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Die Erfindung betrifft eine elektrische Anordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
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In elektrische Anordnungen in Kraftfahrzeugen können Karosserieteile einbezogen sein, die als elektrische Masseleiter dienen. Neue Karosseriestrukturen von Kraftfahrzeugen weisen teilweise Bestandteile wie Glasfaser oder kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe auf, die eine geringe elektrische Leitfähigkeit haben oder nicht elektrisch leitfähig sind.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine elektrische Anordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, die einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht und kostengünstig realisierbar ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine elektrische Anordnung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Spannungsquelle und mindestens einem Schalldämmelement. Das mindestens eine Schalldämmelement ist elektrisch leitend und ist elektrisch gekoppelt mit einem Bezugspotential oder einem Versorgungspotential der Spannungsquelle und mindestens einem elektrischen Verbraucher, der über das Schalldämmelement mit dem Bezugspotential oder dem Versorgungspotential der Spannungsquelle elektrisch gekoppelt ist.
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Unter Schalldämmelement ist hier und im folgenden jedes Element einer Akustikmaßnahme zu verstehen, das eine schalldämmende oder eine schalldämpfende Wirkung aufweist.
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Diese Anordnung hat den Vorteil, dass das elektrisch leitende Schalldämmelement als elektrische Leitung für die elektrischen Verbraucher im Kraftfahrzeug genutzt werden kann. Darüber hinaus kann das elektrisch leitende Schalldämmelement auch als Abschirmung gegenüber elektromagnetischen Feldern eingesetzt werden. Des Weiteren sind nur kurze Leitungen zwischen dem elektrisch leitenden Schalldämmelement und dem elektrischen Verbraucher einerseits und dem Schalldämmelement und der Spannungsquelle andererseits erforderlich. Zu jedem der elektrischen Verbraucher muss außerdem nur eine elektrische Leitung geführt werden. Die elektrischen Leitungen können so eine geringe Gewichtsmasse und geringe Kosten erreichen.
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Ist das Schalldämmelement insbesondere mit dem Bezugspotential elektrisch gekoppelt, so kann das elektrisch leitende Schalldämmelement als elektrische Rückleitung für die elektrischen Verbraucher dienen. Ist das Schalldämmelement insbesondere mit dem Versorgungspotential der Spannungsquelle elektrisch gekoppelt, so ist nur ein geringer Aufwand für die elektrische Isolation des Schalldämmelements erforderlich. Beispielsweise kann das Schalldämmelement mit einer dünnen Isolationsschicht versehen werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die elektrische Anordnung mehrere elektrische Verbraucher und mehrere elektrisch leitende Schalldämmelemente auf. Die elektrisch leitenden Schalldämmelemente sind jeweils mit mindestens einem der elektrischen Verbraucher elektrisch gekoppelt.
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Diese Anordnung hat den Vorteil, dass eine Nutzung von Schalldämmelementen verschiedener Größe und verschiedener Leitungsquerschnitte für elektrische Verbraucher mit unterschiedlicher elektrischer Leistungsaufnahme möglich, wie beispielsweise für Sensoren oder Motoren. Durch die Verteilung der elektrische Verbraucher auf verschiedene elektrisch leitende Schalldämmelemente ist des Weiteren eine gute elektromagnetische Verträglichkeit der Anordnung möglich.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das mindestens eine elektrisch leitende Schalldämmelement Steckverbinder und/oder Anschlussfahnen und/oder elektrische Leitungen und/oder Crimpösen auf, mittels derer das mindestens eine elektrisch leitende Schalldämmelement mit der Spannungsquelle und/oder dem mindestens einen elektrischen Verbraucher elektrisch gekoppelt ist. Dies hat den Vorteil, dass eine einfache elektrische Kopplung zwischen dem elektrisch leitenden Schalldämmelement und der Spannungsquelle sowie den elektrischen Verbrauchern möglich ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der mindestens eine elektrische Verbraucher direkt mit dem mindestens einen elektrisch leitenden Schalldämmelement mechanisch fest gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass das elektrisch leitende Schalldämmelement als Gehäuseteil für den elektrischen Verbraucher genutzt werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer elektrischen Anordnung in einer ersten Ausgestaltung,
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2 eine schematische Ansicht der elektrischen Anordnung in einer zweiten Ausgestaltung,
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3 eine schematische Ansicht der elektrischen Anordnung in einer dritten Ausgestaltung, und
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4 eine schematische Ansicht der elektrischen Anordnung in einer vierten Ausgestaltung.
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Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren zeigen jeweils eine elektrische Anordnung 10, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.
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Die elektrische Anordnung 10 hat eine Spannungsquelle 12. Die Spannungsquelle 12 kann beispielsweise eine Batterie oder eine Brennstoffzelle sein. Die Spannungsquelle 12 ist insbesondere eine Gleichstromspannungsquelle mit zwei elektrischen Anschlüssen, die insbesondere als Bezugspotential und als Versorgungspotential ausgebildet sind. Ist die Spannungsquelle 12 eine Gleichstromspannungsquelle, so liegt das Bezugspotential an einem Pluspol der Spannungsquelle und das Versorgungspotential an einem Minuspol der Spannungsquelle an.
