DE202015103854U1 - Track for use in the electrical system or as a battery line of vehicles - Google Patents
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Abstract
Stromschiene zur Verwendung im Bordnetz von oder als Batterieleitung in Fahrzeugen, wobei die Stromschiene aus mehreren länglichen Einzelschienen (1, 2, 3) mit einem flachen Querschnitt zusammengesetzt ist, die elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind, wobei eine erste (1) der Einzelschienen in ihrer Längsrichtung (Y-Achse) einen geraden Verlauf aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenform einer zweiten (3) der Einzelschienen im Wesentlichen eine Urform ist.A busbar for use in the electrical system of or as a battery line in vehicles, wherein the busbar is composed of a plurality of elongate individual rails (1, 2, 3) with a flat cross section, which are electrically and mechanically connected to each other, wherein a first (1) of the individual rails in its longitudinal direction (Y-axis) has a straight course, characterized in that an outer shape of a second (3) of the individual rails is essentially an archetype.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschiene für Fahrzeuge insbesondere Kraftfahrzeuge. Zum Beispiel betrifft sie Batterie-, Starter- oder Generatorleitungen für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge. Derartige Stromschienen sind bevorzugt zur teilweisen oder vollständigen Verlegung in einem Innenraum des Fahrzeugs bestimmt.The present invention relates to a bus bar for vehicles, in particular motor vehicles. For example, it relates to battery, starter or generator lines for vehicles, especially motor vehicles. Such busbars are preferably intended for partial or complete laying in an interior of the vehicle.
Bei einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen befindet sich die Batterie für den Startvorgang im Kofferraum und wird dort in einem Bereich der Reserveradmulde oder seitlich im Radhaus angeordnet. Um die Batterie mit der entsprechenden Komponente, z. B. dem Aggregat bzw. Motor bzw. dem Starter, im Motorraum des Fahrzeuges zu verbinden, wurden bis dato Rundleiter aus Kupfer oder Aluminium verwendet. Aluminium ist aufgrund der günstigen Rohstoffpreise das derzeit bevorzugte Material. Wegen des Platzmangels im Fahrzeuginnenraum und der schlecht darstellbaren Biegeradien eines Rundleiters, wurde die Hochstromleitung häufig im Nassbereich, d. h. im Außenbereich des Fahrzeugs verlegt. Handelt es sich um die Starterleitung bzw. das Starterkabel, muss dieses aufgrund der großen Leitungslänge und des Spannungsabfalls, der während des Startvorgangs auftritt, einen großen Leiterquerschnitt haben. Bei der Verwendung von Aluminium statt Kupfer muss dieser Leiterquerschnitt sogar noch 1,6mal größer als bei Kupfer sein. Dementsprechend ist beispielsweise der Materialbedarf bei einer solchen Ausführungsform größer und hat dadurch steigende Kosten zur Folge. Des Weiteren ist das Gewicht durch den langen Verbauweg hoch.In the case of a large number of motor vehicles, the battery for starting is located in the boot and is arranged there in an area of the spare wheel well or laterally in the wheel arch. To the battery with the appropriate component, eg. As the engine or the starter, to connect in the engine compartment of the vehicle, have been used to date round conductor made of copper or aluminum. Aluminum is currently the preferred material due to cheap raw material prices. Because of the lack of space in the vehicle interior and the poorly representable bending radii of a round conductor, the high current line was often in the wet area, d. H. laid outside the vehicle. If it is the starter cable or the starter cable, this must have a large conductor cross-section due to the large cable length and the voltage drop that occurs during the starting process. When using aluminum instead of copper, this conductor cross section must be even 1.6 times larger than copper. Accordingly, for example, the material requirement in such an embodiment is greater and thereby increasing costs result. Furthermore, the weight is high due to the long Verbauweg.
