-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Abdichtung einer Hochvolt-Schnittstelle, insbesondere auf eine Anordnung umfassend ein Gehäuse und eine Stromschiene zur Verbindung einer in dem Gehäuse vorhandenen Schaltungsanordnung mit einer außerhalb des Gehäuses vorhandenen Stromquelle- oder Stromsenke, wobei das Gehäuse einen Durchbruch aufweist, aus dem die Stromschiene vorsteht.
-
Bei Kraftfahrzeugen besteht die Notwendigkeit in einer Batterie gespeicherte bzw. mithilfe eines Generators erzeugte elektrische Energie verschiedenen Komponenten und Aggregaten des Fahrzeugs bereitzustellen. Hierzu werden die Verbraucher, z.B. Leitungselektronikschaltungen zur Steuerung von Motor- oder Getriebesteuergeräten, mittels Stromschienen mit den Energiequellen verbunden. Diese Stromschienen sind üblicherweise derart ausgebildet Spannungen im Hochvolt-Bereich zu transportieren. Zusätzlich muss aber auch gewährleistet sein, dass die elektronischen Komponenten, z.B. Leiterplatten mediendicht abgeschlossen sind, so dass auch durch Umwelteinflüsse, z.B. Wasser, es zu keinen Beschädigungen der elektronischen Komponenten kommt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Anordnung anzugeben, in welcher elektronische Komponenten einer Leistungselektronik unter Gewährleistung einer Hochvolt-Zuführung mediendicht geschützt untergebracht sind.
-
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des geltenden Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung umfassend ein Gehäuse und eine Stromschiene zur Verbindung einer in dem Gehäuse vorhandenen Schaltungsanordnung mit einer außerhalb des Gehäuses vorhandenen Stromquelle oder Stromsenke, wobei das Gehäuse einen Durchbruch aufweist, aus dem die Stromschiene vorsteht.
-
Die Anordnung zeichnet sich durch ein den Durchbruch durchgreifendes Halteelement für die Stromschiene aus, wobei das Halteelement die Stromschiene umschließt. Ferner ist zwischen Stromschiene und Halteelement eine erste Dichtung vorhanden und zwischen Halteelement und Gehäuse eine den Durchbruch umlaufende zweite Dichtung.
-
Damit ist sichergestellt, dass die Stromschiene mit der ersten Dichtung zum Halteelement abgedichtet ist, derart, dass die erste Dichtung einerseits an der Stromschiene und andererseits an einer Innenwandung des die Stromschiene umschließenden Halteelements anliegt. Andererseits ist das Halteelement für die Stromschiene mit der zweiten Dichtung zum Gehäuse für die Schaltungsanordnung, z.B. die Leistungselektronik abgedichtet.
-
Insbesondere weist die Stromschiene eine umlaufende Einbuchtung auf, in welcher die erste Dichtung eingelegt ist. Die umlaufende Einbuchtung ist derart ausgebildet, dass die erste Dichtung innerhalb der Einbuchtung in Längsrichtung der Stromschiene verschiebbar ist. Damit ist ein Toleranzausgleich der ersten Dichtung axial in Richtung der Längsachse, d.h. in Längserstreckung der Stromschiene möglich. Damit ist es möglich, dass Vibrationen der Stromschiene in Längsrichtung der Stromschiene ausgeglichen werden können, ohne dass es zu einer Undichtigkeit in der ersten Dichtung kommt. Ferner können dadurch Toleranzen der einzelnen Einzelteile ausgeglichen werden, ohne dass es zu einer Undichtigkeit in der ersten Dichtung kommt. Schließlich ist es möglich, ohne dass es zu einer Undichtigkeit in der ersten Dichtung kommt, Toleranzen beim Montageprozess der einzelnen Bauteile auszugleichen.
-
Zweckmäßig weist das Gehäuse eine Nut auf, in welcher die zweite Dichtung eingelegt ist. Insbesondere ist die Tiefe und Breite der Nut derart ausgeführt, dass die zweite Dichtung beim Zusammenführen des Halteelements und des Gehäuses durch das Halteelement in die Nut gequetscht bzw. verpresst wird. Damit ist ein Toleranzausgleich des Halteelements mit Stromschiene gegenüber dem Gehäuse senkrecht zur Längsachse der Stromschiene möglich.
-
Zweckmäßig ist eine Halterung vorhanden, welche das Halterelement für die Stromschiene gegen das Gehäuse presst. Mit dieser Halterung wird einerseits eine Befestigung des Haltelements am Gehäuse hergestellt und andererseits eine Preßkraft aufgebaut zum Verpressen der zweiten Dichtung zwischen Halteelement und Gehäuse.
-
Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:
-
1 eine beispielhafte schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Stromschiene,
-
2 eine beispielhafte schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei Stromschienen,
-
3 eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Halterung für das Halteelement der Stromschiene.
-
1 zeigt eine beispielhafte schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Stromschiene. Die Anordnung weist ein Gehäuse 5 mit einem Durchbruch 5a, eine Stromschiene 1 und ein Halteelement 2 für die Stromschiene 1 auf. Die Stromschiene 1 ist dabei von dem Halteelement 2 umschlossen. Das Halteelement 2 und die Stromschiene 1 greifen durch den Durchbruch 5a durch, so dass ein erster Abschnitt des Halteelements 2 sowie ein erster Abschnitt der Stromschiene 1 innerhalb des Gehäuses 5 liegen und ein jeweils zweiter Abschnitt außerhalb des Gehäuses 5. Die Stromschiene 1 weist dabei ein erstes Ende 1b auf, welches mit einer (nicht dargestellten) Leistungselektronik innerhalb des Gehäuses 5 verbunden ist. Ferner weist die Stromschiene 1 ein zweites Ende 1c auf, welches mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle oder Stromsenke außerhalb des Gehäuses 5 verbunden ist. Bei einer Stromquelle kann es sich um eine Batterie oder einen Generator handeln. Bei einer Stromsenke kann es sich um einen elektrischen Verbraucher handeln, z.B. eine E-Maschine.
-
Das Halteelement 2 weist eine Innenoberfläche 2c auf, welche der Stromschiene 1 zugewandt ist. Im zweiten Abschnitt weist die die Stromschiene 1 eine umlaufende Einbuchtung 1a auf. In dieser Einbuchtung 1a ist ein umlaufendes Dichtelement 3 angeordnet. Dieses Dichtelement 3 liegt an der Innenoberfläche 2c des Haltelements 2 an und dichtet somit das Halteelement 2 gegen die Stromschiene 1 ab. Die Abmessung der Einbuchtung 1a ist dabei derart ausgebildet, dass in Längsrichtung Z die Breite z der Einbuchtung 1a größer ist als der Durchmesser des Dichtelements 3. Damit ist gewährleistet, dass das Dichtelement 3 innerhalb der Einbuchtung 3 in Z-Richtung verschiebbar ist, um gegebenenfalls Schwingungen oder Verschiebungskräfte sowie Toleranzen der Bauteile oder Toleranzen bei der Montage aufzunehmen und gleichzeitig eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten. Die Einbuchtung 1a ist ferner derart ausgebildet, dass die Tiefe T kleiner ist als der Durchmesser des Dichtelements 3. Damit ist gewährleistet, dass das Dichtelement 3 zwischen Stromschiene 1 und Haltelement 3 verpresst ist.
-
Das Gehäuse 5 weist eine Nut 5b auf. Diese Nut 5b verläuft als geschlossene Kurve um den Durchbruch 5a im Gehäuse 5 herum. In der Nut 5b ist ein zweites Dichtelement 4 angeordnet. Die Abmessungen der Nut 5b sind derart gewählt, dass das Dichtelement 4 aus der Nut 5b hervorsteht, d.h. das Dichtelement 4 steht, bezogen auf die Oberseite 5d des Gehäuses 5 hervor.
