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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromverteilerdose und ein Verfahren zum Herstellen einer Stromverteilerdose.
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Hintergrund
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Stromverteilerdosen (power distribution boxes, PDBs) werden in verschiedenen elektrischen und elektronischen Systemen verwendet, darunter in Personenkraftwagen und in Nutzfahrzeugen, wo sie als Sicherungsdosen gebräuchlich sind. Eine PDB kann aus einer Reihe verschiedener Bestandteile wie zum Beispiel einer unteren Abdeckung, einer Sammelschiene und einem Rahmen bestehen und kann mithilfe eines „Top-down”- oder eines „Bottom-up”-Verfahrens montiert werden. Beispiele für PDBs, die diese Montageverfahren verwenden, werden etwa in dem am 13. Mai 2008 an Masters et al. erteilten Patent
US-7.371.080 beschrieben, das hiermit durch Bezugnahme hierin eingeschlossen ist. Wie in Masters et al. beschrieben, wird die Montage der PDB durch Hinzufügen einer getrennten Schutzplatte zum Trennen der Leitungen von den elektrisch leitenden Flächen der Sammelschiene erschwert.
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Darüber hinaus erfordert eine getrennt geformte Schutzplatte Halteelemente, so dass sie an einer unteren Abdeckung befestigt werden kann, und zusätzliche Halteelemente, so dass sie an dem Rahmen befestigt werden kann. Abhängig von der jeweiligen Anwendung für die PDB muss sie unter Umständen bestimmte Anforderungen an die Strukturfestigkeit erfüllen. Da es sich bei der Schutzplatte um ein separates Teil handelt, trägt sie nicht wesentlich zu der Festigkeit der unteren Abdeckung bei, und die untere Abdeckung muss möglicherweise mit einer Reihe von Strukturverstärkungen konstruiert werden. Daher besteht ein Bedarf an einer PDB, bei der eine Schutzplatte nicht getrennt an einer unteren Abdeckung oder einem Rahmen montiert werden muss, wodurch die Notwendigkeit eines Montageschritts beseitigt wird und getrennte Halteelemente beseitigt werden, die an den Passstücken bereitgestellt werden. Es besteht außerdem ein Bedarf an einer PDB, die eine Schutzplatte aufweist, die der unteren Abdeckung zusätzliche strukturelle Integrität verleihen kann, wodurch sie dazu beiträgt, zusätzliche strukturelle Stützelemente zu beseitigen, was zu einem verringerten Gesamtgewicht und einer verringerten Wanddicke für die untere Abdeckung führt.
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Übersicht
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Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten eine Stromverteilerdose (PDB), die eine Bottom-up-Konstruktion aufweist und einen Rahmen beinhaltet, der eine Oberseite, eine Unterseite und eine Vielzahl von dort hindurch angeordneten Rahmenöffnungen beinhaltet. Eine Sammelschiene kann mit der Unterseite des Rahmens verbunden werden und weist eine Vielzahl von Sammelschienenanschlüssen auf, die sich zum Einstecken in entsprechende Öffnungen in dem Rahmen aufwärts erstrecken. Eine untere Abdeckung weist eine integrierte Schutzplatte auf, und zusammen bilden sie eine einheitliche Struktur aus. Die untere Abdeckung kann mit dem Rahmen von der Unterseite des Rahmens aus verbunden werden und beinhaltet eine Vielzahl von Abdeckungsöffnungen dort hindurch, um Leitungen aufzunehmen, die in entsprechende Rahmenöffnungen einzustecken sind. Die integrierte Schutzplatte weist eine Vielzahl von Leitungsschutzelementen auf, um einen Kontakt zwischen der Sammelschiene und Leitungen zu verhindern, die durch die untere Abdeckung angeordnet sind und durch den Rahmen festgehalten werden.
