DE102014203128A1

DE102014203128A1 - Elektrische Verbindungsvorrichtung, insbesondere zur elektrischen Hochvoltverbindung, aus zwei Verbindungselementen

Info

Publication number: DE102014203128A1
Application number: DE102014203128.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Herold
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2034-02-22
Also published as: DE102014203128B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung, insbesondere zur elektrischen Hochvoltverbindung, aus einem ersten und einem zweiten Verbindungselement. Das erste Verbindungselement umfasst ein erstes Anschlusselement, das mit einer ersten Öffnung quer zu dessen Erstreckungsrichtung ausgebildet ist, eine erste leitende Hülse, die koaxial zur ersten Öffnung an dem ersten Anschlusselement angeordnet ist, eine durch die erste Öffnung und die erste leitende Hülse hindurchragende Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Schraubenbolzen, wobei der Schraubenkopf der ersten leitenden Hülse bezüglich dem ersten Anschlusselement gegenüberliegt, und einen ersten Isolator, der den Schraubenkopf und das erste Anschlusselement berührgeschützt umgibt, und der bezüglich der leitenden Hülse derart hervorsteht, dass die leitende Hülse im getrennten Zustand berührgeschützt ist. Das zweite Verbindungselement umfasst ein zweites Anschlusselement, das mit einer zweiten Öffnung quer zu dessen Erstreckungsrichtung ausgebildet ist, eine zweite leitende Hülse, die koaxial zur zweiten Öffnung an dem zweiten Anschlusselement angeordnet ist, eine Mutter, durch die zusammen mit der Schraube das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement mittels der ersten und der zweiten leitenden Hülse mechanisch fixierbar sind, so dass ein Stromübertragungspfad ausgebildet ist, und einen zweiten Isolator, der das zweite Anschlusselement und die zweite leitende Hülse berührgeschützt umgibt, und der die zweite leitende Hülse an einer dem zweiten Anschlusselement abgewandten Seite in Axialrichtung derart umgibt, dass die leitende Hülse im getrennten Zustand berührgeschützt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung, insbesondere zur elektrischen Hochvoltverbindung, aus zwei Verbindungselementen gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei Fahrzeugen mit einem elektrischen Antriebssystem, wie Elektro-, Brennstoffzellen- oder Hybridfahrzeugen, sind zahlreiche zu verbindende Hochvoltkomponenten integriert. Solche Hochvoltkomponenten können Synchron- oder Asynchronmaschinen, Umrichter, Wandler, Batterie, usw. sein. Zur Verbindung von Hochvoltkomponenten werden derzeit üblicherweise Steckverbindungen verwendet, da sie einen Berührungsschutz gegenüber den hohe Spannung leitenden Stromleitern mittels der Steckerhülsen bieten. Ferner sind die einzelnen Hochvoltkomponenten durch die Steckverbindungen einfach tauschbar. Derartige Steckverbindungen sind so konfiguriert, dass sie den Berührungsschutz der Klasse IPXXB nach DIN EN 60529 erfüllen. Die Klasse IPXXB definiert den Berührungsschutz von elektrischen Komponenten gegenüber einem menschlichen Finger sowie Gegenständen, die einen Durchmesser größer als 12 mm mit einer maximalen Länge von 80 mm aufweisen.
Allerdings verursachen derartige Steckverbindungen hohe Kosten bei der Herstellung. Zudem ist der Übergangswiderstand zwischen den einzelnen Steckkomponenten aufgrund der mangelnden Kontaktierung groß und wird durch mehrmaliges Stecken noch weiter vergrößert. Unter Übergangswiderstand ist der elektrische Widerstand zu verstehen, der bei der Übertragung von Strom zwischen den einzelnen Steckkomponenten auftritt.
