DE102015120530B3

DE102015120530B3 - Modularer Stromverteiler zur Herstellung einer mechanischen und elektrischen Verbindung

Info

Publication number: DE102015120530B3
Application number: DE102015120530.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Seidenschwand
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-11-27

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Stromverteiler, mit einem eine zentrale Stromzufuhr aufweisenden Basismodul (2) und wenigstens einem Universalmodul (100), so dass ein modularer Aufbau des Stromverteilers realisiert wird, wobei das zumindest eine Universalmodul (100) mit dem Basismodul (2) an dafür vorgesehenen Kontaktierbereichen (3) sowohl mechanisch als auch elektrisch lösbar verbindbar ist, bereitgestellt. Hierzu weist der Stromverteiler eine erste Fixiereinrichtung (5), mit welcher das Basismodul (2) und das Universalmodul (100) in zumindest einer Raumrichtung (X, Y) senkrecht zu einer Steckrichtung (Z) fixierbar sind, und eine zweite Fixiereinrichtung (6), mit welcher beide Module entgegen der Steckrichtung (Z) fixiert werden, auf. Das Universalmodul (100) weist ferner einen Modulkörper (110) und einen davon abstehenden Vorsprung (112) auf, welcher zumindest einen Messerkontakt (111) zur elektrischen Verbindung, ein Fixierelement (113) der ersten Fixiereinrichtung (5) und ein Fixierelement (114) der zweiten Fixiereinrichtung (6) aufweist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromverteiler zur Verwendung in Fahrzeugen, mit einem eine zentrale Stromzufuhr aufweisenden Basismodul und wenigstens einem an das Basismodul lösbar anbringbaren Universalmodul. Der Stromverteiler ist insbesondere dafür vorgesehen, das Basismodul und das wenigstens eine Universalmodul zum Herstellen eines elektrischen Kontakts in einem Kontaktierbereich zusammenzufügen und dabei eine stabile mechanische Verbindung herzustellen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Stromverteiler der angesprochenen Art bilden Knotenpunkte für das elektrische Netzwerk in Kraftfahrzeugen. Sie enthalten mehrere Anschlüsse zur Verbindung mit Verbrauchern und/oder einem oder mehreren Kabelbäumen, zumindest eine Stromzufuhr und ggf. verschiedene elektrische oder elektronische Bauelemente, wie beispielsweise Sicherungen, Relais oder logische Bausteine.
Aus der EP 0 972 682 B1 ist eine Zentralelektrik für Kraftfahrzeuge bekannt, die ein Hauptgerät und daran elektrisch und mechanisch ankoppelbare Nebengeräte aufweist. Das Hauptgerät weist einen parallel zu seiner Längserstreckung verlaufenden, zur Aufnahme von elektrischen Leitern vorgesehenen Leiterkanal auf, wobei an einer Längsseite des Leiterkanals Kupplungsstellen zum Anschluss der Nebengeräte vorhanden sind. Die Nebengeräte sind kompatibel ausgeführt, und die Kupplungsstellen am Hauptgerät sind identisch ausgebildet, so dass die Nebengeräte an eine beliebige Kupplungsstelle angeschlossen werden können. Die Nebengeräte weisen jeweils zumindest eine Sicherung auf. Das Hauptgerät führt im Leiterkanal mehrere elektrische Leiter auf unterschiedlichem Potential.
Ferner ist aus der DE 10 2009 029 166 A1 ein modularer Stromverteiler bekannt, der ein Basismodul mit einer zentralen Stromzufuhr und wenigstens zwei an das Basismodul lösbar anbringbare Universalmodule aufweist, wobei die Universalmodule definierte Geometrien aufweisen, womit diese an dafür vorgesehene Stellen mit dem Basismodul mechanisch als auch elektrisch lösbar verbunden sind.
Beide Dokumente beschreiben die Aufgabe, eine Zentralelektrik zu schaffen, deren Hauptgerät eine elektrische und mechanische Ankopplung von zugehörigen Nebengeräten auf flexible und modulare Art und Weise ermöglicht, wobei die DE 10 2009 029 166 A1 zusätzlich unter Beibehaltung der Flexibilität das Ziel verfolgt, möglichst viele Gleichteile zu verwenden, die Anzahl der benötigten Komponenten zu verringern und die Kompaktheit zu verbessern.
Ein allgemein bekanntes Problem bei derartigen Stromverteilern ist, dass während der Montage, insbesondere des Zusammenfügens einzelner Module die Montagekräfte von den Kontaktelementen aufgenommen werden müssen. Dies führt zu Relativbewegungen an den elektrischen Kontakten, was zu Verschleiß und in einzelnen Fällen Bruch der elektrischen Kontakte führen kann.
Um dies zu vermeiden werden bei bekannten Stromverteilern zusätzliche Halterungen angebracht, welche die elektrischen oder elektronischen Bauteile abstützen oder die Montagegeschwindigkeit und damit die auftretenden Kräfte stark reduzieren, was zu längeren Fertigungszeiten und somit höheren Fertigungskosten führt.
