DE19857623A1 - Elektrisches Verbindungsmodul für eine Fahrzeuginstrumententafel - Google Patents
Elektrisches Verbindungsmodul für eine FahrzeuginstrumententafelInfo
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- B60R16/0238—Electrical distribution centers
Description
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf elektrische Kompo
nenten einer Instrumententafel eines Autos und insbesondere
auf ein Modul für das Liefern von Leistung an die elektri
schen Komponenten und für das Verbinden dieser Komponenten,
wobei es einen integral ausgeformten Verbindungsblock auf
weist.
Bei einer konventionellen Fahrzeugkonstruktion werden ver
breitet Kabelbäume verwendet, um die verschiedenen Komponen
ten, die das elektrische System des Fahrzeuges bilden, mit
Leistung zu versorgen und sie zu verbinden. Verschiedene
elektrische Komponenten werden in und auf einer Fahrzeugin
strumententafel montiert, und Kabelbäume werden hinter oder
zwischen der Instrumententafel verlegt, um die Komponenten zu
verbinden. Die Kabelbäume werden an der Instrumententafel
durch verschiedene Arten von Klammern und Bändern befestigt.
Die Instrumententafel wird gewöhnlicherweise als eine Unter
vorrichtung aufgebaut, bevor sie in den Passagierraum des
Fahrzeuges eingeschoben und an der Trennwand oder der Feuer
wand, die den Passagierraum vom Motorraum trennt, befestigt
wird. Nachdem die Instrumententafel im Passagierraum instal
liert wurde, muß ein Arbeiter Verbindungsteile an den Enden
des Kabelbaumes mit passenden Verbindungsteilen, die auf oder
neben der Feuerwand angeordnet sind, verbinden, um die elek
trische Verbindung zwischen der Instrumententafel und dem
Rest des Fahrzeuges herzustellen.
Die Zahl der elektrischen Komponenten, die in Automobilen
vorhanden ist, hat in den letzten paar Jahren rapide zugenom
men, und somit hat auch die Menge der Verdrahtung, die erfor
derlich ist, um die Komponenten zu verbinden und sie mit Lei
stung zu versorgen, zugenommen. Diese Zunahme der Anzahl und
Komplexität der elektrischen Komponenten ist insbesondere in
der Instrumententafel auffällig. Die Menge der erforderlichen
Verdrahtung hat bis zu einen Punkt zugenommen, an dem es
schwierig ist, genug Raum zu finden, um den Kabelbaum in und
um die Instrumententafel herum zu führen. Das manuelle Befe
stigen und verlegen der Kabelbäume stellt eine zeitaufwendige
und arbeitsintensive Aufgabe dar. Wenn die Kabelbäume nicht
korrekt positioniert sind, besteht das sie Risiko, daß sie
beschädigt werden können, wenn die Instrumententafel an ihrem
Platz im Fahrzeug befestigt wird.
Die zunehmende Zahl der elektrischen Systeme in Autos hat
auch zu einer zunehmenden Größe und Komplexität der elektri
schen Verbindungsblöcke geführt. Verbindungsblöcke werden im
allgemeinen in Automobilen verwendet, um die elektrische Sys
temverdrahtung durch das Eliminieren einer mehrfach ver
zweigten Verdrahtung und durch das Zusammenlegen von Siche
rungen, Relais und andere Schaltungskomponenten an einem ein
zigen Ort zu vereinfachen. Ein Verbindungsblock umfaßt typi
scherweise ein Gehäuse, das eine Vielzahl von integral ausge
formten äußeren Aufnahmen für das Aufnehmen von elektrischen
Steckern, Sicherungen, Relais und anderen Schaltungskomponen
ten aufweist. Eine oder mehrere Stromschienen sind innerhalb
des Gehäuses enthalten und liefern elektrische Leistung an
die verschiedenen Komponenten und dann an die elektrischen
Systeme. Die Stromschiene hat eine Vielzahl von klingenarti
gen Anschlüssen, die sich in die Aufnahmen erstrecken, um ei
nen Kontakt mit den darin enthaltenen Schaltungskomponenten
herzustellen.
Es kann wünschenswert sein, die Verbindungsblöcke für gewisse
elektrische Systeme im Passagierraum anzuordnen, so daß die
Schaltungskomponenten leicht inspiziert und, wenn notwendig,
ersetzt werden können. Mit der zunehmenden Zahl der elektri
schen Systeme wurde es schwieriger, Raum für die Verbindungs
blöcke an passenden Stellen innerhalb des Passagierraums zu
finden.
Das US-Patent Nr. 5,467,520 beschreibt ein Verfahren für das
Verdrahten einer Fahrzeuginstrumententafel, in dem ein System
von Rinnen an einer Struktur befestigt wird, die als eine
Verdrahtungsplatte dient, und es werden Drähte innerhalb der
Rinnen gehalten und erstrecken sich zwischen mindestens zwei
Anschlüssen oder Verbindungsteilen, die entfernt voneinander
an den Enden der Rinnen angeordnet sind. Die Verdrahtungs
platte wird an der Rückseite der Instrumententafel befestigt,
so daß die Verbindungsteile in passende Verbindungsteile ein
greifen, die auf den verschiedenen elektrischen Komponenten
angeordnet sind, die auf der Instrumententafel montiert sind.
Die Drähte werden durch eine automatische Drahtzuführvorrich
tung in Rinnen plaziert und darin befestigt.
Das US-Patent Nr. 5,442,518 beschreibt ein Verdrahtungssystem
für eine Fahrzeuginstrumententafel, bei dem Drähte in Rinnen
angeordnet werden, die in der Oberfläche einer Ventilations
rohrstruktur ausgebildet sind. Die Ventilationsrohrstruktur
wird an der Rückseite der Instrumententafel befestigt, und
die Drähte stellen eine Verbindung mit elektronischen Unter
vorrichtungskomponenten her, die auf der Instrumententafel
angeordnet sind.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
vereinfachtes Verdrahtungssystem für eine Instrumententafel
eines automobilen Fahrzeuges zu liefern.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verdrah
tungssystem für die Instrumententafel eines automobilen Fahr
zeuges zu liefern, die durch ein automatisiertes Verfahren
installiert werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Ver
drahtungssystem zu liefern, bei dem der Zusammenbau einer In
strumententafel leichter, schneller und weniger empfindlich
gegenüber Installationsfehlern verläuft.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Instru
mententafelverdrahtungsmodul zu liefern, das einen Verbin
dungsblock aufweist, der in ihm integriert ist, um Raum zu
sparen und den Zusammenbau zu erleichtern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Instru
mententafelverdrahtungssystem zu liefern, in dem die Drähte
nicht isoliert sein können.
