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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strom- und/oder Datenschiene zur Spannungsversorgung und/oder zur Signalübertragung, insbesondere für ein Fahrzeug, wie etwa ein Kraftfahrzeug.
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STAND DER TECHNIK
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In Fahrzeugen, insbesondere im Innenraum, werden in zunehmendem Ausmaß elektrische oder elektronische Bauteile, wie z.B. Navigationssysteme, Fahrerassistenzsysteme, Klimaanlagen, elektrische Sitzverstellungen und dergleichen verbaut, um den Fahrkomfort weiter zu verbessern. Diese Entwicklung sowie die immer weiter voranschreitende Elektrifizierung des Fahrzeugs stellen neue Herausforderungen an das Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Um den neuen Herausforderungen zu begegnen, wird in der Automobilbranche z.B. schon seit längerem diskutiert, die Bordspannung auf zum Beispiel 48 Volt oder mehr zu erhöhen. Da jedoch nicht alle elektrischen oder elektronischen Komponenten eine derart hohe Spannung benötigen, ist es gewünscht, im Fahrzeug verschiedene Spannungsebenen mit z.B. 12 Volt und 48 Volt anzubieten, was die Komplexität bekannter Bordnetze und Kabelbäume weiter erhöht.
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Aufgrund des stetigen Anwachsens der Anzahl an elektrischen oder elektronischen Komponenten, müssen ferner immer mehr Spannungsversorgungsleitungen sowie Signalleitungen im Fahrzeug verlegt werden. Da die Hauptstrompfade bis dato hauptsächlich im Innenraum verlegt werden, ergibt sich eine latente Bauraumknappheit im Innenraum des Fahrzeugs, wodurch sich bei der Verlegung der Strom- und Signalleitungen geometrische und elektrische Probleme ergeben.
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Bisher wird allgemein vermieden, die einzelnen Leitungen, wie etwa Kabel, im Außenbereich des Fahrzeugs (Nassbereich), wie z.B. dem Unterflurbereich, zu verlegen, da für eine hohe Anzahl von elektrischen Leitungen eine Vielzahl von Durchbrüchen durch das Bodenblech notwendig wäre, was zu Dichtheitsproblemen (Eindringen von Feuchtigkeit in den Innenraum), Kurzschlüssen und Korrosion durch Feuchtigkeit und Streusalz führen könnte. Ferner wäre mit einer Verlegung im Außenbereich das Problem der Anfälligkeit der Kabel für Beschädigungen durch Fahrzeugaufsetzer oder von der Fahrbahn aufgegriffenen Gegenstände verbunden. Des Weiteren würde eine Verlegung der einzelnen Leitungen, Kabel oder Kabelbäume im Außenbereich eine Vielzahl von Halteteilen, Kabelbinder, Abdeckungen, Wellrohre und Schrumpfschläuchen zur Befestigung am Kraftfahrzeug notwendig machen, was die Verlegung der Leitungen, insbesondere der Verlegung von sperrigen und starren Leitungen aufwendig, kosten- und zeitintensiv machen würde.
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Um dieser Problematik entgegenzutreten, schlägt z.B. die
DE 42 10 202 A1 eine schienenförmige Batterieleitung mit einem flachen, beispielsweise rechteckigen Querschnitt (Stromschiene bzw. Flachleiterschiene) vor, die in vorhandenen Sicken oder ohne Abzeichnung einer Wölbung unter dem Teppichboden verlegt werden kann. Der Vorteil einer solchen Leitung mit flachem Querschnitt liegt ferner in der höheren Wärmeableitung im Vergleich zu einem herkömmlichen, drahtförmigen Rundleiter, der eine kleinere Oberfläche aufweist. Nachteilig daran ist, dass die Verlegung der sperrigen und starren Stromschiene im Innenraum schwierig und damit kosten- und zeitintensiv ist. Da ferner die jeweiligen elektrischen oder elektronischen Bauteile im Kraftfahrzeug an vielen unterschiedlichen Stellen untergebracht sind, gerät die von der
DE 42 10 202 A1 angebotene Lösung schnell an ihre Grenzen, insbesondere da der vorhandene Raum für die starre Stromschiene im Innenraum äußerst begrenzt ist, und es somit schwierig ist, mehrere Stromschienen dieser Art im Innenraum unterzubringen.
