DE2105213A1

DE2105213A1 - Elektrische Stromversorgungsvor richtung

Info

Publication number: DE2105213A1
Application number: DE19712105213
Authority: DE
Inventors: Leonardo Moncalien Turin Fioravanti (Italien) P
Original assignee: Pininfarina SpA
Current assignee: Pininfarina SpA
Priority date: 1970-02-12
Filing date: 1971-02-04
Publication date: 1971-09-02
Also published as: FR2078336A5; GB1348027A; US3697767A

Description

Patentanwälte
Olol.-Inr·. Ρ?. H .:..T7. seit.

ι wlünchon i^, Cljinsdorfctr. 10

24-16.601P(l6.602H) 4.2.1971

CARROZZERIA PININi^ARINA Societä per Azioni Grugliasco (Turin), Italien

Elektrische Stromversorgungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich für Fahrzeuge, Haushaltsgeräte oder dergleichen.

Mit zunehmender Anzahl und Komplexheit des Aufbaus von elektrischen Geräten werden auch deren elektrische Stromversorgungsvorrichtungen immer komplizierter. Zum Beispiel ist die Anzahl der in einem Kraftfahrzeug verlegten 'Stromversorgungsleitungen in der Vergangenheit beträchtlich gestiegen. Da in Kraftfahrzeugen die Mehrzahl der Kontroll- oder Überwachungseinrichtungen am Armaturen brett des Fahrzeugs zusammengefaßt sind, jedoch die meisten Stromverbraucher sich an den Seiten des Kraftfahrzeugs befinden, gibt es sehr viele Verbindungsleitungen. Das führt zu erhöhten Kosten der elektrischen Anlage, ins

2k-(67 459-A/7O)-Hd-r (7)

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besondere wegen des relativ hohen Preises von Kupfer, aus dem die Verbindungsleitungen hergestellt sind.

Ähnlich sind die Kosten für die Isolierungen angestiegen, da die Verschiedenartigkeit der Leitungswege, entlang denen die Verbindungsleitungen zu verlegen sind, berücksichtigt werden müssen. Eine weitere Ursache für die Kostensteigerung ist der verhältnismäßig komplizierte Aufbau der Steuerschalter, die den gesamten Strom jedes Stromverbrauchers führen müssen.

Eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung zur Zufuhr elektrischer Energie von einer Versorgungsquelle zu mehreren elektrischen Verbrauchern ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch ein zusammengesetztes Kabel mit einer Leistungsleitung und mehreren Steuerleitungen und durch Schalteinrichtungen, die auf Steuersignale von einer oder mehreren der Steuerleitungen ansprechen, um elektrische Leistung von der Leistungsleitung zu entsprechenden der Stromverbraucher zu schalten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den großen Vorteil, daß sie eine beträchtliche Einsparung von Kupfer im Verhältnis zur von der Vorrichtung übertragenen Gesamtleistung ermöglicht.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß sie leichter gebaut und die Größe der Steuerschalter und Umschalter für die Stromverbraucher beträchtlich kleiner als bisher gewählt werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet sicher bei

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glej clizeitiger Verringerung· der Zahl der Sicherungen gegenüber bekannten Vorrichtungen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung für einige der Stromverbraucher eines Kraftfahrzeuges ;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein zusammengesetztes Kabel zur Verwendung in der Stromversorgungsvorri chtung von Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Kabel von Fig. 2, auf dem eine Halteschablone für einen Transietor aufgesetzt ist; und

FifV. ^ eine Draufsicht auf Fig. 3·

In Fi.~. 1 ist nur die Stromversorgung der (vorderen) Scheinwerfer und des Bremssystems eines Kraftfahrzeugs gezeigt. Eine normale 12-Y-3atterie 10 versorgt eine Hauptleiterbahn 12 einer gedruckten Schaltung, die über zwei Sicherungen 1^a und i4b zwei vordere Leistuags- oder Kraftleitungen 1öa und 16b versorgt. Mit jeder Leistungsleitung 1ba und 10b sind verschiedene Steuerleitungen ISa, 20a, 22a bzw. 1>b, 20b und 22b verbunden. Von der Hauptleiterbahn 12 fließt der Strom zu einer Leiterbahn 2^ über Vider-

