DE102022115259B3

DE102022115259B3 - Verfahren zum montieren eines kabelsatzes in einer elektrischen vorrichtung

Info

Publication number: DE102022115259B3
Application number: DE102022115259.6A
Authority: DE
Inventors: Florian Römelsberger; Dietmar Hofbauer
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2022-06-20
Filing date: 2022-06-20
Publication date: 2023-11-23
Anticipated expiration: 2042-06-21

Abstract

Die Offenbarung betrifft die Automatisierung der Montage eines Kabelsatzes, so dass der Kabelsatz im Serieneinsatz ohne oder mit zumindest stark reduzierten manuellen Zwischenschritten gefertigt werden kann. Insbesondere betrifft die Offenbarung ein Verfahren (100) zum Montieren eines Kabelsatzes in einer elektrischen Vorrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Komponenten. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen (101) eines Kunststoffträgers zum Tragen und Führen des Kabelsatzes, wobei der Kunststoffträger eine vordefinierte Form zum Platzieren der Mehrzahl von elektrischen Leitungen und der Mehrzahl von elektrischen Verbindern aufweist, welche einer vordefinierten Anordnung des Kabelsatzes in der elektrischen Vorrichtung entspricht; Platzieren und Fixieren (102) des Kabelsatzes auf dem Kunststoffträger entsprechend der vordefinierten Anordnung; Montieren (103) des auf dem Kunststoffträger platzierten und fixierten Kabelsatzes in der elektrischen Vorrichtung, so dass die Mehrzahl von elektrischen Verbindern entsprechend der vordefinierten Anordnung bezüglich der elektrischen Komponenten angeordnet ist; und elektrisches Anschließen (104) der Mehrzahl von elektrischen Komponenten an die entsprechend angeordneten elektrischen Verbinder.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kabelsätze und Montage von Kabelsätzen, insbesondere in elektrisch betriebenen Fahrzeugen. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Montieren eines Kabelsatzes in einer elektrischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer Hochvolt-Box (HV-Box) oder einer Niedervolt-Box (LV-Box) eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung aus einem Kabelsatz und einem Kunststoffträger, wie zum Beispiel einer Kabelspinne oder einem Kabelbrett, zur Montage in einer elektrischen Vorrichtung, beispielsweise der HV-Box oder LV-Box.
Stand der Technik
Zu internen Kommunikationen und HV-Signalen innerhalb einer HV/LV-Box (High/Low Volt) in elektrisch betriebenen Fahrzeugen werden üblicherweise Kupfer-Leitungen benötigt, welche elektrisch isoliert in einem Kabelsatz zusammengebunden werden. Ein reiner Kabelsatz mit und ohne Kabelspinne, d.h. einem Kunststoffträger, der die Leitungen führt, ist nicht automatisierbar in eine HV- oder LV-Box zu integrieren. Grund dafür sind die labilen Leitungen, sowie die nicht in Endlage positionierten Stecker oder Kabelschuhe. Dies erfordert eine manuelle Bestückung, woraus Qualitäts- und Sicherheitsrisiken, höhere Taktzeiten und somit ein erhöhter technischer Aufwand resultieren, was mit Mehrkosten verbunden ist.
Die Druckschrift US 2018 / 0 174 716 A1 offenbart ein Verdrahtungselement mit einem geschichteten Flachleiter und einer Isolierschicht, die um den geschichteten Flachleiter vorgesehen ist.
Die Druckschrift US 2020 / 0 130 613 A1 offenbart einen Folienkabelbaum mit einem einzelnen Folienstück S und einer Vielzahl elektrischer Drähte W.
Die Druckschrift DE 199 44 427 A1 offenbart eine Kabelverbindung zwischen einem mehrpoligen Flachbandkabel und einer mehrpoligen Rundleiteranordnung als Abzweig- oder Endverbindung, mit mindestens einer Kunststoffträgerplatte und mit einer Mehrzahl von aus Blech gestanzten Flachleitern.
Die Druckschrift DE 102 38 020 A1 offenbart eine Kraftfahrzeug-Baugruppe zum Beispiel für eine Kraftfahrzeugtür, mit einem tragenden Element und einer an dem tragenden Element befestigten Leiteranordnung.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Konzept für eine automatisierbare Montage eines Kabelsatzes zu schaffen, bei dem sich die oben beschriebenen Nachteile von Qualitäts- und Sicherheitsrisiken, höheren Taktzeiten und erhöhtem technischen Aufwand vermeiden oder zumindest stark einschränken lassen.
Insbesondere ist es eine Aufgabe der Erfindung, die Montage eines Kabelsatzes zu automatisieren, so dass der Kabelsatz im Serieneinsatz ohne oder mit zumindest stark reduzierten manuellen Zwischenschritten gefertigt werden kann.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Die erfinderische Lösung basiert auf dem im Folgenden dargestellten Konzept.
Ein Herstellungsprozess zur Montage eines Kabelsatzes umfasst in einem Beispiel die folgenden Prozessschritte:

1) Spritzen eines Kabelbrettes/-Spinne aus Kunststoff oder mittels eines anderen formgebenden Herstellungsverfahrens;
2) Nutzung dieses Spritzlings in der Kabelfertigung (inkl. Umwickeln) und Fixierung:
1. a) der Stecker durch entsprechende mechanische Schnittstellen wie z.B. Clipse im Spritzling;
2. b) der Kabelschuhe durch eine Vorverrastung oder beispielweise von Heißverstemmdomen.

