DE102007057501A1

DE102007057501A1 - Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Steuergeräts

Info

Publication number: DE102007057501A1
Application number: DE102007057501A
Authority: DE
Inventors: Stephan Mazingue-Desailly; Wolfgang Helmreich; Alexander Lerich; Jochen Seibold; Roland Hellwig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-04

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Steuergeräts vorgeschlagen, wobei das Steuergerät (10) über eine Stromschiene (12) mit elektrischer Energie versorgt ist, die der Stromschiene (12) über ein Kabel (14) oder eine Polklemme (42) zugeführt wird. Zur elektrischen Kontaktierung von Kabel (14) und Stromschiene (12) ist eine Einpressverbindung (16) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Steuergeräts nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
Stand der Technik
Zur Batteriezustandserkennung von Batterien in Kraftfahrzeugen werden in der Regel die Größen Temperatur, Strom und/oder Spannung erfasst und mittels geeigneter Algorithmen verarbeitet. Dabei kommt typischerweise ein Mikrocontroller oder eine entsprechende Rechnereinheit zum Einsatz. Zur Stromerfassung dienen im allgemeinen Messshunts und induktive Stromsensoren wie Kompensationssensoren, Fluxgate- oder Hallelemente. Mit zunehmender Verbreitung solcher Systeme sind flexible Lösungen gefragt, um verschiedenste Fahrzeugvarianten mit einem Mechanikkonzept bedienen zu können. Durch die Vielzahl der Varianten ist man bestrebt, das Stromversorgungskabel, beispielsweise das Massekabel, mit einer einfachen, kostengünstigen und effizienten Verbindungstechnik an das Steuergerät zu montieren.
Aus der DE 100 01 345 C1 ist bereits eine Vorrichtung zur Messung des Stroms eines Energiespeichers mittels eines Messkabels bekannt. Die Leitung ist als ein hohles Messkabel ausgebildet, in dessen Hohlraum koaxial zu einem Kabelschuhe verbindenden Kabelmantel eine Messleitung verläuft.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die elektrische Verbindungstechnik weiter zu vereinfachen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Steuergeräts hat demgegenüber den Vorteil, dass anstelle üblicher Schraubverbindungen durch die vorgeschlagene Einpressverbindung die auftretenden Montagekräfte (Schraubmomente) reduziert werden können. Dadurch werden Stromschiene und ein damit verbundenes Steuergerät nicht mehr mit schädlichen Anzugsmomenten belastet. Dank der Einpressverbindung kann auch auf thermische Kontaktierungsmöglichkeiten wie Löt- oder Schweißprozesse verzichtet werden, die aufgrund der eingebrachten Wärmeenergie die Elemente des Steuergeräts negativ beeinflussen könnten. Auf der anderen Seite sind die Komponenten von Einpressverbindungen wie beispielsweise Einpressbolzen schon vielfach im Einsatz, wenn auch für andere Anwendungsgebiete. Durch den Rückgriff auf Standardkomponenten können die Herstellungskosten der Einpressverbindung weiter reduziert werden. Weiterhin sind Einpressverbindungen auch billiger als herkömmliche Schraublösungen. Eine Einpressverbindung hat zudem den Vorteil, bei guter Festigkeit hohe Ströme zu übertragen. Durch zunehmend größere Leitungsquerschnitte wird die Einpresskontaktierung immer interessanter, da größere Querschnitte in der Regel auch größere Schraubmomente bei konventionellen Schraubverbindungen erfordern mit hohen mechanischen Belastungen. Lötverbindungen sind insbesondere bei großen Leitungsquerschnitten ungeeignet, so dass nach neuen Verbindungstechniken zu suchen ist.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Bolzen Bestandteil der Einpressverbindung ist. Der Bolzen ist vorzugsweise in Einpressrichtung rotationssymmetrisch ausgeführt. Dies wirkt sich insbesondere auf den Freiheitsgrad des Montagewinkels aus, da über einen rotationssymmetrischen Bolzen verschiedenste Abgangsrichtungen möglich sind.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass Ausnehmung und/oder Bolzen mit einer speziellen Struktur an der Kontaktoberfläche versehen sind. Hier eignet sich beispielsweise eine Rändelung oder ähnliches. Diese spezielle Oberflächenstruktur stellt die mechanische Festigkeit und die Stromtragfähigkeit der Anordnung sicher.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Einpressverbindung sowohl die Stromschiene wie auch einen Kabelschuh elektrisch und mechanisch kontaktiert. Über diesen Kabelschuh erfolgt dann die elektrische und mechanische Anbindung des Kabels an die Stromschiene. Somit kann in einfacher Weise auf einen Standardkabelschuh zur Kabelkontaktierung zurückgegriffen werden, der ähnlich wie eine Nietverbindung mit der Stromschiene kontaktiert wird. Der hierfür benötigte Bolzen hat somit zwei Einpresskontakte, einen zur Stromschiene, einen zweiten zum Kabelschuh. Das Kabel kann schon vorkonfektioniert mit Kabelschuh angeliefert werden.
Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Steuergeräts sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
die 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,
die 2 eine Detailansicht der Verbindung im noch nicht verpressten Zustand,
die 3 eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbeispiels sowie
die 4 eine Draufsicht auf eine alternative Einsatzmöglichkeit der Verbindung bei der Kontaktierung einer Polklemme.
Ein Steuergerät 10 ist von einem Gehäuse 11 umgeben, aus dem zur elektrischen Kontaktierung mit einem Stromversorgungskabel eine Stromschiene 12 herausragt. Die Stromschiene 12 ist über eine Einpressverbindung 16 mit einem Kabel 14 elektrisch wie auch mechanisch verbunden.
Die Einpressverbindung ist in 2 verdeutlicht. So weist die Stromschiene 12 eine vorzugsweise kreisförmige Ausnehmung 18 auf, deren Innenseite mit einer Innenkontur 24 versehen ist. Hier ist eine Rändelung als mögliche Innenkontur 24 angedeutet. Das Kabel 14 ist über ein Verbindungsmittel 26 mit einem Bolzen 20 verbunden, welcher eine spezielle Außenkontur 22 aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Rändelung handeln. Der Außendurchmesser des Bolzens 20 ist so auf den Innendurchmesser der Ausnehmung 18 abgestimmt, dass der Bolzen 20 in die Ausnehmung 18 eingepresst werden kann zur Erreichung einer elektrischen und mechanischen Verbindung der Stromschiene 12 mit dem Kabel 14.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem vorhergehenden insbesondere darin, dass nun ein Kabelschuh 28 vorgesehen ist. Der Kabelschuh 28 weist zwei Ausnehmungen 38, 40 auf. Auch die Stromschiene 12 besitzt zwei Ausnehmungen 34, 36, die so angeordnet sind, dass sich sowohl durch die Ausnehmungen 34, 36 der Stromschiene 12 wie auch durch die Ausnehmungen 38, 40 des Kabelschuhs 28 zwei Bolzen 30, 32 einpressen lassen. Dadurch ergibt sich eine Einpressverbindung zwischen Stromschiene 12 und Kabelschuh 28, die der mechanischen und elektrischen Kontaktierung mit dem Kabel 14 dient.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist eine Polklemme 42 zur Fixierung auf einer Batterie über eine weitere Einpressverbindung 16', die im Wesentlichen derjenigen nach 2 entspricht, mit der Stromschiene 12 elektrisch und mechanisch verbunden. Die Stromschiene 12 weist an ihrem anderen Ende wiederum eine Einpressverbindung 16 auf, über welche die Stromschiene 12 mit dem Kabel 14 elektrisch und mechanisch verbunden ist. Die Einpressverbindung 16 eignet sich somit auch besonders gut für die Verbindung zwischen Polklemme 42 und Stromschiene 12.
Die Einpressverbindung 16 besteht im Wesentlichen aus der Ausnehmung 18 in der Stromschiene 12 und dem die Ausnehmung 18 einzupressenden Bolzen 20. Die Ausnehmung 18 ist beispielsweise als Bohrung ausgestaltet. Die Stromschiene 12 weist weiterhin eine ausreichende Dicke auf, um den Bolzen 20 in der Ausnehmung 18 mit der notwendigen Festigkeit zu halten. Die Ausnehmung 18 weist eine Innenkontur 24 auf, beispielsweise eine Rändelung. D. h. in bestimmten Abständen verjüngt sich der Innendurchmesser der Ausnehmung 18 durch in Einpressrichtung orientierte, längliche Schlitze. Diese Innenkontur 24 unterstützt die Einpressverbindung 16 durch eine entsprechende Verformung. Auch der Bolzen 20 weist eine entsprechende Außenkontur 22, beispielsweise eine Rändelung durch die in Einpressrichtung verlaufenden Linien angedeutet, auf. Wesentlich ist, dass Innendurchmesser der Ausnehmung 18 und Außendurchmesser des Bolzens 20 so aufeinander abgestimmt sind, dass eine dauerhafte Pressverbindung erzielt wird, die sowohl mechanischen Anforderungen wie auch hinsichtlich Stromtragfähigkeit gerecht wird.
Als Bolzen 20 eignet sich insbesondere ein rotationssymmetrischer Körper wie beispielsweise ein Zylinder. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da nun verschiedenste Abgangsrichtungen des Kabels 14 möglich werden, so dass sich der Freiheitsgrad des Montagewinkels erhöht. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Bolzen 20 fest mit dem Kabel 14 verbunden über entsprechende Verbindungsmittel 26. Diese elektrische und auch mechanische Verbindung könnte beispielsweise über eine Crimpverbindung hergestellt werden. Doch auch andere gängige Verbindungstechniken sind grundsätzlich geeignet. Der fest mit dem Kabel 14 verbundene Bolzen 20 wird koaxial zu der Ausnehmung 18 positioniert und anschließend in die Ausnehmung 18 eingepresst. Gegebenenfalls kann der Winkel des Kabelabgangs vorher oder auch nachher durch eine entsprechende Drehung des Bolzens 20 um die Einpressachse eingestellt werden.
Das in 2 gezeigte Grundprinzip der Einpressverbindung 16 kann in unterschiedlicher Weise abgewandelt werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Um besonders hohe mechanische Kräfte bzw. Drehmomente zu übertragen, kann das Kabel 14 durch mehrere Einpresskontakte mit der Stromschiene 12 verbunden werden. So können beispielsweise zwei oder mehrere Bolzen vorgesehen sein mit der dazugehörigen Anzahl von in der Stromschiene 12 angeordneten Ausnehmungen 18. Alternativ zu zwei Bolzen 18 könnte auch nur ein Bolzen in Kombination mit einem Nietpunkt verwendet werden. Die Verwendung von mehreren Einpresskontakten stellt insbesondere eine Sicherung gegenüber Verdrehungen des Bolzens 20 in der Ausnehmung 18 dar.
Bei dem alternativen Ausführungsbeispiel gemäß 3 wird nun als Verbindungsmittel 26 ein konventioneller Kabelschuh 28 eingesetzt. In bekannter Art und Weise wird das Ende des Kabels 14 durch Crimpen elektrisch leitend mit dem Kabelschuh 28 verbunden. Um nun den Kabelschuh 28 mit der Stromschiene 12 elektrisch und mechanisch zu verbinden, sind nun zwei Bolzen 30, 32 vorgesehen. Diese Bolzen haben jeweils zwei Einpresskontakte, nämlich einen zur Stromschiene 12 sowie zu dem Kabelschuh 28. Hierzu sind entsprechende Ausnehmungen 34, 36 in der Stromschiene 12 sowie der Geometrie entsprechende Ausnehmungen 38, 40 im Kabelschuh 28 vorgesehen. Alternativ könnten die Bolzen 30, 32 wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 mit einer Rändelung bzw. einer ähnlichen Außenkontur 22 versehen sein. Gleiches gilt auch optional für eine entsprechende Innenkontur 24 der Ausnehmungen 34, 36, 38, 40. Die Ausnehmungen 38, 40 des Kabelschuhs 28 und die Ausnehmungen 34, 36 der Stromschiene 12 werden übereinander angeordnet. In diesem koaxialen Zustand werden die Bolzen 30, 32 so eingepresst, dass sie elektrisch und mechanisch eine Verbindung sowohl mit der Stromschiene 12 wie auch mit dem Kabelschuh 28 eingehen. Alternativ könnten die Bolzen 30, 32 schon voreingepresst entweder im Kabelschuh 28 oder in der Stromschiene 12 für die weitere Verbindung vorgesehen sein.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 ist die Polklemme 42 mittels der Einpressverbindung 16' mit der Stromschiene 12 kontaktiert. Hierzu könnte die Polklemme 42 mit einem Bolzen 20' fest verbunden sein, der in eine entsprechende Ausnehmung 18' der Stromschiene 12 zur elektrischen und mechanischen Kontaktierung eingepresst wird. Diese Stromschiene 12 kann wiederum in bereits beschriebener Weise mit dem Kabel 14 über die Einpressverbindung 16 kontaktiert sein.
Die Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Steuergeräts ist beispielsweise für den Anschluss eines Massekabels vorgesehen. Genauso gut jedoch könnte auch die Kontaktierung eines Pluskabels mit dem Pluspol einer elektrischen Batterie erfolgen. Die Vorrichtung eignet sich insbesondere zur Kontaktierung eines in einem Kraftfahrzeug angeordneten Steuergeräts. Die Verwendung ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10001345 C1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur elektrischen Kontaktierung eines Steuergeräts, wobei das Steuergerät (10) über eine Stromschiene (12) mit elektrischer Energie versorgt ist, die der Stromschiene (12) über ein Kabel (14) oder eine Polklemme (42) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Kontaktierung der Stromschiene (12) eine Einpressverbindung (16) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausnehmung (18, 34, 36, 38, 40) Bestandteil der Einpressverbindung (16) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bolzen (20, 30, 32) Bestandteil der Einpressverbindung (16) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (20) eine Außenkontur (22), vorzugsweise eine Rändelung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (18) eine Innenkontur (24), vorzugsweise eine Rändelung aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (20) mit dem Kabel (14) über eine Crimpverbindung kontaktiert ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (14) mit einem Kabelschuh (28) versehen ist, welcher zumindest eine Ausnehmung (38, 40) aufweist, die Bestandteil der Einpressverbindung (16) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nietverbindung Teil der Einpressverbindung (16) ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (20) rotationssymmetrisch ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Bolzen (30, 32) vorgesehen sind, welche zusammen mit zumindest zwei Ausnehmungen (34, 36) der Stromschiene (12) Bestandteile der Einpressverbindung (16) bilden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kabelschuh (28) zumindest zwei Ausnehmungen (38, 40) vorgesehen sind, die Bestandteil der Einpressverbindung (16) sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (12) über die Einpressverbindung (16') mit der Polklemme (42) kontaktiert ist.