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Dokumentenidentifikation DE102005054350A1 16.05.2007
Titel Stromverteilungsbox
Anmelder LEONI Bordnetz-Systeme GmbH & Co KG, 90402 Nürnberg, DE
Erfinder Frank, Tino, Dipl.-Ing., 97318 Kitzingen, DE;
Oettel, Elke, 08468 Heinsdorfergrund, DE
Vertreter Patentanwälte Tergau & Pohl, 90482 Nürnberg
DE-Anmeldedatum 15.11.2005
DE-Aktenzeichen 102005054350
Offenlegungstag 16.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.05.2007
IPC-Hauptklasse H01H 85/02(2006.01)A, F, I, 20060728, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01H 85/20(2006.01)A, L, I, 20060728, B, H, DE   B60R 16/02(2006.01)A, L, I, 20060728, B, H, DE   
Zusammenfassung Um bei einer modular aufgebauten Stromverteilungsbox (2) eine einfache und schnelle sowie flexible Montage zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die elektrische Kontaktverbindung zwischen einer Relaisaufnahme (14) und mehreren dieser Relaisaufnahme (14) zugeordneten Sicherungsaufnahmen (12) über eine feste Nebenstromschiene (22) erfolgt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Stromverteilungsbox mit modularem Aufbau, insbesondere für den Einbau in ein Kraftfahrzeug, mit einer Relaisaufnahme für ein Relais, wobei die Relaisaufnahme einen ersten Lastkontakt aufweist, sowie mit mehreren Sicherungsaufnahmen für jeweils ein Sicherungselement mit jeweils einem ersten Sicherungskontakt.

Eine derartige Stromverteilungsbox, auch als Sicherungsbox bezeichnet, wird insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um eine Stromverteilung beispielsweise von einer Batterie auf mehrere Lastkreise vorzunehmen. Um hier für unterschiedliche Ausstattungsvarianten der Kraftfahrzeuge eine einheitliche Box bereitstellen zu können, ist diese üblicherweise insgesamt modular aufgebaut, kann also für unterschiedliche Varianten unterschiedlich bestückt werden.

Modular aufgebaute Sicherungsboxen sind beispielsweise zu entnehmen aus der EP 1 336 979 A1, der US 5,915,978 oder der EP 0 508 059 A2.

Über die in die Sicherungsbox integrierten Relais werden oftmals über ein jeweiliges Relais gleichzeitig mehrere Lastkreise geschaltet, die jeweils einzeln über Sicherungselemente abgesichert sind, die üblicherweise als herkömmliche steckbare Schmelzsicherungen ausgebildet sind. Hierbei werden die einzelnen Sicherungselemente mit einem ihrer Kontaktbeinchen in einem der ersten Sicherungskontakte eingesteckt. Die Sicherungskontakte sind mit dem ersten Lastkontakt verbunden, in den ein Kontaktbeinchen des ihnen zugeordneten Relais eingesteckt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und mit wenig Aufwand zu bestückende Stromverteilungsbox anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist vorgesehen, dass die Stromverteilungsbox eine Relaisaufnahme mit einem ersten Lastkontakt für ein Relais sowie mehrere Sicherungsaufnahmen mit jeweils einem ersten Sicherungskontakt für die Aufnahme jeweils eines Sicherungselements aufweist. Die Kontakte sind hierbei üblicherweise als Steckkontakte ausgebildet, um die Kontaktbeinchen des Relais bzw. der einzelnen Sicherungen aufnehmen zu können. Die Sicherungsbox ist daher üblicherweise durch Einstecken der elektrischen Komponenten, wie Relais und Sicherungselemente, entsprechend den jeweiligen Anforderungen variabel bestückbar. Um den Verdrahtungsaufwand möglichst gering zu halten, ist nunmehr vorgesehen, dass die einzelnen, mit dem ersten Lastkontakt zu verbindenden Sicherungskontakte mit diesem gemeinsam über eine feste Nebenstromschiene verbunden sind. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit der Einzelverdrahtung der jeweiligen Sicherungskontakte mit dem jeweiligen Lastkontakt. Der Lastkontakt ist mit den Sicherungskontakten daher ohne Zwischenschaltung von Einzelverdrahtungen über die als festes Bauteil ausgebildete Stromschiene unmittelbar verbunden. Hierdurch ist ein sehr schnelles und einfaches „Verdrahten" innerhalb der Sicherungsbox ermöglicht.