Ebenso sind weitere Halte- oder Trennfunktionen (z.B. thermisch, elektrisch) wie z.B. Aufnahme von Komponenten oder elektrischer Isolierung (Trennstege) von Stromschienen oder Bauteilen zueinander, integrierbar.
Ein Verbau einer solche „intelligenten Kabelspinne“ ist dann automatisierbar möglich. Die Zuführung ist mittels Roboter umsetzbar und eine Befestigung im Produkt ist über formschlüssige Verbindungen oder Verschraubungen realisierbar.
Damit ergeben sich die folgenden Vorteile eines solchen Herstellungsprozesses:

- Automatisierbar
- Kostengünstig
- gegebenenfalls gesamte Herstellung aus einer Hand
- robuster Prozess für Inhouse-Fertigung
- deutlich reduzierte Qualitätsrisiken.

In dieser Offenbarung werden Kabelspinnen beschrieben. Eine Kabelspinne bezeichnet in dieser Offenbarung einen Kunststoffträger, der die Leitungen eines Leitungssatzes führt.
Eine Kabelspinne kann auch als ein Verteilerpunkt bzw. Kabelverteilerpunkt angesehen werden, der für die Kabelverteilung, beispielsweise im KFZ, zuständig ist. Der Begriff „-spinne“ bezieht sich auf eine spinnennetzartige Verteilung der Kabel. Eine Kabelspinne kann auch als ein Kabelverteilsystem betrachtet werden.
In dieser Offenbarung werden Kabelschuhe beschrieben. Kabelschuhe ermöglichen in der Elektroinstallationstechnik ein elektrisches Verbinden von Leitungen oder Litzen durch Schrauben (Ring, Gabel), Stecken (Flachsteckverbinder) oder Buchsenklemmen (Stiftkabelschuhe) als Alternative zur Befestigung von Leitungen in Klemmen mittels Aderendhülsen. Als Ring oder Gabel ausgebildete Kabelschuhe dienen der Kontaktierung mit einer Schraube.
In dieser Offenbarung werden Heißverstemm-Fertigungsverfahren beschrieben. Heißverstemmen, auch als Warmverstemmen bezeichnet, gehört zu den Fertigungsverfahren, die dauerhafte formschlüssige, kraftschlüssige und teilweise darüber hinaus stoffschlüssige Verbindungen schaffen. In der praktischen Anwendung stellt es eine Alternative zum Kleben, Nageln, Nieten und Schrauben dar. Um Kunststoffträger mit beispielsweise Leiterplatten oder Metallkomponenten zu verbinden, werden unter Anwendung von Kraft und Wärme Kunststoffdome, auch Nietköpfe genannt, geschmolzen und umgeformt. Es können thermoplastische Kunststoffe wie zum Beispiel PA, PBT, PC, PE, POM und PP heißverstemmt werden. Neben dem Fixieren der Bauteile zueinander ermöglicht diese Verbindungstechnik zudem die Übertragung von Kräften und/oder Drehmomenten zwischen den Einzelteilen.
In dieser Offenbarung werden flexible Leiterplatten (FPC - Flexible Printed Circuitry) und FPC-Verbinder beschrieben. FPC-Verbinder sind flexible Leiterplatten, die der Verbindung von elektronischen Baugruppen mit mindestens einem Freiheitsgrad dienen. Es sind meist gedruckte Schaltungen die auf einem flexiblen Kunststoffträger, beispielsweise Polyimid, Mylar oder Nylon, meistens aber Polyesterfolie aufgebaut sind. Die robusten Steckverbinder sorgen für eine leichte Betätigung und einen sicheren Halt der Kabel.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die oben beschriebene Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Montieren eines Kabelsatzes gemäß Anspruch 1.
Mit einem solche Montageverfahren lässt sich der Zusammenbau des Kabelsatzes in der elektrischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer HV-Box oder LV-Box eines Fahrzeugs effizient automatisieren. Die Herstellung ist kostengünstig und birgt ein weit geringeres Maß an Sicherheits- und Qualitätsrisiken als eine manuelle Montage. Die gesamte Herstellung kann gegebenenfalls aus einer Hand erfolgen und lässt sich als robuster Prozess für die Inhouse-Fertigung realisieren.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens positioniert die vordefinierte Anordnung die elektrischen Verbinder gegenüberliegend der entsprechenden elektrischen Komponenten, so dass die elektrischen Komponenten an die entsprechenden elektrischen Verbinder angeschlossen werden können.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die elektrischen Verbinder des Kabelsatzes an einer festen Stelle positioniert sind, ohne dass sie lose herunterhängen, und dass diese feste Stelle beim Einsetzen des auf dem Kunststoffträger fixierten Kabelsatzes in die elektrische Vorrichtung der Stelle entspricht, an der die entsprechenden elektrischen Komponenten positioniert sind, welche durch die elektrischen Verbinder des Kabelsatzes elektrisch anzuschließen sind. Das heißt, der Kunststoffträger mit dem fixierten Kabelsatz lässt sich einfach und automatisierbar in die elektrische Vorrichtung einsetzen und anschließen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Bereitstellen des Kunststoffträgers ein Formen des Kunststoffträgers aus Kunststoff. Beispielsweise kann hierzu ein formgebendes Herstellungsverfahren genutzt werden, wie zum Beispiel Spritzgießen oder ähnliches.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Kunststoffträger sich effizient und mit einem Standardherstellungsverfahren leicht fertigen lässt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die elektrische Vorrichtung eine Hochvolt-Box oder eine Niedervolt-Box zum Batteriemanagement eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs. Der Kunststoffträger kann beispielsweise in der HV-Box oder der NV-Box eingefügt oder eingesetzt werden. Der Einsatz kann in allen Signalleitungen eines Fahrzeugs vorkommen.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass das Montageverfahren sich insbesondere für die automatische Fahrzeugfertigung eignet und damit die Montage des Kabelsatzes in der HV-Box oder der LV-Box automatisiert werden kann und damit die Sicherheit und Qualität der Montage erhöht wird.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Kunststoffträger eine Kabelspinne oder ein Kabelbrett.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass sich das Verfahren nicht nur für die Fertigung einfacher Kabelsätze nutzen lässt, sondern auch für hochkomplexe Verkabelungen, die beispielsweise spinnennetzartig ausgeführt sind.
