EP3534466B1 - Anordnung zur stromverteilung sowie deren kontaktierung und absicherung der abgehenden leitungen - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Potentialverteilungssystem für Kraftfahrzeuge mit dem die etablierten Kabelbäume verschlankt werden können.
• Die Hochstromverteilung in Fahrzeugen erfolgt in der Regel über flexible oder hochflexible Rundleiter, die in Bündeln zusammengeschlossen werden. Diese Art Kabelbäume sind biegeschlaff und benötigen daher oft einen zusätzlichen formstabilen Kabelkanal. Die Kontaktierung der Kabelbäume kann nur an fest vorgesehenen Ausleitungen aus dem Kabelbaum und aus dem eventuell vorhandenen Kabelkanal vorgenommen werden. Zwischenabgriffe sind in der Regel nicht oder doch nur mit sehr hohem Aufwand möglich, da sie konstruktionsmäßig nicht vorgesehen und nicht gewollt sind.
• In einzelnen Fällen werden auch vorgeformte, starre Elemente zur Versteifung des Kabelbaumes eingesetzt. Ein Beispiel hierfür ist aus der Siemens Patentschrift DE 3609704 C2 bekannt. Die Versteifung wird hier durch zusätzliche Formelemente aus Kunststoff erreicht, auf die der Kabelbaum aufgebunden wird. Die Kontaktierung der einzelnen Leitungen des Kabelbaumes erfolgt an speziell vorgesehenen Ausleitungen oder an konstruktiv vorgesehenen Steckverbindungen.
• Bei Halogenbeleuchtungen für die Raumausleuchtung von Zimmern in Gebäuden sind ebenfalls Potentialverteilungssysteme für 12 Volt Gleichspannung bekannt. Um den sehr unterschiedlichen Raumaufteilungen in Gebäuden gerecht zu werden, hat man hier bereits flexibel konfektionierbare Verteilungssysteme vorgeschlagen. Ein Beispiel für ein derartiges Potentialverteilungssystem ist aus der DE 10017484 C2 bekannt. Hier erfolgt die Potentialverteilung mit einem Schienenstecksystem. Die Leiterbahnstruktur befindet sich hierbei auf einem Kunststoffträger der einzelnen Schienensegmente. Die Schienensegmente untereinander werden mit Verbindungselementen zu dem gewünschten Gesamtlayout des Potentialverteilungssystems verbunden. Der Anschluss der Halogenleuchten soll über Steckverbinder erfolgen, die vergleichbar den Verbindungselementen auf die Enden der Schienensegmente aufgesteckt werden.
• Auch bekannt ist die Verwendung von Anschlussboxen bzw. von Verteilerdosen für Stromschienen. In der EP 0722200 B1 wird beispielsweise vorgeschlagen an einem Schienensystem Ansteckmöglichkeiten für die Abzweigung von Kabelbäumen vorzusehen. Das Gehäuse des Schienensystems und die Ansteckmöglichkeiten sind hierbei aus einem Kunstharz gefertigt, so dass die Ansteckmöglichkeit mit dem Kunststoffgehäuse des Schienensystems zusammen gegossen werden kann. Auch vorbekannt sind nach der EP 0722200 B1 Verteilerdosen aus einem Kunststoffgehäuse, wobei die Verteilerdose gleichzeitig als Sicherungsdose ausgebildet ist.
• In Kraftfahrzeugbordnetzen blieben bisher Schienensysteme als Ersatz für den Kabelbaum wenig bekannt.
• Dies dürfte vor allen Dingen an den höheren Kosten von Schienensystemen liegen. Aber auch technisch bieten die bekannten Schienensysteme zu wenig Vorteile für den Einsatz in Kraftfahrzeugbordnetzen. Hauptnachteil ist die noch als unzureichend empfundene, mangelnde Flexibilität hinsichtlich der Ableitungsmöglichkeiten. Insbesondere die Absicherung der Ableitungen lässt bei den bekannten Schienensystemen oftmals keine Flexibilität zu. Gerade dies ist aber für die Nachrüstbarkeit mit zusätzlichen Verbrauchern oder für die Handhabung der verschiedenen Ausrüstungsvarianten der Kraftfahrzeuge für die Bordnetze in diesen Kraftfahrzeugen wünschenswert.
• Die Patentanmeldung US4034271 A offenbart ein Potentialverteilungssystem mit Stromschiene für Kraftfahrzeuge. Die Patentanmeldung US4794269 A offenbart ein Potentialverteilungssystem für Kraftfahrzeuge entsprechend des Oberbegriffs von Anspruch 1.
• Erfindungsgemäße Aufgabe ist es daher, ein Schienensystem vorzuschlagen, das speziell für die Potentialverteilung in Kraftfahrzeugen geeignet ist.
• Die Lösung gelingt mit einem Potentialverteilungssystem nach Anspruch 1. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen und in der folgenden Beschreibung offenbart.
• Die Lösung gelingt hauptsächlich mit einem Schienensystem, das auf Vorrat an den Stromschienen einen zahlenmäßigen Überschuss an Anschlussmöglichkeiten für weitere Ableitungen vorsieht. Die nicht benötigten Anschlussmöglichkeiten können mit einem Blindstopfen abgeschlossen werden und die benötigten Anschlussmöglichkeiten werden über ein Zwischenelement kontaktiert, wobei das Zwischenelement als Zwischenstecker mit integrierten Sicherungen ausgebildet ist.
• Das Schienensystem kann auch als Doppelschienensystem ausgebildet sein. Eine Schiene kann dann als Masserückführung geschaltet sein. Das Schienensystem ist dann besonders für den Nutzfahrzeugbereich geeignet, in dem Bordnetze mit Masserückführung eingesetzt werden.
• Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert.
• Dabei zeigen:

