-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport von Gegenständen auf dem Dach eines Fahrzeugs mit elektrischer Verbindung an ein Bordnetz des Fahrzeugs und ein Fahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung. Die Energiezufuhr und -übertragung in die Vorrichtung erfolgt mittels elektrisch kontaktierter Stromschienen.
-
Häufig besteht bei Fahrten mit einem Fahrzeug die Notwendigkeit, Dinge zu transportieren oder mitzunehmen, so wie es bei Urlaubsreisen der Fall ist. Trotz zunehmender Größe der Fahrzeuge müssen oder sollen immer wieder Gegenstände auf dem Dach des Fahrzeugs transportiert werden. Dazu sind Dachrelinge vorgesehen, an oder auf denen die zu transportierenden Dinge angeordnet und befestigt werden, gegebenenfalls unter Verwendung von Querträgern zwischen den Dachrelingen.
-
Unter den zu transportierenden Objekten finden sich auch elektrische Verbraucher, wie Kühl- oder Heizboxen, Drohnen oder E-Bikes. Es wäre wünschenswert, wenn diese während der Fahrt nicht nur transportiert, sondern auch aufgeladen und/oder betrieben werden könnten.
-
In bisher bekannten Lösungen wurden Kabel aus dem Fahrzeuginneren nach außen geführt und außerhalb des Fahrzeugs mit dem elektrischen Verbraucher verbunden. Derartige Lösungen sind jedoch in vielerlei Hinsicht begrenzt. So sind Durchmesser und Krümmungsradien für Kabel eine Begrenzung, die sich auch auf die bereitzustellende Energiemenge limitierend auswirkt. Leitungen, beziehungsweise Kabel, sind zudem anfällig für Kabelbruch, die Verbindungsstellen für eindringende Feuchtigkeit. Auch der Bauraum für die Leitungsführung ist begrenzt.
-
Gesucht wird daher eine alternative Möglichkeit, elektrische Verbraucher mit dem Bordnetz eines Fahrzeugs zu verbinden, wobei diese Möglichkeit einfach in ihrer Konstruktion, wenig schadensanfällig und zur Bereitstellung der benötigten Energiemenge geeignet sein soll. Die Aufgabe der Erfindung liegt also darin, eine solche Lösung vorzuschlagen.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mir einer Vorrichtung nach Anspruch 1 und einem Fahrzeug nach Anspruch 10. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
-
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Transport von Gegenständen auf dem Dach eines Fahrzeugs mit elektrischer Verbindung an ein Bordnetz des Fahrzeugs ist gebildet mit:
- - mindestens einer Dachreling und einer im Inneren der mindestens einen Dachreling angeordneten Stromschiene und einer korrespondierenden fahrzeugseitigen Stromschiene, die elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei die fahrzeugseitige Stromschiene mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden ist, und
- - mindestens einer elektrischen Anschlussstelle für einen elektrischen Verbraucher an der mindestens einen Dachreling und/oder einer Halteeinrichtung und einer Einrichtung zur Übertragung der elektrischen Energie an die Halteeinrichtung.
-
Unter einer elektrischen Verbindung soll dabei die Zufuhr und Übertragung elektrischer Energie von einem Bordnetz des Fahrzeugs in die Vorrichtung verstanden werden. Das Bordnetz des Fahrzeugs ist in aller Regel ein Hochvoltbordnetz (auch HV-Bordnetz).
-
Eine Dachreling ist ein Gepäckträger für ein Fahrzeug, an oder auf der zu transportierende Gegenstände angeordnet und befestigt werden können. Dachrelinge sind üblicherweise paarweise und in Längsrichtung des Fahrzeugs montiert. Zwischen oder an ihnen können zusätzlich Querträger, Dachboxen und dergleichen angeordnet werden, um den Transport von Objekten zu vereinfachen und die Transportsicherheit zu gewährleisten. Dachrelinge sind zumeist als oder mit Hohlprofile(n), wie beispielsweise Vierkantprofile(n), ausgebildet. Die Befestigung von Dachrelingen am Fahrzeug erfolgt in der Regel mittels Schraubverbindungen.
