CN102904088A

CN102904088A - 用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间建立电气连接的连接系统

Info

Publication number: CN102904088A
Application number: CN2012102690445A
Authority: CN
Inventors: 佛朗哥·钱波利尼; 里卡尔多·维安西诺; 毛罗·夸夸雷利; 富尔维奥·奇科尼亚提
Original assignee: Magneti Marelli SpA
Current assignee: Marelli Europe SpA
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-30
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-30
Also published as: ITBO20110466A1; US8939797B2; EP2551965B1; EP2551965A1; US20130122751A1; CN102904088B

Abstract

用于在用于汽车工业的电气设备（3）和至少一对以终端终止的电缆（4；7）之间建立电气连接的连接系统（5a；5b），该连接系统（5a；5b）具有：提供有支撑底（11）的固定部（10），其适于牢固地固定到电气设备（3）的壁（12）上，对于每个电缆（4；7），具有金属连接螺钉（13）；和提供有外周框架（16）的运动部（15），其适于机械地安装到支撑底（11）上并提供有通道壁（17），其对于每个电缆（4；7）包括通道通孔（18），电缆（4；7）的端部通过所述通道通孔。

Description

用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间建立电气连接的连接系统

技术领域

本发明涉及用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间建立电气连接的连接系统。

本发明有利地应用于电力牵引车辆，尤其是用于通过三个电缆在电子控制单元和旋转电机之间建立电气连接的混合车辆，不失一般性，下面的说明中将明确地将其作为参考。

背景技术

结合有传统的热力牵引以进行混合牵引的电力牵引在道路车辆中日益受欢迎。

电力牵引通常包括采用三相（典型地，永磁型的同步）可逆旋转电机（也即其可以用作吸收电能并产生动力机械扭矩的电动机，还可以用作吸取机械能并产生电力的发电机），其一边机械地连接或可连接到驱动轮上，另一边电气地连接到电子控制单元（含有电子电力变换器）。旋转电机和电子控制单元之间的连接通过三个电缆发生，所述电缆名义上是弹性的，但是在实际中只具有非常有限的弹性，因为它们具有大的横截面积（在50-70mm2每个的数量级）和外部电磁干扰屏蔽。

每个电缆一端固定到旋转电机相应的接头上，另一端固定到电子控制单元相应的接头上。通常，每个电缆在构建旋转电机的同时连接到旋转电机的接头上，因而旋转电机与车辆断开，关于旋转电机本身有宽阔的工作可能性；即使电缆只具有相对有限的弹性，每个电缆和旋转电机的接头之间的连接也能简单和快捷地建立。相反，当电子控制单元和旋转电机都已经安装在它们的最终位置时，每个电缆连接到在车辆上的电子控制单元的接头上，从而电子控制单元不是很容易被接近，具有很小的运动自由；结果，每个电缆和电子控制单元的接头之间的连接是复杂和累人的。

当前，每个电缆以孔眼（eyelet）终端终止，该孔眼终端必须一次一个地插入在电子控制单元的相应的终端的连接螺钉周围，该孔眼连接通过耦接到一个或多个垫圈上的螺母而固定到连接螺钉上。这样的连接方法是划算和可靠的（也即不会通过振动作用而随着时间的流逝而分开），但是相反地，由于（如上所述）不易接近电子控制单元而非常复杂和累人。

为了使连接操作更简单，提议将公接头用于电缆上，而相应的母接头提供在电子控制单元上；这样，电缆的公接头可以简单地插入在电子控制单元的相应的母接头中，以建立连接。然而，由于接头高得多的成本和较差的可靠性，该方案非常费钱，因为车辆的长期振动可以确定公接头和相应的母接头之间的分离（也只是部分地）。

发明内容

本发明的目的在于提供用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间建立电气连接的连接系统，该连接系统不具有上述缺点，同时制造简单、成本有效。

根据本发明，提供用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间建立电气连接的连接系统，每个电缆以电缆终端终止；该连接系统包括：

提供有支撑底的固定部，其适于牢固地安装到电气设备的壁上，对于每个电缆，具有金属连接螺钉，其从支撑底突出并能够电气地连接到电气设备上；和

提供有外周框架的运动部，其具有矩形的形状，适于机械地安装到固定部的支撑底上并具有通道壁，对于每个电缆，其包括通道通孔，电缆的端部通过所述通道通孔，从而使得相应的电缆终端设置在外周框架的里面，当外周框架机械地安装到支撑底处时，其与支撑底的相关连接螺钉对齐。