Diese Aufgaben werden durch ein elektrisches Verbindungsmodul
gelöst, das einen Teil der Struktur der Instrumententafel
bildet. Das Verbindungsmodell hat elektrische Verbindungs
teile, die auf ihm an verschiedenen Orten angeordnet sind,
und eine Vielzahl von Stromschienen sind in einer Gruppe auf
der Oberfläche des Moduls angeordnet. Die Stromschienen bil
den einen Teil eines elektrischen Verbindungsblockes, der mit
dem Modul integriert ist. Schmale Rillen erstrecken sich ent
lang der Oberflächen des Moduls und weisen Drähte auf, die in
sie eingebettet sind, um eine elektrische Verbindung zwischen
den Verbindungsteilen und den Stromschienen zu liefern.
Die Enden einiger der Stromschienen stehen im wesentlichen
rechtwinklig von der Oberfläche des Verbindungsmoduls vor, um
Anschlußklingen zu bilden, die sich in ein Verbindungsblock
gehäuse erstrecken, um eine Verbindung mit Schaltungskompo
nenten, wie Sicherungen, Schaltungsunterbrechern oder Relais,
die am Verbindungsblock befestigt sind, zu bilden. Der Ver
bindungsblock kann andere Schichten der Stromschienen enthal
ten, in welchem Fall die Stromschienen, die auf der Oberflä
che des Moduls angeordnet sind, die unterste Schicht eines
mehrschichtigen Stromschienenaufbaus bilden. Das Integrieren
des Verbindungsblocks mit dem Verbindungsmodul in dieser Art
führt zu einer Verminderung des Gesamtgröße des Verbindungs
blocks.
Elektrische Komponenten, wie eine Instrumentenanordnung und
ein Schaltmodul werden am Verbindungsmodul befestigt, so daß
die elektrischen Verbindungsteile auf den Komponenten zu den
Verbindungsteilen auf dem Verbindungsmodul passen. Nachdem
die Komponenten am Verbindungsmodul befestigt sind, wird das
Modul mit dem Instrumententafelgehäuse verbunden. Die Verbin
dungsoperation kann auch andere Verbindungsteile auf dem Ver
bindungsmodul in einen passenden Eingriff mit den Verbin
dungsteilen auf den elektrischen Komponenten bringen, die in
den Instrumententafelaufbau eingebaut oder an ihm befestigt
sind.
Wenn der Instrumententafelaufbau vollendet wurde, so wird er
im Passagierraum des Fahrzeuges durch eine Befestigung an der
vorderen Trennwand oder Feuerwand installiert. Diese Befesti
gungsoperation plaziert Verbindungsteile auf einer vorwärts
gerichteten Oberfläche des Verbindungsmoduls in Eingriff mit
Verbindungsteilen, die auf der Feuerwand angeordnet sind. Die
Leistung für alle elektrischen Komponenten, die in und auf
dem Instrumententafelaufbau angeordnet sind, wird durch die
Feuerwandverbindungsteile geliefert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die hier
beschrieben ist, umfaßt ein Instrumententafelaufbau zwei ge
trennte elektrische Verbindungsmodule: eines, das auf der
Fahrerseite der Instrumententafel angeordnet ist, und das an
dere, das auf der Passagierseite angeordnet ist. Das Verbin
dungsmodul der Fahrerseite bildet eine Aufnahme für das Auf
nehmen einer Instrumentenanordnung, und ein oder mehrere Ver
bindungsteile sind auf dem Modul angeordnet, so daß sie in
passende Verbindungsteile auf der Instrumentenanordnung ein
greifen, wenn diese in die Aufnahme eingeschoben wird. Nach
dem die Instrumentenanordnung in die Modulaufnahme eingescho
ben wurde, so daß die jeweiligen Verbindungsteile auf den
zwei Stücken zusammenpassen, wird das Verbindungsmodul am In
strumententafelgehäuse befestigt. Andere Verbindungsteile
können auf der nach hinten weisenden Oberfläche des Verbin
dungsmoduls angeordnet werden, um so in Verbindung mit pas
senden Verbindungsteilen auf anderen elektrischen Komponen
ten, die in oder auf dem Instrumententafelgehäuse angeordnet
sind, oder zu Komponenten, die in Verbindung mit dem Instru
mententafelgehäuse später beim Zusammenfügen gebracht werden,
zu treten.
Das Verbindungsmodul der Passagierseite hat auf ihm angeord
nete Verbindungsteile, die eine Verbindung mit passenden Ver
bindungsteilen von elektrischen Komponenten, die in den In
strumententafelaufbau eingebaut oder auf ihm in anderer Weise
angeordnet sind, wie eine Handschuhfachlampenschaltung, eine
Airbag-Betätigungsschaltung oder ein zentrales Konsolenmodul,
herstellen.
Sowohl die Module der Fahrerseite als auch der Passagierseite
haben Hauptverbindungsteile, die auf ihren nach vorne weisen
den Oberflächen angeordnet sind für ein Zusammenpassen mit
den Verbindungsteilen auf der Feuerwand des Fahrzeuges, wenn
der Instrumententafelaufbau im Passagierraum installiert
wird. Ein positives Eingreifen zwischen den Hauptverbindungs
teilen und ihren jeweiligen Feuerwandverbindungsteilen wird
durch einen Hebelverriegelungsmechanismus, der mit den Haupt
verbindungsteilen integriert ist, erleichtert.
