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Die Erfindung betrifft eine Kontaktiereinrichtung für einen Kraftwagen gemäß dem jeweiligen Oberbegriff von Patentanspruch 1 und Patentanspruch 5 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Kontaktiereinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 9.
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Es ist allgemein bekannt zur elektrischen Kopplung von elektrischen Geräten geschirmte Leitungen zu verwenden. Dies trifft natürlich auch für elektrische Verbraucher, insbesondere durch Hochvoltleitungen verbundene, in einem Kraftwagen zu. Werden in einem Kraftwagen nun mehrere Leitungen verwendet, so erfolgt die Schirmung im Allgemeinen über eine Verwendung von geschirmten Einzelleitungen in Kombination mit mehrteiligen Kontaktelementen. Es können auch sogenannte Summenschirme eingesetzt werden, welche dann um mehrere Einzelleitungen herum angeordnet sind und diese zusammen gleichzeitig abschirmen. Diese Summenschirme werden dann zumeist mit Schellen an gehäuseartigen Zwischenteilen kontaktiert.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktiereinrichtung für einen Kraftwagen bereitzustellen, welche besonders gegen Korrosion geschützt ist und es erlaubt, über eine Schirmung einen erhöhten Maximalstrom zu leiten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktiereinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
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Um eine Kontaktierung besonders gegen Korrosion zu schützen und über eine Schirmung einen großen Maximalstrom abführen zu können, ist bei einem ersten Aspekt der Erfindung eine Kontaktiereinrichtung für einen Kraftwagen vorgesehen, welcher einen Summenschirm zum Abschirmen von zumindest zwei mechanisch unabhängigen elektrischen Leitern, ein Befestigungselement, eine Kraftwagenkomponente und ein Anpresselement umfasst. Die elektrischen Leiter können hierbei Leitungen und/oder Kontaktelemente wie Kabelschuhe oder auch Kontakte selber sein. Wesentlich ist hierbei, dass das Befestigungselement das Anpresselement und die Kraftwagenkomponente mechanisch verbindet und auf Grund dieser mechanischen Verbindung auch eine elektrische Kopplung zwischen dem Summenschirm und der Kraftwagenkomponente vorliegt. Das hat den Vorteil, dass die mechanische und die elektrische Funktionalität der Kontaktiereinrichtung soweit möglich entkoppelt werden. Dadurch kann der Summenschirm unabhängig von mechanischen Erfordernissen angepasst werden, d. h. insbesondere das üblicherweise für solche Summenschirme verwendete Geflecht in seiner Dicke frei gewählt werden, so dass hier ein großer maximaler Strom geleitet werden kann.
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Über die Geflechtdicke kann also der Schirmwiderstand und die Stromtragfähigkeit des Summenschirms eingestellt werden. Die mechanische Kopplung kann dann so gewählt werden, dass sie besonders korrosionsunempfindlich ist, insbesondere ein materialschlüssiges Verbinden zwischen Anpresselement und Kraftwagenkomponente ermöglicht. So wird dann auch eine Korrosionsunempfindlichkeit der elektrischen Kontaktierung des Summenschirms erreicht. Ferner können bei einer solchen Kontaktiereinrichtung die Kontakte der elektrischen Leitungen frei gestaltet werden, die vorgestellte Kontaktiereinrichtung beeinträchtigt also sonstige Funktionen nicht im Geringsten. Wegen der Korrosionsbeständigkeit muss auch nicht mit einem Abnehmen der elektrischen Leitfähigkeit durch Umwelteinflüsse gerechnet werden, sodass die Kontaktierung nicht überdimensioniert werden muss, um eine bestimmte minimale Leitfähigkeit auch für spätere Zeitpunkte gewährleisten zu können.