Zweckdienlicherweise ist hierbei die Nebenstromschiene in einen die Sicherungsaufnahmen aufweisenden als Isolationskörper ausgebildeten Sockel insbesondere reversibel einsteckbar. Der Sockel ist hierbei zu einer Seite hin offen. Bevorzugt ist hier ein gemeinsamer Sockel für alle Sicherungsaufnahmen vorgesehen, die einem Relais zugeordnet sind. Durch diese Maßnahme wird der angestrebte modulare Aufbau der gesamten Sicherungsbox unterstützt.

Zweckdienlicherweise ist zusätzlich die Relaisaufnahme in dem gemeinsamen Sockel integriert. Dieser gemeinsame Sockel wird in einer entsprechenden Kammer der Sicherungsbox als austauschbares Teil eingesetzt, bildet daher ein austauschbares Modul der Sicherungsbox.

Um die Kosten für die Nebenstromschiene gering zu halten, ist diese zweckdienlicherweise als ein Blechbiegestanzteil ausgebildet. Zur Herstellung der Nebenstromschiene wird daher aus einem leitfähigen Material ein geeignetes Formstück ausgestanzt, welches anschließend durch Umbiegvorgänge in die gewünschte Endform gebracht wird.

Um eine möglichst geringe Teilevielfalt und möglichst wenig Modulbauteile bereitstellen zu müssen, sind gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung die ersten Sicherungskontakte integrale Bestandteile der Nebenstromschiene. Die Sicherungskontakte, in die jeweils ein Kontaktbeinchen der Sicherungselemente eingesteckt werden, werden daher beim Zusammenbau gemeinsam mit der Nebenstromschiene in den Sockel eingefügt.

Gemäß einer ersten Alternative ist hierbei vorzugsweise vorgesehen, dass die Nebenstromschiene ein Grundelement aufweist, mit dem Kontaktelemente, die die einzelnen ersten Sicherungskontakte bilden, jeweils fest verbunden sind. Es sind daher speziell gestaltete Kontaktelemente vorgesehen, die im Hinblick auf eine möglichst dauerhaft sichere Kontaktierung geeignet ausgebildet sein können. Diese Kontaktelemente werden hierbei vorzugsweise lediglich auf das Grundelement aufgesteckt, sind daher ohne großen Aufwand zu montieren. Die Kontaktelemente können hierbei nach Art eines Steckers in das Grundelement eingesteckt werden und gleichzeitig Steckeraufnahmen zum Einstecken der Kontaktbeinchen der Sicherungselemente aufweisen. Alternativ hierzu ist bevorzugt vorgesehen, dass das Grundelement nach oben gebogene Aufstecklaschen aufweist, auf die die Kontaktelemente nach Art von Steckbuchsen aufgesteckt sind.

Um eine möglichst einfache und rasche Montage zu ermöglichen, bilden hierbei gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung die Kontaktelemente für die einzelnen Sicherungselemente ein einstückiges Bauteil. Die Kontaktelemente werden also durch einen einzigen Bearbeitungsschritt gemeinsam als eine Kontaktbaueinheit mit dem Grundelement verbunden.

Alternativ zu der Variante mit den separaten Kontaktelementen ist in einer zweckdienlichen Weiterbildung vorgesehen, dass die Nebenstromschiene mit den ersten Sicherungskontakten ein einstückiges Bauteil bildet. Die Sicherungskontakte sind daher insbesondere ein Teil des Blechbiegestanzteils. Vorzugsweise sind hierbei die Sicherungskontakte als hochgebogene Laschen nach Art eines Klemm- oder Steckkontaktes ausgebildet, d.h. die Nebenstromschiene umfasst zur Ausbildung jeweils eines Sicherungskontakts beispielsweise zwei hochgebogene Laschen, die zwischen sich einen Klemmraum einschließen. Die Laschen sind hierbei vorzugsweise geeignet geformt, um eine elastische Rückstell- oder Klemmkraft auf ein eingestecktes Kontaktbeinchen eines Sicherungselements auszuüben.

Neben den einzelnen Sicherungskontakten ist in einer zweckdienlichen Ausgestaltung vorzugsweise auch der erste Lastkontakt integraler Bestandteil der Nebenstromschiene. Bevorzugt bilden Nebenstromschiene und Relaiskontakt ein einstückiges Bauteil. Insgesamt ist daher die Nebenstromschiene zweckdienlicherweise als ein Blechbiegestanzteil ausgebildet, welches sowohl die Sicherungskontakte als auch den Relaiskontakt aufweist.

