DE102005006145A1

DE102005006145A1 - Elektrische Verbindung für abgeschirmte Kabel

Info

Publication number: DE102005006145A1
Application number: DE200510006145
Authority: DE
Inventors: Thomas Vogel; Manfred Goebel
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: General Motors LLC
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2025-02-11
Also published as: DE102005006145B4; US7029294B2; US20050186814A1

Abstract

Ein Aufbau mit abgeschirmtem Kabel, der in sich ein abgeschirmtes Kabel aufnimmt und einen Isolator oder einen Abstandsblock mit einer Bohrung und einer Feder einschließt, die einen festen Abschnitt, der an dem Isolator angeordnet ist, und einen elastischen Abschnitt aufweist, der sich in die Bohrung erstreckt. Ein Gehäuse hält den Isolator und nimmt das abgeschirmte Kabel auf. Der feste Abschnitt der Feder steht in einem Presskontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses und der elastische Abschnitt der Feder steht in einem Presskontakt mit einem Abschirmring des abgeschirmten Kabels, um die Innenfläche beim Aufnehmen in das Gehäuse abzuschaben, sodass eine nicht leitende Oxidschicht entfernt wird, die auf der Innenfläche gebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Kabelverbindungen und insbesondere verbesserte Kabelverbindungen für abgeschirmte Kabel.

Fahrzeuge benötigen elektrische Verbindungen, um elektrische Leistung an verschiedene Systeme zu übertragen. Besonders Elektro-, Hybrid- und brennstoffzellenbetriebene Fahrzeuge benötigen elektrische Verbindungen mit Betriebsspannungsbereichen von 60–1000 VDC, ferner "Hochspannung" genannt. Abgeschirmte elektrische Hochspannungsverbindungen werden zum Reduzieren von leitungsgeführten und reflektierten Abstrahlungen bevorzugt. Die Verwendung einer abgeschirmten Verbindung reduziert oder beseitigt den Bedarf an Filtern gegen elektromagnetische Beeinflussung (EMI von electromagnetic interference), welche Kosten und Komplexität des Systems erhöhen.

Herkömmliche elektrisch abgeschirmte Verbindungen sind allzu komplex und schwierig aufzubauen. In dem Fall von abgeschirmten Drahtkabeln, die typischerweise 200 A oder mehr führen, gibt es nichts geeignetes, was momentan für Fahrzeuganwendungen verfügbar ist. Solche elektrischen Verbinder werden für elektrisch betriebene Fahrzeuge benötigt. Momentan sind nur teure, arbeitsaufwändige Verbinder verfügbar.

Die vorliegende Erfindung sieht eine elektrische Verbindung für ein abgeschirmtes Kabel vor. Die elektrische Verbindung schließt einen Isolator oder einen Abstandsblock ein, der eine erste Bohrung und eine Feder aufweist. Die Feder weist einen festen Abschnitt auf, der an dem Isolator angebracht ist, und weist einen elastischen Abschnitt auf, der sich in die erste Bohrung erstreckt. Ein Gehäuse hält den Abstandsblock, wobei der feste Abschnitt in einem Presskontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses steht.

In einer Ausführungsform schließt das Gehäuse des weiteren eine zweite Bohrung ein und der Abstandsblock schließt des weiteren einen Stab ein, durch den die erste Bohrung geformt ist. Der Stab wird in der zweiten Bohrung aufgenommen. Der feste Abschnitt der Feder ist um den Stab herum angeordnet und steht in einem bündigen Kontakt mit der Innenfläche des Gehäuses.

In einer weiteren Ausführungsform schabt ein Rand der Feder beim Aufnehmen in das Gehäuse an der Innenfläche, um eine nicht leitende Oxidschicht, die an der Innenfläche gebildet ist, zu entfernen.

In wieder einer anderen Ausführungsform weist die Feder eine Beschichtung aus leitendem Material wie beispielsweise Zinn (Sn) auf.

In noch einer anderen Ausführungsform sind das Gehäuse und der Anschlussblock aus einem elektrisch leitenden Material gebildet.