Um die Batterieleitung im Innenraum verlegen zu können, schlägt die
Um diesem Problem entgegen zu treten, schlägt die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand folglich darin, eine Stromschiene der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne Einbußen bei den funktionalen Eigenschaften sowie der Bauhöhe Richtungsänderungen bzw. eine Tordierung um alle drei Raumachsen (X-, Y-, Z-Richtung) ermöglicht.The object of the present invention was therefore to provide a busbar of the type mentioned, which allows without sacrificing the functional properties and the height direction changes or a twist around all three spatial axes (X, Y, Z direction).
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 6 oder 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen, der folgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen.This object is solved by the features of
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Stromschiene komplett als Freiformkörper, insbesondere im Wesentlichen im Urformverfahren ausgebildet. „im Wesentlichen“ bedeutet diesbezüglich, dass die Außenform durch das Urformverfahren zum Beispiel ein Gießverfahren, insbesondere Druckguss, vorgegeben wird und lediglich Nachbearbeitungsschritte erforderlich sind, die die Außenform zumindest hinsichtlich des Verlaufs der Stromschiene in ihrer Längsrichtung nicht mehr verändern und insbesondere keine Biegeprozesse der Stromschiene um eine Achse in Y- oder Z-Richtung beinhalten. Alternativ ist es auch denkbar die Stromschiene aus einem oder mehreren in Längsrichtung (Y-Richtung) geraden Abschnitten (Einzelschienen) und wenigstens einem Abschnitt (Einzelschiene) der als Freiformkörper ausgebildet ist zusammenzusetzen und die einzelnen Abschnitte mechanisch und elektrisch miteinander zu verbinden. Der als Freiformkörper ausgestaltete Abschnitt kann dabei wie in Bezug auf die komplett als Freiformkörper ausgestaltete Stromschiene erläutert ausgestaltet werden. Die übrigen Abschnitte können in Längsrichtung einen geraden Verlauf und ggf. einen Versatz in Z-Richtung aufweisen. Schließlich ist es auch denkbar diesen einen als Freiformkörper ausgestalteten Abschnitt als flexiblen, nicht starren Leiter (und damit beim Verbau frei formbaren Leiter) zu gestalten, der an entgegengesetzten Enden mit den geraden Abschnitten mechanisch und elektrisch verbunden ist. Flexibel im Gegensatz zu starr umfasst zum Beispiel biegbar, biegeschlaff, dehnbar oder eine Kombination davon. Durch die oben beschriebenen Maßnahmen sind Stromschienen mit X-/Y-/Z-Versatz möglich, wodurch neue Verlegewege im Fahrzeug erschlossen werden können. Insbesondere können dadurch Engpässe und Hindernisse leicht „umfahren“ werden. Insbesondere ist ein Höhen- und Seitenversatz ohne Einbußen bei der Funktionalität und der Bauhöhe möglich. Darüber hinaus können in einem „Stromschienenbaukasten“ die in Längsrichtung geraden Abschnitte beziehungsweise Einzelschienen durch die Freiformkörper an Varianten, bedingt durch Fahrzeugderivate (zum Beispiel unterschiedliche Ausstattung), angepasst werden. Hier kann die Stromschiene hinsichtlich ihrer Länge und ihres Verlaufs angepasst werden. Des Weiteren ist es möglich, durch die Freiformkörper eine Variation von Querschnitten hinsichtlich Höhen-/Breiten Verhältnis innerhalb der Stromschiene zu realisieren, d.h. der Freiformkörper ermöglicht den Übergang von einem Querschnitt auf einen anderen Querschnitt, wenn zum Beispiel keine so hohe Stromtragfähigkeit in dem jeweiligen Abschnitt erforderlich ist.According to one aspect of the invention, the busbar is completely formed as a free-form body, in particular essentially in the original molding process. "Essentially" in this context means that the outer shape is predetermined by the primary molding process, for example a casting process, in particular die-casting, and only post-processing steps are required which do not change the outer shape at least with respect to the course of the busbar in its longitudinal direction and in particular no bending processes of the busbar to include an axis in the Y or Z direction. Alternatively, it is also conceivable to assemble the busbar from one or more straight sections (individual rails) in the longitudinal direction (Y-direction) and at least one section (single