DE10251746B4

DE10251746B4 - Armaturenbrettmodul mit einem Strom-/ Signalübertragungssystem für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE10251746B4
Application number: DE10251746A
Authority: DE
Inventors: Masayuki Toyota Kondo; Haruhiko Toyota Sato
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: US6702356B2; JP2003154874A; DE10251746A1; GB2382058A; GB0224450D0; GB2382058B; US20030094831A1

Abstract

Armaturenbrettmodul (10) für ein Fahrzeug umfassend
– mindestens eine elektrisch betriebene Komponente (24), die ein sichtbares Außenbauteil (26, 28) und ein innen liegendes Steuerbauteil (16, 18) aufweist, die durch Übertragungsmittel miteinander in Verbindung stehen, wobei das Steuerbauteil (16, 18) einen Antriebsschaltkreis (18) für die elektrisch betriebene Komponente (24) umfasst,
– ein Armaturenbrett (25),
das eine Vorderseite aufweist, an der das Außenbauteil (26, 28) angebracht ist,
– ein Verstärkungselement (12),
das mit der Rückseite des Armaturenbretts (25) zu einer Einheit mit diesem verbunden ist, und
das mit einem Steckverbinder (14a, 14b) versehen ist, mit welchem das Steuerbauteil (16, 18) der Komponente (24) verbunden ist, so dass das Steuerbauteil (16, 18) am Verstärkungselement (12) angebracht ist und zwischen dem Steckverbinder (14a, 14b) und dem Armaturenbrett (25) angeordnet ist.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Armaturenbrettmodul für ein Fahrzeug, das ein Strom-/Signalübertragungssystem umfasst.

Elektrische Geräte, beispielsweise Messinstrumente, Schalter und Sensoren, Anschlusskästen, ein Radio und eine Klimaanlage, werden üblicherweise an einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs montiert. Ein Kabelstrang, der mit einer großen Anzahl an Kabeln versehen ist, wird mit diesen elektrischen Geräten verbunden.

Solch ein Kabelstrang wird zusammen mit einem Verstärkungselement, wie in der JP 10-310002 A beschrieben, montiert.

Bei diesem in 6 gezeigten Beispiel ist der Kabelstrang 61 Teil des Verstärkungselements 60 und erstreckt sich entlang desselben. Ein Armaturenbrett 63 und das Verstärkungselement 60 können daher an einer Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) relativ einfach montiert werden.

Jedes der elektrischen Geräte, die an dem Armaturenbrett 63 montiert sind, umfasst ein Strukturelement, in dem ein innerer Steuerabschnitt, der einen Antriebsschaltkreis oder dergleichen umfasst, und ein außenliegender Bauteilabschnitt, der eine Anzeige oder dergleichen umfasst, integriert vorgesehen sind. Verschiedene Arten an elektrischen Geräten müssen für das Armaturenbrett 63 entsprechend jeweiligen der Designvariante für den Fahrzeugtyp bereitgestellt werden, so dass die Anzahl an Bauteilen hoch ist. Der Freiheitsgrad des Designs bezüglich des außenliegenden Bauteilabschnitts ist ferner durch die Ausbildung des inneren Steuerabschnitts und des außenliegenden Bauteilabschnitts begrenzt.

In den letzten Jahren ist die Menge an Kommunikationsinformationen in einem Fahrzeug angestiegen, so dass die Anzahl an Verbindungsschaltkreisen zwischen dem Kabelstrang und den elektrischen Geräten angestiegen ist. Steckverbinder, die mit dem Kabelstrang 61 verbunden sind, der an dem Verstärkungselement 60 montiert ist, weisen daher eine Multipolausbildung auf, so dass die Verbindungskraft, die zum Verbinden der Steckverbinder erforderlich ist, sich erhöht hat, wodurch das Problem auftritt, dass die Effizienz der Montage des Verstärkungselements 60 und des Armaturenbretts 63 an der Fahrzeugkarosserie verringert ist.