Erfindungsgemäß umfasst die Mehrzahl von elektrischen Verbindern elektrische Kabelschuhe.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Mehrzahl von elektrischen Verbindern ferner elektrische Stecker.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass auch die elektrischen Stecker mit diesem Verfahren in der vordefinierten Position fixiert werden können und somit nicht, wie bisher, lose herumbaumeln. Der gesamte Kunststoffträger mit dem montierten Kabelsatz und inklusive der elektrischen Verbinder ist somit räumlich fixiert und kann von einem Roboter gegriffen werden und automatisiert an der vorgegebenen Position in der elektrischen Vorrichtung eingesetzt und angeschlossen werden.
Erfindungsgemäß umfasst das Bereitstellen des Kunststoffträgers Folgendes: Formen einer Kabelschuhaufnahme zur Aufnahme eines entsprechenden Kabelschuhs, wobei der Kabelschuh ein Blechplättchen mit einer Öse zur Aufnahme der entsprechenden elektrischen Leitung umfasst, und wobei die Kabelschuhaufnahme das Blechplättchen unter Freilassung der Öse seitlich umfasst und entsprechend der vordefinierten Anordnung vorpositioniert.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Kunststoffträger nicht nur die Kabel aufnimmt und fixiert, sondern auch die elektrischen Verbinder, d.h., hier die Kabelschuhe, ohne diese in ihrer Funktionsweise zu beeinträchtigen. D.h., die Kabelschuhe werden mechanisch fixiert, ohne dass das Verschrauben der Kabelschuhe beeinträchtigt wird. Durch das seitliche Befestigen der Kabelschuhe an dem Kunststoffträger bleibt die Öffnung zum Einbringen der Schraube frei.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Blechplättchen zumindest eine weitere Öse auf, und das Verfahren umfasst ferner die folgenden Schritte: Vorpositionieren des Kabelschuhs entsprechend der vordefinierten Anordnung mittels Heißverstemmens der Kabelschuhaufnahme; und Erzeugen eines Heißverstemmdoms in der weiteren Öse zur mechanischen Fixierung der Kabelschuhaufnahme mit dem Kabelschuh.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Kabelschuh auf einfache und effiziente Weise an dem Kunststoffträger bzw. der Kabelschuhaufnahme des Kunststoffträgers fixiert werden kann. Heißverstemmen ist ein gängiges Fertigungsverfahren, mit dem sich dauerhafte Verbindungen herstellen lassen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren den folgenden Schritt auf: Vorpositionieren des Kabelschuhs entsprechend der vordefinierten Anordnung mittels Stecken des Kabelschuhs in die Kabelschuhaufnahme.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass sich der Kunststoffträger mit der Kabelschuhaufnahme vorfertigen lässt und der Kabelbaum mit den Kabelschuhen sich in einem zweiten Montageschritt auf oder an dem Kunststoffträger befestigen lässt. Nach der Befestigung liegt ein mechanisch fixiertes Bauteil vor, das sich mit einem Fertigungsroboter automatisiert in der elektrischen Vorrichtung, beispielsweise einer HV-Box oder LV-Box, montieren und elektrisch anschließen lässt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Kabelsatz eine flexible Leiterplatte (FPC) mit Leiterbahnen, welche der Mehrzahl von Leitungen entsprechen, und das Platzieren des Kabelsatzes auf dem Kunststoffträger umfasst ein Platzieren der flexiblen Leiterplatte auf dem Kunststoffträger und ein Fixieren der flexiblen Leiterplatte auf dem Kunststoffträger über ein oder mehrere Heißverstemm-Dome.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass eine Integration einer flexiblen Leiterplatte in den Kunststoffträger bzw. die Kabelspinne realisierbar ist. Diese FPC kann somit als Schnittstelle, zum Beispiel zu einem Leitungssatz fungieren und kann in der Kabelspinne entsprechend durch Konturen platziert und über beispielsweise Heißverstemmdome fixiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Kabelsatz ferner elektrische Stecker, welche an entsprechende Leiterbahnen und/oder einem Leitungssatz der flexiblen Leiterplatte entsprechend der vordefinierten Anordnung fixiert sind.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass die Stecker als elektrische Schnittstelle zu anderen Leitungssätzen bzw. Kabelsätzen fungieren können. Der Kunststoffträger mit dem montierten und fixierten Kabelsatz kann somit modular aufgebaut sein, was den Fertigungsprozess vereinfacht, da der Kabelsatz einem entsprechenden Modul zugeordnet sein kann und somit weniger komplex ausgeführt sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens weist die flexible Leiterplatte zumindest eine Biegung auf, so dass die Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatte entsprechend der vordefinierten Anordnung bezüglich der elektrischen Komponenten der elektrischen Vorrichtung angeordnet sind.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass der Kunststoffträger mit fixiertem Kabelsatz und FPC einfach in 3-dimensionale elektrische Vorrichtungen montiert und angeschlossen werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren ferner: mechanisches Fixieren des Kunststoffträgers an der elektrischen Vorrichtung mittels eines Rasterhakens.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass sich der Kunststoffträger leicht und insbesondere automatisiert in die elektrische Vorrichtung einbauen und anschließen lässt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Montieren des auf dem Kunststoffträger platzierten Kabelsatzes in der elektrischen Vorrichtung und das elektrische Anschließen der Mehrzahl von elektrischen Komponenten der elektrischen Vorrichtung an die elektrischen Verbinder des Kabelsatzes automatisch mittels einer Maschine.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass sich das Verfahren automatisiert ausführen lässt, beispielsweise mit einer Maschine wie einem Fertigungsroboter.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die oben beschriebene Aufgabe gelöst durch eine Anordnung aus einem Kabelsatz und einem Kunststoffträger gemäß Anspruch 14.
