DE10132741A1 - Steckverbindung - Google Patents

Abstract

Um die Anzahl der erforderlichen Steckvorgänge bei der Verbindung meherer Modulsätze (4A, B 6C, D) eines Bordnetzes für ein Kraftfahrzeug möglichst gering zu halten, ist ein Matrixstecker (2) vorgesehen, über den zumindest zwei erste Modulsätze (4A, B) mit zumindest zwei zweiten Modulsätzen (6C, D) verbunden sind. Den ersten Modulsätzen (4A, B) ist dabei ein gemeinsames erstes Steckerteil (10) mit mehreren Steckebenen (14A, B) zugeordnet. Jeder der zweiten Modulsätze (6C, D) weist ein eigenes zweites Steckerteil (12C, D) auf. Zur Verbindung der Modulsätze (4A, B; 6C, D) werden die zweiten Steckerteile (12C, D) kreuzweise zu den Steckebenen (14A, B) in das erste Steckerteil (10) gesteckt. Dabei wird jeder der zweiten Modulsätze (6C, D) gleichzeitig mit mehreren der ersten Modulsätze (4A, B) verbunden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung zur Verbindung mehrerer Modulsätze eines elektrischen Leitungssystems, insbesondere zur Verbindung mehrerer Modulsätze eines Bordnetzes für ein Kraftfahrzeug.
• Das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs setzt sich üblicherweise aus mehreren Teilen zusammen, die als sogenannte Modulsätze vorgefertigt werden und bei der Montage am Kraftfahrzeug lediglich noch miteinander verbunden werden müssen. In derartigen Modulsätzen sind beispielsweise Leitungen mit der gleichen elektrischen Funktion zusammengefasst. Derartige Funktionen sind beispielsweise die Stromversorgung, ein Datenbussystem oder ein Multimediasystem, welches zur Information und Unterhaltung vorgesehen ist. Das Multimediasystem wird auch als Infotainmentsystem bezeichnet. Daneben werden auch Leitungen, die zur Versorgung eines bestimmten Bereichs im Kraftfahrzeug vorgesehen sind, in einem Modulsatz zusammengefasst. Ein derartiger Bereich ist beispielsweise die Tür, der Dachhimmel, der Motorraum oder die Karosserie.
• Üblicherweise werden die einzelnen Module über Steckverbindungen miteinander verbunden. Da hierbei in der Regel ein Modulsatz gleichzeitig mit mehreren anderen Modulsätzen zu verbinden ist, ist eine große Anzahl von Steckvorgängen erforderlich. Dies führt bei der Montage zu einem hohen Zeitbedarf.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine montagefreundliche Steckverbindung zwischen mehreren Modulsätzen zu ermöglichen.
• Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Darin ist vorgesehen, dass zumindest zwei erste Modulsätze mit zumindest zwei zweiten Modulsätzen mit Hilfe eines Steckers verbunden werden. Der Stecker weist dabei ein erstes Steckerteil mit mehreren Steckebenen auf, wobei jede Steckebene erste Steckkontakte für jeweils einen der ersten Modulsätze aufweist. Der Stecker weist weiterhin für jeden der zweiten Modulsätze ein zweites Steckerteil mit zweiten Steckkontakten auf. Im montierten Zustand sind die beiden Steckerteile kreuzweise zueinander ausgerichtet derart, dass die zweiten Steckkontakte jedes zweiten Modulsatzes mit den ersten Steckkontakten von zumindest zwei der ersten Modulsätze verbunden sind.
