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Diese
Erfindung betrifft ein Armaturenbrettmodul für ein Fahrzeug, das ein Strom-/Signalübertragungssystem
umfasst.
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Elektrische
Geräte,
beispielsweise Messinstrumente, Schalter und Sensoren, Anschlusskästen, ein
Radio und eine Klimaanlage, werden üblicherweise an einem Armaturenbrett
eines Fahrzeugs montiert. Ein Kabelstrang, der mit einer großen Anzahl
an Kabeln versehen ist, wird mit diesen elektrischen Geräten verbunden.
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Solch
ein Kabelstrang wird zusammen mit einem Verstärkungselement, wie in der JP
10-310002 A beschrieben, montiert.
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Bei
diesem in 6 gezeigten
Beispiel ist der Kabelstrang 61 Teil des Verstärkungselements 60 und
erstreckt sich entlang desselben. Ein Armaturenbrett 63 und
das Verstärkungselement 60 können daher
an einer Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) relativ einfach
montiert werden.
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Jedes
der elektrischen Geräte,
die an dem Armaturenbrett 63 montiert sind, umfasst ein
Strukturelement, in dem ein innerer Steuerabschnitt, der einen Antriebsschaltkreis
oder dergleichen umfasst, und ein außenliegender Bauteilabschnitt,
der eine Anzeige oder dergleichen umfasst, integriert vorgesehen
sind. Verschiedene Arten an elektrischen Geräten müssen für das Armaturenbrett 63 entsprechend
jeweiligen der Designvariante für
den Fahrzeugtyp bereitgestellt werden, so dass die Anzahl an Bauteilen
hoch ist. Der Freiheitsgrad des Designs bezüglich des außenliegenden
Bauteilabschnitts ist ferner durch die Ausbildung des inneren Steuerabschnitts
und des außenliegenden
Bauteilabschnitts begrenzt.
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In
den letzten Jahren ist die Menge an Kommunikationsinformationen
in einem Fahrzeug angestiegen, so dass die Anzahl an Verbindungsschaltkreisen
zwischen dem Kabelstrang und den elektrischen Geräten angestiegen
ist. Steckverbinder, die mit dem Kabelstrang 61 verbunden
sind, der an dem Verstärkungselement 60 montiert
ist, weisen daher eine Multipolausbildung auf, so dass die Verbindungskraft,
die zum Verbinden der Steckverbinder erforderlich ist, sich erhöht hat,
wodurch das Problem auftritt, dass die Effizienz der Montage des
Verstärkungselements 60 und
des Armaturenbretts 63 an der Fahrzeugkarosserie verringert
ist.
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Die
DE 100 04 020 A1 beschreibt
ein einheitliches Armaturenbrett, dem sämtliche Steuerelemente und
elektrisch betriebenen Komponenten unmittelbar zugeordnet sind.
Es ist ein Blocksteuerknotenpunkt vorgesehen, der ein Logiksteuerungselement in
Form einer Leiterplatte umfasst, welche zum Beispiel die Steuerung
der elektrischen Fensterheber und der Klimaanlage übernimmt.
Durch die Verwendung einer Leiterplatte ist es möglich, die Abzweigkabelstränge dadurch
zu verringern, dass die Anzahl der benötigen Verkabelungen verringert
wird.
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Die
DE 44 05 083 A1 beschreibt
ein Armaturenbrett für
Fahrzeuge, bei dem eine von den Instrumenten getrennte Steuereinheit
vorgesehen ist. Sie beschreibt auch dabei eine elektromagnetische
Energieübertragung,
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In
der
DE 198 29 626
A1 ist eine kontaktlose Energie- und Signalübertragung
in einem Kraftfahrzeug zum Anlösen
eines Schallsignals beschrieben, während die
DE 195 28 693 A1 optische Übertragungssysteme
für elektrische
Schaltkreise in Fahrzeugen offenbart.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Armaturenbrett,
das ein Strom- bzw.
