DE102008028785B4

DE102008028785B4 - Hochvolt-Steckverbindung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102008028785B4
Application number: DE102008028785A
Authority: DE
Inventors: Dr. Engbring Jürgen; Volker Albert; Christian Kuschnarew; Volker Hartmann; Peter Bucher
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH; Continental Automotive GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH; Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2008-06-17
Filing date: 2008-06-17
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: DE102008028785A1; WO2010003507A1

Abstract

Hochvolt-Steckverbindung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer Anzahl von Hochvoltgeräten, zur lösbaren elektrischen Verbindung eines mit einem Leistungskabel (19) verbundenen kabelseitigen Steckverbinders (4) mit einem kabelseitigen Steckgehäuse (15) und eines geräteseitigen Steckverbinders (2) mit einem geräteseitigen Steckgehäuse (9), – wobei das geräteseitige Steckgehäuse (9) eine Stecköffnung (10) aufweist, in die ein Verriegelungsstecker (7) einsteckbar ist, – wobei der kabelseitige Steckverbinder (4) in der Fügeverbindung mit dem geräteseitigen Steckverbinder (2) einen das Einstecken des Verriegelungssteckers (7) in die Stecköffnung (10) blockierenden Fügeschutz freigibt, und – wobei der Verriegelungsstecker (7) in der Steckverbindung den mit dem geräteseitigen Steckverbinder (2) kontaktierten kabelseitigen Steckverbinder (4) mittels eines Sperrelementes (35) lösbar verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (35) in die den Verriegelungsstecker (7) aufnehmende Stecköffnung (10) hineinragt und im geräteseitigen Steckgehäuse (9) gegen die Kraft eines Federelementes (38c) verschiebbar gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochvolt-Steckverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Steckverbindung ist z. B. aus der DE 10 2006 044 655 B3 und aus der US 94,867,699 bekannt.
Ein elektrisches Antriebssystem einer Antriebskonfiguration in einem Kraftfahrzeug (Hybridantrieb, Hybrid-, Elektro- oder Brennstoffzellenfahrzeug) mit mindestens einer elektrischen Maschine (Synchron- oder Asynchronmaschine) weist nachfolgend auch als Hochvoltgeräte bezeichnete Hochvoltkomponenten oder -aggregate mit Spannungen von derzeit bereits über 300V (größer 60V_DC, größer 25V_AC) auf. Hierzu gehören insbesondere auch Leistungsstellglieder, wie insbesondere Umrichter, Stromrichter und/oder Wandler, einer elektronischen Steuerungseinheit oder ECU (electronic Controller Unit).
Das sich aus den Hochvoltgeräten und einer diese speisende Hochvoltbatterie zusammensetzende Hochvoltnetz ist üblicherweise mit einem Zugangsschutz gesichert, um eine Verletzungsgefahr bei einer Berührung der die hohe Spannung führenden Hochvoltaggregate zu vermeiden. So ist beispielsweise bei abgeschaltetem Antriebssystem (und noch drehender Maschine) ein Berührungsschutz vor einer an den Motorklemmen der elektrischen Maschine noch verfügbare hohe Spannung sicherzustellen.
Auch muss beim Lösen von beispielsweise aus der DE 10 2006 047 039 A1 bekannten Steckverbindern oder Kontaktverbindungen sowie beim Öffnen des Maschinengehäuses der elektrischen Maschine oder des Gerätegehäuses der die Leistungsstellglieder enthaltenden elektronischen Steuerungseinheit ein Absinken der hohen Spannung in kürzester Zeit sichergestellt werden. Aufgrund der hohen zu übertragenden Ströme und der Sicherheitsanforderungen in bezug auf den Berührungsschutz sowie hinsichtlich vorgeschriebener Luft- und Kriechstrecken weisen derartige Hochvolt-Steckverbindungen eine besonders große Bauform auf.
Aus der DE 10 2004 057 093 B3 ist eine Steckverbindung mit ersten und zweiten Kontaktpaaren bekannt, bei denen in der vollständigen Steckverbindung das erste Kontaktpaar ein Hochspannung führt, während das zweite Kontaktpaar einen Steuerkreis schließt. Dabei ist durch die Anordnung der beiden Kontaktpaare erreicht, dass die Steuerkontakte des zweiten Kontaktpaares erst dann geschlossen werden, wenn die Kontakte des ersten Kontaktpaares bereits geschlossen sind. Die vollständig gefügte Steckverbindung ist mittels einer durch einen Schieber realisierten Rastverbindung lösbar verriegelt.
