DE102010010845A1

DE102010010845A1 - Elektrischer Steckverbinder

Info

Publication number: DE102010010845A1
Application number: DE201010010845
Authority: DE
Inventors: Joachim Froeschl; Holger Witt; Rainer Gehring
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Steckergehäuse, einer mindestens teilweise in dem Steckergehäuse angeordneten ersten elektrischen Leitung, die mit einer Spannungsquelle elektrisch koppelbar ist, mindestens zwei mindestens teilweise in dem Steckergehäuse angeordneten zweiten elektrischen Leitungen, die jeweils mit einer elektrischen Verbrauchereinheit elektrisch koppelbar sind. In dem Steckergehäuse ist ein Stromverteiler angeordnet, mittels dem die erste elektrische Leitung mit den zweiten elektrischen Leitungen elektrisch koppelbar ist. In dem Steckergehäuse ist mindestens ein elektrisches Sicherungselement angeordnet, und jedes der mindestens einen elektrischen Sicherungselemente ist jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
In Kraftfahrzeugen sind heute häufig auf kleinem Raum unterschiedliche elektronische Komponenten untergebracht. Sowohl analoge Geräte, digitale Systeme wie auch Motorantriebe und Steuerungsventile sind dicht nebeneinander angeordnet. Die elektronischen Komponenten werden häufig über elektrische Steckverbinder an das Bordnetz angeschlossen. Dies kann zu einem hohen Aufwand für die Verkabelung führen. Des Weiteren kann durch die hohe Dichte der elektronischen Komponenten lokal eine erhebliche thermische Belastung entstehen.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, der einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht und kostengünstig realisierbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Steckverbinder hat ein Steckergehäuse, eine mindestens teilweise in dem Steckergehäuse angeordnete erste elektrische Leitung, die mit einer Spannungsquelle elektrisch koppelbar ist, mindestens zwei mindestens teilweise in dem Steckergehäuse angeordnete zweite elektrische Leitungen, die jeweils mit einer elektrischen Verbrauchereinheit elektrisch koppelbar sind, und einen in dem Steckergehäuse angeordneten Stromverteiler. Mittels des Stromverteilers sind die zweiten elektrischen Leitungen elektrisch mit der ersten elektrischen Leitung koppelbar. In dem Steckergehäuse ist mindestens ein elektrisches Sicherungselement angeordnet. Jedes der mindestens einen elektrischen Sicherungselemente ist jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen zugeordnet.
Dies hat den Vorteil, dass der Steckverbinder eine dezentrale Stromverteilung und eine dezentrale elektrische Absicherung mit an die jeweiligen Bedürfnisse der Verbrauchereinheiten individuell angepassten Eigenschaften ermöglicht. Die elektrischen Leitungen können kurz ausgebildet werden, so dass eine geringe Masse und geringe Kosten der Leitungen erreicht werden können. Die Steckverbinder können bedarfsgerecht abhängig von der jeweiligen Ausstattung des Kraftfahrzeugs angeordnet werden. Des Weiteren kann durch die dezentrale Anordnung der Sicherungselemente in den Steckverbindern eine Aufteilung der thermischen Lasten erreicht werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch einen elektrischen Steckverbinder, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Der Steckverbinder hat ein Steckergehäuse, eine mindestens teilweise in dem Steckergehäuse angeordnete erste elektrische Leitung, die mit einer Spannungsquelle elektrisch koppelbar ist, mindestens zwei mindestens teilweise in dem Steckergehäuse angeordnete zweite elektrische Leitungen, die jeweils mit einer elektrischen Verbrauchereinheit elektrisch koppelbar sind, und einen in dem Steckergehäuse angeordneten Stromverteiler. Mittels des Stromverteilers sind die zweiten elektrischen Leitungen elektrisch mit der ersten elektrischen Leitung koppelbar. In dem Steckergehäuse ist mindestens eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung angeordnet, mittels der ein Strom in einer der zweiten Leitungen und/oder eine Spannung an mindestens einer der zweiten Leitungen einstellbar ist. Jede der mindestens einen Steuer- und/oder Regelvorrichtungen ist jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen zugeordnet.
