übertragen werden könnenIt is a power line provided, which must of course be dimensioned accordingly strong The control bus is as in the previous figure designed as a line to which all switches San are connected to the actuators M The transfer to this control bus is in serial form, ie in bus or Multplexform FIG. 4 shows that the electronic switches E 1 and E 2 of the actuators M1 and M 2 are controlled, for example, by the common BUS module B2, while the electronic switches E3 E6 each have their own BUS modules B3 B6 In FIG Only the transmission of control signals from the console P to the actuators M shown It is customary, the BUS modules B designed so that signals can be transmitted in both directions via only one control BUS
Bei einem Bus-oder Multiplex-System, das mit sehr wenigen Leitungen fur die Übertragung auskommt, ist es wirtschaftlich, zusätzlichen Trennstellen einzubringen, wenn diese —aus Gründen der Service-Erleichterung—erwünscht sind Wenn also ζ Β eine Trennstelle vorhanden ist, an der 40 Leitungen getrennt werden müssen, hat man 40 Steckverbindungen, wenn eine derartige Trennstelle fur die gleiche Anzahl von Funktionen innerhalb eines Bus-Systems existiert, hat man ζ B nur 4 Leitungen notig, d h man hat also damit eine Einsparung von Steckverbindungen Dieses ist eine Eigenschaft der Bus- oder Multiplex-Systeme schlechthinIn a bus or multiplex system that manages with very few lines for transmission, it is economical to introduce additional separation points, if-for reasons of service-relief-are desired. Thus, if there is a separation point at the 40 lines must be disconnected, you have 40 connectors, if such a separation point for the same number of functions within a bus system exists, you have ζ B only 4 lines needed, ie so you have a savings of connectors This is a property the bus or multiplex systems par excellence
Die bisher im Kraftfahrzeug verwirklichten Systeme beruhen auf einer festen Verdrahtung Bei Weiterentwicklungen oder bei Vollausstattung einer Fahrzeug-Klasse werden im Gegensatz zur Standard- oder Grundausrustung stets neue Kabelbaume verlegt Das hat den Nachteil, daß fur fast jeden Typ ein spezieller Kabelsatz vom Lager abgerufen werden muß Ansatzweise wurden auch Bussysteme eingesetzt, aber auch hier müssen im Vergleich zur Grundausrustung Änderungen im Kabelsatz bzw der Verlegung von Kabeln vorgenommen werdenThe previously implemented in the motor vehicle systems are based on a fixed wiring In advancements or full equipment of a vehicle class, in contrast to the standard or basic equipment always new wiring harnesses laid This has the disadvantage that for almost every type a special set of cables must be retrieved from the camp At first, bus systems were used as well, but here, too, changes in the cable set or the laying of cables have to be made compared to the basic equipment
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kabelsatz anzugeben, der fur alle Ausstattungsvananten und auch ohne Bussystem verwendbar istThe invention has for its object to provide a harness that can be used for all Ausstattungsvananten and without bus system
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen aufgeführten Merkmale gelost Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen enthaltenThis object is achieved by the features listed in the characterizing features of the invention are contained in the subclaims
Wenn aus fertigungstechnischen Gründen eineTrennstelle in einem Kabel vorgesehen ist, denn muß man samtliche Leitungen, diez B zurTuremes Pkwgehen, in sog Ubergabepunkten auftrennen und ubereinen Mehrfachstecker fuhren Eine Einsparung bezüglich des Steckers hat man dann, wenn durch Einsatz von Bussystemen nur noch wenige Leitungen notig sind In dem Fall gehen nur zwei Datenleitungen über die Trennstelle und a Is M in im um nur eine Schiene zur Energieversorgung Die Ruckleitung geschieht durch eine Masseverbindung zur Karosserie (s Fig 4)If a separation point in a cable is provided for manufacturing reasons, because you have to split all the lines that B toTuremes Pkw go in so-called transfer points and ubeinen multiple plug A savings with respect to the connector you have when using only a few lines are necessary bus systems In this case, only two data lines go through the separation point and a is M in order to supply energy only by one rail. The return line is through a ground connection to the bodywork (see FIG. 4).
