DE19837314A1 - Vorrichtung für den Masseanschluß elektrischer Komponenten - Google Patents
Vorrichtung für den Masseanschluß elektrischer KomponentenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Masseanschluß elektrischer Komponenten, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die einen auf Massepotential liegenden, an der Karosserie befestigbaren Bolzen (1) und ein mit dem Bolzen (1) lösbar verbindbares Anschlußelement (2), an dem eine Vielzahl der elektrischen Komponenten anschließbar ist, umfaßt. Um eine einfach zusammenbaubare Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, an der nur niedrige, nach oben begrenzte Spannungsabfälle bzw. Masseversätze auftreten, wird vorgesehen, daß das Anschlußelement (2) rastend mit dem Bolzen (1) verbindbar ist und daß mindestens ein Teil der Mantelfläche (1b) des Bolzens (1) eine leitende Verbindung mit einer zugeordneten Fläche des Anschlußelementes (2) bildet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den
Masseanschluß elektrischer Komponenten, insbesondere für
Kraftfahrzeuge, die einen auf Massepotential liegenden,
an der Karosserie, insbesondere unlösbar, befestigbaren
Bolzen und ein mit dem Bolzen lösbar verbindbares
Anschlußelement, an dem eine Vielzahl der elektrischen
Komponenten anschließbar ist, umfaßt.
Im Fahrzeugbau wird üblicherweise für die Verbindung
enthaltener elektrischer Komponenten mit dem
Massepotential ein Gewindebolzen auf den Fahrzeugkörper
geschweißt. Über diese Gewindebolzen werden dann jeweils
Ringkabelschuhe gelegt und diese durch eine
Schraubverbindung, beispielsweise mit einer Kragenmutter,
fixiert. Die von den elektrischen Komponenten kommenden
Kabel, die auf das Massepotential gelegt werden sollen,
werden dann mit den Ringkabelschuhen verbunden.
Massepunkte, an denen solche Vorrichtungen vorgesehen
sind, werden entweder an geeigneten Stellen über das
Fahrzeug verteilt oder aber an einem zentralen
Basispunkt, z. B. im Motorraum, angebracht.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß bei derartigen
Vorrichtungen, die auf einer Schraubverbindung basieren,
hohe und nicht definierbare Spannungsabfälle bzw.
Masseversätze auftreten, was zu erheblichen Problemen vor
allem auch bei dem Einsatz moderner Bussysteme führen
kann. So erlaubt die Verwendung von CAN-BUS Systemen in
Fahrzeugen einen maximalen definierten Spannungsabfall
von 1,15V, der durch die bislang verwendeten Systeme
nicht prozeßsicher gewährleistet werden kann. Hinzu
kommt, daß das Zusammenschrauben einen komplizierten
Schritt im Montageprozeß des Fahrzeugs darstellt, der
Qualitätsprobleme zur Folge haben kann. Auch entstehen
durch das zeitaufwendige und komplizierte
Zusammenschrauben hohe Kosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach
zusammenbaubare Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, an
der nur niedrige, nach oben begrenzte Spannungsabfälle
bzw. Masseversätze auftreten.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem
Oberbegriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Anschlußelement mechanisch rastend mit dem Bolzen
verbindbar ist und daß mindestens ein Teil der
Mantelfläche des Bolzens eine elektrisch leitende
Verbindung mit einer zugeordneten Fläche des
Anschlußelementes bildet.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
darin, daß durch die Fertigung durch rastendes
Zusammenstecken ohne Verschrauben ein sehr einfacher
Zusammenbau ermöglicht wird, der Zeit und Kosten spart
und die Entstehung von Qualitätsproblemen vermeidet. Bei
der Montage sind keinerlei Montagewerkzeuge erforderlich,
und die radiale Belastung des bisherigen Bolzens
(Drehmoment) entfällt gänzlich. Dadurch, daß ein Großteil
der Mantelfläche des Bolzens eine leitende Verbindung mit
einer korrespondierenden Fläche des Anschlußelements
bildet, sobald Bolzen und Anschlußelement verrastet sind,
wird durch den so gegenüber der Verbindung nach dem Stand
der Technik verringerten Übergangswiderstand zudem ein
begrenzter und geringer Spannungsabfall erreicht, der
beispielsweise einen sicheren Einsatz von CAN-BUS
Systemen in einem Fahrzeug erlaubt: Die erfindungsgemäße
Vorrichtung ist flexibel an unterschiedliche Stellen des
Fahrzeugs einsetzbar. Ein definierter Spannungsabfall
bzw. Masseversatz ist dadurch nicht mehr von der
jeweiligen Montage, dem Drehmoment, abhängig.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden zusätzlich zu
dem Anschlußelement Zusatzmodule vorgesehen, die mit dem
Anschlußelement an dafür vorgesehenen Kontaktstellen so
miteinander verbunden werden können, daß über das
Anschlußelement eine elektrisch leitende Verbindung
zwischen dem Zusatzmodul und dem Bolzen entsteht. Die
Zusatzmodule weisen dabei wie auch das Anschlußelement
Anschlußstellen für den Anschluß von elektrischen
Komponenten auf. Alternativ können auch lediglich die
Zusatzmodule über Anschlußstellen für elektrische
Komponenten verfügen und das Anschlußelement selber nur
Kontaktstellen für den Anschluß von Zusatzmodulen, nicht
aber direkte Anschlüsse für die elektrischen Komponenten,
aufweisen.
