DE102017116445A1

DE102017116445A1 - Elektrische Flachleiteranordnung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102017116445A1
Application number: DE102017116445.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Specht; Christian Zacherl; Erwin Lichtenberg
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2018-10-25

Abstract

Es wird eine elektrische Flachleiteranordnung (100) für ein Fahrzeug (940), mit wenigstens einer im Wesentlichen formstabilen Flachleiterschiene (102, 104), die zur elektrischen Isolation zumindest abschnittsweise mit einem Kunststoffmantel (106) ummantelt ist, vorgestellt, wobei ein zumindest abschnittsweise ein magnetisches Material (112) und einen Polymerwerkstoff (114) umfassendes Gehäuse (107) zumindest abschnittsweise die Flachleiterschiene (102, 104) umgreifend angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Flachleiteranordnung für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen.
Stand der Technik
Bisher werden im Automobilbereich zur Energieversorgung meist Kabelbäume in Form von Rundleitern mit zum Teil starken Durchmessern verwendet. Üblicherweise verwendete Kabelbäume weisen aufgrund der gestiegenen Anzahl an Verbrauchern heutiger Fahrzeuge eine erheblich gestiegene Kabelanzahl auf. Zudem ist auch der Durchmesser der Kabel aufgrund des höheren Energiebedarfs gestiegen. Beides hat ein gestiegenes Gewicht der Kabelbäume zur Folge und damit einen höheren Energiebedarf bei der Beschleunigung des Fahrzeugs. Außerdem steigt als weiterer ungewünschter Nebeneffekt der Platzbedarf dieser Kabelbäume an.
Aus diesem Grund steigt der Einsatz von Flachleitern, da durch ihre Verwendung der Einbauraum und das Leitergewicht, insbesondere bei der Verwendung von Aluminium anstelle Kupfer als leitendes Material, stark reduziert werden können. Diese Vorteile sind vor allem bei Kabelbäumen spürbar, die entlang der Bodengruppenkontur vom Motorraum bis zum Heckbereich des Fahrzeugs verlaufen. Darüber hinaus hat die geometrische Form der Flachleiter auch elektrotechnische Vorteile gegenüber Rundleitern. So kann aufgrund des geringeren Gewichts und Platzbedarfs der Flachleiter mit diesen neben der Energie- und Signalversorgung auch die Masserückführung erfolgen. Dies ist vor allem für Fahrzeuge von Vorteil, bei denen nicht leitfähige Karosseriewerkstoffe eingesetzt werden, um beispielsweise Gewicht zu sparen. Hinzu kommt, dass durch den geschichteten, flachen Aufbau die elektromagnetischen Felder außerhalb des Mehrschichtleiters nahezu eliminiert und folglich der induktive Widerstand reduziert wird.
Flachleiteranordnungen, die wenigstens eine Flachleiterschiene aufweisen, sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt.
So offenbart beispielsweise die DE 10 2014 004 431 B4 eine Flachleiteranordnung mit einer Flachleiterschiene, die zur elektrischen Isolation mit einem Kunststoffmantel ummantelt ist. Dabei kann die Flachleiterschiene aus einem Aluminiumwerkstoff gewalzt oder extrudiert (stranggepresst) sein. Auch der Kunststoffmantel kann durch Extrudieren auf die Flachleiterschiene aufgebracht sein. Des Weiteren ist beschrieben, dass auf die Flachleiterschiene zwei zueinander unterschiedliche Kunststoffkomponenten aufgebracht werden, wobei sich eine Kunststoffkomponente einfacher von der Flachleiterschiene entfernen lässt als die andere. Hierfür haftet die eine Kunststoffkomponente besser an der Flachleiterschiene als die andere, was zum Beispiel dadurch bewerkstelligt wird, dass die eine Kunststoffkomponente einen auf die Flachleiterschiene selbsthaftenden Kunststoff aufweist.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2014 109 141 A1 eine Flachleiteranordnung bekannt, bei der wenigstens zwei Flachleiterschienen eine Leitergruppe ausbilden und mit einem Wickelband umwickelt werden, das sich mit sich selbst verbinden kann, aber nicht mit den Flachleiterschienen, und diese so zusammengehalten werden. Die so gebildete Leitergruppe kann zum Beispiel über ein Klettband, das mit dem Wickelband verbindbar ist, an einem Gegenelement befestigt werden. Nachteilig daran ist, dass nur Flachleiterschienen aneinander befestigt werden können.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2015 220 115 A1 schlägt eine Flachleiteranordnung vor, bei der ein Flachleiter einen Verlegeweg für als Rundleiter ausgebildete elektrische Leiter vorgibt. Die elektrischen Leiter sind mit geringem Abstand parallel zu dem Flachleiter verlegt und können auch auf diesem aufliegen, um eine gute Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu gewährleisten.
Durch Schaltvorgänge in beispielsweise Wechselrichtern, Motoren, Elektroniken, Datenkommunikationen etc. werden im Fahrzeug elektrische Wellen beziehungsweise Frequenzen in die Leitungen eingekoppelt. Es erfolgt also ein Übersprechen von Wellen auf die ein- oder mehrlagigen Flachleiterschienen (sog. Multischienen). Dieser Common-Mode-Zustand beziehungsweise diese Störwellen werden weitergetragen und können weitere elektrische und elektronische Systeme stören. Diese Störwellen können über die Schienen auch abstrahlen und somit Daten- und Signalleitungen beeinflussen beziehungsweise Störungen verursachen (EMV). Ähnliche Phänomene sind in Mantelwellen von Datenleitungen oder bei Gleichtaktströmen bekannt.
Durch die längs gerichtete Positionierung der mehrlagigen Schiene und den zum Teil senkrecht dazu abgehenden Leitungen ist im Fahrzeug eine Antennenstruktur aufgebaut. Diese Wellen können ebenfalls zu Störungen im Bordnetz führen.
Dies vorausgeschickt spielt die sogenannte elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) eine wichtige Rolle. EMV beschreibt das störungsfreie Funktionieren der Komponenten und des Gesamtsystems sowie gleichzeitig auch die Beschränkung seines elektromagnetischen Feldes auf die betroffene Komponente selbst und deren Verträglichkeit für die Umgebung hinsichtlich der Störaussendung und Störfestigkeit. Je nach Art der Kopplung wirken dabei andere Störmechanismen, die leitungsgebundene oder leitungsungebundene Störungen hervorrufen. Eine bekannte Maßnahme zur Erhöhung der EMV ist der Einsatz von geschirmten Kabeln, bei denen die Schirmung eine elektrisch-leitende Schutzummantelung ist, die einzelne Leitungen in einem Kabel oder eine Anzahl von Leitungen (oder alle Leitungen) in einem Kabel umgibt. Einerseits durch die Reduktion der elektromagnetischen Einstreuungen und Interferenzen auf die signalführenden Leiter oder in die Komponenten als auch andererseits ein Minimieren der Streuungen aus dem Kabel oder den Komponenten auf die Umwelt unterstützt die Schirmung die EMV.