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Befestigungselement eine Schraube ist, welche in die Kraftwagenkomponente geschraubt ist, oder eine Klemme, welche Anpresselement und Kraftwagenkomponente aneinander presst. Das hat den Vorteil, dass so eine besonders hohe Anpresskraft realisiert werden kann, was einerseits zu einem guten elektrischen Kontakt mit geringstmöglichem Widerstand führt und gleichzeitig gewährleistet, dass dieser Kontakt auch korrosionsbeständig ist, also unter Umwelt- bzw. Witterungseinflüssen seine Eigenschaften nicht ändert.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Anpresselement ein Flansch, insbesondere ein Flanschring ist, welcher den Summenschirm, der teilweise zwischen dem Flansch und der Kraftwagenkomponente angeordnet ist, an die Kraftwagenkomponente presst und als Folge eine elektrische Kopplung zwischen dem Summenschirm und der Kraftwagenkomponente vorliegt. Das hat den Vorteil, dass so eine niederohmige, umweltbeständige elektrische Anbindung des Summenschirms an die Kraftwagenkomponente erfolgt. Insbesondere wird hier eine höhere Stromtragfestigkeit, also eine größerer Maximalstrom, des Summenschirms, insbesondere eines Hochvoltsummenschirms, sowie eine deutlich verbesserte Schirmwirkung erreicht. Auf Grund der Korrosionsbeständigkeit, welche über einen hohen Anpressdruck des Flansches erreicht wird, kann ferner auf einen zusätzlichen Korrosionsschutz, insbesondere in Form von Abdichtungselementen, am Summenschirm verzichtet werden, was zu einer Kostenreduktion führt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Anpresselement mit dem Summenschirm stoffschlüssig verbunden ist, insbesondere also verschweißt oder verlötet ist. Das hat den Vorteil, dass so der elektrische Kontakt zwischen Summenschirm und Anpresselement naturgemäß bestmöglich gegeben ist und so eine niederohmige, umweltbeständige elektrische Anbindung des Summenschirms an die Kraftwagenkomponente erzielt wird. Es wird so eine höhere Stromtragfestigkeit des Hochvoltsummenschirms, wie eine deutlich verbesserte Schirmwirkung, erreicht. Da auf Grund des korrosionsbeständigen Kontaktes auf einen zusätzlichen Korrosionsschutz, insbesondere in Form von Abdichtungselementen, am Summenschirm verzichtet werden kann, werden ferner die Kosten reduziert.
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Zur Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer erfindungsgemäßen Kontaktiereinrichtung oder einer vorteilhaften Ausführungsform davon.
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Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Kontaktiereinrichtung für einen Kraftwagen vorgesehen, welche einen Summenschirm zum Abschirmen von zumindest zwei mechanisch unabhängigen elektrischen Leitern und wenigstens ein Bauteil umfasst. Der Summenschirm ist dabei mit dem Bauteil verbunden und elektrisch kontaktiert.
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Um nun einen besonders guten Korrosionsschutz sowie eine besonders belastbare und somit robuste Verbindung des Summenschirms mit dem Bauteil zu realisieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Summenschirm mit dem Bauteil stoffschlüssig verbunden ist. Ferner lässt sich durch die Verwendung des den elektrischen Leitern gemeinsamen Summenschirms eine Kosten- und Bauraumeinsparung im Vergleich zu einem Einsatz von jeweiligen Einzelschirmen realisieren.
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Der Summenschirm umhüllt dabei die jeweiligen und beispielsweise als Einzelkabel ausgebildeten sowie ungeschirmten elektrischen Leiter gesamtheitlich und schirmt diese ab. Eine Einzelschirmung der elektrischen Leiter kann somit entfallen.
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Eine besonders vorteilhafte Abschirmung der elektrischen Leiter lässt sich realisieren, wenn der Summenschirm als Geflecht aus Adern gebildet ist.
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Zur Realisierung einer besonders festen und kostengünstigen Verbindung sowie eines besonders vorteilhaften Korrosionsschutzes ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Summenschirm mit dem Bauteil thermisch gefügt ist.