Mit einer solchen Anordnung lässt sich der Zusammenbau des Kabelsatzes in der elektrischen Vorrichtung, wie beispielsweise einer HV-Box oder LV-Box eines Fahrzeugs effizient automatisieren. Die Anordnung fixiert den Kabelsatz in der vordefinierten Position, also sowohl die Kabel bzw. elektrischen Leitungen des Leitungssatzes als auch die elektrischen Verbinder, wie Kabelschuhe oder Stecker. Die Herstellung kann mit einer solchen Anordnung kostengünstig, sicher und mit hoher Qualität erfolgen. Mit einer solchen Anordnung kann die gesamte Herstellung gegebenenfalls aus einer Hand erfolgen und lässt sich als robuster Prozess für die Inhouse-Fertigung realisieren.
Gemäß einer Ausführungsform der Anordnung ist der Kunststoffträger aus einem Formteil, beispielsweise einem Spritzgußteil, geformt, welches eine oder mehrere der elektrischen Leitungen trägt und führt, wobei das Formteil die Mehrzahl von elektrischen Verbindern seitlich einfasst und entsprechend der vordefinierten Anordnung fixiert.
Damit wird der technische Vorteil erzielt, dass auch die elektrischen Kabelschuhe und/oder elektrischen Stecker mit dieser Anordnung in der vordefinierten Position fixiert werden können und somit nicht, wie bisher, lose herumbaumeln. Die gesamte Anordnung, d.h. der gesamte Kunststoffträger mit dem montierten Kabelsatz und inklusive der elektrischen Verbinder ist somit räumlich fixiert und kann von einem Roboter gegriffen werden und automatisiert an der vorgegebenen Position in der elektrischen Vorrichtung eingesetzt und angeschlossen werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt.
Damit wird der technische Vorteil erreicht, dass das Computerprogramm einfach auf einem Computer oder einem Prozessor ausgeführt werden kann, zum Beispiel auf einer Steuerung für das Montieren eines Kabelsatzes in einer elektrischen Vorrichtung gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt.
Kurze Figurenbeschreibung
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Montieren eines Kabelsatzes in einer elektrischen Vorrichtung;
2 eine schematische Darstellung eines Kabelbretts bzw. einer Kabelspinne 200 mit angedeuteten Leitungen und verclipsten Steckern;
3 ein Beispiel einer Anordnung 300 für vorpositionierte Kabelschuhe (KS) 312 in einer Aufnahme 322, in der man die Kabelschuhe 312 durch Heißverstemmen vorpositionieren kann, wobei die Kabelspinne nicht dargestellt ist;
4 eine Detailansicht eines Beispiels für die Kabelschuhaufnahme 322 der in 3 dargestellten Kabelschuhe 312;
5 eine Detailansicht eines weiteren Beispiels für die Kabelschuhaufnahme 322 der in 3 dargestellten Kabelschuhe 312;
6 eine schematische Darstellung einer Anordnung 600 mit in der Kabelspinne 620 integrierten flexiblen Leiterplatte 610; und
7 eine 3D-Darstellung einer elektrischen Vorrichtung 700 mit der in der Kabelspinne integrierten flexiblen Leiterplatte aus 6.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Montieren eines Kabelsatzes in einer elektrischen Vorrichtung.
Die elektrische Vorrichtung kann zum Beispiel eine HV-Box oder eine LV-Box sein, die eine Mehrzahl von elektrischen Komponenten aufweist. Der Kabelsatz kann ein Kabelsatz 210 sein, wie in 2 dargestellt, der eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen 211 umfasst, die untereinander elektrisch isoliert angeordnet sind, und eine Mehrzahl von elektrischen Verbindern 212 zum Bereitstellen von elektrischen Anschlüssen an die Mehrzahl von elektrischen Leitungen 211.