Die DE 10 2009 029 166 A1 versucht dieses Problem dadurch zu lösen, dass die Universalmodule eine derart definierte Außengeometrie aufweisen, dass diese vollständig in Ausbuchtungen an dem Basismodul aufgenommen werden, wodurch bei Anschluss mehrerer Universalmodule ein würfelartiger Stromverteiler entsteht. Dies führt jedoch zu dem Nachteil, dass lediglich Universalmodule begrenzter Größe aufgenommen werden können, und die Gestaltung der einzelnen Universalmodule stark eingeschränkt und abhängig von der Formgebung des Basismoduls ist. Was im Umkehrschluss zu der Notwendigkeit führen kann, dass der komplette Stromverteiler umgestaltet werden muss, falls ein einzelnes Universalmodul die vorgegebene Außengeometrie nicht einhalten kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stromverteiler zu schaffen, mit welchem ein Basismodul und zumindest ein Universalmodul zum Herstellen eines elektrischen Kontakts in einem Kontaktierbereich zusammenfügbar sind, und durch das Zusammenfügen der beiden Bauteile eine stabile, insbesondere steife mechanische Verbindung zwischen diesen hergestellt werden kann, wodurch die elektrischen Kontakte vor unnötiger Abnutzung durch Relativbewegungen an den Kontaktbereichen geschützt werden und gleichzeitig die Flexibilität hinsichtlich der geometrischen Gestaltung des Basismoduls und der Universalmodule verbessert wird.
Die oben beschriebene Aufgabe wird mit dem Stromverteiler nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Stromverteiler mit einem eine zentrale Stromzufuhr, zum Beispiel in Form einer Stromschiene oder ähnlichem, aufweisenden Basismodul und wenigstens einem Universalmodul bereitgestellt, so dass ein modularer Aufbau des Stromverteilers realisiert wird. Das zumindest eine Universalmodul kann mit dem Basismodul an dafür vorgesehenen Kontaktierbereichen sowohl mechanisch als auch elektrisch lösbar in einer Steckrichtung verbunden werden. Die Universalmodule können hinsichtlich der darin enthaltenen elektrischen oder elektronischen Bauteile unter Berücksichtigung der angeschlossenen Verbraucher (beispielsweise Sonderausstattung, Anhängerkupplung) individuell gestaltet sein. Es sei darauf hingewiesen, dass unter „elektrische oder elektronische Bauteile“ die in Stromverteilern für Fahrzeuge üblicherweise vorgesehenen Bauteile, wie etwa Sicherungen, Relais oder logische Bauteile, gemeint sind. Erfindungsgemäß weist das Basismodul neben der zentralen Stromzufuhr zumindest eine Platine und/oder eine Stromschiene (bspw. als Stanzgitter ausgeführt) mit Strom leitenden Pfaden, sowie Kontaktanschlüsse zur Verbindung mit Verbrauchern des Fahrzeuges und/oder zur Verbindung mit einem oder mehreren Kabelbäumen auf. Somit enthält das Basismodul elektrische und/oder elektronische Bauteile, die in mehreren Anwendungsfällen, beispielsweise in jeder Ausstattungsvariante eines Fahrzeugtyps, erforderlich sind und somit von den verschiedenen Universalmodulen gemeinsam genutzt werden können. Der elektrische Kontakt zwischen dem Universalmodul und dem Basismodul wird über zumindest einen Messerkontakt am Universalmodul und zumindest einen Lammellenkontakt (wie z.B. dLAM) an dem zur Kontaktierung vorgesehenen Kontaktierbereich am Basismodul hergestellt.
Der Stromverteiler weist zur mechanischen Verbindung zwischen dem zumindest einen Universalmodul und dem Basismodul eine erste Fixiereinrichtung, mit einem ersten Fixierelement an dem Basismodul und einem zum ersten Fixiermodul komplementären zweiten Fixierelement an dem Universalmodul, auf. Durch Zusammenwirken des ersten und zweiten Fixierelements werden das Basismodul und das Universalmodul in zumindest einer Raumrichtung (X) senkrecht zur Steckrichtung (Z) fixiert und vorteilhafterweise beim Zusammenfügen der Module in Steckrichtung (Z) geführt. Weiterhin ist zur mechanischen Verbindung zwischen dem zumindest einen Universalmodul und dem Basismodul eine zweite Fixiereinrichtung, mit einem dritten Fixierelement an dem Basismodul und einem vierten Fixierelement an dem Universalmodul, welche durch Zusammenwirken das elektrisch kontaktierte Universalmodul und das Basismodul entgegen der Steckrichtung fixieren, vorgesehen. Hierbei erfolgt der elektrische Kontakt zwischen dem Universalmodul und dem Basismodul über zumindest einen Messerkontakt am Universalmodul und zumindest einen Lamellenkontakt am Basismodul, welche im zur Kontaktierung vorgesehenen Kontaktierbereich angeordnet sind.
Das Universalmodul weist ferner einen Modulkörper und einen davon abstehenden Vorsprung auf, welcher zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit dem Basismodul den zumindest einen Messerkontakt, das zweite Fixierelement und das vierte Fixierelement aufweist. Optional kann das Basismodul im Kontaktierbereich eine zur Aufnahme des Vorsprungs ausgebildete Ausnehmung aufweisen. Der zumindest eine Lamellenkontakt ist dann in der Ausnehmung angeordnet. Zur mechanischen und elektrischen Verbindung des Universalmoduls mit dem Basismodul wirken das erste und dritte Fixierelement entsprechend mit dem zweiten und vierten Fixierelement zusammen.
Folglich kann im Unterschied zum Stand der Technik gleichzeitig mit der Herstellung eines elektrischen Kontakts zwischen einem Basismodul und einem Universalmodul eine stabile mechanische Verbindung hergestellt werden und zusätzlich der Modulkörper des Universalmoduls außerhalb des Kontaktierbereichs verbleiben. Damit entfällt die Notwendigkeit, das kontaktierte Universalmodul zusätzlich durch separate Halterungen aufzunehmen oder zu stützen, wodurch die Bauteilanzahl und damit die Herstellungskosten reduziert werden können. Ferner können dadurch in vielen Fällen die Fügegeschwindigkeit und damit die Montagegeschwindigkeit gesteigert und somit die Fertigungskosten reduziert werden.