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Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten eine PDB, die eine Bottom-up-Konstruktion aufweist und einen Rahmen beinhaltet, der eine Oberseite, eine Unterseite, eine Vielzahl von dadurch angeordneten Rahmenöffnungen und eine Vielzahl von Leitungshalteelementen beinhaltet. Jedes der Leitungshalteelemente ist so gestaltet, dass es eine entsprechende Leitung festhält, die von der Unterseite des Rahmens aus eingesteckt wird. Eine Sammelschiene ist an der Unterseite des Rahmens angeordnet und weist eine Vielzahl von Sammelschienenanschlüssen auf, die sich durch entsprechende Rahmenöffnungen aufwärts erstrecken. Eine untere Abdeckung ist an der Unterseite des Rahmens angeordnet und beinhaltet eine Vielzahl von Abdeckungsöffnungen dort hindurch, um Leitungen aufzunehmen, die durch den Rahmen festzuhalten sind. Die untere Abdeckung beibehaltet des Weiteren eine angeformte Schutzplatte, die eine Vielzahl von Leitungsschutzelementen aufweist, um einen Kontakt zwischen der Sammelschiene und Leitungen zu verhindern, die durch die untere Abdeckung angeordnet sind und durch den Rahmen festgehalten werden.
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Zumindest einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten ein Verfahren zum Herstellen einer PDB, das ein Formen einer unteren Abdeckung mit einer integrierten Schutzplatte, ein Einstecken einer Sammelschiene in einen Rahmen von einer Unterseite des Rahmens aus und ein Befestigen der unteren Abdeckung an dem Rahmen von der Unterseite des Rahmens aus beinhaltet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 stellt eine Explosionsansicht einer PDB gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar;
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2 stellt eine Unteransicht einer unteren Abdeckung einer PDB gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar;
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3 stellt eine perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten unteren Abdeckung dar;
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4 stellt die in 3 veranschaulichte untere Abdeckung mit daran befestigter Sammelschiene dar; und
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5 stellt eine Querschnittsansicht der in 4 dargestellten unteren Abdeckung und Sammelschiene dar, die mit einem Rahmen und einem Keil montiert sind.
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Ausführliche Beschreibung
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Wie vorgeschrieben, werden die genauen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hierin offengelegt; es versteht sich jedoch von selbst, dass die offengelegten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Elemente können vergrößert oder verkleinert sein, um Einzelheiten von bestimmten Bestandteilen darzustellen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Einzelheiten, die hierin offengelegt werden, nicht als beschränkend, sondern lediglich als repräsentative Grundlage auszulegen, um einem Kenner der Technik zu vermitteln, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weise einzusetzen.
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1 stellt eine Stromverteilerdose (PDB) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Die PDB 10 beinhaltet einen Rahmen 12, eine Sammelschiene 14 und eine untere Abdeckung 16. Eine Vielzahl von Leitungen 18 werden unterhalb der unteren Abdeckung 16 dargestellt und sind, wie im Folgenden ausführlicher erläutert wird, so gestaltet, dass sie durch eine Unterseite 17 der unteren Abdeckung 16 und Öffnungen in der unteren Abdeckung 16 und Öffnungen in dem Rahmen 12 einzustecken sind, wo sie durch Leitungshalteelemente festgehalten werden. Wie im Folgenden ausführlicher erörtert wird, können Leitungshalteelemente in einem Rahmen wie zum Beispiel dem Rahmen 12 die Leitung selbst erfassen – z. B. eine Isolierung außen an der Leitung – oder es1
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- Translator's note: There seems to be a mixture of singular and plural forms in this sentence.
kann einen Anschluss an einem Ende der Leitung erfassen; in jedem Fall besteht die Wirkung darin, dass die Leitung innerhalb des Rahmens festgehalten wird. Der Rahmen 12 beinhaltet eine Oberseite 20 und eine Unterseite 22. Eine Vielzahl von Rahmenöffnungen 24 (der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle Öffnungen gekennzeichnet) ist durch die Ober- und Unterseiten 20, 22 angeordnet.
