DE69509738T2

DE69509738T2 - Verteilerkasten und system

Info

Publication number: DE69509738T2
Application number: DE69509738T
Authority: DE
Inventors: H. Maue; Luke Steigerwald; Mohamad Zeiden
Original assignee: Lear Automotive Dearborn Inc
Current assignee: Lear Automotive Dearborn Inc
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1995-06-12
Publication date: 1999-12-23
Anticipated expiration: 2015-06-13
Also published as: CN1129922A; EP0720541A1; DE69509738D1; WO1996000156A1; EP0720541B1; ES2133783T3

Description

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Leistungsverteilungssysteme und insbesondere auf einen Leistungsverteilungskasten, der in einem Leistungsverteilungssystem eines selbstangetriebenen Fahrzeugs bzw. Kraftfahrzeugs verwendet wird.
Wegen des ständig steigenden elektrischen Inhalts, der innerhalb selbstangetriebenen Fahrzeugen neueren Datums vorhanden ist, wurde das elektrische Leistungsverteilungssystem innerhalb dieser Fahrzeuge ziemlich komplex. Demgemäß wurden Leistungsverteilungskästen, sonst als Anschlußkästen bezeichnet, innerhalb vieler dieser Fahrzeuge für gewöhnlich verwendet. Herkömmliche Leistungsverteilungskästen weisen einen internen Aufbau auf, der aus alternierenden Schichten von Sammelschienen und Isolatoren oder starren gedruckten Schaltungsplatinen besteht. Externe Kabelbäume und elektronische Module sind typischerweise mit verschiedenen der leitenden Elemente verbunden.
Beispiele herkömmlicher Leistungsverteilungskästen sind in den folgenden U.S.-Patenten offenbart: 5 160 274 mit dem Titel "Branch Junction Box and Busbars for Branch Connection", erteilt an Ozaki et al. am 3 November, 1992; 5 154 647 mit dem Titel "Electrical Junction Block for Automobile and A Method for Manufacturing the Same", erteilt an Ishitani et al. am 13 Oktober, 1992; 5 057 026 mit dem Titel "Electric Junction Box", erteilt an Sawai et al. am 15 Oktober, 1991; 5 023 752 mit dem Titel "Electrical Power Distribution Center", erteilt an Detter et al. am 11 Juni 1991; 4 689 718 mit dem Titel "Programmable Junction Box", erteilt an Maue et al. am 25 August, 1987; und 4 355 853 mit dem Titel "Electrical Junction Box", erteilt an Kourimsky am 26 Oktober, 1982.
Herkömmliche Leistungsverteilungskästen sind entweder in einem Motorraum oder einem Fahrgastraum eines selbstangetriebenen Fahrzeugs angeordnet. Eine Trennwand trennt den Motorraum von den Fahrgasträumen. Bei vielen Fahrzeugen ist ein erster Leistungsverteilungskasten innerhalb eines Motorraums angeordnet und ein zweiter Leistungsverteilungskasten ist innerhalb einer Instrumententafel in einem Fahrgastraum positioniert. Diese Leistungsverteilungssysteme erfordern einen Verbindungs- Kabelbaum zwischen einer Batterie und dem Motorraum- Leistungsverteilungskasten, einen weiteren Kabelbaum, der sich zwischen dem Motorraum-Leistungsverteilungskasten und einem an einer Trennwandtafel angeordneten Trennwandverbinder erstreckt, einen Kabelbaum zwischen dem