Weitere Gebiete der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung, die nachfolgend geliefert wird, ersichtlich. Es sollte verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie auf die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung hinweisen, nur zu Erläuterungszwecken beabsichtigt sind und nicht beabsichtigen, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Kabelgehäuses gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Kabelgehäuses aus 1; und
3 eine Schnittansicht eines Einsteckabschnitts des Kabelgehäuses.
Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist lediglich exemplarischer Natur und beabsichtigt auf keine Weise, die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen zu beschränken.
In 1 ist ein Kabelgehäuse 10 gezeigt. Das Kabelgehäuse 10 schließt eine elektrisch leitende Gehäuseschale 12 ein, die einen Hohlraum 14 definiert. Eine Abdeckung 16 ist selektiv an der Gehäuseschale 12 befestigt, um den Hohlraum 14 abzudecken und kann eine Dichtung (nicht gezeigt) einschließen, um eine abgedichtete Umgebung bereitzustellen. Eine Manschette 18 erstreckt sich von der Gehäuseschale 12 weg und nimmt ein Kabel 20 auf. Die Gehäuseschale 12 schließt auch eine Anschlussöffnung 22 ein, in der ein Anschluss 24 aufgenommen wird. Der Anschluss 24 ist mit den Kabeln 20 in dem Hohlraum 14 verbunden, um einen elektrisch leitenden Pfad (d.h. Durchgang) zwischen ihnen zum Erden der Kabelabschirmung mit der Gehäuseschale 12 vorzusehen.
Ein Abstandsblock 26 sitzt in dem Hohlraum 14. Der Abstandsblock 26 schließt einen Hauptkörper ein, der eine Anschlussbohrung 32, eine Zugangsbohrung 34 und einen Stab 36 aufweist, welcher eine durch ihn geformte Kabelbohrung 38 aufweist. Eine Kontaktfeder 50 wird an dem Ende des Stabs 36 aufgenommen. Der Stab 36 wird in die Manschette 18 gepresst, um den Abstandsblock 26 in der Gehäuseschale 12 festzumachen. Wenn der Abstandsblock 26 einmal eingebaut ist, passt er festsitzend in den Hohlraum 14, um den Block 26 darin festzumachen.
Die Kontaktfeder 50 schließt einen bogenförmigen Umfangsabschnitt 52 ein, der eine Vielzahl an elastischen Teilen oder Federnasen 54 aufweist, die sich von diesem erstrecken. Die elastischen Teile 54 erstrecken sich relativ zu der Krümmung des bogenförmigen Teils 52 radial einwärts. Die Kontaktfeder 50 ist auf dem Stab 36 aufgenommen, wodurch das bogenförmige Teil 52 auf äußeren Umfangsflächen 56 des Stabs 36 sitzt. Das elastische Teil 54 erstreckt sich in die Kabelbohrung 38 des Stabs 36. Wenn der Stab 36 in die Manschette 18 der Gehäuseschale 12 gepresst wird, gleiten eine Außenfläche 60 und ein Rand 62 des bogenförmigen Teils 52 an einer Innenumfangsfläche 64 der Manschette 18. Der Gleitvorgang bewirkt ein Entfernen jeglicher Oxidschicht, die auf der Innenumfangsfläche 64 existieren könnte. Auf diese Weise stehen die Außenfläche 60 des bogenförmigen Teils 52 und die Innenfläche 64 der Manschette 18 in einem Presskontakt, um einen elektrisch leitenden Pfad zwischen ihnen zu vereinfachen.
Die Kontaktfeder 50 ist vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellt. Optional ist die Kontaktfeder 50 mit einem elektrisch leitenden Element wie beispielsweise Gold (Au) oder Zinn (Sn) und geeigneten Legierungen aus diesen beschichtet. Es sei angemerkt, dass andere Beschichtungen verwendet werden können, um die Kontaktfedern 50 für eine gesteigerte Leitfähigkeit zu beschichten.
Das Kabel 20 wird durch die Manschette 18 und die Kabelbohrung 38 des Abstandsblocks 26 in der Gehäuseschale 12 aufgenommen. In einer Fahrzeuganwendung ist das Kabel 20 ein abgeschirmtes Hochspannungskabel. Es wird jedoch anerkannt, dass die vorliegende Erfindung auf eine Vielzahl von Anwendungen, eingeschlossen zweipoligen und dreipoligen abgeschirmten Hochspannungskabeln, sowie auf andere Anwendungen mit abgeschirmten Kabeln anwendbar ist. Das Kabel 20 schließt einen ersten Leiter 70 mit einem an ihm festen Anschlussende 72, eine innere nicht leitende Isolationsschicht 74, einen Abschirmring 76 und eine äußere nicht leitende Isolationsschicht 78 ein. Die verschiedenen Schichten, die den ersten Leiter 70 umgeben, sind auf eine gestufte Weise freigelegt. Auf diese Weise ist das Anschlussende 72 freigelegt, ein Stück der inneren Isolationsschicht 74 ist freigelegt, und der Abschirmring 76 ist freigelegt.
