-
Die
Erfindung betrifft ein modular aufgebautes Potentialverteilungsmodul
für Kraftfahrzeuge.
In einem Potentialverteilungsmodul wird mit einer Leiteranordnung
das Spannungspotential und die Ströme des Bordnetzanschlusses
auf den Kabelsatz und die angeschlossenen Verbraucher verteilt.
Beschaltung und Absicherung der Verbraucher erfolgt hierbei mit
Relais und Stecksicherungen, die mechanisch in Steckplätze des
Potentialverteilungsmoduls eingesetzt werden und mit den elektrischen
Kontakten auf der Leiteranordnung die elektrische Kontaktierung der
mit dem Kabelsatz angeschlossenen Verbraucher an die Bordnetzspannung
vervollständigen.
-
Potentialverteilungsmodule
der eingangs genannten Art befinden sich in vielfältiger Form
bereits in den Bordnetzen von Kraftfahrzeugen im Einsatz. Auch im
druckschriftlichen Stand der Technik sind hierzu mehrere Schriften
zu finden.
-
In
der
US 5179503 ist ein
Potentialverteilungsmodul für
Kraftfahrzeuge der eingangs beschriebenen Art offenbart. In dem
Potentialverteilungsmodul werden die Relais und die verschiedenen
Sicherungen zusammengefasst. Der modulare Aufbau bezieht sich hierbei
auf die im Trägerkörper vorgehaltenen
Steckplätze,
in die die erwähnten
Relais und Sicherungen als Module eingesetzt werden können. Die Leistungsverteilung
erfolgt mit einem vorgegeben Leiterrahmen, der das eingangsseitig anliegende
Spannungspotential auf die ausgangsseitigen Anschlüsse verteilt,
sofern durch gesteckte Relais und Sicherungen eine Kontaktierung
hergestellt ist.
-
Aus
der
DE 19724254 A1 ist
eine weitere Zentralelektrik der eingangs beschriebenen Art bekannt.
Der modulare Aufbau bezieht sich hier auf die Funktionale Trennung
in Sicherungs- und
Relaisbox, Elektrik- und Elektronikmodul und Kontaktträgerkörper. Das
Zusammenfügen
der Bauteile erfolgt durch Stecken und Verschrauben wobei die Verschraubung auch
die Kraft zur Überwindung
der Steckkontaktkräfte
aufbringt.
-
Aus
der WO98/18180 ist ein weiteres Potentialverteilungsmodul der eingangs
beschriebenen Art für
Kraftfahrzeuge offenbart. Dieses Potentialverteilungsmodul integriert
auf einer seiner Leiterplatten ein Interface zum Anschluss von zusätzlichen
Elektronikmodulen. Dies ermöglicht
die Integration von Elektronikmodulen im Potentialverteilungsmodul.
-
Allen
vorgenannten Potentialverteilungsmodulen gemeinsam ist es, dass
die Steckplätze
für Sicherungen
und Relais stets im Trägerkörper des Leistungsverteilermoduls
angeordnet sind und die steckbaren Ausgänge des Leistungsverteilermoduls keine
Sicherungen oder Relais enthalten. Verbraucherabsicherung und Beschaltung
erfolgt in den vorgenannten Potentialverteilungsmodulen im Bauteil selbst.
Hierdurch werden die Module bei modernen Kraftfahrzeugen mit umfangreichen
Bordnetzen und entsprechend großen
Kabelsätzen
groß und
unhandlich.
-
Das
hat Nachteile vor allem bei der Montage des Kabelsatzes und des
Potentialverteilungsmodul in der Fertigung des Kraftfahrzeuges.
Zu große
und unhandliche Potentialverteilungsmodule erschweren den Einbau
derselben erheblich. Das Variantenhandling von verschiednen Ausstattungslinien
der Kraftfahrzeuge mit einer unterschiedlichen Anzahl von elektrischen
Verbrauchern im Bordnetz macht bei den bisher eingesetzten Potentialverteilungsmodulen eine Überbestückung mit
Sicherungen notwendig, wenn man eine vollständige Vorkonfektionierung und damit
eine dringend gewünschte
Teilezahlreduzierung in der Montage realisieren will. Will man die Überbestückung vermeiden,
müsste
man die einzelnen Sicherungen je nach Ausstattungslinie bei der Montage
in das Potentialverteilungsmodul einsetzen, was die Anzahl der zu
montierenden Teile in der Montage zu drastisch erhöhen würde.