-
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Inneren der mindestens einen Dachreling eine Stromschiene verläuft. Eine Stromschiene soll dabei als Zuleitung aus starrem Material für den elektrischen Strom verstanden werden. Eine weitere Stromschiene, die in dem Fahrzeug in Richtung zu der mindestens einen Dachreling geführt wird, ist mit dem Bordnetz des Fahrzeugs verbunden. Vorzugsweise ist dabei ein Gleichspannungswandler zwischen dem Anschluss an das Bordnetz und dem Anschluss an die fahrzeugseitige Stromschiene angeordnet. Der Gleichspannungswandler dient dazu, die benötigte beziehungsweise erforderliche Spannung für einen angeschlossenen elektrischen Verbraucher bereitzustellen. Der Gleichspannungswandler, auch DC/DC-Wandler, erzeugt dazu eine ungefährliche Niederspannung ohne Fahrzeug-Masse-Bezug.
-
Die fahrzeugseitige Stromschiene und die Stromschiene im Inneren der mindestens einen Dachreling sind zur Übertragung und Bereitstellung elektrischer Energie in der beziehungsweise über die Vorrichtung an einen elektrischen Verbraucher elektrisch leitend miteinander verbunden. Diese elektrisch leitende Verbindung kann im Bereich der mindestens einen Dachreling oder im Fahrzeuginneren vorgesehen sein. Die beiden Stromschienen werden dazu entsprechend an einer geeigneten oder gewünschten Position zusammengeführt.
-
An oder in der mindestens einen Dachreling ist mindestens eine elektrische Anschlussstelle für einen elektrischen Verbraucher vorgesehen, so dass dieser insbesondere auch während der Fahrt des Fahrzeugs geladen und/oder betrieben werden kann. Eine solche Anschlussstelle kann zum Beispiel ein Gegenstück zu einem Stecker oder Anschluss des elektrischen Verbrauchers sein und sollte vorzugsweise witterungsgeschützt ausgebildet sein.
-
Alternativ oder zusätzlich kann eine Halteeinrichtung und eine Übertragungseinrichtung vorgesehen sein, die die elektrische Energie an die Halteeinrichtung überträgt. Eine Halteeinrichtung kann beispielsweise ein Querträger sein, der an mindestens einer Dachreling oder zwischen zwei Dachrelingen befestigt wird und die zu transportierenden Gegenstände aufnimmt beziehungsweise hält. Dabei wird die elektrische Energie vorzugsweise von der Halteeinrichtung an die Verbraucher bereitgestellt. Die Einrichtung zur Übertragung der elektrischen Energie von der mindestens einen Dachreling an die Halteeinrichtung kann dabei separat ausgeführt sein, als Bestandteil der mindestens einen Dachreling oder als Bestandteil der Halteeinrichtung. Sie wird im einfachsten Fall durch eine geeignete Kontaktierung zwischen der Stromschiene der mindestens einen Dachreling und einer Energieweiterleitung beziehungsweise -bereitstellung der Halteeinrichtung erfolgen.
-
Zweckmäßigerweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Dachrelingen ausgebildet, die den vorgenannten Aufbau verwirklichen. Dabei wird insbesondere über die Stromschiene der einen Dachreling ein positives Potential und über die der anderen ein negatives Potential bereitgestellt, was sich durch die entsprechende Anbindung an das Bordnetz ergibt.
-
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann elektrische Energie in einfacher Weise zu elektrischen Verbrauchern auf dem Dach des Fahrzeugs transferiert werden. Die vorgeschlagene Lösung ist in ihrer Konstruktion einfach und wenig schadensanfällig.
-
In einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Verbindung der Stromschienen des Fahrzeugs und der mindestens einen Dachreling mittels mindestens einer Schraube, wobei
- - die Übertragung elektrischer Energie über einen flächigen berührenden Kontakt der Stromschienen erfolgt und die mindestens eine Schraube galvanisch von den Stromschienen getrennt ist, oder
- - die mindestens eine Schraube elektrisch leitend ist, so dass die Übertragung elektrischer Energie mittels der mindestens einen elektrisch leitenden Schraube zwischen der fahrzeugseitigen Stromschiene und der Stromschiene der mindestens einen Dachreling erfolgt, wobei die Stromschienen galvanisch voneinander getrennt sind.
-
Die Stromschiene der mindestens einen Dachreling und die fahrzeugseitige Stromschiene werden also mittels einer Schraubverbindung in ihrer Relativposition zueinander gesichert. In der ersten Variante dieser Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die mindestens eine Schraube beziehungsweise ihre Kontaktflächen gegen die Stromschienen isoliert sind und daher keine Energieübertragung über die Schraube erfolgt. Die Energieübertragung erfolgt ausschließlich über den flächigen berührenden Kontakt der beiden Stromschienen. Die Größe der Kontaktfläche ist abhängig von der zu übertragenden Energiemenge und dem Querschnitt der Stromschiene. Es versteht sich von selbst, dass die Stromschienen gegen das Fahrzeug beziehungsweise die mindestens eine Dachreling isoliert sein müssen, um diese potentialfrei zu halten.