Signalübertragungssystem
für ein
Fahrzeug umfasst, vorzusehen, bei dem eine Standardisierung des
inneren Steuerabschnitts jedes der vorgesehenen elektrischen Geräte erzielt
wird, bei dem der Freiheitsgrad der Ausbildung des außenliegenden
Bauteilabschnitts verbessert ist und bei dem die Effizienz der Montage
des Armaturenbretts an der Fahrzeugkarosserie verbessert ist.
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Gelöst wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
ein Armaturenbrettmodul für
ein Fahrzeug umfassend
- – mindestens eine elektrisch
betriebene Komponente, die ein sichtbares Außenbauteil und ein innen liegendes
Steuerbauteil aufweist, die durch Übertragungsmittel miteinander
in Verbindung stehen, wobei das Steuerbauteil einen Antriebsschaltkreis
für die
elektrisch betriebene Komponente umfasst,
- – ein
Armaturenbrett, das eine Vorderseite aufweist, an der das Außenbauteil
angebracht ist,
- – ein
Verstärkungselement,
das
mit der Rückseite
des Armaturenbretts zu einer Einheit mit diesem verbunden ist, und
das
mit einem Steckverbinder versehen ist, mit welchem das Steuerbauteil
der Komponente verbunden ist, so dass das Steuerbauteil am Verstärkungselement
angebracht ist und zwischen dem Steckverbinder und dem Armaturenbrett
angeordnet ist.
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Bei
dem Armaturenbrettmodul ist das innen liegende Steuerbauteil der
elektrisch betriebenen Komponente von dem Außenbauteil getrennt und mit dem
Verstärkungselement
als Abzweigmodul verbunden. Das Steuerbauteil kann daher einfach
standardisiert werden, wodurch allgemein die Handhabung verbessert
und der Freiheitsgrad der Ausbildung des Außenbauteils verbessert ist.
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Vorzugsweise
sind für
die Stromversorgung und die Signalübertragung zwischen dem Außenbauteil
und dem Steuerbauteil kontaktlos arbeitende Übertragungsverbindungen vorgesehen.
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Bei
dieser Ausbildung sind keine Steckverbinder zum Verbinden erforderlich,
und die Effizienz der Montage des Armaturenbrettmoduls an der Fahrzeugkarosserie
kann verbessert werden. Ferner kann ein raumsparendes Design aufgrund
des Entfalls von Steckverbindern erzielt werden.
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Vorzugsweise
ist für
die Signalübertragung eine Übertragung
in Form einer Infrarotschnittstelle und/oder einer optischen Schnittstelle
vorgesehen.
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Ferner
ist es günstig,
wenn für
die Stromversorgung die Übertragungsmittel
auf elektromagnetischer Induktion beruhen.
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Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
kann die Strom-/Signalübertragung
mit einer einfachen Ausbildung, die relativ kostengünstige Bauteile
umfasst, ausgeführt
werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist auch ein Verfahren zur Montage eines Armaturenbrettmoduls
für ein
Fahrzeug vorgesehen, folgende Schritte umfassend:
- – separates
Bereitstellen eines sichtbaren Außenbauteils und eines innen
liegenden Steuerbauteils, welches einen Antriebsschaltkreis für mindestens
eine elektrisch betriebene Komponente für das Fahrzeug umfasst, die
so ausgelegt sind, dass sie miteinander in eine Übertragungsverbindung treten
können,
- – Anbringen
des Außenbauteils
an der Frontseite des Armaturenbretts,
- – Verbinden
des innen liegenden Stauerbauteils mit einem Steckverbinder, der
an einem Verstärkungselement
vorgesehen ist und
- – Verbinden
des Verstärkungselementes
mit der Rückseite
des Armaturenbretts zu einer Einheit, so dass das Steuerbauteil
zwischen dem Steckverbinder und der Rückseite des Armaturenbrettes
angeordnet ist.