In der bevorzugten Ausführungsform hat das Verbindungsmodul
der Fahrerseite Stromschienen, die angeordnet sind, um einen
Verbindungsblock zu bilden, der am extrem linken oder äußeren
Ende des Moduls liegt. Diese Plazierung gestattet, daß die zu
wartenden Schaltkomponenten des Verbindungsblockes (Sicherun
gen, Schaltungsunterbrecher, Relais, etc.) durch eine Öffnung
im Ende des Instrumententafelgehäuse zugänglich sind. Andere
Stromschienen sind auf der nach vorne weisenden Oberfläche
des Moduls neben dem Verbindungsblock angeordnet und bilden
Anschlüsse des Hauptverbindungsteils. In ähnlicher Weise hat
das Verbindungsmodul der Passagierseite Stromschienen, die am
extrem rechten oder äußeren Ende angeordnet sind, um An
schlüsse seines Hauptverbindungsteils zu bilden.
Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung sind die Ver
bindungsteile, die auf dem Verbindungsmodul angeordnet sind,
vom selbstandockenden oder "schwimmenden" Typ. Selbstandoc
kende Verbindungsteile sind auf dem Verbindungsmodul in einer
Art montiert, die einen geringen Grad von Bewegung in der
Ebene, die rechtwinklig zur Achse, in der die Verbindung er
folgt, gestattet. Diese Beweglichkeit gestattet eine gewisse
Fehlausrichtung zwischen den Verbindungsteilen auf dem Ver
bindungsmodul und ihren passenden Verbindungsteilen, wenn die
elektrischen Komponenten mit dem Verbindungsmodul zusammenge
fügt werden und das Verbindungsmodul mit der Feuerwand ver
bunden wird.
Andere Aufgaben, Vorteile und Anwendungen der vorliegenden
Erfindung werden für Fachleute deutlich, wenn sie die fol
gende Beschreibung, die als beste Art für das Ausführen der
Erfindung angesehen wird, in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen lesen.
Die Beschreibung hierin nimmt Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen zu gleichen Tei
len in den verschiedenen Ansichten gehören:
Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines
Instrumententafelaufbaus, der Verbindungsmodule der Fahrer
seite und der Passagierseite einschließt, gemäß der Erfin
dung;
Fig. 2 ist eine schematische Aufsicht auf den Instrumenten
tafelaufbau und die Feuerwand des Fahrzeuges;
Fig. 3 ist eine Aufsicht auf das Verbindungsmodul der Fah
rerseite und auf die Instrumentenanordnung der Erfindung;
Fig. 4 ist eine Vorderansicht des Verbindungsmoduls der Fah
rerseite der Fig. 3;
Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Verbindungsmoduls der Fah
rerseite der Fig. 3;
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6
der Fig. 4;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht der Anschlüsse der
Vorderseite des Verbindungsmoduls der Fahrerseite, die die
Anschluß/Draht-Verbindung zeigt;
Fig. 8 ist eine Detailansicht, die die Drahtrillen auf dem
Verbindungsmodul der Fahrerseite zeigt;
Fig. 9 ist eine perspektivische Teilansicht des Verbindungs
moduls der Fahrerseite;
Fig. 10 ist eine perspektivische Teilansicht des Verbin
dungsmoduls der Passagierseite; und
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht des Instrumententa
felaufbaus der Fig. 1.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, hat ein Instrumenten
tafel-(IP)-Aufbau 10 für ein (nicht gezeigtes) Automobil als
seine Hauptkomponenten ein IP-Gehäuse 12, ein elektrisches
Verbindungsmodul 14 der Fahrerseite; ein elektrisches Verbin
dungsmodul 16 der Passagierseite, eine Instrumentenanordnung
18, ein Schaltmodul 20, eine Abdeckung 22 und eine zentrale
Konsole 24. Während der Herstellung des Fahrzeuges wird der
IP-Aufbau 10 aus den Komponenten 12-24 aufgebaut, und dann
wird der IP-Aufbau innerhalb des Passagierraumes des Automo
bils plaziert und an der vorderen Feuerwand 26 befestigt
(siehe Fig. 2), die Seitenwände einschließen kann, die mit
der vorderen Wand verbunden sind, und die den Passagierraum
vom Motorraum des Fahrzeuges trennt.
Es sollte beachtet werden, daß alle Bezugnahmen hierin auf
Richtungen, wie links, rechts, vorn, hinten, vorwärts, rück
wärts, sich auf das Fahrzeug als ganzes beziehen. Das heißt,
die "vordere" Oberfläche der IP ist die, die zum vorderen
Ende des Fahrzeuges gerichtet ist, und die "hintere" Oberflä
che ist die, die sich einem Insassen des Fahrzeuges präsen
tiert, wenn die IP im Fahrzeug installiert ist.
Das Verbindungsmodul 14 der Fahrerseite ist so ausgebildet,
daß es in einen Eingriff mit der linken Seite des IP-Gehäuses
12 gelangt, und eine kastenartige Hülle 28 aufweist, die aus
relativ dünnen Kunststoffplatten hergestellt ist, die eine im
wesentlichen rechtwinklige Aufnahme 30 auf der nach hinten
zeigenden Oberfläche des Moduls 14 bilden. Die nach vorne
weisende Platte des Moduls 14 hat ein Paar mit mehreren An
schlüssen versehene Verbindungsteile 32, die auf ihm angeord
net sind. Die Verbindungsteile 32 sind vorzugsweise vom
selbstandockenden Typ, der, wie das aus dem Stand der Technik
wohl bekannt ist, einen Grad einer Beweglichkeit der Verbin
dungsteile in der Ebene der Platte gestattet. Die Verbin
dungsteile 32 sind so ausgerichtet, daß ihre passenden End
flächen zur hinteren oder offen Seite der Aufnahme 30 zeigen.
Ein mit mehreren Anschlüssen versehenes Konsolenverbindungs
teil 34 ist auf dem Verbindungsmodul 14 der Fahrerseite in
einer Position neben dem rechten oder innerhalb der Tafel
liegenden Ende des Moduls 14 angeordnet. Das Konsolenverbin
dungsteil 34 ist auch vom selbstandockenden Typ und ist so
ausgerichtet, daß sein Verbindungsende nach rückwärts zeigt.