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BAD ORKSINAL

Standsspannungsteiler 23 und 23a, die die Spannung von 12 V der Batterie 10 auf 5 V erniedrigen, wie sie Tür die Steuerleitungen erforderlich ist. Die Spannung von 5 V, die im folgenden Niedrigspannung genannt werden soll und an der Leiterbahn 24 anliegt, wird einem Hauptanschluß eines Umschalters 27 zugeführt, wenn ein Schalter 25 geschlossen ist. Das Schließen des Schalters 25 führt auch Strom einem Blinklichtschalter 28 des Umschalters 27 zu. Von den Anschlüssen des Umschalters 27 wird die Spannung Leiterbahnen 30, 32 und 34 der gedruckten Schaltung zugeführt. Diese Leiterbahnen versorgen die Steuerleitungen 1#a, 18h, 20a, 20b, 22a und 22b. Die Niedrigspannung an den Leiterbahnen 30, 32 und 34 wird daher an der Basis von Transistoren 36a, 36b, 38a, 38b, 40a und 4ob angelegt, deren Emitter mit den Leistungsleitungen i6a bzw. 16b und deren Kollektor mit den verschiedenen Verbrauchern verbunden ist. In diesem Fall sind die Verbraucher Fernlicht-Scheinwerferlampen 42a, 42b, ferner Abblendlicht-Scheinwerferlampen 44a, 44b und Begrenzungsleuchten-Seitenleuchten 46a, 46b. Das Auftreten der Niedrigspannung an der Basis eines der Transistoren schaltet den betreffenden Transistor ein, so daß Strom von den Leistungsleitungen 16a und 16b durch diesen Transistor über dessen Emitter und Kollektor zum Verbraucher und von diesem zur Erde fließt.

Die Niedrigspannung an den Leiterbahnen 30 und 34 verursacht auch einen Stromfluß durch die Seitenleuchten-Kontrolleuchten 48 und Fernlicht-Kontrollampen 50, wobei diese Kontrolleuchten zwischen die Leiterbahn 30, 34 und eine Erdleiterbahn 52 geschaltet sind. Daher wird an den Kontrolleuchten nicht die Spannung der Leistungskreise (12 V), sondern die Spannung der Steuerkreise (5 V) angelegt.

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Ein Transistor 51 zwischen der hohe Spannung (12 V) führenden Leiterbahn 12 und der Scheinwerfer-Leiterbahn 32 wird bei Auftreten einer Spannung in der Leiterbahn eingeschaltet, so daß, wenn die Fernlicht-Scheinwerferlampen 42a und 42b eingeschaltet werden, der Transistor 51 die Abblendlichtlarapen 44a, 44b gleichzeitig wie die Fernlichtlampen leuchtend hält.

Die Fuß- und Handbremsen-Warnleuchten werden wie ^

folgt betätigt: Die hohe Spannung (12 V), die an der Leiterbahn 12 anliegt, wird über eine Leiterbrücke 54 zu einer Leiterbahn 56 weitergeleitet, die eine zentrale Leistungsleitung 58 und über eine Sicherung 60 eine hintere Leistungsleitung 62 versorgt. Mit der Leistungsleitung sind Steuerleitungen 64, 66 und 68 verbunden und mit der Leistungsleitung 62 Steuerleitungen 70» 72 und 74. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Steuerleitungen 64 _s 66, 70 und 72 ohne Anschluß an ihrem anderen Ende gezeigt; es wird jedoch angenommen, daß sie zu nicht abgebildeten Versorgungsstromquellenführen. Zum Stromkreis der Bremsen führen nur die Steuerleitungen 68 und 74, die mit der Leiterbahn 76 der gedruckten Schaltung verbunden sind. Ein Jj Widerstandsspannungsteiler 78, 80 dient dazu, die Spannung von 12V auf 5 V für die Leiterbahn 76 zu erniedrigen.

Zwischen der Steuerleitung 68 und Erde liegt ein Schalter 86, der mit dem Hebel der Handbremse verbunden ist, so daß nach deren Betätigen die Leiterbahn 76 geerdet wird und damit die Handbremsen-Warnleuchte 88 aufleuchtet.

Zwischen der Leistungsleitung 58 und der Steuerlei-

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tung 6S befindet sich ein Schalter 90, der mit dem Fußbrernspedal verbunden ist. Das Schließen des Schalters 90 verbindet die Steuerleitung 68, die Leiterbahn "/(> der gedruckten Schaltung, die Steuerleitung lh und damit die Basis des Transistors 87 mit der Niedrigspannung über den Spannungsteiler 78, 80. Der Transistor 82 wird damit leitend und führt Strom von der Leistungsleitung 62 einer Haltanzeigeleuchte 84 zu. Ein Widerstand 81 schützt vor einem Kurzschluß, falls die Schalter 86 und 90 gleichzeitig betätigt werden sollten. Da die Leiterbahn 76 auf einer Spannung gleich der der Leiterbahn 56 liegt, leuchtet die Handbremsen-Warnleuchte 88 nicht auf. Der unterschiedliche Betrieb der Schalter 86 und 90, von denen der erste sich zwischen Erde und der Steuerleitung 68 und der zweite sich zwischen der Leistungsleitung 58 und der Steuerleitung 68 befindet, ermöglicht daher, verschiedene Funktionen durch dieselbe Steuerleitung zu steuern, um die Zahl der Steuerleitungen möglichst gering zu halten.