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung naher erläutert Dabei zeigtThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawing
Fig 5 schematisch einen in einem Pkw verlegten Kabelbaum,5 shows schematically a wiring harness laid in a passenger car,
Fig 6 die Verdrahtung in der Grundausstattung eines Pkw,6 shows the wiring in the basic equipment of a car,
Fig 7 die Erweiterung der Grundausstattung undFig 7, the extension of the basic equipment and
Fig 8 das Prinzipschaltbild eines Steckmoduls8 shows the block diagram of a plug-in module
Ein Beispiel fur die Verkabelung in einem Kraftfahrzeug zeigt die Fig 5 Über einen Kabelbaum 1 werden über Stecker ST Verbraucher M oder Module B verbunden Das Bedienpult P ist zentral vor dem Fahrer angeordnet In den meisten Fallen dient die Karosserie K als Ruckleitung fur die einzelnen Stromkreise, die den speziellen Funktionen, die durch Schalter ausgelost werden solllen, zugeordnet sindAn example of the wiring in a motor vehicle is shown in FIG. 5 via a wiring harness 1 are connected via plug ST consumer M or module B The control panel P is centrally located in front of the driver In most cases, the body K serves as a return path for the individual circuits, which are assigned to the special functions to be triggered by switches
Ausgehend von dem in Fig 6 dargestellten von 5 direktgeschalteten Funktionen (Schalter oder Sensoren S7 S18 und Verbraucher oder Aktoren M1 M13) hatte man fur jeden Zweig des Kabelbaums bei einer Erweiterung der Zahl der Funktionen noch fünf Leitungen aufzutrennen Damit gibt es nur fünf Steckverbindungen anstatt 50, wenn man 50 Funktionen zu installieren hat Bei der Erweiterung wird ein Modul B3 dazwischengeschaltet welches über den Stecker ST3 mit einem Zweig des Kabelbaums, d h mit den Leistungen 4,4', 3, 3', 3", verbunden ist und auf der anderen Seite 50 Verbindungsleitungen fur Sensoren und Aktoren aufweist Es ergibt sich eine Einsparung, die eine Eigenschaft des Bus- oder Multiplex Systems ist Grundsätzlich werden ζ B bis zu den Punkten ST3 und ST4 (s Fig 5undFig 6) zehn Leistungen verlegt Diese zehn Leitungen sind fester Bestandteil des Fahrzeuges, und damit können mit der herkömmlichen Methode der direkten Schaltung der Lastleitungen zehn Aktoren und Sensoren ein- und ausgeschaltet werden, was fur die Serienausstattung ausreichend ist Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung wird ein Bussystem eingesetzt (fur Mehrfunktionen), das über die in einer Grundausstattung ohne Bussystem vorhandenen beispielsweise zehn Leitungen mit einer Zehner Steckverbindung eine Vielzahl von Funktionen (bis über 50 oder 100) entsprechend schalten kann wenn eine komfortablere Fahrzeug ausstattung über mehr Funktionen verfugen soll Es gibt dabei zwei Möglichkeiten einen Kabelsatz zu definieren Möglichkeit A beispielsweise erlaubt, eine hinreichende Anzahl mit direkten Schaltern und Lastleistungen zu übertragen und die Variante B, durch Einsatz zusätzlicher Module an den Enden des Kabelsatzes beliebige, auch programmierbare Mehrfachausnutzung dieses Kabelsatzess zu realisieren Das sind beispielsweise bis zu 100 Funktionen Die Erfindung gestattet es, diese Mehrfachausnutzung des Kabelsatzes fur jede denkbare Zusatzfunktion mit minimalem zusätzlichen Aufwand zu realisierenStarting from the 5 directly connected functions shown in FIG. 6 (switches or sensors S7 S18 and loads or actuators M1 M13), five lines had to be separated for each branch of the cable harness with an expansion of the number of functions. Thus, there are only five plug connections instead of 50 If you have 50 functions to install In the extension of a module B3 is interposed which is connected via the plug ST3 with a branch of the wiring harness, ie with the services 4,4 ', 3, 3', 3 ", and on the other Page 50 Connecting cables for sensors and actuators The result is a saving, which is a characteristic of the bus or multiplex system. Basically ζ B up to the points ST3 and ST4 (s Fig. 5 and 6) lay ten powers These ten cables are an integral part of the vehicle, and thus with the conventional method of direct connection of the load lines ten