Dies hat den Vorteil, dass der Steckverbinder unterschiedliche Spannungsniveaus für verschiedene Verbrauchereinheiten bereitstellen kann. Damit können beispielsweise Verbrauchereinheiten verschiedener Hersteller angeschlossen werden. Die Steckverbinder können bedarfsgerecht abhängig von der jeweiligen Ausstattung des Kraftfahrzeugs ausgebildet und angeordnet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung ist die Steuer- und/oder Regelvorrichtung ein Spannungswandler.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß des zweiten Aspekts der Erfindung ist in dem Steckergehäuse mindestens ein elektrisches Sicherungselement angeordnet. Jedes der mindestens einen elektrischen Sicherungselemente ist jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die elektrischen Sicherungselemente dezentral angeordnet und an die Bedürfnisse der Verbrauchereinheiten individuell angepasst werden können. Außerdem kann durch die Anordnung der Sicherungselemente in den Steckverbindern eine Verteilung der thermischen Lasten erreicht werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das elektrische Sicherungselement eine elektronische Sicherung oder eine reversible wartungsfreie Sicherung. Dies hat den Vorteil, dass das elektrische Sicherungselement einen geringen Raumbedarf aufweist, wodurch der Steckverbinder sehr kompakt ausgebildet sein kann. Des Weiteren kann eine derartige Sicherung einfach zurückgesetzt und mehrfach verwendet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Steckergehäuse ein Sichtfenster auf, das zu dem elektrischen Sicherungselement unmittelbar benachbart ist. Dies hat den Vorteil, dass das elektrische Sicherungselement von außerhalb des Steckergehäuses gut einsehbar sein kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in dem Steckergehäuse mindestens ein Schaltelement angeordnet. Jedes der mindestens einen Schaltelemente ist mindestens einer der zweiten elektrischen Leitungen zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass mittels des einen oder der mehreren Schaltelemente die zweiten elektrischen Leitungen wahlweise mit der ersten elektrischen Leitung gekoppelt werden können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der elektrische Steckverbinder eine Messvorrichtung auf, mittels der ein Strom in einer der Leitungen oder eine Spannung zwischen der ersten Leitung und einer der zweiten Leitungen messbar ist. Dies hat den Vorteil, dass eine Überwachung der Funktionen des elektrischen Steckverbinders in einfacher Weise möglich ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Steckergehäuse fluiddicht ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass sowohl der Stromverteiler und als auch das elektrische Sicherungselement in einfacher Weise innerhalb des Steckergehäuse vor Wasser, insbesondere vor Spritzwasser geschützt werden können. Damit können der Aufwand und die Kosten für den Schutz dieser Bauteile vor Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit gering gehalten werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer elektrischen Anordnung,
2 eine schematische Ansicht der elektrischen Anordnung in einer weiteren Ausgestaltung, und
3 eine schematische Ansicht der elektrischen Anordnung in einer dritten Ausgestaltung.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren zeigen jeweils eine elektrische Anordnung 10, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Die elektrische Anordnung 10 hat elektrische Verbrauchereinheiten 12, die zum Beispiel Sensoren, Steuergeräte, Motoren, Beleuchtungselemente oder akustische Signalgeber sein können.
Die elektrische Anordnung 10 weist einen oder mehrere elektrische Steckverbinder 14 auf, mittels denen die elektrischen Verbrauchereinheiten 12 mit einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) elektrisch gekoppelt sind. Die Spannungsquelle kann beispielsweise eine Batterie oder eine Brennstoffzelle sein. Der elektrische Steckverbinder 14 hat ein Steckergehäuse 16. Das Steckergehäuse 16 ist vorzugsweise fluiddicht ausgebildet. Damit kann das Innere des Steckergehäuses 16 vor Flüssigkeiten, insbesondere vor Spritzwasser, geschützt werden.
Der elektrische Steckverbinder 14 hat mindestens eine teilweise in dem Steckergehäuse 16 angeordnete erste elektrische Leitung 18. Die erste elektrische Leitung 18 kann ein- oder mehradrig ausgebildet sein. Die erste elektrische Leitung 18 stellt eine elektrische Kopplung zwischen der Spannungsquelle und dem elektrischen Steckverbinder 14 her. Der elektrische Steckverbinder 14 hat weiter mindestens zwei zweite elektrische Leitungen 20. Die zweiten elektrischen Leitungen 20 können ein- oder mehradrig ausgebildet sein. Die zweiten elektrischen Leitungen 20 sind mindestens teilweise in dem Steckergehäuse 16 angeordnet und stellen eine elektrische Kopplung zwischen dem Steckverbinder 14 und den Verbrauchereinheiten 12 her.