-
Die mindestens eine Schraube kann durch die Stromschienen hindurch in ein korrespondierendes Gewinde in der Karosserie des Fahrzeugs eingebracht werden, wodurch gleichzeitig die mindestens eine Dachreling auch am Fahrzeug fixiert wird. Alternativ können die Stromschienen mit mindestens einer ersten Schraube zueinander lagefixiert werden und mit mindestens einer anderen Schraube die Befestigung am Fahrzeug erfolgen. In einer weiteren Alternative kann die mindestens eine Schraube mit einer Mutter in Eingriff gebracht werden, um die Verbindungswirkung beziehungsweise die fixierende Wirkung an den Stromschienen zu erreichen.
-
In der zweiten Variante dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die mindestens eine Schraube eine elektrisch leitende Schraube, beispielsweise eine Hybridschraube aus Stahl mit einem Kupferkern. Über die Kontaktflächen der mindestens einen elektrisch leitenden Schraube erfolgt die Energieübertragung von der fahrzeugseitigen Stromschiene auf die elektrisch leitende Schraube. Die Stromschienen sind gegeneinander und falls erforderlich gegen die Karosserie des Fahrzeugs isoliert. Die mindestens eine elektrisch leitende Schraube wird mit einem korrespondierenden Gewinde in der Stromschiene der mindestens einen Dachreling oder mit einer Mutter in Eingriff gebracht, um die Lagesicherung der Stromschienen zueinander zu bewirken. Über die dortigen Kontaktflächen der Schraube, der Mutter und/oder des Gewindes der Stromschiene der mindestens einen Dachreling erfolgt der Energieübertrag auf die Stromschiene der mindesten einen Dachreling.
-
In einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halteeinrichtung mindestens eine Befestigungsvorrichtung aufweist, mit der die Halteeinrichtung an der mindestens einen Dachreling zu befestigen ist, wobei die Befestigungsvorrichtung die Einrichtung zur Übertragung der elektrischen Energie an die Halteeinrichtung umfasst, so dass die Übertragung der elektrischen Energie von der mindestens einen Dachreling an die Halteeinrichtung innerhalb der mindestens einen Befestigungsvorrichtung erfolgt.
-
Ist es also vorgesehen, an der mindestens einen Dachreling oder zwischen den Dachrelingen eines Fahrzeugs eine Halteeinrichtung anzuordnen, um darauf beziehungsweise daran zu transportierende Objekte zu positionieren und zu befestigen. So weist diese Halteinrichtung gemäß dieser Ausgestaltung mindestens eine Befestigungsvorrichtung auf, mit der die Befestigung der Halteeinrichtung an der mindestens einen Dachreling erfolgt. Die Halteeinrichtung kann insbesondere zwei oder vier Befestigungspunkte zur Befestigung an der mindestens einen Dachreling aufweisen.
-
Die Übertragung der elektrischen Energie erfolgt dabei dann im Bereich der mindestens einen Befestigungsvorrichtung. Die mindestens eine Befestigungsvorrichtung umfasst in dieser Ausgestaltung also die Einrichtung zur Übertragung der elektrischen Energie an die Halteeinrichtung. Dabei kann es vorgesehen sein, dass nicht an allen Befestigungsvorrichtungen eine Energieübertragung erfolgt, sondern nur über ausgewählte.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die mindestens eine Befestigungsvorrichtung
- - die mindestens eine Dachreling zumindest teilweise umgreift, und eine Stromschiene aufweist, die mit der Stromschiene der mindestens einen Dachreling in flächigem berührenden Kontakt angeordnet ist, und eine Schraubverbindung aufweist, um die Stromschiene der Befestigungsvorrichtung mit der Stromschiene der mindestens einen Dachreling relativ zueinander zu fixieren, oder
- - die mindestens eine Dachreling zumindest teilweise umgreift, um eine reibkraftschlüssige Verbindung mit der mindestens einen Dachreling auszubilden, und die mindestens eine Dachreling und die Befestigungsvorrichtung korrespondierende Einrichtungen zur Ausbildung einer Steckverbindung aufweisen, die durch Ausbildung der reibkraftschlüssigen Verbindung kontaktiert werden, um elektrische Energie zu übertragen.