actuators and sensors on and off In a preferred embodiment of the invention, a bus system is used (for multi-functions), the above in a basic configuration without bus system, for example, ten lines with a ten-pin connector a variety of functions (up to 50 or 100 ) can switch accordingly if a more comfortable vehicle equipment should have more functions There are two ways to define a cable set Possibility A, for example, allows to transfer a sufficient number with direct switches and load power and variant B, by using additional modules at the ends For example, up to 100 functions The invention allows this multiple use of the cable set for any conceivable additional function with minimal additional effort z u realize
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist, daß ein fester Kabelsatz bis zum definierten Ubergabepunkt, ζ B ans Pult P oder an die Batterie, fest verlegt ist An diesen Ubergabepunkten bzw Trennstellen ST werden in der G rund version Kabel angeschlossen, die direkt zu den entsprechenden Aktoren und Sensoren fuhren Im Fall von Zusatzfunktionen wird jeweils am Ubergabepunkt ein Modul angeschlossen, der seinerseits eine größere Anzahl von Aktoren und Sensoren ausgangsseitig verbinden kann Die zu den von diesem Ubergabepunkt versorgten Aktoren fuhrenden Energieleitungen werden zu einer Energieschiene fur alle —d h. auch die zusätzlichen -Aktoren zusammengefaßtAn essential idea of the invention is that a fixed cable set up to the defined transfer point, ans B to the desk P or to the battery, fixed laid at these transfer points or separation points ST are in the G rundversion cable connected directly to the corresponding actuators and sensors lead In the case of additional functions, a module is connected at the transfer point in each case, which in turn can connect a larger number of actuators and sensors on the output side. The energy cables leading to the actuators supplied by this transfer point become an energy rail for all -e. also summarized the additional actuators
Wichtig ist, daß man die Sicherung dann auch hinter dieser Trennstelle hat, weil diese individuell ausgelegt sein muß, d h man kann sie nicht von vornherein in ihrer Ansprechschwelle vorherbestimmen In einer der Ausstattungsvarianten kommt plötzlich ein großer Energieverbraucher hinzu, und dann wurde die Sicherung überlastet Gemäß der Erfindung werden die Energieleitungen, die innerhalb des festen Kabelsatzes gefuhrt werden, so stark ausgelegt, daß die maximale Energie, die an den Endpunkten denkbar ist, übertragen werden kannIt is important that you have the fuse then behind this separation point, because this must be designed individually, ie you can not predict it from the outset in its threshold In one of the equipment variants suddenly comes a large energy consumer is added, and then the fuse was overloaded According to the invention, the power lines routed inside the fixed cable set are designed so strongly that the maximum energy conceivable at the end points can be transmitted
Wenn man die Fahrzeuge einer Serie mit einer komfortableren Ausstattung versieht, müssen im allgemeinen mehr Leitungen verlegt werden, um die notigen Mehrfunktionen bedienen zu können In Fig 7 ist die Erfindung anhand von 5 Leitungen pro Zweig beispielhaft dargestellt Ersichtlich werden durch Einsatz von steckbaren Modulen an den Steckern ST3 und ST4 statt der durch die fünf Leitungen bedienbaren fünf Funktionen nunmehr wesentlich mehr Aktoren und Sensoren einsetzbar An den Trennstellen hinter ST3 und ST4, die sich an den Enden des Kabelsatzes befinden, werden die Sensoren und Aktoren nicht direkt verbunden, sondern Module (beispielsweise B3 in Fig 7) dazwischengeschaltet Zu den Modulen fuhren auf der einen Seite die Leitungen des festverlegten Kabelsatzes 1 mit den Leitungen 3,3' und 3" fur die Energieversorgung und Leitungen 4 und 4' fur die Ansteuerung des Moduls B3 Auf der anderen Seite der Module werden die Sensoren und Aktoren direkt angeschlossen, dabei ist beispielsweise das Anschließen von mehr als 50 Aktoren und Sensoren M1 M 50, S7 S18, möglich Das Bedienpult P ist über eine losbare Verbindung auf der anderen Seite des Kabelsatzes ebenfalls an die fünf Leitungen angeschlossen Im PuItP werden die als Busleitungen vorgesehenen Leitungspaare in üblicherweise miteinander verbunden, so daß an allen vorgesehenen Stellen des Fahrzeuges ein Informationsaustausch zwischen den peripheren Modulen und den Modulen im Pult P vorgenommen werden kannIn providing the vehicles of a series with a more comfortable equipment, more lines must be routed in general, in order to operate the necessary multi-functions in Figure 7, the invention with reference to 5 lines per branch is exemplified by using plug-in modules to the Connectors ST3 and ST4 Instead of the five functions that can be operated by the five cables, significantly more actuators and sensors can now be used. At the interfaces behind ST3 and ST4, which are located at the ends of the cable set, the sensors and actuators are not directly connected, but modules (eg B3 in Figure 7) interposed to the modules on the one hand lead the lines of the fixed cable set 1 with the lines 3,3 'and 3 "for the power supply and lines 4 and 4' for driving the module B3 On the other side of Modules, the sensors and actuators are connected directly, it is there, for example s Connection of more than 50 actuators and sensors M1 M 50, S7 S18, possible Control panel P is also connected to the five lines via a detachable connection on the other side of the cable set. In PuItP, the line pairs provided as bus lines are usually connected with each other. so that an exchange of information between the peripheral modules and the modules in the console P can be made at all designated locations of the vehicle
In der Fig 7 sind zur Darstellung des Prinzips zwar nur fünf Leitungen dargestellt, davon werden zwei Leitungen als Busleitung genutzt und die drei weiteren Leitungen als Versorgungsleitung genutzt, jedoch können auch mehr als fünf Leitungen vorhanden sein In diesem Beispiel wurden einerseits zwei Leitungen 3' und 3 ' miteinander verbunden, sowie auf der anderen Seite zum Stecker ST4 die Leitungen 13,13' und 13" Diese Versorgungsleitungen bilden eine Energieschiene Die Leitung 3 geht direkt zu einem Aktor (hier M 50), wahrend die beiden übrigen Leitungen 3' und 3' zu einer Energieschiene zusammengefaßt sind Zur Stromversorgung dient die Batterie A, welche einseitig mit Masse verbunden ist Eine etwas weiterentwickelte Art der Steckmodule ist in Fig 8 dargestellt Die Sicherungs- und Schaltmodule SM 1, SM 2 und SM3 enthalten jeweils eine elektronische Sicherung (ES1, ES2, sowie ES3) sowie elektrische Schalter S1 bis S3 Der Busmodul steuert die elektrischen Schalter an und verbindet die Aktoren M mit der Versorgungsspannung, welche über die Energieschiene a oder с zugeführt wirdAlthough only five lines are shown in FIG. 7, two lines are used as the bus line and the three further lines are used as the supply line, however, more than five lines may be present. In this example, two lines 3 'and 3 'interconnected, and on the other side to the plug ST4 the lines 13,13' and 13 "These supply lines form an energy rail The line 3 goes directly to an actuator (here M 50), while the other two lines 3 'and 3 The battery A, which is connected to ground on one side, serves for the power supply. A somewhat improved type of plug-in module is shown in FIG. 8. The fuse and switch modules SM 1, SM 2 and SM 3 each contain an electronic fuse (ES 1, ES2, and ES3) as well as electrical switches S1 to S3 The bus module controls the electrical switches and connects d The actuators M with the supply voltage, which is supplied via the power rail a or с
Der Vorteil dieser Technik besteht darm, daß statt mehreren hundert Kabelsatz Varianten fur ein Pkw-Modell nur noch ein Standardkabelsatz verwendet werden muß Fur die einfachste Pkw-Ausstattung ist bei dieser Schaltungstechnik kein hochwertiges Bussystem notigThe advantage of this technique is that only one standard cable set needs to be used instead of several hundred cable sets for a car model. For the simplest car equipment, this circuit technology does not require a high-quality bus system
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