Aus der DE 10 2005 049 955 A1 ist eine schraubbare Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Hochstromverbindung von zwei relativ zueinander bewegbaren Kontaktelementen bekannt. Das erste Kontaktelement ist durch eine Relativbewegung mit dem zweiten Kontaktelement verbindbar. Die elektrische und mechanische Verbindung der beiden Kontaktelemente erfolgt über eine Schraubverbindung, welche senkrecht zur Richtung der Relativbewegung herstellbar ist. Bei dieser vorgeschlagenen Verbindungsvorrichtung ist jedoch ein Berührungsschutz der Klasse IPXXB nach DIN EN 60529 nicht realisiert.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische Verbindungsvorrichtung zu schaffen, die bei einem geringen Übergangswiderstand einen Berührungsschutz, insbesondere der Klasse IPXXB, erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Verbindungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird eine elektrische Verbindungsvorrichtung, insbesondere zur elektrischen Hochvoltverbindung, aus einem ersten und einem zweiten Verbindungselement vorgeschlagen. Das erste Verbindungselement umfasst ein erstes Anschlusselement, das mit einer ersten Öffnung quer zu dessen Erstreckungsrichtung ausgebildet ist, eine erste leitende Hülse, die koaxial zur ersten Öffnung an dem ersten Anschlusselement angeordnet ist, eine durch die erste Öffnung und die erste leitende Hülse hindurchragende Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Schraubenbolzen, wobei der Schraubenkopf der ersten leitenden Hülse bezüglich dem ersten Anschlusselement gegenüberliegt, und einen ersten Isolator, der den Schraubenkopf und das erste Anschlusselement berührgeschützt umgibt, und der bezüglich der leitenden Hülse derart hervorsteht, dass die leitende Hülse im getrennten Zustand berührgeschützt ist. Das zweite Verbindungselement umfasst ein zweites Anschlusselement, das mit einer zweiten Öffnung quer zu dessen Erstreckungsrichtung ausgebildet ist, eine zweite leitende Hülse, die koaxial zur zweiten Öffnung an dem zweiten Anschlusselement angeordnet ist, eine Mutter, durch die zusammen mit der Schraube das erste Anschlusselement und das zweite Anschlusselement mittels der ersten und der zweiten leitenden Hülse mechanisch fixierbar sind, so dass ein Stromübertragungspfad ausgebildet ist, und einen zweiten Isolator, der das zweite Anschlusselement und die zweite leitende Hülse berührgeschützt umgibt, und der die zweite leitende Hülse an einer dem zweiten Anschlusselement abgewandten Seite in Axialrichtung derart umgibt, dass die leitende Hülse im getrennten Zustand berührgeschützt ist.
„Berührgeschützt” im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die einzelnen Komponenten gegenüber einem menschlichen Finger sowie Gegenständen geschützt sind, die einen Durchmesser größer als 12 mm mit einer maximalen Länge von 80 mm aufweisen, d. h. die Anforderung der Klasse IPXXB nach DIN EN 60529 erfüllen. Unter leitend bzw. isolierend wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung durchgängig elektrisch leitend bzw. elektrisch isolierend verstanden. Damit die beiden Isolatoren isolierende Eigenschaften aufweisen, sind diese aus einem nicht leitenden Material ausgebildet, vorzugsweise aus einem Kunststoff, der für ein Spritzgussverfahren geeignet sowie hitzebeständig ist. Die beiden Isolatoren werden vorzugsweise durch ein Spritzgussverfahren ausgebildet.
Durch die erfindungsgemäße elektrische Verbindungsvorrichtung kann vorteilhaft eine elektrische Hochvoltverbindung hergestellt werden, mit der ein Berührungsschutz gemäß der Klasse IPXXB und ein im Vergleich zu Steckverbindungen geringer Übergangswiderstand erreichbar ist. Bei einer elektrischen Verbindungsvorrichtung der Klasse IPXXB kann auf einfache Weise der Austausch von defekten Hochvoltkomponenten durch KFZ-Werkstätten vorgenommen werden, ohne dass deren Mitarbeiter ein zusätzliches Elektrozertifikat vorweisen müssen.