-
In der ersten Variante dieser Ausgestaltung umgreift die mindestens eine Befestigungsvorrichtung im Gebrauchszustand die mindestens eine Dachreling zumindest teilweise. Dabei geht sie insbesondere einen Formschluss ein, beispielweise durch ein in etwa U-förmiges Profil der Befestigungsvorrichtung, das auf eine Dachreling basierend auf einem Vierkanthohlprofil aufgesetzt wird. Dies hat den Vorteil, dass Kräfte und Momente um eine in Fahrtrichtung weisende Achse auf die mindestens eine Dachreling übertragen werden können.
-
Die mindestens eine Befestigungsvorrichtung weist eine eigene Stromschiene auf. Diese wird mit der Stromschiene der mindestens einen Dachreling in flächigen berührenden Kontakt gebracht, um eine Übertragung der elektrischen Energie zu bewirken. Um die Stromschiene der mindestens einen Befestigungsvorrichtung und die der mindestens einen Dachreling in ihrer Relativposition zu sichern, ist eine Schaubverbindung vorgesehen. Mindestens eine Schraube kann dabei beispielsweise durch die Stromschiene der Befestigungsvorrichtung hindurch in ein Gewinde der Stromschiene der mindestens einen Dachreling geführt und mit diesem in Eingriff gebracht werden. Die Schraubverbindung kann gleichzeitig auch die Befestigung der Stromschiene der mindestens einen Befestigungsvorrichtung an dieser bewirken.
-
Es sollte darauf geachtet werden, dass die mindestens eine Befestigungsvorrichtung nach außen potentialfrei gehalten wird. Dazu kann ein Gehäuse vorgesehen sein, das sie gegen die Stromschienen und die Schrauben der Schraubverbindung isoliert ausgebildet ist.
-
Alternativ dazu umgreift die mindestens eine Befestigungsvorrichtung zumindest teilweise die mindestens eine Dachreling und bildet dabei eine reibkraftschlüssige Verbindung aus, beispielsweise in Form einer Klemmverbindung, bei der Klemmbacken einer Befestigungsvorrichtung um eine Dachreling geführt und mittels einer Klemmschraube zusammengezogen und in ihrer Position fixiert werden. Die Klemmschraube gelangt dabei insbesondere nicht in Eingriff mit der mindestens einen Dachreling oder der Stromschiene dort.
-
Die mindestens eine Befestigungsvorrichtung und die mindestens eine Dachreling weisen dabei einander korrespondierende Einrichtungen zur Ausbildung einer Steckverbindung auf, also beispielsweise einen Stecker einerseits und eine entsprechende Buchse andererseits, wobei aufseiten der mindestens einen Dachreling das jeweilige Element mit der Stromschiene der mindestens einen Dachreling kontaktiert sein muss. Indem die mindestens eine Befestigungsvorrichtung an der mindestens einen Dachreling befestigt und die reibkraftschlüssige Verbindung verwirklicht wird, gelangen Einrichtungen zur Ausbildung einer Steckverbindung in Kontakt und bilden eine elektrisch leitende Verbindung aus.
-
Optional kann bereits ab der mindestens einen Befestigungsvorrichtung eine Energiebereitstellung für elektrische Verbraucher erfolgen, wie es bereits zu der mindestens einen Anschlussstelle an der mindesten einen Dachreling ausgeführt wurde.
-
Die an die Halteeinrichtung übertragene elektrische Energie kann auf verschiedene Weise an elektrische Verbraucher bereitgestellt werden. In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Halteeinrichtung ein Übertragungsmodul auf, mittels dessen elektrische Energie induktiv auf einen elektrischen Verbraucher zu übertragen ist. Das Übertragungsmodul zur induktiven Übertragung von elektrischer Energie weist eine Primärspule auf. Ein zu ladender elektrischer Verbraucher muss mit einer Sekundärspule ausgebildet sein, um induktiv geladen zu werden. Um den elektrischen Verbraucher zu laden, muss dessen Sekundärspule ausreichend nahe zu der Primärspule angeordnet werden.
-
Optional weist das Übertragungsmodul einen Spannungswandler beziehungsweise Wechselrichter auf, um Spannungshöhe, Spannungsart und/oder Frequenz der Eingangsspannung zu variieren. Um die Energieübertragung von dem Übertragungsmodul an den elektrischen Verbraucher zu steuern, kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein. Das Übertragungsmodul kann zusätzlich zur induktiven Energieübertragung weitere Befestigungspunkte für zu transportierende Gegenstände bereitstellen.
-
Vorteilhafterweise kann der elektrische Verbraucher mit einem Filter gegen die Abstrahlung elektromagnetischer Strahlung, einem AC/DC-Wandler und/oder einer Steuereinrichtung ausgebildet sein.