附图说明

现在将参考附图描述本发明，所述附图表示其非限制性的实施方式，其中：

图1是混合的热力和电力牵引车辆的电力系统的视图；

图2是图1的电力系统的电子控制单元的透视视图；

图3是图2中的电子控制单元的透视视图，其没有根据本发明的第一三极连接系统的运动部；

图4是图3中细节的放大图，表示第一连接系统的固定部；

图5是图2中的电子控制单元的透视视图，其处在第一连接系统的运动部和固定部之间的连接过程中；

图6是图5中细节的放大图，其表示第一连接系统的运动部；

图7是第一连接系统的运动部的一部分的横截面图；

图8是图2中的电子控制单元的透视视图，其中第一连接系统的运动部没有盖；

图9是图2中的电子控制单元的另一个透视视图；

图10是图2中的电子控制单元的透视视图，其没有根据本发明的第二二极连接系统的运动部；

图11是图2的电子控制单元的透视视图，其中第二连接系统的运动部没有盖；和

图12是图2的电子控制单元的其他透视视图。

具体实施方式

在图1中，数字1整体上表示混合的热力和电力牵引车辆的电力系统。

电力系统1包括三相（典型地永磁型同步）可逆电机2（也即其可以用作抽吸电力并产生机械运动扭矩的电动机或抽吸机械能并产生电力的发电机），其典型地连接到或可连接到车辆的驱动轮上。而且，电力系统1包括电子控制单元3（含有电子电力变换器），其通过三个电缆4电气地连接到电机2上。

每个电缆4以可分开的方式（或以不容易分开的方式）固定到电机2上（电缆4只在对电机2进行的辅助修理的情形下才从电机2上分开），并以可分开的方式（也即容易分开的方式）固定到电子控制单元3上。特别地，连接系统5a通过这样提供，使得三个电缆4可以简单和快速地连接到电子控制单元3上/从电子控制单元3上卸下。

电力系统1还包括高压存储系统6（典型地600V），其适于存储电并通过一对电缆7电气地连接到电子控制单元3上。每个电缆7以不可分开的方式（或以不易分开的方式）固定到存储系统6上，并以可分开的方式（也即以容易分开的方式）固定到电子控制单元3上。特别地，连接系统5b这样提供，使得两个电缆7可以简单和快速地连接到电子控制单元3上/从电子控制单元3上卸下。

最后，电力系统1包括低压存储系统8（典型地12V），其通过一对电缆9电气地连接到电子控制单元3上，所述电缆9以传统方式固定到电子控制单元3上；如图所示，例如如图2所示，每个电缆9以孔眼终端终止，该孔眼终端安装在从电子控制单元3上突出的连接螺钉周围，并通过螺旋到连接螺钉上的螺母保持在位。

高压存储系统6包括锂电池堆，并具有存储/释放大量通过电力牵引作用进行交换的能量的功能。低压存储系统8通常包括单个铅电磁，具有为以低压运行的车辆的辅助设施供电的功能。

如图2-9所示，连接系统5a（其在电子控制单元3和三个电缆4之间建立电气连接）包括提供有支撑底11的固定部10，并适于牢固地固定（典型地螺纹连接）到电子控制单元3的侧壁12上。三个连接螺钉13，每个电气地连接到电子控制单元3上并接收相应的电缆4，从固定部10的支撑底11上悬垂突出（也即垂直于支撑底11）。根据优选实施方式，每个电缆4以具有孔眼形状的终端终止，其安装在支撑底11的各个连接螺钉13周围，并通过螺母14（图11中示出）保持在位，该螺母螺纹连接到连接螺钉13上。

如图2-9所示，连接系统5a还包括提供有矩形形状的外周框架16的运动部15，其适于机械地固定到固定部10的支撑底11上。换句话说，外周框架16成形为框架并内部地为空（也即只沿着外周延伸以限定出内部空间）。外周框架16具有通道壁17，其包括用于每个电缆4的通道通孔18，电缆4的端部通过其，从而相应的电缆设置在外周框架16的里面，并在外周框架16机械地固定到支撑底11（如图8所示）上之后，与支撑底11的各个连接螺钉13对齐。

