JP5016106B2 - 測定及びインターフェースモジュール、このようなモジュールの装置、及びこれらのモジュールを接続するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１、請求項１５及び請求項１６に記載の、測定及びインターフェースモジュール、このような形式のモジュールより成る配置構成、並びにこのようなモジュールを接続するための方法に関する。

車両システムの開発及び最適化において、制御器で実施される調整機能若しくは制御機能を、それぞれのシステム特性に適合させる必要がある。このために、多くの値を測定し、制御器における個別の機能の最適化パラメータ又はコードに変える必要がある。典型的な形式で、個別の機能の最適化及び測定は、ＰＣで作動するツール（Tools）によって実施される。これらの工具は、システムに関連したすべてのデータを必要とする。

これらのデータは、制御器による例えばＥＴＫ（Emulator Tastkopf der Firma ETAS；ＥＴＡＳ社のエミュレータ走査ヘッド）等の測定インターフェースを介して、及び種々異なる車両バス間の制御器通信におけるデータをモニタリングし、かつ読み取ることによって測定される。これは例えばＣＡＮ（Controller Area Network）、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）、ＦｌｅｘＲａｙ及びＭＯＳＴである。このような測定モジュールは、さらにセンサ信号入力、アナログ／デジタル又はデジタルＩ／Ｏインターフェースを含んでいてよい。制御器において最適化しようとするパラメータは、一般的に特別なプロトコルによって車両バスに伝達されるか、又はＥＴＫによって伝達される。しかも所定の開発においては、追加的な構成部材を試験的に制御するか又はシミュレーションする必要もある。

図１は、複数の拡張可能な測定及びインターフェースモジュールを有する制御器のファンクションコードのための迅速プロトタイプ作製ユニット２を備えた車両１の平面図を示す。この場合、迅速プロトタイプ作製ユニット２は、一方ではこのユニット２を制御するために、また他方では測定値を読み取るために、種々異なるシステム及び、車両１の構成部材と網目状に結合されている。例えばこの場合、測定センサ３，３′、制御器４及び５、並びに複数の車両バス６（FlexRay）、６′（LIN）、６″（CAN 1）及び６″′（CAN 2）が示されている。ラップトップ型コンピュータ７を介して、読み取られた測定値のデータ分析が行われる。この場合、このような形式のユニット２の最大インターフェースは、これらのモジュールを互いに接続するための、４×ＥＴＫ、１５×ＣＡＮ、１×ＭＯＳＴ，３×ＦｌｅｘＲａｙ及び１×Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（イーサネット）である。

各車両型式の構成部材及びシステムは、測定源の形式及び数が著しく異なっているので、それぞれ必要な入力及び出力に簡単に適合させることができ、かつ測定された値を処理してＰＣツールに転送するモジュールが必要とされる。付加的に、モジュールの大きさは、構造スペース及び費用の理由によりそれぞれの使用条件に適合できるものでなければならない。特に振動、温度及び埃において、機械的な頑丈さも、このような使用のために重要なファクターである。

このような理由により、いずれにしてもそれぞれの使用条件に良好に適合させることができる、種々異なる測定及びインターフェースモジュールが得られる。これは、種々異なるカードをＶＭＥ（VersaModule Eurocard）バスを介してインターフェースに互いに接続する、例えばＥＴＡＳのシステムＥＳ１０００である。勿論、ＶＭＥケーシングは比較的大きい枠組みを提供するので、システムを最適に適合させることはできない。しかも、このようなケーシング型式は、環境に適合させることはできない。このことは、特に気密性不足によって、及び別のモジュールに差し込むための接点の汚れによって気づくことができる。

発明の開示
そこで本発明の課題は、簡単、迅速かつ確実にその他のモジュールと接続することができ、この際に、環境の影響による損傷が避けられ、このような型式の連結されたモジュールの数を制限しない、測定及びインターフェースモジュールを提供することである。