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Um diesem Problem Rechnung zu tragen, schlägt z.B. die
DE 10 2006 049 604 A1 eine Stromschiene vor, die aus mehreren Einzelschienen besteht, um besser der Topographie der Karosserie folgen zu können und den Innenraum raumsparender auszunutzen. Nachteilig ist auch hier, dass immer noch relativ viel Innenraum des Fahrzeugs beansprucht wird.
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Aus den oben genannten Gründen besteht der Bedarf nach einer platzsparenden Leitungsanordnung in Fahrzeugen, bei der insbesondere der knapp bemessene Innenraum eines Fahrzeugs so wenig wie möglich durch die Verkabelung (Kabelbaum) bzw. Stromschiene in Anspruch genommen wird.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Strom- und/oder Datenschiene zur Spannungsversorgung und/oder Signalübertragung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bereitzustellen, mit der der benötigte Platzbedarf im Innenraum eines Fahrzeugs minimiert werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Strom- und/oder Datenschiene nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, mittels einer Schiene sowie mindestens eines Abgangsknotens ein elektrisches oder elektronisches Bauteil mit Strom zu versorgen, oder eine Signalübertragung zu dem Bauteil zu ermöglichen, wobei der benötigte Platzbedarf im Innenraum eines Kraftfahrzeugs durch eine entsprechende Anordnung und/oder konstruktive Ausgestaltung der Strom- und/oder Datenschiene minimal gehalten wird.
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Mittels der vorgeschlagenen Strom- und/oder Datenschiene bzw. eine Strom- und/oder Datenschienenanordnung ist es anhand eines einfachen Vorrichtungsaufbaus auf kostengünstige Weise möglich, den benötigten Platzbedarf für die Spannungsversorgung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils und/oder zur Signalanbindung des elektrischen oder elektronischen Bauteils, insbesondere im Innenraum eines Kraftfahrzeugs, zu minimieren. Ferner können anhand der vorgeschlagenen Strom- und/oder Datenschiene kosten- und zeitintensive Verlegearbeiten minimiert sowie Undichtigkeiten des Fahrzeugs etc., vermieden werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Strom- und/oder Datenschiene zur Spannungsversorgung und/oder Signalübertragung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mindestens eine Schiene, zur Stromversorgung von mindestens einem elektrischen oder elektronischen Bauteil und/oder zur Signalübertragung bzw. Signalanbindung mindestens eines elektrischen oder elektronischen Bauteils, eine Ummantelung, die die mindestens eine Schiene fluiddicht umschließt, und mindestens einen Abgangsknoten auf, durch den die mindestens eine Schiene mit dem mindestens einen elektrischen oder elektronischen Bauteil elektrisch verbindbar ist. Hierbei ist der Abgangsknoten für die elektrische Verbindung zwischen der mindestens einen Schiene und dem mindestens einen elektrischen oder elektronischen Bauteil in Form einer Durchsteckverbindung ausgestaltet.
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Hierbei ist unter einer Durchsteckverbindung zu verstehen, dass die Schiene und das zu kontaktierende elektrische oder elektronische Bauteil durch ein Trennelement bzw. Zwischenelement, bei dem es sich zum Beispiel um ein Karosserieteil oder ein Bodenblech eines Fahrzeugs handeln kann, räumlich voneinander getrennt sind. Um nun die Schiene und das zu kontaktierende elektrische oder elektronische Bauteil elektrisch miteinander zu verbinden, weist das Trennelement eine Durchgangsöffnung auf, durch welche die Durchsteckverbindung hindurch gesteckt wird, wobei die elektrische Verbindung beispielsweise durch eine Steckverbindung erfolgt.