优选地，电缆4在外周框架16中具有相应（reciprocal）不同的长度，以增加终端之间的距离。

根据优选实施方式，运动部15包括盖19，其可通过螺钉机械地连接到外周框架16上，以外部地闭合自身形成杯状本体的外周框架16，当安装到固定部10的支撑底11上（如图9所示）时，该外周框架16不能够从外部被接近。电缆4终端的从外部不可达到性是绝对必要的，因为连接电缆4在高压下（典型地600V）工作，从而这样的有电部必须防止偶然的接触。

如图7所示，每个电缆4与外周框架16的通道壁17集成，以避免电缆4和外周框架16之间的相对运动。特别地，活动部15的通道壁17包括固定本体20，其设置在通道壁17的侧边附近，在外周框架16的外面，集成到通道壁17上，并通过各个电缆压盖（cable gland）21与电缆4建立机械连接。每个电缆压盖21外部地集成通道壁17的固定本体20，并内部地集成电缆4，从而使得电缆4自身与外周框架16集成。根据优选实施方式，通过固定本体20获得的通孔定尺寸为与电缆压盖21具有给定的机械接口，并弹性地将电缆压盖21自身压缩在电缆4上。替代地，通道壁17的通道孔18具有比电缆4的外径（稍微）更大的内径，从而使得电缆4不触及通道壁17（如图6所示）。

根据优选实施方式，运动部15的外周框架16通过机械连接系统机械地连接到固定部10的支撑底11上。该机械连接系统包括通过固定部10的侧壁23承载的连接钩22（在图3和4中示出），其从支撑底11突出并展现了弹性变形的特定能力；而且，该机械连接系统包括连接座24，其在外周框架16中获得（部分在图5和6中示出），当外周框架16耦接到支撑底11上时，适于通过连接钩22接合。特别地，连接座24在外周框架16的两个侧壁25中获得，其垂直于通道壁17并设置在其通道壁17的相对侧上。

用于在三个电缆4和电子控制单元之间通过连接系统5a建立电气连接的方法容易从上述对连接系统5a的详细描述中推导出。为了通过连接系统5a在三个电缆4和电子控制单元3之间建立电气连接，开展的第一操作是如图5所示那样机械连接运动部11的外周框架16和固定部10的支撑底11；该机械连接非常简单和快速，因为其是基于机械连接的，该机械连接是“自对中”型，并可以在固定部10的支撑底11不完全可视的情形下容易地开展。运动部11的外周框架16和固定部10的支撑底11之间的机械连接还限定了电缆4的孔眼终端和连接螺钉13之间的“自动”耦接（也即外周框架16和支撑底11的耦接还限定电缆4的孔眼终端在连接螺钉13中的安装，而没有操作者任何其他手动干预）。因此，这足以将螺母14螺纹连接到连接螺钉13内，以阻止电缆4的孔眼终端的位置。最后，必要地，通过相应的螺钉将盖19安装到外周框架16上。

图10-12所示的连接系统5b整个地类似于图2-9所示的连接系统5a，仅有的区别在于，连接系统5a在电子控制单元3和三个电缆4之间建立电气系统，而电子连接系统5b在电子控制单元3和两个电缆7之间建立电气接触。为了对图10-12示例的连接系统5b进行详细的说明，参考了上述对连接系统5a的详细说明。

根据优选实施方式，固定部10的支撑底11由模制塑料材料制成（也即电绝缘材料）。盖19也由模制塑料材料制成（也即电绝缘材料）。运动部11的外周框架16可选地由模制塑料材料（也即电绝缘材料）或金属材料（也即电导材料）制成。当运动部11的外周框架16由金属材料制成（也即电导材料）时，出于显而易见的安全理由，外周框架16自身必须连接到电气系统1的电接地上（该接地还在电子控制单元3的壁12是金属并连接到电气接地时自动产生）。

上述连接系统5具有许多优点。

首先，上述连接系统5能够简单和成本有效地建立，因为其包括一些非复杂形状的元件。

而且，上述连接系统允许在用于汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间快速和简单地建立/分离电气连接。关于这点值得注意的是，不必单独地或手动地将电缆4或7的孔眼终端插入到连接螺钉13中，因为当运动部11的外周框架16安装到在固定部10上的支撑底11内时，孔眼终端“自动地”都一起插入到连接螺钉13中。