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Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Summenschirm erste Adern aus einem Kunststoff und zweite Adern aus einem metallischen Werkstoff umfasst. Bei dem Kunststoff handelt es sich beispielsweise um PET (Polyethylenterephthalat). Bei dem metallischen Werkstoff handelt es sich vorzugsweise um Kupfer, wobei der zweite Werkstoff beschichtet sein kann. Hierbei ist der Summenschirm vorzugsweise als Geflecht ausgebildet. Da der als Geflecht ausgebildete Summenschirm Adern aus wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen Werkstoffen umfasst, ist der Summenschirm als sogenanntes Geflechtmix ausgebildet. Hierzu kann eine besonders vorteilhafte Abschirmung der elektrischen Leiter realisiert werden.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Summenschirm über die zweiten, aus dem metallischen Werkstoff gebildeten Adern mit dem Bauteil verbunden, insbesondere thermisch gefügt, ist. Beispielsweise ist der Summenschirm über die zweiten Adern mit dem Bauteil verschweißt und/oder verlötet.
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Die aus dem Kunststoff gebildeten ersten Adern gewährleisten, dass sich das Geflecht (der Summenschirm) ideal an Radien anpassen kann und dabei seine Maschenweite nicht verändert und die abzuschirmenden und beispielsweise als Kabel ausgebildeten elektrischen Leiter stets lückenlos abdeckt. Hierdurch lässt sich eine besonders vorteilhafte Schirmung realisieren. Durch das stoffschlüssige Verbinden des Summenschirms mit dem Bauteil kann die Gefahr von Langzeitkorrosion und damit einhergehenden, veränderlichen Übergangswiderständen vermieden oder zumindest gering gehalten werden.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Summenschirm mit dem Bauteil mittels der stoffschlüssigen Verbindung elektrisch kontaktiert ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktiereinrichtung, bei welchem ein Summenschirm zum Abschirmen von zumindest zwei mechanisch unabhängigen elektrischen Leitern mit wenigstens einem Bauteil verbunden und elektrisch kontaktiert wird, wobei das Verfahren sowohl zur Herstellung einer erfinungsgemäßen Kontaktiereinrichtung als auch zur Herstellung einer anderen Kontaktiereinrichtung anwendbar ist.
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Um nun einen besonders guten Korrosionsschutz zu realisieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Summenschirm mit dem Bauteil stoffschlüssig verbunden wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der ersten beiden Aspekte der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das stoffschlüssige Verbinden des Summenschirms in wenigstens zwei Schritten, das heißt in einem zweistufigen Fügeprozess. Hierbei umfasst der Summenschirm erste Adern aus einem Kunststoff und zweite Adern aus einem metallischen Werkstoff. In einem ersten Schritt des Verfahrens werden die ersten Adern unter beibehalten der zweiten Adern in einem Teilbereich des Summenschirms entfernt. In einem sich an den ersten Schritt anschließenden, zweiten Schritt des Verfahrens wird der Summenschirm über die im Teilbereich beibehaltenen, zweiten Adern stoffschlüssig mit dem Bauteil verbunden. Der Teilbereich umfasst beispielsweise wenigstens eine Kontaktierstelle, über die der Summenschirm mit dem Bauteil elektrisch kontaktiert wird. Durch das Verfahren lässt sich eine stoffschlüssige, alterungsbeständige und korrosionsfeste Fügeverbindung mit hoher Güte realisieren. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut automatisiert durchgeführt werden. Somit eignet sich das Verfahren für Großserienanwendungen für elektrische Leitungssätze, die eine Schirmung benötigen. Auch diese Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wobei das Verfahren ist sowohl zur Herstellung einer erfinungsgemäßen Kontaktiereinrichtung als auch zur Herstellung einer anderen Kontaktiereinrichtung anwendbar ist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die ersten Adern in dem Teilbereich entfernt werden, wobei unter einem Entfernen insbesondere ein Verdampfen der ersten Adern in dem Teilbereich zu verstehen ist. Beispielsweise werden die ersten Adern mittels wenigstens einer gezielten Laserbehandlung verdampft. Dies bedeutet, dass die ersten Adern mittels wenigstens eines Lasers beziehungsweise Laserstrahls verdampft werden.
