DE102005006145B4

DE102005006145B4 - Kabelgehäuse und elektrische Verbindung für abgeschirmte Kabel

Info

Publication number: DE102005006145B4
Application number: DE102005006145A
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: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2025-02-11
Also published as: US7029294B2; DE102005006145A1; US20050186814A1

Abstract

Kabelgehäuse (10) für ein abgeschirmtes Kabel (20), umfassend:
eine elektrisch leitende Gehäuseschale (12), die einen Hohlraum (14) und eine Manschette (18) aufweist, die sich von der Gehäuseschale (12) weg erstreckt;
einen in dem Hohlraum (14) sitzenden Abstandsblock (26) mit einem Stab (36), der eine Kabelbohrung (38) aufweist, wobei die Manschette (18) den Stab (36) aufnimmt;
eine Kontaktfeder (50), die einen Umfangsabschnitt (52) aufweist, der an dem Stab (36) angebracht ist und in einem Presskontakt mit einer Innenfläche (62) der Manschette (18) steht, und die einen elastischen Abschnitt (54) zur Herstellung eines leitenden Pfads zwischen der Gehäuseschale (12) und der Kabelabschirmung (76) aufweist, der sich in die Kabelbohrung (38) erstreckt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kabelgehäuse und Kabelverbindungen, insbesondere verbesserte Kabelverbindungen für abgeschirmte Kabel.
DE 197 43 710 C2 beschreibt ein Anschlussvorrichtung für ein geschirmtes Kabel mit einem Gehäuse, in das das geschirmte Kabel eingesetzt ist und das an einem Montagebereich einer Vorrichtung montiert ist, und einer Schirmverbindungshülse, durch die sich das geschirmte Kabel erstreckt, wobei ein Schirmgeflecht des geschirmten Kabels, das von dem Gehäuse in Richtung der Anschlussseite vorsteht, mit der Schirmverbindungshülse in Verbindung steht. Das Schirmgeflecht ist über eine äußere Oberfläche des Gehäuses gefaltet und die Schirmverbindungshülse ist auf dem Gehäuse montiert, wobei das solchermaßen gefaltete Schirmgeflecht gegen die äußere Oberfläche des Gehäuses mittels der Schirmverbindungshülse gedrückt ist. Das Gehäuse weist an seinem Außenumfang mindestens eine Verriegelungsvertiefung auf, in die mindestens ein an der Schirmverbindungshülse angeordnetes Verriegelungselement eingreift, wobei das Verriegelungselement das Schirmgeflecht in die Verriegelungsvertiefung drückt. Die Schirmverbindungshülse weist mindestens ein Federelement auf, das in einer elektrischen Verbindung mit dem Montagebereich der Vorrichtung steht. DE 197 43 710 C2 beschreibt weiterhin eine Anschlussvorrichtung für ein geschirmtes Kabel mit einem Gehäuse, in das das geschirmte Kabel eingesetzt ist und das an einem Montagebereich einer Vorrichtung montiert ist, einer Metallhülse, die auf einer Lei terisolation des geschirmten Kabels montiert ist und teilweise zwischen der Leiterisolation und einem Schirmgeflecht des geschirmten Kabels eingesetzt ist, und einer Schirmverbindungseinrichtung, die auf der anschlussseitigen Gehäusestirnseite aufgesetzt ist und durch die sich das geschirmte Kabel erstreckt, wobei die Schirmverbindungseinrichtung aus einem ersten Federelement, das in elastischem Kontakt mit einer inneren Oberfläche des Montagebereiches steht, und einem zweiten Federelement besteht, das in elastischem Kontakt mit einer äußeren Oberfläche der Metallhülse steht. Die Schirmverbindungseinrichtung ist eine Schirmverbindungshülse, die mindestens ein Verriegelungselement aufweist, das in mindestens eine am Außenumfang des Gehäuses ausgebildete Verriegelungsvertiefung eingreift.
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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabelgehäuse und einen Aufbau mit abgeschirmtem Kabel für die Kabelverbindungen der eingangs genannten Art anzugeben, welches bzw. welcher einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Kabelgehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch einen Aufbau mit abgeschirmtem Kabel mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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.
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.
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 und ein Rand des bogenförmigen Teils 52 an einer Innenumfangsfläche 62 der Manschette 18. Der Gleitvorgang bewirkt ein Entfernen jeglicher Oxidschicht, die auf der Innenumfangsfläche 62 existieren könnte. Auf diese Weise stehen die Außenfläche des bogenförmigen Teils 52 und die Innenfläche 62 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, eine Kabelabschirmung 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 die Kabelabschirmung 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 die freigelegte Kabelabschirmung 76 die elastischen Teile 54 kontaktiert. Wenn die freigelegte Kabelabschirmung 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 die freigelegte Kabelabschirmung 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 die Kabelabschirmung 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 der Kabelabschirmung 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.

Claims

Kabelgehäuse (10) für ein abgeschirmtes Kabel (20), umfassend: eine elektrisch leitende Gehäuseschale (12), die einen Hohlraum (14) und eine Manschette (18) aufweist, die sich von der Gehäuseschale (12) weg erstreckt; einen in dem Hohlraum (14) sitzenden Abstandsblock (26) mit einem Stab (36), der eine Kabelbohrung (38) aufweist, wobei die Manschette (18) den Stab (36) aufnimmt; eine Kontaktfeder (50), die einen Umfangsabschnitt (52) aufweist, der an dem Stab (36) angebracht ist und in einem Presskontakt mit einer Innenfläche (62) der Manschette (18) steht, und die einen elastischen Abschnitt (54) zur Herstellung eines leitenden Pfads zwischen der Gehäuseschale (12) und der Kabelabschirmung (76) aufweist, der sich in die Kabelbohrung (38) erstreckt.
Kabelgehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei der Umfangsabschnitt (52) der Kontaktfeder (50) mindestens teilweise den Stab (36) umgibt.
Kabelgehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei der Umfangsabschnitt (52) der Kontaktfeder (50) um den Stab (36) herum angeordnet ist und in einem bündigen Kontakt mit der Innenfläche (62) der Manschette (18) steht.
Kabelgehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei ein Rand der Kontaktfeder (50) beim Aufnehmen in die Manschette (18) in Presskontakt mit deren Innenfläche (62) steht, um eine nicht leitende Oxidschicht, die auf der Innenfläche (62) ausgebildet ist, abzuschaben.
Kabelgehäuse (10) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Abdeckung (16), die über dem Hohlraum liegt (14), um ein abgedichtetes Innenvolumen zu liefern.
Kabelgehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktfeder (50) eine Beschichtung aus leitendem Material aufweist.
Kabelgehäuse (10) nach Anspruch 6, wobei das leitende Material aus der Gruppe, die aus Zinn (Sn), Gold (Au) und Legierungen aus diesen besteht, ausgewählt ist.
Kabelgehäuse (10) nach Anspruch 1, wobei der Abstandsblock (26) aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet ist.
Aufbau mit abgeschirmtem Kabel (20), umfassend: das Kabelgehäuse (10) nach Anspruch 1, und ein Kabel (20), das einen Leiter (70) mit einem Anschlussende (72), eine Isolationsschicht (74) und eine Kabelabschirmung (76) aufweist, wobei das Kabel (20) in die Kabelbohrung (38) so eingesetzt ist, dass das Anschlussende (72) sich in dem Abstandsblock (26) befindet und die Kontaktfeder (50) einen elektrischen Pfad zwischen der Kabelabschirmung (76) und der Gehäuseschale (12) vorsieht.