Über die Schutzummantelung kann hochfrequente Energie unerwünschterweise abgestrahlt werden. Dabei wird die Störung als Mantelwelle, also als Gleichtaktstörung aus dem Gerät geführt und vom Kabel abgestrahlt - das gesamte Kabel bzw. dessen Abschirmung wirkt dabei als Antenne. Um diese Mantelwellen zu dämpfen, werden die Kabel im gesamten Querschnitt durch einen Ferritkern als Mantelwellenfilter geführt. Um auf Gleichspannung führenden Stromversorgungsleitungen hochfrequente Störungen zu dämpfen, werden die einzelnen elektrischen Leitungen oder Stromschienen durch Ferritkerne geführt, welche wie eine Drossel mit geringer Induktivität wirken. So werden hochfrequente Störimpulse auf Versorgungsleitungen gedämpft beziehungsweise deren Ausbreitung auf den angeschlossenen Leitungen reduziert. Bei auftretenden EMV-Problemen wird deshalb - innerhalb einer Neukonstruktion - auf den Leitungen innerhalb der elektrischen Komponente ein Ferritkern vorgesehen. Da hier eine Neukonstruktion notwendig ist, wird der Entwicklungsprozess verlangsamt. Weiterhin können Probleme mit dem zur Verfügung stehenden Bauraum und deren Lösung weitere Verzögerungen implizieren.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel die genannten Störungen im Bordnetz durch eingekoppelte Wellen zu filtern oder zu unterbinden, wobei insbesondere der zur Verfügung stehende Bauraum und die Gewichtsaspekte zu berücksichtigen sind.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
Eine erfindungsgemäße elektrische Flachleiteranordnung, die zum Beispiel für die Verwendung als Batterieleitung oder zentrales Stromversorgungssystem (sog. Energie-Backbone) in einem Fahrzeug eingerichtet ist, weist wenigstens eine im Wesentlichen formstabile, das heißt im Gegensatz zu einer biegeschlaffen Leitung massiv ausgebildete, Flachleiterschiene auf, die zur elektrischen Isolation zumindest abschnittsweise mit einem Kunststoffmantel ummantelt ist. Die Flachleiterschiene - zumindest abschnittsweise - umgreifend ist ein Gehäuse angeordnet, welches ein magnetisches Material und einen Polymerwerkstoff umfasst. Das magnetische Material wirkt als ein elektromagnetisches Dämpfungselement. Durch die Integration eines elektromagnetischen Dämpfungselements in die Flachleiteranordnung werden elektromagnetische Emissionen gedämpft.
Die Flachleiterschiene kann zum Beispiel aus einem Aluminiumwerkstoff, wie etwa Al 99,5 oder noch reinerem Aluminium, oder einer Aluminiumlegierung, stranggepresst (extrudiert) oder gewalzt sein. Je nach Anforderung kann die Flachleiterschiene auch aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung bestehen. Von Vorteil ist, wenn die Flachleiterschiene in Dickenrichtung eine Stärke von etwa 0,5 mm bis 5,0 mm, vorzugsweise von 1,0 mm bis 3,0 mm und in Querrichtung eine Breite von 5 mm bis 60 mm, vorzugsweise von 15 mm bis 60 mm, aufweist.
Das als elektromagnetisches Dämpfungselement wirkende Gehäuse mit dem magnetischen Material ist eingerichtet, den Außenumfang der wenigstens einen im Wesentlichen formstabilen Flachleiterschiene in Längen- und/oder in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise zu umgeben. Durch die Integration des magnetischen Materials in ein entsprechendes Gehäuse wird kein oder wenig zusätzlicher Bauraum benötigt, wobei sich das elektromagnetische Dämpfungselement einfach an der zumindest einen Flachleiterschiene anordnen lässt.
Bevorzugt umfasst das Gehäuse einen Polymerwerkstoff als Matrixwerkstoff sowie das magnetische Material. Dabei kann das magnetische Material als Pulververbundwerkstoff vorliegen. Als Polymerwerkstoff kann ein thermoplastisches Material oder ein vernetzender Duroplast verwendet werden. So eignen sich für das Gehäuse zum Beispiel Thermoplaste oder thermoplastische Elastomere, insbesondere jedoch Polyolefine, wie etwa PP-Copolymere, PE etc., Polyamide, wie etwa PA12 etc., PVC, TPE oder vernetzendes PE. In dieser Ausführungsform ist das magnetische Material in den Polymerwerkstoff quasi als Füllstoff eingebettet.
In einer alternativen Ausführungsform kann aus dem magnetischen Material zumindest ein Einlegeelement geformt sein. In dieser Ausführungsform kann das Einlegeelement zwischen Gehäuseschalen des Gehäuses und der Flachleiterschiene angeordnet sein. Dabei sind die Gehäuseschalen bevorzugt aus dem Polymerwerkstoff gefertigt. In einer Variante sind aus dem magnetischen Material zwei Halbschalen artige Einlageelemente geformt, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Flachleiterschiene angeordnet werden können, um die Flachleiterschiene zumindest abschnittsweise zu umgreifen.
Dabei weist das Gehäuse in einer Ausführungsform bis zu 30 Volumenprozent magnetisches Material, insbesondere bis zu 50 Volumenprozent magnetisches Material, insbesondere bis zu 80 Volumenprozent magnetisches Material auf. Die Menge des magnetischen Materials ist dabei an die zu filternden Wellen anpassbar.
Bei dem magnetischen Material handelt es sich insbesondere um ein weichmagnetisches Material. Diese Ausführungsform erlaubt es, insbesondere hochfrequente elektromagnetische Störungen zu unterdrücken, indem das Filterelement für höhere Frequenzen einen höheren Widerstand darstellt. Das Filterelement wirkt demnach für die elektromagnetische Störung wie eine Drossel.
Bevorzugt ist das magnetische Material Ferrit oder eine ferritische Verbindung, insbesondere Mangan-Zink-Ferrit oder Nickel-Zink-Ferrit. Unter Ferriten können allgemein störwellenfilternde Partikel verstanden werden. So können die Ferrite als Ferritpulver oder Ferritperlen vorliegen. Dabei können die Ferrite nanokristalline Strukturen aufweisen oder ein nanokristalliner Ferrit sein. Typische Korngrößen für einen nanokristallinen Ferrit sind 10 Nanometer - daher die Bezeichnung ‚nanokristallin‘. Diese Struktur ist Ursache für außerordentlich gute weichmagnetische Eigenschaften, die durch Wärmebehandlung unter Einwirkung von äußeren Magnetfeldern in weiten Bereichen einstellbar sind. Das magnetische Material kann Mangan-Zink-Ferrite (MnZn) in der Zusammensetzung Mn_aZn_(1-a)Fe₂O₄ und/oder Nickel-Zink-Ferrite (NiZn) in der Zusammensetzung Ni_aZn_(1-a)Fe₂O₄ umfassen. MnZn hat gegenüber NiZn eine höhere Permeabilität und höhere Sättigungsmagnetisierung. Die elektrische Leitfähigkeit von NiZn ist geringer als MnZn, weshalb NiZn für höhere Frequenzen geeignet ist.