Ein Hauptverbindungsteil 36 mit mehreren Anschlüssen ist auf
der nach vorne weisenden Oberfläche des Moduls 14 neben deren
linken oder außerhalb der Tafel befindlichen Ende angeordnet,
wobei sein Verbindungsende zur Vorderseite des Moduls 14
zeigt. Ein ausziehbares Verbindungsteil 38 mit mehreren An
schlüssen ist ebenfalls auf der vorderen Oberfläche des Mo
duls 14 angeordnet. Das ausziehbare Verbindungsteil 38 umfaßt
einen äußeren Rahmen 38a (siehe Fig. 4), der zwei oder mehr
Verbindungsöffnungen 38b bildet, wobei eine oder mehrere ein
Verbindungsmodul enthalten. Wie viele der Öffnungen 38b des
Verbindungsteiles ein Verbindungsmodul enthalten, hängt von
den Anforderungen des speziellen Fahrzeuges ab, die variieren
können in Abhängigkeit davon, wie viele mit elektrischer Lei
stung versorgte optionale Einrichtungen im Fahrzeug vorhanden
sind. Ein Verbindungsteil dieses Typs ist im US-Patent Nr.
5,328,388 beschrieben, wobei dessen Inhalt hiermit durch Be
zugnahme eingeschlossen wird.
Eine Vielzahl von Stromschienen 40 sind auf dem Verbindungs
modul 14 der Fahrerseite auf einer Endplatte 14a neben dem
linken oder außerhalb der Tafel befindlichen Ende des Moduls
angeordnet. Die Stromschienen 40 sind im wesentlichen flache,
schmale Streifen eines elektrisch leitenden Materials, wie
Kupfer, und können entweder auf den äußeren oder inneren
Oberflächen der Endplatte 14a des Moduls angeordnet sein,
oder sie können in flache Kanäle, die auf den Oberflächen
ausgebildet sind, eingepaßt sein.
Eine Vielzahl von schmalen Rillen 42 sind in den Oberflächen
der Platten ausgeformt, um das Verbindungsmodul 14 der Fah
rerseite zu bilden. Diese Rillen 42 erstrecken sich zwischen
den Stromschienen 40 und den verschiedenen Verbindungsteilen
32, 34, 36, 38. Eine einzelne Litze eines nicht isolierten,
elektrischen Drahtes 44 mit massivem Kern ist auf jeder der
Rillen 42 angeordnet, und die Enden jedes Drahtes sind mit
einem der Anschlüsse verbunden, die die Verbindungsteile 32,
34, 36, 38 umfassen, oder mit einem der Stromschienen 40 in
einer Art, die nachfolgend beschrieben werden wird. Die Ril
len 42 können einen rechtwinkligen Querschnitt aufweisen,
oder sie können einen abgerundeten Boden aufweisen, um sich
dem Radius der Krümmung des darin eingeschobenen Drahtes 44
anzupassen.
Wie man am besten in Fig. 7 sieht, haben die Verbindungs
teilanschlüsse 46 Klingenteile 46a, um eine Verbindung mit
ihren jeweiligen passenden Verbindungsteilen herzustellen,
und sie haben Isolationsverschiebungsverbindungsteile (IDCs)
46b, die integral mit ihnen an ihren Ende gegenüber den Klin
genteilen ausgeformt sind. Ein IDC, wie es im Stand der Tech
nik wohl bekannt ist, umfaßt eine kleine V-förmige Kerbe, die
in einem elektrisch leitenden Element ausgebildet ist. Das
offene Ende der Kerbe ist breit genug, um den Durchmesser des
Drahtes aufzunehmen, und die Kerbe verschmälert sich nach un
ten auf eine Breite an ihrem unteren Ende, die etwas kleiner
als der Durchmesser des Kerns des Drahtes ist. Die inneren
Kanten der Kerbe sind scharf genug, so daß wenn ein Draht 44
nach unten in die Kerbe gedrückt wird, die Kanten der Kerbe
in den Kerndraht 44 einschneiden, um mit ihm eine elektrische
Verbindung herzustellen.
Der Ausdruck "Isolationsverschiebungsverbindungsteile" leitet
sich von der Tatsache ab, daß die IDCs gewöhnlicherweise mit
isolierten Drähten verwendet werden, wobei die scharfe Kante
der Kerbe durch die Isolation schneidet, um einen Kontakt mit
dem Kern herzustellen. IDCs können jedoch auch mit nicht iso
lierten massiven Kerndrähten 44 verwendet werden, wie das
hier dargestellt und beschrieben ist. Ein Vollkerndraht 44
betrifft einen Draht 44, der ein Leiter aufweist, der aus ei
nem einzelnen Strang eines leitfähigen Materials besteht,
statt aus mehrere dünnen Litzen, die zusammengeflochten sind.
Gewisse Endteile der Stromschienen 40 werden gebogen, um
Klingenanschlüsse 40a auszubilden, die sich im wesentlichen
rechtwinklig von der Oberfläche des Verbindungsmoduls 14 zur
Außenseite des Moduls erstrecken. Die Klingenanschlüsse 40a
der Stromschienen, die auf der inneren Oberfläche der Platte
angeordnet sind, ragen durch Schlitze in der Platte. Andere
Endteile der Stromschienen 40 sind gebogen, um IDCs zu bil
den, die in oder neben den Rillen 42 angeordnet sind, so daß
die Drähte 44, die in den Rillen 42 angeordnet sind, eine
Verbindung mit den Stromschienen herstellen.