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Auf diese Weise ist es, wie eingangs bereits erwähnt, möglich, den benötigten Bauraum für die Spannungsversorgung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils und/oder zur Signalanbindung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils, insbesondere im Innenraum eines Kraftfahrzeugs zu minimieren, weil die Schiene und das zu kontaktierende elektrische oder elektronische Bauteil räumlich voneinander getrennt angeordnet sein können, so dass der Bauraum optimal genutzt werden kann. Ferner ist es anhand des einen oder der mehreren Abgangsknoten möglich, mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile durch eine Durchsteckverbindung an die Schiene anzubinden, wodurch die Anzahl von Schnittstellen reduziert werden kann. Damit können anhand der vorgeschlagenen Strom- und/oder Datenschiene kosten- und zeitintensive Verlegearbeiten minimiert sowie Fehlerquellen vermieden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Durchsteckverbindung zwischen einem Nassbereich und einem Trockenbereich, insbesondere eines Fahrzeugs. Dementsprechend erstreckt sich die Durchsteckverbindung zwischen diesen beiden Bereichen hindurch, wobei dazwischen das Trennelement angeordnet ist. Beispielsweise kann das elektrische oder elektronische Bauteil im Trockenbereich, insbesondere einem Innenraum des Fahrzeugs, angeordnet sein. Die Schiene ist dann im Nassbereich, also außerhalb des Innenraums, angeordnet. In diesem Fall ist das Trennelement zwischen Trockenbereich und Nassbereich vorgesehen und weist eine Durchgangsöffnung auf. Insbesondere kann das Trennelement eine Karosserie bzw. ein Bodenblech eines Fahrzeugs sein, wobei durch die Durchgangsöffnung des Trennelements (z.B. Bodenblech) die elektrische Kontaktierung des elektrischen und/oder elektronischen Bauteils, welches im Trockenbereich (z.B. Innenraum eines Fahrzeugs) vorgesehen ist, mit der Schiene erfolgt, welche im Nassbereich vorgesehen ist. Um die Verbindung lösbar und schnell montierbar zu machen, kann sie als Steckverbindung ausgeführt sein.
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Die dadurch bereitgestellte Strom- und/oder Datenschiene ist insbesondere in der Lage, die sonst im Trockenbereich verlegten und vorgesehene Bauteile (Leitungen, Kabelbäume, usw.) in Form der erfindungsgemäßen Schiene mit Abgangsknoten in den bisher ungenutzten Nassbereich zu verlagern, womit der benötigte Platzbedarf im Trockenbereich minimiert werden kann.
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Bevorzugt ist die Strom- und/oder Datenschiene dazu eingerichtet, in einen Mitteltunnel und/oder den Außenraum eines Fahrzeugs integrierbar zu sein. Dies wird z.B. durch die fluiddichte Ummantelung und/oder eine fluiddichte Ausgestaltung des Abgangsknotens erreicht. Bei dem Außenraum handelt es sich bevorzugt um den Unterflurbereich des Fahrzeugs. Falls das Fahrzeug mit einem Zwischenboden versehen ist, ist es auch möglich, die Strom- und/oder Datenschiene in diesem vorzusehen. Ferner, da in der Regel der Unterflurbereich, und insbesondere der Mitteltunnel nicht ebenflächig ausgebildet sind, ist die Schiene bevorzugt derart ausgebildet, dass sie geometrisch dem vorhandenen Bauraum sowie der Topographie der Karosserie folgt. Das heißt, dass die Schiene entsprechend der Topographie des Unterflurbereichs bzw. des Mitteltunnels ausgeformt, z.B. gebogen, ist. Damit ist es möglich, den bisherigen Totraum im Unterflurbereich oder im Mitteltunnel (karosserieaußenseitig) platzsparend für die notwendige Verkabelung zu nutzen, die bisher im Innenraum verlegt wurde. Unter Mitteltunnel ist hierbei der Bereich zu verstehen, der in Querrichtung des Fahrzeugs mittig angeordnet ist, und Raum für den Antriebsstrang, wie etwa eine Kardanwelle, schafft. In Fahrzeugen weist der Unterboden an dieser Stelle üblicherweise eine Auswölbung in Richtung Innenraum auf. Dadurch, dass die Schiene der Topographie der Karosserie folgen kann, kann der notwendige Platzbedarf weiter optimiert werden.