Auf der Stromzuführungsseite zum Relais weist die Relaisaufnahme einen zweiten Lastkontakt auf, welcher bevorzugt mit einer Hauptstromschiene verbunden ist. Auch der zweite Lastkontakt des Relais ist daher nicht einzelweise verdrahtet, sondern über eine Stromschiene kontaktiert. Zweckdienlicherweise sind hierbei üblicherweise in der Sicherungsbox mehrere Relaisaufnahmen vorgesehen, deren zweite Lastkontakte gemeinsam mit der Hauptstromschiene verbunden sind. Insbesondere sind hierbei alle zweiten Lastkontakte der in der Sicherungsbox angeordneten Relais über die Hauptstromschiene verbunden.

Um den Teileaufwand bei der modularen Bauweise gering zu halten, ist auch hier zweckdienlicherweise vorgesehen, dass die zweiten Relaiskontakte integrale Bestandteile der Hauptstromschiene sind und insbesondere mit dieser ein einstückiges Bauteil bilden. Auch die Hauptstromschiene ist vorzugsweise als ein Blechbiegestanzteil ausgebildet, bei der die einzelnen zweiten Relaiskontakte nach Art von mehrarmigen hochgebogenen Laschen ausgebildet sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Figuren:

1 eine teilweise Explosionsdarstellung einer Sicherungsbox gemäß einer ersten Alternative,

2 eine teilweise Explosionsdarstellung einer Sicherungsbox gemäß einer zweiten Alternative

3 eine Explosionsdarstellung eines gemeinsamen Sockels und einer Nebenstromschiene gemäß der zweiten Alternative sowie

4 eine Ansicht von unten auf zwei nebeneinander angeordnete Nebenstromschienen, die über zwei nebeneinander angeordneten Relaisaufnahmen mit einer Hauptstromschiene verbunden sind.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Gemäß den Explosionsdarstellungen nach den 1 und 2 umfasst die hier nur ausschnittsweise dargestellte Stromverteilungs- oder Sicherungsbox 2 einen Gehäusetragrahmen 4, in dem durch Querstege 6 mehrere gleich große nebeneinander angeordnete Gehäusekammern 8 ausgebildet sind. In jede dieser Gehäusekammern 8 ist ein gemeinsamer Sockel 10 austauschbar und von unten einschiebbar, wie er am besten aus der 3 zu entnehmen ist.

Dieser Sockel 10 besteht aus einem Isoliergehäuse, insbesondere aus Kunststoff, und weist mehrere Sicherungsaufnahmen 12 sowie eine Relaisaufnahme 14 auf. Die Relaisaufnahme 14 dient zum Einstecken eines Relais 16 und die Sicherungsaufnahmen dienen zum Einstecken jeweils eines Sicherungselements 18. Diese sind hier im Ausführungsbeispiel insbesondere als übliche Schmelzsicherungen ausgebildet. Die einzelnen Aufnahmen 12, 14 sind hierbei durch nach oben hervorstehende Führungselemente 20 sowie Durchbrüche 22 gebildet, wie ebenfalls am besten aus 3 zu entnehmen ist.

Die Führungselemente 20 für die einzelnen Sicherungsaufnahmen 12 bilden zwei Führungsreihen 20A, 20B aus, wobei die Führungsreihe 20A jeweils das eine Kontaktbeinchen der Sicherungselemente 18 und die Führungsreihe 20B das andere Kontaktbeinchen der Sicherungselemente 18 aufnimmt.

Von unten in den Sockel ist jeweils eine Nebenstromschiene 22 austauschbar eingesteckt. Hierzu ist der Sockel 10 nach unten hin dauerhaft offen. Die einsteckbare Nebenstromschiene 22 ist als Blechstanzbiegeteil ausgebildet und weist für jede Sicherungsaufnahme 12 einen ersten Sicherungskontakt 24 sowie einen ersten Lastkontakt 26 auf. Diese Kontakte 24, 26 bilden die elektrischen Kontakte, mit denen die jeweiligen Beinchen der Sicherungselemente 18 bzw. des jeweiligen Relais 16 beim Einstecken elektrisch kontaktiert werden. Der erste Lastkontakt 28 kontaktiert hierbei das entsprechende Kontaktbeinchen des Relais 16.

Die ersten Sicherungskontakte 24 sind in einer Reihe angeordnet und werden in die Durchbrüche 22 der Führungsreihe 20A in den Sockel 10 eingesteckt. In der zweiten Führungsreihe 20B sind – hier nicht näher dargestellt – zweite Sicherungskontakte angeordnet, an denen Versorgungsleitungen zu den einzelnen über das jeweilige Relais 16 schaltbaren Verbrauchern angeschlossen sind. Diese Versorgungsleitungen werden über die Sicherungselemente 18 jeweils abgesichert.