Motorraum- Leistungsverteilungskasten und verschiedenen Motorraumkomponenten, noch einen weiteren Kabelbaum zwischen dem Trennwandverbinder und einem Fahrgastraum- Sicherungsblock, und entweder einen weiteren Kabelbaum oder eine gespleißte Verzweigung, die sich zu einem Fahrgastraum- Relaisblock erstreckt. Bei manchen herkömmlichen Konstruktionen können der Fahrgastraum-Sicherungsblock und - Relaisblock durch einen weiteren, innerhalb des Fahrgastraums angebrachten Leistungsverteilungskasten ergänzt werden oder in denselben integriert werden.
Außerdem verwenden verschieden deutsche selbstangetriebene Fahrzeuge ein Paar von im wesentlichen parallelen, quer zum Auto angeordneten Trennwände, die nebeneinander innerhalb eines Motorraums stehen, wobei die hinterste dieser Trennwände den Motorraum und den Fahrgastraum trennen. Bei diesem Aufbau sind ein Anschlußkasten und eine Batterie zwischen dem Paar von Trennwänden angeordnet. Es müssen jedoch zahlreiche Verbindungs-Kabelbäume mit Trennwandverbindern dazwischen verwendet werden, um Leistung sowohl an den Motorraum als an auch die Fahrgasträume zu liefern. Es ist bedeutsam anzumerken, daß die vielen redundanten Kabelbäume, Verbindungs-Kabelbäume, Verbinder, Spleiße und Trennwanddichtungen, die in dem oben erwähnten herkömmlichen Leistungsverteilungssystemen verwendet werden, teuer zu erzeugen und zusammenzubauen, fehleranfällig und umständlich zu verpacken sind.
Herkömmliche Leistungsverteilungssysteme umfassen ferner eine direkte elektrische Zuführung oder Draht von der Batterie und einem Drehstromgenerator zu einem Leistungsverteilungskasten und eine zweite direkte elektrische Zuführung von der Batterie und einem Drehstromgenerator zu einem Zündschalter. Außerdem sehen herkömmliche Leistungsverteilungssysteme eine Maxisicherung zwischen einer Batterie und einem Leistungsverteilungskasten vor. Die Maxisicherung schützt den Draht mit großem Durchmesser, der die Leistungsverteilungskastensicherungen versorgt.
Die europäische Patentanmeldung Nr. 0 387 772 beschreibt ein generisches elektrisches Verbindungssystem zum Verbinden von elektrischen Systemen auf der Motorseite eines Automobils oder Lastkraftwagens mit Schaltern und/oder Anzeigen auf der Kabinenseite. Verlängerte Kontaktelemente erstrecken sich durch ein Gehäuse und Querelemente, die über einen Schlitz im Oberteil des Gehäuses Zugang zum Gehäuse haben, sind zur elektrischen Kontaktnahme bestimmter der verlängerten Kontaktelemente vorgesehen. Das Gehäuse kann mit einer Mehrzahl von Kanälen versehen dein, die ein Teil aufnehmen, das in ein Loch in der Trennwand eines Automobils verblockend einrastet.
Die DE-A-38 24 857 beschreibt eine Verdrahtungsstruktur und eine Kopplung, die zwischen einem Fahrzeuginnern und seinem Motorraum positioniert ist. Die Kopplung wird durch zwei Verbinder gebildet, die miteinander durch eine Öffnung in einem Abschnitt der Zwischenwand zwischen dem Fahrzeuginnern und dem Motorenraum verbunden sind.

