DE102008060062A1

DE102008060062A1 - Elektrischer Stromverteiler und Verfahren zur Herstellung des elektrischen Stromverteilers

Info

Publication number: DE102008060062A1
Application number: DE200810060062
Authority: DE
Inventors: Götz Roderer
Original assignee: S Y Systems Technologies Europe GmbH
Current assignee: Yazaki Systems Technologies GmbH
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Stromverteiler mit einer Stromverteilungseinrichtung (1) und einem Gehäuse (10). Um das Gehäuse mit geringem Aufwand herzustellen, weist das Gehäuse (10) einen festen Schaum auf, und ist die Stromverteilungseinrichtung (1) in dem Schaum des Gehäuses (10) eingeschäumt.

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Stromverteiler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Stromverteilers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.
Ein solcher elektrischer Stromverteiler ist in einem Kraftfahrzeug eingebaut und umfasst eine Stromverteilungseinrichtung und ein Gehäuse, welches die Stromverteilungseinrichtung umgibt. Die Stromverteilungseinrichtung weist elektrische Bauteile wie Relais, elektronische Steuerungen, Schalter, Sicherungen, schmelzbare Verbindungen (fusible links), weibliche oder männliche Steckverbindungsteile auf. Die Steckverbindungsteile sind jeweils mit entgegen gesetzten Steckverbindungsteilen zusammengesteckt, die an Enden von Kabeln eines Kabelbaums des Kraftfahrzeugs vorgesehen sind. Das Gehäuse umfasst mehrere steife Komponenten, zwischen denen die Kabel austreten. Das Gehäuse ist häufig wasserdicht ausgebildet, um die elektrischen Bauteile vor Feuchtigkeit zu schützen.
Ein Nachteil eines solchen Stromverteilers liegt darin, dass die Abdichtung und der Zusammenbau des Gehäuses aufwendig sind. Hierdurch werden zusätzliche Herstellungskosten verursacht.
Offenbarung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Stromverteiler und ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Stromverteilers zu schaffen, wobei das Ge häuse und/oder die Abdichtung zum Kabelbaum mit geringem Aufwand hergestellt werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch einen elektrischen Stromverteiler mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung des elektrischen Stromverteilers mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 13 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Stromverteiler, wobei das Gehäuse einen Schaum aufweist, und wobei die Stromverteilungseinrichtung in dem Schaum des Gehäuses eingeschäumt ist. Der Schaum ist fest und war ursprünglich weicher Schaum, der ausgehärtet ist. Die Stromverteilungseinrichtung wurde zusammen mit eingesteckten Kabeln des Kabelbaums in den flüssigen Schaum gebracht, bevor dieser ausgehärtet ist. Beim Aushärten legte sich der Schaum eng um die Kabel, so dass das Gehäuse und die Steckverbindungen wasserdicht sind. Außerdem ist das Gehäuse leicht. Die Form des Gehäuses lässt sich vollständig an die Fahrzeuggeometrie anpassen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung bedeutet „ein Gegenstand ist eingeschäumt”, dass dieser im Kontakt mit dem Schaum ist und von dem Schaum vorzugsweise formschlüssig umgeben ist. Auf diese Weise können insbesondere Schalter, Relais, elektronische Steuerungen und schmelzbare Verbindungen (fusible links) kontaktiert und eingehäust werden. Das geschäumte Gehäuse ist gegenüber einem herkömmlichen dichten Gehäuse sehr kostengünstig.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schaum ein Polyurethanschaum. Der Polyurethanschaum ist insbesondere für das Einschäumen von nichtisolierten stromführenden Bauteilen geeignet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Steckverbindung oder ein Kabelende in dem Schaum eingeschäumt. Der Schaum sorgt für einen guten Zusammenhalt, Positionierung und Abdichtung der Steckverbindung, die aus einem Stecker und einer Buchse besteht.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Stromverteilungseinrichtung ein Stanzgitter auf, das in dem Schaum eingeschäumt. Eine Stromverteilungseinrichtung mit einem Stanzgitter ermöglicht die Verteilung von hohen Strömen bei geringen Verlusten und hat gegenüber einer kabelgebundenen Stromverteilungseinrichtung (wired box) einen einfachen Aufbau.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Stromverteilungseinrichtung eine Leiterplatte auf, die in dem Schaum eingeschäumt ist. Die Leiterplatte ist zum Beispiel unter dem Stanzgitter angeordnet und ermöglicht eine einfache elektrische Verbindung von elektrischen Bauteilen. Die Leiterplatte lässt sich zudem automatisch bestücken.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung ermöglicht es, auf die elektrischen Bauteile der Stromverteilungseinrichtung zuzugreifen, um diese beispielsweise zu warten. Das Gehäuse dieser Ausführungsform und der weiteren Ausführungsformen ist speziell ausgebildet, um ein neues, einfaches Reparaturkonzept zu ermöglichen.
In einer Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform ist ein Verschlusselement, vorzugsweise eine Folie vorgesehen, um die Ausnehmung zu verschließen. Statt einer Folie kann auch ein Kunststoffdeckel verwendet werden. Eine selbstklebende Folie ist jedoch besonders dicht, kostengünstig und lässt sich einfach handhaben.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Stromverteilungseinrichtung ein elektrisches Bauteil auf. Bei dem elektrischen Bauteil handelt es sich beispielsweise um ein Relais, eine elektronische Steuerung, einen Schalter, ei ne Sicherung, eine schmelzbare Verbindung (fusible link), ein weibliches oder männliches Steckverbindungsteil. Das elektrische Bauteil ist entweder in dem Schaum eingeschäumt oder in der Ausnehmung vorgesehen. Das Einschäumen des elektrischen Bauteils sorgt für eine gute Befestigung. Dabei kann eine Seite des elektrischen Bauteils frei bleiben, so dass es möglich ist, auf das elektrische Bauteil zuzugreifen, um dieses beispielsweise zu reparieren. Die Vorsehung des elektrischen Bauteils in der Ausnehmung hingegen sorgt für einen erleichterten Zugriff auf das elektrische Bauteil und Austausch des elektrischen Bauteils.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse zwei Elemente, die festen Schaum aufweisen und durch ein Trennelement getrennt sind. Die zwei Elemente können entlang des Trennelements voneinander einfach getrennt werden. Das Trennelement ist beispielsweise direkt unter der Leiterplatte angeordnet, so dass auf die Leiterplatte nach dem Trennen zugegriffen werden kann, um elektrische Kontakte der Leiterplatte vor dem Austausch eines elektrischen Bauteils zu lösen.
In einer Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform ist das Trennelement eine Folie. Ein solches Trennelement hat die ideale Form, um zwei Elemente voneinander zu trennen, ohne selbst viel Raum auszufüllen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Stromverteilers, wobei das Gehäuse durch einen sich verfestigenden Schaum gebildet wird, und wobei die Stromverteilungseinrichtung in dem Schaum eingeschäumt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Stromverteilungseinrichtung in einer Form angeordnet und eingeschäumt.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine Aufsicht einer Stromverteilungseinrichtung;
2 eine Aufsicht eines elektrischen Stromverteilers mit der Stromverteilungseinrichtung aus 1 ohne Verschlusselement;
3A eine Schnittansicht des elektrischen Stromverteilers aus 2 mit einem Verschlusselement gemäß einer ersten Ausführungsform;
3B eine Schnittansicht des elektrischen Stromverteilers aus 2 mit einem Verschlusselement gemäß einer zweiten Ausführungsform;
4 eine Schnittansicht einer Stromverteilungseinrichtung in einer Form während des Einschäumens;
5A eine Schnittansicht einer eingeschäumten Steckverbindung vorm Herausziehen eines Steckers; und
5B eine Schnittansicht einer eingeschäumten Steckverbindung beim Herausziehen eines Steckers.
1 zeigt eine Aufsicht einer Stromverteilungseinrichtung 1 eines Kraftfahrzeugs. Die Stromverteilungseinrichtung 1 dient dazu, Strom von einer Stromzuleitung zu mehreren elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs zuzuführen. Die Stromverteilungseinrichtung kann darüber hinaus auch weitere Steuerungsfunktionen ausüben, welche die Verteilung des elektrischen Stroms betreffen. Die Stromverteilungseinrichtung 1 umfasst ein Stanzgitter 2 mit mehreren Aussparungen 3. In den Aussparungen 3 sind mehrere elektrische Bauelemente 4 angeordnet. Die elektrischen Bauteile können beispielsweise Relais, elektronischen Steuerungen, Schalter, Sicherungen, schmelzbare Verbindungen (fusible links), weiblichen oder männlichen Steckverbindungsteile sein, welche die Stromverteilungseinrichtung aufweist. Zwischen den elektrischen Bauteilen 4 und dem Stanzgitter 2 sind Spalte vorgesehen, in denen eine Leiterplatte 5 zu erkennen ist, die flächig an der Unterseite des Stanzgitters 2 anliegt. An dem Stanzgitter 2 ist ein zylindrisches Stromanschlusselement 6 ausgebildet, auf welches eine Stromzuleitung aufgesteckt werden kann. Das Stromanschlusselement 6 befindet sich auf einer ausgestanzten und nach oben gebogenen Lasche 7. Stanzgitterpins (nicht zu erkennen) erstrecken sich von dem Stanzgitter 2 durch die Leiterplatte 5 hindurch und kontaktieren Leiterbahnen auf der Unterseite der Leiterplatte 5, die von dem Stanzgitter 2 abgewandt ist. Die elektrischen Bauteile 4 liegen an der Oberseite der Leiterplatte 5 an und weisen Bauteilpins (nicht zu erkennen) auf, die ebenfalls durch die Leiterplatte 5 hindurchgehen und elektrische Leiterbahnen auf der Unterseite der Leiterplatte 5 kontaktieren. Am Rand der Stromverteilungseinrichtung sind mehrere Anschlussbuchsen 8 vorgesehen, die in Aussparungen 3 in dem Stanzgitter 2 angeordnet sind, an der Oberseite der Leiterplatte 5 anliegen und ebenfalls Anschlusspins (nicht zu erkennen) aufweisen, die durch die Leiterplatte 5 hindurchgehen und elektrisch Leiterbahnen auf der Unterseite der Leiterplatte 5 kontaktieren. In die Anschlussbuchsen 8 sind Stecker (nicht zu erkennen), die jeweils an einem Ende eines Kabels 9 angebracht sind, eingesteckt. Die Kabel 9 gehören zu einem Kabelbaum des Kraftfahrzeugs.