Ein Verbindungsblock 47 ist am linken Ende des Verbindungsmo
duls 14 der Fahrerseite durch ein Verbindungsblockgehäuse 48
angeordnet, das über die Oberfläche des Moduls 14 paßt, um
die Stromschienen 40, die von ihm vorstehen zu bedecken. Das
Verbindungsblockgehäuse 48 hat Aufnahmen 50, die auf einer
ersten Oberfläche darauf ausgebildet sind, um die Schaltungs
komponenten 52, wie Sicherungen, Leitungsunterbrecher und Re
lais aufzunehmen (siehe Fig. 6). Schlitze sind im Gehäuse 48
ausgebildet, so daß die Anschlüsse der Schaltungskomponenten
52, die in den Aufnahmen 50 angeordnet sind, durch die
Schlitze vorstehen können, um einen elektrischen Kontakt mit
den Stromschienen 40 auszubilden.
Wenn das Verbindungsblockgehäuse 48 an der Modulendplatte 14a
befestigt wird, so daß die Stromschienenklingenanschlüsse 40a
in das Gehäuse passen, so dienen die Stromschienen 40, die
auf der Endplatte des Moduls 14 der Fahrerseite angeordnet
sind, im wesentlichen als die untersten Schichten der Verbin
dungsblockschaltung. Das Verbindungsblockgehäuse 48 kann auch
eine oder mehrere leitende Schichten 51 enthalten, die Wege
zwischen und Verbindungen mit den Schaltungskomponenten 52
bilden, wenn dies notwendig ist. Durch die Verwendung der
Stromschienen 40, die auf den Oberflächen der Verbindungsmo
dulendplatte als unterste Schicht der Verbindungsblockschal
tung angeordnet sind, wird die gesamte Tiefe des sich erge
benden Verbindungsblocks vermindert. Die Stromschienen 40
vermindern auch die Zahl der benötigten Verbindungsteile, da
die Schaltungen in die Kunststoffstruktur eingebettet sind.
Somit steht der Verbindungsblock nach außen von der Oberflä
che des Moduls in einer kleineren Entfernung hervor als bei
einem konventionellen Verbindungsblock, in dem alle Schichten
der Stromschienen und der leitenden Schichten in den oberen
und unteren Gehäusen enthalten sind, um einen getrennten,
selbständigen Verbindungsblock zu bilden, der dann am ge
wünschten Ort montiert wird.
Mehrere Stromschienen 54 sind auch auf der nach vorne weisen
den Oberfläche der vordersten Platte des Moduls 14 der Fah
rerseite angeordnet (siehe Fig. 6). Diese Stromschienen 54
haben Enden, die sich aus der Ebene biegen und nach vorne weg
von der Plattenoberfläche vorstehen, und einige haben IDCs,
die integral mit ihren Enden ausgebildet und in oder neben
den Enden der Rillen 42 in der Platte angeordnet sind, so daß
Drähte 44, die darin angeordnet sind, in die IDCs eingreifen.
Andere dieser vorne angeordneten Stromschienen 54 haben En
den, die vorwärts von der Plattenoberfläche vorstehen und die
Form von Klingenanschlüssen 54a annehmen.
Das Hauptverbindungsteil 36 wird durch ein Verbindungsgehäuse
56 gebildet, das an der vorderen Platte befestigt ist, um die
Stromschienenklingenanschlüsse 54a zu bedecken. Die Strom
schienenklingenanschlüsse 54a passen in einzelne Anschlußkam
mern 56a, die im Verbindungsgehäuse 56 ausgeformt sind, und
andere Anschlußkammern des Verbindungsgehäuses 56 nehmen An
schlüsse auf, die mit den Drähten 44 verbunden sind, die in
den Rillen 42 neben dem Hauptverbindungsteil 36 angeordnet
sind. Das Verbindungsgehäuse 56 hat einen Verriegelungshebel
58, der drehbar an ihm befestigt ist.
Das Verbindungsmodul 16 der Passagierseite ist in seiner Ge
samtkonstruktion ähnlich dem Verbindungsmodul 14 der Fahrer
seite, wobei es ein Gehäuse 59 umfaßt, das aus im allgemeinen
flachen Platten aus Kunststoffmaterial hergestellt ist und
eine Vielzahl von elektrischen Verbindungsteilen aufweist,
die an verschiedenen Orten auf den Platten angeordnet sind.
Ein Konsolenverbindungsteil 60 ist in einer nach hinten wei
senden Ausrichtung neben dem linken oder innerhalb der Platte
liegenden Ende des Moduls angeordnet, und ein oder mehrere
zusätzliche Verbindungsteile 62 sind in einer im allgemeinen
zentralen Position auf den nach hinten weisenden Oberflächen
des Moduls 16 angeordnet. Ein Hauptverbindungsteil 64 ist auf
einer nach vorne weisenden Oberfläche des Verbindungsmoduls
16 der Passagierseite angeordnet. Ein ausziehbares Verbin
dungsteil 65f mit mehreren Anschlüssen ist auch auf der vor
deren Oberfläche des Moduls 16 angeordnet.
Stromschienen 66 sind auf den Oberflächen des Verbindungsmo
duls 16 der Passagierseite neben seinem rechten oder außer
halb der Platte liegenden Ende angeordnet. Diese Stromschie
nen 66 sind in der allgemeinen Konfiguration ähnlich denen,
die auf dem Verbindungsmodul 14 der Fahrerseite angeordnet
sind, wobei einige integral ausgebildete IDCs aufweisen und
einigen Enden haben, die nach außen von den Oberflächen vor
stehen, auf denen die Stromschienen angeordnet sind, um Klin
genanschlüsse auszubilden.
Rillen 68 sind in den Oberflächen der Platten, die das Modul
16 bilden, ausgebildet und erstrecken sich zwischen elektri
schen Verbindungsteilen 60, 62, 64 und den Stromschienen 66.
Drähte 44 sind in den Rillen 68 angeordnet, um eine Verbin
dung mit den IDCs der Stromschienen 66 und der Verbindungs
teile 60, 62, 64 herzustellen, in einer Art, die ähnlich der
ist, die in Bezug auf das Modul 14 der Fahrerseite beschrie
ben wurde.