最后，通过上述连接系统5建立的电气连接随着时间的推移非常可靠，因为其不能以任何方式（例如延长的车辆振动）意外地中断。

显然，上述连接系统5允许在用于汽车工业的电气设备（电子控制单元、存储系统、机械机构等）和至少一对电缆之间建立电气连接。

Claims

1.用于在用于汽车工业的电气设备和至少一对电缆（4；7）之间建立电气连接的连接系统（5a；5b），电缆的每端以电缆终端终止；该连接系统（5a；5b）包括：

具有支撑底（11）的固定部（10），其适于牢固地安装到电气设备（3）的壁（12）处，对于每个电缆（4；7），具有金属连接螺钉（13），其从支撑底（11）突出并能够电气地连接到电气设备（3）上；和

具有外周框架（16）的运动部（15），其具有矩形的形状，适于机械地安装到固定部（10）的支撑底（11）处并具有通道壁（17），对于每个电缆（4；7），其包括通道通孔（18），电缆（4；7）的端部通过所述通道通孔，从而使得相应的电缆终端设置在外周框架（16）的里面，当外周框架（16）机械地安装到支撑底（11）处时，该相应的电缆终端与支撑底（11）的相关连接螺钉（13）对齐。

2.根据权利要求1所述的连接系统（5a；5b），其中每个电缆终端具有孔眼的形状，当外周框架（16）机械地安装到支撑底（11）处时，该每个电缆终端安装在支撑底（11）的相关连接螺钉（13）的周围。

3.根据权利要求1所述的连接系统（5a；5b），对于每个电缆终端，包括螺母（14），其螺纹连接到相关连接螺钉（13）上，从而将电缆终端保持在位。

4.根据权利要求1所述的连接系统（5a；5b），其中所述运动部（15）包括盖（19），其能够机械地连接到外周框架（16）上，从而当其安装到固定部（10）的支撑底（11）处时，外部地闭合形成杯状本体的外周框架（16），其不能经由外部被接近。

5.根据权利要求1所述的连接系统（5a；5b），其中每个电缆（4；7）集成到外周框架（16）的通道壁（17）处，从而避免电缆（4；7）和外周框架（16）之间的相对运动。

6.根据权利要求5所述的连接系统（5a；5b），其中对于每个电缆（4；7），外周框架（16）具有电缆压盖（21），其外部地集成到外周框架（16）的通道壁（17）处，并内部地集成到电缆（4；7）处，从而使得电缆（4；7）集成到外周框架（16）处。

7.根据权利要求6所述的连接系统（5a；5b），其中运动部（15）的通道壁（17）包括固定本体（20），其邻近在外周框架（16）的外侧上的通道壁（17）而设置，集成到通道壁（17）处，并容纳电缆压盖（21）。

8.根据权利要求7所述的连接系统（5a；5b），其中运动部（15）的通道壁（17）的每个通道孔（18）具有大于电缆（4；7）的外径的内径。

9.根据权利要求1所述的连接系统（5a；5b），其中在外周框架（16）的里面，电缆具有不同的长度，从而增加在电缆终端之间的距离。

10.根据权利要求1所述的连接系统（5a；5b），其中运动部（15）的外周框架（16）通过机械连接系统机械地连接到固定部（10）的支撑底（11）上。

11.根据权利要求10所述的连接系统（5a；5b），其中机械连接系统包括通过固定部（10）的侧壁（23）支撑的连接钩（22）和连接座（24），该连接钩（22）从支撑底（11）突出并具有弹性变形的特定能力，该连接座（24）在外周框架（16）中获得，当外周框架（16）耦接到支撑底（11）处时，该连接座（24）适于通过连接钩（22）接合。

12.根据权利要求11所述的连接系统（5a；5b），其中连接座（24）在外周框架（16）的两个侧壁（25）中获得，其垂直于通道壁（17）并设置在通道壁（17）的相对侧上。

13.根据权利要求1所述的连接系统（5a；5b），其中在运动部（11）的外周框架（16）和固定部（10）的支撑底（11）之间的机械连接还限定电缆（4；7）的电缆终端到连接螺钉（13）处的“自动”耦接。