DE10226426B4

DE10226426B4 - Kraftfahrzeug mit elektronischen Komponenten und mehreren Steuerelektroniken

Info

Publication number: DE10226426B4
Application number: DE2002126426
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Hübner; Franz Dipl.-Ing. Maier; Karsten Dr. rer.nat. Rüter; Frank Dipl.-Ing. Strachauer
Original assignee: DaimlerChrysler AG; Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: DE10226426A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit mehreren elektronischen Komponenten (1–8) und mit mehreren Steuerelektroniken (10, 11), welche an die Komponenten (1–8) angeschlossen sind, wobei die Steuerelektroniken (10, 11) Bestandteil eines Moduls (16) sind, welches Schnittstellen (14) für den Anschluss der außerhalb des Moduls (16) angeordneten Komponenten (1–8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (16) mehrere, jeweils unterschiedlichen Komponenten (1–5, 6–8) zugeordnete Steuerelektroniken (10, 11) aufweist, welche unterschiedlich positioniert sind und signalmäßig und/oder energiemäßig durch Leitungsmittel (9) miteinander verbunden sind, welche Bestandteil des Moduls (1b) sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Bei dem aus DE 100 39 778 A1 bekannten 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. Aus DE 100 03 609 A1 ist ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug bekannt.

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 Steuerelektroniken sind Bestandteile eines Moduls, welches automatisiert in das Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann. Das Modul mit den Steuerelektroniken 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 den 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 1 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. Die einen Bestandteil des Moduls bildenden Leitungsmittel reduzieren ebenfalls den Verkabelungs- und Montageaufwand im Kraftfahrzeug.

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 Maßnahme gemäß Anspruch 4 reduziert den Verkabelungs- und Montageaufwand im Kraftfahrzeug zusätzlich.

Die Ansprüche 5 und 6 schlagen bevorzugte Übertragungsmittel für die Signalströme und/oder Energieströme vor.

Die Ansprüche 8 und 9 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 10–17 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 18). 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 19–21 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 Zusammenfähren 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 22 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 23 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 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.

Claims

Kraftfahrzeug mit mehreren elektronischen Komponenten (1–8) und mit mehreren Steuerelektroniken (10, 11), welche an die Komponenten (1–8) angeschlossen sind, wobei die Steuerelektroniken (10, 11) Bestandteil eines Moduls (16) sind, welches Schnittstellen (14) für den Anschluss der außerhalb des Moduls (16) angeordneten Komponenten (1–8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (16) mehrere, jeweils unterschiedlichen Komponenten (1–5, 6–8) zugeordnete Steuerelektroniken (10, 11) aufweist, welche unterschiedlich positioniert sind und signalmäßig und/oder energiemäßig durch Leitungsmittel (9) miteinander verbunden sind, welche Bestandteil des Moduls (1b) sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schnittstelle (14, 15) an der Steuerelektronik (10, 11) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektronik (10) an im hinteren Bereich des Fahrzeugs angeordneten Komponenten (1–5) angeschlossen ist und dass eine andere Steuerelektronik (11) an im vorderen Bereich, des Fahrzeugs angeordneten Komponenten (6–8) angeschlossen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (10, 11) die Elektronik mehrerer Steuergeräte enthält.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsmittel (9) mindestens eine elektrische Leitung umfassen.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsmittel (9) mindestens eine optische Leitung umfassen.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsmittel (9) mindestens eine Busleitung umfassen.
Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (16) einen Modulgrundträger (18) aufweist, an dem die Leitungsmittel (9) und/oder die Steuerelektroniken (10, 11) fixiert sind.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulgrundkörper (18) mindestens einen Leitungskanal (20, 21) zur Fixierung der Leitungsmittel (9) enthält.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulgrundkörper (18) einen Luftkanal (22, 22', 36) mit mindestens einer Kanaleingangsöffnung (23) und mit mindestens einer Kanalausgangsöffnung (25, 25', 35) enthält.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kanaleingangsöffnung (23) einer Klimaanlage im vorderen Fahrzeugbereich zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kanalausgangsöffnung (25, 25') einer Klimaanlage oder einem Luftausströmer (27) im hinteren Fahrzeugbereich zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kanalausgangsöffnung (35) einer Steuerelektronik (10) zugeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 8–13, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulgrundkörper (18) eine Heizung trägt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Modulgrundkörper (18) eine Flächenheizung integriert ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 8–15, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulgrundkörper (18) eine Beleuchtungseinheit trägt.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 8–16, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulgrundkörper (18) im Bereich des Fahrzeugbodens angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 8–17, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulgrundkörper (18) ein Bestandteil des Fahrzeugrohbaus ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 8–18, dadurch gekennzeichnet, dass der Modulgrundkörper (18) sandwichartig mehrere aneinander liegende Schichten (28, 29, 30) aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 19, gekennzeichnet durch eine Unterschale (28) und eine damit korrespondierende Oberschale (29) als Schichten.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Unterschale (28) und Oberschale (29) eine Zwischenschicht (30) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (30) einen schalldämmenden Werkstoff aufweist, insbesondere aus einem schalldämmenden Werkstoff besteht.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (30) einen Leitungskanal (20, 21) und/oder einen Luftkanal (22, 22', 36) enthält.