-
Diese Ausgestaltung ermöglicht ein besonders einfaches Laden eines elektrischen Verbrauchers, weil er nur in beziehungsweise an der Vorrichtung angeordnet und gesichert werden muss und nicht separat ein Ladeanschluss erfolgen muss.
-
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass die mindestens eine Befestigungsvorrichtung eine konduktive Energieweiterleitung in der Halteeinrichtung bereitstellt. Dabei soll in der mindestens einen Befestigungsvorrichtung die elektrische Energie von der Stromschiene der mindestens einen Befestigungsvorrichtung abgenommen und über ein Kabel zur weiteren Verteilung in und entlang der Halteeinrichtung bereitgestellt werden. Dieses Kabel wird dann zu Anschlussstellen an der Halteeinrichtung geführt. Optional können bereits im Bereich der mindestens einen Befestigungsvorrichtung Anschlussstellen vorgesehen sein.
-
Außerdem kann die Energieweiterleitung beziehungsweise Bereitstellung in beziehungsweise an der Halteeinrichtung auch mittels der Stromschiene der mindestens einen Befestigungsvorrichtung und damit kontaktierten Anschlussstellen erfolgen.
-
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung weist die Energiezuführung zu der fahrzeugseitigen Stromschiene einen Schalter auf. Ein solcher Schalter ermöglicht es einerseits, die Energiezufuhr zu der Vorrichtung abzustellen, wenn dies gewünscht ist, beispielswiese um den Verbrauch elektrischer Energie im Fahrzeug zu reduzieren. Der Schalter kann auch als Notausschalter wirken, um im Falle eines Unfalls die Energiezufuhr zu der fahrzeugseitigen Stromschiene zu unterbrechen. Soll die Vorrichtung genutzt werden, ohne jedoch einen elektrischen Verbraucher zu betreiben oder zu laden, weil keiner transportiert wird beziehungsweise angeschlossen ist, kann die Energiezufuhr auch automatisch mittels dieses Schalters abgeschalten werden.
-
Wie bereits ausgeführt, soll die Vorrichtung beziehungsweise diejenigen Elemente davon, die nichtleitend sein sollen und/oder die von außen berührt werden können, potentialfrei bleiben. Dazu sind gemäß dieser Ausgestaltung der Vorrichtung die Stromschienen und/oder die mindestens eine Dachreling zumindest bereichsweise isoliert. Dies kann beispielweise durch eine geeignete Beschichtung oder Ummantelung erreicht werden, so dass entlang der Oberfläche der Stromschienen und/oder der mindestens einen Dachreling zumindest in den Bereichen, in denen keine Energieübertragung und/oder -weiterleitung stattfinden soll, eine solche ausgeschlossen ist.
-
Die Nutzung einer Vorrichtung zum Transport von Gegenständen auf dem Dach eines Fahrzeugs wird nicht jederzeit gebraucht. Daher ist es vorteilhaft, wenn beispielsweise die Halteeinrichtung bei Nichtgebrauch abgebaut werden kann. Dabei können Energieübertragungsflächen oder Kontaktflächen, die im Gebrauchszustand von der Halteeinrichtung verschlossen werden, freigelegt werden. Erfindungsgemäß sollen derartige Verbindungsbereiche und/oder die Schraubverbindungen der Vorrichtung Schutzkappen und/oder Schieber aufweisen. Diese sollen im geschlossenen Zustand verhindern, dass Feuchtigkeit und Schmutz in die Verbindungsbereiche eindringen beziehungsweise auch Schraubverbindungen vor Witterungseinflüssen und Verschmutzung schützen.
-
Ist es erforderlich, dass die Verbindungsbereiche und/oder die Schraubverbindungen zugänglich sind, können die Schieber geöffnet beziehungsweise die Schutzkappen aufgeklappt oder abgenommen werden. Dies gilt nicht nur für Verbindungsbereiche, die sich außerhalb des Fahrzeugs befinden, sondern kann auch für Verbindungsbereiche und/oder die Schraubverbindungen im Fahrzeuginneren gelten.
-
Erfindungsgemäß wird auch ein Fahrzeug vorgeschlagen, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist. Das Fahrzeug zeichnet sich dabei dadurch aus, dass die Vorrichtung zwei Dachrelinge aufweist und dass eine Dachreling ein positives Potential und die andere ein negatives Potential aufweist. Gemeint ist dabei nicht das Äußere der Dachrelinge, sondern das Potential, das durch die innenliegenden elektrischen Leiter in Form der Stromschienen verwirklicht wird.