-
Das Halteelement 2 bildet einen Kragen 2b aus. Dieser Kragen 2b liegt an dem Gehäuse 5 an und dient unter anderem als Anschlag für das Halteelement 2 auf der Oberseite 5d des Gehäuses 5. Die Unterseite 2d des Kragens 2b ist im Wesentlichen parallel zur Oberseite 5d des Gehäuses 5 ausgeführt. Der Kragen 2b des Halteelements 2 drückt das zweite Dichtelement 4 beim Einführen des Halteelements 2 in den Durchbruch 5a in die Nut 5b. Mittels eines Befestigungsmittels wird das Haltelement 2 in Richtung des Gehäuses 5 gedrückt und gehalten. Ein solches Befestigungsmittel ist beispielhaft in 3 gezeigt.
-
Somit wird eine zuverlässige Abdichtung zwischen Haltelement 2 für die Stromschiene 1 und Gehäuse 5 gewährleistet. Zusätzlich wird sichergestellt, dass das Halteelement 2 in x- und y-Richtung, d.h. parallel zur Oberseite 5d des Gehäuses 5 verschiebbar ist. Dadurch, dass das Haltelement 2 auf dem Dichtelement 4 aufliegt, ist das Halteelement 2 im Wesentlichen schwimmend gelagert. Somit kann die Anordnung Vibrationen und Toleranzen, welche in x- bzw. y-Richtung wirken kompensieren bei gleichzeitiger Gewährleistung einer zuverlässigen Abdichtung.
-
2 zeigt eine beispielhafte schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei Stromschienen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird bei der Erklärung zu 2 auf die Erläuterungen zu 1 verwiesen. In 2 ist zu erkennen, dass die Anordnung zwei Stromschienen 1, 11 mit jeweils einem Haltelement 2, 22 bzw, einem gemeinsamen Halteelement aufweist. Die Halteelemente 2, 22 sind insbesondere elektrisch isolierend, so dass zwischen der Stromschiene 1, 11 und dem Gehäuse 5 oder anderen nicht dargestellten Bauteilen ein elektrischer Kurzschluss entstehen kann. Das Gehäuse 5 weist einen Durchbruch 5a auf, welcher von dem Halteelement 2, 22 überdeckt wird. Entsprechend der 1 ist auf der Oberseite 5d des Gehäuses 5 eine Nut 4a ausgeführt, in welcher ein Dichtelement 4 eingelegt ist, welches das Halteelement 2, 22 gegen das Gehäuse 5 abdichtet.
-
Zusätzlich ist eine Halterung 6 vorhanden, welche einerseits mit dem Gehäuse 5 verbunden ist, z.B. über eine Schraubverbindung und andererseits auf das Halteelement 2, 22 drückt und dadurch eine Anpresskraft auf das Haltelement 2, 22 in Richtung des Gehäuses 5 bewirkt.
-
Die Halterung 6, welche das Halteelement 2 für die Stromschiene 1 gegen das Gehäuse 5 drückt ist in 3 zu erkennen. Zweckmäßig verläuft die Halterung 6 in Form einer geschlossenen Kurve, z.B. ringförmig um das Halteelement 2 herum und liegt auf der Oberseite 2e des Kragens 2b auf. An einem Befestigungspunkt 6a ist die Halterung 6 mittels einer Schraube 7 an dem Gehäuse 5 befestigt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Stromschiene
- 1b
- Stromschiene erstes Ende
- 1c
- Stromschiene zweites Ende
- 11
- Stromschiene
- 1a
- Einbuchtung
- 2
- Halteelement
- 22
- Halteelement
- 2b
- Kragen
- 2c
- Innenoberfläche
- 2d
- Unterseite Kragen
- 2e
- Oberseite Kragen
- 3
- erstes Dichtelement
- 4
- zweites Dichtelement
- 5
- Gehäuse
- 5a
- Durchbrechung
- 5b
- Nut
- 5d
- Oberseite Gehäuse
- 6
- Halterung
- 6a
- Befestigungspunkt
- 7
- Schraube
- z
- Breite Nut
- T
- Tiefe Nut