Das Gehäuse kann eine Mehrzahl von Schichten aufweisen, wobei die Schichten sich durch den unterschiedlichen Masseanteil und/oder dem Werkstoff des magnetischen Materials unterscheiden. So kann eine der Schichten des Kunststoffmantel kein magnetisches Material aufweisen, eine weitere Schicht beispielsweise 50 Volumenprozent magnetisches Material und eine zusätzliche Schicht beispielsweise 60 oder 80 Volumenprozent magnetisches Material. Selbstverständlich kann dabei die Dicke der einzelnen Schichten sich ebenfalls unterscheiden. So kann eine der Schichten ausschließlich der elektrischen Isolation dienen und zusätzlich oder alternativ einen Abstand der als elektromagnetisches Dämpfungselement wirkenden, magnetisches Material umfassenden Schicht einstellen. Die Schichten können sowohl nebeneinander als auch übereinander angeordnet sein. Beispielsweise kann das Matrixmaterial ca. 1,2 g/dm³ und der Ferrit ca. 7,86 g/dm³ betragen. Die (maximale) Menge - wie hier beschrieben in Gewichts-Prozenten - des magnetischen Materials ist dann in Abhängigkeit der einzustellenden Kunststoff-Matrix-Viskosität und den Filterparamtern bestimmbar. Andererseits ergibt sich aus der notwendigen Filtercharakteristik die Dicke der entsprechenden Schicht.
Je nach Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine magnetisches Material umfassende Schicht die Flachleiterschiene nicht berührt oder alternativ die zumindest eine Flachleiterschiene zumindest abschnittsweise berührt und abschnittsweise nicht berührt. Durch eine zusätzliche, dünne Schicht des Gehäuses oder des Kunststoffmantels ohne magnetisches Material an dessen Oberfläche kann vorgesehen sein, dass eine magnetisches Material umfassende Schicht des Gehäuses die Flachleiterschiene nicht berührt, aber in unmittelbarer Nähe am Umfang der Flachleiterschiene, zumindest abschnittsweise, angeordnet ist. Eine derartige dünne Schicht ohne magnetisches Material kann als eine separate Folie eingebracht werden. So kann auf der Flachleiterschiene eine entsprechende Folie positioniert werden, bevor das das magnetische Material umfassende Gehäuse aufgebracht wird.
Die entsprechende Folie kann ebenfalls bei der Herstellung des das magnetische Material umfassenden Gehäuses beispielsweise hinterspritzt, hintergossen oder aufgeklebt werden. Die dünne Schicht ohne magnetisches Material kann auch auf den Innenseiten des mit magnetischem Material hergestellten Gehäuses lackiert, gespritzt oder im Tauchbad aufgebracht werden.
Es hat sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Flachleiteranordung eine erste Kunststoffkomponente mit direktem Kontakt zur Flachleiterschiene als elektrische Isolation und eine zumindest abschnittsweise darauf angeordnete, zweite Kunststoffkomponente als Funktionselement beziehungsweise elektromagnetisches Dämpfungselement aufweist. Die Anordnung der Kunststoffkomponenten kann auch umgekehrt erfolgen. Je nach Funktionsanforderung werden entsprechend geeignete Werkstoffe eingesetzt. Das Aufbringen der Kunststoffkomponenten kann durch Extrudieren, insbesondere durch Coextrudieren, erfolgen. In einem ersten Extrusionsschritt kann die Flachleiterschiene mit der elektrisch isolierenden, ersten Kunststoffkomponente ummantelt werden, die idealerweise auch eine gute stoffliche Haftung an dem Werkstoff der Flachleiterschiene gewährleistet. Die zweite Kunststoffkomponente ist entsprechend den Anforderungen an das Dämpfungselement angepasst und kann im gleichen oder einem weiteren Extrusionswerkzeug in einem zweiten Extrusionsschritt aufgetragen werden. Die Materialpaarung lässt sich also optimal an die Anforderungen anpassen und erlaubt so eine kostengünstige konstruktive Auslegung der Flachleiteranordnung. Weiterhin kann eine dritte Kunststoffkomponente als abschließende (Schutz-)Schicht aufgebracht werden, die zum Beispiel flexibler sein kann als die erste Kunststoffkomponente. So kann auch durch eine teilweise oder vollständige Ummantelung der ersten Kunststoffkomponente mit der dritten Kunststoffkomponente, die dann insbesondere abriebfest gewählt ist, ein massiver Abrasionsschutz geschaffen werden. Die Kunststoffkomponenten beziehungsweise Schichten können stoff-, form- oder kraftschlüssig miteinander verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich dazu können die einzelnen Schichten auch aneinander abgleitbar gestaltet sein. Durch eine geeignete Werkstoffpaarung kann auch die Funktionssicherheit verbessert werden, indem die Ausbreitung eines möglichen Materialrisses dadurch gestoppt wird, dass entweder zwei aneinander abgleitbare Kunststoffe oder eine Hart-Weich-Kombination verwendet werden.
In einer besonderen Ausführungsform weist das Gehäuse und/oder das Einlegeelement und/oder eine magnetisches Material umfassende Schicht der Flachleiteranordnung einen Spalt auf, dessen Spaltdicke auf eine spezielle zu filternde Frequenz abgestimmt ist. Der Spalt ist derart ausgeführt, dass die Flachleiterschiene bis auf im Bereich des Spalts umfasst wird und im Bereich des Spalts eine Lücke, zumindest in Bezug auf das magnetische Material, verbleibt. Die Spaltbreite ist an eine zu filternde Frequenz angepasst und zu dieser Frequenz in einem Toleranzbereich proportional. Vorteilhafterweise wird durch den Spalt erreicht, dass der als elektromagnetisches Dämpfungselement wirkende Kunststoffmantel nicht oder viel später in die Sättigung geht. Dabei kann sich der Spalt von einem Außenumfang oder einer Außenumfangsfläche des Kunststoffmantels zu einem Innenumfang oder einer Innenumfangsfläche des Gehäuses und/oder des Einlegeelements und/oder des magnetischen Materials erstrecken. Alternativ kann der Spalt als eine Rinne ausgebildet sein, das heißt er erstreckt sich teilweise vom Außenumfang in Richtung des Innenumfangs oder vom Innenumfang in Richtung des Außenumfangs. Eine Tiefe der Rinne kann beispielsweise mindestens 5 % sich in das Material hinein erstrecken oder mindestens 25 % oder zumindest 50 %. Sowohl durch eine Ausführungsform als ein Spalt oder eine Rinne kann dabei ein Kondensatoreffekt erzielt werden, der einem parallel geschalteten Kondensator entsprechen kann. Tiefe, Breite und Länge einer derartigen Rinne sind an eine zu filternde Frequenz angepasst und zu dieser Frequenz in einem Toleranzbereich proportional. Optional kann weiterhin sowohl ein Spalt als auch eine Rinne vorgesehen sein. In einer speziellen Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass sich der Spalt und zusätzlich oder alternativ die Rinne ausschließlich auf eine Schicht oder die Schichten bezieht, die magnetisches Material umfassen. Mit anderen Worten können der Spalt und/oder die Rinne mit Kunststoff ausgefüllt sein, sofern dieser kein oder fast kein magnetisches Material aufweist.