Das Verfahren 100 weist die folgenden Schritte auf:

Bereitstellen 101 eines Kunststoffträgers, beispielsweise eines Kunststoffträgers 220 wie in 2 dargestellt, zum Tragen und Führen des Kabelsatzes 210, wobei der Kunststoffträger 220 eine vordefinierte Form zum Platzieren der Mehrzahl von elektrischen Leitungen 211 und der Mehrzahl von elektrischen Verbindern 212 aufweist, wobei die vordefinierte Form einer vordefinierten Anordnung des Kabelsatzes 210 in der elektrischen Vorrichtung entspricht;

Platzieren und Fixieren 102 des Kabelsatzes 210 auf dem Kunststoffträger 220 entsprechend der vordefinierten Anordnung;
Montieren 103 des auf dem Kunststoffträger 220 platzierten und fixierten Kabelsatzes 210 in der elektrischen Vorrichtung, so dass die Mehrzahl von elektrischen Verbindern 212 entsprechend der vordefinierten Anordnung bezüglich der elektrischen Komponenten angeordnet ist; und
Elektrisches Anschließen 104 der Mehrzahl von elektrischen Komponenten an die entsprechend angeordneten elektrischen Verbinder 212.
Die vordefinierte Anordnung kann derart sein, dass sie die elektrischen Verbinder 212 gegenüberliegend oder neben den entsprechenden elektrischen Komponenten positioniert, so dass die elektrischen Komponenten an die entsprechenden elektrischen Verbinder 212 angeschlossen werden können.
Das Bereitstellen des Kunststoffträgers 220 kann ein Formen des Kunststoffträgers 220 aus Kunststoff umfassen, beispielsweise mit einem formgebenden Herstellungsverfahren, zum Beispiel mittels Spritzgießen oder ähnlichem.
Die elektrische Vorrichtung kann eine Hochvolt-Box umfassen oder eine Niedervolt-Box zum Batteriemanagement eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs.
Der Kunststoffträger 220 kann eine Kabelspinne, wie beispielsweise in 3, 6 und 7 dargestellt oder ein Kabelbrett, wie beispielsweise in 2 dargestellt, umfassen.
Die Mehrzahl von elektrischen Verbindern 212 können elektrische Kabelschuhe 312, wie beispielsweise in den 3, 4 und 5 dargestellt und/oder elektrische Stecker 212, wie beispielsweise in den 2, 6 und 7 dargestellt umfassen.
Das Bereitstellen des Kunststoffträgers 220 kann Folgendes umfassen: Formen einer Kabelschuhaufnahme 322, wie beispielsweise in 4 und 5 dargestellt zur Aufnahme eines entsprechenden Kabelschuhs 312, wobei der Kabelschuh 312 ein Blechplättchen 320 mit einer Öse 321 zur Aufnahme der entsprechenden elektrischen Leitung 311 umfasst, wie beispielsweise in den 4 und 5 dargestellt, und wobei die Kabelschuhaufnahme 322 das Blechplättchen 320 unter Freilassung der Öse 321 seitlich umschließt und entsprechend der vordefinierten Anordnung vorpositioniert, wie beispielsweise in 4 und 5 dargestellt.
Das Blechplättchen 320 kann zumindest eine weitere Öse aufweisen, wie beispielsweise in 4 dargestellt und das Verfahren kann ferner die folgenden Schritte aufweisen: Vorpositionieren des Kabelschuhs 312 entsprechend der vordefinierten Anordnung in der Kabelschuhaufnahme 322; und Erzeugen eines Verbindungselements 323, wie beispielsweise in 4 dargestellt in der weiteren Öse zur mechanischen Fixierung der Kabelschuhaufnahme 322 mit dem Kabelschuh 312. Beispielsweise können hier Heißverstemmen, Nieten bzw. Ultraschallnieten und weitere Fügeverfahren zum Einsatz kommen. Das Verbindungselement 323 kann dann ein Heißverstemmdom sein oder eine Nietkuppel oder ähnliches.
Das Verfahren 100 kann ferner den folgenden Schritt aufweisen: Vorpositionieren des Kabelschuhs 312 entsprechend der vordefinierten Anordnung mittels Stecken des Kabelschuhs 312 in die Kabelschuhaufnahme 322, wie beispielsweise in 4 und 5 dargestellt.
Der Kabelsatz 600 kann eine flexible Leiterplatte, FPC 610 mit Leiterbahnen 611 umfassen, wie beispielsweise in 6 und 7 dargestellt, welche der Mehrzahl von elektrischen Leitungen 211, wie in 2 dargestellt entsprechen. Das Platzieren des Kabelsatzes 600 auf dem Kunststoffträger 620, wie beispielsweise in 6 und 7 dargestellt kann ein Platzieren der flexiblen Leiterplatte 610 auf dem Kunststoffträger 620 und ein Fixieren der flexiblen Leiterplatte 610 auf dem Kunststoffträger 620 über ein oder mehrere Heißverstemm-Dome 323, wie beispielsweise in 6 dargestellt umfassen.
Der Kabelsatz 600 kann ferner elektrische Stecker 612 umfassen, wie beispielsweise in 6 und 7 dargestellt, welche an entsprechende Leiterbahnen 611 und/oder an einem Leitungssatz der flexiblen Leiterplatte 610 entsprechend der vordefinierten Anordnung fixiert sind.
Die flexible Leiterplatte 610 kann zumindest eine Biegung aufweisen, wie beispielsweise in 6 und 7 dargestellt so dass die Leiterbahnen 611 der flexiblen Leiterplatte 610 entsprechend der vordefinierten Anordnung bezüglich der elektrischen Komponenten der elektrischen Vorrichtung angeordnet sind.
Das Verfahren 100 kann ferner umfassen: mechanisches Fixieren des Kunststoffträgers 620 an der elektrischen Vorrichtung 700 mittels eines Rasterhakens 621, wie beispielsweise in 6 und 7 dargestellt.