Aus der FR 2 785 458 A ist eine mehrteilige Steckverbindung mit einem kabelseitigen Steckverbinder und mit einem geräteseitigen Steckverbinder bekannt. Die Steckverbinder nehmen in der Steckverbindung zwischen sich ein Sperrblech mit einem abgekröpften Blechende auf, das gabelförmig ausgebildet ist, um einen ebenfalls in das Gerät eingesteckten separaten Stecker gegen ein Herausziehen zu sichern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für den Kraftfahrzeugbereich geeignete, insbesondere raumsparende und sichere, Hochvolt-Steckverbindung anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Hierzu ist ein Verriegelungsstecker als Bestandteil der Hochvolt-Steckverbindung (HV-Steckverbindung) vorgesehen, der in eine Stecköffnung des geräteseitigen Streckverbinders bzw. dessen Steckergehäuses einsteckbar ist. In dieser mechanischen Steckverbindung verriegelt der Verriegelungsstecker den kabelseitigen Steckverbinder, wozu dieser zuvor mit dem geräteseitigen Steckverbinder elektrisch kontaktiert worden ist. Ein Lösen der leistungsseitigen HV-Steckverbindung ist erst möglich, nachdem der Verriegelungsstecker gezogen ist.
Das zur Verriegelung der leistungsführenden Steck- oder Steckkontaktverbindung vorgesehene Sperrelement ragt geeigneterweise in die den Verriegelungsstecker aufnehmende geräteseitige Stecköffnung hinein. In diesem Bereich ist das Sperrelement bevorzugt mit einer Anlaufschräge versehen, so dass beim Fügen des Verriegelungssteckers das Sperrelement quer zur Steckrichtung, insbesondere gegen eine Federkraft, verschiebbar ist. Auf der der Anlaufschräge abgewandten Seite des Sperrelementes weist dieses einen Rastnocken oder dergleichen auf, der in eine korrespondierende Rastöffnung im Steckgehäuse des kabelseitigen Steckverbinders eingreift und diesen somit in dessen Fügeverbindung mit dem geräteseitigen Steckverbinder zuverlässig, jedoch lösbar verriegelt.
Der Verriegelungsstecker hat vorteilhafterweise zumindest eine Doppelfunktion, nämlich die mechanische Verriegelungsfunktion der beiden Steckverbinder und vorzugsweise eine HVIL-Unterbrechungsfunktion (Hazardous Voltage Interlock Loop). Hierzu, sowie geeigneterweise zusätzlich zur Signalübertragung weist der Verriegelungsstecker HVIL- bzw. Signalkontakt auf, so dass in der Steckverbindung auch eine lösbare elektrischen Verbindung mit geräteseitigen Signal- oder Gegenkontakten hergestellt ist. Die geräteseitigen Signalkontakte sind dabei geeigneterweise auf einer Signal- oder Filterplatine angeordnet, die zweckmäßigerweise auch zur (signalseitigen) Abschirmung der Hochvolt-Steckverbindung dient.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass das Einschalten der Hochspannung für die Hochvoltgeräte vom Fügevorgang der Steckverbindung abhängig gemacht werden sollte, indem ein geeigneter, logischer Ablauf der Fügereihenfolge des kabelseitigen Steckverbinder und des Verriegelungssteckers vorgegeben wird. Hierzu besonders geeignet ist ein der HV-Steckverbindung zugeordneter Verriegelungs-, Sensor- und/oder Signalstecker, der geeigneterweise bereits HVIL-Steckkontakte eines insbesondere in Fahrzeugen mit elektrischem Antriebssystem, z. B. in Hybridfahrzeugen, als Sicherheitsmaßnahme eingesetzten Hochvolt-Unterbrechungskreises (HVIL) umfasst.
Eine geeignete Fügereihenfolge sollte vorgeben, dass einerseits zum Herstellen der leistungsführenden Steckverbindung der Verriegelungsstecker gefügt und dadurch die Steckkontaktverbindung mechanisch verriegelt sein muss, bevor die Hochspannung im System eingeschaltet ist. Andererseits muss zunächst der vorzugsweise mit der HVIL-Funktionalität versehene Verriegelungsstecker gelöst werden, bevor die leistungsführende HV-Steckverbindung gelöst werden kann. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei jeder Betätigung der HV-Steckverbindung die Hochspannung im System stets sicher elektrisch abgeschaltet ist. Zudem ist zusätzlich zu einem Verpolschutz gegen ein fehlerhaftes Stecken der Steck- bzw. Signalkontakte auch eine sogenannte CPA-Funktionalität (Connector Position Assurence) erfüllt. Durch die Integration der HVIL-, Signal- und/oder Sensorfunktionalität in den Verriegelungsstecker kann ein zusätzlicher HVIL-, Signal- bzw. Sensorstecker, z. B. für einen Reed- oder Hall-Sensor, entfallen.
Sowohl für die Verriegelung des kabelseitigen Steckverbinders als auch zur Sicherstellung, dass zunächst die leistungsführende (HV-)Steckverbindung elektrisch und mechanisch fehlerfrei erfolgt ist, bevor der Verriegelungsstecker gefügt werden kann, können in einfacher Weise mechanische Mittel in Form von zweckmäßigerweise Sperr- bzw. Riegelelementen eingesetzt werden.
Die Steckverbindung weist einen Fügeschutz auf, der das Stecken des Verriegelungssteckers verhindert, wenn die Steckverbindung des kabelseitigen Steckverbinders mit dem geräteseitigen Steckverbinder nicht hergestellt ist. Hierzu ist geeigneterweise mindestens ein Riegelelement vorgesehen, das bei gelöster Steckverbindung die für den Verriegelungsstecker vorgesehene Stecköffnung blockiert und diese erst dann frei gibt, wenn der kabelseitige und der geräteseitige Steckverbinder miteinander gefügt sind.
In geeigneter Ausgestaltung sind die Sperr- und Riegelelemente Bestandteil einer Riegeleinheit mit einem steg- oder gitterartigen Riegelgehäuse. In diesem liegt eine Biegefeder in Form eines zweckmäßigerweise gabelartig gestanzten Federblechs ein, deren von den Gabelzinken gebildeten Federelemente mit den Sperr- und Riegelelementen zusammenwirken.
Für einen möglichst hohen Vorfertigungsgrad im Rahmen der Montage der erfindungsgemäßen HV-Steckverbindung weist das geräteseitige Steckgehäuse angeformte Rasthaken auf. Dadurch kann der geräteseitige Steckkontakt mit dem bestimmungsgemäßen Gerätegehäuse der entsprechenden Hochvoltkomponente im Zuge einer Vormontage zweckmäßigerweise einmalig verrastet werden. Hierzu wird das geräteseitige Steckergehäuse geeigneterweise durch eine entsprechende Durchgangsöffnung des Gerätes hindurch in dessen Innenraum geführt, dort bestimmungsgemäß kontaktiert und im Bereich des Öffnungsrandes der Durchgangsöffnung verrastet. In diesem Zustand ist somit das entsprechende Gerät mit dem geräteseitigen Steckverbinder bereits vorkonfektioniert.
Analog weist der Verriegelungsstecker an einem Steckergehäuse angeformte Rasthaken auf. Zur Herstellung einer lösbaren Rast- bzw. Schnappverbindung mit dem kabelseitigen Steckgehäuse ist an dieses einen Dichtkragen angeformt, der in der Fügeverbidung der beiden Steckverbinder eine mit der geräteseitigen Stecköffnung fluchtenden Durchgangsöffnung umgibt. Die Verrastung des Verriegelungssteckers mit dem kabelseitigen Steckgehäuse erfolgt somit zweckmäßigerweise durch eine entsprechende Rastverbindung im Bereich des Dichtkragens.
Das kabelseitige Steckgehäuse weist zweckmäßigerweise zwei Gehäusekomponenten oder -teile auf. Während der gehäuseseitige Steckverbinder berührgeschützt ist, umschließt ein Gehäuseteil zum Schutz der Kontaktelemente des kabelseitigen Steckverbinders dessen Kontaktelemente allseitig und verschließt diese – mit Ausnahme einer zur Kontaktierung erforderlichen Durchtrittsöffnung – praktisch vollständig.
Das andere Gehäuseteil ist zweckmäßigerweise elektrisch leitend oder weist zumindest eine metallische Anschlussplatte oder ein Blech auf, durch die beispielsweise eine, zwei oder drei Hochvolt-Leitungen mit beispielsweise 16 mm² bis 70 mm² Leiterquerschnitt abgedichtet hindurchgeführt ist/sind. Dieses Gehäuseteil, das zweckmäßigerweise mit Griffelementen versehen ist, weist zudem bevorzugt die erforderlichen Halte- bzw. Führungselemente für den Verriegelungsstecker auf, geeigneterweise in Form des die Durchtritts- und Stecköffnung für den Verriegelungssteckers umgebenden Dichtkragens.
In der hergestellten HV-Steckverbindung verschließt das kabelseitige Steckgehäuse – und dabei insbesondere dessen metallisches Gehäuseteil – die Geräteöffnung auf der dem geräteseitigen Steckverbindung abgewandten Gehäuseaußenseite praktisch vollständig ab. Hierdurch ist zunächst erreicht, dass der geräteseitige Steckverbinder nicht zusätzlich geschirmt werden muss, da dieser bereits im üblicherweise metallischen Gerätegehäuse einliegt und daher bereits von diesem effektiv geschirmt ist. Hierdurch kann auf komplexe Schirmteile verzichtet werden.
Der kabelseitige Steckverbinder ist im Bereich der Kabel- oder Leitungsdurchführung mittels zweckmäßigerweise eines geflechtartigen Gesamtschirmes versehen, das mit dem metallischen Gehäuseteil des kabelseitigen Steckgehäuses direkt verbunden ist. Das Gesamtschirmgeflecht wiederum ist zweckmäßigerweise mit einem Schrumpfschlauch umgeben. Das Gesamtschirmgeflecht ermöglicht im Gegensatz zu einer getrennten Abschirmung der einzelnen Leitungen des Kabels eine Reduzierung des Leitungsabstandes, was wiederum zu einer Reduzierung der Baugröße der gesamten HV-Steckverbindung führt. Durch die Abschirmung mittels des Gesamtschirmgeflechtes weist die HV-Steckverbindung besonders gute EMV-Eigenschaften auf, was insbesondere im Kraftfahrzeugbereich (Hybrid- oder Elektroantriebe) besonders vorteilhaft ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass mit der erfindungsgemäßen HV-Steckverbindung ein Verriegelungsstecker mitgeführt wird, der zweckmäßigerweise zusätzlich zur Verriegelungsfunktion zumindest die HVIL-Funktion aufweist und vor dem Lösen der leistungsführenden HV-Steckverbindung die Hochspannung des Hochvoltsystems bevorzugt elektronisch abschaltet. Die Leistungsführung der HV-Steckverbindung wird somit spannungsfrei gelöst.
Die als separater Verriegelungsstecker realisierte Signalkontaktierung ermöglicht als mehrpoliger, beispielsweise achtpoliger Steckverbinder die Integration von Signal- und Steuerfunktionen zusammen mit der Verriegelungs- und HVIL-Funktionalität in einen einzelnen Stecker. Da der Verriegelungsstecker nur dann gefügt werden kann, wenn der leistungsführende HV-Steckkontakt korrekt und vollständig gesteckt ist, ist auch die CPA-Funktionalität erfüllt. Durch die Kombination mit der HVIL-Steckkontaktierung wird diese CPA-Funktionalität mechanisch bei der Montage fühlbar und optisch sichtbar sowie darüber hinaus elektrisch oder elektronisch überprüfbar.
Durch die Blockierung der Signalsteckverbindung bei zuvor nicht hergestellter HV-Steckverbindung ist ein hohes Maß an Sicherheit auch für den Fall erreicht, dass nicht alle Kabel- oder Leitungskomponenten zuverlässig berührungsgeschützt sind. Wird auf der Innenseite des geräteseitigen Steckverbinders um die leistungsführenden HV-Leitungen herum ein Ferrit zur Gewährleistung einer Filterfunktion eingefügt, so sind die EMV-Eigenschaften weiter verbessert.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
1 in einem Längsschnitt eine gesteckte Hochvolt-Steckverbindung mit einem geräteseitigen Steckverbinder (rechts) und mit einem kabelseitigen Steckverbinder (links) sowie mit einem Verriegelungsstecker in Steckverbindung mit dem geräteseitigen Steckverbinder,
2 die gelöste Hochvolt-Steckverbindung in einer Darstellung gemäß 1,
3 und 4 in perspektivischer Explosionsdarstellung den kabelseitigen Steckverbinder und den Verriegelungsstecker mit Blick auf die Steckeraußenseite bzw. auf das jeweilige Steckergesicht,
5 und 6 in einer Ansicht auf das Steckgesicht der geräteseitigen Steck- und Signalverbinder die freigegebene bzw. blockierte Stecköffnung für den Verriegelungsstecker,
7 in perspektivischer Darstellung eine Rückansicht auf den geräteinternen Steckverbinder mit eingesetzter Riegeleinheit,
8 und 9 in Draufsicht bzw. Unteransicht die Riegeleinheit mit eingesetzter Biegefeder und davon beaufschlagtem Sperrelement für die Steckerverriegelung sowie Riegelelementen als Fügeschutz des Verriegelungssteckers.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Wie aus 2 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist umfasst die dargestellte Hochvolt-Steckverbindung (HV-Steckverbindung) 1 einen geräteseitigen Steckverbinder 2 mit einem Leistungs- oder Buchsenkontakt 3 (Female-Kontakt) und einen kabelseitigen Steckverbinder 4 mit einem korrespondierenden Leistungs- oder Steckerkontakt 5 (Male-Kontakt). Die HV-Steckverbindung 1 umfasst zudem eine geräteseitige Signal- oder Filterplatine 6 und einen Verriegelungsstecker 7. Die Signalplatine 6 enthält eine Anzahl von Signal- und/oder HVIL-Kontakten (Anschlusspins) 8 zur Übertragung von Steuersignalen bzw. zur HVIL-Unterbrechung (Hazardous-Voltage-Interlock-Loop-Signal) auf.
Der geräteseitige Steckverbinder 2 weist ein Steckgehäuse 9 mit einer Stecköffnung 10 mit den darin angeordneten Kontakten oder Pins 8 für eine Kontaktierung mit entsprechenden Kontakten (Kontaktbuchsen) des Verriegelungssteckers 7 auf. Mittels an das Steckgehäuse 9 angeformten Rasthaken 11 ist der geräteseitige Signalverbinder 2 im Bereich einer Durchtrittsöffnung 12, die mit einem Öffnungskragen 13 versehen ist, mit einem ausschnittsweise sichtbaren Gerätegehäuse 14 verrastet. Der Buchsenkontakt 3 befindet sich in diesem Montagezustand der Steckverbindung 1 bereits im Inneren des Gerätegehäuses 14, durch dessen Durchtrittsöffnung 12 der Steckverbinder 2 zuvor in einem Vormontage- oder Vorfertigungsschritt von außen hineingeführt worden ist. Dieses Gerätegehäuse 14 beinhaltet beispielsweise Hochvolt-Komponenten eines mit einem elektrischen Antriebssystem versehenen Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs.
Der kabelseitige Steckverbinder 4 weist ein Steckgehäuse 15 mit zwei Gehäuseteilen 15a und 15b auf. Das Gehäuse 15 weist Griffelemente 16 auf und enthält im Wesentlichen den Steckerkontakt 5. Dieser ist gehäuseintern beispielsweise mittels einer Crimp- oder Schweißverbindung 17 mit einem leistungsführenden Leiter bzw. dessen Leiterader 18 eines Leistungskabels 19 des Hochvoltsystems elektrisch leitend verbunden.
Das mit dem Gehäuseteil 15a beispielsweise über eine Verrastung oder dergleichen fest verbundene Gehäuseteil 15b ist zweckmäßigerweise metallisch. Dieses Gehäuseteil 15b weist einen Dichtkragen 20 als Aufnahme-, Führungs- und Dichtkanal für den Verriegelungsstecker 7 auf. Zudem weist dieses Gehäuseteil 15b im Bereich einer Kabeldurchführung einen domartig gestalteten Durchführungskragen 21 für den oder jeden von beispielsweise zwei oder drei Leitern 18 auf. Im Bereich des Durchführungskragens 21 ist ein Dichtelement 22 in das Steckgehäuse 15 zwischen dessen Gehäuseteilen 15a und 15b eingelegt. In diesem Bereich der Kabeldurchführung ist eine alle Leiter 18 gemeinsam umgebende Abschirmung in Form eines gemeinsamen Gesamtschirmgeflechtes 23 vorgesehen. Dieses Gesamtschirmgeflecht 23 wiederum ist ummantelt von einem Schutzschlauch, insbesondere einem Schrumpfschlauch 24, was aus den 3 und 4 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist.
Wie aus 1 vergleichsweise deutlich ersichtlich ist, umgreift bei einer Steckverbindung zwischen den Steckverbinder 4 und 5 das kabelseitigen Steckgehäuse 15 den Öffnungskrage 13 des Gerätegehäuses 14 vollumfänglich. Hierzu weist das Gehäuseteil 15b des Steckgehäuses 16 einen entsprechenden, geschlossenen Gehäusekragen 25 auf, dessen Öffnungskontur mit derjenigen des Öffnungskragens 13 des Gerätegehäuses 14 korrespondiert; vgl. insbesondere die 4 und 5.
In der in 1 gezeigten Steck- oder Fügeverbindung liegt zwischen dem Öffnungskragen 13 und dem kabelseitigen Steckgehäuse 15 auf der dem Gehäusekragen 25 abgewandten Seite eine Dichtung 26 ein. Eine weitere Dichtung 27 befindet sich am Signalstecker 7, so dass dieser in der in 1 gezeigten Steckposition gegen den Dichtkragen 20 abgedichtet ist. Der Signalstecker 7 ist in dieser Steck- oder Fügeposition mit dem Dichtkragen 20 verrostet (3 und 4).
Der Verriegelungsstecker 7 weist ein Steckergehäuse 28 auf. Ein mit einem Steckraum 29 ausgebildetes Gehäuseelement 30 nimmt den Dichtkragen 20 des Steckgehäuses 15 auf. Für die Rastverbindung zwischen dem Verriegelungsstecker 7 und dem kabelseitigen Steckverbinder 4 sind an dessen Dichtkragen 20 gegenüberliegende Rastelemente 31 angeformt, in die korrespondierende Rastelemente 32 am Steckergehäuse 28 des Verriegelungssteckers 7 eingreifen.
Wie aus den 1, 2 sowie 5 und 6 ersichtlich ist, weist der geräteseitige Steckverbinder 2 ein Sperrelement 35 auf. Dieses umfasst eine in die Stecköffnung 10 hineinragende Anlaufschräge 36 und auf der gegenüberliegenden, den Kontakten 3 und 5 zugewandten Seite einen Sperrriegel oder -nocken 37 auf. Dieser kann ebenfalls mit einer Anlaufschräge ausgeführt sein. Das Sperrelement 35 wirkt mit einem Federelement 38 zusammen. Des Weiteren ist in die Stecköffnung 10 ein Riegelelement 40 eingesetzt, das ebenfalls mit dem als gemeinsame Biegefeder ausgebildeten, gestanzten Federblech zusammenwirkt (8 und 9).
Das Riegelelement 40 ist nach Art einer Halbschale (4 und 6) ausgebildet und weist ebenfalls eine Anlaufschräge 41 auf, die am Betätigungs- oder Riegelende 42 des Riegelelementes 40 ausgebildet ist. Mit diesem Riegelende 42 ragt das Riegelelement 40 bei geöffneten Steckverbindern 2, 4, d. h. bei vollständig aus dem geräteseitigen Steckverbinder 2 herausgezogenen Steckverbinder 4 in einen Füge- bzw. Kontaktraum 43 des geräteseitigen Steckgehäuses 9 hinein. Die lichte Weite dieses Füge- oder Aufnahmeraumes 43 ist an die Außenabmessungen des den Steckerkontakt 5 umschließenden Gehäuseteils 15a des kabelseitigen Steckkontaktes 4 angepasst.
Durch Einführen des Gehäuseteils 15a beim Fügen der Steckverbinder 2, 4 wird das Riegelelement 40 gegen die Kraft des auch aus den 8 und 9 deutlich ersichtlichen Federelementes 38 in Richtung 44 quer zur Steck- oder Fügerichtung 45 verschoben und gibt somit die zuvor blockierte Stecköffnung 10 des geräteseitigen Steckverbinders 2 frei. Erst in diesem Zustand, in dem das Riegelelement 40 mittels des kabelseitigen Steckverbinders 4 verschoben und somit der HVIL-Fügeschutz für den Verriegelungssteckers 7 aufgehoben ist, kann dieser mit den geräteseitigen Signalkontakten 8 elektrisch leitend verbunden werden. Dies setzt daher voraus, dass zuvor die leistungsführende Steckverbindung zwischen dem kabelseitigen Steckverbinder 4 und dem geräteseitigen Steckverbinder 2 mechanisch korrekt hergestellt und deren Kontakte 3 bzw. 5 miteinander und mit einer an den Buchsenkontakt 3 angeschlossenen geräteseitigen Stromschiene 46 elektrisch leitend verbunden sind.
Die leistungsseitige Steckverbindung zwischen den Steckverbindern 2 und 4 ist jedoch elektrisch nur dann hergestellt, wenn der Verriegelungsstecker 7 gesteckt und der elektrisch Signalkontakt hergestellt ist. In dieser Steckverbindung des verriegelt der Verriegelungssteckers 7 mittels des Sperrelementes 35 den kabelseitigen Steckverbinder 4, so dass eine zuverlässige und sichere mechanische HV-Verriegelung hergestellt ist. Hierzu verschiebt der Verriegelungsstecker 7 über die Anlaufschräge 36 des Sperrelementes 35 dessen Sperrnocken 37 in eine korrespondierende Rastausnehmung 47 im Gehäuseteil 15a des kabelseitigen Steckgehäuse 15 (1). Die Rastausnehmungen 47 beinhalten vorzugsweise auch Kontaktfedern zur Verbindung der kabelseitigen Abschirmung mit dem Gerätegehäuse 14, d. h. zur Übertragung der Abschirmung vom Steckverbinder 4 auf das Gerätegehäuse 14.
Zum Lösen der Steckverbindung muss zunächst der Verriegelungssteckers 7 (entgegen der Steckrichtung 45) gezogen werden, um die HV-Verriegelung des kabelseitigen Steckverbinders 4 zu lösen. Erst dann kann dieser ebenfalls gezogen werden. Nach diesem Zeitpunkt, d. h. bevor der dem Berührungs- bzw. Zugangsschutz unterliegende leistungsführende Steckverbinder 2, 4 geöffnet werden kann, sind die HV-Steckverbindung 1 und insbesondere die Steckerkontakte 5 der kabelseitige Steckverbinder und der aufgrund der HVIL-Unterbrechung und der damit verbundenen Sicherheitsmaßnahme bereits spannungsfrei.
Die 5 und 6 zeigen das Steckgesicht des geräteseitigen Steckverbinders 2 mit Blick auf die vom Steckgehäuse 9 praktisch vollständig verschlossene, vom Öffnungskragen 13 umgebende Geräte- oder Gehäusedurchtrittsöffnung 12. Erkennbar sind zwei einander randseitig gegenüberliegende Riegelelemente 40 sowie das dazwischen liegende Sperrelement 35 in der Stecköffnung 10 für den Verriegelungsstecker 7. Dabei zeigt 5 die von den Riegelelementen 40 vollständig freigegebene Stecköffnung 10, während 6 die von den Riegelelementen 40 zur Sicherstellung des HVIL-Fügeschutzes bei nicht gestecktem Steckverbinder 4 dienende Blockierstellung der Riegelelemente 40 zeigt. Bei diesem Fügeschutz ragen die Riegelenden 42 in den Füge- und Kontaktraum 43 des geräteseitigen Steckgehäuses 9 hinein. Erkennbar sind auch zwei seitlich einander gegenüberliegende Rastelemente 48, die mit entsprechend positionierten Rastelementen 49 (4) des kabelseitigen Steckverbinders 4 korrespondieren und in der gefügten HV-Steckverbindung miteinander mittels der Griffelemente 16 lösbar verrastet sind.
Die 7 bis 9 zeigen eine Riegeleinheit 50 mit einem steg- oder gitterartigen Riegelgehäuse 51, das in Halteschienen 52 (7) des geräteseitigen Steckgehäuses 9 eingeschoben und dort mittels Schnapphaken 53 verrastet ist. In das Riegelgehäuse 51 ist das Federelement 38 eingelegt und mittels Klemmnocken 54 gehalten. Die gabelzinkenartigen Federenden 38a, 38b, 38c des Federelementes 38 wirken mit den beiden Riegelelementen 40 bzw. mit dem Sperrelement 35 zur Erzeugung der gewünschten Rückstellkraft zusammen.
Bezugszeichenliste

1: HV-Steckverbindung
2: geräteseitiger Steckverbinder
3: Buchsen-/Female-Kontakt
4: kabelseitiger Steckverbinder
5: Stecker-/Male-Kontakt
6: Signal-/Filterplatine
7: Verriegelungsstecker
8: Signal-/HVIL-Kontakt
9: geräteseitiges Steckgehäuse
10: Stecköffnung
11: Rasthaken
12: Durchtrittsöffnung
13: Öffnungskragen
14: Gerätegehäuse
15: kabelseitiges Steckgehäuse
16: Griffelement
17: Crimp-/Schweißverbindung
18: Leiter
19: Leistungskabel
20: Dichtkragen
21: Durchführungskragen
22: Dichtelement
23: Gesamtschirmgeflecht
24: Schutz-/Schrumpfschlauch
25: Gehäusekragen
26: Dichtung
27: Dichtung
28: Steckergehäuse
29: Steckraum
30: Gehäuseelement
31: Rastelement
32: Rastelement
35: Sperrelement
36: Anlaufschräge
37: Sperrriegel/-nocke
38: Biegefeder/Federblech
38a: Federelement
38b: Federelement
38c: Federelement
40: Riegelelement
41: Anlaufschräge
42: Riegelende
43: Füge-/Kontaktraum
44: Querrichtung
45: Steckrichtung
46: Stromschiene
47: Rastausnehmung
48: Rastelement
49: Rastelement
50: Riegeleinheit
51: Riegelgehäuse
52: Halteschiene
53: Schnapphaken
54: Klemmnocken

Claims

Hochvolt-Steckverbindung (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer Anzahl von Hochvoltgeräten, zur lösbaren elektrischen Verbindung eines mit einem Leistungskabel (19) verbundenen kabelseitigen Steckverbinders (4) mit einem kabelseitigen Steckgehäuse (15) und eines geräteseitigen Steckverbinders (2) mit einem geräteseitigen Steckgehäuse (9), – wobei das geräteseitige Steckgehäuse (9) eine Stecköffnung (10) aufweist, in die ein Verriegelungsstecker (7) einsteckbar ist, – wobei der kabelseitige Steckverbinder (4) in der Fügeverbindung mit dem geräteseitigen Steckverbinder (2) einen das Einstecken des Verriegelungssteckers (7) in die Stecköffnung (10) blockierenden Fügeschutz freigibt, und – wobei der Verriegelungsstecker (7) in der Steckverbindung den mit dem geräteseitigen Steckverbinder (2) kontaktierten kabelseitigen Steckverbinder (4) mittels eines Sperrelementes (35) lösbar verriegelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (35) in die den Verriegelungsstecker (7) aufnehmende Stecköffnung (10) hineinragt und im geräteseitigen Steckgehäuse (9) gegen die Kraft eines Federelementes (38c) verschiebbar gehalten ist.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sperrelement (35) eine in Steckrichtung (45) des Verriegelungssteckers (7) verlaufende Anlaufschräge (36) und gegenüberliegend einen Sperrnocken (37) aufweist, der in der Fügeverbindung der beiden Steckverbinder (2, 4) in eine Rastausnehmung (47) im Steckergehäuse (15) des kabelseitigen Steckkontaktes (4) eingreift.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fügeschutz mindestens ein mittels des kabelseitigen Steckverbinders (4) bewegliches Riegelelement (40) umfasst.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch zwei randseitig der Stecköffnung (10) des geräteseitigen Steckergehäuses (9) gegen die Kraft eines Federelementes (38a, 38b) verschiebbar geführte Riegelelemente (40).
Steckverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem geräteseitigen Steckgehäuse (9) verrastbare Riegeleinheit (50) mit einer in einem Riegelgehäuse (51) gehaltenen gabelartigen Biegefeder (38) mit einer der Anzahl der Sperr- und/oder Riegelelemente (35 bzw. 40) entsprechenden Anzahl von zinkenartigen Federelementen (38a bis 38c).
Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das geräteseitige Steckgehäuse (9) angeformte Rasthaken (11) zur Herstellung einer Rast- oder Schnappverbindung des geräteseitigen Steckverbinders (2) mit einem Gerätegehäuse (14) im Bereich einer Durchtrittsöffnung (12) aufweist, die zur Durchführung des geräteseitigen Steckverbinders (2) dient.
Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstecker (7) ein Steckergehäuse (28) mit angeformten Rastelementen (32) zur Herstellung einer lösbaren Rast- oder Schnappverbindung mit einem Dichtkragen (20) aufweist, der zur Aufnahme des Verriegelungssteckers (7) ausgebildet ist und mit der Stecköffnung (10) des geräteseitigen Steckgehäuses (9) fluchtet.
Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das kabelseitige Steckgehäuse (15) ein eine Anzahl von Kontakten (5), insbesondere Steckerkontakten, aufnehmendes erstes Gehäuseteil (15a) und ein mit diesem verrastetes zweites Gehäuseteil (15b) aufweist, und dass das geräteseitige Steckgehäuse (9) eine entsprechende Anzahl von Gegenkontakten (3), insbesondere Buchsenkontakten, aufnimmt.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (15b) elektrisch leitend und zur möglichst vollständigen Abdeckung der Durchtrittsöffnung (12) des Gerätegehäuses (14) ausgebildet ist.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Gehäuseteil (15b) einen Gehäusekragen (25) sowie Griff-, Halte- und/oder Führungselemente (16, 20, 31) für den Verriegelungsstecker (7) aufweist.
Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckgehäuse (15) des kabelseitigen Steckverbinders (4) im Bereich einer Leitungsdurchführung (21) für das Leistungskabels (19) mit einem Schirmgeflecht (23) zur elektrischen Abschirmung ummantelt ist.
Steckverbindung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schirmgeflecht (23) mit einem Schutz- oder Schrumpfschlauch (24) ummantelt ist.
Steckverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsstecker (7) eine Funktionalität zur Signalübertragung, als Sensorelement und/oder zur HVIL-Unterbrechung umfasst.