Die DE 100 04 020 A1 beschreibt ein einheitliches Armaturenbrett, dem sämtliche Steuerelemente und elektrisch betriebenen Komponenten unmittelbar zugeordnet sind. Es ist ein Blocksteuerknotenpunkt vorgesehen, der ein Logiksteuerungselement in Form einer Leiterplatte umfasst, welche zum Beispiel die Steuerung der elektrischen Fensterheber und der Klimaanlage übernimmt. Durch die Verwendung einer Leiterplatte ist es möglich, die Abzweigkabelstränge dadurch zu verringern, dass die Anzahl der benötigen Verkabelungen verringert wird.

Die DE 44 05 083 A1 beschreibt ein Armaturenbrett für Fahrzeuge, bei dem eine von den Instrumenten getrennte Steuereinheit vorgesehen ist. Sie beschreibt auch dabei eine elektromagnetische Energieübertragung,

In der DE 198 29 626 A1 ist eine kontaktlose Energie- und Signalübertragung in einem Kraftfahrzeug zum Anlösen eines Schallsignals beschrieben, während die DE 195 28 693 A1 optische Übertragungssysteme für elektrische Schaltkreise in Fahrzeugen offenbart.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Armaturenbrett, das ein Strom- bzw. Signalübertragungssystem für ein Fahrzeug umfasst, vorzusehen, bei dem eine Standardisierung des inneren Steuerabschnitts jedes der vorgesehenen elektrischen Geräte erzielt wird, bei dem der Freiheitsgrad der Ausbildung des außenliegenden Bauteilabschnitts verbessert ist und bei dem die Effizienz der Montage des Armaturenbretts an der Fahrzeugkarosserie verbessert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Armaturenbrettmodul für ein Fahrzeug umfassend

– mindestens eine elektrisch betriebene Komponente, die ein sichtbares Außenbauteil und ein innen liegendes Steuerbauteil aufweist, die durch Übertragungsmittel miteinander in Verbindung stehen, wobei das Steuerbauteil einen Antriebsschaltkreis für die elektrisch betriebene Komponente umfasst,
– ein Armaturenbrett, das eine Vorderseite aufweist, an der das Außenbauteil angebracht ist,
– ein Verstärkungselement, das mit der Rückseite des Armaturenbretts zu einer Einheit mit diesem verbunden ist, und das mit einem Steckverbinder versehen ist, mit welchem das Steuerbauteil der Komponente verbunden ist, so dass das Steuerbauteil am Verstärkungselement angebracht ist und zwischen dem Steckverbinder und dem Armaturenbrett angeordnet ist.

Bei dem Armaturenbrettmodul ist das innen liegende Steuerbauteil der elektrisch betriebenen Komponente von dem Außenbauteil getrennt und mit dem Verstärkungselement als Abzweigmodul verbunden. Das Steuerbauteil kann daher einfach standardisiert werden, wodurch allgemein die Handhabung verbessert und der Freiheitsgrad der Ausbildung des Außenbauteils verbessert ist.

Vorzugsweise sind für die Stromversorgung und die Signalübertragung zwischen dem Außenbauteil und dem Steuerbauteil kontaktlos arbeitende Übertragungsverbindungen vorgesehen.

Bei dieser Ausbildung sind keine Steckverbinder zum Verbinden erforderlich, und die Effizienz der Montage des Armaturenbrettmoduls an der Fahrzeugkarosserie kann verbessert werden. Ferner kann ein raumsparendes Design aufgrund des Entfalls von Steckverbindern erzielt werden.

Vorzugsweise ist für die Signalübertragung eine Übertragung in Form einer Infrarotschnittstelle und/oder einer optischen Schnittstelle vorgesehen.