Es ist offensichtlich, daß eine einzige Sicherung für jede Leistungsleitung und damit auch für jeden Stromverbraucher ausreicht, wie bereits für das Ausfiihrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurde.

Fig. 2 zeigt die Leistungsleitung und ihre zugehörigen Steuerleitungen zu einem einzigen Kabelblock zusammengefaßt. Die Leistungsleituengen 100 aus Kupfer oder einem anderen gut leitenden Metall haben einen ausreichenden Querschnitt, um den höchstmöglichen Strom zu führen, der beim größten anschließbaren Verbraucher fließen kann, und mehrere parallele oder nebenliegende Steuerleitungen (acht an der Zahl) mit kleinem Durchmesser führen die wenigen mA

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die zum Schalten der Transistoren der Verbraucher notwendig sind, wobei die Leistungsleitung· 100 und die Steuerlei tunken 102 von einer Umhüllung 1Ok aus einem flexiblen isolierenden Kunststoff umgeben sind.

Die Einbettung 10k hat Längsnuten 106, die mit den Steuerleitungen 102 fluchten, und eine breitere Nut 108 über der Leistungs1eitung 1OO. Wegen dieser Nuten gibt es entsprechend jeder Leitung 100 bzw. 102 einen Bereich sehr (|

geringer Dicke der Umhüllung, durch die ein Punktkontakt durchtreten kann, der mit einem Anschluß, z. B. eines Transistors, verbunden ist. Das zusammengesetzte Kabel hat Abmessungen von etwa 16 mm χ 3s 5 "im und kann daher gebogen und gekrümmt werden, nämlich sowohl wegen der Flexibilität des Kunststoffs der Umhüllung als auch wegen der flachen Form infolge der Querausrichtung der Leitungen 100, 102.

In Fig. 3 ist das zusammengesetzte Kabel 300 von einer Abdeckung 302 abgedeckt, die das Einsetzen von Transistoren auf die Leitungen des Kabels 3°0 erleichtert. Die J Abdeckung 302 mit einem Stück des Kabels 300 ist in Drauf- ™ sieht in Fig. k gezeigt.

Die Abdeckung 302 bildet eine Schablone zum Einsetzen der Transistoren und hat zu diesem Zweck Montagelöcher 30i<a, 3O6a; 30^b, 3O6b; ...; 30^h, 3O6h, wobei jedes der Montagelöcherpaare so angeordnet ist, daß es einen Transistor eindeutig in vorbestimmter ^teilung aufnimmt, so daß das Loch 30^ jedes Lochpaares eine Zunge empfängt, die vom Gehäuse des Transistors vorspringt, während das Rundloch 300 desselben Paares eine Befestigungsschraube aufnimmt.

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Die Anordnung ist so getroffen, daß jedes Lochpaar den Transistor nur in einer einzigen vorbestimmten Stellung aufnehmen kann.

Von den Transistoren, für deren Verwendung die Schablone 302 bemessen ist, springen an der Bodenseite zwei Zuleitungen vor, die die Anschlüsse des Emitters bzw. der Basis bilden. Die Zuleitung 308 des Emitteranschlusses wird durch die Schablone 302 so positioniert, daß sie die Isolierumhüllung 1θ4 bei der breiteren Nut IO8 durchdringen und so in die Leistungsleitung 100 eindringen kann. Der Basisanschluß 310a, b ·.., h wird andererseits so positioniert, daß er die Isolierumhüllung 1θ4 über einer der Nuten 106 durchdringt, so daß er in eine vorbestimmte Steuerleitung eindringt, die durch die Lage des Transistors relativ zum zusammengesetzten Kabel bestimmt ist, die ihrer seits durch die Anordnung des speziellen Paares von Löchern auf der von der Abdeckung 302 gebildeten Schablone bestimmt ist.

Die Montage jedes Transistors geht also einfach und schnell vor sich, ohne daß Montagefehler auftreten können. Um die Montage weiter zu erleichtern, ist vorgesehen, daß jeder Transistor auf seiner Gehäuseoberfläche ein Symbol trägt, das den Stromverbraucher anzeigt, an den der Transistor anzuschließen ist.

Um mit möglichst wenig mit der Leistungsleitung verbundenen Steuerleitungen auszukommen, sieht die Erfindung· auch die Verwendung von zwei Transistoren vor, die jeweils verschieden gepolt sind. Auf diese Weise kann jede Steuerleitung zwei verschiedene Signale abgeben, nämlich ein po-

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sitives und ein negatives Signal relativ zu einem willkürlichen Erdpotential. Das würde allerdings eine kompliziertere gedruckte Schaltung und die Verwendung einer Batterie mit einer Zwischen-Erdanzapfung erfordern.