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Die Sammelschiene 14 beinhaltet eine Vielzahl von Sammelschienenanschlüssen 26 (ebenfalls der Übersichtlichkeit halber sind nicht alle Anschlüsse gekennzeichnet), die sich zum Einstecken in entsprechende Öffnungen 24 in dem Rahmen 16 aufwärts erstrecken. Das sich horizontal erstreckende Element 28 der Sammelschiene 26 beinhaltet ein Paar Öffnungen und ist für eine Verbindung mit einer Stromquelle wie zum Beispiel einer Fahrzeugbatterie gestaltet. Die untere Abdeckung 16 beinhaltet eine integrierte Schutzplatte 30, die eine einheitliche Struktur mit der übrigen unteren Abdeckung 16 ausbildet. Im Besonderen ist die Schutzplatte 30 an die übrige untere Abdeckung 16 in einer Einzelform angeformt worden. Dies bietet eine Reihe von Vorteilen gegenüber PDBs, die eine zweiteilige Einrastmontage verwenden. Zunächst wird, wie zuvor angemerkt, die Schutzplatte 30 in derselben Form wie die übrige untere Abdeckung 16 hergestellt, wodurch das Erfordernis einer zweiten Form und eines zweiten Formprozesses beseitigt wird.
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Zusätzlich zu dem Beseitigen einer Form, eines getrennten Formprozesses und eines Montageprozesses muss die integrierte Schutzplatte 30 nicht getrennt von der unteren Abdeckung 16 an dem Rahmen 12 befestigt werden. Tatsächlich sind Halteelemente 32 an der unteren Abdeckung 16, die mit Passelementen 33 an dem Rahmen 12 zusammenwirken, die einzigen Verbindungen, die verwendet werden müssen, um den Rahmen 12 an der unteren Abdeckung 16 befestigt zu halten. Daher müssen keine Halteelemente in die integrierte Schutzplatte 30 geformt werden, wie zum Beispiel die Einrasthalteelemente, die in 1 der Bezugsliteratur von Masters et al. dargestellt werden. Zusätzlich zu den Halteelementen 32 beinhaltet die untere Abdeckung 16 außerdem einen Montageflansch 34, der zum Beispiel dazu verwendet werden kann, die PDB 10 an eine Fläche unter der Motorhaube oder im Kofferraum eines Fahrzeugs zu montieren.
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2 stellt eine untere Abdeckung 36 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Ähnlich wie die in 1 dargestellte untere Abdeckung 16 beinhaltet die untere Abdeckung 36 einen Montageflansch 38 und beinhaltet außerdem einen Montage-Clip 40. Die untere Abdeckung 36 beinhaltet Wände 42, 44, 46, 48, die sich von Abdeckungsöffnungen 50 (die der Übersichtlichkeit halber nicht alle in der Zeichnungsfigur gekennzeichnet sind) abwärts erstrecken. Die Wände 42 bis 48 erstrecken sich ausreichend über die Abdeckungsöffnungen 50 hinaus abwärts, so dass Leitungen wie zum Beispiel die in 1 dargestellten Leitungen 18 innerhalb der Wände 42 bis 48 gebündelt werden können. Dies ist eine der Funktionen einer unteren Abdeckung wie zum Beispiel der unteren Abdeckung 36 – d. h. sie ermöglicht, dass Leitungen, die unter Umständen relativ weit voneinander beabstandet sind, gebündelt werden und möglicherweise mit einem Band umhüllt, in einer Leitungsführung platziert usw. und dann beispielsweise durch einen Leitungsauslass 52 aus der unteren Abdeckung hinausgeführt werden. Daher dient selbst bei einem Top-down-Entwurf (anstelle des Bottom-up-Entwurfs der vorliegenden Erfindung) eine untere Abdeckung dem bedeutenden Zweck zu ermöglichen, dass die PDB bündig an einer Fläche montiert wird und dabei einen Ausgang für das Leitungsbündel bereitstellt.