Auf der Stromzuführungsseite der einzelnen Relais 16 ist eine Hauptstromschiene 28 vorgesehen, die ebenfalls als ein Blechbiegestanzteil ausgebildet ist. Diese weist eine abgebogene Kontaktlasche 30 auf, über die eine Versorgungsleitung 32 über eine Schraubkontaktierung elektrisch kontaktiert wird. Die Versorgungsleitung 32 führt insbesondere zu dem Pluspol einer Kraftfahrzeugbatterie.

Die Hauptstromschiene 28 weist mehrere zweite Lastkontakte 34 auf, in die jeweils ein weiteres Beinchen der Relais 16 zur elektrischen Kontaktierung einsteckbar ist. Die zweiten Lastkontakte 34 werden ebenfalls von unten in den Sockel 10 in die entsprechenden Durchbrüche 22 im Bereich der Relaisaufnahme 14 eingesteckt. Die zweiten Lastkontakte 34 sind hierbei durch nach oben abgebogene Laschen gebildet, die im Ausführungsbeispiel drei elastische oder federnde Klemmarme aufweisen, die zur klemmenden Aufnahme des jeweiligen Kontaktbeinchens des Relais 16 dienen.

Bei der ersten Ausführungsalternative der Nebenstromschiene 22 gemäß 1 ist diese als ein einstückiges Stanzbiegeteil ausgebildet. Die ersten Sicherungskontakte 24 sind durch jeweils zwei hochgebogene Blechlaschen gebildet, die aufeinander zugebogen sind. In den Zwischenraum zwischen diesen beiden Laschen werden jeweils die Beinchen der Sicherungselemente 18 klemmend gehalten. Am anderen Ende der Nebenstromschiene 22 ist der erste Lastkontakt 26 ebenfalls durch zwei hochgebogene Laschen gebildet, die einen V-förmigen Klemmtrichter ausbilden.

Alternativ hierzu ist bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß den 2 und 3 die Nebenstromschiene gebildet aus einem Grundelement 42 und einer daran befestigten Kontaktbaueinheit 44. Die einstückige Kontaktbaueinheit 44 setzt sich aus mehreren Kontaktelementen zusammen, welche die einzelnen ersten Sicherungskontakte 24 bilden. Jedes Kontaktelement ist hierbei gebildet durch zwei quaderförmige Buchsen 46, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und zwischen sich einen Klemmraum zur klemmenden Aufnahme des jeweiligen Kontaktbeinchens der Sicherungselemente 18 einschießen.

Die einstückige Kontaktbaueinheit 44 ist auf das Grundelement 42 aufgesteckt, und zwar sind zu jedem Sicherungskontakt 24 seitlich vom Grundelement 42 zwei Aufstecklaschen hochgebogen, auf die jeweils eine Buchse 46 aufgesteckt ist. Die Buchsen 46 bilden daher eine Doppelreihe. Die Kontaktbaueinheit 44 ist bezüglich ihrer Längsachse um 180° symmetrisch ausgebildet, so dass Buchsen 46 sowohl nach oben als auch nach unten orientiert sind. Die Buchsen 46 weisen daher eine Doppelfunktion auf. Sie dienen nämlich einerseits jeweils zum Aufstecken auf eine Aufstecklasche des Grundelements 42 und andererseits bilden zwei gegenüberliegende Buchsen 46 einen Einsteck- oder Klemmraum für ein Kontaktbeinchen eines Sicherungselements 18.

Wie aus den 2 und 3 zu entnehmen ist, ist bei der Nebenstromschiene 22 gemäß der zweiten Alternative auch der erste Lastkontakt 26 als ein alternativer Steckkontakt ausgebildet.

In beiden Ausführungsvarianten sind die in den 1 und 2 gezeigten Elemente in einem gemeinsamen hier nicht näher dargestellten und mit einem Deckel verschließbaren gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Der Gehäusetragrahmen 4 liegt hierbei insbesondere im Wesentlichen passgenau in diesem Gehäuse ein.