この課題を解決した本発明の測定及びインターフェースモジュールによれば、第１の連結手段が、一方では第１のフック状の突起と他方では旋回可能な係止蓋とを有しており、前記突起と、開放位置にある前記係止蓋とが、前記測定及びインターフェースモジュールとは別の測定及びインターフェースモジュールを係止及び緊締するための受容部を形成しており、前記ケーシングが、前記第１の連結手段内において前記別の測定及びインターフェースモジュールを受容するのに抗する抵抗モーメントを生ぜしめるための隆起部を有しており、前記２つのモジュールが前記抵抗モーメントに抗して互いに緊締される。

この場合、測定及びインターフェースモジュールの重要な点は、モジュールを確実に受容するために、頑丈ではあるが大きい枠は無駄であるということである。これによって、互いに結合されたモジュールの大きさは、開発サイクルを介して、及び網目状に接続されたシステム機能（例えば将来的に、製造業者とその下請け業者との間でインターフェースを規格化するためのオートザーイニシアチブ（Ａｕｔｏｓａｒ−Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ；Automotive Open System Architechture-Initiative）によって発生する。例えば、診断インターフェースを介してロガーモジュール（Loggermodul）として使用する場合に、このような形式のアプリケーションによってカバーすることができる。しかもこのような形式の連結可能なモジュールは、少ない操作で、簡単、迅速かつ堅固に結合可能であるので、例えば試験走行車両の過酷な環境下において、例えば振動等の外部の影響にも耐えられる。

本発明による方法の有利な実施態様は、従属請求項２〜１３に記載されている。

本発明による隆起部は、２つのモジュール間の緊締を生ぜしめる、特に簡単かつ確実な可能性を提供する。このために、特別な構造の係止蓋又は特別な形状の突起を準備する必要はない。このような特別な構造の係止蓋又は特別な形状の突起は、高価であるが、基本的には設けてもよい。

本発明の別の有利な実施態様によれば、ケーシングが第２の連結手段を有しており、該第２の連結手段が、一方ではフック状の第２の突起と、他方では係止面とを有しており、前記第２の突起と前記係止面とが、前記モジュールを前記別の測定及びインターフェースモジュールに設けられた、前記第１の連結手段の受容部と同形式の受容部内に係止及び緊締するために構成されている。これによって、モジュールは同形式の２つのモジュールと連結することができ、これによって積み重ねモジュールの拡張可能性が高められる。

モジュールに、別のモジュールと電気的に接続させるためのソケットが設けられていれば、有利である。これによって、機械的な結合の他に、モジュールの電気的な接続も可能である。

この場合、前記ソケットが前記係止蓋の開放位置において外部に対して開放されていて、前記係止蓋の閉鎖位置において外部に対して閉鎖されていれば、有利である。これによって、モジュール及び電気的な接続部は、湿気及び汚れ等の外部の不都合な影響に対して保護される。

有利な形式で、モジュールは、相補的なソケットに電気的に接続するためのプラグを有しており、これによって、さらに別のモジュールとの電気的な連結が可能となる。

このような接続は、ソケットがフローティングキャリパに支承されていれば、特に簡単に差し込むことができる。別のモジュールに対してプラグを整列させるために、ガイドピン及び、このガイドピンに対して相補的な切欠をモジュールのケーシングに形成することができる。

有利な形式で、モジュール間に形成されたこのような形式の接続の幾何的な負荷可能性は、係止蓋と係止面との間のねじ結合によって高められる。このような効果は、相補的な突起に設けられたフック状の突起の長い当接面によって、さらに高められる。従って、これらの突起は有利にはしゃくり溝（Ｆａｌｚ）として構成されている。

モジュールの特に良好な拡張可能性は、固有の電圧供給部及び／又は温度冷却装置が設けられていることによって、得られる。これによって、１つの構造に連結された複数のモジュールの最大電流をカバーする必要があり、ひいては非常に大きい、又は拡張可能性を制限する、大きい電圧供給部は不要になる。自立した電源供給部及び温度冷却装置によって、連結されたモジュールの数は殆ど無制限となる。