Fig. 1

ein nicht zur Erfindung gehörendes, illustratives Beispiel mit einem anschraubbaren Zwischenelement,

Fig. 2

ein weiteres nicht zur Erfindung gehörendes, illustratives Beispiel mit einem steckbaren Zwischenelement,

Fig. 3

ein Ausführungsbeispiel mit einem Zwischenstecker,

Fig. 4

ein Ausführungsbeispiel für ein Doppelschienensystem,

Fig. 5

ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Doppelschienensystem.

• Fig. 1 zeigt ein nicht zur Erfindung gehöriges, illustratives Beispiel eines Potentialverteilungssystems. bei dem ein Zwischenelement 1 als Sicherungsbox ausgebildet ist und wobei das Zwischenelement über eine Schraubverbindung 3 mit der Stromschiene 2 kontaktiert wird. Die Schraubverbindung 3 wird vorzugsweise dann eingesetzt, wenn die Stromschiene 2 am Fahrzeugunterboden eines Kraftfahrzeugs verläuft und eine Durchkontaktierung durch den Unterboden erfolgt. Dies kann am Ende der Schiene 2 aber auch entlang des Verlaufs der Fall sein. Der Schraubanschluss 3 wird stoffschlüssig mit der Schiene 2 verbunden, z.B. durch Einschweißen eines Gewindebolzens in die Stromschiene 2. Das Zwischenelement enthält ein metallisches Stanzgitter 4, das in ein Gehäuse 5 eingefasst ist. Das Stanzgitter 4 ist mit mehreren elektrischen Stromabzweigen 6 ausgebildet. In die einzelnen Stromabzweige 6 kann bei Bedarf auch gleichzeitig ein Sicherungselement 7, vorzugsweise als Querschnittsverjüngung im Stromabzweig 6 des Stanzgitters 4 enthalten sein.
• Fig. 2 zeigt ein anderes nicht zur Erfindung gehöriges, illustratives Beispiel bei dem die Kontaktierung des Zwischenelementes 1 mittels einer Steckverbindung an der Stromschiene 2 erfolgt. Auf der Schiene 2 werden, je nach zu erwartender Strombelastung, ein oder mehrere Kontaktlaschen stoffschlüssig, z.B. durch Schweißen, Clinchen, Löten, etc., angebracht. Die Abgangsrichtung dieser Kontakte ist vorzugsweise um 90° gegenüber der Laufrichtung der Schiene 2 gedreht. Diese Kontaktlaschen werden vorzugsweise bereits beim Herstellungsprozess des Potentialverteilungssystems im Folgenden mit einer Moldmasse aus Kunststoff umspritzt. Dies dient einerseits zur Isolation und zum Schutz der Kontaktlaschen, andererseits kann die Umspritzung, wie im Zusammenhang mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen von Bedeutung auch als Steckergehäuse genutzt werden. Die Kontaktlasche kann dabei im Abgang ein oder mehrteilig sein. Bei mehrteiligen Abgängen ist das Schutzgehäuse 5 vorteilhafterweise in mehrere Kammern aufgeteilt. Werden abhängig von den Ausstattungsvarianten nicht alle Kontakte genutzt, können die ungenutzten Kammern oder Kontakte mit einem Blindstopfen verschlossen werden.
• Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Zwischenelement als Zwischenstecker 1a ausgebildet ist. Der Zwischenstecker 1a enthält dann auch die Sicherungsbox. Hierbei kann die Box aus einzelnen Sicherungselementen 7 bestehen. Es können auch mehrere Stromabzweige und damit auch mehrere Stromabzweige in den Zwischenstecker 1a integriert sein. Es ist auch möglich mehrere einzelne Zwischenstecker über ihre Gehäuse miteinander zu verbinden. Diese einzelnen Zwischenstecker 1a können dann, wie in der Teildarstellung der Fig. 3a dargestellt, durch Clips- oder Steckvorrichtung, die als passende Steckelemente 8a und Aussparungen 8b in die Zwischensteckergehäuse an- bzw. eingebracht sind, miteinander verbunden werden. Hierdurch ist es auch möglich, Nachrüstungen, durch Entfernen der Blindstopfen an den unbenutzten schienenseitigen Steckelementen für die Zwischenstecker 1a und Einsetzen von weiteren Zwischensteckern, vorzunehmen oder Varianten abzudecken.