• Durch diese Ausgestaltung ist eine Art Matrixstecker verwirklicht, der es ermöglicht, dass über die zweiten Steckerteile jeder der zweiten Modulsätze mit nur einem Steckvorgang gleichzeitig mit mehreren der ersten Modulsätze verbunden wird. Da bisher für die Verbindung jedes ersten Modulsatzes mit jedem zweiten Modulsatz eine eigene Steckverbindung erforderlich war, sind durch den Matrixstecker die Anzahl der Steckvorgänge bei der Montage erheblich reduziert. Damit ist auch der Zeitbedarf für die Montage reduziert. Die Anzahl der Steckverbindungen wird dabei umso stärker reduziert, je mehr Modulsätze über den Matrixstecker miteinander verbunden werden. Dabei entspricht die Anzahl der einzelnen Steckebenen des ersten Steckerteils der Anzahl der ersten Modulsätze. An das erste Steckerteil kann dann eine nahezu beliebige Anzahl von zweiten Steckerteilen angesteckt werden, die jeweils die über die einzelnen Steckebenen und über die ersten Modulsätze bereitgestellten elektrischen Signale nach nur einem einzigen Steckvorgang abgreifen.
• Zweckdienlicherweise sind die ersten Modulsätze als Funktionsmodulsätze ausgebildet, über die eine elektrische Funktion, insbesondere eine Stromversorgung, ein Datenbussystem und/oder ein Infotainmentsystem, bereitgestellt wird. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweiten Modulsätze als Bereichsmodulsätze ausgebildet sind, über die ein bestimmter örtlicher Bereich, insbesondere der Türbereich, der Dachbereich, der Karosseriebereich und/oder der Motorbereich eines Kraftfahrzeugs, an das Bordnetz des Kraftfahrzeugs angebunden wird. Durch diese Zuordnung werden in vorteilhafter Weise, beispielsweise die gesamten elektrischen Komponenten für eine Kraftfahrzeug-Tür durch nur einen Steckvorgang an das Bordnetz angeschlossen. Hierzu ist dem Bereichsmodulsatz für die Tür das zweite Steckerteil zugeordnet, welches in das erste Steckerteil des Matrixsteckers gesteckt und hierbei an die Funktionsmodulsätze angeschlossen wird. Dabei wird der Bereichsmodulsatz mit nur einem Steckvorgang gleichzeitig beispielsweise verbunden mit der Stromversorgung für einen elektrischen Fensterheber, mit der Stromversorgung für einen Außenspiegel und mit Signalleitungen für die Übermittlung von Audiosignalen an Lautsprechern usw.
• Es besteht natürlich auch die Möglichkeit der umgekehrten Zuordnung der Funktionsmodulsätze und Bereichsmodulsätze zum ersten bzw. zweiten Steckerteil, so dass die Bereichsmodulsätze als erste Modulsätze und die Funktionsmodulsätze als zweite Modulsätze herangezogen werden.
• Sowohl die Funktionsmodulsätze als auch die Bereichsmodulsätze sind als vorgefertigte und bereits vormontierte Teilkabelsätze ausgebildet. Beim Zusammenbau des Kraftfahrzeugs ist beispielsweise die komplette Elektrik in einer Tür oder in einem Türmodul integriert und wird zusammen mit dem Türeinbau ans Bordnetz angeschlossen. Durch die Verwendung des Matrixsteckers ist hierbei lediglich ein Steckvorgang oder es sind nur sehr wenige Steckvorgänge erforderlich. Die Montage erfolgt daher sehr rasch. Die Verwendung des Matrixsteckers unterstützt also in besonderer Weise ein modulares Fertigungs- und Montagesystem.
• Um eine einfache Vormontage zu ermöglichen, ist weiterhin vorgesehen, dass die Steckebenen als Steckleisten ausgebildet und über einen Halterahmen zum ersten Steckerteil zusammengefügt sind. Bei der Vormontage der ersten Modulsätze wird daher in bisher üblicher Weise an jedem Modulsatz ein Steckelement in Form einer Steckleiste angeschlagen. Erst am Ende der Vormontage werden die Steckleisten mehrerer der ersten Modulsätze zum ersten Steckerteil über den Halterahmen zusammengefasst. Bisher übliche Prozessabläufe bei der Vorfertigung von Kabelsätzen brauchen daher nicht oder nur geringfügig abgeändert zu werden.
• Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist zumindest eines der beiden Steckerteile an einem Gehäuse eines Steuergeräts angeordnet. Dadurch ist eine örtlich definierte Trennstelle zwischen den einzelnen Modulsätzen gegeben. Bisher wurden die einzelnen Modulsätze über Steckverbindungen an nicht vordefinierten Orten miteinander verbunden, und es lagen daher sogenannte "fliegende Trennstellen" vor. Durch die Ausbildung der fixierten und zentralen Trennstelle am Steuergerät ist die Handhabung sowohl bei der Montage als auch beispielsweise bei einer Überprüfung der Funktionsfähigkeit bei einem Störfall vereinfacht.
• Bevorzugt werden über die Steckverbindung unterschiedliche Arten von Leitungen miteinander kontaktiert. Hierzu führen zu den verschiedenen Steckerebenen des ersten Steckerteils und/oder zu den verschiedenen zweiten Steckerteilen die unterschiedlichen Arten von Leitungen, beispielsweise Flachleitungen, herkömmliche Rundleitungen, Folienleitungen oder auch Leiterplatten. Mit dem Matrixstecker wird daher eine Technologietrennstelle und damit der Wechsel zwischen unterschiedlichen Leitungstechnologien ermöglicht. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, von einer herkömmlichen Koaxialleitung auf eine Hochfrequenzfolienleitung oder direkt auf eine auf der Leiterplatte integrierte Elektronik zu wechseln. Durch die Möglichkeit der Verwendung unterschiedlicher Leitungstechnologien können diese im gesamten Bordnetz entsprechend ihren funktionellen Eigenschaften optimal eingesetzt werden.
• Die bereits erwähnte Leiterplatte ist für eine möglichst kompakte Ausgestaltung dabei bevorzugt unmittelbar am Steckerteil angeordnet. In der Steckverbindung ist daher bereits eine Elektronik integriert und es kann im Matrixstecker beispielsweise eine Signalumwandlung oder Signalaufbereitung erfolgen. Insbesondere bei der direkten Integration einer Leiterplatte als Anschlussleitung am Steckerteil brauchen die auf der Leiterplatte implementieren Funktionen nicht extra in einem Steuergerät angeordnet werden. Ein Durchschleifen von Leitungen durch das Steuergerät zu der Steckverbindung ist nicht notwendig.
• In zweckdienlichen Weiterbildungen ist eine Steckerkodierung vorgesehen, die ein fehlerhaftes Verbinden der einzelnen Steckerteile untereinander verhindert. Diese Steckerkodierung kann dabei mechanisch durch Kodierstifte oder ähnliches oder auch optisch durch entsprechend gewählte Farben oder Markierungspunkte erfolgen. Weiterhin sind im gesteckten Zustand die einzelnen Steckerteile vorzugsweise miteinander verriegelt, beispielsweise verrastet, um ein versehentliches Lösen der Steckverbindung zu verhindern. Für eine möglichst einfache Montage sind weiterhin bevorzugt Steckhilfen vorgesehen, beispielsweise in Form von Führungen. Um insgesamt eine möglichst kostengünstige Ausgestaltung auch für unterschiedlichste Steckverbindungen zu ermöglichen, ist das Steckverbindungssystem mit dem Matrixstecker vorteilhafterweise als eine Art Baukastensystem aufgebaut, welches sich aus wenigen gleichen Teilen zusammensetzt, die unterschiedlich miteinander kombinierbar sind.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und stark vereinfachten Darstellungen:
• Fig. 1 eine Steckverbindung in einer ersten Ausgestaltung und
• Fig. 2 eine Steckverbindung in einer zweiten Ausgestaltung, bei der mehrere Leitungstechnologien miteinander kombiniert sind.