In 2 und 3 werden, wenn das Kabel 20 in die Manschette 18 der Gehäuseschale 12 und in die Kabelbohrung 38 des Abstandsblocks 26 eingesetzt wird, die Anschlussenden 72 und ein Stück der freigelegten inneren Isolationsschicht 74 an dem elastischen Teil 54 der Kontaktfeder 50 so lange vorbeigeführt, bis der freigelegte Abschirmring 76 die elastischen Teile 54 kontaktiert. Wenn der freigelegte Abschirmring 76 das elastische Teil 54 kontaktiert, wird das Kabel 20 in die Gehäuseschale 12 gepresst, um einen korrekten Sitz sicherzustellen. Ein Pressen des Kabels 20 zwingt den freigelegten Abschirmring 76 durch die Kontaktfeder 50 mit dem elastischen Teil 54 in einen Gleitkontakt, was bewirkt, dass der elastische Teil 54 sich radial auswärts biegt. Als ein Ergebnis stehen der elastische Teil 54 und der Abschirmring 76 in einem Presskontakt, um einen elektrisch leitenden Pfad zwischen diesen zu vereinfachen. Auf diese Weise wird ein leitender Pfad zwischen der Gehäuseschale 12 und dem Abschirmring 76 hergestellt.
Eine Wasser- und Schmutzdichtung 80 kann vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Wasser und/oder Schmutz über die Manschette 18 in das Kabelgehäuse 10 eintritt. Die Dichtung 80 ist um das Kabel 20 angeordnet und wird in der Manschette 18 aufgenommen. Die Dichtung 80 kann aus Gummi, Silikon oder einem anderen elastischen Material hergestellt sein. Die Dichtung 80 wird in die Manschette 18 gepresst, um eine feste Dichtung an der Grenzfläche zwischen der Schale 12 und der Dichtung 80 zu erzeugen.
Der Anschluss 24 wird in der Gehäuseschale 12 durch die Anschlussöffnung 22 und die Anschlussbohrung 32 des Abstandsblocks 26 aufgenommen. Der Anschluss 24 schließt einen Leiter 83 mit einem an ihm befestigten Anschlussende 84 und eine äußere nicht leitende Isolationsschicht 86 ein. Eine Dichtung 88 kann vorgesehen sein, um zu verhindern, dass Wasser und/oder Schmutz durch die Öffnung 22 in das Kabelgehäuse 10 eintritt.
Der Anschluss 24 ist fest mit dem Anschlussende 72 des Kabels 20 verbunden. Die feste Verbindung zwischen den Anschlussenden 84 und dem Anschlussende 72 des Kabels 20 kann auf eine von verschiedenen nach dem Stand der Technik bekannten Weisen erreicht werden. Zum Beispiel kann eine Schraube 82 durch jeweilige Löcher des Anschlusses 24 und des Anschlussendes 72 des Kabels 20 geschraubt werden. Die Verbindung zwischen dem Anschluss 24 und dem Kabel 20 ist durch die Zugangsbohrung 34 zugänglich.
Das Kabelgehäuse 10 der vorliegenden Erfindung sieht einen kompakten elektrischen Hochspannungsverbinder vor. Das Kabelgehäuse 10 kann kosteneffektiv aus einem einzelnen Gussteil hergestellt sein. Die Manschette 18, die sich von der Gehäuseschale 12 weg erstreckt, vereinfacht auch ein Verschließen mit der Dichtung 80. Ein Einbauen des Kabels 20 in das Kabelgehäuse 10 ist eine einfache Steckverbindung, die eine abgeschirmte Verbindung zwischen dem Kabel 20 und der Gehäuseschale 12 herstellt. Der Abstandsblock 26 dient mehreren Funktionen, eingeschlossen einem Schützen gegen ein Ziehen an dem Kabel oder ein Anbringen einer Kontaktschiene in dem Kabelgehäuse 10.
Zusammengefasst betrifft die Erfindung einen Aufbau mit abgeschirmtem Kabel, der in sich ein abgeschirmtes Kabel aufnimmt und einen Isolator oder einen Abstandsblock mit einer Bohrung und einer Feder einschließt, die einen festen Abschnitt, der an dem Isolator angeordnet ist, und einen elastischen Abschnitt aufweist, der sich in die Bohrung erstreckt. Ein Gehäuse hält den Isolator und nimmt das abgeschirmte Kabel auf. Der feste Abschnitt der Feder steht in einem Presskontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses und der elastische Abschnitt der Feder steht in einem Presskontakt mit einem Abschirmring des abgeschirmten Kabels, um die Innenfläche beim Aufnehmen in das Gehäuse abzuschaben, sodass eine nicht leitende Oxidschicht entfernt wird, die auf der Innenfläche gebildet ist.

