DE69918630T2

DE69918630T2 - Leitungssatz für das Bordnetz eines Kraftfahrzeuges, aufgebaut mit einer Sandwich-Struktur

Info

Publication number: DE69918630T2
Application number: DE69918630T
Authority: DE
Inventors: Alain Chevassus-More; Christian Pernot
Original assignee: FCI SA
Current assignee: FCI SA
Priority date: 1998-10-15
Filing date: 1999-10-13
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2019-10-14
Also published as: JP2000164042A; EP0993994B1; EP0993994A1; FR2784635A1; FR2784635B1; DE69918630D1; ATE270982T1; US6203343B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verkabelungsanordnung für Kraftfahrzeuge oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Verkabelungsanordnung ist aus der DE-U-298 13 878 bekannt.
Solche Verkabelungsanordnungen, die mit einem Datenbussystem arbeiten, sind ferner beispielsweise aus dem Artikel "Neue Werkstoffe und Techniken für die Verkabelung im Automobil" von Reinhard Felgenhauer in ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 99 (1997), Nr. 3, Seiten 148 ff. bekannt.
Die dort vorgestellten Verkabelungsanordnungen wurden aus dem Bedürfnis heraus entwickelt, die Vielzahl von Einzelkabeln in einem Kraftfahrzeug und damit das Gewicht solcher Kabelbäume beträchtlich zu vermindern. Nachdem man mittlerweile davon ausgeht, dass ein voll ausgestattetes Oberklasseauto bis zu 80 Stellmotoren beherbergt und das Motormanagement sowie diverse Stabilitäts- und Beherrschbarkeitsprogramme immer mehr Sensoren benötigen, wird allein das Gewicht herkömmlicher Kabelbäume nicht mehr tolerierbar und bremst den technischen Fortschritt. Man ist daher dazu übergegangen, im Automobilbau Datenbussysteme mit Datenringleitungen zu verwenden, wobei jede anzusteuernde oder abzufragende Komponente einen Multiplexanschluss aufweist, der die für sie bestimmte Information abgreift oder in die Ringleitung schickt. Solche Datenleitungen werden in der Regel mit Strömen von einigen zehn Milliampere und einer Spannung der Größenordnung 5 Volt beschickt. Ein Problem stellt dabei die Empfindlichkeit gegenüber Störungen von außen dar sowie Störungen der Signalströme in nebeneinander laufenden Kabeln gegenseitig. Ferner schließen die vorgestellten Bussysteure nicht die Versorgungsstromleitungen für die einzelnen Komponenten mit ein, die nach wie vor auf herkömmliche Art verdrahtet sind und in denen Ströme bis zu 160 Ampere bei einer Spannung von 12 Volt fließen. Die Verwendung eines Datenbusses verringert bereits die Menge der benötigten Kabel beträchtlich. Das gesamte Netzwerk bleibt allerdings kompliziert und gegenüber elektromagnetischen Störungen anfällig.
Die DE-U-298 13 878 beschreibt ein Busbarsystem mit drei Leiterbahnen für Versorgungsströme 3, 4 und 5, wie in 1 gezeigt ist. Das System nach diesem Dokument weist ferner einen Leiter 7 zur Datenübertragung auf. Wie aus 1 ersichtlich, ist der Datenübertragungsleiter oben auf allen anderen Versorgungsstromleitern angeordnet. Der Leiter 7 ist nicht geschützt gegen elektromagnetische Induktionen bzw. HF-Induktionen, sodass eine äußere Abschirmung 8 notwendig ist. Nach der beanspruchten Erfindung ist jedoch eine äußere Abschirmung nicht notwendig, da die beiden Versorgungsstromleiter einen Kondensator bilden und die beiden Steuerstromleiter innerhalb des Kondensators schützen. Dadurch wird eine effektive Abschirmung erzielt und ein zusätzliches Abschirmen ist nicht notwendig.
Die US-4 382 156 zeigt ein Busbarsystem mit zwei Leitern 14. Ein Steuerstromleiter für das Busbar-Datenübertragungssystem zwischen zwei Versorgungsstromleitern ist nicht offenbart.
Die US-3 893 233 bezieht sich auf ein Stromverteiler-Busbarsystem mit Erdungsflächen und Leistungssignalleitern. Diese Druckschrift beschreibt eine Art verschiedene Leiter mit anderen Komponenten zu verbinden unter Verwendung von Durchgangslöchern und Stiften.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verkabelungsanordnung für Kraftfahrzeuge oder dergleichen anzugeben, mit der die Verkabelung erheblich vereinfacht werden kann, das Gewicht stark reduziert und die Anfälligkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen ebenfalls stark vermindert ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Versorgungsstromleitungen und die Datenbusleitungen jeweils in Form von dünnen Platten auszuführen, die durch sehr gut isolierende Folien voneinander getrennt sandwichartig angeordnet sind. Diese Anordnung hat gegenüber der Ausführung mit Drähten mit im Wesentlichen rundem Querschnitt den großen Vorteil, dass die so gebildeten Sammelschienen wie Kapazitäten wirken und auf diese Weise eine sehr effektive Abschirmung der Datenleitungen gegenüber äußeren Störungen erzielt werden kann.
Ferner lassen sich solche Sammelschienen sehr gut verlegen, auch automatisiert und stellen gegenüber der eingangs beschriebenen Verdrahtung eine Gewichtsersparnis um ein Drittel dar. Der rigide Aufbau vermindert die Verwechslungsgefahr von Anschlüssen und vereinfacht die Montage.
Der große Leiterquerschnitt und die verwendeten Materialien bewirken, dass in der Sammelschiene kein nennenswerter Spannungsabfall auftritt.
