DE10017513A1 - Elektrische Sicherung und elektrisches Steuergerät - Google Patents

Abstract

Es wird eine elektrische Sicherung vorgeschlagen, die zur einfacheren und kostengünstigen Montage vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug dient. Die elektrische Sicherung lässt sich durch Einstecken in ein Gehäuse eines elektrischen Steuergerätes mit einem ersten Anschluss und einem direkten Anschluss an ein Kabel mit einem zweiten Anschluss einfach und kostengünstig montieren.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Sicherung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind schon elektrische Sicherungen bekannt, die dazu dienen, ein elektrisches Gerät vor einer zu hohen, eingehenden Spannung zu schützen. Ferner sind elektrische Sicherungen bekannt, die an einem elektrischen Steuergerät, vorzugsweise einer elektrischen Spannungsversorgung, angeordnet sind, um elektrische Geräte, die von dem elektrischen Steuergerät mit einer Betriebsspannung versorgt werden, bzw. das elektrische Steuergerät selbst, vor einem schädlichen, zu hohen Strom und/oder einer zu hohen Spannung zu schützen. Hierzu ist bekannt, Sicherungen, die über zwei Anschlüsse verfügen, auf einer Leiterplatte anzuordnen und beide Anschlüsse der Sicherung mit jeweils einer Leiterbahn auf der Leiterplatte zu verbinden. Wird nun das Steuergerät mit einer Spannungsversorgung oder einem zu versorgenden Gerät verbunden, so ist mindestens eine Kabelverbindung zwischen dem Steuergerät und der Spannungsversorgung bzw. dem zu versorgenden Gerät erforderlich. Hierfür wird ein zusätzlicher, elektrischer Kontakt zu einer der Leiterbahnen auf der Leiterplatte des Steuergerätes benötigt. Weiterhin ist bekannt, die Sicherung nicht direkt an das Steuergerät anzubringen, sondern einen Zwischenstecker zwischen dem Steuergerät und dem zu versorgenden Gerät bzw. der Spannungsquelle zu verwenden, in den die Sicherung eingesteckt wird.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße elektrische Sicherung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass weder ein zusätzlicher, elektrischer Kontakt noch ein Zwischenstecker für einen Anschluss einer Sicherung erforderlich ist. Indem ein Anschluss der Sicherung direkt mit dem elektrischen Kontakt in oder an dem Gehäuse und mit dem zweiten Kontakt direkt zu einem Kabel kontaktiert, ist für ein Hineinführen bzw. für ein Herausführen einer elektrischen Spannung aus dem Gehäuse nur noch eine elektrische Durchführung sowie ein elektrischer Kontakt im Innern des Gehäuses erforderlich, wobei das Gehäuse von dem elektrischen Kontakt elektrisch getrennt oder aus einem nichtleitenden Metall ausgeführt ist. Auf zusätzliche Zwischenstecker kann verzichtet werden. Dennoch ist eine Sicherung gut zugänglich und austauschbar, ohne dass das Gehäuse geöffnet werden muss. Hierdurch wird eine Montage der Sicherung vereinfacht und die Herstellungskosten werden gesenkt. Zudem kann eine Sicherung zunächst an das Gehäuse und erst später an ein Kabel angeschlossen werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebene elektrischen Sicherung möglich. Besonders vorteilhaft ist, für den Anschluss des Kabels an den zweiten Anschluss der Sicherung einen Anschlussstecker zu verwenden, in den der zweite Anschluss der Sicherung vorzugsweise einrastet. Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass der Anschlussstecker bündig an das Gehäuse anschließt, so dass der Anschluss nicht hervorsteht und z. B. bei der Montage mechanisch nicht belastet wird.

Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der elektrische Kontakt zu dem ersten Anschluss der Sicherung als eine elastische Halterung ausgeführt ist und die Sicherung über den ersten Anschluss gehalten wird, da hierdurch auf zusätzliche Halterungen für die Sicherung verzichtet werden kann.

Weiterhin ist vorteilhaft, den elektrischen Kontakt aus einem Kupferstanzgitter auszubilden, da dieses einerseits gut mit einer Leiterplatte kontaktiert werden kann, auf der ebenfalls Kupfer verwendet wird, so dass eine Lötverbindung herstellbar ist, und andererseits eine mögliche Erwärmung der Sicherung durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Kupfers gut abgeführt wird.

Ferner ist vorteilhaft, die elektrische Sicherung an einer Schmalseite eines elektrischen Steuergerätes anzuorden, da hierdurch eine geringe Bauhöhe des elektrischen Steuergerätes mit der angeschlossenen Sicherung erreicht wird.

Ferner ist vorteilhaft, eine Vielzahl an Sicherungen an verschiedenen Metallgittern anzuordnen, die getrennt elektrisch schaltbar sind und hierbei verschiedenen Zwecken dienen können, z. B. einer Spannungsversorgung einer Fahrzeugbeleuchtung oder einer Spannungsversorgung eines Türschließmoduls.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiele der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a einen Ausschnitt aus einem elektrischen Steuergerät mit einer Sicherung in einer ersten Seitenansicht an einem Gehäuse, Fig. 1b einen Ausschnitt aus einem elektrischen Steuergerät mit einer erfindungsgemäßen Sicherung in einer zweiten Seitenansicht an einem Gehäuse, Fig. 2 eine elektrische Schaltung mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Steuergerät und erfindungsgemäßen elektrischen Sicherungen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die elektrische Sicherung kann dafür verwendet werden, ein elektrisches Gerät an einer Spannungszuführung des Geräts vor einer über die Zuführung in das Gerät geführten Überspannung, also einer Spannung, die in dem elektrischen Gerät z. B. durch eine Zerstörung von Halbleiterbauteilen einen Schaden anrichten kann, zu schützen. Ebenso ist ein Schutz vor einem zu hohen Stromfluss möglich, der zu einer schädlichen Überhitzung führen kann. Ferner kann die elektrische Sicherung dazu verwendet werden, bei einem Steuergerät, das elektrische Spannungen an andere Geräte führt, die anderen Geräte vor einer Überspannung bzw. einem zu hohen Strom zu schützen, die durch eine Fehlfunktion des Steuergerätes ausgelöst werden. Ebenso wird das Steuergerät sowie aus dem Steuergerät herausführende Leitungen z. B. bei einem Kurzschluß eines angeschlossenen Gerätes oder von Anschlussleitungen des Geräts vor einer Überlastung oder Zerstörung geschützt. Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel eines Steuergerätes erläutert, das der Spannungsversorgung anderer Geräte dient.

In der Fig. 1a ist ein Gehäuse 4 dargestellt, das eine Leiterplatte 6 enthält. An der Leiterplatte 6 sind elektrische Bauelemente 7 angeordnet, die über in der Fig. 1a nicht gezeigte Leiterbahnen elektrisch leitend miteinander verbunden sind. An der Leiterplatte 6 ist vorzugsweise auf der den Bauelementen 7 abweisenden Seite eine Kupferplatte 5 angeordnet, die in einem elektrischen Kontakt zu einem ersten Anschluss 3 einer Sicherung 1 steht. Die Sicherung 1 ist an einer Schmalseite 8 des Gehäuses 4 angeordnet. Ein zweiter Anschluss 2 der Sicherung 1 ist parallel zu dem ersten Anschluss 3 angeordnet und befindet sich außerhalb des Gehäuses 4 oberhalb einer Breitseite 14 des Gehäuses 4. An den zweiten Anschluss 2 ist ein Anschlussstecker 9 angeordnet, der über einen zweiten elektrischen Kontakt 15 den zweiten Anschluss 2 elektrisch leitend mit einem Anschlusskabel 10 verbindet.

Die Sicherung 1 ist vorzugsweise als eine Schmelzsicherung ausgeführt, bei der eine Überschreitung des durch die Sicherung erlaubten Stromflusses zu einem Schmelzen eines in der Fig. 1a nicht dargestellten Sicherungsdrahtes in Folge einer starken Überhitzung des Sicherungsdrahtes führt, wodurch ein Stromfluß zwischen dem ersten Anschluss 3 und dem zweiten Anschluss 2 unterbunden wird. Ferner kann die Sicherung 1 auch als eine Schaltsicherung ausgeführt sein, bei der ein zu hoher Stromfluß zu der Auslösung eines in der Sicherung 1 angeordneten Schalters führt, der durch eine manuelle Betätigung wieder zurückgesetzt werden kann. Eine derartige Schaltsicherung ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Das Gehäuse 4 ist vorzugsweise als ein Kunststoffgehäuse ausgeführt, in dem die vorzugsweise ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial bestehende Leiterplatte 6 angeordnet ist. Die elektrischen Bauelemente 7 dienen z. B. einer Steuerung des durch die Sicherung 1 fließenden Stromes und schalten insbesondere ein an dem Anschlusskabel 10 angeschlossenen Verbraucher ein oder aus. Ferner sind auf der Leiterplatte 6 in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel elektrische Bauelemente 7 angeordnet, die mit einer Spannungstransformation und/oder einer Wechsel- bzw. Gleichrichtung des in das Steuergerät geführten Stromes dienen. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel dienen die elektrischen Bauelemente 7 dazu, Daten von einem mit dem Steuergerät verbundenen CAN- Bus auszulesen und zu verarbeiten. Der Anschlussstecker 9 ist vorzugsweise eine Kunststoffhülse, die in Ihrem Inneren passgenau eine Hohlbuchse aus einem Metall enthält, die an den zweiten Anschluss 2, von dem in der Fig. 1a nur ein kleiner Streifen sichtbar ist, anschließt, diesen weitestgehend umfasst und hierbei von der Sicherung 1, vorzugsweise durch von an dem zweiten Anschluss angeordneten Rasthaken, gehalten wird. Das Anschlusskabel 10 ist vorzugsweise durch Löten, Klemmen oder Aufpressen mit dem als Hohlbuchse ausgeführten zweiten elektrischen Kontakt 15 verbunden. Anstelle der Kupferplatte 5 kann auch eine Platte aus einem anderen Metall, z. B. aus Stahl oder aus Messing verwendet werden.

In der Fig. 1b ist eine seitliche Ansicht der Sicherung 1 dargestellt. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Elemente. Der zweite Anschluss 2 der Sicherung 1 wird in der Fig. 1b durch den ersten Anschluss 3 verdeckt. Ebenso ist das Anschlusskabel 10 und der Anschlussstecker 9 nicht sichtbar. Die Kupferplatte 5 bildet innerhalb des Gehäuses unterhalb der Sicherung 1 einen ersten Haltearm 12 und einen zweiten Haltearm 13 aus. Auf der der Sicherung 1 abgewandten Seite des ersten elektrischen Anschlusses 3 ist zwischen dem ersten Haltearm 12 und dem zweiten Haltearm 13 eine Öffnung 11 in die Kupferplatte 5 eingebracht, wobei eine Breite der Öffnung 11 über die Breite des ersten Anschlusses 3 hinausgeht. Durch die Öffnung 11 ist der erste Haltearm 12 und der zweite Haltearm 13 in Bewegungsrichtung ungefähr senkrecht zu dem ersten elektrischen Anschluss 3 der Sicherung 1 bewegbar, so dass die Sicherung 1 durch den ersten Haltearm 12 und den zweiten Haltearm 13 aufgenommen und gehalten wird. Der erste Haltearm 12 und der zweite Haltearm 13 werden ebenso wie die Öffnung 11 bevorzugt durch Ausstanzen aus der Kupferplatte 5 hergestellt. Die Kupferplatte 5 ist auf die Leiterplatte 6 aufgesetzt. Eine elektrische Verbindung zwischen der Kupferplatte 5 und der Leiterplatte 6 ist in der Fig. 1 nicht dargestellt. Neben der durch den ersten und zweiten Haltearm 12, 13 ausgebildeten Halter für die Sicherung 1 sind weitere Halteplätze 16 an der Kupferplatte 5 angeordnet, in die ebenfalls Sicherungen einbringbar sind. Durch weitere, an den Halteplätzen 16 anbringbare Sicherungen sind weitere elektrische Verbraucher durch das Steuergerät mit einer elektrischen Spannung bzw. mit elektrischem Strom versorgbar.