-
Hier
eine Verbesserung zu erzielen und bei den Fertigungskonzepten für die Fahrzeuge
mehr Flexibilität
zwischen Kabelbaumkonfektionär
und Automobilhersteller zu ermöglichen
ist Aufgabe der hier offenbarten Erfindung.
-
Die
Aufgabe wird gelöst
mit einem Potentialverteilungsmodul mit den Merkmalen von Anspruch 1.
Weitere Ausbildungsvarianten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und
in der folgenden Beschreibung offenbart.
-
Die
Lösung
gelingt hauptsächlich
mit einem Potentialverteilungsmodul, bei dem die Bestückung mit
Sicherungen mit Hilfe von vorkonfektionierbaren Sicherungsträgern erfolgt,
wobei diese Sicherungsträger
am vom Potentialverteilungsmodul abgehenden Kabelstrang als steckbare
Sicherungsträger
ausgebildet sind, die bei Bedarf erst bei der Montage des Bordnetzes
auf dem Potentialverteilungsmodul gesteckt werden. Ebenso können die
Relais bei Bedarf erst nach Montage des Potentialverteilungsmoduls im
Kraftfahrzeug gesteckt werden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des Potentialverteilungsmoduls wird der unbestückte Relaisblock zusammen mit
dem Kabel der Spannungsversorgung und dem Kabel der Relaisansteuerung als
einheitlicher Kabelstrang vorkonfektioniert. Hierzu werden die Kabel
für Spannungsversorgung
und Relaisansteuerung parallel zueinander in vorzugsweise einem
Kabelstrang geführt
und dieser Kabelstrang an der schmalen Querseite des Relaisblocks, der
in seiner Längsausrichtung
in Fortsetzung des Kabelstranges ausgerichtet ist, eingeführt. Die
Verteilung der Spannungspotentiale auf die abgehenden Leitungen
erfolgt in an sich bekannter Weise über Leiteranordnungen im Relaisblock.
-
Mit
der Erfindung werden hauptsächlich
die folgenden Vorteile erzielt:
Ein unbestückter Relaisblock ist in der
Montage bei der Kraftfahrzeugfertigung auf Grund seines deutlich verringerten
Volumens gegenüber
einem fertig bestückten
Potentialverteilungsmodul wesentlich einfacher und flexibler zu
handhaben. Besonders vorteilhaft wird die Montage, wenn der unbestückte Relaisblock
beim Kabelsatzhersteller zusammen mit dem Kabelsatz für Spannungsversorgung
und Relaisansteuerung vorkonfektioniert wird und als einheitlich zu
verbauender Kabelsatz angeliefert wird. Die längliche Ausrichtung und die
schmale, längliche
Formgebung des unbestückten
Relaisblocks ermöglichen hier
ein Durchfädeln
des vorkonfektionierten Kabelstranges zusammen mit dem Relaisblock
durch die Karosserieaussparungen und durch die Kabelkanäle und Kabelführungen
der Fahrzeugkarosserie. Dies ist mit den vorbekannten vorbestückten Potentialverteilungsmodulen
je nach Größe und Form
meist nicht möglich.
Durch diese Vorkonfektionierung kann auch die Anzahl der am Montageband
einzubauenden Einheiten reduziert werden, was stets zu einer vereinfachten
Fertigung führt.
-
Der
Einsatz von steckbaren Sicherungsträgern erlaubt ebenfalls eine
Vorkonfektionierung der vom Potentialverteilungsmodul abgehenden
Kabelstränge
beim Kabelsatzlieferanten. Die Sicherungsträger haben hierzu auf den Relaisblock
abgestimmte vordefinierte Schnittstellen und Steckplätze. Die
je nach Ausstattungsvariante benötigten
Sicherungen werden in den Sicherungsträger eingesetzt und zusammen
mit dem Kabelsatz angeliefert. Bei der Montage der angehenden Kabelsätze werden
hierdurch die Prozessschritte in der Fertigung unabhängig von der
Ausstattungsvariante des jeweils zu produzierenden Kraftfahrzeugs.