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Die elektronische Anordnung 10 hat weiter mehrere elektrische Verbraucher 14. Die elektrischen Verbraucher 14 können beispielsweise Sensoren, Steuergeräte, Motoren, Beleuchtungseinrichtungen oder akustische Signalgeber sein.
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Die elektrische Anordnung hat weiter mindestens ein Schalldämmelement 16 (1, 3, 4). In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen hat die elektrische Anordnung 10 mehrere Schalldämmelemente 16, 16a, 16b (2).
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Die Schalldämmelemente 16, 16a, 16b in Fahrzeugen sind beispielsweise als Längsträgerelemente, als Querträgerelemente oder als Hilfsträgerelemente ausgebildet. Die Schalldämmelemente 16, 16a, 16b umschließen vorzugsweise zumindest teilweise einen Hohlraum, der als Resonanzkörper ein guter Überträger für Schallwellen sein kann. Zur Dämpfung der akustischen Wellen kann ein derartiges Schalldämmelement 16, 16a, 16b insbesondere eine Dämpfungsmasse haben, die beispielsweise ganz oder teilweise Teer, Blei, Beton oder ähnliche schalldämpfende Materialien aufweist. Vorzugsweise ist das Schalldämmelement 16, 16a, 16b als Sandwichelement ausgebildet, wobei beispielsweise zwischen zwei Metallschichten, die Wandungen des Schalldämmelements 16, 16a, 16b bilden, die Dämpfungsmasse zur Schalldämpfung angeordnet ist. Vorzugsweise weist das Schalldämmelement 16, 16a, 16b Ausnehmungen auf, die zu einer besonders guten schwingungsmindernden Wirkung des Schalldämmelements 16, 16a, 16b führen können. Durch die wenigstens teilweise Ausbildung der Wandungen des Schalldämmelements aus einem Metall sind die Schalldämmelemente 16, 16a, 16b elektrisch leitend.
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Zwischen den elektrischen Verbrauchern 14, 14' und den Schalldämmelementen 16, 16a, 16b einerseits und den Schalldämmelementen 16, 16a, 16b und der Spannungsquelle 12 andererseits sind jeweils elektrische Verbindungsleitungen 18 angeordnet, durch die eine elektrische Kopplung der elektrischen Verbraucher 14, 14' mit der Spannungsquelle 12 möglich ist.
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Die elektrischen Verbraucher 14, 14' sind darüber hinaus über weitere elektrische Verbindungsleitungen 20 mit dem anderen Pol der elektrischen Spannungsquelle 12 elektrisch gekoppelt. Damit kann für jeden der Verbraucher 14, 14' ein elektrischer Stromkreis von der Spannungsquelle 12 über die elektrischen Verbindungsleitungen 18, 20 und die Schalldämmelemente 16, 16a, 16b zu dem elektrischen Verbraucher 14, 14' hergestellt werden. Das Schalldämmelement 16, 16a, 16b kann damit als elektrische Leitung für die elektrischen Verbraucher 14, 14' im Kraftfahrzeug genutzt werden.
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Ist das elektrisch leitende Schalldämmelement 16, 16a, 16b als Masseleitung ausgebildet, also unmittelbar über eine der elektrischen Verbindungsleitungen 18 mit dem Minuspol der Spannungsquelle 12 verbunden, so kann das elektrisch leitende Schalldämmelement 16, 16a, 16b als elektrische Rückleitung für die elektrischen Verbraucher 14, 14' dienen. Darüber hinaus muss von der Spannungsquelle 12 zu jedem der elektrischen Verbraucher 14, 14' nur mehr eine einzige elektrische Verbindungsleitung 20 führen.
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Ist das mindestens eine elektrisch leitende Schalldämmelement 16, 16a, 16b dagegen als Plusleitung ausgebildet, also unmittelbar über eine der elektrischen Verbindungsleitungen 18 mit dem Pluspol der Spannungsquelle 12 verbunden, so ist es beispielsweise möglich, einen geringen Isolationsaufwand für die elektrische Anordnung 10 zu erreichen, indem das Schalldämmelement 16, 16a, 16b mit einer dünnen Isolationsschicht versehen wird.