Ein Hauptverbindungsteil 64 umfaßt ein Verbindungsgehäuse 70,
das am Verbindungsmodul 16 der Passagierseite befestigt ist,
um im wesentlichen die Stromschienen 66 zu bedecken, so daß
die Klingenanschlüsse der Stromschienen in die einzelnen An
schlußkammern 70a, die im Verbindungsgehäuse ausgebildet
sind, passen. Andere Anschlußkammern des Verbindungsgehäuses
70 empfangen Anschlüsse, die mit den Drähten 44 verbunden
sind, die in den Rillen 68 neben dem Hauptverbindungsteil 64
angeordnet sind. Ein Verriegelungshebel 72 ist drehbar am
Verbindungsgehäuse 70 befestigt.
Die Konstruktion der Verbindungsmodule 14, 16 macht sie für
ein ökonomische Herstellung durch ein automatisiertes Verfah
ren geeignet. Die Gehäuse 28, 59 werden durch Spritzguß her
gestellt, um die Rillen 42, 68 einzuschließen. Nachdem die
Gehäuse 28, 59 aus ihren jeweiligen (nicht gezeigten) Formen
entfernt sind, werden die Drähte 44 vorzugsweise entlang der
Rillen 42, 68 mittels einer automatischen Vorrichtung, die
für diesen Zweck ausgebildet ist, gelegt. Ein Beispiel einer
solchen Vorrichtung ist im US-Patent Nr. 5,476,520 beschrie
ben, dessen Inhalt hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen
wird.
Die Drähte 44 können innerhalb der Rillen 42, 68 durch eine
Preßhalterung gehalten werden, die über kleine Laschen 74 er
zielt wird (siehe Fig. 8), die integral mit den Platten in
Intervallen entlang der Rillen ausgeformt sind und sich über
deren offene Oberseiten in einem geringen Abstand erstrecken.
Die Laschen 74 sind genügend flexibel, um leicht abzubiegen,
um es zu gestatten, daß die Drähte 44 hinter die Laschen ge
drückt werden können, wenn die Drähte in die Rillen 42, 68
eingeschoben werden.
Alternativ können die Drähte 44 in ihren jeweiligen Rillen
42, 68 mittels eines Ultraschallschweißens befestigt werden.
Dies kann erzielt werden, indem ein Ultraschallschweißkopf
direkt auf der Vorrichtung, die die Drähte 44 in die Rillen
42, 68 legt, montiert wird, so daß jeder Draht 44 an seinem
Platz innerhalb der jeweiligen Rillen, wenn er in diese hin
eingelegt wird, verschweißt wird. Es ist auch möglich, alle
oder die meisten Drähte 44 in ihre Rillen 42, 68 zu legen,
und dann viele Ultraschallverschweißungen gleichzeitig an den
gewünschten Positionen durchzuführen, um die Drähte an ihrem
Platz zu befestigen. Kunststofflaschen, ähnlich denen, die
verwendet werden, um die Preßbefestigung zu erzielen, können
neben den Kanten der Rillen 42, 68 angeordnet sein, damit sie
durch das Ultraschallschweißverfahren geschmolzen werden und
um den Draht 44 fließen, um ihn an seinem Platz zu sichern.
Die Stromschienen 40, 66 können in eine Verbindung mit den
Modulen 14, 16 durch ein automatisiertes Verfahren unter Ver
wendung einer Robotervorrichtung, wie sie im Gebiet der Her
stellung von Autos wohl bekannt ist, eingeschoben werden. Die
Stromschienen 40, 66 können in ihrer Position in den passen
den Kanälen und Schlitzen durch einen Kleber, durch einen
Preßsitz oder durch ein Ultraschallschweißen gehalten werden.
Der IP-Aufbau 10 wird zusammengebaut, indem zuerst die In
strumentenanordnung 18 in die Aufnahme 30 des Verbindungsmo
duls 14 der Fahrerseite eingeschoben wird, so daß die Verbin
dungsteile 19 auf der Anordnung 18 in die selbstandockenden
Verbindungsteile 32, die innerhalb der Aufnahme 30 angeordnet
sind, eingreifen. Das Schaltmodul 20 wird auch in Verbindung
mit dem Verbindungsmodul 14 der Fahrerseite plaziert, so daß
es mit seinem jeweiligen selbst andockenden Verbindungsteil
eingreift. Die Verbindungsmodule 14, 16 der Fahrerseite und
der Passagierseite werden dann innerhalb des IP-Gehäuses 12
plaziert und an ihm mittels konventioneller bekannter Vor
richtungen, wie durch mit einem Gewinde versehene Befesti
gungsvorrichtungen oder Schnapplaschen, die integral mit dem
IP-Gehäuse und den Modulen ausgebildet sind, befestigt. Die
Plazierung der Verbindungsmodule 14, 16 der Fahrerseite und
der Passagierseite in das IP-Gehäuse 12 bringt die selbstan
dockenden Verbindungsteile 36, 38, 64, 65 auf den nach hinten
weisenden Oberflächen der Module 14, 16 in Eingriff mit den
jeweiligen zusammenpassenden Verbindungsteilen 76, 80, 78, 82
innerhalb des IP-Gehäuses. Die Verbindungsteile 38, 65, 80,
82 müssen nicht notwendigerweise von der Schaltungsgestaltung
und dem Systeminhalt abhängen. Zusätzliche Verbindungsteile
62 auf dem Modul 16 der Passagierseite greifen in passende
Verbindungsteile, die auf dem IP-Gehäuse 12 angeordnet sind,
ein, um andere elektrische Systeme, die innerhalb des Gehäu
ses angeordnet sind, mit Leistung zu versorgen. Beispiele
solcher Systeme sind eine Airbag-System-Aufblaseschaltung
oder eine Handschuhfachlampenschaltung.
Wenn das Verbindungsmodul 14 der Fahrerseite mit dem IP-Ge
häuse 12 zusammengepaßt wird, so wird der Verbindungsblock 47
in Ausrichtung mit einem Fenster 90 positioniert, das an ei
nem entsprechenden Ort am extrem linken Ende des IP-Gehäuses
12 angeordnet ist (siehe Fig. 11). Eine entfernbare oder zu
öffnende (nicht gezeigte) Tür, kann am Fenster 90 befestigt
werden. Auf den Verbindungsblock 47 kann durch das Fenster 90
zugegriffen werden, um eine Inspektion und, sofern notwendig,
einen Austausch von Schaltungkomponenten 52 innerhalb des
Verbindungsblockes zu gestatten.