Die Größe der Querschnitte der Anschlusselemente sowie der leitenden Hülsen ist abhängig von dem zu übertragenden Strom, wobei die beiden Anschlusselemente und die leitenden Hülsen auf keine bestimmte Querschnittsform festgelegt sind. So ist die elektrische Verbindungsvorrichtung abhängig von dem zu übertragenden Strom auf einfache Weise skalierbar. Verglichen mit Steckverbindungen weist die hier vorgeschlagene elektrische Verbindungsvorrichtung einen einfachen Aufbau auf, wodurch Herstellungskosten reduziert werden können.
Die leitenden Komponenten, d. h. erstes und zweites Anschlusselement sowie erste und zweite leitende Hülse, bestehen z. B. aus Kupfer, Aluminium oder aus Kupfer oder Aluminium mit einer Zinn-, Silber- oder Goldbeschichtung.
Unter verbundenem Zustand ist zu verstehen, dass das erste Anschlusselement mit dem zweiten Anschlusselement mittels der ersten und der zweiten leitenden Hülse durch die Schraube und die Mutter elektrisch und mechanisch verbunden ist, und so ein Stromübertragungspfad ausgebildet ist. Unter getrenntem Zustand ist zu verstehen, dass die Mutter von der Schraube gelöst ist und das erste Anschlusselement mit einer ersten leitenden Hülse und das zweite Anschlusselement mit einer zweiten leitenden Hülse getrennt voneinander sind und demzufolge der Stromübertragungspfad unterbrochen ist.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Verbindungsvorrichtung kann vorgesehen sein, dass die erste und die zweite leitende Hülse einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Kontaktierende Oberflächen des ersten und des zweiten Isolators können so ausgebildet sein, dass das erste und das zweite Verbindungselement um eine zur ersten und zur zweiten Öffnung koaxial verlaufende Achse zueinander ausrichtbar sind. Dadurch besitzen die beiden Verbindungselemente eine Flexibilität bezüglich ihrer gegenseitigen Ausrichtung während deren Montage.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die erste leitende Hülse an das erste Anschlusselement einteilig angeformt sein. Ferner kann die zweite leitende Hülse an das zweite Anschlusselement einteilig angeformt sein. Hierdurch wird der elektrische Widerstand zwischen den leitenden Hülsen und dem jeweiligen Anschlusselement reduziert, so dass eine bessere Stromübertragung als bei einer mehrteiligen Ausgestaltung sichergestellt wird. Die beiden Komponenten können dabei aus einem Rohteil gefräst werden.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung können der erste und/oder der zweite Isolator einteilig ausgebildet sein. Dies kann vorteilhaft durch ein Spritzgussverfahren erreicht werden.
Nach einer alternativen Weiterbildung der Erfindung kann der zweite Isolator mehrteilig ausgebildet sein. Eine zweite innere isolierende Hülse kann radial innerhalb der zweiten leitenden Hülse angeordnet sein und eine zweite äußere isolierende Hülse kann radial außerhalb der zweiten leitenden Hülse angeordnet sein. Dadurch sind die zweite innere und die zweite äußere isolierende Hülse derart ausgebildet, dass sie die zweite leitende Hülse an einer dem zweiten Anschlusselement abgewandten Seite in Axialrichtung berührgeschützt umgeben. Mit einer solchen modularen Bauweise können die zweite innere isolierende Hülse und die zweite äußere isolierende Hülse vorteilhaft auf die zweite leitende Hülse pressgepasst sein. Die beiden isolierenden Hülsen können je nach Anforderung individuell, wie z. B. dicken- und längenvariabel, ausgebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung können die Schraube und die Mutter aus einem leitenden Material bestehen. Damit die Schraube und die Mutter von dem Stromübertragungspfad isolierend beabstandet sind, ist es vorteilhaft, zwischen dem Schraubenkopf und dem ersten Anschlusselement eine erste isolierende Unterlegscheibe anzuordnen und zwischen der Mutter und dem zweiten Anschlusselement eine zweite