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Des Weiteren kann die Strom- und/oder Datenschiene mindestens zwei unterschiedliche Spannungsebenen aufweisen, zum Beispiel eine erste Schiene in einer ersten Spannungsebene und eine zweite Schiene in einer zweiten Spannungsebene. Hierbei ist unter Spannungsebene zu verstehen, dass die einzelnen Schienen der Strom- und/oder Datenschiene seitens einer oder mehrerer Stromquellen mit unterschiedlichen Spannungen gespeist werden, wie z.B. 6 Volt, 12 Volt, 24 Volt oder 48 Volt. Somit kann anhand von einer Strom- und/oder Datenschiene ein Bordnetz mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen bereitgestellt werden, was es möglich macht, im Trockenraum vorgesehene Verbraucher mit einer für diese jeweils optimale Spannung zu versorgen. Was es andererseits ermöglicht, die jeweiligen Verbraucher kompakter und somit leichter auszubilden. Ferner ist es bevorzugt, zwischen den jeweiligen Spannungsebenen bzw. den einzelnen Schienen, eine Massenlage, zum Beispiel in Form einer weiteren Schiene, anzuordnen. Das heißt, dass die Strom- und/oder Datenschiene zum Beispiel auch drei oder mehr einzelne, zueinander lagig angeordnete Schienen aufweisen kann, von denen eine erste der Versorgung in einer ersten Spannungsebene, eine zweite der Versorgung in einer zweiten Spannungsebene und eine dritte der Masserückführung dient. Damit ist es zusätzlich möglich die notwendige Massenanbindung platzsparend mitzuführen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist der mindestens eine Abgangsknoten ferner auf: ein fluiddichtes Gehäuse, zur teilweisen Aufnahme der mindestens einen Schiene, eine an dem Gehäuse vorgesehene Kontaktierungseinrichtung, die bevorzugt in Form eines Kragensteckers mit Kodierung ausgebildet ist, eine Befestigungseinrichtung, mittels der der mindestens eine Abgangsknoten, bevorzugt das Gehäuse des Abgangsknoten befestigbar ist. Hierbei wird bevorzugt die Schiene mittels der Befestigungseinrichtung an einer Karosserie bzw. einem Unterboden Fahrzeugs befestigt. Ferner umfasst der mindestens eine Abgangsknoten eine Dichtung, durch die eine Abdichtung der Kontaktierungseinrichtung bzw. der Durchsteckverbindung erfolgt, wobei die Abdichtung bevorzugt zwischen dem Gehäuse des Abgangsknotens und einer Karosserie bzw. einem Unterboden eines Kraftfahrzeugs erfolgt.
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Dies bietet den Vorteil, dass keine zusätzlichen Befestigungsmittel, wie z.B. Halteteile, Kabelbinder, usw. vorgesehen werden müssen, womit die Teileanzahl reduziert werden kann. Der Kragenstecker mit Kodierung weist ferner den Vorteil auf, dass auf einfache Weise eine stabile, jedoch lösbare Verbindung herstellbar ist, und dass ferner auch wenn die Kontaktstelle schwer einsehbar ist, eine sichere und korrekte Verbindung sichergestellt ist.
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Anhand der vorgesehenen Dichtung kann ferner sichergestellt werden, dass der Trockenraum zuverlässig von Umwelteinflüssen wie Regen, Schnee, Streusalz und dergleichen geschützt wird. Da ferner sich die Dichtung zwischen Karosserie und Gehäuse des Abgangsknoten befindet, wird die Dichtung vor einer Beschädigung durch Fahrzeugaufsetzer oder von der Fahrbahn aufgegriffenen Gegenständen geschützt.
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Ferner kann die Befestigungseinrichtung in Form einer Schraubverbindung ausgebildet sein, wobei bevorzugt in einer Karosserie oder einem Bodenblech des Fahrzeugs entsprechende Befestigungsgewinde vorgesehen sind. Falls dies nicht der Fall sein sollte, ist es auch möglich, die Befestigungseinrichtung durch gasdichte, gewindeformende Schrauben zu realisieren. Es besteht auch die Möglichkeit die beiden Befestigungsarten zu kombinieren.
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Diesbezüglich ist es auch möglich, an dem Gehäuse des Abgangsknotens und/oder an der Ummantelung der Schiene Schraubenaufnahmen vorzusehen, in welchen Befestigungsschrauben unverlierbar aufgenommen sind. Dies trägt wiederum positiv zur Reduzierung der Teilezahl bei, und verhindert, dass die notwendigen Befestigungsschrauben verloren gehen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der mindestens eine Abgangsknoten entsprechend den geometrischen Rahmenbedingungen an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs, insbesondere des Mitteltunnels und/oder des Außenraums bzw. Unterflurbereichs des Kraftfahrzeugs sowie der Position des jeweiligen elektrischen oder elektronischen Bauteils im Kraftfahrzeug angeordnet und/oder orientiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, die jeweiligen Abgangsknoten an der optimalen Position an der Schiene, und somit nach dem erfolgten Einbau bzw. Anbau der Schiene an der optimalen Position im Kraftfahrzeug anzuordnen, um die jeweiligen Verbindungswege zwischen dem elektrischen oder elektronischen Bauteil und dem Abgangsknoten zu minimieren. Diesbezüglich kann es auch vorteilhaft sein, die Orientierung der Abgangsknoten, also die Orientierung der vorgesehenen Kontaktierungseinrichtung anzupassen.
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Vorteilhafterweise können die Spannungslage bzw. Spannungsebene und die Anzahl der Kontaktierungseinrichtungen des mindestens einen Abgangsknoten entsprechend dem Bedarf des zu kontaktierenden, mindestens einen elektrischen oder elektronischen Bauteils ausgelegt werden. Dies bietet den Vorteil, dass z.B. wenn im Trockenbereich mehrere elektrische oder elektronische Bauteile (z.B. Verbraucher) vorgesehen sind, die bevorzugt mit unterschiedlichen Spannungen (z.B. 12 Volt und 48 Volt) betrieben werden, es nicht notwendig ist, die Abgangsknoten jeweils mit Anschlüssen für alle Spannungen zu versehen, sondern jeweils nur die benötigte Spannung durchzuschleusen. Andererseits, wenn z.B. ein Bauteil mehrere Anschlüsse benötigt, wie z.B. für die Stromversorgung und die Ansteuerung, kann der Abgangsknoten entsprechend ausgebildet werden. Somit kann die Anzahl von Kontaktierungseinrichtungen (Steckverbindern) optimiert werden.
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Des Weiteren können die Ummantelung der Schiene und das Gehäuse des mindestens einen Abgangsknotens einteilig, insbesondere aus dem gleichen Material hergestellt sein. Bevorzugt werden beide aus einem wetterfesten Kunststoff hergestellt, der auch eine ausreichende Festigkeit aufweist, um die innenliegende Schiene vor Umwelteinflüssen und Beschädigung zu schützen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die mindestens eine Schiene in Bezug auf das Trennelement parallel oder senkrecht dazu, insbesondere in einem Mitteltunnel eines Fahrzeugs, angeordnet werden.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Schiene optimal an den vorhandenen Bauraum anzupassen. Dies kann insbesondere bei der Integrierung in den Mitteltunnel vorteilhaft sein, da in dem Mitteltunnel der vorhandene Platz äußerst limitiert ist. In diesem Fall, kann die Schiene eine Verwindung aufweisen, um den Übergang von der horizontalen Ebene in die vertikale Ebene zu realisieren. Sollte dies aufgrund von Platzmangel nicht möglich sein, da z.B. ein notwendiger Biegeradius aufgrund der Eigensteifigkeit der Schiene (besonders im Fall von mehreren Spannungsebenen) nicht umgesetzt werden kann, ist es auch möglich, mehrere Schienen vorzusehen, die durch einen flexiblen Leiter miteinander verbunden werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die einzelnen Schienen und den flexiblen Leier mit einer gemeinsamen Ummantelung zu versehen. Bei dem flexiblen Leiter kann es sich um einen Rundleiter oder einen Flachleiter handeln.
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Des Weiteren ist es bevorzugt, die mindestens eine Schiene zumindest teilweise aus mindestens einer Beschichtung oder einer Schicht auszubilden, wobei diese Schicht aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer Aluminium-Magnesium-Legierung oder dergleichen hergestellt sein kann. Dadurch wird die Schiene als formstabiler, elektrischer Leiter ausgebildet, wobei die Schiene bevorzugt einen flachen Querschnitt aufweist.