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Im zweiten Schritt ist es beispielsweise vorgesehen, dass der Summenschirm über die beibehaltenen zweiten Adern mittels thermischen Fügens mit dem Bauteil verbunden wird. Beispielsweise wird der Summenschirm über die zweiten Adern durch Widerstandsschweißen oder Widerstandslöten mit dem Bauteil verbunden.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie anhand der Figuren.
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Dabei zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktiereinrichtung in einer schematischen Seitenansicht;
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2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktiereinrichtung mit entferntem Summenschirm und entferntem Anpresselement in einer schematischen Draufsicht; sowie
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3 das Ausführungsbeispiel aus 2 mit angebrachtem Summenschirm und angebrachtem Anpresselement in einer schematischen Draufsicht.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine schematische seitliche Ansicht einer Kontaktiereinrichtung 1 gezeigt. Es sind im vorliegenden Fall drei (allgemein: zwei oder mehr) mechanisch voneinander unabhängige elektrische Leiter 3, hier Leitungen, mit drei elektrischen Kontakten 9 verbunden. Im gezeigten Beispiel handelt es sich hier um eine Schraubverbindung, es kann sich aber genauso auch um eine Steckverbindung oder sonstige Verbindungsarten handeln. Diese drei Leiter 3 sind umgeben von einem Summenschirm 2, welcher im gezeigten Beispiel als ein Drahtgeflecht ausgeführt ist. Dieses Drahtgeflecht umgibt die drei elektrischen Leiter 3 hier ähnlich wie ein Schlauch und schirmt diese und auch die Kontakte 9, mit denen die Leiter 3 beispielsweise über Kabelschuhe verbunden sind, so elektrisch ab. In einem Endbereich des Summenschirms 2, in welchem dieser an eine Kraftwagenkomponente 5 grenzt, ist der Summenschirm 2 im gezeigten Beispiel aufgepilzt, also das Schirmgeflecht gedehnt und aufgebogen, so dass es sich in dem Endbereich parallel zur Oberfläche der Kraftwagenkomponente 5 erstreckt. Im gezeigten Beispiel ist dieser parallele Bereich des Summenschirms 2 durch ein Anpresselement 6, welches parallel zur Oberfläche der Kraftwagenkomponente 5 verläuft in seiner Position gehalten. Dabei ist das Anpresselement 6 so angeordnet, dass der Summenschirm 2 zwischen ihm und der Kraftwagenkomponente 5 ist. Über Befestigungselemente 4, im gezeigten Beispiel ausgeführt als zwei Schrauben, wird das Anpresselement 6 an die Kraftwagenkomponente 5 geschraubt. Damit wird das sich zwischen Anpresselement 6 und Kraftwagenkomponente 5 befindende Ende des Summenschirms 2 im gezeigten Beispiel mit einem sehr hohen Anpressdruck eingeklemmt. Dieser hohe Anpressdruck hat zur Folge, dass einerseits ein guter elektrischer Kontakt zwischen Summenschirm 2 und Kraftwagenkomponente 5 gewährleistet ist und zum anderen eine große mechanische Festigkeit besteht. Der hohe Anpressdruck sorgt weiterhin dafür, dass die Kontaktflächen auch unter Umwelteinflüssen nicht korrodieren und so der gute elektrische Kontakt bzw. der geringe Kontaktwiderstand über den Lauf des gesamten Fahrzeuglebens erhalten bleibt.