Ferner ist es günstig, wenn für die Stromversorgung die Übertragungsmittel auf elektromagnetischer Induktion beruhen.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Strom-/Signalübertragung mit einer einfachen Ausbildung, die relativ kostengünstige Bauteile umfasst, ausgeführt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Montage eines Armaturenbrettmoduls für ein Fahrzeug vorgesehen, folgende Schritte umfassend:

– separates Bereitstellen eines sichtbaren Außenbauteils und eines innen liegenden Steuerbauteils, welches einen Antriebsschaltkreis für mindestens eine elektrisch betriebene Komponente für das Fahrzeug umfasst, die so ausgelegt sind, dass sie miteinander in eine Übertragungsverbindung treten können,
– Anbringen des Außenbauteils an der Frontseite des Armaturenbretts,
– Verbinden des innen liegenden Stauerbauteils mit einem Steckverbinder, der an einem Verstärkungselement vorgesehen ist und
– Verbinden des Verstärkungselementes mit der Rückseite des Armaturenbretts zu einer Einheit, so dass das Steuerbauteil zwischen dem Steckverbinder und der Rückseite des Armaturenbrettes angeordnet ist.

Die oben beschriebene Aufgabe und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch detailliert beschriebene bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlicher, wobei
1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Verstärkungselements ist, das bei einem Armaturenbrettmodul einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung verwendet wird;
2 ein Blockdiagramm ist, das ein Strom-/Signalübertragungssystem, das bei dem Armaturenbrettmodul verwendet wird, darstellt;
3 ein Schaubild ist, das einen wichtigen Abschnitt des Übertragungssystems von 2 darstellt;
4A eine Ansicht zur Erklärung einer Variante der Abzweigverbindungsposition eines Kabelstrangs entsprechend der Designvariante des Fahrzeugs ist;
4B eine Ansicht zur Erklärung der Befestigung des Kabelstrangs auf einem Verstärkungselement ist;
5 ein Schnitt zur Erklärung der Befestigung des Verstärkungselements an einer Fahrzeugkarosserie ist; und
6 eine perspektivische Ansicht ist, die die Ausbildung eines Armaturenbrettmoduls gemäß dem Stand der Technik darstellt.
Eine bevorzugte Ausführungsform eines Armaturenbrettmoduls, das ein Strom-/Signalübertragungssystem gemäß der Erfindung umfasst, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Ein Armaturenbrettmodul 10 umfasst ein Armaturenbrett 25 (nicht spezifisch dargestellt, aber dem Armaturenbrett 63 von 6 ähnlich) und ein Verstärkungselement 12 (in 1 gezeigt), die miteinander verbunden sind.
Ein Kabelstrang 14 ist mit dem Verstärkungselement 12 fest verbunden und erstreckt sich entlang desselben. Eine elektrische Standardsteuereinheit (ECU) 16 (3), in die ein elektrisches Steuereinheitsgehäuse, Messgeräteantriebsschaltkreise und dergleichen Schaltkreise integriert sind, oder eine elektrische Steuereinheit 18 für verschiedene elektrische Geräte (elektrische Komponenten), beispielsweise eine Audioeinheit, eine Uhr und eine Klimaanlage, sind in den Kabelstrang 14 einbezogen.
Das Armaturenbrettmodul umfasst bei dieser Ausführungsform eine Mittelkonsole.
Ein Flachkabel wird als Kabelstrang 14 verwendet. Abzweigkabelstränge 15a und 15b (die als Abzweigleiter dienen), die mit den Steckverbindern 14a und 14b versehen sind, sind von dem Kabelstrang 14 abgezweigt.
Bei dieser Ausführungsform ist das Verstärkungselement 12 ein Stahlelement, das einen H-förmigen Querschnitt aufweist, so dass der Kabelstrang 14 entlang eines Basisbodenabschnitts 12a verlegt ist. Steckverbinder 20 und 22 zum Verbinden des Kabelstrangs 14 mit einer Fahrzeugkarosserie sind mit beiden Längsenden des Kabelstrangs 14 verbunden.