• Nach Fig. 1 ist bei der Steckverbindung vorgesehen, dass über einen im Folgenden als Matrixstecker 2 bezeichneten Stecker zwei erste Modulsätze 4A, B mit zwei zweiten Modulsätzen 6C, D, elektrisch verbunden werden. Die einzelnen Modulsätze 4A, B; 6C, D sind jeweils nur schematisch durch Ellipsensymbole angedeutet. Jeder Modulsatz 4A, B; 6C, D umfasst mehrere Einzelleitungen 8. Der Übersichtlichkeit halber ist ein Teil der Einzelleitungen 8 des ersten Modulsatzes 4B sowie des zweiten Modulsatzes 6C nicht dargestellt.
• Der Matrixstecker 2 weist ein erstes Steckerteil 10 auf, an dem die Einzelleitungen 8 der beiden ersten Modulsätze 4A, B angeschlossen sind. Das erste Steckerteil 10 ist dabei untergliedert in zwei Steckebenen 14A, B, die durch einzelne Steckleisten gebildet sind. Die Einzelleitungen 8 des ersten Modulsatzes 4A sind zu der Steckebene 14A geführt und enden dort in ersten Steckkontakten 16A. Die Einzelleitungen 8 des ersten Modulsatzes 4B enden in ersten Steckkontakten 16B der Steckebene 14B. Jedem ersten Modulsatz 4A, B ist daher eine eigene Steckebene 14A, B zugeordnet. Die beiden als Steckleisten ausgebildeten Steckebenen 14A, B sind zum ersten Steckerteil 10 über einen Halterahmen 18 zusammengefasst.
• Den Einzelleitungen 8 der zweiten Modulsätze 6C, D ist jeweils ein eigenes zweites Steckerteil 12C, D zugeordnet. In den zweiten Steckerteilen 12C, D sind zweite Steckkontakte vorgesehen, die komplementär zu den ersten Steckkontakten 16C, D ausgebildet sind. Aufgrund der perspektivischen Darstellung sind die zweiten Steckkontakte nicht zu erkennen.
• Zur elektrischen Kontaktierung der einzelnen Modulsätze 4A, B; 6C, D werden die beiden zweiten Steckerteile 12C, D in das erste Steckerteil 10 eingesteckt. Dabei wird durch nur einen Steckvorgang beispielsweise der zweite Modulsatz 6A zugleich mit den beiden ersten Modulsätzen 4A, B verbunden. Im gesteckten Zustand sind die zweiten Steckerteile 12C, D senkrecht zum ersten Steckerteil 10 ausgerichtet. Die Steckebenen 14A, B und die zweiten Steckerteile 12C, D sind daher kreuzweise oder matrixartig zueinander ausgerichtet.
• Der Matrixstecker 2 ist insbesondere zur Verbindung von einzelnen Modulsätzen 4A, B; 6C, D in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges vorgesehen. Über den ersten Modulsatz 4A wird beispielsweise eine Stromversorgung über eine Vorsicherungsdose für die beispielsweise in den Türen vorgesehene Elektrik bereitgestellt. Über den ersten Modulsatz 4B sind weiterhin beispielsweise die Lautsprecherleitungen von einem Radio bereitgestellt. Sowohl die Vorsicherungsdose als auch das Radio sind Elemente, die üblicherweise im Cockpitbereich eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Das erste Steckerteil 10 ist daher beispielsweise insgesamt einem Cockpit-Modulsatz zugeordnet, wobei die beiden ersten Modulsätze 4A, B als Untermodulsätze ausgebildet sind und bestimmte elektrische Funktionen bereitstellen. Die ersten Modulsätze 4A, B lassen sich daher auch als Funktionsmodulsätze bezeichnen.