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Die
oben beschriebene Aufgabe und die Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden durch detailliert beschriebene bevorzugte Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlicher, wobei
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Verstärkungselements
ist, das bei einem Armaturenbrettmodul einer ersten Ausführungsform
gemäß der Erfindung
verwendet wird;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das ein Strom-/Signalübertragungssystem, das bei
dem Armaturenbrettmodul verwendet wird, darstellt;
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3 ein
Schaubild ist, das einen wichtigen Abschnitt des Übertragungssystems
von 2 darstellt;
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4A eine
Ansicht zur Erklärung
einer Variante der Abzweigverbindungsposition eines Kabelstrangs
entsprechend der Designvariante des Fahrzeugs ist;
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4B eine
Ansicht zur Erklärung
der Befestigung des Kabelstrangs auf einem Verstärkungselement ist;
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5 ein
Schnitt zur Erklärung
der Befestigung des Verstärkungselements
an einer Fahrzeugkarosserie ist; und
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6 eine
perspektivische Ansicht ist, die die Ausbildung eines Armaturenbrettmoduls
gemäß dem Stand
der Technik darstellt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines Armaturenbrettmoduls, das ein Strom-/Signalübertragungssystem gemäß der Erfindung
umfasst, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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Ein
Armaturenbrettmodul 10 umfasst ein Armaturenbrett 25 (nicht
spezifisch dargestellt, aber dem Armaturenbrett 63 von 6 ähnlich)
und ein Verstärkungselement 12 (in 1 gezeigt),
die miteinander verbunden sind.
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Ein
Kabelstrang 14 ist mit dem Verstärkungselement 12 fest
verbunden und erstreckt sich entlang desselben. Eine elektrische
Standardsteuereinheit (ECU) 16 (3), in die
ein elektrisches Steuereinheitsgehäuse, Messgeräteantriebsschaltkreise
und dergleichen Schaltkreise integriert sind, oder eine elektrische
Steuereinheit 18 für
verschiedene elektrische Geräte
(elektrische Komponenten), beispielsweise eine Audioeinheit, eine
Uhr und eine Klimaanlage, sind in den Kabelstrang 14 einbezogen.
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Das
Armaturenbrettmodul umfasst bei dieser Ausführungsform eine Mittelkonsole.
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Ein
Flachkabel wird als Kabelstrang 14 verwendet. Abzweigkabelstränge 15a und 15b (die
als Abzweigleiter dienen), die mit den Steckverbindern 14a und 14b versehen
sind, sind von dem Kabelstrang 14 abgezweigt.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist das Verstärkungselement 12 ein
Stahlelement, das einen H-förmigen
Querschnitt aufweist, so dass der Kabelstrang 14 entlang
eines Basisbodenabschnitts 12a verlegt ist. Steckverbinder 20 und 22 zum
Verbinden des Kabelstrangs 14 mit einer Fahrzeugkarosserie
sind mit beiden Längsenden
des Kabelstrangs 14 verbunden.
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Ein
elektrisches Multimediagerät 24 ist
an einem annähernd
mittleren Abschnitt des Verstärkungselements 12 mittels
einer Mittelstrebe 23, die an dem Verstärkungselement 12 montiert
ist, befestigt. Die elektrische Standardsteuereinheit 16 ist
an dem Verstärkungselement 12 montiert
und nahe dem elektrischen Multimediagerät 24 angeordnet. Die elektrische
Steuereinheit 18, die die Antriebssteuerung, beispielsweise
der Audioanlage, der Uhr, der Klimaanlage und dergleichen, ausführt, ist
in das elektrische Multimediagerät 24 integriert.
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Die
elektrische Standardsteuereinheit 16 und die elektrische
Steuereinheit 18 dienen als innen liegende Steuerbauteile,
die Antriebssteuerschaltkreise der elektrischen Geräte umfassen.
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Wie
in 2 gezeigt, werden andererseits außenliegende
Außenbauteile
(d.h. ein Anzeigeabschnitt oder ein Schalterbetätigungsabschnitt für Schalter
und Messgeräte) 26 und 28 verschiedener elektrischer
Geräte
(beispielsweise der Audioeinheit, der Uhr und der Klimaanlage) in
das Armaturenbrett 25 so integriert, dass diese Außenbauteile 26 und 28 von
den inneren Steuerbauteilen (16 und 18), die mit dem
Verstärkungselement 12 eine
Baueinheit bilden, getrennt sind.