Die Verbindung zwischen einem Zusatzmodul und einem
Anschlußelement ist vorzugsweise eine lösbare Verbindung,
zum Beispiel eine Steckverbindung.
Ein solches aus einem Anschlußelement und je nach Bedarf
hinzugefügten Zusatzmodulen gebildetes modulares System
ermöglicht eine flexible Lösung für eine unterschiedliche
Anzahl von anzuschließenden elektrischen Komponenten an
verschiedenen Massepunkten. Insbesondere kann hierdurch
die Anzahl ungenutzter Anschlüsse an Massepunkten mit
geringer anzuschließender Komponentenzahl verringert
werden.
Darüber hinaus kann die Gesamtzahl an Massepunkten im
Fahrzeug verringert werden, da mit dem erfindungsgemäßen
modularen System eine sehr große Anzahl an
Anschlußstellen an einem einzigen Massepunkt zur
Verfügung gestellt werden kann.
Für jedes hinzufügbare Zusatzmodul muß das
Anschlußelement eine Kontaktstelle aufweisen, so daß die
maximale Anzahl der hinzufügbaren Zusatzmodule durch die
Anzahl der vorgesehenen Kontaktstellen festgelegt ist. In
der Regel wird ein guter Ausgleich zwischen möglichst
großer Flexibilität und einer nicht zu großen Anzahl an
vorzusehenden Kontaktstellen des Anschlußelements mit
einer Vorrichtung mit einem Maximum von vier Modulen, die
sich aus einem Anschlußelement und bis zu drei
Zusatzmodulen zusammensetzen, getroffen.
Der Anschluß der mit dem Massepotential zu verbindenden
Komponenten an das Anschlußelement oder an ein mit diesem
verbundenen Zusatzmodul erfolgt vorzugsweise durch eine
Steckverbindung mit an dem Anschlußelement.
Zusätzlich zu standardmäßig benötigten Anschlußstellen
können das Anschlußelement und die Module weitere
Anschlußstellen für den Anschluß von weiteren Optionen
oder Diensten aufweisen, die nur für Sonderausstattungen
eingesetzt werden.
Es kann leicht eine flexible Lösung für unterschiedliche
Kabelquerschnitte erreicht werden, beispielsweise indem
Steckzungen (Tabs) verschiedener Breiten, insbesondere
Breiten von 1,5mm und 2,8mm, an dem Anschlußelement bzw.
an den Modulen vorhanden sind.
Insbesondere bei Karosserien aus Kunststoff oder
Aluminium oder bei Hybrid-Körpern werden vorzugsweise
alle eingesetzten erfindungsgemäßen Vorrichtungen an dem
jeweiligen Bolzen oder dem jeweiligen Anschlußelement
über ein Kabel mit dem negativen Pol der die elektrischen
Komponenten versorgenden Spannungsquelle verbunden, so
daß kein Strom über die Karosserie zu fließen braucht.
Auf diese Weise wird ein besonders niedriger
Spannungsabfall erreicht (Masserückleitung).