Claims

Elektrische Verbindung für ein abgeschirmtes Kabel, umfassend: einen Abstandsblock, der eine erste Bohrung aufweist, eine Feder, die einen festen Abschnitt aufweist, der an dem Abstandsblock angebracht ist, und die einen elastischen Abschnitt aufweist, der sich in die erste Bohrung erstreckt, und ein Gehäuse, das den Abstandsblock hält, wobei der feste Abschnitt in einem Presskontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses steht.
Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, des weiteren umfassend eine Manschette, die sich von dem Gehäuse weg erstreckt, und einen Stab vorne an dem Abstandsblock, wobei die Manschette den Stab aufnimmt.
Elektrische Verbindung nach Anspruch 2, wobei der feste Abschnitt der Feder um den Stab herum angeordnet ist und in einem bündigen Kontakt mit einer Innenfläche der Manschette steht.
Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, wobei ein Rand der Feder beim Aufnehmen in das Gehäuse in Presskontakt mit der Innenfläche steht, um eine nicht leitende Oxidschicht, die auf der Innenfläche ausgebildet ist, abzuschaben.
Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, des weiteren umfassend eine Abdeckung, die über dem Hohlraum liegt, um ein abgedichtetes Innenvolumen zu liefern.
Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, wobei die Feder eine Beschichtung aus leitendem Material aufweist.
Elektrische Verbindung nach Anspruch 6, wobei das leitende Material aus der Gruppe, die aus Zinn (Sn), Gold (Au) und Legierungen aus diesen besteht, ausgewählt ist.
Elektrische Verbindung nach Anspruch 1, wobei der Abstandsblock aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet ist.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel, umfassend: ein Gehäuse, das einen Hohlraum und eine erste Bohrung aufweist, die sich durch das Gehäuse in den Hohlraum erstreckt, ein Abstandsblock, der in dem Hohlraum angeordnet ist und eine zweite Bohrung, die durch diesen hindurch geformt ist, aufweist, eine Kontaktfeder, die mit dem Gehäuse in Kontakt steht und sich in die zweite Bohrung erstreckt, und ein Kabel, das einen Leiter mit einem Anschlussende, einer Isolationsschicht und einer Abschirmschicht aufweist, wobei das Kabel in die ersten und zweiten Bohrungen so eingesetzt ist, dass das Anschlussende sich in dem Abstandsblock befindet und die Kontaktfeder einen elektrischen Durchgang zwischen der Abschirmschicht und dem Gehäuse vorsieht.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel nach Anspruch 9, wobei die Kontaktfeder einen Umfangsabschnitt, der mit dem Gehäuse in Kontakt steht, und eine Federnase aufweist, die sich in die zweite Bohrung erstreckt.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel nach Anspruch 10, wobei der Umfangsabschnitt mindestens teilweise den Abstandsblock umgibt.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel nach Anspruch 9, wobei der Abstandsblock des weiteren einen Stab umfasst, durch den die zweite Bohrung geformt ist, und wobei das Gehäuse eine Manschette einschließt, die mit der ersten Bohrung konzentrisch ist und sich davon erstreckt, und die den Stab aufnimmt.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel nach Anspruch 9, wobei ein Rand der Kontaktfeder beim Aufnehmen in das Gehäuse in einem Presskontakt mit einer Innenfläche des Gehäuses steht, um eine nicht leitende Oxidschicht, die auf der Innenfläche ausgebildet ist, abzuschaben.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel nach Anspruch 9, des weiteren umfassend eine Abdeckung, die über dem Hohlraum liegt, um ein abgedichtetes Innenvolumen zu liefern.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel nach Anspruch 9, wobei die Kontaktfeder eine Beschichtung aus leitendem Material aufweist.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel nach Anspruch 15, wobei das leitende Material aus der Gruppe, die aus Zinn (Sn), Gold (Au) und Legierungen aus diesen besteht, ausgewählt ist.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel nach Anspruch 9, wobei der Abstandsblock aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet ist.