isolierende Unterlegscheibe anzuordnen. Bei der Materialauswahl der ersten und zweiten isolierenden Unterlegscheibe ist darauf zu achten, dass die Unterlegscheiben die geforderte Anpresskraft sicherstellen und nicht aufgrund der durch den Stromfluss hervorgerufenen Erwärmung fließen. Um die notwendige Anpresskraft zwischen den beiden Anschlusselementen mittels Schraube und Mutter sicherzustellen, bestehen die beiden isolierenden Unterlegscheiben aus einem druckstabilen und elektrisch isolierenden Werkstoff, wie z. B. Keramik, Epoxidharz, Glasgewebe oder einer Kombination aus Epoxidharz und Glasgewebe.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann die zweite isolierende Unterlegscheibe vom zweiten Isolator derart umgeben sein, dass die Unterlegscheibe im getrennten Zustand ortsfest angebracht ist. So kann die zweite Unterlegescheibe an den zweiten Isolator und/oder an die zweite innere Hülse pressgepasst sein. Mittels dieser ortsfesten Anbringung wird sichergestellt, dass sich die zweite isolierende Unterlegscheibe beim Entfernen der Mutter von der Schraube nicht versehentlich löst. Demnach dient der zweite Isolator ferner zum Halten der zweiten isolierenden Unterlegescheibe.
Zur vereinfachten Herstellung des ersten und/oder des zweiten Isolators mittels Spritzgussverfahren können die erste und/oder die zweite isolierende Unterlegscheibe einen radial verlaufenden Schlitz aufweisen.
Zur Einsparung von Bauteilen bei gleichzeitiger Gewährleistung des Berührungsschutzes können die Schraube und die Mutter aus einem nicht leitenden Material, z. B. Keramik bestehen. So kann auf die beiden Unterlegscheiben verzichtet werden.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann das erste Anschlusselement an einem freien Ende eines ersten Kabels anordbar sein und das zweite Anschlusselement kann an einem freien Ende eines zweiten Kabels anordbar sein. Die elektrische Verbindungsvorrichtung ermöglicht dadurch auf einfache Weise die Verbindung von zwei Kabeln, ohne im Vergleich zu üblichen Steckverbindungen großen Übergangswiderstand.
Alternativ kann das erste Anschlusselement an einem elektrischen Geräteanschluss und das zweite Anschlusselement kann an einem freien Ende eines Kabels anordbar sein. Das erste Anschlusselement kann ebenso an einem freien Ende eines ersten Kabels und das zweite Anschlusselement kann ebenso an einem elektrischen Geräteanschluss anordbar sein. Solche elektrische Geräte können Energiespeicher, wie z. B. Batterien, oder verschiedene Stromverbraucher, wie z. B. Elektromotoren, sein.
Um einen Verlust der Mutter vorzubeugen, kann sie mit einer Verliersicherung konfigurierbar sein. So kann vorteilhaft vermieden werden, dass während der Demontage der beiden Verbindungselemente die Mutter versehentlich in einen Spalt oder Schacht fällt oder etwaige Beschädigungen bei anderen Komponenten verursacht.
Die vorstehend beschriebenen Merkmale und Funktionen der vorliegenden Erfindung sowie weitere Aspekte und Merkmale werden nachfolgend anhand einer detaillierten Beschreibung von einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren weiter beschrieben. Hierbei zeigt:
1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform,
2 eine perspektivische Ansicht der elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform im verbundenen Zustand,
3 eine Schnittansicht der elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform im verbundenen Zustand,
4 eine Schnittansicht der elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform im getrennten Zustand,
5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Verbindungselements im getrennten Zustand,
6 eine perspektivische Ansicht eines ersten Verbindungselements mit einem menschlichen Finger im getrennten Zustand, und
7 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Verbindungselements mit einem menschlichen Finger im getrennten Zustand.