Die Flachleiteranordnung kann auch zwei oder mehr einzelne Flachleiterschienen aufweisen, die vorzugsweise mit einander zugewandten Flachseiten in Dickenrichtung zueinander lagig angeordnet sind. Dabei kann zwischen zwei Flachleiterschienen eine elektrisch isolierende Folie angeordnet sein.
Die Flachleiteranordnung kann auch als sogenannte Multischiene mit einer oder mehreren Flachleiterschienen als Potential-führende Versorgungsschienen und wenigstens einer Flachleiterschiene als Masserückführung ausgebildet sein. Die Flachleiteranordnung kann somit auch zwei oder mehr einzelne Flachleiterschienen aufweisen, die vorzugsweise mit einander zugwandten Flachseiten zueinander lagig angeordnet sind.
In einer Ausführungsform weist das Gehäuse zumindest ein Scharnier auf, über welches zwei Gehäusehälften zusammengehalten werden, wobei sich somit das Gehäuse zur Montage an der Flachleiterschiene öffnen und an der passenden Position schließen lässt. Weiterhin weist das Gehäuse in einer besonderen Ausführungsform zumindest ein Rastelement auf. So kann das Gehäuse an einer Gehäuseseite ein Scharnier und einer hierzu gegenüberliegenden Gehäuseseite ein Rastelement aufweisen, um das Gehäuse in einem definierten, geschlossenen Zustand zu halten. Alternativ kann das Gehäuse an zwei Gehäuseseiten jeweils zumindest ein Rastelement aufweisen, um zwei Gehäusehälften zueinander zu positionieren und in Position zu halten. In einer weiteren Variante kann an dem Gehäuse ein Wickelband vorgesehen sein, welches die zumindest zwei Gehäusehälften umschließt und so in Position und in einem geschlossenen Zustand hält. Unter einem Rastelement kann beispielsweise ein Rastelement und ein Gegenrastelement verstanden werden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Flachleiteranordnung. Die Flachleiteranordnung kann eine Anzahl Flachleiterschienen, das heißt eine, zwei, drei oder mehr Flachleiterschienen, aufweisen. Mit dem Verfahren lassen sich insbesondere die vorstehend erläuterten Ausführungsvarianten herstellen. Die folgenden Schritte sind dabei vorgesehen:

- Zunächst wird wenigstens eine Flachleiterschiene bereitgestellt. Die Bereitstellung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass die Flachleiterschiene aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung im Strangpressverfahren oder im Walzprozess hergestellt wird. Alternativ dazu kann die Bereitstellung der Flachleiterschiene auch aus gewalztem Kupfer bzw. einer Kupferlegierung erfolgen.
- Dann wird ein Gehäuse an der Flachleiterschiene derart angeordnet, dass das Gehäuse zumindest abschnittsweise die Flachleiterschiene umgreift.
- Erfindungsgemäß umfasst das Gehäuse ein magnetisches Material und einen Polymerwerkstoff.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse oder die Flachleiterschiene im Extrusions- bzw. im Coextrusionsverfahren mit einer ersten Kunststoffkomponente und einer um diese angeordneten sowie dazu unterschiedlichen, zweiten Kunststoffkomponente ausgebildet wird. Die erste Kunststoffkomponente und die zweite Kunststoffkomponente unterscheiden sich vorzugsweise in ihrer Zusammensetzung, sodass eine der Kunststoffkomponenten die Flachleiterschiene elektrisch isoliert und die andere das magnetische Material umfasst. Beispielsweise kann in einem ersten Extrusionsschritt das Gehäuse oder die Flachleiterschiene mit der einen Kunststoffkomponente ummantelt werden. In einem weiteren Extrusionsschritt kann dann die andere Kunststoffkomponente mit dem gleichen oder einem weiteren Extrusionswerkzeug um die erste Kunststoffkomponente herum angeordnet werden. Eine dritte Kunststoffkomponente kann beispielsweise zusätzlich als Abrasionsschutz dienen und so die mechanische Beanspruchbarkeit erhöhen.
Alternativ zur Coextrusion der zweiten Kunststoffkomponente kann diese auch geschäumt werden. Das magnetische Material kann auch separat zu einem Polymerwerkstoff lackiert oder beflockt werden. Alternativ kann das Gehäuse auch durch Umgießen oder Umspritzen der Flachleiterschiene erzeugt werden.
Figurenliste
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 bis 8 jeweils eine schematische Darstellung von Flachleiteranordnungen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung;
9 eine perspektivische Seitenansicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Flachleiteranordnung; und
10 einen Prozessablauf eines Herstellungsverfahrens zum Herstellen einer Flachleiteranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Flachleiteranordnung 100 für ein Fahrzeug. Die Flachleiteranordnung umfasst dabei eine erste im Wesentlichen formstabile Flachleiterschiene 102 sowie eine zweite im Wesentlichen formstabile Flachleiterschiene 104, welche jeweils von einem Kunststoffmantel 106 ummantelt sind. Neben der Verlegung als mehrlagiges Flachleitersystem (beispielsweise Masserückführung mit B+-Leitung und/oder Fahrzeug-Innenraumversorgung) im 12-V- oder 48-V-Bordnetz ist auch eine mehrlagige Verlegung im HV-Bereich von Vorteil. Der mehrlagige Aufbau der Multischienen 102, 104, d.h. der parallel positionierte Versorgungs- und Masserückfluss ist eine ideale Lösung zur Unterbindung von elektromagnetischen Feldern im Fahrzeug. Hier wird aufgezeigt, wie weiterhin durch Schaltvorgänge eingekoppelte elektrische Wellen effizient und nahezu Bauraum-neutral gefiltert werden können.
Folgende Kopplungsmechanismen werden unterschieden:
Die Impedanzkopplung entsteht an gemeinsamen Impedanzen des Störstromkreises mit dem Stromkreis der Störsenke. Dies können gemeinsame Bauelemente oder Leitungsabschnitte beider Stromkreise sein, über die beispielsweise Ausgleichsströme fließen, die über die Impedanz des gemeinsamen Leitungsabschnitts Spannungen einkoppeln. Bei Leiterplatten entsteht eine Impedanzkopplung gegebenenfalls auch über nicht ausreichend dimensionierte Massebahnen und Stützkondensatoren.
Kapazitive Kopplung bezeichnet die Beeinflussung durch ein elektrisches Feld, beispielsweise Überkopplung auf parallel geführte Leiter in einem Kabel oder Kabelkanal oder parallel geführte Leiterbahnen auf einer Leiterplatte. Dieser Effekt kann beispielsweise zwischen parallelgeführten Leitungen mit hochohmigen Abschlussimpedanzen auftreten.
Induktive Kopplung bezeichnet die Beeinflussung einer Störsenke durch ein Magnetfeld. Die Induktive Verkopplung entsteht durch Magnetfeldeinkopplung, üblicherweise in Leiterschleifen, beispielsweise zwischen parallelgeführten Leiterschleifen, die jeweils niederohmige Abschlussimpedanzen aufweisen.
Von Strahlungskopplung spricht man, wenn ein elektromagnetisches Feld auf eine Störsenke einwirkt. Elektrische Leiter eines Kabels oder auf Platinen können als Antenne wirken und beispielsweise Radio- oder Funksignale empfangen, die auf dem Leiter als Störsignale entstehen.
Die Flachleiterschienen 102, 104 sind zur elektrischen Isolation mit einem Kunststoffmantel ummantelt. Weiterhin ist ein Gehäuse 107 derart an der Flachleiterschiene beziehungsweise wie hier dargestellt den beiden Flachleiterschienen 102, 104 angeordnet, dass das Gehäuse im Wesentlichen die Flachleiterschienen 102, 104 umgreift. Dabei umfasst das Gehäuse 107 ein magnetisches Material 112 und einen Polymerwerkstoff.
In dem in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist um die erste Flachleiterschiene 102 eine erste Schicht 108 des Kunststoffmantels 106 und um die zweite Flachleiterschiene 104 eine weitere erste Schicht 108' angeordnet. Das Gehäuse 107 schafft eine zweite Schicht 110, die zumindest abschnittsweise die beiden Flachleiterschienen 102, 104 umgreift. Die erste Schicht 108 der ersten Flachleiterschiene 102 ist mit der ersten Schicht 108' der zweiten Flachleiterschiene 104 auf den einander zugewandten Seiten in Kontakt. Die so gemeinsam angeordneten Flachleiterschienen 102, 104 sind in einem Abschnitt von der das Gehäuse 107 bildenden zweiten Schicht 110 umfasst. Das Gehäuse 107 beziehungsweise die das Gehäuse 107 bildende zweite Schicht 110 umfasst das magnetische Material 112. Das magnetische Material 112 ist hier nur symbolisch dargestellt. In bevorzugten Ausführungsbeispielen ist das magnetische Material 112 homogen im Gehäuse oder in der betreffenden Schicht (hier zweite Schicht 110) verteilt. Weiterhin umfasst das Gehäuse 107 den Polymerwerkstoff 114. Der Polymerwerkstoff 114 und das magnetische Material 112 sind homogen durchmischt.
Weiterhin weist das Gehäuse 107 ein Scharnier 126 auf. Das Gehäuse 107 wird aus zwei Gehäusehalbschalen 128 gebildet. In dem in 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Gehäusehalbschalen 128 um zwei U-förmige Gehäusehalbschalen 128. Alternativ können diese auch als eine U-förmige Gehäusehalbschale und einen Deckel oder beispielsweise durch zwei L-förmige Gehäusehalbschalen 128 ausgeformt sein. Die beiden Gehäusehalbschalen 128 sind über das Scharnier 126 verbunden. Auf der dem Scharnier gegenüberliegenden Seite können Rastelemente, wie diese in 5 und 6 dargestellt sind, vorgesehen sein, um das Gehäuse 107 in einem geschlossenen Zustand sicher zu halten. In diesem Fall können die beiden Gehäusehalbschalen 128 im zusammengeklapptem Zustand über zumindest ein entsprechendes Rastelement verrastet werden.
1 und 2 unterscheiden sich darin, dass in 1 das Gehäuse 107 in einem geschlossenen Zustand und in 2 in einem aufgeklappten Zustand dargestellt ist.
Die erste Schicht 108, 108' schafft in diesem Ausführungsbeispiel eine elektrische Isolation für die jeweils ummantelte Flachleiterschiene 102, 104. Die zweite Schicht 110 ist aus einem mit magnetischem Material 112 gefülltem Kunststoff 114 für die Ausbildung einer Störwellenfilterung. Der Kunststoff 114 schafft eine Polymermatrix zur Aufnahme des magnetischen Materials 112. Die Menge des magnetischen Materials 112 im Gehäuse 107 bzw. in der das magnetische Material 112 umfassenden Schicht 110 des Gehäuses 107 ist applikationsspezifisch angepasst.
In einem günstigen Ausführungsbeispiel weist die das magnetische Material 112 umfassende Schicht 110 in etwa 30-80 Volumenprozent magnetisches Material 112 auf.
Bei dem Kunststoff 114 handelt es sich bevorzugt um einen Polymerwerkstoff, bei dem magnetischen Material 112 handelt es sich bevorzugt um Ferrite oder eine ferritische Verbindung.
In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die zweite Schicht 110 des Kunststoffmantels 106 zwei Spalte 116 auf, die sich von einer Außenumfangsfläche 118 der zweiten Schicht 110 bis hin zu einer Innenumfangsfläche 120 der zweiten Schicht 110 erstrecken. Dabei kann der Spalt 116 entweder durch Luft getrennt sein oder in dem Spalt 116 ist beispielsweise eine Folie angeordnet. Alternativ ist der Spalt 116 dadurch ausgebildet (nicht dargestellt), dass hier kein magnetisches Material 112 in der entsprechenden Schicht angeordnet ist. So ist also in einer ersten Variante der Spalt 116 in der das magnetische Material umfassenden Schicht 110 ausgebildet, d.h. die Schicht 110 weist einen Spalt 116 auf, oder alternativ ist innerhalb der Schicht 110 das magnetische Material 112 derart angeordnet, dass ein Spalt 116 bei der Anordnung des magnetischen Materials 112 entsteht. Die Breite des Spalts 116 ist an die zu filternden Frequenzen angepasst. Die Spalte 116 sind auf der einen Seite durch das Scharnier 126 und auf der gegenüberliegenden Seite durch das Zusammentreffen der beiden Gehäusehalbschalen 128 bedingt.
Die erste Schicht 108 um die erste Flachleiterschiene 102 und die erste Schicht 108' um die zweite Flachleiterschiene 104 schaffen im Zusammenspiel einen Abstand 122 zwischen den beiden Flachleiterschienen 102, 104, die somit in einem definierten Abstand 122 zueinander beabstandet angeordnet sind. Optional könnte zwischen den beiden ummantelten Flachleiterschienen 102, 104 zusätzlich ein Trennelement beispielsweise in Form einer Folie eingebracht werden.