• Der Leitungssatz für die anzuschließenden Verbraucher wird dann einfach ausgangsseitig an einer Kontaktlasche 9 des Zwischensteckers 1a montiert. Die Kontaktierung des Zwischensteckers 1a mit der Stromschiene 2 erfolgt ebenfalls über eine steckbare Kontaktlasche 10. Das Gehäuse der schienenseitigen Kontaktlasche 10 und das Gehäuse des Zwischensteckers 1a greifen passgenau ineinander und sind zusätzlich mit einer Rastfunktion ausgebildet, die ein sicheres mechanisches Bestehen der Steckverbindung unterstützt.
• Der Zwischenstecker 1a mit den integrierten Sicherungen kann natürlich auch einteilig mit mehreren, parallelen Stromabzweigen, z.B. als Stanzgitterlosung, ausgeführt werden.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Potentialverteilungssystems ist in Fig. 4 dargestellt. Hier ist das Potentialverteilungssystem als Doppelschienensystem ausgebildet. In diesem Fall werden zwei Schienen 2a, 2b mit einem Zwischenelement, das in Fig. 4 als Zwischenstecker 1a ausgebildet ist, gleichzeitig kontaktiert. Die beiden zu kontaktierenden Stromschienen 2a, 2b können hierbei vorzugsweise in ein Gehäuse 5 integriert sein. Hierzu werden die von den Stromschienen 2a, 2b abgehenden Kontaktlaschen 10 auf verschiedenen Seiten der Schienen 2a, 2b, einmal oben auf der Schiene 2a und einmal unten an der weiteren Schiene 2b, angebracht. Die Potentiale dieser Schienen 2a, 2b können zum Bsp. mit der genormten Klemmen 30, also Eingang von Batterieplus, und mit dem Potential der Klemme 15, also Ausgang nach Zünd- bzw. Fahrtschalter, oder mit der geschalteten Klemme 30 verbunden sein. In diesem Fall werden ober- wie unterseitig Sicherungen eingesetzt.
• Alternativ kann die Potentialverteilung auf die beiden Stromschienen 2a, 2b auch derart gewählt werden, dass eine Stromschiene auf dem Potential der Klemme 30 liegt, während die andere Stromschiene auf dem Potential der Klemme 31, also Rückleitung zur Batterie oder Minus bzw. Masse zur Batterie, liegt. Eine solche Masserückführung wird beispielsweise in Bordnetzen von Nutzfahrzeugen eingesetzt. Hierbei wäre es ausreichend, wenn an der Verbindung zur Stromschiene mit dem Potential der Klemme 30 eine Sicherung integriert wäre, eine zweite Absicherung im Massestrompfad kann entfallen.
• Will man bei einer Mehrschienenanordnung die Stromschienen 2a, 2b nicht als Doppelschienensystem zusammenfassen, kann man natürlich auch zwei Einzelschienen mit jeweils getrennten Gehäusen nebeneinander verlegen. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 5 dargestellt. Vorzugsweise sind die beiden nebeneinander zu verlegenden Stromschienengehäuse aufeinander abgestimmt, so dass zum Beispiel das Gehäuse der einen Stromschiene das Gehäuse der anderen Stromschiene in der Höhe überragt, derart dass die überstehende Höhe ausreicht, um eine Kontaktierung der Stromschiene mit einem Zwischenstecker im Bereich der überstehenden Höhe durchzuführen. Das ist insbesondere dann der Fall wenn diese überstehende Höhe grösser als die Höhe der Zwischenstecker ist.
• Weiterhin können auch zwei oder mehrere Schienen in einer Ebene eingesetzt werden, wodurch dann auch mehrere Potentiale verteilt werden können. Hierbei können die Anschlusslaschen entweder seitlich versetzt angeordnet sein oder übereinander.