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Damit ist es möglich, eine kostengünstige Schiene mit einer relativ hohen Leitfähigkeit herzustellen. Ferner bietet die Schiene aufgrund des flachen Querschnitts eine erhöhte Wärmeableitung.
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Ferner wird bevorzugt die mindestens eine Schiene als ein Gussteil, insbesondere als ein Druckgussteil ausgebildet. Damit ist es möglich, kostengünstig die Schiene mit einer optimalen Form zu versehen. Hierbei ist es ebenfalls vorteilhaft, die Schiene und den Abgangsknoten als Verbundteil auszubilden. Die Schiene kann aber auch extrudiert sein.
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Des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Strom- und/oder Datenschiene zusätzlich oder alternativ als Datenbackbone auszuführen. In diesem Fall weist die Schiene mindestens eine Signalleitung auf, wobei bevorzugt mindestens zwei Signalleitungen vorgesehen sind, die zusammen ein Daten-Bus-Paar ausbilden.
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Auf diese Weise ist es möglich, die vorliegende Erfindung nicht nur für die Stromversorgung von elektrischen oder elektronischen Bauteilen zu verwenden, sondern diese auch zur Signalanbindung zu verwenden. Damit kann der benötigte Platzbedarf im Trockenraum weiter reduziert werden.
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In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine Daten-Bus-Paar mit einer Einzel-Paar-Schirmung versehen ist, wobei bevorzugt mehrere Daten-Bus-Paare mit einer Summen-Schirmung versehen sind, und weiter bevorzugt das Datenbackbone mit einer Schirmplatte versehen ist, die mit der Summen-Schirmung verbunden ist. Anhand der einzelnen Abschirmungen, insbesondere der Schirmplatte ist es möglich, die jeweiligen Signalleitungen vor ungewünschten Störungen, gegenseitiger Beeinträchtigung und dergleichen zu schützen.
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Ferner ist es möglich, innerhalb des Datenbackbones die jeweiligen elektrischen und/oder elektronischen Bauteile durch eine Sternstruktur und/oder eine Ringstruktur anzubinden. Auf diese Weise ist es möglich, die jeweiligen elektrischen und/oder elektronischen Bauteile in optimaler Weise an die Schiene anzubinden, und die Anzahl der Kontaktierungseinrichtungen und die damit verbundene Anzahl der Durchgangsöffnungen in der Karosserie bzw. im Bodenblech auf ein Minimum zu reduzieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es ebenfalls möglich, beidseitig des Mitteltunnels Schienen vorzusehen, die parallel zueinander jeweilige elektrische und/oder elektronische Bauteile an das Datenbackbone anbinden. Damit kann insbesondere Redundanzanforderungen entsprochen werden, was z.B. beim Drive-by-Wire oder Fahrerassistenzsystemen notwendig ist.
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Vorteilhafterweise ist es möglich, die mindestens eine Schiene zur Spannungsübertragung mit einem festen Kern zu versehen, der mindestens eine Schicht umfasst, und zur Signalübertragung mindestens eine Signalleitung, bevorzugt mehrere Signalleitungen, in der Schiene vorzusehen.
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BESCHREIBUNG DER BEGLEITENDEN ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Draufsicht, die eine Stromschieneneinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,
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2 ist eine Seitenansicht der Stromschieneneinrichtung im Schnitt, an einer Stelle an der ein Abgangsknoten vorhanden ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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3 ist eine Seitenansicht der Stromschieneneinrichtung im Schnitt, wobei die Stromschieneneinrichtung im Mitteltunnel eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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4 zeigt eine Teilansicht der Stromschieneneinrichtung im Schnitt, in der die Stromschieneneinrichtung mit einer Schraubenverbindung an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs befestigt ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
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5 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in der die Stromschieneneinrichtung als ein Datenbackbone ausgebildet ist, und
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6 zeigt eine Schiene gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Schnitt, wobei die Schiene eine Kombination eines Datenbackbones und eines stromführenden Bereichs darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen werden in den unterschiedlichen Darstellungen für gleiche oder vergleichbare Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet. Ferner wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf eine erneute Beschreibung dieser Merkmale und Elemente verzichtet. Des Weiteren versteht sich, dass einzelne Ausführungsformen und Einzelmerkmale davon miteinander kombinierbar sind, es sei denn, die Merkmale stellen Alternativen dar oder widersprechen sich.