-
Vorstehend sind eine Vorrichtung zum Transport von Gegenständen, die auch elektrische Verbraucher sein können, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung offenbart. Diese Vorrichtung erlaubt es, elektrische Energie an die Verbraucher auf beziehungsweise in der Vorrichtung bereitzustellen, so die elektrischen Verbraucher während der Fahrt geladen werden können, wie beispielsweise E-Bikes oder Drohnen, oder während der Fahrt betrieben werden können, wie beispielsweise Kühl- oder Heizboxen.
-
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
-
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 zwei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung,
- 2 zwei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung,
- 3 eine erste Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung in verschiedenen Schnitten,
- 4 eine zweite Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung in verschiedenen Schnitten,
- 5 die Anordnung und Ausbildung von Befestigungsvorrichtungen an zwei Dachrelingen in einer Draufsicht,
- 6 eine beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Übertragungsmodul und einem Verbraucher in einer perspektivischen Ansicht, und
- 7 eine beispielhafte Ausführungsform der Vorrichtung mit einem Übertragungsmodul und einem anderen Verbraucher in einer perspektivischen Ansicht.
-
In den nachfolgenden Zeichnungen wurden die Bezugszeichen typweise vergeben, gleichartige Elemente erhalten also stets das gleiche Bezugszeichen, auch wenn sie an verschiedenen Positionen und/oder mit verschiedenen Funktionen verwendet werden.
-
1 zeigt zwei Ausführungsformen der Vorrichtung gemäß einer ersten beispielhaften Ausgestaltung der Erfindung. Dabei ist jeweils ein Anbindungsbereich einer Dachreling 12 an dem Dach eines Fahrzeugs in einem Prinzipschnitt gezeigt. Beide Ausführungen sind am Beispiel des Pluspols für eine elektrische Kontaktierung dargestellt.
-
In beiden 1a und 1b ist im Inneren der Dachreling 12 eine Stromschiene 14 angeordnet. Die Dachreling 12 selbst ist mit einem elektrisch nichtleitenden Material oder alternativ mit einer elektrisch nicht leitenden Ummantelung gebildet, so dass sie potentialfrei bleibt. Die Dachreling 12 ist im Bereich des Daches auf die Karosserie 34 des Fahrzeugs aufgesetzt. Eine fahrzeugseitige Stromschiene 16 wird zu der Stromschiene 14 der Dachreling 12 geführt. Beide Stromschienen 14,16 bilden einen Kontaktbereich aus, in dem sie einen flächigen berührenden Kontakt bilden. Über diese Kontaktfläche erfolgt die Energieübertragung von der fahrzeugseitigen Stromschiene 16 auf die Stromschiene 16 der Dachreling 12.
-
Die fahrzeugseitige Stromschiene 16 ist mit dem Bordnetz des Fahrzeugs, veranschaulicht durch die HV-Batterie 22, an dessen Pluspol die Anbindung erfolgt ist, verbunden. Dem ist ein Gleichspannungswandler 20 zwischengeschaltet, um die Parameter der Eingangsspannung an die Vorrichtung 10 zu variieren. In der Verbindung 18 der Stromschiene 16 mit dem Bordnetz ist zudem ein Schalter 24 vorgesehen, mit dem die Energiezufuhr zu der fahrzeugseitigen Stromschiene 16 manuell oder automatisch unterbrochen werden kann.
-
Erkennbar ist, dass die Fixierung der Stromschienen 14, 16 zueinander und die Fixierung am Fahrzeug in den 1a und 1b unterschiedlich ausgebildet ist. In 1a dient eine Schraube 26 der Verbindung der Stromschienen 14, 16 miteinander, die in ein fahrzeugseitiges Gewinde 30 eingeschraubt ist. Die Schraube ist mit Isolationen 28 galvanisch von den Stromschienen 14, 16 getrennt. In der Ausführung nach 1a ist die Fixierung der Relativposition der Stromschienen 14, 16 gleichzeitig auch die Befestigungspunkt der Stromschienen 14, 16 und damit auch der Dachreling 12 am Fahrzeug.
-
In 1b hingegen gibt es eine erste Schraubverbindung mit einer Schraube 26, die durch die fahrzeugseitige Stromschiene 16 hindurch in ein Gewinde 30 der Stromschiene 14 der Dachreling 12 eingreift und diese somit in ihrer Relativposition zueinander fixiert. Eine zweite Schraube greift durch die fahrzeugseitige Stromschiene 16 hindurch in ein Gewinde 30 in der Karosserie 34 des Fahrzeugs ein. Die Befestigung am Fahrzeug ist dabei von der Lagesicherung der Stromschienen 14, 16 getrennt.