Claims (3)

1. Potentialverteilungssystem für Kraftfahrzeuge mit

   - einem potentialführenden Stromschienensystem (2, 2a, 2b), das auf Vorrat an der Stromschiene einen zahlenmäßigen Überschuss an Anschlussmöglichkeiten für weitere Ableitungen hat und

   - einem als Zwischenstecker (1a) ausgebildetem Zwischenelement (1a), wobei

   - die anzuschließenden Verbraucher über das Zwischenelement ( 1a) an das Stromschienensystem (2, 2a, 2b) angeschlossen werden,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   - auf der Stromschiene zumindest eine schienenseitige Kontaktlasche stoffschlüssig angebracht ist,

   - dass der Zwischenstecker (1a) mit integrierten Sicherungen (7) ausgebildet ist,

   - dass der Zwischenstecker (1a) eine ausgangsseitige Kontaktlasche (9) aufweist,

   wobei die ausgangsseitige Kontaktlasche (9) zum Anschluss der Verbraucher
   gebildet ist,

   - dass der Zwischenstecker (1a) auf die schienenseitige Kontaktlasche (10) der Stromschiene aufsteckbar ist wobei ein Gehäuse (5) der schienenseitigen Kontaktlasche und ein Gehäuse des Zwischensteckers (1a) passgenau ineinander greifen und mit einer Rastfunktion zur mechanischen Sicherung der Steckverbindung ausgebildet sind.
2. Potentialverteilungssystem nach Anspruch 1,
   wobei
   das Stromschienensystem als Doppelschienensystem ausgebildet ist.
3. Potentialverteilungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
   wobei
   die Kontaktlaschen (10) im Zwischenelement (1a) als Stanzgitter ausgebildet sind.

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