2 zeigt eine Aufsicht eines elektrischen Stromverteilers mit der Stromverteilungseinrichtung 1 aus 1 ohne Verschlusselement. Der elektrische Stromverteiler weist ein Gehäuse 10 aus Polyurethanschaum auf, welches die Stromverteilungseinrichtung 1 fast vollständig umschließt. In den Gehäuse 10 sind mehrere Aussparungen 11 ausgebildet, so dass die elektrischen Bauteile 4 von oben zugänglich sind. Die Enden der Kabel 9 sind in dem geschäumten Gehäuse 10 so eingeschäumt, dass die Steckverbindungen, die aus den Anschlussbuchsen 8 und den Steckern bestehen, abgedichtet sind.
3A zeigt eine Schnittansicht des elektrischen Stromverteilers aus 2 mit einem Verschlusselement 14 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Verschlusselement 14 ist als selbstklebende Folie ausgebildet. Das Stanzgitter 2 bzw. die Leiterplatte 5 sind am Rand in Kontakt mit dem geschäumten Gehäuse 10 und dadurch sicher positioniert. Die Unterseite der Leiterplatte 5 ist im Kontakt mit dem Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 umfasst mehrere Stege 13, welche die Ausnehmungen 11 voneinander trennen und dafür sorgen das die einzelnen Ausnehmungen nicht sehr groß sind, was die Beanspruchung der Klebefolie 14 erhöhen würde, welche auf die Oberseite des Gehäuses 10 geklebt ist, um die Ausnehmungen 11 zu verschließen. Nach dem Entfernen der Klebefolie 14 sind die elektrischen Bauteil 4 zugänglich und können gewartet werden. Nach der Wartung kann eine neue Klebefolie 14 auf die Oberseite des Gehäuses 10 geklebt werden. Anstelle einer Klebefolie kann auch eine Kappe oder ein Deckel beispielsweise aus Kunststoff verwendet werden.
3B zeigt eine Schnittansicht des elektrischen Stromverteilers aus 2 mit einem Verschlusselement 14 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der elektrische Stromverteiler gemäß der zweiten Ausführungsform hat eine identische Aufsicht wie der Stromverteiler gemäß der ersten Ausführungsform. Der elektrische Stromverteiler gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem elektrischen Stromverteiler gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, das Gehäuse 10 zwei Gehäuseelemente 15, 16 aufweist, die durch eine selbstklebende Folie 17 voneinander getrennt sind. Die Gehäuseelemente 15, 16 können entlang der Folie 17 voneinander getrennt werden. Die Folie 17 verläuft unter der Leiterplatte 5, so dass die Leiterplatte 5 nach der Trennung der Gehäuseelemente 15, 16 und eventuell der Entfernung der Folie 17 von unten zugänglich ist. Die Bauteilpins 12 können somit von den Leiterbahnen gelöst werden und die elektrischen Bauteile 4 ausgetauscht werden, wenn sie defekt sind. Nach dem Austausch eines Bauteils 4 wird die Folie 17 ersetzt, und werden die Gehäuseelemente 15, 16 wieder aufeinander geklebt.
4 zeigt eine Schnittansicht einer Stromverteilungseinrichtung 1 in einer Form 18 während des Einschäumens in einem Polyurethanschaum 23, aus dem ein Gehäuse gebildet wird. Der Polyurethanschaum 23 wurde direkt in die Form 18 eingespritzt. Die Form 18 hat ein unteres Formteil 19, das wie ein Behälter ausgebildet ist, und ein oberes Formteil 20, an dem Begrenzungselemente 21 ausgebildet sind. Die Stromverteilungseinrichtung liegt auf Auflageelementen 22 auf. Die Auflageelemente 22 können aus bereits ausgehärtetem Polyurethanschaum bestehen und bilden später einen Teil des Gehäuses. Die Stecker an den vorderen Enden der Kabel sind während des Einschäumens bereits in die Buchsen der Stromverteilungseinrichtung 1 eingesteckt. Die Stromverteilungseinrichtung 1 kann während des Einschäumens auch durch eine Befestigung der Kabel in einer Lage gehalten werden, so dass die Auflageelemente 22 nicht erforderlich sind. Begrenzungselemente 21 reichen jeweils vertikal bis zu einem Objekt, welches sich in vertikaler Richtung erstreckt, und sorgen dafür, dass bestimmte Bereiche 24 nicht eingeschäumt werden und somit die in ihnen befindlichen elektrischen Bauteile 4 zugänglich sind. Bei dem Objekt handelt es sich im Vorliegenden Fall um das Stanzgitter 1.
5A zeigt eine Schnittansicht einer eingeschäumten Steckverbindung vorm Herausziehen eines Steckers, welcher am vorderen Ende des Kabels 9 angebracht ist und sich in der Buchse 8 befindet. Die Steckverbindung ist in einer Wand des Gehäuses 10 vorgesehen. Der feste Schaum des Gehäuses 10 umgibt die Steckverbindung dicht, so dass die Steckverbindung vor eindringendem Wasser geschützt ist. Der Stecker soll herausgezogen werden, um beispielsweise einen weiteren Stecker, der an einem anderen elektrischen Verbraucher angeschlossen ist, in die Buchse 8 einzustecken.
5B zeigt eine Schnittansicht einer eingeschäumten Steckverbindung beim Herausziehen eines Steckers 25, welcher am vorderen Ende des Kabels 9 angebracht ist, aus der Buchse 8, wobei ein Teil 26 des Gehäuses 10 wegbricht. Nach dem Herausziehen des Steckers 25 kann ein anderer Stecker 25 in die Buchse 8 eingesteckt werden. Das Loch, welches aufgrund des weggebrochenen Teils 26 entstanden ist, wird mit Polyurethanschaum aufgefüllt. Die für das Herausziehen des Steckers 25 erforderliche Kraft kann durch die Dicke des Bereichs, der beim Herausziehen weggebrochen wird, eingestellt werden.