Es ist also ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Trennung der Leistungsstromkreise von den Steuer- und ¥arnstromkreisen eine beträchtliche Einsparung an Kupfer dadurch möglich ist, daß das Kraftfahrzeug jetzt nur ■ ^ noch wenige zusammengesetzte Kabel aufweist, die von einer ^ zentral angeordneten gedruckten Schaltung zu einzelnen Stellen an den Seiten des Kraftfahrzeugs führen, wobei die Verbraucher an eine einzige Leistungsleitung des zusammengesetzten Kabels angeschlossen und von dieser versorgt sind, während die Steuerung mit niedrigen Spannungen und kleinen Strömen vorgenommen werden kann, die an Steuerleitungen mit sehr kleinem Durchmesser angelegt bzw. diesem zugeführt werden. Ferner ist die Verdrahtung der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung im Hinblick auf ihre Fertigung, Wartung und Reparatur bedeutend einfacher als nach dem bekannten Stand der Technik, insbesondere, wenn die Bauteile der Vorrichtung standardisiert A sind ο

Obwohl die erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung in ihrer Anwendung für ein Kraftfahrzeug beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die Erfindung auch in vielen anderen Fällen angewendet werden kann, insbesondere in elektrischen Haushaltsgeraten wie programmierten Waschmaschinen, Geschirrspülmaschinen oder dgl. oder sogar zur Stromversorgung von Gebäuden.

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Es sind die verschiedensten Abwandlungen des hier abgebildeten Ausführungsbeispiels möglich. Insbesondere kann die Anzahl der Steuerleitungen anders gewählt werden, oder anstelle der Transistoren können andere elektronische oder elektromechanische Schalter vorgesehen sein. Um ferner die Anzahl der Steuerleitungen klein zu halten, können verschiedene Kombinationen gleichzeitig erregter Steuerleitungen vorgesehen sein, um die einzelnen Schalter zu steuern, wobei entsprechende Abwandlungen der Schalter zu treffen sind.

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Claims

Patentansprüche

ί Λ J Elektrische Stromversorgungsvorrichtung zur Zufuhr elektrischer Energie von einer Versorgungsquelle zu mehreren elektrischen. Verbrauchern, gekennzeichnet durch ein zusammengesetztes Kabel (3OO) mit einer Leistungsleitung (585 1OO) und mehreren Steuerleitungen (6^, 66, 70, 72) und durch Schalteinrichtungen (36a, 36b, 3^a, 38b,4Oa, 40b) , die auf Steuersignale von einer oder mehreren der Steuerleitungen ansprechen, um elektrische Leistung von der Leistungsleitung zu entsprechenden der Stromverbraucher zu schalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsleitung (58, IOO) und die Steuerleitungen {6k, 66, 70» 72) im zusammengesetzten Kabel (300) im wesentlichen zueinander ausgerichtet und von einer im wesentlichen flachen, flexiblen Isolierumhüllung (1O4) aufgenommen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- J zeichnet, dal? die Schalteinrichtungen elektronische HaIbleiterbaiielemente (3<Sa, 36b, 38a, 38b, ^Oa, UOb) sind.
k. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, dai3 jede Schalteinrichtung (36a, 36b, 38a, 38b, 40a, 40b) zwei Zuleitungsstifte hat, die durch die Isolierumhüllung (1O4) in die Leistungsleitung (58, IOO) bzw. eine der Steuerleitungen (6k, 66, 70, 72) eingetrieben sind, um damit elektrischen Kontakt herzustellen.
5. Vorrichtung nach Anspruch k, gekennzeichnet durch

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eine Schablone (302), die so angeordnet ist, dai: die Schalteinrichtungen (3^a, 36b, 38a, 38b, 4Oa, 4Ob) in eindeutiger Weise für jeden elektrischen Verbraucher (42a, '+2b, kka., 44b, 46a, 46b) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schalteinrichtung (36a, 36b, 38a, 38b, 4Oa, 4Ob) ein Symbol trägt, das ihre Zuordnung· zu einem der elektrischen Verbraucher (42a, 42b, 44a, 44b, 46a, 46b) angibt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Bauelemente Transistoren (36a, j6b, 38a, 38b, 4Oa, 4Ob) vorgegebener Polarität sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter-Bauelemente Transistoren (36a, 36b, 38a, 38b, 4Oa, 4Ob) .sind, und daß mindestens zwei Transistoren entgegengesetzt gopolt, mit verschiedenen der elektrischen Verbraucher (42a, 42b ₃ 44a, 44b, 46a, 46b) verbunden und über dieselbe Steuerleitung durch Signale entgegengesetzten Vorzeichens steuerbar sind.

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