-
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
-
Ein derartiges Fahrzeug ist aus
DE 100 39 778 A1 bekannt.
Bei diesem Kraftfahrzeug sind beispielsweise die Komponenten Instrumententafel, elektronisches
Zündschloss,
Audioanlage, elektronische Schließanlage über einen Datenbus an ein Motorsteuergerät angeschlossen.
Die zunehmende Anzahl von elektronischen Steuergeräten und
elektronischen Komponenten führt
zu einem immer größeren Aufwand
für deren
Montage und Verkabelung im Kraftfahrzeug.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
automatisierte Montage der Kraftfahrzeugelektronik zu unterstützen.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination
des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß Anspruch
1 enthält
das Modul Schnittstellen (z. B. elektrisch, optisch) für den Anschluss
der außerhalb
des Moduls angeordneten Komponenten. Diese Komponenten-Schnittstellen
(für den
Anschluss externer Komponenten) und die mindestens eine Steuerelektronik sind
Bestandteile eines Moduls, welches automatisiert in das Kraftfahrzeug
eingesetzt werden kann. Das Modul mit der mindestens einen Steuerelektronik
bildet gewissermaßen
einen Sternpunkt für
externe Komponenten. Von diesem Modul als zentralen "Steuer-Punkt" werden die externen
Komponenten mit Signalen und/oder Energie versorgt. Bei diesem Bauprinzip
müssen
die einzelnen elektronischen Komponenten und das Modul lediglich
an den vorgegebenen Einbauorten im Kraftfahrzeug fixiert werden.
Eine aufwendige individuelle Verkabelung zwischen einzelnen Komponenten
entfällt
auf diese Weise. Diese Verkabelung ist bereits durch das Modul selbst
realisiert. Jede einzelne Komponente muss lediglich mit einem längenmäßig geeigneten
Anschlusskabel an die dieser Komponente zugeordneten Schnittstelle
des Moduls angeschlossen werden. Bei diesen Schnittstellen handelt
es sich vorzugsweise um Steckverbindungen, welche eine zeitsparende und
einfache Montage zwischen den Komponenten und der Steuerelektronik
bzw. mehrerer Steuerelektroniken ermöglichen. Außerdem kann die Verkabelung
des Bordnetzes bedarfsweise (z.B. Wartung, Reparatur) montagefreundlich
und kostensparend aufgetrennt und wieder geschlossen werden. Insgesamt
werden aufwendige und umständliche
Verkabelungen zwischen einzelnen elektronischen Komponenten und
ihnen zugeordneten Steuerelektroniken vermieden.
-
Eine Komponente ist vorzugsweise
als elektrisches Bauteil, Sensor, Schalter, Aktor, Steuergerät oder dergleichen
ausgebildet.
-
Vorzugsweise enthält das Modul weitere Bauteile
bzw. Funktionseinheiten, wodurch der Integrationsgrad des Moduls
vergrößert und
der Montageaufwand im Fahrzeug verringert ist.
-
Anspruch 2 berücksichtigt die zunehmend größere Anzahl
von Steuergeräten
bzw. Steuerelektroniken im Fahrzeug. Durch die unterschiedliche
Positionierung der Steuerelektroniken auf dem Modul besteht die
Möglichkeit,
jede Steuerelektronik einer Gruppe von Komponenten zuzuordnen, welche
dieser Steuerelektronik räumlich
am nächsten
positioniert sind. Hierdurch können
die Kabelanschlüsse der
Komponenten an die Schnittstellen des Moduls verhältnismäßig kurz
gehalten werden, was wiederum eine einfache Montage des gesamten
Bordnetzes unterstützt.
Damit die Signal- und Energieströme zwischen
einzelnen Komponenten, welche an unterschiedliche Steuergeräte angeschlossen
werden, funktionsgemäß erfolgen,
muss lediglich gewährleistet
sein, dass die Steuerelektroniken signalmäßig und/oder energiemäßig miteinander
verbunden sind. Dieses Aufbauprinzip des Bordnetzes ermöglicht es vorteilhaft,
dass im Kraftfahrzeug angeordnete Komponenten abschnittsweise (z.B.
entlang der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs) in Gruppen eingeteilt werden
können.