ABRIß DER ERFINDUNG

Die Erfindung stellt einen Leistungsverteilungskasten gemäß Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche bereit. Gemäß der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Leistungsverteilungskasten durch eine Trennwand eines selbstangetriebenen Fahrzeugs. Der Leistungsverteilungskasten weist einen ersten elektrischen Verbinder, der von innerhalb eines Motorraums zugänglich ist, und einen zweiten elektrischen Verbinder, der von innerhalb eines Fahrgastraumes eines selbstangetriebenen Fahrzeugs zugänglich ist, auf. Nach einem weiteren Aspekt des Leistungsverteilungssystems der vorliegenden Erfindung sind eine Elektrizitätsspeichervorrichtung und eine Elektrizitätserzeugungsvorrichtung direkt mit einem Leistungsverteilungskasten elektrisch gekoppelt, der seinerseits Leistung an einen Zündschalter liefert. Nach einem noch weiteren Aspekt des Leistungsverteilungssystems der vorliegenden Erfindung liefert eine Elektrizitätsspeichervorrichtung Leistung direkt an einen Leistungsverteilungskasten, ohne daß eine Sicherung dazwischen gelegen ist.
Der Leistungsverteilungskasten und das Leistungsverteilungssystem der vorliegenden Erfindung weisen viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Konstruktionen auf. Beispielsweise reduziert das Leistungsverteilungssystem der vorliegenden Erfindung die Notwendigkeit von Trennwandverbindern. Der Leistungsverteilungskasten der vorliegenden Erfindung reduziert ferner die Anzahl von Kabelbäumen, Verbindungs-Kabelbäume und Spleiße darin. Damit werden eine erheblich verbesserte elektrische Kontinuität und Qualität erreicht. Der Leistungsverteilungskasten der vorliegenden Erfindung ist ferner gegenüber herkömmlichen Systemen vorteilhaft durch Integrieren der vielen weit voneinander entfernt angeordneten Verzweigungs-, Relais-, Sicherungs-, Verbinder- und Dichtungsfunktionen an einer einzigen integrierten und leicht zugänglichen Stelle. Dies verbessert Kosten, Zusammenbau, Wartung, Verpackung und Qualität. Zusätzliche Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, offensichtlich sein.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform eines Leistungsverteilungskastens und -systems der vorliegenden Erfindung in Beziehung zu einer Trennwand zeigt;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht von vorne und von hinten, die die bevorzugte Ausführungsform des Leistungsverteilungskastens und -systems der vorliegenden Erfindung von Fig. 1 zeigen;
Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine alternative Ausführungsform des Leistungsverteilungskastens der vorliegenden Erfindung von Fig. 1 zeigt; und
Fig. 4a-4k sind ein Schaltungsdiagramm der bevorzugten Ausführungsform des Leistungsverteilungssystems, in dem die bevorzugte Ausführungsform des Leistungsverteilungskastens der vorliegenden Erfindung von Fig. 1 verwendet wird.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Eine bevorzugte Ausführungsform eines Leistungsverteilungssystems der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 und 2 dargestellt. Das Leistungsverteilungssystem verwendet einen Leistungsverteilungskasten 20 mit einem ersten elektrischen Verbinder 22, einem zweiten elektrischen Verbinder 24 und einem dritten elektrischen Verbinder 26. Der Leistungsverteilungskasten 20 umfaßt eine leitende abgeschiedene Metallspur (conductive deposited metal trace) 30, die an einer aufklappbaren Abdeckung 32 sicher befestigt ist, eine starre gedruckte Schaltungsplatine 34, eine Sammelschienen- und Isolatoranordnung 36 und eine flexible gedruckte Schaltungsplatine 38. Die flexible gedruckte Schaltungsplatine 38 wird durch eine erste Filmschicht 40, eine leitende Metallschicht 42 und eine zweite Filmschicht 44 definiert. Eine Mehrzahl von Maxisicherungen 50 von etwa 30 bis 80 Amp, Minisicherungen (auch als 50 dargestellt) von etwa 3 bis 30 Amp, ISO-Relais 52 und ISO-Halbrelais (auch als 52 dargestellt) sind an der Abdeckung 32 befestigt und mit mindestens einer der elektrisch leitenden internen Einrichtungen (30,34,36 und 38) elektrisch gekoppelt.