rail) which is designed as a free-form body and mechanically and electrically connect the individual sections to one another. The designed as a freeform body section can be configured as explained in relation to the completely designed as a freeform body busbar. The remaining sections can be longitudinal in a straight course and possibly have an offset in the Z direction. Finally, it is also conceivable to design this designed as a free-form body section as a flexible, non-rigid conductor (and thus free-formable during installation ladder), which is mechanically and electrically connected at opposite ends with the straight sections. Flexible as opposed to rigid includes, for example, bendable, pliable, stretchable, or a combination thereof. The above-described measures enable busbars with X / Y / Z offset, which means that new installation paths in the vehicle can be tapped. In particular, bottlenecks and obstacles can be easily bypassed. In particular, a height and lateral offset without sacrificing functionality and height is possible. In addition, in a "busbar construction kit" the straight sections or individual rails in the longitudinal direction can be adapted by the free-form body to variants due to vehicle derivatives (for example, different equipment). Here, the busbar can be adjusted in terms of their length and their course. Furthermore, it is possible to realize a variation of cross-sections with respect to height / width ratio within the busbar by the free-form body, ie the freeform body allows the transition from one cross-section to another cross-section, if, for example, not so high current carrying capacity in the respective section is required.
Somit wird gemäß einem Aspekt eine Stromschiene zur Verwendung im Bordnetz oder als Batterieleitung in Fahrzeugen vorgeschlagen. Diesbezüglich ist unter einer Batterieleitung auch eine Starter- oder Generatorleitung zu verstehen. Insbesondere kommt dieser Aspekt in Kraftfahrzeugen zum Einsatz. Gemäß diesem Aspekt besteht die Stromschiene aus mehreren länglichen Einzelschienen mit einem flachen Querschnitt. Unter „flach“ ist diesbezüglich zu verstehen dass der Querschnitt der Einzelschienen breiter als hoch ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Höhe der Einzelschienen weniger als 2 mm, bevorzugt weniger als 1,5 mm und weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1 mm. Die Breite der Einzelschienen beträgt in einer beispielhaften Ausführungsform weniger als 100 mm, bevorzugt weniger als 80 mm und weiter bevorzugt weniger als 65 mm. Gemäß einem konkreten Beispiel beträgt die Breite der Schienen 60 mm und die Höhe der Schienen 1 mm. Damit ist eine Biegung um die starke Seite (60mm) nur bedingt bzw. nicht möglich, während eine Biegung um die schwache Seite (1mm) leicht möglich ist. Als bevorzugtes Material für die Schienen kommt Aluminium oder eine Aluminiumlegierung zum Einsatz. Es sind aber auch Kupfer und Kupferlegierungen sowie Magnesium oder Magnesiumlegierungen sowie Kombinationen davon denkbar. Die Einzelschienen sind elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Bevorzugt liegt hier eine stoffschlüssige Verbindung insbesondere eine Schweißverbindung vor. Gemäß einem besonderen Aspekt kommt ein Ultraschall- oder Magnetimpulsschweißprozess zum Einsatz. Von den Einzelschienen weist wenigstens eine erste der Einzelschienen in ihrer Längserstreckung (Y-Richtung) einen geraden Verlauf auf. Dies ist so zu verstehen, dass in einer Draufsicht, d.h. in einer Sicht senkrecht zur Längserstreckung der Verlauf der 1. der Einzelschienen gerade ist, auch wenn ein Versatz in Z-Richtung vorgesehen sein kann. Dementsprechend weist die erste der Einzelschienen bevorzugt zwar einen geraden Verlauf in Y-Richtung aber wenigstens eine Biegung (Versatz in Z-Richtung) um eine Achse (X-Richtung) quer zu ihrer Längserstreckung (Y-Richtung) und parallel zu Ihrer Breite auf. Dabei kann es sich um eine Biegung um die schwache Seite der Schiene handeln. Eine zweite der Einzelschienen bildet den erwähnten Freiformkörper, wobei ihre Außenform im Wesentlichen eine Urform ist. Eine Urform ist ein Körper, der in einem Urformverfahren, d.h. aus einem formlosen Stoff hergestellt ist. Besonders bevorzugt kommt hier ein Gießverfahren insbesondere ein Druckguss zum