In dem Steckergehäuse 16 ist weiter ein Stromverteiler 22 angeordnet. Dieser stellt eine elektrische Kopplung zwischen der ersten elektrischen Leitung 18 und den zweiten elektrischen Leitungen 20 her. Der Steckverbinder 14 hat Schaltelemente 23, von denen jedes mindestens einer der zweiten elektrischen Leitungen 20 zugeordnet ist. Mittels der Schaltelemente 23 können die zweiten elektrischen Leitungen wahlweise mit der ersten elektrischen Leitung 18 gekoppelt werden, so dass eine Verteilung des Stroms der ersten elektrischen Leitung 18 auf die zweiten elektrischen Leitungen 20 ermöglicht ist. Die Schaltelemente 23 sind vorzugsweise mechanische Relais, Halbleiterrelais oder als Schalterdioden.
In dem Steckergehäuse 16 sind elektrische Sicherungselemente 24 angeordnet. Jedes der Sicherungselemente 24 ist jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen 20 zugeordnet. Damit können die durch die zweiten elektrischen Leitungen 20 ausgebildeten Stromkreise für die elektrischen Verbrauchereinheiten 12 individuell abgesichert werden. Darüber hinaus ist es möglich, durch die dezentrale Anordnung die durch die Sicherungselemente 24 entstehenden thermischen Lasten zu verteilen. Vorzugsweise sind die Sicherungselemente 24 elektronische oder reversible, wartungsfreie Sicherungen. Derartige Sicherungen haben einen geringen Raumbedarf und ermöglichen eine selbsttätige Wiederinbetriebnahme der zugeordneten Verbrauchereinheit 12 nach einem Auslösefall.
In der in 2 dargestellten Ausführungsform des elektrischen Steckverbinders 14 ist in dem Steckergehäuse 16 nahe dem elektrischen Sicherungselement 24 ein Sichtfenster 26 angeordnet. Das Sichtfenster 26 ermöglicht eine Prüfung des Status des elektrischen Sicherungselements 24.
In der in 3 oben dargestellten Ausführungsform hat der elektrische Steckverbinder 14 eine Messvorrichtung 28. Die hier dargestellte Messvorrichtung 28 ermöglicht die Messung einer Spannung zwischen der ersten Leitung 18 und einer der zweiten Leitungen 20. Damit kann die Funktion des elektrischen Steckverbinders 14 in einfacher Weise überwacht werden. In weiteren Ausführungsformen kann die Messvorrichtung 28 auch zur Messung eines Stroms in einer der Leitungen 18, 20 angeordnet und ausgebildet sein.
In den in 3 oben und in der Mitte gezeigten Ausführungsformen des Steckverbinders 14 sind in dem Steckergehäuse 16 Steuer- und/oder Regelvorrichtungen 30 angeordnet. Jede der Steuer- und/oder Regelvorrichtungen 30 ist jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen 20 zugeordnet. Mittels jeder der Steuer- und/oder Regelvorrichtungen 30 kann eine Spannung oder ein Strom an der jeweils zugeordneten zweiten Leitung 20 eingestellt werden. Die Steuer- und/oder Regelvorrichtung 30 ist vorzugsweise ein Spannungswandler. Damit können je nach benötigter Spannung für verschiedene nachgeschaltete Verbrauchereinheiten 12 jeweils unterschiedliche Spannungen bereitgestellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn beispielsweise eine der Verbrauchereinheiten 12 ein Sensor und eine der weiteren Verbrauchereinheiten 12 ein Antriebs- oder Steuerorgan ist, oder Verbrauchereinheiten 12 verschiedener Hersteller zum Einsatz kommen.
In der in 3 gezeigten Ausführungsform weist die elektrische Anordnung 10 drei elektrische Steckverbinder 14 auf. Ausgehend von dem in 3 oben dargestellten elektrischen Steckverbinder 14 mit dem Stromverteiler 22 über den in 3 Mitte dargestellten Steckverbinder 14 zu dem unteren Steckverbinder 14 ist mittels einer derartigen Anordnung eine kaskadierte Spannungsversorgung und Absicherung mehrerer Verbrauchereinheiten 12 möglich.
Der erfindungsgemäße elektrische Steckverbinder 14 mit den Sicherungselementen 24 und/oder den Steuer- und/oder Regelvorrichtungen 30 ermöglicht eine dezentrale integrierte Stromverteilung mit einer auf die Bedürfnisse der jeweils den Sicherungselementen 24 und den Steuer- und/oder Regelvorrichtungen 30 nachgeschalteten elektrischen Verbraucher 12 ausgelegten Absicherung beziehungsweise Spannungsversorgung. Durch die Versorgung mehrerer Verbrauchereinheiten 12 über die Steckverbinder 14 sind kurze Verbindungswege und ein geringer Verkabelungsaufwand möglich. Des Weiteren kann der Aufwand für den Einsatz der Steckverbinder 14 sehr gut an die Zahl der eingesetzten Verbrauchereinheiten 12 angepasst werden.