Das Montieren des auf dem Kunststoffträger 220 platzierten Kabelsatzes 210 in der elektrischen Vorrichtung und das elektrische Anschließen der Mehrzahl von elektrischen Komponenten der elektrischen Vorrichtung an die elektrischen Verbinder 212 des Kabelsatzes 210 kann automatisch mittels einer Maschine erfolgen.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kabelbretts bzw. einer Kabelspinne 200 mit angedeuteten Leitungen 211 und verclipsten Steckern 212.
Die Befestigung der Leitungen 211 kann zum Beispiel durch ein direktes Umwickeln von Leitungen mit Kabelspinne erfolgen. Ein Einsatz von Befestigungselementen ist ebenso realisierbar.
2 stellt zeigt eine Anordnung 200 aus einem Kabelsatz 210 und einem Kunststoffträger 220 zur Montage in einer elektrischen Vorrichtung, mit einer Mehrzahl von elektrischen Komponenten.
Der Kabelsatz 210 umfasst eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen 211 und eine Mehrzahl von elektrischen Verbindern 212 zum Bereitstellen von elektrischen Anschlüssen für die Mehrzahl von elektrischen Komponenten an die Mehrzahl von elektrischen Leitungen 211.
Der Kunststoffträger 220 ist ausgebildet, den Kabelsatz 210 zu tragen und zu führen. Der Kunststoffträger 220 weist eine vordefinierte Form zum Platzieren und Fixieren der Mehrzahl von Leitungen 211 und der Mehrzahl von elektrischen Verbindern 212 auf. Diese vordefinierte Form entspricht einer vordefinierten Anordnung des Kabelsatzes 210 in der elektrischen Vorrichtung, beispielsweise einer elektrischen Vorrichtung 700 wie in 7 dargestellt oder auch einer elektrischen Vorrichtung wie einer HV-Box.
Der Kunststoffträger 220 kann beispielsweise aus einem Formteil, zum Beispiel einem Spritzgußteil geformt sein, welches die Mehrzahl von elektrischen Leitungen 211 trägt und führt. Das Formteil, zum Beispiel das Spritzgußteil, kann die Mehrzahl von elektrischen Verbindern 212 tragen, wie in 2 dargestellt. Das Spritzgußteil kann eine Kabelschuhaufnahme 312 umfassen (nicht in 2 dargestellt), welche die Mehrzahl von elektrischen Verbindern 212 seitlich einfassen kann, wie beispielsweise in den 4 und 5 näher dargestellt, und entsprechend der vordefinierten Anordnung fixieren kann.
3 zeigt ein Beispiel einer Anordnung 300 für vorpositionierte Kabelschuhe (KS) 312 in einer Aufnahme 322, in der man die Kabelschuhe 312 durch Heißverstemmen vorpositionieren kann, wobei die Kabelspinne nicht dargestellt ist.
Die Kabel bzw. elektrischen Leitungen 311 des Kabelsatzes sind hier gegeneinander elektrisch isoliert und weisen an ihren Enden jeweils elektrische Verbinder, hier als Kabelschuhe 312 realisiert, auf. Die Kabelspinne (hier nicht gezeigt) umgibt die elektrischen Leitungen 311 des Kabelsatzes und weist ferner Kabelschuhaufnahmen 322 auf, um die Kabelschuhe 312 an der Kabelspinne zu fixieren.
4 zeigt eine Detailansicht eines Beispiels für die Kabelschuhaufnahme 322 der in 3 dargestellten Kabelschuhe 312.
Mit dieser Kabelschuhaufnahme 322 ist auch weiterhin eine Verschraubung an ein angrenzendes Bauteil möglich.
Die Kabelschuhaufnahme 322 ist ausgeformt zur Aufnahme eines entsprechenden Kabelschuhs 312, wie in 4 dargestellt. Dieser Kabelschuh 312 umfasst ein Blechplättchen 320 mit einer Öse 321 zur Aufnahme der entsprechenden elektrischen Leitung 311, beispielsweise über eine Schraubverbindung. Die Kabelschuhaufnahme 322 umschließt das Blechplättchen 320 unter Freilassung der Öse 321 seitlich und positioniert den Kabelschuh 312 vor entsprechend der vordefinierten Anordnung, so dass er von einem Roboter gegriffen werden kann und automatisch in die elektrische Anordnung eingesetzt und elektrisch angeschlossen werden kann.
Das Blechplättchen 320 kann zumindest eine weitere Öse aufweisen, welche zur Befestigung dient. Der Kabelschuh 312 kann entsprechend der vordefinierten Anordnung mittels Heißverstemmens der Kabelschuhaufnahme 322 vorpositioniert werden. Beim Heißverstemmen entsteht ein Heißverstemmdom 323 in der weiteren Öse, welcher die Kabelschuhaufnahme 322 mit dem Kabelschuh 312 mechanisch fixiert.
Das Vorpositionieren des Kabelschuhs 312 kann entsprechend der vordefinierten Anordnung mittels Stecken des Kabelschuhs 312 in die Kabelschuhaufnahme 322 erfolgen.
5 zeigt eine Detailansicht eines weiteren Beispiels für die Kabelschuhaufnahme 322 der in 3 dargestellten Kabelschuhe 312. Die Kabelschuhaufnahme 322 dient zur Aufnahme der Kabelschuhe 312, um sie in der vorgegebenen Position zu fixieren.
Die Kabelschuhaufnahme 322 kann als Stecksystem realisiert werden, um die Kabelschuhe 312 in die Kabelschuhaufnahme 322 einzubringen und über eine Steckverbindung zu fixieren. Die Kabelschuhaufnahme 322 kann beispielsweise aus zwei Teilen bestehen, welche durch den Steckvorgang zusammengefügt werden und den entsprechenden Kabelschuh 312 aufnehmen und mechanisch fixieren.