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Die Kontaktierung des Summenschirms 2 an die Kraftwagenkomponente 5 erfolgt im vorliegenden Beispiel also unmittelbar über ein Anpressen des Summenschirms 2 durch das als geschraubten Flanschring ausgeführte Anpresselement 6. Ein Strom wird also von dem Summenschirm 2 direkt zur Kraftwagenkomponente 5 fließen können. Die verschraubte Kontaktierung ist korrosionsbeständig und wegen des starken Anpressdrucks führen Umwelteinflüsse auch über einen längeren Zeitraum hinweg nicht zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften der Kontaktierung.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kontaktiereinrichtung 1 in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Hier ist der Summenschirm 2 (3) und das Anpresselement 6 (3) entfernt. Zu sehen ist eine Kraftwagenkomponente 5, welche an zwei Gehäuseteilen 7, 8 angeordnet ist. Es sind wieder drei voneinander mechanisch unabhängige Leiter 3 gezeigt, welche an Kontakten 9 über eine Schraubverbindung im Bereich der Kraftwagenkomponente 5 befestigt sind. Diese Befestigung könnte jedoch auch durch eine Steckverbindung oder andere Art der elektrischen Kontaktierung erfolgen. Die Kraftwagenkomponente 5 bildet im gezeigten Beispiel dann gemeinsam mit einem Gehäusedeckel bzw. einer Dichtkappe (vgl. 3) ein gedichtetes Gehäuse.
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In 3 ist die Kontaktiereinrichtung 1 aus 2 in einer ähnlichen Ansicht dargestellt, diesmal jedoch mit einem angebrachten, jedoch nicht befestigten, Summenschirm 2. Im gezeigten Beispiel ist das Anpresselement 6 als ein Gehäusedeckel bzw. Dichtkappe ausgeführt, an welchen der Summenschirm 2 angeschweißt ist. Das Anpresselement 6 verfügt z. B. zu diesem Zweck über eine Schweißfläche 11. Hier sind grundsätzlich zwischen Anpresselement 6 und Summenschirm 2 auch andere stoffschlüssige Verbindungen denkbar. Auf Grund der flächigen Ausführungsform des Anpresselements 6 als Gehäusedeckel übernimmt das Anpresselement 6 hier selbst auch eine abschirmende Funktion. Das Anpresselement 6 ist auch dazu vorgesehen über Öffnungen 10 mit der Kraftwagenkomponente 5 verbunden zu werden. Im gezeigten Fall sind dies zwei Bohrungen im Anpresselement 6, welche dazu ausgelegt sind, mit den Befestigungselementen 4, im gezeigten Beispiel vorzugsweise Schrauben, eine mechanische Verbindung mit einem großen Anpressdruck zwischen dem Anpresselement 6 und der Kraftwagenkomponente 5 zu erzielen.
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Die Kontaktierung des Summenschirms 2 erfolgt im vorliegenden Beispiel also mittelbar über das als Schirmdeckel ausgeführte Anpresselement 6. In einer Stromflussrichtung vom Summenschirm 2 zu Kraftwagenkomponente 5, beispielsweise als Hochvoltkomponente ausgeführt, folgt auf eine verschweißte, stoffschlüssige Kontaktierung zwischen Summenschirm 2 und Anpresselement 6 eine verschraubte Kontaktierung zwischen Anpresselement 6 und Kraftwagenkomponente 5. Ein Strom wird also von dem Summenschirm 2 über das Anpresselement 6 zur Kraftwagenkomponente 5 fließen können. Die verschweißte Verbindung und die verschraubte Kontaktierung ermöglichen eine niederohmige und umweltbeständige Schirmanbindung an die Kraftwagenkomponente 5.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktiereinrichtung
- 2
- Summenschirm
- 3
- elektrischer Leiter
- 4
- Befestigungselement
- 5
- Kraftwagenkomponente
- 6
- Anpresselement
- 7
- Gehäuseteil
- 8
- Gehäuseteil
- 9
- elektrischer Kontakt
- 10
- Öffnung
- 11
- Schweißfläche