Jede Gruppe ist dann einer bestimmten Steuerelektronik zugeordnet,
wobei die Komponenten dieser Gruppe an die entsprechenden Schnittstellen
angeschlossen werden. Dieses Aufbauprinzip trägt dazu bei, Leitungswege kurz
zu halten. Dies wirkt montage- und kostensparend.
-
Vorzugsweise sind die Schnittstellen
des Moduls an den einzelnen Steuerelektroniken angeordnet. Hierdurch
können
vorteilhaft herkömmliche Steuerelektroniken
verwendet werden, welche bereits von vornherein über Schnittstellen für anzuschließende elektronische
Bauteile, Aggregate oder Komponenten verfügen.
-
Die Maßnahmen gemäß den Ansprüchen 5 und 6 reduzieren den
Verkabelungs- und Montageaufwand im Kraftfahrzeug zusätzlich.
-
Die Ansprüche 7 und 8 schlagen bevorzugte Übertragungsmittel
für die
Signalströme
und/oder Energieströme
vor.
-
Die Ansprüche 10 und 11 unterstützen einen mechanisch
stabilen Aufbau des gesamten Moduls, indem ein Modulgrundkörper als
Träger
z.B. für
die Steuerelektroniken, die Schnittstellen, die Leitungsmittel und
gegebenenfalls für
weitere Bauteile wirksam ist.
-
Die Maßnahmen der Ansprüche 12–19 schlagen
eine Integration verschiedener Kraftfahrzeug-Funktionen im/am Modul
vor. Beispielsweise wirkt der Modulgrundkörper in einer Mehrfachfunktion
zusätzlich
als Träger
für einen
Luftkanalabschnitt einer Klimaanlage, für eine Fahrzeugheizung, für die Kühlung von
Steuerelektroniken und/oder für
eine Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeuges.
-
In einer weiteren Zusatzfunktion
bildet das Modul ein tragendes Fahrzeugteil (Anspruch 20). Hierdurch
können
herkömmliche
Träger
des Kraftfahrzeuges entfallen. Ist der Modulgrundkörper als Teil
des Fahrzeugbodens wirksam, können
z.B. die Sitz-Querträger entfallen.
-
Der sandwichartige Aufbau des Modulgrundkörpers gemäß den Ansprüchen 21–23 bewirkt
eine große
Torsions- und Biegesteifigkeit des Modulgrundkörpers. Als tragendes Fahrzeugteil
verwendet unterstützt
dieser Modulgrundkörper
deshalb die Steifigkeit des gesamten Fahrzeugrohbaus. Vorzugsweise
wird dieser Modulgrundkörper
mit der übrigen Rahmenstruktur
des Kraftfahrzeugs fest verklebt und vernietet und verbessert hierdurch
zusätzlich
die Steifigkeit des Fahrzeugrohbaus. Die hohe Steifigkeit des Modulgrundkörpers führt auch
zu besseren Crasheigenschaften des Kraftfahrzeugs.
-
Die verschiedenen Schichten des Modulgrundkörpers müssen vor
ihrem Zusammenführen nicht
notwendigerweise vorgefertigte Ausformungen, Einformungen etc. aufweisen.
Vielmehr kann diese Bearbeitung der einzelnen Schichten auch während oder
nach ihrem Zusammenführen
erfolgen. Dies kann vorteilhaft sein, wenn die Schichten z.B. aus Kunststoff,
insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff
hergestellt sind.
-
Die Maßnahme nach Anspruch 24 führt ohne zusätzlichen
Montageaufwand zu einer höheren Schalldämmung des
Kraftfahrzeugs. Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn
der Modulgrundkörper
im Bereich des Fahrzeugbodens als tragendes oder nicht tragendes
Fahrzeugteil eingesetzt wird. Herkömmliche Maßnahmen zur Schalldämmung können dann
teilweise oder vollständig
entfallen.
-
Anspruch 25 schafft eine bauraumsparende Anordnung
für den
Leitungskanal, für
die Leitungsmittel und/oder für
den Luftkanal. Außerdem
sind diese Kanäle
sowie die Leitungsmittel bei dieser Anordnung vor Beschädigungen
oder sonstigen Überbeanspruchungen
besonders wirksam geschützt.