その他の利点は、車両に結合するための固定装置を有する係止蓋によって得られる。このような係止蓋によって、インターフェースモジュールは別のモジュールを受容できるだけではなく、例えば係止蓋に形成された、ベルト又はケーブルバインダーのための継ぎ目板によって、面ファスナー（Klettband）等を接着するための平らな面を車両内に又は車両に取り付けることもできる。このような形式の定置のモジュールは、エネルギ供給を行うために、付加的に電源供給プラグ及び／又は保護回路を有していてよい。

冒頭に述べた課題は、モジュールが第１及び第２の連結装置を介して互いに結合されている、前記形式の少なくとも２つの測定及びインターフェースモジュールを配置されており、この場合、前記第１及び第２の連結手段の相補的なフック状の突起が互いに噛み合い、係止面に係止する係止蓋を形成し、それによって前記２つのモジュールが機械的に互いに緊締されていることによっても解決される。

このような配置構成においては、特に堅固な機械的な結合が得られると共に、連結されたモジュールの数が制限されることがない。

また前記課題を解決した、２つの測定及びインターフェースモジュールを接続するための方法によれば、第１のモジュールの係止蓋を開放し、２つのモジュール間のフック結合部を係合させ、このフック結合部を中心にして、前記２つのモジュールを互いに移動させて、第１のモジュールの係止蓋を、この係止蓋に対して相補的な、第２のモジュールの係止面に互いに緊締するようにした。

本発明による方法の利点は、少ない作業ステップで、１つのモジュールを補うか又は取り除くことができる、という作業の簡略化が得られたという点にある。これによって、制御器の所望の測定及び／又は検査システムを提供するための時間が著しく短縮され、ひいては、車両の開発がより迅速に行われ、かつ／または車両により迅速に適合させることができる。

本発明による測定及びインターフェースモジュールが、以下に実施例を用いて詳しく説明されている。同一の部分及び同じ作用を有する部分には同じ符号が付けられている。

複数の公知の測定及びインターフェースモジュールを有する迅速プロトタイプ作製ユニットを備えた自動車の概略図である。 係止蓋が開放位置にある、本発明による測定及びインターフェースモジュールを前方から見た斜視図である。 同形式の別のモジュールとの接続過程中における、図２ａに示した本発明による測定及びインターフェースモジュールの斜視図である。 機械的及び電気的な接続計画を詳しく説明するための、図２ｂに示した２つのモジュールの詳細を示す、下から見た断面した斜視図である。 完全に互いに係止され、かつ互いに緊締された、図２ｂに示した２つのモジュールの、後から見た斜視図である。 図２ａに示したモジュールの、ソケットの支承部の詳細を示す、側方から見た断面した斜視図である。 図２ｂに示したモジュールに対してプラグを整列させるための、ガイドピン及び切欠の詳細を示す部分的な斜視図である。 互いに完全に係止され、かつ互いに緊締された、図２ｂに示した２つのモジュールを下から見た詳細を示す斜視図である。

図１は、複数の公知の測定及びインターフェースモジュールを有する制御器のファンクションコードのための迅速プロトタイプ作製ユニット２を備えた、冒頭で述べた形式の車両１を示す。迅速プロトタイプ作製ユニット２は、前記モジュールを介して、例えば内燃機関温度及びラムダ値のための測定センサ３及び３′に接続され、また、エンジン制御のための、エアバッグ及びベルトテンショナ等のセーフティーシステムのための又は情報娯楽パッケージのための制御器４及び５に接続されている。その他のカップリングは、個別の自動車バス６（Flex Ray；フレックスレイ）、６′（LIN）、６″（CAN 1）及び６″′（CAN 2）より成っており、これらのカップリングを介してその他の測定値が読み取られる。この場合、ユニット２は、テストケース及びその結果生じる、モジュールの増減の必要性に応じて、柔軟に拡張できるものでなければならいない、しかも試験車両の粗い条件下で完全な機能性が維持できるものでなければならない。従って、各モジュール間の機械的な接続及び電気的な接続の安定性に対する特別な要求が生じる。従来では、このような要求は、特に埃及び湿気の影響を受けて十分に満たされてはいなかった。