• Demgegenüber sind die zweiten Modulsätze 6C, D insbesondere als Bereichsmodulsätze ausgebildet. Dabei ist beispielsweise der eine zweite Modulsatz 6C zum Anschluss der Fahrertür und der andere zweite Modulsatz 6D zum Anschluss der Beifahrertür an das Cockpitmodul vorgesehen. Ein solcher zweiter Modulsatz 6C, D dient beispielsweise auch zum Anschluss eines Innenraum-Leitungssatzes an das Cockpitmodul. Über den Innenraum-Leitungssatz werden beispielsweise Bedienelemente in einer Mittelkonsole zwischen den Vordersitzen angesteuert. Als Bereichsmodulsatz wird hierbei ein Modulsatz verstanden, über den ein bestimmter Kraftfahrzeug-Bereich an das Bordnetz angeschlossen wird. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 greift das zweite Steckerteil 12C für den Bereichsmodulsatz 6A (zweiter Modulsatz) die vom ersten Steckerteil über die entsprechenden Einzelleitungen 8 bereitgestellte Stromversorgung sowie die Lautsprecheranbindung für die Fahrertür ab. In gleicher Weise greift das zweite Steckerteil 12D diese elektrischen Funktionen vom ersten Steckerteil 10 für die Beifahrertür ab.
• Falls von mehreren zweiten Steckerteilen 12C, D auf identische Signale, beispielsweise auf eine permanent anliegende Versorgungsspannung zugegriffen wird, so besteht die Möglichkeit, diese Versorgungsspannung dem ersten Steckerteil 10 lediglich einmal zuzuführen und in einer Steckebene eine Vielzahl von Abgriffsmöglichkeiten für die Versorgungsspannung für mehrere zweite Steckerteile bereitzustellen. Dadurch ist der Verdrahtungsaufwand vermindert.
• Bei der Ausgestaltung nach Fig. 2 ist die Verknüpfung unterschiedlicher Leitungstechnologien über den Matrixstecker 2 vorgesehen. Während der Steckebene 14B und dem zweiten Steckerteil 12D herkömmliche Einzelleitungen 8 insbesondere in Form von Einzeldrähten zugeführt werden, ist an der als Steckleiste ausgebildeten Steckebene 14A unmittelbar eine Leiterplatte 20 angeschlossen. Am zweiten Steckerteil 12C ist eine Folienleitung 22 angeschlossen. Auf der Leiterplatte 20 sind mehrere Bausteine 24 angeordnet, so dass über die Leiterplatte 20 elektrische Funktionen bereitgestellt sind und beispielsweise eine Signalauswertung oder -umwandlung erfolgen kann. Die Leiterplatte 20 wird über hier nicht dargestellte Versorgungsleitungen angeschlossen. Die Leiterplatte 20 ist zusätzlich von einem Leiterplattengehäuse 26 umgeben, das zum Schutz der Leiterplatte 20 dient und diese vollständig umgibt. In der Figur ist das Leiterplattengehäuse 26 der Übersichtlichkeit halber nicht vollständig geschlossen dargestellt. Das Leiterplattengehäuse 26 bildet zugleich einen Teil des Halterahmens 18, über den die beiden Steckebenen 14A, B zusammengehalten sind.