Das selbstangetriebene Fahrzeug weist eine Trennwand 70 auf, die einen Motorraum 72 von einem Fahrgastraum 74 strukturell trennt. Die Trennwand 70 weist eine Innenkante 76 auf, die eine Öffnung dadurch definiert. Der Leistungsverteilungskasten 20 ist an der Trennwand derart angeordnet, daß sich ein Abschnitt des Leistungsverteilungskastens 20 innerhalb des Fahrgastraums 74 erstreckt und von dort zugänglich ist. Daher ist ein Paar von Karosserie-Kabelbäumen 80 mit den elektrischen Verbindern 24 und 26 des Leistungsverteilungskastens elektrisch verbunden. Der Leistungsverteilungskastens 20 weist ferner einen Abschnitt auf, der sich innerhalb des Motorraums 72 derart erstreckt, daß ein Motor-Kabelbaum 82 elektrisch mit dem Verbinder 22 des Leistungsverteilungskastens gekoppelt ist. Zudem sind die Sicherungen 50 und die Relais 52 von innerhalb des Motorraums 72 zugänglich und wartbar. Bei der Alternative können die Sicherungen 50 und die Relais 52 auf oder innerhalb des Leistungsverteilungskastens 20 positioniert werden, damit diese von dem Fahrgastraum 74 zugänglich sind.
Der Leistungsverteilungskasten 20 weist einen um ihn herum ausgebildeten Flansch 90 auf, um so eine Montagefläche zum Befestigen an der Motorraumseite der Trennwand 70 vorzusehen. Eine geschlossene Schaumstoffzellendichtung 92 ist zwischen dem Flansch 90 und einer Feuerwand 70 nächst der Innenkante 76 der Trennwand 70 angeordnet. Zusätzlich wird ein Gel- Dichtungsmaterial 94, das von Raychem® bezogen werden kann, in den Leistungsverteilungskasten 20 gepumpt. Die Dichtungen 92 und 94 wirken, um zu verhindern, daß Motorlärm, eindringender Staub und Dämpfe zwischen dem Motorraum 72 und dem Fahrgastraum 74 hindurchgehen.
Ein Leistungsverteilungskasten 20 einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Ausführungsform sieht ein Gestell 100 vor, das eine Mehrzahl von Maxisicherungen 102, Minisicherungen 104, ISO-Relais 106 und ISO-Halbrelais 108 aufbewahrt. Dieses Gestell 100 ist innerhalb einer aufklappbaren Abdeckung 110 verschlossen. Innerhalb des Leistungsverteilungskastens 20 dieser Ausführungsform befinden sich ferner elektrisch leitende Einrichtungen einschließlich einer Sammelschienen- und Isolatoranordnung 112 und einer starren gedruckten Schaltungsplatine 114. Ein Batterieanschluß oder Stehbolzen 116 und ein Drehstromgeneratoranschluß oder Stehbolzen 118 ragen von einer Sammelschienen- und Isolatoranordnung 112 zum Verbinden mit einer Batterie bzw. einem Drehstromgenerator über Überbrückungskabelzuführungen hervor. Eine Mehrzahl von Steckklingen oder Stiften 130 ragen von den Kanten der Sammelschienen- und Isolatoranordnung 112 und starren gedruckten Schaltungsplatine 114 hervor, um die elektrischen Kopplungseinrichtungen innerhalb der jeweiligen Verbinder 132 des Leistungsverteilungskastens bereitzustellen.