Vorteilhafterweise sitzt das Anschlußelement und jedes
Zusatzmodul in einem eigenen Gehäuse. Werden des weiteren
Führungselemente an den Gehäusen vorgesehen, wobei
jeweils die Führungselemente eines Zusatzmoduls mit
Führungselementen eines Anschlußelements zusammenwirken
können, so kann die elektrische Verbindung zwischen dem
Zusatzmodul und dem Anschlußelement auf einfache Weise
durch Zusammenschieben der Gehäuse hergestellt werden,
wobei bei dem Zusammenschieben gleichzeitig eine
Kontaktstelle des Anschlußelements mit der Kontaktstelle
des betroffenen Zusatzmoduls in einen elektrischen
Kontakt tritt. Damit die Gehäuse in der Folge nicht
ungewollt wieder auseinandergeschoben werden und somit
der Kontakt unterbrochen wird, können, beispielsweise am
Anschlußelement, Gehäuseverriegelungen vorgesehen werden,
mit denen jeweils ein mit dem Gehäuse des
Anschlußelements zusammengeschobenes Gehäuse eines
Zusatzgehäuses arretiert werden kann. Die Steckkräfte
sind so gewählt, daß dieser Steckprozeß manuell in der
Nontagelinie des Fahrzeugherstellers geschehen kann.
Weitere vorteilhaften Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den
Anschluß von elektrischen Komponenten über Kabelsätze an
Massepunkten ist vor allem im Kraftfahrzeugbereich zu
sehen. Es sind jedoch auch andere Einsatzgebiete denkbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines
Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen
näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Übersichtsdarstellung des
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines an die
Karosserie eines Fahrzeuges zu schweißenden Bolzen
gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines
Anschlußelements gemäß dem Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines
Zusatzmoduls gemäß dem Ausführungsbeispiels der
Erfindung,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines
Anschlußelements mit Gehäuse und
Fig. 6 eine beispielhafte Verteilung des
Ausführungsbeispiels der Erfindung in einem
Kraftfahrzeug.
Fig. 1 stellt eine Übersicht zum dargestellten
Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dar, aus der die Zuordnung der verschiedenen Teile
zueinander deutlich wird. Die zu der Vorrichtung
gehörigen Kunststoffelemente wurden in dieser Ansicht
weggelassen.
Noch ohne Verbindung zu den anderen Komponenten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Bolzen 1
dargestellt, der bereits auf die Karosserie eines (nicht
dargestellten) Kraftfahrzeuges geschweißt ist.
Ein ebenfalls dargestelltes Anschlußelement 2 weist ein
Verbindungselement 3 auf, über das das Anschlußelement 2
rastend mit dem Bolzen 1 verbunden werden kann. Das
Anschlußelement 2 verfügt ferner über mehrere
Anschlußstellen 4a, 4b für den Anschluß von Kabeln (nicht
dargestellt) von auf Massepotential zu legenden
Komponenten des Fahrzeugs. Ebenso sind an dem
Anschlußelement 2 drei Kontaktstellen 5 für die
Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung mit
jeweils einem Zusatzelement 6 angebracht.
An jeder der Kontaktstellen 5 ist ein Zusatzelement 6
angeschlossen. Jedes der Zusatzelemente 6 weist weitere
Anschlüsse für den Anschluß von Kabeln auf. Die
Zusatzelemente 6 sind in diesem Fall alle identisch
ausgeführt, wodurch ein besonders einfaches modulares
System erreicht wird. Je nach Anforderung können jedoch
auch verschieden ausgebildete Zusatzmodule eingesetzt
werden.
Die einzelnen Komponenten der Fig. 1 werden im folgenden
unter Bezugnahmen auf die Fig. 2 bis 4 detaillierter
beschrieben.
Fig. 2 zeigt einen Bolzen 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Bolzen 1 weist an
seinem unteren Ende einen Schweißbereich 1a auf, an dem
der Bolzen 1 an die Karosserie eines Kraftfahrzeuges
geschweißt werden kann, um ihn zu befestigen und auf
Massepotential zu legen. Im mittleren Bereich 1b ist der
Bolzen 1 zylinderförmig. Dieser Bereich 1b stellt einen
Kontaktierungsbereich für einen Hochstromkontakt mit dem
Anschlußelement 2 aus Fig. 1 dar. Am oberen Ende des
Bolzens 1 befindet sich eine Nut 1c, über die ein
Einrasten mit dem zugeordneten Element des
Anschlußelementes 2 erfolgen kann.