1 zeigt schematisch eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform. Die elektrische Verbindungsvorrichtung besteht aus einem ersten Verbindungselement 10 und einem zweiten Verbindungselement 20. Das erste Verbindungselement 10 weist ein erstes Anschlusselement 12, eine Schraube 14, einen ersten Isolator 16 und eine erste isolierende Unterlegscheibe 18 auf. Das zweite Verbindungselement 20 weist ein zweites Anschlusselement 22, eine Mutter 24, einen zweiten Isolator 26 und eine zweite isolierende Unterlegscheibe 28 auf.
2 stellt eine perspektivische Ansicht der elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform im verbundenen Zustand dar. Mittels der Schraube 14 und der Mutter 24 werden das erste Anschlusselement 12 und das zweite Anschlusselement 22 miteinander mechanisch fixiert und elektrisch verbunden, so dass ein Stromübertragungspfad ausgebildet ist. Das erste Anschlusselement 12 und das zweite Anschlusselement 22 bestehen aus Kupfer als elektrisch leitendes Material.
Unter zusätzlicher Verwendung der 3 und 4 wird die genaue Struktur des ersten und des zweiten Verbindungselements 10, 20 erläutert. 3 zeigt eine Schnittansicht der elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform im verbundenen Zustand und 4 zeigt eine Schnittansicht der elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform im getrennten Zustand.
Das erste Anschlusselement 12 ist ein quaderförmiges Element. An einem freien Ende des ersten Anschlusselements 12 ist eine erste Öffnung 12b quer zu dessen Erstreckungsrichtung ausgebildet. Koaxial zur ersten Öffnung 12b ist eine im Querschnitt kreisförmige erste leitende Hülse 12a einteilig an einer flachen Oberfläche des ersten Anschlusselements 12 angeformt.
Die Schraube 14 mit einem sechskantigen Schraubenkopf 14a und einem ausgebildeten Schraubenbolzen 14b ist eine handelsübliche Schraube und besteht aus einem elektrisch leitenden Material. Der Schraubenbolzen 14b ist mindestens teilweise mit einem nicht gezeigten Außengewinde ausgebildet. Der Schraubenbolzen 14b ragt derart durch die erste Öffnung 12b und die erste leitende Hülse 12a, dass der Schraubenkopf 14a auf einer der ersten leitenden Hülse 12a gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Anschlusselements 12 angeordnet ist. Um den Schraubenkopf 14a von dem ersten Anschlusselement 12 isolierend zu beabstanden, ist dazwischen eine erste isolierende Unterlegscheibe 18 angeordnet.
Ein erster Isolator 16 umgibt den Schraubenkopf 14a, die erste isolierende Unterlegscheibe 18 und das erste Anschlusselement 12 derart, dass die leitende Hülse 12a im getrennten Zustand berührgeschützt ist. Eine erste kreisförmig ausgebildete Ausnehmung 16d in dem ersten Isolator 16 weist einen derart kleinen Radius auf, dass der Berührungsschutz nach IPXXB erfüllt ist. Eine erste isolierende Hülse 16a isoliert einen Abschnitt des Schraubenbolzens 14b von dem ersten Anschlusselement 12 und der ersten leitenden Hülse 12a.
Das zweite Anschlusselement 22 ist ein quaderförmiges Element. An einem freien Ende des zweiten Anschlusselements 22 ist eine zweite Öffnung 22b quer zu dessen Erstreckungsrichtung ausgebildet. Koaxial zur zweiten Öffnung 22b ist eine im Querschnitt kreisförmige zweite leitende Hülse 22a einteilig an einer flachen Oberfläche des zweiten Anschlusselements 22 angeformt.
Die Mutter 24 ist eine handelsübliche Mutter, weist ein nicht gezeigtes Innengewinde auf und besteht aus einem elektrisch leitenden Material. Die Mutter 24 ist auf einer der zweiten leitenden Hülse 22a gegenüberliegenden Oberfläche des zweiten Anschlusselements 22 angeordnet. Um die Mutter 24 von dem zweiten Anschlusselement 22 isolierend zu beabstanden, ist dazwischen eine zweite isolierende Unterlegscheibe 28 angeordnet.