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1 zeigt schematisch den Grundaufbau einer Strom- und/oder Datenschiene, also entweder eine Stromschiene, eine Datenschiene oder eine Anordnung, die sowohl eine Stromschiene als auch eine Datenschiene umfasst, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie der 1 entnommen werden kann, weist eine Strom- und/oder Datenschiene bzw. eine Strom- und/oder Datenschienenanordnung 1 eine Schiene 2 und hier exemplarisch angeordnete vier Abgangsknoten 4 auf, wobei zwei der Abgangsknoten 4 an sich gegenüberliegenden Enden in Längsrichtung der Schiene 2 positioniert sind. Die Abgangsknoten 4 sind jeweils an einer Stelle der Schiene 2 vorgesehen, an der im eingebauten Zustand der Strom- und/oder Datenschiene 1 bzw. der Schiene 2 ein entsprechendes elektrisches und/oder elektronisches Bauteil 100 vorhanden ist bzw. benachbart dazu angeordnet ist. Hierbei kann über einen der beiden Abgangsknoten 4 an einem der beiden Enden der Schiene 2 eine Verbindung mit einer oder mehreren Stromquellen hergestellt werden. Wie in der 1 ferner dargestellt, können die jeweiligen Abgangsknoten 4 in ihrer Größe sowie Orientierung unterschiedlich sein, insbesondere hinsichtlich der Größe und Orientierung einer Kontaktierungseinrichtung 6. Die Größe der Kontaktierungseinrichtung 6 ist hauptsächlich von der Anzahl der zu kontaktierenden elektrischen und/oder elektronischen Bauteile 100 und deren Spannungsniveau abhängig.
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In der 2 ist die die Strom- und/oder Datenschiene 1 im Schnitt dargestellt, wobei die Schnittebene durch ein Gehäuse 5 eines der Abgangsknoten 4 geht, um den internen Aufbau ebenfalls erkenntlich zu machen. In der dargestellten Ausführungsform weist die Schiene 2 lediglich eine Schicht 12 auf, wie jedoch in 6 gezeigt, kann die Schiene 2 auch mehrere Schichten 12 aufweisen bzw. mehrere zueinander separate Schienen aufweisen, um unterschiedliche Spannungsebenen auszubilden. Die Schiene 2 ist von dem Gehäuse 5 umgeben, um diese fluiddicht vor Umwelteinflüssen zu schützen. Ferner ist das Gehäuse 5 mittels einer Befestigungseinrichtung 7, wobei diese in der dargestellten Ausführungsform durch Befestigungsschrauben und Befestigungsgewinden, die karosserieseitig vorgesehen sind, realisiert ist, an einem Trennelement 110 befestigt, bei dem es sich hier um ein Bodenblech des Fahrzeugs-Unterbodens bzw. ein Karosserieteil eines Fahrzeugs handelt. Durch die Befestigung der jeweiligen Gehäuse 5 der Abgangsknoten 4 am Trennelement 110 wird die komplette Strom- und/oder Datenschiene 1 auf einfache und zuverlässige Weise am Kraftfahrzeug befestigt.