Das Anschlußelementes 2 ist in Fig. 3 separat zu sehen.
Im mittleren Bereich ist ein im wesentlichen
hohlzylinderförmiger Element 3 angeordnet. Das
Anschlußelement 2 und das hohlzylinderförmige Element 3
sind unlösbar miteinander verbunden. Dieses Element wird
für das Anbringen des Anschlußelementes 2 auf dem Bolzen
1 verwendet. Das Anbringen erfolgt dabei durch ein
Einrasten des Verbindungselements 3 über eine nicht näher
dargestellte, der Nut 1c des Bolzens 1 zugeordneten
Ausgestaltung des Verbindungselements 3. Im eingerasteten
Zustand liegt die Innenfläche des hohlzylinderförmigen
Verbindungselements 3 dicht an der Mantelfläche des
Bolzens 1, insbesondere in dessen Kontaktierungsbereich
1b, an. Auf diese Weise wird ein niederohmiger Übergang
von dem Anschlußelement 2 zu dem auf Massepotential
liegenden Bolzen 1 geschaffen. Eine solche Art der
Verbindung kann im Fertigungsprozeß sehr einfach
hergestellt werden, da kein aufwendigen
Zusammenschrauben, sondern lediglich ein Zusammenstecken
erforderlich ist.
Das Anschlußelement 2 verfügt ferner über eine Anzahl von
Anschlußmöglichkeiten für auf Massepotential zu legende
elektrische Komponenten des Fahrzeugs. Für solche
Anschlußmöglichkeiten eignen sich vor allem Steckzungen
4a verschiedener Breiten, wie z. B. 1,5mm und 2,8mm, und
Bereiche 4b, die für ein Ultraschall-Anschweißen von
Kabeln vorgesehen sind.
Schließlich sind an dem Anschlußelement 2 drei
Kontaktbereiche 5 angebracht, auf die Zusatzmodule 6 an
den entsprechenden Kontaktbereichen aufgesteckt werden
können.
Fig. 4 zeigt eines der Zusatzmodule 6 aus Fig. 1. Wie
auch das Anschlußelement 2 aus Fig. 1 und Fig. 3
besitzt das Zusatzmodul 6 verschiedene Anschlußstellen
für elektrischen Komponenten, die auf Massepotential
gelegt werden sollen. Als Anschlußstellen sind auch hier
Steckzungen 6a und ein Bereich 6b für ein Ultraschall-
Verschweißen vorgesehen. Korrespondierend zu einem der
Kontaktbereiche 5 des Anschlußelements 2 weist das
Zusatzmodul 6 eine Kontaktzunge 6c auf. Das Zusatzmodul 6
wird mit dieser Kontaktzunge 6c auf einen der
Kontaktbereiche 5 des Anschlußelements 2 gesteckt, wie
aus Fig. 1 deutlich wird.
In Fig. 5 ist ein Anschlußelement 2 aus Fig. 1 oder 3
mit Gehäuse 2a dargestellt. Das Gehäuse 2a gibt Zugang zu
den Anschlußstellen in Form von Steckzungen 4a und einem
Bereich für Ultraschallverschweißung 4b für den Anschluß
von elektrischen Komponenten, sowie zu den
Kontaktierungsbereichen 5 zu den Zusatzmodulen 6.
Außerdem lassen sich Führungsschienen 2b erkennen, über
die Zusatzmodule 6 mit entsprechend versehenem Gehäuse
mit dem Anschlußelement 2 zusammengeschoben werden
können, so daß sich eine elektrische leitende Verbindung
zwischen dem Zusatzmodul 6 und einer der
Kontaktierungsbereiche 5 des Anschlußelements 2 ergibt.
Das Gehäuse 2a ist zudem mit Gehäuseverriegelungen 2c
versehen, die die Verbindung des Gehäuses des
Anschlußelements 2 und der mit diesem zusammengeschobenen
Gehäusen von Zusatzmodulen verriegeln, wodurch ein
unbeabsichtigtes Auseinanderschieben kombinierter Teile
verhindert wird.