In der Fig. 2 ist ein Schaltbild für eine Spannungsversorgung mehrerer Verbraucher dargestellt. Eine derartige Schaltung findet vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug Verwendung, wobei verschiedene Verbraucher wie z. B. ein Autoradio, eine Klimaanlage, eine Fahrzeugbeleuchtung oder ein Navigationssystem mit einer elektrischen Spannung versorgt werden. Eine Spannungsversorgung, vorzugsweise eine Fahrzeugbattetie, ist mit einem ersten Pol an Masse 22 und mit einem zweiten Pol an ein Steuergerät 21 angeschlossen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in dem Steuergerät 21 die im allgemeinen von einer Fahrzeugbatterie und/oder einem Fahrzeuggenerator gelieferte Spannung von ca. 14 Volt in eine Bordspannung von 42 Volt transformiert. Das Steuergerät 21 ist ebenfalls an Masse 22 angeschlossen. Eine erste Sicherung 23 ist erfindungsgemäß an einem ersten Ausgang 31 des Steuergeräts 21 mit einem ersten elektrischen Anschluss angeschlossen. Die erste Sicherung 23 ist ferner über den zweiten elektrischen Anschluss an einen ersten elektrischen Verbraucher 28 angeschlossen. Der erste elektrische Verbraucher 28 ist in der Fig. 2 nicht näher ausgeführt und kann für einen beliebigen Verbraucher stehen, z. B. für ein Navigationsgerät oder ein Autoradio. Indem der erste elektrische Verbraucher ebenfalls an Masse 22 angeschlossen ist, ist über die Fahrzeugbatterie 20, das Steuergerät 21, die erste Sicherung 23 und den ersten elektrischen Verbraucher 28 ein Stromkreis schließbar. Eine Steuerung erfolgt dabei über das Steuergerät 21, das mit einer Bedieneinheit 30 verbunden ist, die vorzugsweise in einem Fahrzeuginnenraum angeordnet ist und durch die ein Benutzer den ersten elektrischen Verbraucher 28 an- und ausschalten kann. Ferner ist das elektrische Steuergerät 21 über einen zweiten Ausgang 32 mit einer zweiten Sicherung 24 und einem zweiten elektrischen Verbraucher 27 verbunden, der ebenfalls an Masse 22 angeschlossen ist. Ferner ist das elektrische Steuergerät über einen dritten Ausgang 33, eine dritte Sicherung 25 und einen dritten elektrischen Verbraucher 26 ebenfalls mit Masse 22 verbunden. Die Verbindungen zu dem zweiten und dem dritten elektrischen Verbraucher 26, 27 entsprechen der Verbindung zu dem ersten elektrischen Verbraucher 28. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen den Sicherungen 23, 24, 25 und den elektrischen Verbrauchern 26, 27 und 28 in der Form eines Kabelbaums ausgeführt, wobei ein Kabelbaum durch eine Bündelung einer Vielzahl von Kabeln ausgeführt ist. Durch das elektrische Steuergerät sind die einzelnen elektrischen Verbraucher 26, 27 und 28 jeweils einzeln elektrisch ansteuerbar. Die Anzahl der angeschlossene Verbraucher ist nicht auf die angegebene Anzahl beschränkt, sondern kann erhöht werden. Hierbei sind in einem weiteren Ausführungsbeispiel für verschiedene Gruppen von Verbrauchern verschiedene Anschlußbereiche vorzusehen, die jeweils getrennt elektrisch schaltbar sind. Während z. B. Ausgänge für die Fahrzeugbeleuchtung nur bei eingeschalteter Zündung mit einer Spannung beaufschlagt sind, wird ein Türsteuermodul, das auch eine Alarmanlagenfunktion bei abgestelltem Fahrzeug ausübt, ständig mit einer Spannung versorgt. Das Steuergerät 21 ist über eine CAN-Bus 35, steuerbar, über den Daten übertragbar sind und über den dem Steuergerät z. B. übermittelbar ist, ob die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet ist.

Claims (12)

1. Elektrische Sicherung mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Anschluss, wobei die elektrische Sicherung an einem Gehäuse angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (3) mit einem ersten elektrischen Kontakt (5, 12, 13) an oder in dem Gehäuse (4) verbunden ist und dass der zweite Anschluss (2) mit einem Anschlusskabel (10) verbunden ist.

2. Elektrische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusskabel (10) über einen Anschlussstecker (9, 15) mit dem zweiten Anschluss (2) verbunden ist.

3. Elektrische Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstecker (9) an das Gehäuse (4) anschließt.

4. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (4) eine Leiterplatte (6) angeordnet ist und dass der erste elektrischen Kontakt (5) mit der Leiterplatte (6) verbunden ist.

5. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Kontakt (5, 12, 13) als eine elastische Halterung ausgeführt ist und die Sicherung (1) über den ersten Anschluss (3) von dem ersten elektrischen Kontakt (12, 13) gehalten wird.

6. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Anschluss (3) der elektrischen Sicherung (1) in den ersten elektrischen Kontakt (12, 13) einsteckbar und verrastbar ist.

7. Elektrische Sicherung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elektrische Kontakt aus einem Metallgitter (5), vorzugsweise einem Kupferstanzgitter, ausgeführt ist.

8. Elektrisches Steuergerät mit einem Gehäuse und einer in dem elektrischen Steuergerät angeordneten elektrischen Schaltung vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Spannung über eine elektrische Sicherung (1, 23, 24, 25) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in das Steuergerät (4, 21) einführbar oder aus dem Steuergerät (4, 21) herausführbar ist.

9. Elektrisches Steuergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) des elektrischen Steuergeräts mindestens eine Breitseite (14) und mindestens eine Schmalseite (8) aufweist und dass die elektrische Sicherung (1) an der Schmalseite (8) angeordnet ist.

10. Elektrisches Steuergerät nach einem der Ansprüchen 8-9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Steuergerät (4, 21) eine Vielzahl von Sicherungen (23, 24, 25) aufweist.

11. Elektrisches Steuergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl von Sicherungen (23, 24, 25) über verschiedene, elektrisch voneinander getrennte Metallgitter (5) kontaktierbar sind und dass eine Spannungsbeaufschlagung der einzelnen Metallgitter (5) jeweils getrennt durch das Steuergerät (21), vorzugsweise durch ein Relais, schaltbar sind.

12. Elektrisches Steuergerät nach einem der Ansprüchen 8-11 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (2) der Sicherung mit einem Anschlusskabel (10) aus einem Kabelbaum vorzugsweise in einem Fahrzeug verbunden ist.