図２ａは、本発明による測定及びインターフェースモジュール１０の前方から見た斜視図を示しており、この測定及びインターフェースモジュール１０の係止蓋２１は開放位置ＯＰにある。図面で見てケーシング１１の右前縁部に、フック状の突起が延在しており、この突起は図示の実施例ではしゃくり溝（Falz）として構成されている。モジュールのケーシング１１は、その前側に、車両コンポーネントを接続するための丸いソケット（詳しく図示せず）を有している。図面で見てモジュール１０の左側に、同形式の別のモジュールを接続するためのプラグ５０が配置されている。

図２ｂは、同形式の別のモジュール１０′との接続過程中における、図２ａに示した本発明による測定及びインターフェースモジュール１０の斜視図を示す。別のモジュール１０′の左前縁部にフック状の突起３０′が延在しており、この突起３０′は前記突起２０に懸架される。突起３０′は図示の実施例では前記突起２０に対して相補的なしゃくり溝として構成されている。２つのモジュール１０及び１０′は、トルクを加えることによって、互いに懸架された突起２０及び３０′の回転中心点を中心にして互いに移動し、この際に係止蓋２１がモジュール１０′の後ろ側に設けられた係止面（詳しく図示せず）に係止するようになっているので、モジュール１０，１０′は、互いに噛み合う突起の抵抗に抗して互いに堅固に緊締される。同時に、プラグ５０に対応する、モジュール１０′のプラグ（図示せず）は、係止蓋２１を開放することによって解放されている、モジュール１０のソケットに電気的に接続される。従って係止蓋２１は、モジュール１０及び１０′の堅固な機械的接続のために用いられると当時に、その下に位置するソケットのための保護部として用いられる。

図３は、機械的及び電気的な接続設計を詳しく説明するために、図２ｂに示した２つのモジュール１０及び１０′を下から見た、断面した斜視図を示す。モジュール１０は第１の連結手段を有しており、この連結手段において、フック状の突起２０と係止蓋２１とがその開放位置ＯＰで、別のモジュール１０′のための受容部を形成している。モジュール１０′は、モジュール１０の連結手段に対応する相補的な連結装置を有しており、この相補的な連結手段は、フック状の突起３０′と係止面３１′とによって形成されており、この相補的な連結手段に、一方では突起２０が懸架され、他方では係止蓋２１が係止される。２つの連結手段の間で、別のモジュール１０′が、モジュール１０の隆起部２２ａ若しくはモジュール１０′の隆起部２２ｂ′の抵抗モーメントに抗して、モジュール１０に堅固に緊締される。この場合、モジュール１０′のプラグ５０′は、モジュール１０のソケット４０と電気的な接続を形成する。

２つのモジュール１０及び１０′のケーシング１１若しくは１１′は、さらに別の同形式のモジュールに接続するための連結手段を有しており、それによって任意に拡張可能な積み重ねモジュールを製造することができる。従って、一方ではモジュール１１′に別の第１の連結手段が設けられていて、該第１の連結手段の受容部は、突起２０′及び係止蓋２１′によって形成されている。この第１の連結手段に、別のモジュールが、モジュール１０′の隆起部２２ａ′若しくは別のモジュールの隆起部２２ｂの抵抗に抗して緊締される。モジュール１０は他方では、別のフック状の突起３０及び係止面３１を有しており、該突起３０及び係止面３１は、対応する相補的な受容部内で緊締される。別の複数のモジュールを相応に電気的に接続するために、モジュール１０に別のプラグ５０が設けられていて、モジュール１０′に別のソケット４０′が設けられている。