Auch kann der erfindungsgemäße Stromverteiler im Vergleich zu bekannten Systemen durch die stabile, insbesondere steife mechanische Verbindung störende Relativbewegungen an den elektrischen Kontakten und den damit verbundenen Verschleiß der elektrischen Kontakte reduzieren. Hierdurch kann die Lebensdauer der elektrischen Kontakte gesteigert und somit eine fehlerfreie elektrische Kontaktierung gewährleistet werden.
Ferner können Kräfte und Momente, welche auf den Kontaktierbereich wirken, durch die stabile mechanische Verbindung, anhand der ersten und zweiten Fixiereinrichtung aufgenommen werden.
Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass durch das Vorhandensein des abstehenden Vorsprungs des Universalmoduls, und der damit verbundenen räumlichen Trennung des Modulkörpers des Universalmoduls vom Kontaktierungsbereich, ein großes Maß an Flexibilität hinsichtlich der geometrischen Gestaltung der Universalmodule, insbesondere der Modulkörper gewonnen wird.
Ferner kann durch die räumliche Fixierung in zumindest einer Raumrichtung (X) senkrecht zur Steckrichtung (Z) durch die erste Fixiereinrichtung der Fügeprozess erleichtert und Kräfte in zumindest der einen Raumrichtung (X) senkrecht zur Steckrichtung (Z) aufgenommen werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Stromverteilers vorliegender Erfindung sind das erste und das zweite Fixierelement eine Ausnehmung und ein entsprechend komplementärer Vorsprung, der in die Ausnehmung eingreift. Dabei kann der Querschnitt der Ausnehmung bzw. des Vorsprungs bogenförmig, kreisförmig, vieleckig, oder trapezförmig sein, bevorzugt V-förmig. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Fixierung in zumindest einer Raumrichtung (X) senkrecht zur Steckrichtung (Z) und damit eine Führungsfunktion realisiert werden.
Alternativ zu der Ausnehmung und dem komplementären Vorsprung als Fixierelemente können auch andere bekannte Elemente, insbesondere standardisierte Führungselemente wie Führungsbuchsen, Haltebuchsen, Führungssäulen, Führungsleisten usw. genutzt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Stromverteilers ist die erste Fixiereinrichtung derart gestaltet, dass sie das Universalmodul und das Basismodul relativ zueinander in zwei Raumrichtungen (X, Y) senkrecht zur Steckrichtung (Z) formschlüssig hält, insbesondere zentriert.
Dies bietet zusätzlich den Vorteil, dass während des Zusammenfügens des Basismoduls und des Universalmoduls diese in zwei Raumrichtungen (X, Y) senkrecht zur Steckrichtung (Z) formschlüssig geführt und Kräfte in zwei Raumrichtung senkrecht (X, Y) zur Steckrichtung (Z) aufgenommen werden, was den Fügeprozess weiter vereinfacht. Ferner kann dadurch eine Zentrierung des Universalmoduls am Basismodul realisiert werden, wodurch die elektrischen Kontakte vor einer Beschädigung durch falsches Kontaktieren geschützt werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Stromverteilers ist die erste Fixiereinrichtung derart ausgebildet, dass bei Herstellung der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen dem Universalmodul und dem Basismodul, die erste Fixiereinrichtung eine Führungsfunktion übernimmt, bevor der zumindest eine Messerkontakt mit dem zumindest einen Lamellenkontakt in Berührung kommt.
Hierdurch können Kräfte und Momente durch die erste Fixiereinrichtung bereits aufgenommen werden, bevor der zumindest eine Messerkontakt mit dem zumindest einen Lamellenkontakt in Kontakt tritt, wodurch Relativbewegungen zwischen den beiden Kontaktelementen und der damit verbundene Verschleiß weiter reduziert werden können.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Stromverteilers erfolgt die Fixierung durch die zweite Fixiereinrichtung entgegen der Steckrichtung (Z) formschlüssig. Besonders bevorzugt ist es, dass die zweite Fixiereinrichtung als eine Verrastung ausgebildet ist, um bei der Montage einen Endrastpunkt definiert spürbar zu machen.
Durch die formschlüssige Fixierung anhand der zweiten Fixiereinrichtung, insbesondere Verrastung, kann ein ungewünschtes Lösen der elektrischen Kontaktierung und der mechanischen Verbindung des kontaktierten Universalmoduls von dem Basismodul unterbunden und eine dauerhafte sichere Kontaktierung gewährleistet werden.
Bevorzugt weist die erste Fixiereinrichtung zwei erste und zwei zweite Fixierelemente auf, womit die erste Fixiereinrichtung zwei Fixierelementepaare aufweist. Die beiden Fixierelementepaare sind dabei in einer Raumrichtung (Y) senkrecht zur Steckrichtung (Z) und zur Raumrichtung (X) in der die Fixierung durch die erste Fixiereinrichtung erfolgt an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Basismoduls und des Universalmoduls ausgebildet.
Dies bietet den Vorteil, dass durch die zwei Fixierelementepaare der ersten Fixiereinrichtung zwei Führungsebenen geschaffen werden, welche zueinander beabstandet sind, was die Führungseigenschaft der ersten Fixiereinrichtung verbessert und es ermöglicht, die Toleranzen zwischen den einzelnen Fixierelementen eines Fixierelementepaares größer auszuführen.
Weiter bevorzugt werden bei der ersten Fixiereinrichtung die sich gegenüberliegenden Fixierelementepaare mit Fixierelementen ausgebildet, die einen gleichschenkeligen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Insbesondere können die gleichschenkeligen trapezförmigen Querschnitte der Fixierelemente der sich gegenüberliegenden Fixierelementepaare sich in entgegengesetzter Richtung erweitern, was zu einer doppelten Führung ähnlich einer Schwalbenschwanzführung führt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Stromverteilers gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Fixierelemente der ersten Fixiereinrichtung an einem Ende des Kontaktierbereichs bzw. des Vorsprungs (an dem dem Universalmodulkörper zugewandten Ende des Vorsprungs bzw. dem angebundenen Ende des Vorsprungs) und ggf. der Ausnehmung (an dem den Universalmodulen zugewandten Ende der Ausnehmung) positioniert. Eine dritte Fixiereinrichtung, mit einem fünften Fixierelement an dem Basismodul und einem sechsten Fixierelement an dem Universalmodul, ist an einem gegenüberliegenden anderen Ende des Kontaktierbereichs bzw. des Vorsprungs (an dem dem Universalmodulkörper abgewandten Ende des Vorsprungs bzw. dem freien Ende des Vorsprungs) und ggf. der Ausnehmung (an dem den Universalmodulen abgewandten Ende der Ausnehmung) positioniert.
Dadurch werden zwei Fixiereinrichtungen mit einem Abstand in einer Raumrichtung (X) senkrecht zur Steckrichtung (Z) bzw. in Längsrichtung entlang der Raumrichtung (X) der Universalmodule geschaffen. Dadurch wird eine stabile, insbesondere steife mechanische Verbindung zwischen dem kontaktierten Universalmodul und dem Basismodul erzielt wird. Bei entsprechend geometrischer Gestaltung der Fixierelemente der ersten und dritten Fixiereinrichtung können somit verbessert Kräfte in beiden Raumrichtungen (X, Y) senkrecht zur Steckrichtung (Z) und besonders Momente um alle drei Raumachsen aufgenommen werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Universalmodule relativ lang sind und damit eine hohe Hebelwirkung bei Belastung auftreten kann.
Besonders bevorzugt ist es, die Kontaktflächen der Fixiereinrichtungen zwischen Basismodul und Universalmodul derart zu gestalten, dass die Reibung zwischen den Kontaktflächen minimiert ist, insbesondere durch Minimierung der Kontaktpunkte bzw. Kontaktflächen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Stromverteilers, ist der Vorsprung des Universalmoduls in Raumrichtung (X) (in Längsrichtung des Universalmodulkörpers bzw. in der Raumrichtung (X) in der die erste Fixiereinrichtung wirkt), die senkrecht zur Steckrichtung (Z) und parallel zu einer Längserstreckung des Universalmoduls ist, länger ausgebildet als in Querrichtung (Y).
Hierdurch kann der Versteifungseffekt der mechanischen Verbindung zwischen Basismodul und Universalmodul in Hinblick auf die zueinander beabstandete erste und dritte Fixiereinrichtungen noch weiter verbessert werden, da hierdurch der Abstand zwischen erster und dritter Fixiereinrichtung weiter vergrößert werden kann. Dies bietet insbesondere bei Universalmodulen, deren Längserstreckung (X) senkrecht zu dem Basismodul wesentlich größer ist als die Quererstreckung (Breite), einen Vorteil.
Ferner bevorzugt ist es, dass sämtliche Elemente zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Universalmoduls mit dem Basismodul, seitens des Universalmoduls an dem Vorsprung des Universalmoduls ausgebildet sind.
Dies bietet weiterhin den Vorteil, dass eine räumliche Trennung zwischen notwendigen Elementen zur elektrischen und mechanischen Verbindung seitens des Universalmoduls und dem restlichen Universalmodul, insbesondere dem Modulkörper hergestellt werden kann. Hierdurch wird es insbesondere möglich, Universalmodule mit sehr langen Modulkörpern (mit z.B. einem Verhältnis der Längserstreckung zur Quererstreckung von 3 zu 1 oder größer) einfach und insbesondere mechanisch stabil an ein Basismodul anzuschließen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Stromverteilers sind das erste Fixierelement des Basismoduls an einer Grundplatte des Basismoduls und das dritte Fixierelement des Basismoduls an einem Deckel des Basismoduls ausgebildet. Es versteht sich, dass falls vorhanden auch das fünfte Fixierelement der dritten Fixiereinrichtung an dem Deckel ausgebildet sein kann.
Dies bietet den Vorteil, dass eine Anpassung an die jeweilige Einbausituation erfolgen kann. So kann z.B., falls der eigentliche Kontaktierungsbereich aufgrund der geometrischen Ausführung des Basismoduls und/oder des Universalmoduls äußerst klein ist, zumindest eine Fixiereinrichtung und/oder mehrere Fixiereinrichtung an einem anderen Bauelement wie Grundplatte, Deckel, usw. des Basismoduls ausgebildet werden. Dadurch kann auch falls notwendig, der Abstand zwischen zwei oder mehreren Fixiereinrichtungen vergrößert und somit die mechanische Verbindung weiter versteift werden. Dies kann auch Vorteile bei der Fertigung der einzelnen Komponenten des Basismoduls bieten.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Stromverteilers sind sämtliche notwendigen Elemente zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung seitens des Universalmoduls nicht an dem Universalmodul selbst bzw. seinem Modulkörper ausgebildet, sondern an einem separaten Adapter ausgebildet, welcher an vorhandene Universalmodule nachträglich angebracht werden kann und den Vorsprung aufweist.
Dies führt zu dem Vorteil, dass bereits existierende Universalmodule in dem erfindungsgemäßen Stromverteiler verwendet werden können.
Weitere Merkmale und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Diese Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
BESCHREIBUNG DER BEGLEITENDEN ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen Stromverteiler gemäß der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben, bei dem das Basismodul ohne einen Deckel dargestellt ist und die Universalmodule noch nicht verbunden sind.
2 zeigt eine Detailansicht des Stromverteilers aus 1.
3 zeigt eine Detailansicht eines Universalmoduls aus 1 in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
4 zeigt den Stromverteiler aus 1 mit verbundenen Universalmodulen und aufgesetztem Deckel den in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben.
5 zeigt eine Detailansicht des Kontaktierbereichs des Stromverteilers aus 4 von oben.
ERLÄUTERUNG EINER AUSFÜHRUNGSFORM
In der folgenden Beschreibung werden in den unterschiedlichen Darstellungen für gleiche oder vergleichbare Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet und zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine erneute Beschreibung dieser Merkmale und Elemente verzichtet.
1 zeigt einen Stromverteiler gemäß einer Ausführungsform. Der Stromverteiler weist ein eine zentrale Stromzufuhr aufweisendes Basismodul 2 und in dargestellten Ausführungsform drei Universalmodule 100 auf.
Das Basismodul 2 weist drei Kontaktierbereiche 3 (in den Zeichnungen hervorgehoben durch einen Kreis) auf, in denen die Universalmodule 100 jeweils elektrisch sowie mechanisch mit dem Basismodul 2 verbunden werden. Das Zusammenfügen der Universalmodule 100 mit dem Basismodul 2 erfolgt dabei in einer Füge- bzw. Steckrichtung parallel zur Raumrichtung Z.
In den Kontaktierbereichen 3 sind jeweils zwei Lamellenkontakte 7 angeordnet, welche an ihrem dem Basismodul abgewandten Ende eine Öffnung 11 (siehe 2) aufweisen, in die, später beschriebene, Messerkontakte 111 zur elektrischen Kontaktierung einführbar sind.
Ferner weist das Basismodul 2 eine Grundplatte 9 und wie in 4 dargestellt einen Deckel 10 auf.
Die Universalmodule 100 weisen jeweils einen Universalmodulkörper 110 beispielsweise in Form eines Gehäuses auf. In dem Gehäuse sind beispielsweise mehrere Steckplätze für Sicherungen 200 vorgesehen, die über eine Stromschiene mit dem Basismodul 2 verbunden werden. Hierfür ist ein Messerkontakt 111 vorgesehen, der über eine Stromschiene mit den Sicherungen 200 in elektrischer Verbindung steht. Indem der Messerkontakt 111 mit den Lamellenkontakten 7 des Basismoduls 2 verbunden wird, wird der elektrische Kontakt hergestellt.
Von dem Universalmodulkörper 110 ragt ein Vorsprung 112 vor. In der Ausführungsform ist der Universalmodulkörper 110 länglich gestaltet und weist eine Längsrichtung entlang der Raumrichtung X auf. Der Vorsprung 112 erstreckt sich entlang der Längsrichtung von dem Universalmodulkörper 110 weg. Der Vorsprung 112 ist dabei länger als breit, d.h. seine Längserstreckung in der Raumrichtung X bzw. entlang der Längserstreckung des Universalmodulkörpers 110 ist länger als in einer Richtung senkrecht (in Raumrichtung Y) dazu und zur Steckrichtung (Raumrichtung Z).
Der Messerkontakt 111 ist an dem Vorsprung 112 vorgesehen, wie es am besten aus der Detailansicht in 3 ersichtlich ist. Dabei weist der Vorsprung 112 eine Aussparung 131 auf, in der der Messerkontakt 111 frei liegt. Die Länge der Aussparung 131 in Längsrichtung (Raumrichtung X) ist dabei derart gestaltet, dass die Aussparung 131 beim Verbinden des Universalmoduls 100 mit dem Basismodul 2 dessen Lamellenkontakte 7 aufnehmen kann. Dadurch wird gewährleistet, dass im montierten Zustand sowohl die Lamellenkontakte 7 als auch der Messerkontakt 111 in der Aussparung 131 geschützt liegen.
Zur mechanischen Verbindung zwischen dem Universalmodul 100 und dem Basismodul 2 ist eine erste Fixiereinrichtung 5, mit zwei ersten Fixierelementen 21 an dem Basismodul 2 und zu den ersten Fixierelementen 21 komplementären zweiten Fixierelementen 113 an dem Universalmodul 100 vorgesehen. Die ersten Fixierelemente 21 sind an einer Seite des Basismoduls 2 angeordnet, die den Universalmodulen 100 zugewandt ist bzw. an einem Ende des Kontaktierbereichs 3, der dem zu verbindenden Universalmodul 100 zugewandt ist. Dabei sind die ersten Fixierelemente 21 in der Raumrichtung Y zueinander beanstandet angeordnet. Ihre einander zugewandten Enden sind in einem Querschnitt gesehen zur Steckrichtung Z dreieckig (insbesondere gleichschenkelig) gestaltet, d.h. sie laufen spitz zu, wobei die Spitze abgerundet ist bzw. sein kann. Des Weiteren erstrecken sich die ersten Fixierelemente 21 in Form von Leisten parallel zur Steckrichtung Z. Sie bilden somit in gewissem Sinn einen Vorsprung 31.
Die zweiten Fixierelemente 113 sind in Querrichtung (in Raumrichtung Y) des Vorsprungs 112 gesehen auf gegenüberliegenden Seiten des Vorsprungs 112 angeordnet. Sie erstrecken sich ebenfalls in Steckrichtung Z entlang des Vorsprungs 112 und sind als Erhebung von dem Vorsprung 112 in Raumrichtung Y von dem Vorsprung 112 weg ausgestaltet. Sie bilden jeweils eine Ausnehmung 121 (3), die komplementär zur Querschnittsform der ersten Fixierelemente 21 gestaltet ist, d.h. ebenfalls im Querschnitt zur Raumrichtung Z dreieckförmig.
Hierbei ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsform, dass die ersten Fixierelemente 21 einen Vorsprung 31 und die zweiten Fixierelemente 113 eine Ausnehmung 121 bilden beschränkt. Es versteht sich, dass die Fixierelemente genau gegenteilig ausgebildet sein können.
Ferner ist eine zweite Fixiereinrichtung 6, mit einem dritten Fixierelement 22 an dem Basismodul 2, insbesondere dem Deckel 10 des Basismoduls 2 (4), und einem zum dritten Fixierelement 22 komplementären vierten Fixierelement 114 an dem Universalmodul 100 vorgesehen.
Insbesondere sind bei der dargestellten Ausführungsform zwei dritte Fixierelemente 22 an dem Deckel 10 des Basismoduls 2 vorgesehen. Die dritten Fixierelemente 22 sind hier in Form von Rasthaken ausgestaltet, die sich von dem Deckel entgegen der Steckrichtung entlang der Raumrichtung Z erstrecken. Die Rasthacken weisen Rastnasen 24 auf, die einander zugewandt (zu den Lamellenkontakten 7 hin) von den Rasthaken vorstehen.
Entsprechend ist an dem Vorsprung 112 eine entsprechende Rastfläche beziehungsweise Gegenflächen 122 als viertes Fixierelemente 114 vorgesehen, die im montierten Zustand der Universalmodule 100 mit den Rastnasen 24 der Rasthaken der dritten Fixierelemente 22 in Eingriff gelangt.
Darüber hinaus ist eine dritte Fixiereinrichtung 8, mit einem fünften Fixierelement 23 an dem Basismodul 2 und einem sechsten Fixierelement 115 an dem Universalmodul 100 vorgesehen.
In dem Deckel 10 des Basismoduls 2 ist eine Ausnehmung 20 ausgebildet, die zur Querschnittsform des Vorsprungs 112 bzw. eines Teils davon (hier der Teil des Vorsprungs 112, der relativ zu den zweiten Fixierelementen 113 weiter von dem Universalmodulkörper 110 beabstandet ist, das heißt der Teil des Vorsprungs ohne die zweiten Fixierelemente 113) komplementär ausgebildet ist. Das fünfte Fixierelement 23 ist ein Teil dieser Ausnehmung 20 und weist in der Draufsicht (5) eine rechteckige Außenkontur auf. Das sechste Fixierelement 115 ist gebildet durch einen Kopf 116 am freien Ende des Vorsprungs 112. Der Kopf 116 wird dadurch gebildet, dass der Vorsprung 112 an seinem freien Ende in Querrichtung vergrößert ist. Insbesondere weist der Kopf 116 im Querschnitt eine komplementäre Außenkontur zum fünften Fixierelement 23 auf.
Aus der Draufsicht in 5 wird dabei ersichtlich, dass die erste Fixiereinrichtung 5 sowie die dritte Fixiereinrichtung 8 in Längsrichtung des Vorsprungs 112 entlang der Raumrichtung X voneinander beanstandet sind. Das heißt in Bezug auf den Vorsprung 112, sind die zur ersten Fixiereinrichtung 5 gehörenden zweiten Fixierelemente 113 an dem Ende des Vorsprungs 112 welches an den Universalmodulkörper 110 angebunden ist, und das zur dritten Fixiereinrichtung 8 gehörende sechste Fixierelement 115 an dem freien Ende des Vorsprungs 112 angeordnet. Entsprechend gestaltet sich die Anordnung am Basismodul 2.
Aus 3 ist ferner ersichtlich, dass sämtliche Elemente, die seitens des Universalmoduls 100 notwendig sind, um das Universalmodul 100 mit dem Basismodul 2 elektrisch und mechanisch zu verbinden, an dem Vorsprung 112 des Universalmoduls 100 ausgebildet sind.
Des Weiteren kann den 4 und 5 entnommen werden, dass es möglich ist, die Elemente des Basismoduls 2, welche zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit dem Universalmodul 100 dienen, an verschiedenen Bauteilen des Basismoduls 2 auszubilden. So ist es z.B. wie gezeigt möglich, das erste Fixierelement 21 des Basismoduls 2 an einer Grundplatte 9 des Basismoduls 2 und das dritte Fixierelement 22 des Basismoduls 2 an einem Deckel 10 des Basismoduls 2 auszubilden.
Wird ein Universalmodul 100 mit dem Basismodul 2 verbunden, wird das Universalmodule 100 bzw. dessen Vorsprung 112 zur Ausnehmung 20 im Deckel 10 des Basismoduls 2 ausgerichtet. Im Anschluss wird das Universalmodul 100 in Steckrichtung parallel zur Raumrichtung Z durch die Ausnehmung 20 in den Kontaktbereich 3 eingeführt.
Dabei kommen die dreieckigen Enden der leistenförmigen ersten Fixierelemente 21 mit den Ausnehmungen 121 der zweiten Fixierelemente 113 in Eingriff. So kann der 2 entnommen werden, dass die erste Fixiereinrichtung 5 derart ausgebildet ist, dass bei Herstellung der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen Universalmodul 100 und Basismodul 2, die erste Fixiereinrichtung 5, bevor der zumindest eine Messerkontakt 111 mit dem zumindest einen Lamellenkontakt 7 in Berührung kommt oder zumindest gleichzeitig, eine Führungsfunktion übernimmt. Dies ist insbesondere aus 3 ersichtlich, gemäß der sich die zweiten Fixierelemente 113 über die gesamte Höhe des Vorsprungs 112 entlang der Steckrichtung Z erstrecken, sowie aus 2, aus der ersichtlich ist, dass sich auch die entsprechenden Gegenstücke, die ersten Fixierelemente 21 zumindest auf die gleiche Höhe in Z Richtung erstrecken wie die Lamellenkontakte 7, bevorzugt darüber hinaus. Dadurch kommen die ersten Fixierelemente 21 und die zweiten Fixierelemente 113 zu einem sehr frühen Zeitpunkt miteinander in Kontakt bzw. geraten sie in Eingriff, wodurch die Führungsfunktion zu einem sehr frühen Zeitpunkt realisiert wird, bevorzugt bevor der Messerkontakt 111 mit den Lamellenkontakten 7 in Eingriff gelangt, d.h. der Messerkontakt 111 in die Öffnung 11 des Lamellenkontakts eintritt. Somit können wesentlich früher eine Führungsfunktion ausgeführt und damit Kräfte und Momente aufgenommen werden.
Die ersten Fixierelemente 21 und zweiten Fixierelemente 113, welche die erste Fixiereinrichtung 5 verkörpern, fixieren das kontaktierte Universalmodul 100 und das Basismodul 2 relativ zueinander in zwei Raumrichtungen X und Y senkrecht zur Steckrichtung Z. Es erfolgt ferner eine Zentrierung des Universalmoduls 100 am Basismodul 2 in den zwei Raumrichtungen X und Y senkrecht zur Steckrichtung Z. Ferner wird dadurch eine doppelte Führung ähnlich einer Schwalbenschanzführung realisiert.
Des Weiteren gelangt beim Einführen der Kopf 116 des Vorsprungs 112, welcher das sechste Fixierelement 115 bildet mit dem dazu komplementären Teil der Ausnehmung 20 im Deckel 10, welcher das fünfte Fixierelement 23 bildet, in Eingriff. Auch hierdurch wird durch in Kontakt bringen von in Raumrichtung Y entgegengesetzten Flächen 123, die in Raumrichtung X verlaufen, des sechsten Fixierelements 115 mit entsprechenden Gegenflächen 40 des fünften Fixierelements 23 ein Formschluss in Raumrichtung Y erzielt und ebenfalls in Verbindung mit der ersten Fixiereinrichtung 5 eine weitergehende Führungsfunktion realisiert.
Darüber hinaus wird durch in Kontakt bringen von dem Universalmodul 100 bzw. dessen Modulkörper 110 zugewandten Flächen 124 des Kopfes 116 bzw. des sechsten Fixierelements 115 mit entsprechenden Gegenflächen 41 des fünften Fixierelements 23 ein weiterer Formschluss in Längsrichtung der Universalmodule 100, d.h. in Raumrichtung X erzielt. Mit anderen Worten werden auch durch die dritte Fixiereinrichtung 8 das kontaktierte Universalmodul 100 und das Basismodul 2 relativ zueinander in zwei Raumrichtungen X und Y senkrecht zur Steckrichtung Z formschlüssig zueinander fixiert. Es erfolgt ferner eine Zentrierung des Universalmoduls 100 am Basismodul 2 in den zwei Raumrichtungen X und Y senkrecht zur Steckrichtung Z. Ferner wird dadurch eine Führung in Steckrichtung Z realisiert. Wie die 5 zeigt, ist es möglich die Kontaktflächen zwischen den einzelnen Fixierelementen einer Fixiereinrichtung zu minimieren. Hierzu können z.B. an der Stirnseite 119 des Kopfes 116 des Vorsprungs 112 Ausnehmungen 117 sowie Abrundungen 118 vorgesehen werden. Dies dient insbesondere dem Zweck, die Reibung während des Zusammenfügens zu verringern und dadurch ein unerwünschtes Klemmen während des Fügeprozesses zu vermeiden.
Die zweite Fixiereinrichtung 6 dient dazu, nach erfolgter elektrischer und mechanischer Verbindung des Universalmoduls 100 und des Basismoduls 2 eine selbsttätige Lösung der Verbindung zu verhindern. Dazu fixiert die zweite Fixiereinrichtung 6 das Universalmodul 100 am Basismodul 2 entgegen der Steckrichtung Z formschlüssig. Dabei erfolgt der Formschluss durch eine Verrastung anhand der Rastnase 24 am Deckel 10 des Basismoduls 2 und einer Gegenfläche 122 am Vorsprung 112 des Universalmoduls 100. Hier kann die Verrastung so gestaltet sein, dass bei der Montage ein Endrastpunkt definiert spürbar wird, um dem Werker die Rückmeldung zu geben, dass die Verbindung abgeschlossen ist.
Zusammenfassend wird somit mit dem erfindungsgemäßen Stromverteiler ein einfaches, kostengünstiges und kompaktes Baukastensystem geschaffen, mit welchem an einem eine zentrale Stromzufuhr aufweisenden Basismodul 2 wenigsten ein Universalmodul 100 sowohl mechanisch als auch elektrisch lösbar verbunden werden kann. Zusätzlich zu einer elektrischen Kontaktierung wird eine mechanisch stabile, insbesondere steife Verbindung hergestellt. Ferner realisiert der erfindungsgemäße Stromverteiler eine räumliche Trennung des Modulkörpers 110 des Universalmoduls 100 vom Kontaktierungsbereich 3, wodurch ein großes Maß an Flexibilität hinsichtlich der geometrischen Gestaltung der Universalmodule 100 gewonnen wird.
Als Ergebnis werden die elektrischen Kontakte des Basismoduls 2 und des Universalmoduls 100 vor unnötiger Abnutzung durch Relativbewegungen an den Kontaktbereichen geschützt, wodurch aufwändige zusätzliche Aufnahmen oder Abstützungen der beiden elektronischen Bauteile zur Versteifung der Verbindung entfallen können. Zusätzlich wird erzielt, dass auch Universalmodule 100 mit besonders großen Abmessungen, insbesondere Universalmodule 100 mit einer großen Längserstreckung an ein standardisiertes Basismodul 2 angeschlossen werden können.

Claims

Stromverteiler zur Verwendung in Fahrzeugen, mit einem eine zentrale Stromzufuhr aufweisenden Basismodul (2) und wenigstens einem Universalmodul (100), so dass ein modularer Aufbau des Stromverteilers realisiert wird, wobei das zumindest eine Universalmodul (100) mit dem Basismodul (2) an dafür vorgesehenen Kontaktierbereichen (3) sowohl mechanisch als auch elektrisch lösbar in einer Steckrichtung (Z) verbindbar ist und wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Bauteil enthält, wobei zur mechanischen Verbindung zwischen dem zumindest einen Universalmodul (100) und dem Basismodul (2) – eine erste Fixiereinrichtung (5), mit einem ersten Fixierelement (21) an dem Basismodul (2) und einem zum ersten Fixierelement (21) komplementären zweiten Fixierelement (113) an dem Universalmodul (100), welche durch Zusammenwirken das Basismodul (2) und das Universalmodul (100) in zumindest einer Raumrichtung (Y, X) senkrecht zur Steckrichtung (Z) fixieren, sowie – eine zweite Fixiereinrichtung (6), mit einem dritten Fixierelement (22) an dem Basismodul (2) und einem vierten Fixierelement (114) an dem Universalmodul (100), welche durch Zusammenwirken das elektrisch kontaktierte Universalmodul (100) und das Basismodul (2) entgegen der Steckrichtung (Z) fixieren, vorgesehen sind, und wobei der elektrische Kontakt zwischen dem Universalmodul (100) und dem Basismodul (2) über zumindest einen Messerkontakt (111) am Universalmodul (100) und zumindest einen Lamellenkontakt (7) am Basismodul (2), welche im zur Kontaktierung vorgesehenen Kontaktierbereich (3) angeordnet sind, erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Universalmodul (100) einen Modulkörper (110) und einen davon abstehenden Vorsprung (112) aufweist, der den zumindest einen Messerkontakt (111), das zweite Fixierelement (113) und das vierte Fixierelement (114) aufweist.
Stromverteiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Fixierelement (21, 113) eine Ausnehmung (121) und ein entsprechend komplementärer Vorsprung (31), der in die Ausnehmung (121) eingreift, sind.
Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fixiereinrichtung (5) das Universalmodul (100) und das Basismodul (2) relativ zueinander in zwei Raumrichtungen (X, Y) senkrecht zur Steckrichtung (Z) formschlüssig hält.
Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fixiereinrichtung (5) derart ausgebildet ist, dass bei Herstellung der mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen Universalmodul (100) und Basismodul (2), das erste und zweite Fixierelement (21, 113) der ersten Fixiereinrichtung (5) zur Führung des Universalmoduls (100) in Steckrichtung (Z) relativ zu dem Basismodul (2) zusammenwirken, bevor der zumindest eine Messerkontakt (111) mit dem zumindest einen Lamellenkontakt (7) in Berührung kommt.
Stromverteiler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung durch die zweite Fixiereinrichtung (6) entgegen der Steckrichtung (Z) formschlüssig erfolgt.
Stromverteiler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fixiereinrichtung (6) eine Verrastung ist.
Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fixierelement (113) der ersten Fixiereinrichtung (5) an einem Ende des Vorsprungs (112) positioniert ist, und dass eine dritte Fixiereinrichtung (8), mit einem fünften Fixierelement (23) an dem Basismodul (2) und einem sechsten Fixierelement (115) an dem Universalmodul (100) vorgesehen ist, wobei das sechste Fixierelement (115) an einem gegenüberliegenden anderen Ende des Vorsprungs (112) positioniert ist.
Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (112) des Universalmoduls (100) in Raumrichtung X, die senkrecht zur Steckrichtung (Z) und parallel zu einer Längserstreckung des Universalmoduls (100) ist, länger ausgebildet ist als in Querrichtung (Y).
Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Elemente des Universalmoduls (100) zur elektrischen und mechanischen Verbindung des Universalmoduls (100) mit dem Basismodul (2), an dem Vorsprung (112) des Universalmoduls (100) ausgebildet sind.
Stromverteiler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fixierelement (21) des Basismoduls (2) an einer Grundplatte (9) des Basismoduls (2) ausgebildet ist und dass das dritte Fixierelement (22) des Basismoduls (2) an einem Deckel (10) des Basismoduls (2) ausgebildet ist.