Ein elektrisches Multimediagerät 24 ist an einem annähernd mittleren Abschnitt des Verstärkungselements 12 mittels einer Mittelstrebe 23, die an dem Verstärkungselement 12 montiert ist, befestigt. Die elektrische Standardsteuereinheit 16 ist an dem Verstärkungselement 12 montiert und nahe dem elektrischen Multimediagerät 24 angeordnet. Die elektrische Steuereinheit 18, die die Antriebssteuerung, beispielsweise der Audioanlage, der Uhr, der Klimaanlage und dergleichen, ausführt, ist in das elektrische Multimediagerät 24 integriert.
Die elektrische Standardsteuereinheit 16 und die elektrische Steuereinheit 18 dienen als innen liegende Steuerbauteile, die Antriebssteuerschaltkreise der elektrischen Geräte umfassen.
Wie in 2 gezeigt, werden andererseits außenliegende Außenbauteile (d.h. ein Anzeigeabschnitt oder ein Schalterbetätigungsabschnitt für Schalter und Messgeräte) 26 und 28 verschiedener elektrischer Geräte (beispielsweise der Audioeinheit, der Uhr und der Klimaanlage) in das Armaturenbrett 25 so integriert, dass diese Außenbauteile 26 und 28 von den inneren Steuerbauteilen (16 und 18), die mit dem Verstärkungselement 12 eine Baueinheit bilden, getrennt sind.
Die elektrische Standardsteuereinheit 16 ist in den Kabelstrang 14 einbezogen und erhält Betriebszustandsinformationen eines Motors oder dergleichen und sendet diese Information an das jeweilige Außenbauteil 28 der elektrischen Geräte an dem Armaturenbrett 25, so dass diese Information beispielsweise angezeigt wird.
Das Strom-/Signalübertragungssystem 40 dieser Ausführungsform ist zwischen dem Verstärkungselement 12 und dem Armaturenbrett 25 vorgesehen. Insbesondere sind eine Stromübertragungseinheit 42 und eine Signalübertragungseinheit 43 zwischen der elektrischen Steuereinheit 16 und jedem außenliegenden Bauteilabschnitt 28, wie in 3 gezeigt, vorgesehen. Die Übertragung des elektrischen Stroms erfolgt durch ein elektromagnetisches Induktionssystem. Die Signalübertragung erfolgt durch eine Informationsschnittstelle, die abhängig von der gewählten Übertragungsbasis, infrarot oder optisch, gestaltet ist. Die Strom-/Signalübertragung erfolgt durch eine kontaktfreie Verbindung. Durch Verwenden der kontaktlosen Verbindung kann die Schwierigkeit, die beim Verbinden von Multipolsteckverbindern auftritt, eliminiert werden, so dass die Effizienz der Montage verbessert werden kann. Da keine Freiräume für Steckverbinder vorzusehen sind, kann ferner ein raumsparendes Design erzielt werden.
Wie in 2 gezeigt, ist auch ein Lenkmodul 29 mit der elektrischen Standardsteuereinheit 16 verbunden. Die oben beschriebene kontaktlose Strom- /Signalübertragung ist auch zwischen einem außenliegenden Außenbauteil 29a des Lenkmoduls 29 und der elektrischen Standardsteuereinheit 16 vorgesehen.
Die oben beschriebene kontaktlose Strom-/Signalübertragung ist ferner auch zwischen einem Außenbauteil 26 jedes elektrischen Multimediageräts 24 an dem Armaturenbrett 25 und der elektrischen Standardsteuereinheit 18 vorgesehen.
Obwohl hier nicht im Detail beschrieben, ist solch eine Strom-/Signalübertragung zu der Audioeinheit, der Uhr, der Klimaanlage und dergleichen Bauteilen an dem Armaturenbrett 25, wie in 2 gezeigt, vorgesehen.
Bei dem Armaturenbrettmodul 10 gemäß dieser Ausführungsform sind die innenliegenden Stauerbauteile (die elektrische Standardsteuereinheit 16 und die elektrische Steuereinheit 18) der elektrischen Geräte (der Audioeinheit, der Uhr, der Klimaanlage und dergleichen) von den Außenbauteilen (dem Anzeigeabschnitt, den Schaltern und dergleichen), die an dem Armaturenbrett 25 und der Mittelkonsole befestigt werden, getrennt. Die Steuerbauteile sind in den Kabelstrang 14 an dem Verstärkungselement 12 einbezogen und bilden ein Abzweigmodul.
Eine Standardisierung der innen liegenden Steuerbauteile, einschließlich des Verstärkungselements 12 kann einfach erzielt werden. Der Freiheitsgrad bezüglich des Designs der Außenbauteile und des Armaturenbretts 25 kann verbessert werden. Eine Designveränderung entsprechend dem Fahrzeugtyp kann daher durch alleiniges Abändern des Armaturenbretts 25 ausgeführt werden.
Wie in 4A gezeigt, können die innenliegenden Stauerbauteile einer Veränderung des Fahrzeugtyps durch Verändern der Abzweigverbindungsabschnitte der Abzweigkabelstränge 15a und 15b, die mit den Steckverbindern 14a und 14b verbunden sind, und eine Abänderung des Schaltkreises erreicht werden. Entsprechend der Änderung des Fahrzeugtyps können an dem Kabelstrang 14, der fest an dem Verstärkungselement 12 montiert ist, die Abzweigstellen für die Abzweigkabelstränge 15a und 15b und die Befestigungsposition der elektrischen Standardsteuereinheit 16 verändert werden. Der Aufbau des Stauerbauteils muss nicht wesentlich abgeändert werden, sondern kann daher bei verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet werden.
Die Montage des eine Subbaueinheit darstellenden Verstärkungselements 12 an der Fahrzeugkarosserie 30, 32 ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 und 5 beschrieben.
Zunächst werden die Mittelstrebe 23 und das elektrische Multimediagerät 24 an dem Verstärkungselement 12 montiert. In diesem Zustand wird das Armaturenbrett 25, an dem der Messgerätanzeigeabschnitt und die Schalter montiert sind, an dem Verstärkungselement 12 so montiert, dass es mit diesem ein Armaturenbrettmodul bildet. Danach wird das Verstärkungselement 12 an den Haltern 34 und 36, die mit dem rechten und dem linken Befestigungsabschnitt der Fahrzeugkarosserie 30, 32 mittels Schweißens oder Schraubverbindung fest verbunden sind, verbunden, wodurch das Armaturenbrettmodul montiert ist.
Wie in 5 gezeigt, werden insbesondere die linken Enden der horizontalen Wände 12b und 12b des Verstärkungselements 12 in Aufnahmenuten 34a, die in dem Halter 34 ausgebildet sind, und die rechten Enden der horizontalen Wände 12b in Aufnahmenuten 36a, die in dem Halter 36 ausgebildet sind, wie durch die Pfeile dargestellt, eingeführt.
Wenn die horizontalen Wände 12b des Verstärkungselements 12 in den Aufnahmenuten 34a und 36a befestigt werden, werden die armaturbrettseitigen Steckverbinder 20 und 22, die an dem Verstärkungselement 12 angebracht sind, mit den karosserieseitigen Steckverbindern 35 und 37, die an den Haltern 34 und 36 sicher montiert sind, automatisch verbunden.
Insbesondere umfasst jeder karosserieseitige Steckverbinder 35 und 37 einen sich selbst ausrichtenden Steckverbinder, so dass, wenn er nicht mit dem armaturbrettseitigen Steckverbinder ausgerichtet ist, so bewegt werden kann, dass die Fehlausrichtung absorbiert wird. Jeder karosserieseitige Steckverbinder 35, 37 wird daher zu dem armaturenbrettseitigen Steckverbinder 20, 22 während der Montage des Verstärkungselements 12 ausgerichtet.
Ein kleiner Anschlusskasten (nicht dargestellt) bildet mit jedem Halter 34 und 36 ein Bauteil, so dass die Verbindung mit dem Kabelstrang 14, der Bestandteil des Verstärkungselements 12 ist, gemeinsam ausgeführt werden kann. Ein kleines Strommodul (nicht dargestellt) kann in den Anschlusskasten eingesetzt werden, um einen vorbestimmten Strom entsprechend der Spezifikation eines Fahrzeugs zuzuführen.
Nur durch Montieren des Verstärkungselements 12 an den Haltern 34 und 36 an der Fahrzeugkarosserie 30, 32 kann daher die Installation des Armaturenbrettmoduls 10 vollendet werden, wobei die armaturbrettseitigen Steckverbinder 20 und 22 mit den karosserieseitigen Steckverbindern 35 und 37 verbunden werden.
Es entfallen daher Arbeitszeit und Arbeitsaufwand, die zum Verbinden der armaturbrettseitigen Steckverbinder 20 und 22 mit den karosserieseitigen Steckverbindern 35 und 27 benötigt werden, und das Befestigen des Armaturbrettmoduls kann daher vereinfacht werden.

Claims

Armaturenbrettmodul (10) für ein Fahrzeug umfassend – mindestens eine elektrisch betriebene Komponente (24), die ein sichtbares Außenbauteil (26, 28) und ein innen liegendes Steuerbauteil (16, 18) aufweist, die durch Übertragungsmittel miteinander in Verbindung stehen, wobei das Steuerbauteil (16, 18) einen Antriebsschaltkreis (18) für die elektrisch betriebene Komponente (24) umfasst, – ein Armaturenbrett (25), das eine Vorderseite aufweist, an der das Außenbauteil (26, 28) angebracht ist, – ein Verstärkungselement (12), das mit der Rückseite des Armaturenbretts (25) zu einer Einheit mit diesem verbunden ist, und das mit einem Steckverbinder (14a, 14b) versehen ist, mit welchem das Steuerbauteil (16, 18) der Komponente (24) verbunden ist, so dass das Steuerbauteil (16, 18) am Verstärkungselement (12) angebracht ist und zwischen dem Steckverbinder (14a, 14b) und dem Armaturenbrett (25) angeordnet ist.
Armaturenbrettmodul (10) gemäß Anspruch 1, wobei für die Stromversorgung und die Signalübertragung zwischen dem Außenbauteil (26, 28) und dem Steuerbauteil (16, 18) kontaktlos arbeitende Übertragungsmittel (43) vorgesehen sind.
Armaturenbrettmodul (10) gemäß Anspruch 2, wobei für die Signalübertragung Übertragungsmittel in Form einer Infrarotschnittstelle und/oder einer optischen Schnittstelle vorgesehen sind.
Armaturenbrettmodul (10) gemäß Anspruch 2, wobei für die Stromversorgung die Übertragungsmittel auf elektromagnetischer Induktion beruhen.
Verfahren zum Zusammenbau eines Armaturenbrettmoduls für ein Fahrzeug folgende Schritte umfassend – separates Bereitstellen eines sichtbaren Außenbauteils (26, 28) und eines innen liegenden Steuerbauteils (16, 18), welches einen Antriebsschaltkreis (18) für mindestens eine elektrisch betriebene Komponente (24) für das Fahrzeug umfasst, die so ausgelegt sind, dass sie miteinander in eine Übertragungsverbindung treten können, – Anbringen des Außenbauteils (26, 28) an der Frontseite des Armaturenbretts (25), – Verbinden des innen liegenden Stauerbauteils (16, 18) mit einem Steckverbinder (14a, 14b), der an einem Verstärkungselement (12) vorgesehen ist und – Verbinden des Verstärkungselementes (12) mit der Rückseite des Armaturenbretts (25) zu einer Einheit, so dass das Steuerbauteil (16, 18) zwischen dem Steckverbinder (14a, 14b) und der Rückseite des Armaturenbrettes (24) angeordnet ist.