Fig. 6 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer möglichen
Verteilung von erfindungsgemäßen Vorrichtungen in dem
Fahrzeug mit Ausnahme des Motorraums. An den Massepunkten
M ist jeweils ein Bolzen 1 mit der Karosserie verbunden
und mit einem Anschlußelement 2 versehen. Je nach Bedarf
an Anschlüssen an den einzelnen Massepunkten M ist das
Anschlußelement 2 mit keinem bis drei Zusatzmodulen 6
versehen. Durch das modulare System, mit dem über einen
einzigen Bolzen 1 eine große Anzahl an Anschlüssen zur
Verfügung gestellt werden kann, ist es möglich, die
Anzahl der Massepunkte M, an denen eine Vorrichtung für
den Masseanschluß elektrischer Komponenten angebracht
wird, geringer zu halten, als dies mit bekannten
Vorrichtungen der Fall ist.
Claims (14)
1. Vorrichtung für den Masseanschluß elektrischer
Komponenten, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die einen
auf Massepotential liegenden, an der Karosserie,
insbesondere unlösbar, befestigbaren Bolzen (1) und ein
mit dem Bolzen (1) lösbar verbindbares Anschlußelement
(2), an dem eine Vielzahl der elektrischen Komponenten
anschließbar ist, umfaßt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anschlußelement (2) mechanisch rastend mit dem
Bolzen (1) verbindbar ist und daß mindestens ein Teil der
Mantelfläche (1b) des Bolzens (1) eine elektrisch
leitende Verbindung mit einer zugeordneten Fläche des
Anschlußelementes (2) bildet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Bolzen (1) an der Karosserie im Schweißverfahren
befestigbar ist.
3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Zusatzmodule (6) vorgesehen sind, die einen
Kontaktbereich (6c) sowie Anschlußstellen (6a, 6b) für den
Anschluß von elektrischen Komponenten aufweisen, und
daß das Anschlußelement (2) Kontaktbereiche (5) aufweist,
wobei die Zusatzmodule (6) derart durch eine Verbindung
mit dem Anschlußelement (2) verbunden werden können, daß
jeweils über einen Kontaktbereich (5) des
Anschlußelements (2) und den Kontaktbereich (6c) eines
Zusatzmoduls (6) eine elektrisch leitende Verbindung
geschaffen wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusatzmodule (6) mit dem Anschlußelement (2)
durch eine lösbare Verbindung, insbesondere durch eine
Steckverbindung, elektrisch leitend verbindbar sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Zusatzmodule (6) mit
einem Anschlußelement (2) elektrisch leitend verbindbar
sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kontaktbereich (6c) durch eine
Flachsteckzunge für elektrische Kontaktierungen gebildet
wird.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (2)
und/oder die Zusatzmodule (6) Flachsteckzungen (4a, 6a)
und/oder Schweißbereiche (4b, 6b) für ein Ultraschall-
Schweißen aufweisen, über die die elektrischen
Komponenten mit dem Anschlußelement (2) und/oder den
Modulen (6) elektrisch leitend verbindbar sind.
8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (2)
und/oder die Zusatzmodule (6) Anschlüsse für
unterschiedliche Kabelquerschnitte und/oder für
unterschiedliche Kabelquerschnittskombinationen und/oder
für unterschiedliche Leitungsanzahlen aufweisen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (2)
und/oder die Zusatzmodule (6) jeweils Steckzungen (4a, 6a)
verschiedener Breiten, insbesondere 1,5mm und 2,8mm,
aufweisen.
10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (1) über die
Karosserie des Fahrzeuges mit dem negativem Batteriepol
verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bolzen (1) über die
Schweißbereiche (4b) und/oder die jeweiligen Steckzungen
(4a) mit dem negativem Batteriepol verbunden ist
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußelement (2) und
jedes der Zusatzmodule (6) über ein eigenes Gehäuse
verfügen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2a) des Anschlußelements
(2) und die Gehäuse der Zusatzmodule (6) Führungselemente
für den Montageprozeß aufweisen, mittels derer die
Gehäuse eines Anschlußelements (2) und eines Zusatzmoduls
(6) zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen
dem Anschlußelement (2) und einem Zusatzmodul (6)
zusammenschiebbar und wieder demontierbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2a) des Anschlußelements
(2) und/oder die Gehäuse der Zusatzmodule (6)
Verriegelungsmittel (2c) zur Verriegelung
zusammengesteckter Gehäuse aufweisen.
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