係止蓋２１，２１′又はケーシング１１，１１′は、オプション的（追加的）に固定装置を備えており、この固定装置によって、モジュールを車両に迅速に連結することができる。図示の実施例では、係止蓋２１，２１′のそれぞれの外側は、面ファスナー（Klettband）を結合するための平らな面を有している。このような形式の固定されたモジュール１０，１０′は、さらにエネルギ供給部を連結するための電源供給プラグ及び／又は保護回路を備えていてもよい。

図４は、互いに完全に係止され、かつ互いに緊締されている、図２ｂに示した２つのモジュール１０，１０′を後ろから見た斜視図を示す。係止蓋２１によって、モジュール１０，１０′のケーシング１１，１１′は機械的に互いに堅固に緊締され、それと同時に内側に位置するプラグ５０′とソケット４０（図３参照）との間の電気的な接続部が、外部の影響に対して保護されている。他方では、係止蓋２１′はケーシング１１′及びひいては内側に位置するソケット４０′（図３参照）を外部に対してシールしているので、全体的に、互いの振動を防止する、モジュール１０と１０′との間の頑丈な機械的接続も、また電気的な接続も得られる。接続部のその他の補強は、係止蓋２１が係止面３１′（図３参照）に孔２３及び２４を介して螺合されることによって、特に危険な使用時に実施される。

図５は、ソケットの支承部を明らかにするために、図２ａに示したモジュール１０を側方から見た、破断した斜視図である。この場合、モジュール１０のソケット４０は、フローティングキャリパ４１に支承されているので、ソケット４０内にガイドされたプラグ５０′（図３参照）が自動的にセンタリングされている。それと同時に、これによってケーシング公差及びケーシング振動が補償される。

図６は、図２ｂに示したモジュール１０及び１０′においてプラグを整列させるための、ガイドピン６０及び切欠の詳細を示す斜視図である。このようなガイドピン６０は、プラグ５０′をソケット４０（図３参照）内にセンタリングしてガイドするために、ドッキングステーションの一般的なプラグのガイド突起に追加する形で、ケーシング１１若しくは１１′内に設けることができる。

図７は、完全に互いに係止され、かつ互いに緊締された、図２ｂの２つのモジュール１０及び１０′を下から見た、破断した斜視図である。この場合、モジュール１０及び１０′のコンパクトなケーシング形状によって、汚れ及び湿気に対する電気的な接続部の保護も、また各モジュールの特に良好なシールも得られる。これによって、図示の接続機構は、将来的にスケーラブルな（大きさを変えることができる）ハブ製品（Scalable-Hub Produkt）において使用することができる。

この場合、本発明によるモジュールは、例えばＰＣ等のコンピュータに自立的に接続することができる。これによって、モジュールは、固有の電源供給部及び冷却システムを有することができる。相応のスレーブモジュールを人の別のモジュールに接続することもできるが、この場合、コンピュータと連絡してマスターモジュールを必要とする。この場合、各モジュールは、限定された数のアプリケーションインターフェース及び測定入力だけを有することができる。しかしながらモジュールは簡単な形式で非常に頑丈に互いに接続することができるので、モジュールの大きさを、所望のサイジング又は検査に合わせて変えることができる（Skaling；スケーリング）。

Claims (16)