Eine zweite innere isolierende Hülse 26a, eine zweite äußere isolierende Hülse 26b und ein zweiter Steg 26c sind einteilig an dem zweiten Isolator 26 angeformt. Der zweite Isolator 26 umgibt das zweite Anschlusselement 22 und die zweite leitende Hülse 22a derart, dass die zweite leitende Hülse 22a im getrennten Zustand berührgeschützt ist. Hierbei stehen die zweite innere isolierende Hülse 26a und die zweite äußere isolierende Hülse 26b bezüglich der zweiten leitenden Hülse 22a an einer dem zweiten Anschlusselement 22 abgewandten Seite in Axialrichtung derart weit hervor, dass der Berührungsschutz nach IPXXB erfüllt ist.
Im zweiten Isolator 26 ist eine Ausnehmung 26d kreisförmig und koaxial zur zweiten Öffnung 22b ausgebildet, so dass die Mutter 24 mit der Schraube 14 verbindbar ist. Um das Anziehen der Mutter 24 an der Schraube 14 zu vereinfachen, kann die Mutter 24 von dem zweiten Isolator 26 hervorstehen und/oder die umlaufende Kante der Ausnehmung 26d kann abgeschrägt sein.
Die Radien und/oder Dicken der zweiten inneren isolierenden Hülse 26a, der zweiten leitenden Hülse 22a und der zweiten äußeren isolierenden Hülse 26b sind so ausgebildet, dass sie zu den Radien und/oder Dicken der ersten isolierenden Hülse 16a, der ersten leitenden Hülse 12a und der ersten Ausnehmung 16d korrespondieren. Kontaktierende Oberflächen der Isolatoren 16, 26 sind flach ausgebildet, so dass das erste Anschlusselement 12 und das zweite Anschlusselement 22 um die Achse A ausrichtbar sind. Während der Montage können das erste und zweite Verbindungselement 10, 20 um die Achse A verdreht werden und unter einem Winkel fixiert werden.
Die der ersten und der zweiten Öffnung 12b, 22b gegenüberliegenden freien Enden des ersten und des zweiten Anschlusselements 12, 22 sind jeweils mit einem nicht dargestellten Kabel verbunden.
Der erste und der zweite Isolator 16, 26 werden durch ein Spritzgussverfahren gefertigt. Bei der Fertigung wird für die beiden Isolatoren 16, 26 ein isolierender Kunststoff verwendet, der für ein Spritzgussverfahren geeignet ist. Die erste und die zweite isolierende Unterlegscheibe 18, 28 bestehen aus einem nicht leitenden Material und zwar aus einer Kombination aus Epoxidharz und Glasgewebe. Dadurch wird die gewünschte Anpresskraft zwischen dem ersten Anschlusselement 10 und dem zweiten Anschlusselement 20 bei einer Erwärmung der einzelnen Komponenten aufgrund des Stromflusses gewährleistet.
Die erste und die zweite isolierende Unterlegscheibe 18, 28 sind jeweils mit einem radial verlaufenden Schlitz 18a, 28a ausgebildet, so dass während eines Spritzgussverfahrens der Komponenten des ersten Verbindungselements 10 (erstes Anschlusselement 12, erste isolierende Unterlegscheibe 18 und Schraube 14) und der Komponenten des zweiten Verbindungselements 20 (zweites Anschlusselement 22, zweite isolierende Unterlegscheibe 28 und Mutter 24) der isolierende Kunststoff einen ersten Steg 16c und die erste isolierende Hülse 16a bzw. einen zweiten Steg 26c und die zweite innere isolierende Hülse 26a ausbilden kann. Die Ausbildung des zweiten Stegs 26c und der zweiten inneren isolierenden Hülse 26a des zweiten Isolators 26 ist in 5 verdeutlicht. 5 stellt eine perspektivische Ansicht eines zweiten Verbindungselements 20 im getrennten Zustand dar.