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Des Weiteren kann der 2 entnommen werden, dass die Abgangsknoten 4 mit Kontaktierungseinrichtungen 6 versehen sind, die einen Teil einer Durchsteckverbindung 20 bilden, wobei die Kontaktierungseinrichtungen 6 als Kragenstecker mit Kodierung ausgeführt sind. Dabei ist an den Kragensteckern eine Zentrierlamelle 9 vorgesehen, um die Kontaktierung mit einem Gegenstecker, der im Trockenbereich 32 vorgesehen ist, zu erleichtern. Zusätzlich ist zwischen dem Gehäuse 5 und dem Trennelement 110 eine Dichtung 8 vorgesehen, um den Trockenbereich 32 vom Nassbereich 31 fluiddicht zu trennen, d.h., die Durchsteckverbindung (20) fluiddicht abzudichten.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Strom- und/oder Datenschiene 1, wobei diese beispielhaft in einem Mitteltunnel eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Wie der 3 entnommen werden kann, besteht die Möglichkeit, die Schiene 2 in unterschiedlichen Orientierungen, also horizontal oder vertikal in Bezug auf das Fahrzeug bzw. das Trennelement 110 vorzusehen. Es besteht natürlich auch die Möglichkeit die Schiene 2 schief im Raum anzuordnen, damit weist die Schiene 2 vorliegender Ausführungsform ausreichende Gestaltungsmöglichkeiten auf, um eine optimale Integrierung in den vorhandenen Bauraum des Mitteltunnels zu realisieren. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, die Schienen 2 im Mitteltunnel redundant auszuführen, um Sicherheitsstandards zu genügen.
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Ferner ist in 4 eine Ausführungsform der Befestigungseinrichtung 7 gezeigt, bei der die Befestigungsschraube 11 in einer Schraubenaufnahme 10 unverlierbar aufgenommen ist. Dies kann z.B. dadurch realisiert werden, dass die Befestigungsschraube 11 bei der Herstellung des Gehäuses 5 des Abgangsknotens 4 mit eingegossen bzw. mit eingespritzt wird.
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Die 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Strom- und/oder Datenschiene 1, bei der die Schiene 2 als Datenbackbone 20 ausgebildet ist. Darunter ist zu verstehen, dass die Schiene 2 zumindest eine Signalleitung 21 umfasst, um z.B. einen Verbraucher im Trockenbereich 32 mit einer zentralen Steuereinheit zu verbinden. Wie ferner dargestellt, sind die einzelnen Signalleitungen 21 mit einer Abschirmung versehen, um diese voneinander zu isolieren. Um ein Bussystem aufzubauen ist es ferner möglich, die Schiene 2, wie dargestellt, mit mehreren Signalleitungen 21 zu versehen, die zusammen ein Daten-Bus-Paar 22 bilden und bevorzugt eine gemeinsame Schirmung aufweisen. Falls die Schiene 2 mit mehreren Daten-Bus-Paaren 22 ausgestattet ist, ist es zur weiteren Abschirmung möglich, die Daten-Bus-Paare 22 anhand einer gemeinsamen Summen-Schirmung 23 zusätzlich abzuschirmen. Des Weiteren kann die Schiene 2 mit einer Schirmplatte 24 versehen werden, um die Abschirmung weiter zu verbessern. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn äußerst empfindliche Endverbraucher angeschlossen sind. An der Außenfläche ist die Schiene 2 wie dargestellt vollständig von der Ummantelung 3 umgeben, um die Schiene 2 fluiddicht von Umwelteinflüssen zu schützen.
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6 zeigt eine Schiene 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Schnitt, bei der die Schiene 2 als eine Kombination eines Datenbackbones 20 und eines stromführenden Bereichs ausgebildet ist. Hierzu weist die Schiene 2 auf der in 6 linken Seite einen Bereich auf, der das Datenbackbone 20 mit seinen einzelnen Signalleitungen 21 umfasst, und auf der rechten Seite der Schiene 2 ist ein stromleitender Bereich mit zwei Spannungsebenen ausgebildet. Der stromleitende Bereich weist einen festen Kern 40 auf, der wiederum zwei Schichten 12 bzw. einzelne Schienen aufweist, die jeweils einen elektrischen Leiter für die Spannungsübertragung bilden. Wie der 6 ferner entnommen werden kann, sind die beiden Schichten 12 durch eine Massenlage 13 getrennt. Bevorzugt wird eine derartige Schiene 2 als Verbundteil ausgebildet, insbesondere als Spritzgussteil. Hierbei ist es vorteilhaft, die beiden Baugruppen „Datenbackbone“ 21, 22, 23 und „Spannungszuführung“ 40, 12, 13 vorzukonfektionieren und diese dann falls gewünscht zusammen mit der Schirmplatte 24 mit der Ummantelung 3 zu umspritzen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4210202 A1 [0005, 0005]
- DE 102006049604 A1 [0006]