-
Eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 mit zwei Varianten wird aus 2 ersichtlich. Dabei wird nur auf die Unterschiede zu 1 eingegangen.
-
In 2 bilden die Stromschienen 14, 16 keinen flächigen berührenden Kontakt aus, sondern sie sind mit einer elektrisch leitenden Schraube 27 verbunden. Die Stromschienen 14, 16 verlaufen oberhalb beziehungsweise unterhalb der Karosserie 34 des Fahrzeugs und sind gegen diese im Verbindungsbereich isoliert (Isolation 28). In 2a ist die elektrisch leitende Schraube 27 mit einer Mutter 32 in Eingriff gebracht, in 2b mit einem Gewinde 30 in der Stromschiene 14 der Dachreling 12. Der Übertrag der elektrischen Energie erfolgt in dieser Ausführungsform über die Kontaktflächen der elektrisch leitenden Schraube 27 mit der fahrzeugseitigen Stromschiene 16, durch die elektrisch leitende Schraube 27 hindurch und über ihre Kontaktflächen sowie in 2a die der Mutter 32 auf die Stromschiene 14 der Dachreling 12.
-
Grundsätzlich kann nun an der Dachreling 12 mindestens eine Anschlussstelle für elektrische Verbraucher ausgebildet sein, in den nachfolgenden Figuren werden jedoch Ausführungsformen gezeigt, die die elektrische Energieübertragung an eine Halteeinrichtung 36 ermöglichen. Dazu sei auf die 3 und 4 verwiesen.
-
3 betrifft eine erste Ausführungsform einer Befestigungsvorrichtung 38. Mit dieser ist eine Halteeinrichtung 36, beispielsweise in Form eines Querträgers, oder wie nachfolgend in den 6 und 7 gezeigt, eines Übertragungsmoduls 56. Die Befestigungsvorrichtung 38 ist Teil der Halteeinrichtung 38. 3a zeigt die Befestigungsvorrichtung 38 vor dem Zusammenbau, 3b danach. 3c zeigt den in 3b gekennzeichneten Schnitt dazu.
-
Die Befestigungsvorrichtung 38 ist so ausgebildet, dass sie die Dachreling 12 mit der innenliegenden Stromschiene 14 dreiseitig umgreift. Die Dachreling 12 ist als Vierkanthohlprofil ausgebildet und die Befestigungsvorrichtung 38 hat in der der Dachreling 12 zugewandten Seite eine korrespondierende, U-förmige Gestaltung mit Führungsbacken 40, so dass nach dem Zusammensetzen ein Formschluss gebildet ist.
-
Die Befestigungsvorrichtung 38 weist eine eigene Stromschiene 42 auf, die mit der Stromschiene 14 der Dachreling 12 in Kontakt gebracht wird. Die Fixierung der Relativlage der Stromschienen 14 und 42 wird durch eine Schraube 26 erreicht, die in ein Gewinde 30 der Stromschiene 12 in der Dachreling 12 eingreift. Sie wird dabei, wie in 3b und 3c ersichtlich, in der Befestigungsvorrichtung 38 versenkt und kann mit einer Abdeckkappe (nicht gezeigt) gegen Verschmutzung und Witterungseinflüsse geschützt werden. Die Stromschiene 42 und die Schraube 26 sind gegen die Befestigungsvorrichtung mit Isolationen 28 versehen.
-
Eine alternative Ausführungsform für die Befestigungsvorrichtung zeigt 4. Ihre Aufteilung entspricht der von 3. Die Befestigungsvorrichtung 38 aus 4 ist als Klemmverbindung, also als reibkraftschlüssige Verbindung ausgeführt. Dazu weist die Befestigungsvorrichtung Klemmbacken 44 auf, die vor dem Zusammenbau aufgespreizt sind und ein einfacheren Zusammenbau der Verbindung erlauben. Die Klemmbacken 44 werden über die Dachreling 12 geschoben und mittels einer Klemmschraube 46, die in ein Gewinde 30 an der gegenüberliegenden Klemmbacke 44 eingreift, zusammengezogen, so dass sie die Dachreling 12 fest umgreifen.