Gemäß Fig. 1 und 4 wird eine elektrische Speichervorrichtung oder Batterie 200 direkt mit dem Anschluß 116 des Leistungsverteilungskastens 20 gekoppelt, ohne daß eine Sicherung dazwischen angeordnet ist. Eine Elektrizitätserzeugungsvorrichtung oder Drehstromgenerator 202 ist mit dem Anschluß 118 des Leistungsverteilungskastens 20 elektrisch gekoppelt. Eine Magasicherung 204 ist zwischen dem Anschluß 116 und dem Anschluß 118 innerhalb des Leistungsverteilungskastens 20 verbunden. Dies ermöglicht es, daß die Sicherung 204 gegenüber herkömmlichen Konstruktionen leichter gewartet werden kann. Der Leistungsverteilungskasten 20 verteilt dann elektrische Leistung durch verschiedene Sicherungen 50, Relais 52 und etwaige weiter darin enthaltene Elektronik. Die elektrische Leistung wird dann an den Motor- Kabelbaum 82 verteilt und übertragen, der die verschiedenen Motorraumkomponenten elektrisch versorgt, einschließlich eines Zündschalters 220, Hupen 222, eines adaptiven Suspensionsmoduls 224, eines elektronischen Motorsteuerungsmoduls 226, eines Antiblockierbremssystempumpenrelais 228, einer Scheibenwischeranordnung 230, Getriebeverbindungssolenoiden 240, Zündspulen 242, Unfallsensoren 244 und Stoßsensorbetätigern 226. Elektrische Leistung wird ferner durch den Leistungsverteilungskasten 20 und dann wieder durch Karosserie-Kabelbäume 80 an verschiedene Fahrgastraumkomponenten einschließlich elektrisch verstellbarer Spiegel 300, elektrischer Türschlösser 302, eines Audiosystems 304, eines Zigarrenanzünders 306, einer gebündelten Instrumententafel 308, eines hinteren Entfrostungsgitters, Rückfahrleuchten 330, Überkopfkonsolen 332, Instrumententafelnachrichtenzentren 334 und Anhängerschlepplampen 336 geliefert.
Der Leistungsverteilungskasten und das -system der vorliegenden Erfindung schaffen viele Vorteile gegenüber Konstruktionen nach dem Stand der Technik. Der Leistungsverteilungskasten der vorliegenden Erfindung wird so positioniert, daß er sich durch die Trennwand erstreckt, damit Abschnitte desselben von dem Motorraum und andere Abschnitte desselben von dem Fahrgastraum zugänglich zu sind. Dies eliminiert die herkömmlichen äußeren Verbindungs- Kabelbäume (wobei jeder über 100 diskrete Drähte darin aufweist), teure Trennwandverbinder und Trennwanddichtungen. Der Leistungsverteilungskasten der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Anwendung modularisierter Kabelbäume, die einfach an den Verbindern des Leistungsverteilungskastens angebracht werden können. Dieser Leistungsverteilungskasten eliminiert ferner getrennte Relaisblöcke, Sicherungsblöcke und ergänzende Leistungsverteilungskästen, die an beiden Seiten der Trennwand angeordnet sind. Daher kann die vorliegende Erfindung mit niedrigeren Kosten, weniger Teilen, zuverlässiger, und auf eine zentralisierte Weise zum Fördern von Wartung erzeugt und zusammengebaut werden. Die vorliegende Erfindung vereinfacht ferner die Architektur des Leistungsverteilungssystems gegenüber herkömmlichen redundanten Konstruktionen.
Obwohl die bevorzugte Ausführungsform dieses Leistungsverteilungskastens und -systems offenbart wurde, ist es offensichtlich, daß verschiedene Modifikationen durchgeführt werden können, ohne daß von der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise kann der Leistungsverteilungskasten lediglich eine Sammelschienen- und Isolatoranordnung oder irgendeine Kombination der elektrisch leitenden Einrichtungen darin aufweisen. Überdies kann der Leistungsverteilungskasten von innerhalb des Fahrgastraumes montiert werden. Ein elektronisches Modul kann ebenfalls in den Leistungsverteilungskasten integriert oder an diesem befestigt werden. Überdies kann die neuartige Schaltungsanordnung hinsichtlich der Zündschalterzuführung und Batterieabsicherung bei einem Leistungsverteilungskasten verwendet werden, der nicht durch die Trennwand hindurchführt. Verschiedene Materialien und Schaltungen wurden auf eine beispielhafte Weise offenbart, es können jedoch natürlich auch andere Materialien und Schaltungsanordnungen verwendet werden. Es ist beabsichtigt, durch die folgenden Ansprüche beabsichtigt, diese und jegliche weiteren Abweichungen von den offenbarten Ausführungsformen, die innerhalb des Schutzbereiches der beigefügten Ansprüche fallen, abzudecken.