-
Die Steuerelektronik bzw. die Steuerelektroniken
des Moduls können
hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit
getestet werden, bevor das Modul in ein Kraftfahrzeug eingebaut
wird. Das Modul kann deshalb als elektronisch abgeprüftes Bauteil
angeliefert werden. Mittels einer Testsoftware oder dergleichen kann
deshalb im Gegensatz zu herkömmlichen
Produktionsvorgängen
bereits in einer sehr frühen
Produktionsphase die Fahrzeugelektronik getestet werden. Hierdurch
ergeben sich erhebliche Vorteile sowohl bei der Montage als auch
bei der Funktionsprüfung
des Kraftfahrzeugs. Da insgesamt auch die Bauteile reduziert sind,
vermindert sich auch der logistische Aufwand in der Produktion und
Ersatzteilhaltung für
das Kraftfahrzeug.
-
Die Erfindung wird anhand des in
den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 Eine
perspektivische Explosionsdarstellung des Moduls und
-
2 eine
perspektivische Darstellung des Moduls gemäß 1 im zusammengebauten Zustand.
-
In 1 sind
mehrere elektronische Komponenten 1–8 schematisch als Rechtecke
dargestellt. Die Komponenten 1–8
sind über
Leitungsmittel 9 miteinander verbunden. Die Leitungsmittel 9 sind
schematisch als gestrichelte Linien dargestellt und können mindestens
eine elektrische Leitung und/oder mindestens eine optische Leitung
umfassen. Dabei enthalten die Leitungsmittel 9 insbesondere
mindestens eine Datenbus-Leitung. Über die Leitungsmittel 9 sind
eine erste Steuerelektronik 10 und eine zweite Steuerelektronik 11 miteinander
verbunden. Durch den elektrischen Anschluss der Komponenten 1–5 an die
erste Steuerelektronik 10 und den elektrischen Anschluss
der Komponenten 6–8
an die zweite Steuerelektronik 11 sind die Komponenten
1 –8 miteinander
verbunden und können
miteinander kommunizieren.
-
Die Steuerelektroniken 10, 11 steuern
die zugeordneten Komponenten 1–8
mit Signalen und/oder mit Versorgungsenergie an.
-
Die Komponenten 1 – 5 sind
im hinteren Bereich (Fond) des Fahrzeugs angeordnet und verfügen über Anschlussleitungen 12 mit
einem Steckanschluss 13. Die Steckanschlüsse 13 korrespondieren mit
ersten Gegensteckanschlüssen 14,
welche am Gehäuse
der ersten Steuerelektronik 10 angeordnet sind. Analog
sind die Komponenten 6–8
mit Anschlussleitungen 12 und Steckanschlüssen 13 versehen,
welche mit zweiten Gegensteckanschlüssen 15 der zweiten
Steuerelektronik 11 korrespondieren.
-
Die Leitungsmittel 9 und
die beiden Steuerelektroniken 10, 11 sind Bestandteile
eines Moduls 16, welches die ersten und zweiten Gegensteckanschlüsse 14, 15 als
Schnittstellen für
den Anschluss der außerhalb
des Moduls 16 angeordneten externen Komponenten 1–8 aufweist.
Die beiden Steuerelektroniken 10, 11 sind an den
in Fahrtrichtung 17 des Fahrzeugs gegenüberliegenden Endbereichen des Moduls 16 positioniert,
um auf diese Weise montagetechnisch einfach handhabbare und materialsparende
kurze Anschlusswege zu den ihnen zugeordneten Komponenten 1–5 bzw.
6–8 zu
ermöglichen.
-
Um die Vernetzung der verschiedenen
Komponenten 1–8
weiter zu vereinfachen, können
die Steuerelektroniken 10, 11 jeweils die Elektronik
mehrerer Steuergeräte
enthalten, so dass ein komprimierter Aufbau des Moduls mit geringem
Montageaufwand gefördert
wird.
-
Das Modul 16 weist einen
plattenartigen Modulgrundkörper 18 auf,
an dem die Leitungsmittel 9 und die beiden Steuerelektroniken 10, 11 fixiert
sind. Die mechanische Fixierung der Steuerelektroniken 10, 11 erfolgt
mittels hier nicht im einzelnen dargestellter Befestigungsmittel
an den Gehäusen
der Steuerelektroniken 10, 11 und korrespondierenden Gegenbefestigungsmitteln
an den Modulgrundkörper 18.