Durch das hier beschriebene Konzept ist ein modularer Gesamtaufbau der Sicherungsbox 2 verwirklicht, bei dem ein nur geringer Verdrahtungsaufwand erforderlich ist. Die elektrische Kontaktierung der Relais 16 erfolgt hier einerseits gemeinsam über die gemeinsame Hauptstromschiene 28 über die zweiten Lastkontakte 34. Durch die einstückige Ausgestaltung der Hauptstromschiene 28 mit den zweiten Lastkontakten 34 wird lediglich durch Einstecken der Hauptstromschiene 28 von unten in die jeweiligen Sockel 10 ein geringer „Verdrahtungsaufwand" erzielt. Die Hauptstromschiene 28 verläuft hierbei quer zu der Längserstreckung der Sockel 10 und erstreckt sich über mehrere, vorzugsweise alle Sockel 10 die mit elektrischen Komponenten bestückt sind. Von besonderem Vorteil ist, dass zusätzlich die elektrische Kontaktierung der einzelnen Sicherungselemente 18 ebenfalls über die Nebenstromschienen 22 erfolgen, die sowohl die ersten Lastkontakte 26 für die Relais 16 sowie jeweils mehrere erste Sicherungskontakte 24 für die einzelnen Sicherungselemente 18 aufweisen.

Über die einzelnen Sicherungselemente 18 sind jeweils unterschiedliche Lastkreise abgesichert, die gemeinsam über das zugeordnete Relais 16 geschaltet werden. Die Stromversorgung der einzelnen Lastkreise erfolgt hierbei zentral über das jeweilige Relais 16 über dessen zwei Lastkontaktbeinchen, über die der von der Batterie bereitgestellte Strom bedarfsweise zu den jeweiligen ersten Sicherungskontakten durchgeschaltet wird. Alternativ zu der Bestückung der Relaisaufnahme 14 mit einem Relais 16 besteht auch die Möglichkeit, die Lastkontakte 26, 34 über eine elektrische Brücke 48 zu überbrücken, wie dies bei dem vierten Sockel 10 von links in den 1 und 2 dargestellt ist. Die elektrische Brücke 40 ist hierbei ebenfalls ein Blechbiegestanzteil.

2
Sicherungsbox
4
Gehäusetragrahmen
6
Querstege
8
Gehäusekammer
10
Sockel
12
Sicherungsaufnahme
14
Relaisaufnahme
16
Relais
18
Sicherungselement
20
Führungselemente
22
Durchbrüche
20A
Führungsreihen
20B
Führungsreihen
22
Nebenstromschiene
24
erster Sicherungskontakt
26
erster Lastkontakt
28
Hauptstromschiene
30
Kontaktlasche
32
Versorgungsleitung
34
zweiter Lastkontakt
42
Grundelement
44
Kontaktbaueinheit
46
Buchsen
48
elektrische Brücke


Anspruch[de]
Stromverteilungsbox (2), insbesondere für den Einbau in ein Kraftfahrzeug, mit einer Relaisaufnahme für ein Relais (14), die einen ersten Lastkontakt (26) aufweist und mit mehreren Sicherungsaufnahmen (12) für jeweils ein Sicherungselement (18) mit jeweils einem ersten Sicherungskontakt (24), dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Sicherungskontakte (24) gemeinsam über eine feste Nebenstromschiene (22) mit dem ersten Lastkontakt verbunden sind. Stromverteilungsbox (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenstromschiene (22) in einen Sockel (10) einsteckbar ist, der zumindest einen Teil der Sicherungsaufnahmen (12) aufweist. Stromverteilungsbox (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaisaufnahme (14) und die ihr zugeordneten Sicherungsaufnahmen (12) in einem gemeinsamen Sockel (10) integriert sind. Stromverteilungsbox (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenstromschiene (22) ein Blechbiegestanzteil ist. Stromverteilungsbox (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Sicherungskontakte (24) integrale Bestandteile der Nebenstromschiene (22) sind. Stromverteilungsbox (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenstromschiene (22) ein Grundelement (42) aufweist, mit dem Kontaktelemente (46), die die einzelnen ersten Sicherungskontakte (24) bilden, jeweils fest verbunden sind. Stromverteilungsbox (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (46) auf dem Grundelement (42) aufgesteckt sind. Stromverteilungsbox (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (46) eine gemeinsame Kontaktbaueinheit (44) bilden. Stromverteilungsbox (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenstromschiene (22) mit den ersten Sicherungskontakten (24) ein einstückiges Bauteil bildet. Stromverteilungsbox (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lastkontakt (26) integrales Bestandteil der Nebenstromschiene (22) ist und mit dieser insbesondere ein einstückiges Bauteil bildet. Stromverteilungsbox (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Relaisaufnahmen (14) vorgesehen sind, die jeweils über eine Nebenstromschiene (22) mit ihnen jeweils zugeordneten Sicherungsaufnahmen (12) verbunden sind und die einen zweiten Lastkontakt (34) aufweisen, wobei die zweiten Lastkontakte (34) gemeinsam mit einer Hauptstromschiene (28) verbunden sind. Stromverteilungsbox (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Lastkontakte (34) integrale Bestandteile der Hauptstromschiene (28) sind.






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