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Außerdem wird in 2 eine Abmessung (t) gezeigt, die die Dicke der Wand 44 darstellt. Ein weiterer der Vorteile einer angeformten, integrierten Schutzplatte wie zum Beispiel der in 1 dargestellten Schutzplatte 30 besteht darin, dass sie zu der strukturellen Integrität einer unteren Abdeckung beiträgt. Es kann daher möglich sein, die Dicke der Wände der unteren Abdeckung zu verringern und dennoch die erforderliche Festigkeit zu erzielen. Beispielsweise kann es bei einigen Automobilanwendungen erforderlich sein, eine untere Abdeckung mit Wänden zu formen, die eine Dicke von mehr als 1,3 mm aufweisen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die die zusätzliche Festigkeit der integrierten Schutzplatte nutzen, können dagegen Wanddicken zwischen 1,0 mm und 1,3 mm aufweisen, und bei der in 2 dargestellten Ausführungsform können die Wände 42 bis 48 eine Dicke (t) von nicht mehr als 1,0 mm aufweisen.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht der unteren Abdeckung 36, die allgemein von oben dargestellt wird. Ähnlich wie die untere Abdeckung 16, die die integrierte Schutzplatte 30 aufwies, beinhaltet die in 3 dargestellte untere Abdeckung 36 eine angeformte Schutzplatte 54, die eine einheitliche Struktur mit der übrigen unteren Abdeckung 36 ausbildet. Die integrierte Schutzplatte 54 beinhaltet eine Anzahl von Leitungsschutzelementen, die im Allgemeinen als horizontale Flächen gestaltet sind – siehe zum Beispiel Flächen 56, 58, 60, 62. Die Flächen 56 bis 62 stellen nicht sämtliche Leitungsschutzelemente der integrierten Schutzplatte 54 dar; sie können jedoch dazu verwendet werden zu veranschaulichen, wie die Schutzplatte dazu beiträgt zu verhindern, dass Leitungen wie zum Beispiel die in 1 dargestellten Leitungen 18 in unerwünschter Weise eine Sammelschiene berühren, was zu Durchscheuern der Isolierung auf den Leitungen führen kann. Dieser Prozess wird ausführlicher im Hinblick auf 4 erläutert. Außerdem werden in 3 Halteelemente 64, die dazu verwendet werden, die untere Abdeckung 36 mit einem Rahmen 70 zu verbinden (siehe 5), und ein vertiefter Abschnitt 66 dargestellt, der zum Aufnehmen einer Kassette gestaltet ist, die mit einer Stromquelle wie zum Beispiel einer Fahrzeugbatterie verbunden wird.
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Es wird 4 betrachtet, in der die untere Abdeckung 36 mit einer Sammelschiene 68 dargestellt wird, die über der integrierten Schutzplatte 54 liegt. Wie in 4 dargestellt, überlappen die horizontalen Flächen 56 bis 62 der integrierten Schutzplatte 54 die Kanten der Sammelschiene 68 so, dass Leitungen, die durch die untere Abdeckung 36 heraufgeführt werden, in ihrem weiteren Verlauf durch den Rahmen 70, der in 5 dargestellt wird, nicht durch die Kanten der Sammelschiene 68 durchgescheuert oder zerschnitten werden. Es wird 5 betrachtet, in der eine Querschnittsansicht der unteren Abdeckung 36 auf die in 4 gezeigte Schnittlinie 5-5, jedoch mit einem Rahmen 70 dargestellt wird, der an der unteren Abdeckung 36 befestigt ist. Auf der Oberseite des Rahmens 70 befindet sich ein Keil 72, der unter anderem dazu beiträgt, Leitungen wie zum Beispiel die in 1 dargestellten Leitungen 18 festzuhalten, wenn sie durch die untere Abdeckung 36 und in den Rahmen 70 eingesteckt werden. Im Besonderen beinhaltet der Rahmen 70 eine Reihe von Leitungshalteelementen, die gewöhnlich als „Anschlussverriegelungsfinger” 74 bezeichnet werden, die Leitungen festhalten, die durch Rahmenöffnungen 76 eingesteckt werden. Die Anschlussverriegelungsfinger 74 sind vom oben erörterten Typ – d. h., sie halten die Leitungen fest, indem sie mit Anschlüssen an den jeweiligen Enden der Leitungen ineinandergreifen.