Claims

1. Ein Leistungsverteilungskasten (20) in einem eigenangetriebenen Fahrzeug, das eine Trennwand (70) aufweist, die einen Motorraum (72) und einen Fahrgastraum (74) innerhalb des eigenangetriebenen Fahrzeugs trennt, wobei die Trennwand eine Kante (76) aufweist, die eine Öffnung in dieser definiert; wobei der Leistungsverteilungskasten einen ersten elektrischen Verbinder (22), einen zweiten elektrischen Verbinder (24, 26) und mindestens eine elektrisch leitende Einrichtung (30, 34, 36, 38, 112) zum Verteilen von elektrischer Leistung zwischen dem ersten und dem zweiten Verbinder aufweist; wobei der Leistungsverteilungskasten dadurch gekennzeichnet ist, daß der Leistungsverteilungskasten (20) innerhalb der Öffnung der Trennwand (70) angeordnet ist und sich durch diese hindurch erstreckt, wodurch ein erster Abschnitt davon von dem Motorraum (72) zugänglich ist, und ein zweiter Abschnitt davon von dem Fahrgastraum (74) zugänglich ist, wobei der erste elektrische Verbinder (22) von dem Motorraum (72) zugänglich ist und der zweite elektrische Verbinder (24, 26) von dem Fahrgastraum (74) zugänglich ist.

2. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Motor-Kabelbaum (82) elektrisch mit dem ersten Verbinder (22) des Leistungsverteilungskastens (20) gekoppelt ist.

3. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 2, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß der erste elektrische Verbinder (22) des Leistungsverteilungskastens (20) eine Mehrzahl von leitenden Metallklingen aufweist, die von der mindestens einen elektrisch leitenden Einrichtung (30,34, 36, 38, 112) abstehen und mit dieser gekoppelt sind.

4. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1 oder 2, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Karosserie- Kabelbaum (80) mit dem zweiten elektrischen Verbinder (24, 26) des Leistungsverteilungskasten (20) elektrisch gekoppelt ist.

5. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 4, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß der zweite elektrische Verbinder (24) des Leistungsverteilungskastens (20) eine Mehrzahl von leitenden Metallklingen aufweist, die von der mindestens einen elektrisch leitenden Einrichtung (30, 34, 36, 38, 112) abstehen und mit dieser gekoppelt sind.

6. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß: ein Anschluß (116) des Leistungsverteilungskastens (20) mit einem Elektrizitäts-erzeugenden Gerät (200) des eigenangetriebenen Fahrzeugs elektrisch gekoppelt ist, wobei der Anschluß (116) von dem Motorraum (72) zugänglich ist.

7. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrisch leitende Einrichtung des Leistungsverteilungskastens (20) mindestens eine Sammelschiene und eine Isolieranordnung (36, 112) aufweist.

8. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrisch leitende Einrichtung des Leistungsverteilungskastens (20) mindestens eine leitende abgeschiedene Metallspur (30) aufweist.

9. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrisch leitende Einrichtung des Leistungsverteilungskastens (20) eine starre gedruckte Schaltungsplatine (34) aufweist.

10. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß die elektrisch leitende Einrichtung des Leistungsverteilungskastens (20) eine flexible gedruckte Schaltungsplatine (38) aufweist.

11. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß der Leistungsverteilungskasten ferner eine Mehrzahl von Sicherungen (50) aufweist, die mit mindestens einer der elektrisch leitenden Einrichtungen (30, 34, 36, 38, 112) elektrisch gekoppelt sind und von dem Motorraum (72) zugänglich sind.

12. Der Leistungsverteilungskasten nach Anspruch 1, der ferner dadurch gekennzeichnet ist, daß der Leistungsverteilungskasten ferner eine Mehrzahl von Relais (52) aufweist, die mit der bzw. den elektrisch leitenden Einrichtung(en) (30,34, 36, 38, 112) elektrisch gekoppelt sind und von dem Motorraum (72) zugänglich sind.