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Die
elektrische Standardsteuereinheit 16 ist in den Kabelstrang 14 einbezogen
und erhält
Betriebszustandsinformationen eines Motors oder dergleichen und
sendet diese Information an das jeweilige Außenbauteil 28 der
elektrischen Geräte
an dem Armaturenbrett 25, so dass diese Information beispielsweise
angezeigt wird.
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Das
Strom-/Signalübertragungssystem 40 dieser
Ausführungsform
ist zwischen dem Verstärkungselement 12 und
dem Armaturenbrett 25 vorgesehen. Insbesondere sind eine
Stromübertragungseinheit 42 und
eine Signalübertragungseinheit 43 zwischen
der elektrischen Steuereinheit 16 und jedem außenliegenden
Bauteilabschnitt 28, wie in 3 gezeigt,
vorgesehen. Die Übertragung
des elektrischen Stroms erfolgt durch ein elektromagnetisches Induktionssystem.
Die Signalübertragung
erfolgt durch eine Informationsschnittstelle, die abhängig von
der gewählten Übertragungsbasis,
infrarot oder optisch, gestaltet ist. Die Strom-/Signalübertragung
erfolgt durch eine kontaktfreie Verbindung. Durch Verwenden der
kontaktlosen Verbindung kann die Schwierigkeit, die beim Verbinden
von Multipolsteckverbindern auftritt, eliminiert werden, so dass die
Effizienz der Montage verbessert werden kann. Da keine Freiräume für Steckverbinder
vorzusehen sind, kann ferner ein raumsparendes Design erzielt werden.
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Wie
in 2 gezeigt, ist auch ein Lenkmodul 29 mit
der elektrischen Standardsteuereinheit 16 verbunden. Die
oben beschriebene kontaktlose Strom- /Signalübertragung ist auch zwischen
einem außenliegenden
Außenbauteil 29a des
Lenkmoduls 29 und der elektrischen Standardsteuereinheit 16 vorgesehen.
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Die
oben beschriebene kontaktlose Strom-/Signalübertragung ist ferner auch
zwischen einem Außenbauteil 26 jedes
elektrischen Multimediageräts 24 an
dem Armaturenbrett 25 und der elektrischen Standardsteuereinheit 18 vorgesehen.
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Obwohl
hier nicht im Detail beschrieben, ist solch eine Strom-/Signalübertragung
zu der Audioeinheit, der Uhr, der Klimaanlage und dergleichen Bauteilen
an dem Armaturenbrett 25, wie in 2 gezeigt,
vorgesehen.
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Bei
dem Armaturenbrettmodul 10 gemäß dieser Ausführungsform
sind die innenliegenden Stauerbauteile (die elektrische Standardsteuereinheit 16 und
die elektrische Steuereinheit 18) der elektrischen Geräte (der
Audioeinheit, der Uhr, der Klimaanlage und dergleichen) von den
Außenbauteilen (dem
Anzeigeabschnitt, den Schaltern und dergleichen), die an dem Armaturenbrett 25 und
der Mittelkonsole befestigt werden, getrennt. Die Steuerbauteile
sind in den Kabelstrang 14 an dem Verstärkungselement 12 einbezogen
und bilden ein Abzweigmodul.
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Eine
Standardisierung der innen liegenden Steuerbauteile, einschließlich des
Verstärkungselements 12 kann
einfach erzielt werden. Der Freiheitsgrad bezüglich des Designs der Außenbauteile
und des Armaturenbretts 25 kann verbessert werden. Eine
Designveränderung
entsprechend dem Fahrzeugtyp kann daher durch alleiniges Abändern des Armaturenbretts 25 ausgeführt werden.
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Wie
in 4A gezeigt, können
die innenliegenden Stauerbauteile einer Veränderung des Fahrzeugtyps durch
Verändern
der Abzweigverbindungsabschnitte der Abzweigkabelstränge 15a und 15b, die
mit den Steckverbindern 14a und 14b verbunden sind,
und eine Abänderung
des Schaltkreises erreicht werden. Entsprechend der Änderung
des Fahrzeugtyps können
an dem Kabelstrang 14, der fest an dem Verstärkungselement 12 montiert
ist, die Abzweigstellen für
die Abzweigkabelstränge 15a und 15b und
die Befestigungsposition der elektrischen Standardsteuereinheit 16 verändert werden.