6 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines ersten Verbindungselements mit einem menschlichen Finger 50 im getrennten Zustand. Der Finger 50 ist dabei vereinfacht dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Radius der Ausnehmung 16d so gewählt ist, dass eine Fingerspitze 50a nicht mit der ersten leitenden Hülse 12a in Kontakt kommt. Genauer, der Spalt zwischen dem Schraubenbolzen 14b und der Kante der Ausnehmung 16d ist für eine Kontaktierung zu gering, so dass ein Berührungsschutz gemäß Klasse IPXXB für das erste Verbindungselement 10 erfüllt ist.
7 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines zweiten Verbindungselements mit einem menschlichen Finger 50 im getrennten Zustand. Die zweite innere isolierende Hülse 26a und die zweite äußere isolierende Hülse 26b stehen von der zweiten leitenden Hülse 22a derart weit hervor, dass die Fingerspitze 50a nicht mit der zweiten leitenden Hülse 22a in Kontakt kommt. Genauer, der Spalt zwischen der zweiten inneren isolierenden Hülse 26a und der zweiten äußeren isolierenden Hülse 26b ist für eine Kontaktierung zu gering, so dass ein Berührungsschutz gemäß Klasse IPXXB für das zweite Verbindungselement 20 erfüllt ist.
Wie in den 2 bis 4 anschaulich dargestellt, ist ein menschlicher Finger gegenüber den leitenden elektrischen Komponenten, insbesondere dem zweiten Anschlusselement 22 und der zweiten leitenden Hülse 22a, berührgeschützt, so dass die elektrische Verbindungsvorrichtung einen Berührungsschutz gemäß Klasse IPXXB erfüllt.
Die Erfindung lässt neben der erläuterten Ausführungsform weitere Gestaltungsansätze zu.
Bei einer Abwandlung der vorstehenden Ausführungsform kann die zweite innere isolierende Hülse länger als die zweite äußere isolierende Hülse 26b sein, so dass die zweite innere isolierende Hülse im verbundenen Zustand einen Abschnitt des Schraubenbolzens 14b von dem ersten Anschlusselement 12 isoliert. Bei dieser Abwandlung kann die erste isolierende Unterlegscheibe 18 ohne Schlitz ausgebildet sein.
Alternativ zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform können die beiden Isolatoren 16, 26 derart ausgebildet sein, dass sie den Schraubenkopf 14a von dem ersten Anschlusselement 12 und die Mutter 24 von dem zweiten Anschlusselement 22 beabstandet isolieren, anstatt die isolierenden Unterlegscheiben 18 und 28 zu verwenden.
Gemäß einer weiteren Abwandlung sind die Schraube 14 und die Mutter 24 aus Keramik als nicht leitendes Material ausgebildet. Die Struktur ist hierbei ähnlich der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, jedoch kann auf die isolierenden Unterlegscheiben 18, 28 verzichtet werden. Der Schraubenkopf 14a und die Mutter 24 liegen direkt auf dem ersten Anschlusselement 12 bzw. dem zweiten Anschlusselement 22 auf. Eine zweite innere isolierende Hülse ist an die zweite leitende Hülse 22a pressgepasst angeordnet, so dass im getrennten Zustand die zweite leitende Hülse 22a berührgeschützt ist.