1. 第１の連結手段を有するケーシング（１１）を備えた、測定及びインターフェースモジュール（１０）において、
   前記第１の連結手段が、一方では第１のフック状の突起（２０）と他方では旋回可能な係止蓋（２１）とを有しており、前記突起（２０）と、開放位置（ＯＰ）にある前記係止蓋（２１）とが、前記測定及びインターフェースモジュール（１０）とは別の測定及びインターフェースモジュール（１０′）を係止及び緊締するための受容部を形成しており、前記ケーシング（１１）が、前記第１の連結手段内において前記別の測定及びインターフェースモジュール（１０′）を受容するのに抗する抵抗モーメントを生ぜしめるための隆起部（２２ａ）を有しており、前記２つのモジュール（１０，１０′）が前記抵抗モーメントに抗して互いに緊締されることを特徴とする、測定及びインターフェースモジュール（１０）。
2. 前記モジュール（１０）のケーシング（１１）が第２の連結手段を有しており、該第２の連結手段が、一方ではフック状の第２の突起（３０）と、他方では係止面（３１）とを有しており、前記第２の突起（３０）と前記係止面（３１）とが、前記モジュール（１０）を前記別の測定及びインターフェースモジュール（１０′）に設けられた、前記第１の連結手段の受容部と同形式の受容部内に係止及び緊締するために構成されている、請求項１記載のモジュール（１０）。
3. 別のモジュール（１０′）と電気的に接続するためのソケット（４０）を有している、請求項１又は２記載のモジュール（１０）。
4. 前記ソケット（４０）が前記係止蓋（２１）の開放位置（ＯＰ）において外部に対して開放されていて、前記係止蓋（２１）の閉鎖位置において外部に対して閉鎖されている、請求項３記載のモジュール（１０）。
5. 相補的なソケット（４０′）に電気的に接続するためのプラグ（５０）を備えている、請求項３又は４記載のモジュール（１０）。
6. 前記ソケット（４０）がフローティングキャリパ（４１）に支承されている、請求項３から５までのいずれか１項記載のモジュール（１０）。
7. 前記プラグ（５０）を、前記モジュール（１０）とは別のモジュール（１０′）に対して整列させるためのガイドピン（６０）が設けられている、請求項３から６までのいずれか１項記載のモジュール（１０）。
8. 前記相補的なガイドピン（６０）を受容するための切欠を備えている、請求項７記載のモジュール（１０）。
9. 前記係止蓋（２１）と前記係止面（３１′）との間にねじ結合部が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載のモジュール（１０）。
10. 前記フック状の突起（２０，３０）がそれぞれしゃくり溝として構成されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のモジュール（１０）。
11. 固有の電源供給部及び／又は温度冷却装置が設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のモジュール（１０）。
12. 前記係止蓋（２１）が、車両に結合するための固定装置を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載のモジュール（１０）。
13. 電源供給プラグ及び／又は保護配線が設けられている、請求項１２記載のモジュール（１０）。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の少なくとも２つの測定及びインターフェースモジュール（１０，１０′）より成る配置構成において、
    前記モジュール（１０，１０′）が第１及び第２の連結手段を介して互いに接続されており、この場合、前記第１及び第２の連結手段の相補的なフック状の突起（２０，３０′）が互いに噛み合い、係止面（３１′）に係止する係止蓋（２１）を形成し、それによって前記２つのモジュール（１０，１０′）が機械的に互いに緊締されていることを特徴とする、少なくとも２つの測定及びインターフェースモジュール（１０，１０′）より成る配置構成。
15. 請求項１から１３までのいずれか１項記載の２つの測定及びインターフェースモジュール（１０，１０′）を接続するための方法において、
    第１のモジュール（１０）の係止蓋（２１）を開放し、２つのモジュール（１０，１０′）間のフック結合部（２０，３０′）を係合させ、このフック結合部を中心にして、前記２つのモジュール（１０，１０′）を互いに移動させて、第１のモジュール（１０）の係止蓋（２１）を、この係止蓋（２１）に対して相補的な、第２のモジュール（１０′）の係止面（３１′）に互いに緊締することを特徴とする、２つの測定及びインターフェースモジュール（１０，１０′）を接続するための方法。
16. 前記係止蓋（２１）と前記係止面（３１′）とを互いに螺合する、請求項１５記載の方法。

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