Einsatz, sodass die zweite der Einzelschienen ein Gussteil, insbesondere ein Druckgussteil ist.Thus, in one aspect, a bus bar is proposed for use in the electrical system or as a battery lead in vehicles. In this regard, a battery cable also means a starter or generator cable. In particular, this aspect is used in motor vehicles. According to this aspect, the bus bar consists of a plurality of elongate individual rails with a flat cross-section. By "flat" in this regard is meant that the cross section of the individual rails is wider than high. According to a preferred embodiment, the height of the individual rails is less than 2 mm, preferably less than 1.5 mm and more preferably less than or equal to 1 mm. The width of the individual rails in an exemplary embodiment is less than 100 mm, preferably less than 80 mm and more preferably less than 65 mm. According to a concrete example, the width of the rails is 60 mm and the height of the rails is 1 mm. Thus, a bend around the strong side (60mm) is limited or not possible, while a bend around the weak side (1mm) is easily possible. The preferred material for the rails is aluminum or an aluminum alloy. But there are also copper and copper alloys and magnesium or magnesium alloys and combinations thereof conceivable. The individual rails are electrically and mechanically connected to each other. Preferably, a material connection, in particular a welded connection, is present here. According to a particular aspect, an ultrasonic or magnetic pulse welding process is used. Of the individual rails, at least one of the individual rails has a straight course in its longitudinal extent (Y direction). This is to be understood that in a plan view, i. in a view perpendicular to the longitudinal extent of the course of the 1st of the individual rails is straight, even if an offset in the Z direction can be provided. Accordingly, the first of the individual rails preferably has a straight course in the Y direction but at least one bend (offset in the Z direction) about an axis (X direction) transversely to its longitudinal extent (Y direction) and parallel to its width. This can be a bend around the weak side of the rail. A second of the individual rails forms the aforementioned free-form body, wherein its outer shape is essentially a prototype. A prototype is a body that is used in a master-molding process, i. made from a shapeless fabric. Particularly preferred here is a casting process, in particular a die-casting used, so that the second of the individual rails is a casting, in particular a die-cast part.
Bei einem Urformteil ist es ohne Einfluss auf das Materialgefüge möglich eine Tordierung der zweiten Einzelschienen um eine Achse parallel zur Längserstreckung (Y Richtung) sowie eine Richtungsänderung (Versatz in X-Richtung) (Biegung, auch wenn kein Biegeprozess zum Einsatz kommt) um eine Achse (Z-Achse) quer zur Längserstreckung (Y-Achse) und parallel zu Ihrer Höhe und/oder eine Richtungsänderung (Versatz in Z-Richtung) um eine Achse (X-Richtung) quer zu ihrer Längserstreckung (Y-Richtung) und parallel zu Ihrer Breite zu ermöglichen.In the case of an original molded part, it is possible to twist the second individual rails about an axis parallel to the longitudinal extent (Y direction) and to change direction (offset in the X direction) (bending, even if no bending process is used) about an axis (Z-axis) transverse to the longitudinal extent (Y-axis) and parallel to its height and / or a change of direction (offset in Z-direction) about an axis (X-direction) transverse to its longitudinal extent (Y-direction) and parallel to To allow their width.
Insbesondere wird die Einzelschiene gemäß einem Aspekt keinem Biegeprozess um eine Achse parallel zur Längserstreckung (Y Richtung) sowie um eine Achse (Z-Achse) quer zur Längserstreckung (Y-Achse) und parallel zu Ihrer Höhe unterzogen, sondern diese Tordierung bzw. Richtungsänderung wird durch den Urformprozess vorgegeben.In particular, according to one aspect, the single rail is not subjected to a bending process about an axis parallel to the longitudinal extent (Y direction) and around an axis (Z-axis) transverse to the longitudinal extent (Y-axis) and parallel to its height, but becomes this twisting predetermined by the original molding process.
Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die zweite Einzelschiene unterschiedliche Querschnitte an entgegengesetzten Enden aufweist. Diesbezüglich können die Querschnitte in ihrer Außenform unterschiedlich sein, die Querschnittsfläche kann unterschiedlich sein und/oder das Höhen/Breiten-Verhältnis kann sich unterscheiden. Dadurch wird ein Übergang innerhalb der Stromschiene von einem Querschnitt auf einen anderen Querschnitt ermöglicht. Rein beispielhaft ist dadurch ein Übergang von einer ersten Höhe der Schiene auf eine zweite Höhe der Schiene möglich.Alternatively or additionally, it is possible for the second individual rail to have different cross sections at opposite ends. In this regard, the cross-sections may be different in their outer shape, the cross-sectional area may be different, and / or the height-to-width ratio may differ. This allows a transition within the bus bar from one cross section to another cross section. By way of example only, this makes possible a transition from a first height of the rail to a second height of the rail.
Gemäß einem alternativen Aspekt ist die gesamte Stromschiene eine Urform, wodurch die gesamte Stromschiene als Freiformkörper ausgebildet wird. Mit anderen Worten ist ihre Außenform im Wesentlichen in einem Urformprozess hergestellt. According to an alternative aspect, the entire busbar is a prototype, whereby the entire busbar is formed as a free-form body. In other words, its outer shape is essentially made in a prototyping process.
Auch hier ist es möglich, ohne negative Beeinflussung des Materialgefüges, Richtungsänderungen (Versatz in X-Richtung) um eine Achse (Z-Achse) quer zu ihrer Längserstreckung (Y-Achse) und parallel zu Ihrer Höhe und/oder eine Tordierung um eine Achse parallel zu Ihrer Längserstreckung (Y-Achse) und/oder Richtungsänderungen (Versatz in Z-Richtung) um eine Achse (X-Achse) quer zu ihrer Längserstreckung und parallel zu Ihrer Breite vorzusehen.Again, it is possible, without adversely affecting the material structure, directional changes (offset in the X direction) about an axis (Z axis) transverse to its longitudinal extent (Y axis) and parallel to their height and / or a twist around an axis parallel to its longitudinal extent (y-axis) and / or changes in direction (offset in z-direction) about an axis (x-axis) transverse to its longitudinal extent and parallel to its width.
Ansonsten gilt auch für diesen alternativen Aspekt das in Bezug auf den obigen Aspekt hinsichtlich der zweiten Einzelschiene erläuterte.Otherwise, the same applies to this alternative aspect with respect to the above aspect with regard to the second single rail.