Obgleich die erste und die zweite leitende Hülse 12a, 22a einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, können beide Hülsen in einer Abwandlung auch einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005049955 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 60529 [0002]
DIN EN 60529 [0004]
DIN EN 60529 [0008]

Claims

Elektrische Verbindungsvorrichtung, insbesondere zur elektrischen Hochvoltverbindung, aus einem ersten und einem zweiten Verbindungselement (10, 20), wobei das erste Verbindungselement (10) umfasst ein erstes Anschlusselement (12), das mit einer ersten Öffnung (12b) quer zu dessen Erstreckungsrichtung ausgebildet ist, eine erste leitende Hülse (12a), die koaxial zur ersten Öffnung (12b) an dem ersten Anschlusselement (12) angeordnet ist, eine durch die erste Öffnung (12b) und die erste leitende Hülse (12a) hindurchragende Schraube (14) mit einem Schraubenkopf (14a) und einem Schraubenbolzen (14b), wobei der Schraubenkopf (14a) der ersten leitenden Hülse (12a) bezüglich dem ersten Anschlusselement (12) gegenüberliegt, und einen ersten Isolator (16), der den Schraubenkopf (14a) und das erste Anschlusselement (12) berührgeschützt umgibt, und der bezüglich der leitenden Hülse (12a) derart hervorsteht, dass die leitende Hülse (12a) im getrennten Zustand berührgeschützt ist, und wobei das zweite Verbindungselement (20) umfasst ein zweites Anschlusselement (22), das mit einer zweiten Öffnung (22b) quer zu dessen Erstreckungsrichtung ausgebildet ist, eine zweite leitende Hülse (22a), die koaxial zur zweiten Öffnung (22b) an dem zweiten Anschlusselement (22) angeordnet ist, eine Mutter (24), durch die zusammen mit der Schraube (14) das erste Anschlusselement (12) und das zweite Anschlusselement (22) mittels der ersten und der zweiten leitenden Hülse (12a, 22a) mechanisch fixierbar ist, so dass ein Stromübertragungspfad ausgebildet ist, und einen zweiten Isolator (26), der das zweite Anschlusselement (22) und die zweite leitende Hülse (22a) berührgeschützt umgibt, und der die zweite leitende Hülse (22a) an einer dem zweiten Anschlusselement (22) abgewandten Seite in Axialrichtung derart umgibt, dass die leitende Hülse (22a) im getrennten Zustand berührgeschützt ist.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite leitende Hülse (12a, 22a) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass kontaktierende Oberflächen des ersten und des zweiten Isolators (16, 26) so ausgebildet sind, dass das erste und das zweite Verbindungselement (10, 20) um eine zur ersten und zur zweiten Öffnung (12b, 22b) koaxial verlaufende Achse (A) zueinander ausrichtbar sind.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste leitende Hülse (12a) an das erste Anschlusselement (12) einteilig angeformt ist.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite leitende Hülse (22a) an das zweite Anschlusselement (22) einteilig angeformt ist.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Isolator (16, 26) einteilig ausgebildet sind.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Isolator (26) mehrteilig ausbildbar ist, wobei eine zweite innere isolierende Hülse (26a) radial innerhalb der zweiten leitenden Hülse (22a) angeordnet ist, und eine zweite äußere isolierende Hülse (26b) radial außerhalb der zweiten leitenden Hülse (22a) angeordnet ist.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (14) und die Mutter (24) aus einem leitenden Material bestehen, wobei zwischen dem Schraubenkopf (14a) und dem ersten Anschlusselement (12) eine erste isolierende Unterlegscheibe (18) angeordnet ist und zwischen der Mutter (24) und dem zweiten Anschlusselement (22) eine zweite isolierende Unterlegscheibe (28) angeordnet ist.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite isolierende Unterlegscheibe (28) vom zweiten Isolator (26) derart umgeben ist, dass die Unterlegscheibe (28) im getrennten Zustand ortsfest angebracht ist.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite isolierende Unterlegscheibe (18, 28) einen radial verlaufenden Schlitz (18a, 28a) aufweisen.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (12) und die Mutter (24) aus einem nicht leitenden Material bestehen.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (12) an einem freien Ende eines ersten Kabels anordbar ist und das zweite Anschlusselement (22) an einem freien Ende eines zweiten Kabels anordbar ist.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (12) an einem elektrischen Geräteanschluss und das zweite Anschlusselement (12) an einem freien Ende eines Kabels anordbar sind.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (12) an einem freien Ende eines ersten Kabels und das zweite Anschlusselement (22) an einem elektrischen Geräteanschluss anordbar sind.
Elektrische Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (24) mit einer Verliersicherung konfigurierbar ist.