In einer Variante ist die dem Scharnier 126 gegenüberliegende Seite der beiden Gehäusehalbschalen 128 als ein in 1 oder 2 nicht dargestelltes Klemmelement ausgebildet. In dieser Variante wird die zweite Schicht 110 je Flachleiterschiene 102, 104 separat als Halbschale ausgeformt und danach die beiden Elemente zusammengesetzt, wobei die als Halbschale ausgebildete zweite Schicht 110 der ersten Flachleiterschiene 102 mit der als Halbschale ausgebildeten zweiten Schicht 110 der zweiten Flachleiterschiene 104 auf der einen Seite über das Scharnier 126 und auf der gegenüberliegenden Seite über das Klemmelement zusammengehalten werden. Das Klemmelement 540 schafft eine Rastverbindung zwischen den beiden Halbschalen. Je nach Herstellungsverfahren werden die beiden Halbschalen separat ausgeformt und dann alle Einzelteile zusammengesetzt oder die Halbschalen werden auf die erste Flachleiterschiene 102 und die zweite Flachleiterschiene 104 direkt aufgespritzt oder extrudiert, beispielsweise in Kombination mit einem eingelegten Scharnier 126 oder Klemmelement 540.
Die hier gezeigte Lösung besteht darin, dass möglichst in einem zentralen Punkt ein Störwellenfilter positioniert ist.
Durch die Backbone-Struktur (zentrale Versorgung) fließen alle Versorgungsströme und Störströme über die (mehrlagige) Flachleiteranordnung 100, die auch als Multischiene bezeichnet wird. Hierdurch kann durch eine einzige Positionierung eines Störwellenfilters entstehende Störwellen zentral gedämpft werden. Als Störwellenfilter fungiert in dem konkreten Beispiel die zweite Schicht 110 mit dem darin eingebetteten magnetischen Material 112.
Ein Vorteil ist, dass die dargestellten Störwellenfilter bei beliebig vielen Einzelschienenlagen funktioniert. Allein durch die Platzierung des Filters an der Außenstruktur der mehrlagigen Schienen kann eine Dämpfung erfolgen, weil die Störwellen an den Außenkanten der Multischiene auftreten.
Im konventionellen Kabelbaum ist eine Verwendung mehrerer unterschiedlicher Filter notwendig, da hier keine zentrale Verbindungsstelle analog einer Backbone-Struktur vorhanden ist. Bei einem mehrlagigen Flachleiter, das heißt Flachleiteranordnung 100 oder Multischiene, braucht lediglich nur ein zentral positionierter Filter eingesetzt werden, welcher kostengünstig und gewichtssparend ist.
Der Filter wird direkt an die Einzelschiene der Multischiene aufgebracht. Eine Halbschalenstruktur ist besonders geeignet. Durch einen gewissen Abstand der Schienen inkl. den Störwellenfilter-Halbschalen in Form der zweiten Schicht 110 zueinander (Spalt 116 als Luftspalt oder durch Folieneinsatz) kann das Ausbreiten eines Wirbelstromes unterbunden werden.
Die Störwellen-filternden Partikel sollten für ein optimales Ergebnis möglichst oberflächennah an den Einzelschienen 102, 104 aufgebracht werden. Das Störwellenfilter-Material kann an den erwarteten Frequenzbereichen angepasst sein. Beispielsweise ist ein Ferrit, Ferritpulver, sind Ferritlegierungen, Partikel oder Ferritperlen sowie nanokristalline Materialien für Frequenzen von 80 MHz bis 1 GHz geeignet.
Die mögliche Ausführungsform des Aufbringens der Störwellenfilter ist ein lokal begrenztes Ummanteln der ein- oder mehrlagigen Flachleiterschiene 102, 104 mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse 107 bzw. die Gehäusehalbschalen 128:

- mit aus magnetischem Material 112 versetztem Polymerwerkstoff 114 versehen sind
- mit einem oder mehreren Einlegeteilen 330 aus magnetischem Material versehen sind
- im Spritzgießverfahren hergestellt sind
- im Extrusions- oder. Coextrusionsprozess hergestellt sind
- im Gießverfahren hergestellt sind
- das magnetische, störwellenfilternde Material 112 bzw. die Einlegeelemente 330 mit Kunststoff umspritzt, hinterspritzt oder hintergossen sind
- auf den innenliegenden Seiten mit Störwellenfiltermaterial lackiert, beflockt, laminiert oder beklebt sind.

Der Störwellenfilter ist in dem ersten Ausführungsbeispiel als Gehäuse beziehungswiese als Manschette ausgeführt. Eine exemplarische Ausführungsform ist ein Gehäuse 107, hergestellt mit Störwellen-filternden Partikeln (mit Luftspalt zur Wirbelstromunterbrechung).
Bei der Herstellung eines Gehäuses als Störwellenfilter können alle konventionellen Kunststoffverarbeitungsverfahren eingesetzt werden. Insbesondere durch die Spritzgießverarbeitung kann ein mit permeabel wirkendem Material versetzter Polymerwerkstoff geometrisch optimal eingesetzt werden. Es kann auch ein konventioneller Kunststoff zur Herstellung von Gehäusen mit gegebenenfalls einer Dichtung (beispielsweise in der 2K-Technik) eingesetzt werden. Hierbei können Einlegeelemente (Ferrite) eingesetzt werden, wie dies in 3 und 4 exemplarisch dargestellt ist. Der Vorteil der Gehäuse-Verwendung besteht darin, dass bestehende funktionale Gehäuse, wie ein Kontaktgehäuse oder Halteelement als Filter mit verwendet werden können.
Zur Unterbindung von möglichen Wirbelströmen kann beim Umgießen oder nachträglich eine Folie zwischen den Einzelschienen positioniert werden, um somit einen Spalt 116 zu erzeugen. Analog dazu kann ein definierter Luftspalt erzeugt werden.
Anpassung der Masse und des Materials an Störfrequenzen:
Das besondere an der dargestellten Lösung ist, dass das mit Ferrit beaufschlagte Material an den Einzelschienen nahezu volumenneutral realisiert werden kann. Hinzu kommt, dass das Störwellenfiltermaterial in optimaler Weise sehr nahe an der Flachleiterschiene positioniert wird, unter anderem durch eine mögliche form-, kraft- oder sogar stoffschlüssige Verbindung.
Bei hohen Frequenzen reichen geringe Materialstärken aus, um eine optimale Dämpfungswirkung zu erzielen. Bei niedrigen Frequenzen sind eher höhere Materialstärken von Vorteil.
Zum nachträglichen Anbringen von Entstörkernen um Leitungen gibt es geteilte, rastbare Ring- und Flachbandkabelferrite, welche normalerweise an elektrischen Leitungen angebracht werden können. Diese Mantelwellenfilter werden auch als Klappferrite bezeichnet. Mantelwellenfilter werden meistens aus den Materialien wie Eisen-Nickel-Zink hergestellt aber es gibt sie auch aus Eisen-Mangan-Zink. Erstere sind für Störungen zwischen 10 MHz bis zu 2 GHz geeignet, letztere sind eher für Störungen im unteren Frequenzbereich im Bereich von 500 kHz bis 20 MHz als Filter anzuwenden.