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Wie in 5 dargestellt, beinhaltet der Keil 72 Keillaschen 78, die angrenzend an die Anschlussverriegelungsfinger 74 angeordnet sind, um zu verhindern, dass diese seitlich versetzt werden, so dass die (in 5 nicht dargestellten) eingesteckten Leitungen nicht gelöst werden. Um die Leitungen, die durch die Rahmenöffnungen 76 eingesteckt worden sind und durch die Anschlussverriegelungsfinger 74 festgehalten werden, zu lösen, ist es folglich erforderlich, den Keil 72 von der Oberseite des Rahmens 70 zu entfernen und dadurch einen Zwischenraum angrenzend an die Anschlussverriegelungsfinger 74 zu erzeugen, wodurch sie seitlich versetzt werden können, so dass die Anschlüsse an den Enden der Leitungen gelöst und die Leitungen entfernt werden können. Eine der horizontalen Flächen 80 der integrierten Schutzplatte 54, die als Leitungsschutzelement dient, wird in 5 angrenzend an einen Abschnitt der Sammelschiene 68 dargestellt, was durch die vertikal ausgerichteten Anschlüsse 82 veranschaulicht wird.
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Zusätzlich zum Bereitstellen der Keillaschen 78 ist der Keil 72 so gestaltet, dass er eine Reihe von Sicherungen aufnimmt, bei denen es sich bei der in 5 dargestellten Ausführungsform um JCASE-Sicherungen 84 handelt. Bei einigen Gestaltungen einer PDB wird eine Sammelschiene wie zum Beispiel die Sammelschiene 68 an einer Stromquelle wie etwa einer Fahrzeugbatterie befestigt, und anschließend werden Leitungen wie zum Beispiel die in 1 dargestellten Leitungen 18 an verschiedenen Fahrzeugzubehörteilen befestigt. Wenn dann eine Sicherung die Sammelschiene und eine der Leitungen verbindet, verfügt das Zubehörteil über eine abgesicherte Stromversorgung. Außerdem wird in 5 eine Kassette 86 dargestellt, die in den Hohlraum 66 eingesteckt ist (3) und die Polklemmen 88, 92 2
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- Translator's note: This may be meant to read „90”.
zur Verbindung mit einer Stromquelle wie zum Beispiel einer Fahrzeugbatterie enthält.
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Wie oben ausführlich beschrieben, bietet eine angeformte Schutzplatte wie zum Beispiel die integrierten Schutzplatten 30 (1) und 54 (3) eine Reihe von Vorteilen gegenüber Einrastgestaltungen. Einer der Vorteile besteht, wie oben erörtert, in der erhöhten strukturellen Festigkeit einer unteren Abdeckung, die eine integrierte Schutzplatte aufweist. Zu 1 zurückkehrend wird dargestellt, dass die untere Abdeckung 16 einen ersten Abschnitt 92 und einen zweiten Abschnitt 94 aufweist. Der erste Abschnitt 92 beinhaltet strukturelle Stützen 96, bei denen es sich bei der in 1 dargestellten Ausführungsform um Querelemente handelt, die sich über eine Breite der unteren Abdeckung 16 von einer ersten Wand 98 zu einer zweiten Wand 100 erstrecken. Demgegenüber weist der zweite Abschnitt 94, der die integrierte Schutzplatte 30 enthält, keine solchen strukturellen Querstützen auf und benötigt sie nicht, um die erforderliche Festigkeit für die Anwendung aufrechtzuerhalten. Folglich ermöglicht ein Integrieren einer Schutzplatte in eine untere Abdeckung zusätzlich zu einem Verringern der Wanddicke eine Verringerung der Stützstrukturen, die in die untere Abdeckung geformt werden, und kann selbst das Gewicht der montierten PDB senken.
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Wenngleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben.
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Vielmehr sind die in der Patentschrift verwendeten Worte beschreibend statt beschränkend, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener umsetzender Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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