-
Um die Energieübertragung von der Stromschiene 14 der Dachreling 12 an die Befestigungsvorrichtung 38 zu verwirklichen, ist in der Stromschiene 14 der Dachreling 12 eine Buchse 54 oder eine Nut ausgebildet, die mit einem Stecker 50 beziehungsweise einem Pin an der Befestigungsvorrichtung 38 korrespondiert. Sie sind so angeordnet, dass beim Zusammenziehen der Klemmbacken 44 der Stecker 50 in die Buchse 54 gedrückt wird und damit eine Steckverbindung ausbildet, über die elektrische Energie übertragen werden kann. Vom Stecker 50 weg führt ein Kabel 52, das zu einer Anschlussstelle an der Befestigungsvorrichtung 38 oder der Halteeinrichtung 36 geführt werden kann.
-
In 5 ist eine Draufsicht auf zwei Dachrelinge 12.1 und 12.2 eines Fahrzeugs dargestellt. Diese sind mit zwei Befestigungsvorrichtungen 38.1, 38.2 ausgebildet, über die elektrische Energie übertragen werden kann. Die Stromschiene 14 der Befestigungsvorrichtung 12.1 ist dabei mit einem positiven Potential beaufschlagt, die der Befestigungsvorrichtung 12.2 mit einem negativen, was durch die entsprechende Kontaktierung mit dem HV-Bordnetz erreicht wird. Die Dachrelinge 12.1, 12.2 selbst sind potentialfrei gehalten. Die anderen beiden Befestigungsvorrichtungen 62.1, 62.2 sind welche ohne Energieübertragung und können wie im Stand der Technik bekannt ausgeführt werden.
-
Die 6 und 7 zeigen zwei Dachrelinge 12.1, 12.2, an denen mittels Befestigungsvorrichtungen 38.1, 38.2, 62.1, 62.2 die zugehörige Halteeinrichtung 36 angebracht ist. Diese Halteeinrichtung 36 weist ein Übertragungsmodul 56 auf, mit dem elektrische Energie mittels Induktion auf einen elektrischen Verbraucher 58, wie beispielsweise eine Kühlbox, übertragen werden kann. Dazu ist im Übertragungsmodul 56 eine Primärspule vorgesehen, außerdem ein Spannungswandler und eine Steuereinrichtung (beides nicht gezeigt), um die Spannung des Übertragungsmoduls anzupassen.
-
Der elektrische Verbraucher 58 weist eine Sekundärspule und gegebenenfalls eine Steuereinrichtung und einen AC/CD-Wandler (beides nicht gezeigt) auf. Während der Fahrt kann der Verbraucher 58 so auf dem Übertragungsmodul 56 der Halteeinrichtung 36 angeordnet sein, dass die Energieübertragung mittels der Spulen gewährleistet ist. Der Verbraucher ist dabei wie üblich während des Transportes zu sichern, beispielsweise mittels Spanngurten.
-
7 zeigt darüber hinaus eine weitere Befestigungsmöglichkeit 60 in Form eines Fahrradträgers als Bestandteil der Halteeinrichtung 36. Damit kann beispielsweise ein E-Bike transportiert werden. Um dessen Akku zu laden, kann dieser aus dem E-Bike entnommen und auf dem Übertragungsmodul angeordnet und gesichert werden, so dass er während der Fahrt geladen werden kann.
-
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Akku des E-Bikes mittels eines Kabels an einer Anschlussstelle der Vorrichtung 10 (nicht gezeigt) angeschlossen wird, um einen Ausbau zu vermeiden. An eine solche Anschlussstelle könnten auch beliebige andere elektrische Verbraucher angeschlossen werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Vorrichtung
- 12
- Dachreling
- 14
- Stromschiene in der Dachreling
- 16
- fahrzeugseitige Stromschiene
- 18
- Verbindung zum Bordnetz des Fahrzeugs
- 20
- Gleichspannungswandler
- 22
- HV-Batterie (Pluspol)
- 24
- Schalter
- 26
- Schraube
- 27
- elektrisch leitende Schraube
- 28
- Isolation
- 30
- Gewinde
- 32
- Mutter
- 34
- Karosserie des Fahrzeugs
- 36
- Halteeinrichtung
- 38
- Befestigungsvorrichtung
- 40
- Führungsbacken
- 42
- Stromschiene der Befestigungsvorrichtung
- 44
- Klemmbacke
- 46
- Klemmschraube
- 48
- Gewinde in Klemmbacke
- 50
- Stecker
- 52
- Kabel
- 54
- Buchse
- 56
- Übertragungsmodul
- 58
- elektrischer Verbraucher
- 60
- weitere Befestigungsmöglichkeit
- 62
- Befestigungsvorrichtung ohne Energieübertragung