Der Aufbau des Stauerbauteils muss nicht wesentlich abgeändert werden,
sondern kann daher bei verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet werden.
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Die
Montage des eine Subbaueinheit darstellenden Verstärkungselements 12 an
der Fahrzeugkarosserie 30, 32 ist nachfolgend
unter Bezugnahme auf die 1 und 5 beschrieben.
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Zunächst werden
die Mittelstrebe 23 und das elektrische Multimediagerät 24 an
dem Verstärkungselement 12 montiert.
In diesem Zustand wird das Armaturenbrett 25, an dem der
Messgerätanzeigeabschnitt
und die Schalter montiert sind, an dem Verstärkungselement 12 so
montiert, dass es mit diesem ein Armaturenbrettmodul bildet. Danach
wird das Verstärkungselement 12 an
den Haltern 34 und 36, die mit dem rechten und
dem linken Befestigungsabschnitt der Fahrzeugkarosserie 30, 32 mittels
Schweißens
oder Schraubverbindung fest verbunden sind, verbunden, wodurch das
Armaturenbrettmodul montiert ist.
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Wie
in 5 gezeigt, werden insbesondere die linken Enden
der horizontalen Wände 12b und 12b des
Verstärkungselements 12 in
Aufnahmenuten 34a, die in dem Halter 34 ausgebildet
sind, und die rechten Enden der horizontalen Wände 12b in Aufnahmenuten 36a,
die in dem Halter 36 ausgebildet sind, wie durch die Pfeile
dargestellt, eingeführt.
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Wenn
die horizontalen Wände 12b des
Verstärkungselements 12 in
den Aufnahmenuten 34a und 36a befestigt werden,
werden die armaturbrettseitigen Steckverbinder 20 und 22,
die an dem Verstärkungselement 12 angebracht
sind, mit den karosserieseitigen Steckverbindern 35 und 37,
die an den Haltern 34 und 36 sicher montiert sind,
automatisch verbunden.
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Insbesondere
umfasst jeder karosserieseitige Steckverbinder 35 und 37 einen
sich selbst ausrichtenden Steckverbinder, so dass, wenn er nicht
mit dem armaturbrettseitigen Steckverbinder ausgerichtet ist, so
bewegt werden kann, dass die Fehlausrichtung absorbiert wird. Jeder
karosserieseitige Steckverbinder 35, 37 wird daher
zu dem armaturenbrettseitigen Steckverbinder 20, 22 während der
Montage des Verstärkungselements 12 ausgerichtet.
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Ein
kleiner Anschlusskasten (nicht dargestellt) bildet mit jedem Halter 34 und 36 ein
Bauteil, so dass die Verbindung mit dem Kabelstrang 14,
der Bestandteil des Verstärkungselements 12 ist,
gemeinsam ausgeführt
werden kann. Ein kleines Strommodul (nicht dargestellt) kann in
den Anschlusskasten eingesetzt werden, um einen vorbestimmten Strom entsprechend
der Spezifikation eines Fahrzeugs zuzuführen.
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Nur
durch Montieren des Verstärkungselements 12 an
den Haltern 34 und 36 an der Fahrzeugkarosserie 30, 32 kann
daher die Installation des Armaturenbrettmoduls 10 vollendet
werden, wobei die armaturbrettseitigen Steckverbinder 20 und 22 mit den
karosserieseitigen Steckverbindern 35 und 37 verbunden
werden.
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Es
entfallen daher Arbeitszeit und Arbeitsaufwand, die zum Verbinden
der armaturbrettseitigen Steckverbinder 20 und 22 mit
den karosserieseitigen Steckverbindern 35 und 27 benötigt werden,
und das Befestigen des Armaturbrettmoduls kann daher vereinfacht
werden.