• In Fig. 2 ist weiterhin schematisch ein Gehäuse 28 eines Steuergeräts gestrichelt und ausschnittsweise dargestellt. Das erste Steckerteil 10 des Matrixsteckers 2 ist hierbei unmittelbar am Gehäuse 28 angeordnet und sogar teilweise im Gehäuse 28 integriert. Durch die definierte Anordnung des ersten Steckerteils 10 am Gehäuse 28 ist eine lokal fest definierte Trennstelle zwischen den einzelnen Modulsätzen 4A, B; 6C, D gegeben. Alternativ zu der dargestellten Ausführungsform, bei der das erste Steckerteil 10 in das Gehäuse 28 integriert ist und die Leiterplatte 20 in das Innere des Gehäuses 28 hineinreicht, besteht auch die Möglichkeit, am Gehäuse 28 eine Fixiervorrichtung für den Matrixstecker 2 vorzusehen und diesen vollständig außerhalb des Gehäuses 28 anzuordnen. Dadurch bleibt der Vorteil der definierten Trennstelle erhalten. Zusätzlich bietet die Anordnung des Matrixsteckers 2 außerhalb des Gehäuses 28 den Vorteil, dass die zum Matrixstecker geführten Einzelleitungen 8 bzw. die Leiterplatte 26 nicht durch das Gehäuse 28 und durch das Steuergerät hindurchgeschleift werden müssen. Für die Anbindung des Steuergeräts an das Bordnetz ist beispielsweise eine eigene Steckebene vorgesehen, die über aus dem Gehäuse 28 herausgeführte Einzelleitungen 8 angeschlossen ist. Bezugszeichenliste 2 Matrixstecker
  4A, B erster Modulsatz
  6C, D zweiter Modulsatz
  8 Einzelleitung
  10 erstes Steckerteil
  12C, D zweites Steckerteil
  14A, B Steckebene
  16A, B erster Steckkontakt
  18 Halterahmen
  20 Leiterplatte
  22 Folienleitung
  24 Baustein
  26 Leiterplattengehäuse
  28 Gehäuse
  

Claims (8)

1. Steckverbindung zur Verbindung mehrerer Modulsätze (4A, B; 6C, D) eines elektrischen Leitungssystems, insbesondere zur Verbindung mehrerer Modulsätze (4A, B; 6C, D) eines Bordnetzes für ein Kraftfahrzeug, mit einem Stecker (2), über den zumindest zwei erste Modulsätze (4A, B) mit zumindest zwei zweiten Modulsätzen (6C, D) verbunden sind, wobei
den ersten Modulsätzen (4A, B) ein gemeinsames erstes Steckerteil (10) des Steckers (2) mit mehreren Steckebenen (14A, B) zugeordnet ist und jede Steckebene (14A, B) erste Steckkontakte (16C, D) für jeweils einen der ersten Modulsätze (4A, B) aufweist,
jeder der zweiten Modulsätze (6C, D) ein zweites Steckerteil (12C, D) des Steckers (2) mit zweiten Steckkontakten aufweist,
im gesteckten Zustand die zweiten Steckerteile (6C, D) kreuzweise zu den Steckebenen (14A, B) in das erste Steckerteil (10) gesteckt sind, so dass die zweiten Steckkontakte jedes zweiten Modulsatzes (6C, D) mit den ersten Steckkontakten (14A, B) von zumindest zwei der ersten Modulsätze (4A, B) verbunden sind.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, bei dem die ersten Modulsätze (4 A, B) als Funktionsmodulsätze ausgebildet sind, über die eine elektrische Funktion, insbesondere eine Stromversorgung, ein Datenbussystem und/oder ein Infotainmentsystem, bereitgestellt wird.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweiten Modulsätze (6C, D) als Bereichsmodulsätze ausgebildet sind, über die ein bestimmter örtlicher Bereich, insbesondere ein Türbereich, ein Dachbereich, ein Karosseriebereich und/oder ein Motorbereich eines Kraftfahrzeugs, an das Leitungssystem angebunden wird.

4. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steckebenen (14A, B) als Steckleisten ausgebildet und über einen Halterahmen (18) zum ersten Steckerteil (10) zusammengefügt sind.

5. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eines der Steckerteile (10; 12C, D) an einem Gehäuse (28) eines Steuergeräts angeordnet ist.

6. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu den verschiedenen Steckebenen (14A, B) des ersten Steckerteils (10) und/oder zu den verschiedenen zweiten Steckerteilen (12C, D) unterschiedliche Arten von Leitungen (8, 20, 22) führen.

7. Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Leiterplatte (20) unmittelbar am Steckerteil (10; 12C, D) angeordnet ist.

8. Stecker (2) für die Steckverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem mehrere Steckebenen (14A, B) aufweisenden ersten Steckerteil (10) und mit mehreren zweiten Steckerteilen (12C, D), die im gesteckten Zustand jeweils kreuzweise zu den Steckebenen (14A, B) in das erste Steckerteil (10) eingesteckt sind.