Für ein Leitungsbündel zwischen zwei Geräten, von denen nur ein Gerät geerdet ist, wirkt ein Mantelwellenfilter im Allgemeinen nicht. Bei einer solchen Konfiguration breiten sich Mantelwellen als stehende Welle aus. Bei stehenden Wellen wirkt der Ferritkernmantelwellenfilter nur an den Orten, an denen sich in Abhängigkeit von Frequenz und Wellenlänge ein Strombauch bildet, aber nicht dort, wo sich ein Stromknoten einstellt. Mantelwellenfilter gibt es für unterschiedliche Frequenzbereiche und Drahtquerschnitte.
Bei der Herstellung der elektrischen Isolation der Flachleiterschienen 102, 104 kann im Coextrusionsverfahren eine weitere Schicht erzeugt werden. Diese kann ähnlich den Pulververbundwerkstoffen (Pulverkerne) aus einem mit Ferriten gefüllten Polymerwerkstoff bestehen. Anders als bei den Ferritkernen ist hierbei die Schicht über die komplette Länge der Flachleiter 102, 104 oder über entsprechende Abschnitte der Flachleiter 102, 104 aufgebracht. Durch eine geschickte Auslegung kann die coextrudierte Pulververbundschicht so aufgebracht sein, dass diese einen geschlossenen Ring bildet, wenn beispielsweise zwei Flachleiterschienen 102, 104 übereinander liegend angeordnet sind.
Analog dazu kann anstelle eines Coextrusionsverfahren ein Gießverfahren oder Spritzgießverfahren verwendet werden. Hierdurch kann eine genaue Positionierung des Störwellenfilters erfolgen. Die Positionierung erfolgt vorzugsweise im Wellen-einspeisenden Bereich der mehrlagigen Schienen. Als Polymermaterial als Matrixwerkstoff kann ein Thermoplast oder vernetzender Duroplast eingesetzt werden.
Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel schafft vorteilhafterweise eine Unterdrückung bzw. Auslöschung von Störfrequenzen bzw. Störsignalen in einer mehrlagigen Flachleiterstruktur (Multischiene) durch lokal aufgebrachte Störfrequenzen-filternde Materialien mit hoher Permeabilitätszahl oder eine co-extrudierte Filterschicht (Pulververbundwerkstoffen) oder alternativ auflackierte oder beflockte Bereiche mit Störfrequenzen-filternden Materialien. Dabei erfolgt lediglich eine einzige, zentrale Positionierung eines Störwellenfilters bei einer Backbone-Struktur. Ein weiterer Vorteil ist die Funktionalität des Störwellenfilters bei beliebig vielen Einzelschienenlagen. Es ergibt sich eine optimale oberflächennahe Position des Filters durch Materialauftrag (formschlüssig, ggf. stoffschlüssig), optimale Anpassung der Masse und des Materials an die Störfrequenzen, sowie sehr geringe Materialstärken und dadurch sehr geringer Bauraum erforderlich. Dabei ist eine Verwendung einer konventionellen Kunststoffverarbeitungstechnik zur Filterherstellung angedacht.
Weiterhin kann vorteilhafter Weise das Gehäuse 107 als Kontaktierungsgehäuse, Stromverteilergehäuse oder Halte- bzw. Fixierungselement für die ein- oder mehrlagige Flachleiterschienenanordnung 100 ausgeführt sein.
Durch den Extrusionsprozess zur Herstellung der Isolationsschichten 108, 108' können sehr genaue Außenkonturen der Flachleiterschienen 102, 104 mit geringen Toleranzen erzeugt werden. Hierdurch können die Gehäuse 107 bzw. die Gehäusehalbschalen 128 sehr genau und nahe an die Flachleiterschienenoberflächen positioniert werden. Z.B. kann das Gehäuse 107, die Gehäusehalbschalen 128 oder die Einlegeelemente 330 kraftschlüssig, federnd oder z.B. durch eine Verklebung stoffschlüssig direkt sehr nahe an die Flachleiterschienenoberfläche aufgebracht werden.
3 und 4 zeigen in einer schematischen, dreidimensionalen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei sind zwischen aus dem Polymerwerkstoff gebildeten Gehäusehalbschalen 128 und den Flachleiterschienen 102, 104 Einlegeelemente 330 angeordnet. Die Einlegeelemente 330 sind im Wesentlichen aus permeabel wirkendem, magnetischem Material 112 gefertigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Einlegeelemente eine U-Form auf. Diese weist Vorteile in Bezug auf ein Gleichteilekonzept auf, sowie dass eine Unterbrechung bei einem Mehrlagensystem mit einem Abschnitt zwischen zwei Flachleiterschienen 102, 104 zusammenfallen kann. Ansonsten wird zur Form auch auf die Ausführungen zu den Gehäusehalbschalen 128 weiter oben verwiesen. Die zweite Schicht 110 ist jeweils als Halbschale ausgeformt und umschließt in der in 3 und 4 dargestellten Ausführungsform die Flachleiteranordnung 100.
Die Einlegeteile 330 sind den auftretenden Frequenzen angepasst und können hintereinander oder übereinander im Gehäuse angeordnet sein.
Das in 5 und 6 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangegangenen dadurch, dass die zwei Gehäusehalbschalen 128 über Rastelemente 540 miteinander verbunden sind. Dabei sind die Gehäusehalbschalen 128 entweder entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel aus einer Kombination von magnetischem Material 112 und einem Polymerwerkstoff 114 gebildet oder das magnetische Material 112 liegt wie zumindest in 5 dargestellt in Form von Einlegeelementen 330 vor. Alternativ ist die zweite Schicht 110 als eine Kombination von magnetischem Material 112 und einem Polymerwerkstoff 114 gebildet und wird von zusätzlichen Gehäusehalbschalen geschützt.
Das in 7 und 8 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den vorangegangenen dadurch, dass die zwei Gehäusehalbschalen 128 über ein Wickelband, Klebeband oder Kabelbinder 750 an die ein- oder mehrlagige Schiene angebracht werden. Dies kann auch zusätzlich mit einem Scharnier oder mit Rastelementen kombiniert werden. Bei den Gehäusehalbschalen 128 kann es sich um ein Ausführungsbeispiel ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel, ähnlich dem zweiten Ausführungsbeispiel oder wie bereits in der Beschreibung zum dritten Ausführungsbeispiel angedeutet um eine Kombination dieser handeln, d.h. dass sowohl in den Gehäusehalbschalen 128 magnetisches Material eingearbeitet ist, als auch Einlegelemente 330, 110', 110", 110"' zum Einsatz kommen.
Vorteilhafter Weise kann durch die Verwendung von Wickelbändern, Klebebändern oder Kabelbindern zur Fixierung der Gehäusehalbschalen 128 bzw. der Gehäuse 107 diese im Extrusions- oder Coextrusionsverfahren hergestellt werden.