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In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind drei Schalldämmelemente 16, 16a, 16b dargestellt, die mittels einer Leitungsbrücke 22 elektrisch miteinander gekoppelt sind. Die Schalldämmelemente 16, 16a, 16b haben vorzugsweise unterschiedliche Größen und/oder unterschiedliche Dicken. Insbesondere können auch die elektrisch leitenden Wandungen der Schalldämmelemente 16, 16a, 16b unterschiedliche Dicken aufweisen. Damit ist es insbesondere möglich, elektrische Verbraucher 14 mit unterschiedlicher elektrischer Leitungsaufnahme unterschiedlichen Schalldämmelementen 16, 16a, 16b derart zuzuordnen, dass die entsprechenden elektrischen Eigenschaften der elektrischen Verbraucher 14 mit den entsprechenden elektrischen Eigenschaften der Schalldämmelemente 16, 16a, 16b korrespondieren. Ist beispielsweise das Schalldämmelement 16 mit einer dickeren Wandung und damit einem größeren Leitungsquerschnitt versehen, so kann beispielsweise der dem Schalldämmelement 16 zugeordnete elektrische Verbraucher einer sein, der eine vergleichsweise hohe Leistungsaufnahme aufweist, so zum Beispiel ein Motor. Dagegen können beispielsweise die weiteren Schalldämmelemente 16a, 16b dünn ausgebildet sein, und Wandungen mit einem geringen Leitungsquerschnitt aufweisen. Die Schalldämmelemente 16a, 16b sind in diesem Fall bevorzugt elektrischen Verbrauchern 14 zugeordnet, die eine geringe elektrische Leistungsaufnahme aufweisen, wie zum Beispiel Sensoren oder elektrische Steuergeräte.
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In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform mit mehreren Schalldämmelemente 16, 16a, 16b kann die Leitungsbrücke 22 auch entfallen. In diesem Fall kann die elektrische Anordnung 10 auch Stromkreise mit unterschiedlichen Spannungen (beispielsweise 5 V, 12 V, 24 V) aufweisen, die für den Betrieb unterschiedlicher elektrischer Verbraucher 14 wie beispielsweise Sensoren und Motoren erforderlich ist. In diesem Fall kann auch eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit der elektrischen Anordnung 10 erreicht werden.
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In 3 ist eine weitere Ausführungsform der elektrischen Anordnung 10 gezeigt, wobei das elektrisch leitende Schalldämmelement 16 insbesondere Steckverbinder 24 und Anschlussfahnen 26 sowie elektrische Leitungen aufweist. Des Weiteren kann das elektrisch leitende Schalldämmelement 16 auch Crimpösen aufweisen. Die Steckverbinder 24, die Anschlussfahnen 26, die elektrischen Leitungen und die Crimpösen dienen dazu, in einfacher Weise eine elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Verbindungsleitungen 18 und dem Schalldämmelement 16 herzustellen. Damit kann in besonders einfacher Weise eine elektrische Kopplung zwischen dem elektrisch leitenden Schalldämmelement 16 und der Spannungsquelle 12 sowie den elektrischen Verbrauchern 14 erreicht werden. Damit werden ein geringer Fertigungsaufwand und geringe Kosten für die elektrische Anordnung 10 erreicht.
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In einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Anordnung 10, wie in 4 gezeigt, ist einer der elektrischen Verbraucher 14' direkt auf das elektrisch leitende Schalldämmelement 16 aufgesetzt und mit diesem mechanisch fest gekoppelt. Vorzugsweise ist der elektrische Verbraucher 14' durch Bonden, Crimpen oder Ultraschallschweißen direkt auf das Schalldämmelement 16 aufgebracht. Des Weiteren ist der elektrische Verbraucher 14' in einer bevorzugten Ausführungsform mittels einer Schutzfolie abgedeckt. Mit dieser Ausführung kann erreicht werden, dass das elektrisch leitende Schalldämmelement 16 ein Gehäuseteil für den elektrischen Verbraucher 14' bildet. Mit dieser Maßnahme kann so in einfacher Weise ein Gehäuse für den elektrischen Verbraucher 14' eingespart werden. Da durch den sandwichartigen Aufbau des Schalldämmelements 16 und die Verwendung von wärmedämmenden Materialien in dem Schalldämmelement 16 eine wärmedämmende Wirkung des gesamten Schalldämmelements 16 erreicht werden kann, ist es so möglich, den elektrischen Verbraucher 14' thermisch von der Umgebung abzukoppeln.
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Die Verwendung der Schalldämmelemente 16, 16a, 16b der elektrischen Anordnung 10 bietet insgesamt den Vorteil, dass elektrische Verbindungsleitungen eingespart werden können, und das Schalldämmelement 16, 16a, 16b als elektromagnetische Abschirmung dienen kann. Damit kann insbesondere eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit der elektrischen Anordnung 10 mit dem Schalldämmelement 16, 16a, 16b erreicht werden. Aufgrund des geringen Aufwands für die elektrischen Verbindungsleitungen 18 können insbesondere auch die Masse der Verbindungsleitungen und damit die Kosten der Verbindungsleitungen gering ausfallen.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale verschiedener Ausführungsbeispiele miteinander zu kombinieren, so dass auch derartige Anordnungen von der Erfindung umfasst sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Elektrische Anordnung
- 12
- Spannungsquelle
- 14, 14'
- Elektrischer Verbraucher
- 16, 16a, 16b
- Schalldämmelement
- 18
- Elektrische Verbindungsleitung
- 20
- weitere elektrische Verbindungsleitung
- 22
- Leitungsbrücke
- 24
- Steckverbinder
- 26
- Anschlussfahne