6 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung 600 mit in der Kabelspinne 620 integrierten flexiblen Leiterplatte 610.
Die Anordnung 600 stellt eine Integration einer flexiblen Leiterplatte (FPC) 610 in der Kabelspinne bzw. dem Kunststoffträger 620 dar. Diese FPC 610 kann als Schnittstelle z.B. zu einem Leitungssatz fungieren und kann in der Kabelspinne 620 entsprechend durch Konturen platziert und über z.B. Heißverstemmdome 323 fixiert werden, beispielsweise wie in 4 beschrieben.
Die Darstellung zeigt eine FPC 610, welche in der Kabelspinne 620 platziert ist. Die FPC 610 kann in Kabelspinne über Heißverstemmdome 323 fixiert sein. Die elektrischen Schnittstellen 612 des FPCs 610 sind hier beispielhaft als Steckerlösung realisiert. Die Fixierung der Kabelspinne 620 kann mittels eines oder mehrerer Rasthaken 621 realisiert sein.
7 zeigt eine 3D-Darstellung einer elektrischen Vorrichtung 700 mit der in der Kabelspinne integrierten flexiblen Leiterplatte aus 6.
Der Kabelsatz 600 umfasst eine flexible Leiterplatte, FPC 610 mit Leiterbahnen 611, welche der Mehrzahl von elektrischen Leitungen 211 aus 2 entsprechen können. Das Platzieren des Kabelsatzes 600 auf dem Kunststoffträger 620 bzw. in der Kabelspinne kann ein Platzieren der flexiblen Leiterplatte 610 auf dem Kunststoffträger 620 und ein Fixieren der flexiblen Leiterplatte 610 auf dem Kunststoffträger 620 über ein oder mehrere Heißverstemm-Dome 323 umfassen.
Der Kabelsatz 600 kann ferner elektrische Stecker 612 umfassen, welche an entsprechende Leiterbahnen 611 und/oder an einem Leitungssatz der flexiblen Leiterplatte 610 entsprechend der vordefinierten Anordnung fixiert sind, wie in 6 und 7 dargestellt.
Die flexible Leiterplatte 610 kann zumindest eine Biegung aufweisen, so dass die Leiterbahnen 611 der flexiblen Leiterplatte 610 entsprechend der vordefinierten Anordnung bezüglich der elektrischen Komponenten der elektrischen Vorrichtung angeordnet sind.
Der Kunststoffträger 620 kann an der elektrischen Vorrichtung mittels eines Rasterhakens 621 mechanisch fixiert sein.
Ferner kann ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen des in 1 beschriebenen Verfahrens 100 auf einer Steuerung oder auf einem Mikrocontroller bereitgestellt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE

100: Verfahren zum Montieren eines Kabelsatzes
101: erster Verfahrensschritt: Bereitstellen des Kunststoffträgers
102: zweiter Verfahrensschritt: Platzieren und Fixieren des Kabelsatzes
103: dritter Verfahrensschritt: Montieren des Kabelsatzes
104: vierter Verfahrensschritt: Elektrisches Anschließen der elektrischen Komponenten
200: Anordnung aus Kabelsatz und Kunststoffträger
210: Kabelsatz
211: elektrische Leitungen bzw. Kabel
212: elektrische Verbinder bzw. Stecker
220: Kunststoffträger bzw. Kabelspinne oder Kabelbrett
300: Anordnung für vorpositionierte Kabelschuhe in einer Aufnahme
311: elektrische Leitungen bzw. Kabel
312: Kabelschuhe
320: Blechplättchen
321: Öse bzw. Öffnung
322: Aufnahme bzw. Kabelschuhaufnahme
323: Heißverstemmdom
600: Anordnung mit in der Kabelspinne integrierten flexiblen Leiterplatte
610: flexible Leiterplatte bzw. FPC
611: Leiterbahnen
612: elektrische Stecker
620: Kunststoffträger bzw. Kabelspinne oder Kabelbrett
621: Rasterhaken
700: elektrische Vorrichtung 700 mit eingebauter Anordnung 600

Claims

Verfahren (100) zum Montieren eines Kabelsatzes (210) in einer elektrischen Vorrichtung mit einer Mehrzahl von elektrischen Komponenten, wobei der Kabelsatz (210) eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen (211), die untereinander elektrisch isoliert angeordnet sind, und eine Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) zum Bereitstellen von elektrischen Anschlüssen an die Mehrzahl von elektrischen Leitungen (211) aufweist, wobei das Verfahren folgendes umfasst: Bereitstellen (101) eines Kunststoffträgers (220) zum Tragen und Führen des Kabelsatzes (210), wobei der Kunststoffträger (220) eine vordefinierte Form zum Platzieren der Mehrzahl von elektrischen Leitungen (211) und der Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) aufweist, wobei die vordefinierte Form einer vordefinierten Anordnung des Kabelsatzes (210) in der elektrischen Vorrichtung entspricht; Platzieren und Fixieren (102) des Kabelsatzes (210) auf dem Kunststoffträger (220) entsprechend der vordefinierten Anordnung; Montieren (103) des auf dem Kunststoffträger (220) platzierten und fixierten Kabelsatzes (210) in der elektrischen Vorrichtung, so dass die Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) entsprechend der vordefinierten Anordnung bezüglich der elektrischen Komponenten angeordnet ist; Elektrisches Anschließen (104) der Mehrzahl von elektrischen Komponenten an die entsprechend angeordneten elektrischen Verbinder (212); wobei die Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) elektrische Kabelschuhe (312) umfasst; und wobei das Bereitstellen des Kunststoffträgers (220) Folgendes umfasst: Formen einer Kabelschuhaufnahme (322) zur Aufnahme eines entsprechenden Kabelschuhs (312), wobei der Kabelschuh (312) ein Blechplättchen (320) mit einer Öse (321) zur Aufnahme der entsprechenden elektrischen Leitung (311) umfasst, und wobei die Kabelschuhaufnahme (322) das Blechplättchen (320) unter Freilassung der Öse (321) seitlich umschließt und entsprechend der vordefinierten Anordnung vorpositioniert.