Die Sammelschienen können ferner bereits vor dem Einbau in eine Form gebracht werden, die im Wesentlichen der Kontur des Chassis oder Fahrzeugblechs am Anbringungsort entspricht, so dass eine raumsparende Anordnung möglich ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 den Aufbau eines Beispiels einer Busbar-Verkabelungsanordnung zum besseren Verständnis der Erfindung;
2 verschiedene erfindungsgemäße Anordnungen der Versorgungsstrom- und Datensignalstromleitungen;
3 eine erste Art Sammelschienen zu verbinden;
4 eine zweite Ausführungsform einer Verbindung zwischen Sammelschienen und
5 eine dritte Ausführungsform einer Sammelschienenverbindung; und
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verdrahtungsanordnung mit einer Sammelschiene nach der Erfindung.
1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Sammelschiene 1, wie sie bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Auf eine maßstabsgetreue Wiedergabe wurde dabei kein Wert gelegt. Das rechte Ende in 1 zeigt eine aufgeblätterte Sammelschiene, deren Leiter 2, 3 und 4 jeweils durch sehr gut isolierende dielektrische Folien 5 voneinan der getrennt sind. Die außen liegenden Leiterschichten 2 und 4 werden ebenfalls auf ihrer Außenseite durch eine Folie 5 abgedeckt. Die elektrischen Leiter 2, 3 und 4 haben unterschiedliche Stärken, bzw. Leitungsquerschnitte, bedingt durch die unterschiedlichen Stromstärken, die diese Leiter transportieren. Auf der linken Seite in 1 ist eine Abzweigung 6 gezeigt, d.h. eine Leiterfahne, die mit einem der Leiter 2, 3 oder 4 in leitendem Kontakt steht und über die eine Verbindung zu einer anderen Sammelschiene oder einer elektrischen Komponente hergestellt wird. Es ist möglich, auf diese Weise mehrere Abzweigeverbindungen für jeden Leiter zu schaffen, oder solche Verbindungen innerhalb eines einzigen Verbindergehäuses zu gruppieren.
2 zeigt zwei eine Anordnung von Versorgungsstromleitern und Signalstromleitern.
Die Signalstromleitungen 7a, 7b liegen gemäß der Anordnung nach 2 zwischen den beiden Versorgungsstromleitungen 8 und 9. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass sich die Signalstromleitungen quasi in einem aus den Leitungen 8 und 9 gebildeten Kondensator befinden, wo sie gegenüber elektromagnetischen und Hochfrequenzeinflüssen abgeschirmt sind.
In den 3, 4 und 5 werden drei verschiedene Ausführungsformen einer Verbindung zwischen zwei Sammelschienen oder zwischen einer Sammelschiene und einer elektrischen bzw. elektronischen Komponente erläutert. 3 zeigt drei Sammelschienen 1a, 1b, 1c, von denen eine Detailansicht unten perspektivisch dargestellt ist. Die Sammelleitungen weisen jeweils Laschen 6 auf, von denen die breiteren mit Versorgungsstromleitungen verbunden sind und die schmaleren mit Signalstromleitungen. Steckverbinder 10 werden auf Anordnungen von Laschen 6 aufgesteckt. Die Verbinder 10 verbinden die Laschen 6 mit einem Anschlusskabel, welches wiederum mit einem entsprechenden Verbinder 10 verbunden ist, der auf eine andere Anordnung von Laschen 6 auf einer anderen Sammelschiene aufgesteckt ist. Somit werden zwei Sammelschienen untereinander durch ein flexibles Kabel 11 verbunden, so dass die Sammelschienen beliebig zueinander orientierbar sind.
4 zeigt in der oberen Hälfte eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Verbindung zwischen verschiedenen Sammelschienen. Man sieht, dass aus den Stirnenden der Sammelschienen verschiedene Leiterstreifen, die schmaler sind als die Breite der Sammelschiene herausgeführt sind und in Verbindern münden, in denen sie befestigt sind. Diese Verbinder werden in Blöcken angeordnet, die aus einem isolierenden Material bestehen und die übereinander stapelbar sind, so dass verschiedene Leiter einer Sammelschiene, die durch isolierende Folien voneinander getrennt sind an Verbindern angeschlossen werden können. Auf der gegenüberliegenden Seite der Blöcke können ebenfalls aus der Stirnseite einer anderen Sammelschiene herausgeführte Leiter an den Verbindern befestigt werden, oder es werden dort, wie in 4 oben gezeigt, Abzweigungsschienen vorgesehen. Diese sind jeweils mit Verbindern versehen, die in den stapelbaren Aufnahmen untergebracht werden können. In der unteren Hälfte der 4 sind solche Verbinderanordnungen in Draufsicht und im Schnitt gezeigt.
5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Verbindung zwischen zwei Sammelschienen, wobei an der Stirnseite einer Sammelschiene Streifen der geschichteten Leiter als Kontaktmesser verwendet werden, die in einem Verbindergehäuse angeordnet werden und wobei ein entsprechendes Buchsengehäuse mit den Leitern einer zweiten Sammelschiene verbunden sind. Die untere Hälfte der 5 zeigt diese Anordnung im Schnitt in Draufsicht.
6 zeigt schematisch eine Verkabelungsanordnung mit einer Sammelschiene, an der verschiedene Verbinder angeschlossen sind, die multiplexfähig sind. In diesen Verbindern sind CRN-Elemente vorgesehen, die selektiv für bestimmte Komponenten vorgesehene Signale durchschalten können oder von Sensoren abgegebene Signale in die Ringleitung geben können. Die CRN-Komponenten ermöglichen dann, wenn sie in einen Verbinder integriert sind, die Realisierung und die Verwendung so genannter "Smart-Verbinder", die es ermöglichen, dass die CRN-Komponenten die zu steuernden Funktionen überwachen und ausführen.

Claims

Verkabelungsanordnung für Kraftfahrzeuge oder dergleichen mit – einem Stromversorgungskreis, und – einem Datenbussystem, in dem einzelne Komponenten im Multiplexverfahren angesteuert werden, wobei die Anordnung mindestens eine erste Sammelschiene (1) aufweist, mit mindestens zwei Leiterbahnen (8, 9) für Versorgungsströme und mindestens zwei Leiterbahnen (7a, 7b) für das Datenbussystem (1), wobei alle Leiterbahnen (7, 8, 9) als Metallstreifen ausgeführt sind, die durch Isolatorfolien voneinander getrennt und in Sandwichstruktur geschichtet aufgebaut sind und die einzelnen Komponenten oder eine zweite Nebensammelschiene (1b) Signalströme und Versorgungsströme von der Sammelschiene über entsprechende Verbinder abgreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (7a, 7b) für das Datenbussystem zwischen zwei Leiterbahnen (8, 9), die die Versorgungsströme führen, angeordnet sind.
Verkabelungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der ersten Sammelschiene (1a) und der zweiten Nebensammelschiene (1b) über Verbinder erfolgt, die flexible Kabel (11) aufweisen, zur freien Orientierung der Sammelschienen (1a, 1b) zueinander.
Verkabelungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Sammelschienen über Kupplungsstücke (12) erfolgt, die die Leiterbahnen für Versorgungsströme mit Metallstreifen verbinden, die untereinander isoliert sind.
Verkabelungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Sammelschienen (1a, 1b, 1c) über an den Leiterbahnen angebrachten oder ausgebildeten Steckerbuchsenanordnungen erfolgt.
Verkabelungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbinder einen CAN-Baustein aufweist.
Verkabelungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschienen an Karosserieteilen eines Kraftfahrzeugs angeschraubt oder verrastet sind und der Form des Karosserieteils entsprechend geformt sind.
Verkabelungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschiene (1) überwiegend im Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Verkabelungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelschiene überwiegend entlang der Längsmittelachse im Bodenbereich des Chassis angeordnet ist.