Nachdem die Verbindungsmodule 14, 16 der Fahrerseite und der
Passagierseite am IP-Gehäuse 12 befestigt wurden, um einen
Teil des gesamten IP-Aufbaus 10 zu bilden, wird der IP-Aufbau
10 in das Passagierabteil des Fahrzeuges eingeschoben und mit
der vorderen Feuerwand 26 in Eingriff gebracht. Das Ein
griffsverfahren umfaßt die Positionierung des IP-Aufbaus 10
so, daß die Hauptverbindungen 36, 64 auf den nach vorne wei
senden Seiten der Verbindungsmodule 14, 16 sich in Ausrich
tung mit den passenden Verbindungsteilen 76, 78, die in der
Feuerwand 26 angebracht sind, befinden und in sie passen. Der
IP-Aufbau 10 wird dann an der Feuerwand 26 durch konventio
nelle bekannte Vorrichtungen, wie mit Gewinde versehende Be
festigungsvorrichtungen, Einschubbefestigungsvorrichtungen
und/oder Schnapplaschen befestigt. Die ausziehbaren Verbin
dungsteile 38, 65 auf den Verbindungsmodulen 14, 16 passen
auch mit ihren jeweiligen passenden Verbindungsteilen 80, 82
auf der Feuerwand 26 während dieses Schrittes zusammen. Die
passenden Verbindungsteile 76, 78, 80, 82, die auf der Feuer
wand 26 angeordnet sind, sind vorzugsweise vom selbstandoc
kenden Typ, um die Installation des IP-Aufbaus 10 zu erleich
tern.
Nachdem der IP-Aufbau korrekt bezüglich der Feuerwand 26 po
sitioniert ist, so daß die Hauptverbindungsteile 36, 64 sich
mindestens teilweise im Eingriff mit ihren passenden Verbin
dungsteilen 76, 78 der Feuerwand befinden, werden die Verrie
gelungshebel 58, 72 auf den Hauptverbindungsteilen von Hand
in die Verriegelungsposition gedreht, um einen endgültigen
Eingriff mit den Verbindungsteilen der Feuerwand herzustel
len. Die Verriegelungshebel 58, 72 sind zugänglich, wenn man
unter den IP-Aufbau 10 greift.
Die zentrale Konsole 24 wird in den Passagierraum des Fahr
zeuges eingeschoben und mit dem IP-Aufbau 10 in Eingriff ge
bracht. Verbindungsteile 84 auf der nach vorne weisenden
Oberfläche der Konsole 24 passen mit den Verbindungsteilen
34, 60 der Konsole der Verbindungsmodule 14, 16 der Fahrer
seite und der Passagierseite zusammen, um notwendige elektri
sche Verbindungen zu liefern, die Leistung an die Systeme,
die in der zentralen Konsole 24 eingebaut sind, liefern. Bei
spiele solcher Systeme, die in die zentrale Konsole eingebaut
sind, sind eine Uhr, ein Stereosystem, ein CD-Player und ver
schiedene Steuerungen für andere Systeme. Alternativ kann die
zentrale Konsole 24 in Verbindung mit dem IP-Aufbau 10 pla
ziert werden, bevor der Aufbau mit der Feuerwand 26 in Ein
griff gebracht wird.
Während die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben
wurde, was aktuell als die praktischste und bevorzugte Aus
führungsform angesehen wird, sollte verständlich sein, daß
die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt ist, sondern daß es im Gegenteil beabsichtigt ist,
verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzu
decken, die in der Idee und dem Umfang der angefügten Ansprü
che enthalten sind, deren Umfang gemäß der weitesten Ausle
gung vorgenommen werden soll, um so alle Modifikationen und
äquivalenten Strukturen zu umfassen, wie dies gesetzlich ge
stattet ist.
Claims (20)
1. Elektrisches Verbindungsmodul für das elektrische Verbin
den von ersten und zweiten elektrischen Komponenten, umfas
send:
mindestens eine Platte;
erste und zweite Vorrichtungen, die auf der Platte ange ordnet sind, um eine elektrische Verbindung mit elektrischen Verbindungsteilen, die auf den ersten und zweiten elektri schen Komponenten angeordnet sind, herzustellen;
eine längliche Rille, die in einer Oberfläche der Platte ausgebildet ist und sich von einem Punkt neben dem ersten elektrischen Verbindungsteil zu einem zweiten Punkt neben dem zweiten elektrischen Verbindungsteil erstreckt;
einen Draht, der in der Rille angeordnet ist und sich längs ihr erstreckt, und der ein erstes Ende aufweist, das in elektrischer Verbindung mit dem ersten elektrischen Verbin dungsteil steht, und ein zweites Ende, das in elektrischer Verbindung mit dem zweiten elektrischen Verbindungsteil steht;
mindestens eine Stromschiene, die elektrisch mit dem Draht verbunden ist, und von einer Oberfläche der Platte vor steht; und
einen elektrischen Verbindungsblock, der auf der Platte angeordnet ist, so daß die mindestens eine Stromschiene sich in elektrischer Verbindung mit dem Verbindungsblock er streckt.