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei die vordefinierte Anordnung die elektrischen Verbinder (212) gegenüberliegend der entsprechenden elektrischen Komponenten positioniert, so dass die elektrischen Komponenten an die entsprechenden elektrischen Verbinder (212) angeschlossen werden können.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Bereitstellen des Kunststoffträgers (220) ein Formen des Kunststoffträgers (220) aus Kunststoff umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Vorrichtung eine Hochvolt-Box oder eine Niedervolt-Box zum Batteriemanagement eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kunststoffträger (220) eine Kabelspinne oder ein Kabelbrett umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) ferner elektrische Stecker (212) umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Blechplättchen (320) zumindest eine weitere Öse aufweist, und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vorpositionieren des Kabelschuhs (312) entsprechend der vordefinierten Anordnung in der Kabelschuhaufnahme (322); und Einfügen eines Verbindungselements (323) in der weiteren Öse zur mechanischen Fixierung der Kabelschuhaufnahme (322) mit dem Kabelschuh (312).
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist: Vorpositionieren des Kabelschuhs (312) entsprechend der vordefinierten Anordnung mittels Stecken des Kabelschuhs (312) in die Kabelschuhaufnahme (322).
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Kabelsatz (600) eine flexible Leiterplatte, FPC (610), mit Leiterbahnen (611) umfasst, welche der Mehrzahl von elektrischen Leitungen (211) entsprechen, wobei das Platzieren des Kabelsatzes (600) auf dem Kunststoffträger (620) ein Platzieren der flexiblen Leiterplatte (610) auf dem Kunststoffträger (620) und ein Fixieren der flexiblen Leiterplatte (610) auf dem Kunststoffträger (620) über ein oder mehrere Heißverstemm-Dome (323) umfasst.
Verfahren (100) nach Anspruch 9, wobei der Kabelsatz (600) ferner elektrische Stecker (612) umfasst, welche an entsprechende Leiterbahnen (611) und an einem Leitungssatz der flexiblen Leiterplatte (610) entsprechend der vordefinierten Anordnung fixiert sind.
Verfahren (100) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die flexible Leiterplatte (610) zumindest eine Biegung aufweist, so dass die Leiterbahnen (611) der flexiblen Leiterplatte (610) entsprechend der vordefinierten Anordnung bezüglich der elektrischen Komponenten der elektrischen Vorrichtung angeordnet sind.
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: mechanisches Fixieren des Kunststoffträgers (620) an der elektrischen Vorrichtung mittels eines Rasterhakens (621).
Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Montieren des auf dem Kunststoffträger (220) platzierten Kabelsatzes (210) in der elektrischen Vorrichtung und das elektrische Anschließen der Mehrzahl von elektrischen Komponenten der elektrischen Vorrichtung an die elektrischen Verbinder (212) des Kabelsatzes (210) automatisch mittels einer Maschine erfolgt.
Anordnung (200) aus einem Kabelsatz (210) und einem Kunststoffträger (220) zur Montage in einer elektrischen Vorrichtung mit zumindest einer elektrischen Komponente, wobei der Kabelsatz (210) eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen (211) und eine Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) zum Bereitstellen von elektrischen Anschlüssen für die zumindest eine elektrische Komponente an die Mehrzahl von elektrischen Leitungen (211) aufweist; und wobei der Kunststoffträger (220) ausgebildet ist, den Kabelsatz (210) zu tragen und zu führen, wobei der Kunststoffträger (220) eine vordefinierte Form zum Platzieren und Fixieren der Mehrzahl von Leitungen (211) und der Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) aufweist, wobei die vordefinierte Form einer vordefinierten Anordnung des Kabelsatzes (210) in der elektrischen Vorrichtung entspricht; wobei die Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) elektrische Kabelschuhe (312) umfasst; und wobei der Kunststoffträger (220) Folgendes umfasst: eine Kabelschuhaufnahme (322) zur Aufnahme eines entsprechenden Kabelschuhs (312), wobei der Kabelschuh (312) ein Blechplättchen (320) mit einer Öse (321) zur Aufnahme der entsprechenden elektrischen Leitung (311) umfasst, und wobei die Kabelschuhaufnahme (322) ausgebildet ist, das Blechplättchen (320) unter Freilassung der Öse (321) seitlich zu umschließen und entsprechend der vordefinierten Anordnung vorzupositionieren.
Anordnung (200) nach Anspruch 14, wobei der Kunststoffträger (220) aus einem Formteil geformt ist, welches eine oder mehrere der elektrischen Leitungen (211) trägt und führt, wobei das Formteil die Mehrzahl von elektrischen Verbindern (212) seitlich einfasst und entsprechend der vordefinierten Anordnung fixiert.