Bezugszeichenliste

10: elektrische Anordnung
12: elektrische Verbrauchereinheit
14: elektrischer Steckverbinder
16: Steckergehäuse
18: erste elektrische Leitung
20: zweite elektrische Leitung
22: Stromverteiler
23: Schaltelement
24: elektrisches Sicherungselement
26: Sichtfenster
28: Messvorrichtung
30: Steuer- und/oder Regelvorrichtung

Claims

Elektrischer Steckverbinder (14), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit – einem Steckergehäuse (16), – einer mindestens teilweise in dem Steckergehäuse (16) angeordneten ersten elektrischen Leitung (18), die mit einer Spannungsquelle elektrisch koppelbar ist, – mindestens zwei mindestens teilweise in dem Steckergehäuse (16) angeordneten zweiten elektrischen Leitungen (20), die jeweils mit einer elektrischen Verbrauchereinheit (12) elektrisch koppelbar sind, und einem in dem Steckergehäuse (16) angeordneten Stromverteiler (22), mittels dem die erste elektrische Leitung (18) mit den zweiten elektrischen Leitungen (20) elektrisch koppelbar ist, wobei in dem Steckergehäuse (16) mindestens ein elektrisches Sicherungselement (24) angeordnet ist, und jedes der mindestens einen elektrischen Sicherungselemente (24) jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen (20) zugeordnet ist.
Elektrischer Steckverbinder (14), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit – einem Steckergehäuse (16), – einer mindestens teilweise in dem Steckergehäuse (16) angeordneten ersten elektrischen Leitung (18), die mit einer Spannungsquelle elektrisch koppelbar ist, – mindestens zwei mindestens teilweise in dem Steckergehäuse (16) angeordneten zweiten elektrischen Leitungen (20), die jeweils mit einer elektrischen Verbrauchereinheit (12) elektrisch koppelbar sind, und einem in dem Steckergehäuse (16) angeordneten Stromverteiler (22), mittels dem die erste elektrische Leitung (18) mit den zweiten elektrischen Leitungen (20) elektrisch koppelbar ist, wobei in dem Steckergehäuse (16) mindestens eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung (30) angeordnet ist, mittels der ein Strom in einer der zweiten Leitungen (20) und/oder eine Spannung an mindestens einer der zweiten Leitungen (20) einstellbar ist, und jede der mindestens einen Steuer- und/oder Regelvorrichtungen (30) jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen (20) zugeordnet ist.
Elektrischer Steckverbinder (14) nach Anspruch 2, wobei die mindestens eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung (30) ein Spannungswandler ist.
Elektrischer Steckverbinder (14) nach Anspruch 2 oder 3, wobei in dem Steckergehäuse (16) mindestens ein elektrisches Sicherungselement (24) angeordnet ist, und jedes der mindestens einen elektrischen Sicherungselemente (24) jeweils einer der zweiten elektrischen Leitungen (20) zugeordnet ist.
Elektrischer Steckverbinder (14) nach einem der Ansprüche 1 und 4, wobei das mindestens eine elektrische Sicherungselement (24) eine elektronische Sicherung oder eine reversible, wartungsfreie Sicherung ist.
Elektrischer Steckverbinder (14) nach einem der Ansprüche 1, 4 und 5, wobei das Steckergehäuse (16) ein Sichtfenster (26) aufweist, das zu dem elektrischen Sicherungselement (24) unmittelbar benachbart ist.
Elektrischer Steckverbinder (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Steckergehäuse (16) mindestens ein Schaltelement (23) angeordnet ist, und jedes der mindestens einen Schaltelemente (23) mindestens einer der zweiten elektrischen Leitungen (20) zugeordnet ist.
Elektrischer Steckverbinder (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Steckverbinder (14) eine Messvorrichtung (28) aufweist, mittels der ein Strom in einer der Leitungen (18, 20) oder eine Spannung zwischen der ersten Leitung (18) und einer der zweiten Leitungen (20) messbar ist.
Elektrischer Steckverbinder (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steckergehäuse (16) fluiddicht ausgebildet ist.