Lediglich am Gehäuse
der zweiten Steuerelektronik 11 sind vier Befestigungszapfen 19 als Befestigungsmittel
für einen
nicht dargestellten Gehäusedeckel
sichtbar. Der Modulgrundkörper 18 enthält einen ersten
Kabelkanal 20 (z.B. zur Fixierung elektrischer Rundkabel)
und einen zweiten Kabelkanal 21 (z.B. zur Fixierung optischer
Leitungen). Die Kabelkanäle 20, 21 dienen
der Fixierung der Leitungsmittel 9. Weiterhin enthält der Modulgrundkörper 18 zwei
Luftkanäle 22 und 22'. Beide Luftkanäle 22, 22' sind im Montagezustand
des Modulgrundkörpers 18 mit
einer Kanaleingangsöffnung 23 des
Modulgrundkörpers 18 fluidisch
verbunden. An die Kanaleingangsöffnung 23 wiederum
ist ein Anschlussstutzen 24 von der vorderen Klimaanlage
des Fahrzeugs fluidisch angeschlossen. Die beiden Luftkanäle 22, 22'sind im Montagezustand
des Modulgrundkörpers 18 jeweils mit
einer Kanalausgangsöffnung 25 bzw.
25' des Modulgrundkörpers 18 fluidisch
verbunden. An die Kanalausgangsöffnung 25 ist
ein Anschlussstutzen 26 fluidisch angeschlossen, welcher
zu einer hier nicht dargestellten Klimaanlage im hinteren Bereich
des Fahrzeugs (Fond) führt.
An die zweite Kanalausgangsöffnung 25'ist ein Luftausströmer 27 fluidisch angeschlossen,
welcher Luft in den Fußraum
des Fond ausströmt.
-
Der Modulgrundkörper 18 ist außerdem von einer
Kühlöffnung 35 durchsetzt.
Diese ist im Montagezustand des Modulgrundkörpers 18 mit einem Luftströmungsabschnitt 36 fluidisch
verbunden, welcher an den Luftkanal 22' angeschlossen ist. Die Kühlöffnung 35 ist
der Steuerelektronik 10 zugeordnet. Auf diese Weise kann
kostengünstig
eine Kühlung
der Bauteile der Steuerelektronik 10 ohne zusätzliche
konstruktive Maßnahmen
und/oder Bauteile für
die Kühlung
erzielt werden.
-
Der Modulgrundkörper 18 ist im Bereich
des Fahrzeugbodens angeordnet. Der Modulgrundkörper 18 weist eine
Unterschale 28 und eine damit korrespondierende Oberschale 29 auf.
Diese beiden Schalen 28 und 29 bestehen vorzugsweise
aus einem geeigneten Kunststoff oder metallischen Blech. Zwischen
den beiden Schalen 28, 29 liegt eine Zwischenschicht 30 aus
schalldämmendem
Werkstoff. Somit besteht der Modulgrundkörper 18 aus drei sandwichartig
aneinander liegenden Schichten. Dabei enthält die Zwi schenschicht 30 die
beiden Kabelkanäle 20, 21 sowie
die beiden Luftkanäle 22, 22'. In einer weiteren,
hier nicht dargestellten Ausführungsform
können
die Kabelkanäle 20, 21 als
Kontur an einer Außenfläche des
Modulgrundkörpers 18 ausgebildet
sein. Die Kanaleingangsöffnung 23 und
die Kanalausgangsöffnungen 25, 25' sind als Aussparungen
in der Oberschale 29 ausgebildet. Im zusammengebauten Zustand
des Modulgrundkörpers 18 ist die
Oberschale 29 diejenige Oberfläche des Moduls 16,
welche in Höhenrichtung 31 des
Fahrzeugs einem Teppichteil, Fußmatten
oder dergleichen zugewandt ist.
-
Die Oberschale 29 ist von
mehreren Kabelschlitzen 32, 33, 34 durchsetzt,
um die Leitungsmittel 9 hindurchzuführen, wenn diese in die Kabelkanäle 20, 21 eingelegt
werden sollen.