Letztlich gelingt durch den Einsatz vordefinierter Sicherungsträger und
deren Vorkonfektionierung am Kabelstrang eine signifikante Reduzierung
der Steckerverbindungen und der Prozessschritte. Beispielsweise
können
in einem steckbaren Sicherungsträger
7-8 Sicherungen
zusammengefasst sein. So dass sich an Stelle der 7-8 Steckungen
lediglich noch eine Steckung für
den Sicherungsträger
ergibt. Auf einem Relaisblock können beispielsweise
4 bis 20 Sicherungsträger
gesteckt werden. Vorzugsweise werden auf einem Relaisblock 6 bis
10 Sicherungsträger
gesteckt. Ein Relaisblock kann auch Steckplätze für Sicherungsträger mit 4
bis 8 Scherungssteckplätzen
und Steckplätze
für Sicherungsträger mit
10 bis 20 Sicherungssteckplätzen
vorhalten. Die Dimensionierung der Anzahl an Sicherungssteckplätzen in
den Sicherungsträgern richtet
sich danach, wie die Anzahl der angeschlossenen elektrischen Verbraucher
auf die vom Potentialverteilungsmodul abgehenden Kabelsätze verteilt werden.
-
Ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Potentialverteilungsmoduls
wird im Folgenden anhand von graphischen Darstellungen näher erläutert.
-
Dabei
zeigen:
-
1 eine
dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Potentialverteilungsmoduls,
-
2 eine
Aufsicht auf ein bestücktes
Potentialverteilungsmodul gemäß der Erfindung,
-
3 eine
Aufsicht auf den unbestückten Relaisblock
eines erfindungsgemäßen Potentialverteilungsmoduls.
-
1 zeigt
eine dreidimensionale Darstellung eines erfindungsgemäßen Potentialverteilungsmoduls
mit bestückten
Relais und bestückten
Sicherungsträgern.
Das Potentialverteilungsmodul gemäß der Erfindung besteht aus
einem Relaisblock 1. Auf den Relaisblock werden die Sicherungsträger 2 in vordefinierten
Steckplätzen
aufgesteckt. Die Sicherungsträger
enthalten hierbei ihrerseits nebeneinander mehrere Steckplätze 2a für einzusetzende
Sicherungen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
enthalten die Steckplätze
keine Sicherungselemente. Jeder Sicherungsträger hat 7 nebeneinander angeordnete Steckplätze für Sicherungselemente.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
sind insgesamt 8 Sicherungsträger
mit jeweils 7 Steckplätzen
für herkömmliche Stecksicherung
vorgesehen. Die jeweils einzusetzende Sicherungsstärke richtet
sich nach dem Strombedarf, des jeweils angeschlossenen Verbrauchers.
Der Sicherungsträger
wird hierbei als Steckverbinder am abführenden Kabelsatz 8 vorkonfektioniert.
Die Vorkonfektionierung erstreckt sich hierbei vorzugsweise ebenfalls
auf die Bestückung
des Sicherungsträgers
mit den benötigten
Sicherungen.
-
Zur
Spannungsversorgung und zur Ansteuerung des Relaisblocks hat der
Relaisblock als Zuleitung ein Kabel zur Spannungsversorgung 5 und
ein oder mehrere Ansteuerkabel 6. Der Relaisblock wird hierbei
zusammen mit dem Kabel für
die Spannungsversorgung und mit dem Kabel für die Relaisansteuerung bei
Kabelsatzlieferanten vorkonfektioniert und verbunden mit dem Kabelstrang
geliefert. Die Verteilung der Signalleitungen aus dem Ansteuerkabel
und des Spannungspotentials der Spannungsversorgung erfolgt im Innern
des Relaisblocks mit entsprechenden Leitungsstrukturen, die vorzugsweise
als gedruckte Schaltungen, als Leiterrahmen oder als Stanzgitter
ausgebildet sind. Beispiele hierfür sind eingangs im Stand der
Technik aufgeführt.
-
Neben
den Mehrfachsicherungsträgern
sind auch Steckplätze
für Einzelsicherungsträger 4 auf dem
Relaisblock vorhanden. Mit den Einzelsicherungsträgern die
ebenfalls vorkonfektioniert am Kabel zum Verbraucher geliefert werden,
können
z.B. spezielle Hochstromverbraucher wie Heckscheibenheizung oder
Sitzheizung angeschlossen werden. Auch können über eine Vorratshaltung von
freien Einzelsteckplätzen
auf dem Relaisblock frei Stecklätze vorgehalten
werden, die bei einer Nachrüstung
des Kraftfahrzeugs mit einem nachträglich eingebauten elektrischen
Verbraucher verwendet werden können, um
den nachzurüstenden
Verbraucher im Bordnetz anzuschließen.
-
Die
Beschaltung der angeschlossenen Verbraucher erfolgt über die
auf dem Relaisblock gesteckten Relais 3, 7. Es
können
hierbei Steckplätze für verschiedenartige
Relais vorgehalten sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel kommen zwei
verschiedene Relais zum Einsatz.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Potentialverteilungsmoduls kann
der Relaisblock eine Erweiterungsschnittstelle vorhalten. An dieser
Erweiterungsschnittstelle können über einen
Relaisträger 10 weitere
Relais 3 an das Potentialverteilungsmodul angesteckt werden. Über diesen
steckbaren Relaisträger
und über
die darin eingesetzten Relais können über weitere
Kabelstränge 11 zusätzliche
Verbraucher mit Spannung versorgt werden und geschaltet werden.
-
Das
Potentialverteilungsmodul bzw. der Relaisblock des unbestückten Potentialverteilungsmoduls
ist in seinem Querschnitt möglichst
schmal zu halten, damit der Relaisblock gegebenenfalls durch die
Kabelkanäle
und Kabelführungen 9 zusammen mit
dem Kabelstrang für Spannungsversorgung
und Ansteuerung durchgefädelt
werden kann.
-
Die 2 und 3 zeigen
jeweils eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Potentialverteilungsmodul. 2 zeigt
das Modul mit bestückten Relais
und Sicherungsträgern. 3 zeigt
den unbestückten
Relaisblock des Potentialverteilungsmoduls. Mit den Buchstaben A,
B, C, ... K, L sind einerseits die Relais bezeichnet und andererseits
die Steckplätze
für die
Relais. Mit Buchstabenkombinationen sind die Sicherungsträger und
die zugehörigen Steckplätze gekennzeichnet.
Bei den Steckplätzen wurde
auf die Darstellung der Kontakte verzichtet. Mit dem erfindungsgemäßen Potentialverteilungsmodul lässt sich
folgendes Fertigungskonzept für
die Montage von Kabelsätzen
in Kraftfahrzeugen realisieren.
-
Der
unbestückte
Relaisblock wird beim Kabelsatzkonfektionär angeliefert. Dieser übernimmt nach
Vorgaben des Automobilherstellers die Bestückung mit Relais und Sicherungsträgern samt
Sicherungen. Die Kennungen weisen den Weg welches Relais und welcher
Sicherungsträger
an welchen Steckplatz bestückt
werden soll. Weiterhin übernimmt
der Kabelsatzkonfektionär
den Anschluss des Relaisblocks an den Kabelstrang aus Spannungsversorgungskabel
und Ansteuerungskabel für
die Ansteuerung der Relais. Die elektrische Kontaktierungsprüfung erfolgt
dann ebenfalls beim Kabelsatzkonfektionär. Der bestückte oder teilbestückte Relaisblock
wird dann zusammen mit dem angeschlossenen Kabelsatz bei Automobilhersteller
angeliefert und dort im Fahrzeug verbaut. Hierzu können falls notwendig
die bestückten
Relais und die von den Sicherungsträgern abgehenden Kabelsätze abgezogen
werden, damit eine einfachere Montage im Werk möglich wird. Insbesondere lässt sich
der eingeschleifte unbestückte
Relaisblock besser montieren und falls notwendig auch durch Kabelkanäle hindurchfädeln. Ist das
Potentialverteilungsmodul in seiner Montageposition arretiert, können die
abgehenden Kabelsätze
mit den Sicherungsträgern
als Stecker wieder an den Relaisblock angesteckt werden oder auch
zusätzliche
Leitungssatzmodule nach gesteckt werden. Für die korrekte Positionierung
können
die Kennungen auf den Sicherungsträgern und auf dem Relaisblock
benutzt werden. Die Kennungen können
zusätzlich
durch Farbcodes oder Farbmarkierungen unterstützt werden.