9 zeigt ein Grundprinzip eines elektrischen Energieversorgungssystems für ein Fahrzeug 940 in einer perspektivischen Seitenansicht. Das Energieversorgungssystem, dass auch als (Energie-) Bordnetz bezeichnet werden kann, dient der Stromversorgung von einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs 940, die über das Fahrzeug 940 verteilt angeordnet sind. Quasi das Rückgrat des Energieversorgungssystems bildet eine Flachleiteranordnung 100. Diese ist mit einer (nicht dargestellten) Fahrzeug-Batterie elektrisch verbunden. Wenn die Flachleiteranordnung 100 eine Masseleitung umfasst, so ist diese mit dem Minuspol der Fahrzeugbatterie elektrisch verbunden, potenzialführende Flachleiterschienen 102, 104 sind jeweils mit einem elektrischen Pluspol der Stromversorgung elektrisch gekoppelt. Wie bereits ausgeführt kann die Flachleiteranordnung 100 eine Mehrzahl von potenzialführenden Flachleiterschienen 102, 104 aufweisen, die jeweils eine andere Spannungslage aufweisen, beispielsweise 12 V, 48 V und/oder Hochvolt. Optional kann die Flachleiteranordnung 100 zusätzliche Daten- und Steuerleitungen aufweisen, die jedoch hier nicht weiter betrachtet werden.
Das Energieversorgungssystem ist in dieser Darstellung an einer Rohkarosserie des darauf aufbauenden Fahrzeugs 940 angeordnet und besteht im Wesentlichen aus einer an der Rohkarosserie angeordneten Flachleiteranordnung 100. Die Flachleiteranordnung 100 liegt beispielsweise in Breitenrichtung der Rohkarosserie mittig auf einer Bodengruppe obenauf und erstreckt sich in deren Längsrichtung, das heißt, dass die Flachleiteranordnung 100 einem späteren Fahrzeuginnenraum zugewandt ist.
Eine Verlegung der Flachleiteranordnung 100 unterflur (im Außenbereich unterhalb der Karosserie) oder im Motorraum ist ebenfalls möglich.
Die dargestellten exemplarischen Ausführungen der Flachleiteranordnung 100 mit elektromagnetischem Filterelement können auch in oder an Hochvolt-Batterien Verwendung finden.
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1-7 als Referenz beibehalten.
10 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Herstellen einer elektrischen Flachleiteranordnung 100 mit einem ersten Schritt S1 bereitstellen von wenigstens einer Flachleiterschiene 102, 104 sowie einem zweiten Schritt S2 Anordnen eines Gehäuses 107 um die wenigstens eine Flachleiterschiene 102, 104, wobei das Gehäuse 107 zumindest abschnittsweise ein magnetisches Material 112 als Einlegeelement 330 oder im Polymerverbund sowie einen Polymerwerkstoff umfasst.
Da es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.
Bezugszeichenliste

100: Flachleiteranordnung, Multischiene
102: (erste) Flachleiterschiene
104: zweite Flachleiterschiene
106: Kunststoffmantel
107: Gehäuse
108, 108': erste Schicht
110: zweite Schicht
112: magnetisches Material
114: Kunststoff, Polymerwerkstoff
116: Spalt
118: Außenumfangsfläche
120: Innenumfangsfläche
122: Abstand, Spaltdicke
126: Scharnier
128: Gehäusehalbschale, Halbschale
330: Einlegeelement
540: Rastelement, Klemmelement
750: Wickelband, Klebeband oder Kabelbinder
730: Folie
940: Fahrzeug
S1, S2: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014004431 B4 [0005]
DE 102014109141 A1 [0006]
DE 102015220115 A1 [0007]

Claims

Elektrische Flachleiteranordnung (100) für ein Fahrzeug (940), mit wenigstens einer im Wesentlichen formstabilen Flachleiterschiene (102, 104), die zur elektrischen Isolation zumindest abschnittsweise mit einem Kunststoffmantel (106) ummantelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein, ein magnetisches Material (112) und einen Polymerwerkstoff (114) umfassendes, Gehäuse (107) zumindest abschnittsweise die Flachleiterschiene (102, 104) umgreifend angeordnet ist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei der das Gehäuse (107) den Polymerwerkstoff (114) und das magnetische Material (112) als Pulververbundwerkstoff beinhaltet.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß Anspruch 1, bei der das magnetische Material (112) als zumindest ein Einlegeelement (330) geformt ist, das zwischen aus dem Polymerwerkstoff geformten Gehäusehalbschalen (128) des Gehäuses (107) und der Flachleiterschiene (102, 104) angeordnet ist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Gehäuse (107) bis zu 60 Volumenprozent magnetisches Material (112) umfasst.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das magnetische Material (112) Ferrite oder eine ferritische Verbindung, insbesondere Mangan-Zink-Ferrit oder Nickel-Zink-Ferrit, ist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Gehäuse (107) eine Mehrzahl Schichten (108, 108', 110) aufweist, wobei der prozentuale Anteil des magnetischen Materials (112) je Schicht (108, 108', 110) variiert.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei der zumindest eine Schicht (108, 108', 110) kein magnetisches Material (112) aufweist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Gehäuse (107) und/oder die magnetisches Material (112) umfassenden Schichten (108, 108', 110) einen durchgehenden Spalt (116) von einem Außenumfang (118) zu einem Innenumfang (120) aufweisen, wobei die Spaltdicke (122) auf eine spezielle zu filternde Frequenz abgestimmt ist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei der in dem durchgehenden Spalt (116) ein Trennelement und/oder eine Folie (730) angeordnet ist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit wenigstens einer zweiten, im Wesentlichen formstabilen, Flachleiterschiene (104), die beabstandet zur ersten im Wesentlichen formstabilen Flachleiterschiene (102) angeordnet ist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß dem vorangegangenen Anspruch, bei der zwischen den Flachleiterschienen (102, 104) ein Trennelement und/oder eine Folie (730) angeordnet ist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Gehäuse (107) ein Scharnier (126) aufweist.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Gehäuse (107) Rastelemente (540) aufweist und/oder Gehäuseteile über ein Wickelband, Klebeband oder Kabelbinder (760) zusammengehalten werden.
Elektrische Flachleiteranordnung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Gehäuse (107) gleichzeitig oder einteilig für zumindest eine Flachleiterschiene (102, 104) als Kontaktierungsgehäuse, Stromverteilergehäuse oder Halterung bzw. Fixierungselement ausgeführt ist.
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Flachleiteranordnung (100), mit den Schritten: - Bereitstellen (S1) von wenigstens einer Flachleiterschiene (102, 104), und - Anordnen (S2) eines ein magnetisches Material (112) und einen Polymerwerkstoff (114) umfassenden Gehäuses (107), sodass dieses zumindest abschnittsweise die Flachleiterschiene (102, 104) umgreift.