1: Stromverteilungseinrichtung
2: Stanzgitter
3: Aussparung
4: Bauelement
5: Leiterplatte
6: Stromanschlusselement
7: Lasche
8: Anschlussbuchse
9: Kabel
10: Gehäuse
11: Aussparung
12: Bauteilpin
13: Steg
14: Klebefolie
15: Gehäuseelement
16: Gehäuseelement
17: Folie
18: Form
19: unteres Formteil
20: oberes Formteil
21: Begrenzungselement
22: Auflageelement
23: Polyurethanschaum
24: Bereich
25: Stecker
26: Teil

Claims

Elektrischer Stromverteiler, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Stromverteilungseinrichtung und einem Gehäuse (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen festen Schaum aufweist, und dass die Stromverteilungseinrichtung (1) in dem Schaum des Gehäuses (10) eingeschäumt ist.
Elektrischer Stromverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum ein Polyurethanschaum ist.
Elektrischer Stromverteiler nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steckverbindung oder ein Kabelende in dem Schaum eingeschäumt ist.
Elektrischer Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverteilungseinrichtung (1) ein Stanzgitter (2) aufweist, das in dem Schaum eingeschäumt ist.
Elektrischer Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverteilungseinrichtung (1) eine Leiterplatte (5) aufweist, die in dem Schaum eingeschäumt ist.
Elektrischer Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) eine Ausnehmung (11) aufweist.
Elektrischer Stromverteiler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlusselement (14), vorzugsweise eine Folie vorgesehen ist, um die Ausnehmung (11) zu verschließen.
Elektrischer Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverteilungseinrichtung (1) ein elektrisches Bauteil (4) aufweist.
Elektrischer Stromverteiler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Bauteil (4) in dem Schaum eingeschäumt ist.
Elektrischer Stromverteiler nach Anspruch 8 abhängig von Anspruch 7 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Bauteil (4) in der Ausnehmung (11) vorgesehen ist.
Elektrischer Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) zwei Elemente (15, 16) umfasst, die festen Schaum aufweisen und durch ein Trennelement (17) getrennt sind.
Elektrischer Stromverteiler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (17) eine Folie ist.
Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Stromverteilers mit einer Stromverteilungseinrichtung (1) und einem Gehäuse (10), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) durch einen sich verfestigenden Schaum gebildet wird, und dass die Stromverteilungseinrichtung (1) in dem Schaum eingeschäumt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromverteilungseinrichtung (1) in einer Form (18) angeordnet wird und eingeschäumt wird.