Ein weiterer alternativer Aspekt schlägt eine Stromschiene der eingangs genannten Art vor. Dieser Aspekt kann mit dem oben erstgenannten Aspekt auch kombiniert werden. Die Stromschiene gemäß diesem Aspekt setzt sich wiederum aus mehreren länglichen Einzelschienen mit einem flachen Querschnitt zusammen, die elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind, wie es oben erläutert wurde. Zwischen zwei der Einzelschienen ist bei diesem Aspekt ein flexibler Leiter als Freiformkörper angeordnet. Dieser ist an entgegengesetzten Enden mit jeweils einer der Einzelschienen bzw. einem jeweiligen Ende der Einzelschienen elektrisch und mechanisch verbunden. Hinsichtlich der elektrischen und mechanischen Verbindung gilt das oben in Bezug auf die Verbindung der Einzelschienen Gesagte. Durch den flexiblen Leiter ist es ebenso möglich Engpässe und Hindernisse zu „umfahren“ und einen Höhen- und Seitenversatz zu ermöglichen auch kann die Stromschiene dadurch einen Übergang von einem auf einen anderen Querschnitt realisieren. Des Weiteren kann der flexible Leiter als Endstück mit entsprechender Kontaktierung, zum Beispiel einem Stecker, zum Anschluss an der Batterie, dem Starter, etc. fungieren. Es kann auf bekannte Endkontaktierungsverfahren zurückgegriffen werden.Another alternative aspect proposes a busbar of the type mentioned. This aspect can also be combined with the above-mentioned aspect. The busbar according to this aspect is in turn composed of a plurality of elongate individual rails with a flat cross section, which are electrically and mechanically connected to each other, as explained above. Between two of the individual rails, a flexible conductor is arranged as a freeform body in this aspect. This is electrically and mechanically connected at opposite ends with one of the individual rails or a respective end of the individual rails. With regard to the electrical and mechanical connection, what has been said above with regard to the connection of the individual rails applies. Due to the flexible conductor, it is also possible to "bypass" bottlenecks and obstacles and to allow a height and lateral offset and the busbar can thereby realize a transition from one to another cross section. Furthermore, the flexible conductor can act as an end piece with corresponding contacting, for example a plug, for connection to the battery, the starter, etc. It can be used on known Endkontaktierungsverfahren.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der flexible Leiter ein Rundleiter. Zum Beispiel können hier geflochtene Bänder (Massebänder) Verwendung finden. Es kann aber ebenso ein Flachleiter bzw. ein Flachband eingesetzt werden.According to another embodiment, the flexible conductor is a round conductor. For example, braided tapes (grounding tapes) can be used here. But it can also be used a flat conductor or a flat ribbon.
Zur leichteren mechanischen und elektrischen Verbindung des flexiblen Leiters mit den jeweiligen Enden der Einzelschienen weist der flexible Leiter gemäß einem Aspekt Köpfe auf, die an ihrem freien, dem flexiblen Leiter abgewandten Ende dem Querschnitt der jeweiligen Einzelschiene entsprechen. Bevorzugt sind diese Köpfe in einem Urformverfahren hergestellt. Besonders bevorzugt kommt hierbei ein Gießverfahren zum Einsatz, sodass die Köpfe ein Gussteil, insbesondere ein Druckgussteil, besonders bevorzugt ein Aluminiumdruckgussteil sind. Wird der flexible Leiter als Endstück verwendet, ist an dem Ende, das mit dem Ende der Einzelschiene zu verbinden ist ein solcher Kopf vorgesehen. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung die alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der obigen Merkmale umgesetzt werden können, finden sich in der Beschreibung einiger Ausführungsformen, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erfolgt.For ease of mechanical and electrical connection of the flexible conductor with the respective ends of the individual rails, the flexible conductor according to one aspect has heads which correspond to the cross-section of the respective individual rail at its free, the flexible conductor end facing away. Preferably, these heads are produced in a primary molding process. In this case, a casting method is particularly preferably used, so that the heads are a casting, in particular a die-cast part, particularly preferably an aluminum die-cast part. When the flexible conductor is used as the end piece, such a head is provided at the end to be connected to the end of the single rail. Other features and advantages of the present invention, which may be implemented alone or in combination with one or more of the above features, may be found in the description of some embodiments made with reference to the accompanying drawings.
Die Zeichnungen zeigen in:The drawings show in:
In den Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Elemente und auf eine wiederholte Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet.In the figures, like reference numerals designate like or similar elements, and repetitive description will be omitted to avoid repetition.
Die in
Die Einzelschienen
Die Einzelschiene
Die Einzelschiene
Gemäß einem alternativen Aspekt ist die in
Der Aspekt in
Dadurch können mit den gleichen Einzelschienen
Es versteht sich dass die obigen Ausführungsformen und Aspekte auch miteinander kombiniert werden können insofern sich die Ausführungsformen nicht widersprechen. Insbesondere können in einer Stromschiene sowohl Einzelschienen
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Legal Events
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R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years | ||
R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |