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Die Erfindung betrifft eine berührgeschützte Kontaktvorrichtung für Hochvoltkontakte, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Bei einer Montage von Hochvoltkomponenten, beispielsweise Hochvoltbatterien von Elektro- oder Hybridfahrzeugen, besteht beim Berühren von Strom führenden Bauteilen mit einer anliegenden Spannung größer 60V ein Gefährdungspotential für den Benutzer. Beim Verschalten von zum Beispiel Batteriemodulen werden diese Spannungswerte bei bestimmten Aufbauschritten erreicht. Analog verhält es sich bei Leistungsstellgliedern wie insbesondere Umrichtern, Stromrichtern und/oder Wandlern einer elektronischen Steuerungseinheit.
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Um einen sicheren Schutz des Benutzers zu gewährleisten, ist an solchen Bauteilen ein Berührungsschutz nach IP2X sinnvoll, um ein Arbeiten ohne aufwändige Spannungsschutzmaßnahmen wie HV-Anzug, Helm oder Handschuhe zu ermöglichen. Hinsichtlich des Berührungsschutzes besteht eine Möglichkeit darin, diesen mechanisch auszuführen, sodass ein Berühren von strom- bzw. spannungsführenden Teilen mit einem Prüffinger nicht möglich ist. Aus diesem Grund werden entsprechende Stecker-, Buchsen- oder Kontaktöffnungen, die einen Zugriff auf die strom- bzw. spannungsführenden Teile ermöglichen, so klein ausgeführt, dass der Prüffinger die spannungsführenden Teile nicht erreicht.
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In der
EP 0 821 440 A1 ist eine Vorrichtung zum Anschluss eines Kabels an eine Sammelschiene beschrieben, welche mit einem Gewindeloch versehen ist. Ein Anschlusskopf der Vorrichtung ist in einem pistolenförmigen Gehäuse angeordnet, wobei das Kabel durch den Griff des Gehäuses geführt ist. Der Anschlusskopf umfasst in konzentrischer Anordnung einen Kontaktzylinder sowie einen Schraubdorn, welcher im Kontaktzylinder drehbar sowie gegen die Wirkung einer Feder gegen die Sammelschiene verschiebbar ist. Der Kontaktzylinder ist mit dem Kabel elektrisch verbunden und kontaktiert mit seinem vorderen Kontaktende die Sammelschiene, wenn der Schraubdorn in seiner Schraubspitze in das Gewindeloch in der Sammelschiene eingeschraubt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine berührgeschützte Kontaktvorrichtung für Hochvoltkontakte der eingangs genannten Art anzugeben, die einen einfachen und zuverlässigen Berührungsschutz ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Dabei weist die erfindungsgemäße berührgeschützte Kontaktvorrichtung für Hochvoltkontakte ein Kontaktteil auf, das in einem elektrisch isolierten Gehäuse aufgenommen ist, an welchem mittels eines ersten Befestigungsmittels eine Kappe zum elektrischen Isolieren lösbar fixiert ist, und eine mit dem Kontaktteil zu kontaktierende Komponente, wobei mittels der zu kontaktierenden Komponente, welche aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt ist, die Kappe entfernbar ist, umfassend: einen Spreizkörper, der derart ausgelegt ist, dass das erste Befestigungsmittel der Kappe von dem Kontaktteil gelöst ist, wenn sich das Kontaktteil relativ zu der Komponente in einer Solllage befindet, ein zweites Befestigungsmittel, über das die Komponente am Gehäuse beweglich gelagert ist, wenn sich das Kontaktteil in der Solllage befindet und eine Abdeckung, die die Kappe zumindest teilweise überdeckt, wenn sich das Kontaktteil in der Solllage befindet. Ein besonderer Vorteil dieser berührgeschützten Kontaktvorrichtung liegt darin, dass beim Entfernen der Kappe gleichzeitig eine Abdeckung über die auf dem Kontaktteil angeordnete Kappe geschoben wird, wobei dadurch ein Berührungsschutz eines Benutzers vor dem unter Spannung stehenden Kontaktteil gewährleistet wird. Dabei kann die zu kontaktierende Komponente mittels eines zweiten Befestigungsmittels, das Teil der zu kontaktierenden Komponente ist, gleichzeitig am Kontaktteil fixiert werden. Beim Fixieren wird das zweite Befestigungsmittel an dem Kontaktteil beispielsweise mittels Rasthaken eines Sprengrings befestigt, die ebenfalls Teil der zu kontaktierenden Komponente sind. Die gelöste Kappe kann anschließend von dem Kontaktteil entfernt werden.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung weist das Kontaktteil in einer Aufnahme der Komponente einen Verschiebungsweg auf, auf dem das Kontaktteil relativ zu der Komponente in Richtung einer Längsachse des Kontaktteils verschiebbar ist, wobei der Verschiebungsweg zumindest einer Materialdicke der Kappe entspricht. Während die Kappe lediglich an einer vorbestimmten Position des Kontaktteils fixierbar ist, ist die zu kontaktierende Komponente relativ zu dem Kontaktteil in Richtung einer Längsachse des Kontaktteils verschiebbar. Mit anderen Worten bedeutet das, dass die ursprünglich auf dem Kontaktteil fixierte Kappe durch eine Abdeckung ersetzt wird, die in Richtung der Längsachse des Kontaktteils verschiebbar ist, wobei der Verschiebungsweg - ein Abstand - der das Kontaktteil abdeckenden kontaktierenden Komponente zu dem spannungs- bzw. stromführenden Kontaktteil in einem vorbestimmten Abstand gewählt werden kann. Demnach kann, je nach Stärke des Stroms bzw. der auftretenden Spannung in dem Kontaktteil, eine geeignete Beabstandung zu dem Kontaktteil zur Gewährleistung des Berührungsschutzes gewählt werden.
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Damit der Berührungsschutz gewährleistet ist, weist das Kontaktteil und/oder die Komponente zweckmäßigerweise Verschiebungsmittel auf, die ausgebildet sind, das Kontaktteil und die Komponente relativ zueinander verschiebbar zu lagern. Dieses Verschiebungsmittel kann beispielsweise mittels eines Sprengrings realisiert werden, der das zweite Befestigungsmittel der zu kontaktierenden Komponente bildet und das Gehäuse des Kontaktteils derart umgreift, dass die zu kontaktierende Komponente in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar ist und gleichzeitig durch das Gehäuse des Kontaktteils geführt wird, nämlich als verschieblich ausgebildetes Lager mittels einer Führungsnut, die parallel zur Längsachse des Kontaktteils am Gehäuse eingearbeitet wird. Des Weiteren kann das Kontaktteil, beispielsweise mittels einer Verschraubung, zu der zu kontaktierenden Komponente hingezogen werden.
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Um die Kappe von dem Kontaktteil entfernen zu können, weist das erste Befestigungsmittel der Kappe eine Aussparung auf, in die ein Werkzeug einführbar ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Kappe bzw. das erste Befestigungsmittel sich nicht zufälligerweise lösen kann, um dadurch den Benutzer zu gefährden, indem sie ihn dem Strom führenden bzw. unter Spannung stehenden Kontaktteil aussetzt.
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Zweckmäßigerweise ist das erste Befestigungsmittel der Kappe ein Sprengring. Ein Sprengring eignet sich insbesondere zur formschlüssigen, axialen Fixierung von Bauteilen auf Achsen, Wellen bzw. Lagern in Bohrungen. Darüber hinaus können Sprengringe sowohl in einer Nut auf einer Welle sowie in einer Bohrung montiert werden. Durch eine geeignete Dimensionierung des Sprengrings kann eine Haltekraft der zu kontaktierenden Komponente bzw. des ersten Befestigungsmittels der Kappe am Kontaktteil vorbestimmt werden.
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Aus vorhergehend genannten Gründen ist es besonders vorteilhaft, wenn das zweite Befestigungsmittel der zu kontaktierenden Komponente ebenfalls als Sprengring ausgebildet ist, da das zweite Befestigungsmittel ähnliche Eigenschaften besitzen muss.
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Um eine besonders einfache und sichere anschließende Kontaktierung des Kontaktteils zu ermöglichen, umfassen die Verschiebungsmittel zum relativen Verschieben des Kontaktteils und/oder der Komponente zueinander eine Schraube und/oder eine Feder und/oder dergleichen. Diese Verschiebungsmittel eignen sich insbesondere dazu, das Kontaktteil zur kontaktierenden Komponente hinzuziehen, um dadurch eine Kontaktierung zu ermöglichen.
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Im Folgenden werden die Erfindung und beispielhafte Ausführungsformen anhand einer Zeichnung näher erläutert. Ähnliche oder gleich wirkende Bauteile werden in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen angegeben. Es zeigen:
- 1 eine Teil-Schnittansicht parallel zur Längsachse eines mit einer Kappe versehenen Kontaktteils und einer zu kontaktierenden Komponente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in einer Solllage;
- 2 eine Schnittansicht A-A vertikal zu einer Längsachse des Kontaktteils durch das Kontaktteil und die darauf fixierte Kappe von 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine Schnittansicht A-A vertikal zu einer Längsachse des Kontaktteils durch das Kontaktteil und die mittels Spreizkörpern der Komponente gelöste Kappe von 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, in einer Solllage;
- 4 eine Schnittansicht B-B von 1 vertikal zur Längsachse des Kontaktteils durch ein zweites Befestigungsmittel der zu kontaktierenden Komponente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
- 5 eine Schnittansicht parallel zur Längsachse des Kontaktteils und der zu kontaktierenden Komponente gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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In 1 wird eine Teil-Schnittansicht parallel zur Längsachse eines mit einer Kappe 1 versehenen Kontaktteils 2 und einer zu kontaktierenden Komponente 7 gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der berührgeschützten Kontaktvorrichtung dargestellt. Dabei ist das Kontaktteil 2 über eine Leitung 10 mit einer Hochvoltkomponente - hier nicht gezeigt - verbunden. Damit ein Benutzer beispielsweise bei einer Montage der berührgeschützten Kontaktvorrichtung nicht einem Stromschlag ausgesetzt wird, muss das Kontaktteil 2 nach außen hin isoliert werden. Im vorliegenden Beispiel ist das Kontaktteil 2 in einem elektrisch isolierten Gehäuse 9 aufgenommen. Das Gehäuse 9 ist mittels einer elektrisch isolierenden Kappe 1 abgedeckt. Die Kappe 1 ist als Berührungsschutz auf dem Kontaktteil 2 verliersicher über mindestens zwei Rasthaken 14 eines Sprengrings 4 an dem Gehäuse 9 befestigt. Sobald das Kontaktteil 2 relativ zu der Komponente 7 in einer vorher bestimmten Solllage angeordnet ist, kann die Kappe 1 von dem Gehäuse 9 bzw. dem Kontaktteil 2 entfernt werden, damit ein weiteres Bauteil - hier nicht gezeigt - an das Kontaktteil 2 zum Zwecke der Energie- bzw. Stromaufnahme angeschlossen werden kann. Zum Entfernen der Kappe 1 wird eine zu kontaktierende Komponente 7 verwendet, die derart ausgelegt ist, dass das Befestigungsmittel bzw. hier die Rasthaken 14 des Sprengrings 4 der Kappe 1 relativ zur Komponente 7 gelöst wird, wenn sich das Kontaktteil 2 relativ zur Komponente 7 in der Solllage befindet. Die Komponente 7 verfügt über Spreizkörper 3, die beim Montieren der Komponente 7 an das Gehäuse 9 des Kontaktteils 2 die Rasthaken 14 des Sprengrings 4 lösen und dadurch ein müheloses Entfernen der Kappe 1 von dem Gehäuse 9 bzw. dem Kontaktkörper 2 ermöglichen.
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Unter Vorgriff auf 2, die eine Schnittansicht vertikal zu einer Längsachse des Kontaktteils 2 durch das Kontaktteil 2 und die darauf fixierte Kappe 1 darstellt, vgl. Schnitt A-A in 1, wird das Lösen der Kappe 1 durch ein Aufspreizen der Rasthaken 14 des Sprengrings 4 mittels Spreizkörpern 3 der Komponente 7 anhand der 3 dargestellt. In 2 ist die Kappe 1 noch über die Rasthaken 14 ihres Sprengrings 4 auf dem Kontaktteil 2 bzw. dem Gehäuse 9 des Kontaktteils 2 befestigt. 3 zeigt eine Schnittansicht vertikal zu einer Längsachse des Kontaktteils 2 durch das Kontaktteil 2 und die der Komponente 7 gelöste Kappe 1. Veranschaulicht wird eine Solllage der Komponente 7, wobei die Spreizkörper 3 der Komponente 7 die Rasthaken 14 des Sprengrings 4 der Kappe 1 weit aufgespreizt haben und der Sprengring 4 somit zum Kontaktteil 2 bzw. Gehäuse 9 entriegelt wurde, so dass die Kappe 1 entfernt werden kann. Um das Entfernen der Kappe 1 zu erleichtern, ist in dem Sprengring 4 eine Aussparung 8 für einen Eingriff eines Montagewerkzeugs vorgesehen. Demnach veranschaulichen 2 und 3 einen Ablauf eines Lösevorgangs der Kappe 1 von dem Kontaktteil 2 mittels Spreizkörpern 3 der der Komponente 7.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 wird ein weiteres Befestigungsmittel der zu kontaktierenden Komponente 7 dargestellt. Zur Fixierung der Komponente 7 ist das Befestigungsmittel an dem Gehäuse 9 mittels in Ausnehmungen 6 des Gehäuses 9 eingreifender Rasthaken 15 eines Sprengrings 5 realisiert, vgl. auch 4 . Dadurch kann die Komponente 7 an das Gehäuse 9 bzw. das Kontaktteil 2 zerstörungsfrei lösbar fixiert werden. Obwohl die Kappe 1 von dem Gehäuse 9 des Kontaktteils 2 entfernt wurde und dadurch das Kontaktteil 2 freigelegt ist, wird ein Berührungsschutz nach IP2X immer noch gewährleistet. Die Komponente 7 ist derart ausgebildet, dass sie in einer vorbestimmten Beabstandung, die zumindest einer Materialdicke der Kappe 1 entspricht, den freigelegten Bereich des Kontaktteils 2 vollständig mit einer Abdeckung 16 überdeckt. Die Abdeckung 16 weist ihrerseits eine Kontaktöffnung 11 für einen Zugang zu dem Kontaktteil 2 auf. Dabei ist die Kontaktöffnung 11 derart bemessen, dass ein Eindringen von Fingern im Sinne des Berührungsschutzes nach IP2X vermieden wird. Die Komponente 7 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellt. Dadurch kann ein Stromschlag selbst dann vermieden werden, wenn die Komponente 7 mit dem Kontaktteil 2 in Berührung kommt.
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In 4 wird eine Schnittansicht vertikal zur Längsachse des Kontaktteils 2 - Schnitt B-B in 1 - durch das Befestigungsmittel der Komponente 7, einem Sprengring 5 und dessen Rasthaken 15 gezeigt, der an dem Gehäuse 9 des Kontaktteils 2 in die Ausnehmungen 6 eingreift. Die Funktionsweise des Befestigungsmittels ist analog zu der Funktionsweise des Befestigungsmittels, wobei beide Befestigungsmittel als Sprengringe 4, 5 mit dazu gehörigen Rasthaken 14, 15 ausgebildet sind. Sobald die Komponente 7 in eine Solllage relativ zu dem Kontaktteil 2 gebracht wurde, fixiert der Sprengring 5 die Komponente 7 an das Gehäuse 9 des Kontaktteils 2. Dabei kann die Ausnehmung 6 auch in Form einer Nut ausgebildet sein, die eine geführte Verschiebung Z parallel zu der Längsachse des Kontaktteils 2 bzw. dessen Gehäuse 9 erlaubt - als vertikaler Pfeil in den 1, 5 angedeutet.
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In 5 wird anhand einer Schnittansicht parallel zur Längsachse des Kontaktteils 2 und zu der kontaktierenden Komponente 7 eine vorteilhafte Ausführungsform gemäß der Erfindung gezeigt. Dabei wird zur Darstellung des Zusammenwirkens des Kontaktteils 2 mit der sich in einer Endlage befindenden Komponente 7 vereinfachend lediglich die Abdeckung 16 der Komponente 7 gezeigt, welche sich in der Darstellung der 5 über dem Kontaktteil 2 befindet. In 5 wird das Kontaktteil 2, das in einem Gehäuse 9 aufgenommen ist und über eine Leitung 10 mit einer Hochvoltkomponente verbindbar ist, mit einer Aussparung 12 dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Aussparung 12 mittig entlang der Längsachse des Kontaktteils 2 und ist zylinderförmig ausgeführt. Dabei weist die zylinderförmige Mantelfläche der Aussparung 12 ein „Innen“-Gewinde auf. Über eine Kontaktöffnung 11, die in der Abdeckung 16 der Komponente 7 vorgesehen ist, kann ein zylinderförmiges schraubbares Langteil, das mit einem komplementären Außengewinde versehen ist, in die Aussparung 12 eingebracht werden. Je nach Konstruktion und Funktion kann mittels des Langteils - hier nicht gezeigt - das Kontaktteil 2 dann damit, bei einer Verschraubung von oben durch die Kontaktöffnung 11 der Abdeckung 16, zur Komponente 7 hingezogen werden - Verschiebung Z, der hier der vorbestimmten Beabstandung entspricht - und dadurch ein Kontakt hergestellt werden. Dabei kann die Komponente 7 relativ zu dem Gehäuse 9 des Kontaktteils 2 bewegt werden. In einer weiteren, hier nicht gezeigten Ausführungsform ist das Gehäuse 9 des Kontaktteils 2 derart ausgebildet, dass sich das Kontaktteil 2 relativ zu dem Gehäuse 9 bei einer Verschraubung mittels des Langteils in Richtung der Längsachse des Langteils bzw. der Längsachse des Kontaktteils 2 bewegen lässt.
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Anhand der dargestellten berührgeschützten Kontaktvorrichtung für eine Montage von Hochvoltkomponenten ist ein Arbeiten ohne aufwändige Spannungsschutzmaßnahmen, nämlich der Verwendung eines HV-Anzugs, eines Schutzhelms oder von Handschuhen, möglich.