mindestens eine Platte;
erste und zweite Vorrichtungen, die auf der Platte ange ordnet sind, um eine elektrische Verbindung mit elektrischen Verbindungsteilen, die auf den ersten und zweiten elektri schen Komponenten angeordnet sind, herzustellen;
eine längliche Rille, die in einer Oberfläche der Platte ausgebildet ist und sich von einem Punkt neben dem ersten elektrischen Verbindungsteil zu einem zweiten Punkt neben dem zweiten elektrischen Verbindungsteil erstreckt;
einen Draht, der in der Rille angeordnet ist und sich längs ihr erstreckt, und der ein erstes Ende aufweist, das in elektrischer Verbindung mit dem ersten elektrischen Verbin dungsteil steht, und ein zweites Ende, das in elektrischer Verbindung mit dem zweiten elektrischen Verbindungsteil steht;
mindestens eine Stromschiene, die elektrisch mit dem Draht verbunden ist, und von einer Oberfläche der Platte vor steht; und
einen elektrischen Verbindungsblock, der auf der Platte angeordnet ist, so daß die mindestens eine Stromschiene sich in elektrischer Verbindung mit dem Verbindungsblock er streckt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Platte eine Auf
nahme für das Aufnehmen der ersten elektrischen Komponente
aufweist, und das erste elektrische Verbindungsteil so ange
ordnet ist, daß es in das elektrische Verbindungsteil der er
sten elektrischen Komponente eingreift, wenn die erste elek
trische Komponente in die Aufnahme eingeschoben wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das elektrische Verbin
dungsmodul ferner eine Vorrichtung zum Zusammenpassen mit ei
ner Instrumententafel eines Automobils umfaßt, so daß die er
ste elektrische Komponente für Insassen eines Passagierraumes
des Fahrzeuges sichtbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste elektrische
Komponente eine Instrumentenanordnung umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite elektrische
Verbindungsvorrichtung eine Vorrichtung für das verbindende
Zusammenfügen mit einem Trennwandverbindungsteil des Automo
bils umfaßt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Vorrichtung für ein
verbindendes Zusammenfügen mit dem Trennwandverbindungsteil
ein Hebelverriegelungsverbindungsteil umfaßt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste elektrische
Verbindungsteil ein selbstandockendes Verbindungsteil mit
mehreren Anschlußstiften umfaßt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine
Stromschiene mit dem Draht durch ein Isolationsverschiebungs
verbindungsteil, das integral mit der Stromschiene ausgebil
det ist, verbunden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Draht mit minde
stens einem Verbindungsteil der ersten und zweiten Verbin
dungsteile mit einem Isolationsverschiebungsverbindungsteil
verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Draht in der Rille
durch Ultraschallschweißen befestigt wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Draht durch einen
Paßsitz in der Rille befestigt wird.
12. Instrumententafelaufbau für die Installation in einem
Passagierraum eines Automobils, das eine Trennwand und ein
darauf angeordnetes elektrisches Trennwandverbindungsteil
aufweist, wobei der Instrumententafelaufbau folgendes umfaßt:
ein Instrumententafelgehäuse;
eine elektrische Komponente;
ein elektrisches Verbindungsmodul, das auf dem Instru mententafelgehäuse befestigt ist und eine Vorrichtung für das Aufnehmen der elektrischen Komponente und das Herstellen ei ner Verbindung mit der elektrischen Komponente und eine Vor richtung für das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Trennwandverbindungsteil aufweist;
mindestens eine längliche Rille, die in einer Oberfläche des elektrischen Verbindungsmoduls ausgebildet ist und sich von einem Punkt neben der Vorrichtung für das Herstellen der elektrischen Verbindung mit der elektrischen Komponente zu einem zweiten Punkt neben der Vorrichtung für das Herstellen der elektrischen Verbindung mit dem Trennwandverbindungsteil erstreckt; und
einen Draht, der in der Rille angeordnet ist und sich entlang der Rille erstreckt und ein erstes Ende in elektri scher Verbindung mit der Vorrichtung für das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der elektrischen Komponente und ein zweites Ende in elektrischer Verbindung mit der Vorrich tung für das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Trennwandverbindungsteil umfaßt.
ein Instrumententafelgehäuse;
eine elektrische Komponente;
ein elektrisches Verbindungsmodul, das auf dem Instru mententafelgehäuse befestigt ist und eine Vorrichtung für das Aufnehmen der elektrischen Komponente und das Herstellen ei ner Verbindung mit der elektrischen Komponente und eine Vor richtung für das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Trennwandverbindungsteil aufweist;
mindestens eine längliche Rille, die in einer Oberfläche des elektrischen Verbindungsmoduls ausgebildet ist und sich von einem Punkt neben der Vorrichtung für das Herstellen der elektrischen Verbindung mit der elektrischen Komponente zu einem zweiten Punkt neben der Vorrichtung für das Herstellen der elektrischen Verbindung mit dem Trennwandverbindungsteil erstreckt; und
einen Draht, der in der Rille angeordnet ist und sich entlang der Rille erstreckt und ein erstes Ende in elektri scher Verbindung mit der Vorrichtung für das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der elektrischen Komponente und ein zweites Ende in elektrischer Verbindung mit der Vorrich tung für das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Trennwandverbindungsteil umfaßt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei sie weiter mindestens
eine Stromschiene umfaßt, die elektrisch mit dem Draht ver
bunden ist und von einer Oberfläche des elektrischen Verbin
dungsmoduls vorsteht; und
einen elektrischen Verbindungsblock, der auf dem elek trischen Verbindungsmodul so angeordnet ist, daß die minde stens eine Stromschiene sich in elektrischer Verbindung mit dem Verbindungsblock erstreckt.
einen elektrischen Verbindungsblock, der auf dem elek trischen Verbindungsmodul so angeordnet ist, daß die minde stens eine Stromschiene sich in elektrischer Verbindung mit dem Verbindungsblock erstreckt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die elektrische Kom
ponente eine Instrumentenanordnung umfaßt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung für
das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit der elektri
schen Komponente ein selbstandockendes Verbindungsteil mit
mehreren Anschlußstiften umfaßt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Vorrichtung für
das Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Trenn
wandverbindungsteil eine selbstandockendendes Verbindungsteil
mit mehreren Anschlußstiften umfaßt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die mindestens eine
Stromschiene mit dem Draht durch ein Isolationsverschiebungs
verbindungsteil, das integral mit der Stromschiene ausgebil
det ist, verbunden ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Draht mit der
mindestens einen Vorrichtung für das Herstellen einer elek
trischen Verbindung mit der elektrischen Komponente durch ein
Isolationsverschiebungsverbindungsteil verbunden ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Draht in der
Rille durch Ultraschallschweißen befestigt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Draht in der
Rille durch einen Paßsitz befestigt ist.
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