DE102018104536A1 - Festteil eines steckverbinders - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Festteil (106) eines Steckverbinders (102) zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung durch eine Wand (104) eines Strukturbauteils (100), wobei das Festteil (106) zumindest ein steckbares Kontaktelement (116) zum elektrischen Kontaktieren eines gegengleichen Kontaktelements (118) eines Losteils (110) des Steckverbinders (100) und einen elektrisch isolierenden Wärmetransportbereich (122) aufweist, der eine Bodenplatte (120) des Festteils (106) wärmeleitend mit dem Kontaktelement (116) verbindet.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Festteil eines Steckverbinders zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung durch ein Strukturbauteil.
  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Schaltelementen für Fahrzeugbordnetze beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, bei der elektrische Leistung übertragen wird.
  • Bei lösbaren und wiederverbindbaren, steckbaren elektrischen Verbindungen werden möglichst große metallische Kontaktflächen von zwei Kontaktelementen mit einer möglichst hohen Anpresskraft aneinander gepresst, um eine elektrisch leitende Verbindung mit einem möglichst geringen elektrischen Übergangswiderstand zu erreichen. Die Kontaktflächen können durch eine Innenseite einer Buchse und eine Außenseite eines Steckers bereitgestellt werden, während die Anpresskraft durch federnde Eigenschaften des Steckers und/oder der Buchse beim Zusammenstecken der Steckverbindung bereitgestellt wird. Um einen metallischen Kontakt zwischen den Kontaktflächen zu erreichen, können korrosionsresistente Kontaktelemente und/oder korrosionshemmend beschichtete Kontaktelemente verwendet werden.
  • Aufgrund des trotzdem vorhandenen Übergangswiderstands entsteht in der Steckverbindung Verlustwärme. Die Verlustwärme kann über mit den Kontaktelementen verbundene elektrische Leiter in angrenzende Bauteile eingetragen werden. Weiterhin können Leitungen die zu der Steckverbindung führen aufgrund der in ihnen selbst anfallenden Verlustleistung oder aufgrund einer thermischen Kopplung zu heißen Bauteilen (z.B. Abgasanlage) zu einem Wärmeeintrag in die Steckverbindung führen.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel den Wärmeeintrag über eine Steckverbindung in ein Bauteil zu verringern.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
  • Es wird ein Festteil eines Steckverbinders zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung durch eine Wand eines Strukturbauteils vorgestellt, wobei das Festteil die folgenden Merkmale aufweist:
    • zumindest ein steckbares Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren eines gegengleichen Kontaktelements eines Losteils des Steckverbinders; und
    • einen elektrisch isolierenden Wärmetransportbereich, der eine Bodenplatte des Festteils wärmeleitend mit dem Kontaktelement verbindet.
  • Weiterhin wird ein Strukturbauteil mit einem Festteil eines Steckverbinders gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt, wobei die Bodenplatte des Festteils mit der Wand des Strukturbauteils wärmeleitend verbunden ist.
  • Unter einem Steckverbinder kann ein zweiteiliger Verbinder verstanden werden, bei dem die zwei Teile des Verbinders zum Verbinden zusammengesteckt und zum Trennen auseinandergezogen werden können. Der Steckverbinder weist dabei ein mobiles Losteil auf, das zum Zusammenstecken oder Auseinanderziehen relativ zu einem stationären Festteil bewegt wird. Der Steckverbinder kann auch verriegelbar ausgeführt sein. Dann weisen das Festteil und das Losteil ineinandergreifende Bestandteile eines Verriegelungsmechanismus auf. Ein Strukturbauteil kann zumindest im Bereich einer Wand zum Befestigen des Festteils ein wärmeleitendes Material aufweisen. Damit kann die Wand als Wärmesenke verwendet werden. Der Festteil ist in verbautem Zustand an der Wand angeordnet und fest mit dem Strukturbauteil verbunden. Dabei liegt die Bodenplatte des Festteils zumindest teilweise an der Wand an. Am Losteil ist in verbautem Zustand ein Kabel angeordnet. Ein Kontaktelement kann als Stecker oder Buchse ausgeführt sein. Das Kontaktelement kann berührgeschützt ausgeführt sein, wobei Kontaktflächen beim Zusammenstecken freigegeben werden. Ein Wärmetransportbereich ist dazu ausgebildet, Wärme von dem Kontaktelement zu der Bodenplatte und somit zur Wand zu leiten. Dazu weist der Wärmetransportbereich eine höhere Wärmeleitfähigkeit auf, als ein thermisch schlecht leitfähiger Struktur-Kunststoff beziehungsweise ein wärmeisolierender Kunststoff.
  • Der Wärmetransportbereich kann ein wärmeleitendes Kunststoffmaterial aufweisen. Die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffmaterials kann vorzugsweise mehr als 0,6 W/mK, beispielsweise zwischen 1 bis 10 W/mK, betragen. Das wärmeleitende Kunststoffmaterial kann genauso gut verarbeitet werden, wie herkömmliches Kunststoffmaterial. Das wärmeleitende Kunststoffmaterial ist trotz der Wärmeleitfähigkeit elektrisch isolierend, d.h. es weist im Wesentlichen eine ähnlich niedrige spezifische elektrische Leitfähigkeit von typischerweise weniger als 10-6 S/m oder sogar weniger als 10-8 S/m auf, wie Kunststoffmaterialien, welche konventionell bei Steckverbindern eingesetzt werden. Für den Wärmetransport kann der Wärmetransportbereich zumindest mit einer an die Wärmeleitfähigkeit und eine zu transportierende Wärmeleistung angepassten Querschnittsfläche gestaltet sein.
  • Zumindest ein Anteil der Bodenplatte kann durch das wärmeleitende Kunststoffmaterial ausgebildet sein. An der Bodenplatte kann das wärmeleitende Kunststoffmaterial eine große Querschnittsfläche aufweisen. Dadurch ist ein Wärmewiderstand an der Bodenplatte gering.
  • Das wärmeleitende Kunststoffmaterial kann mit einem elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Füllstoff gefüllt sein. Beispielsweise kann das wärmeleitende Kunststoffmaterial mit Bornitrid und/oder Aluminiumoxid gefüllt sein. Das wärmeleitende Kunststoffmaterial kann mit einem Füllgrad um 30%, beispielsweise 30% ± 10%, mit dem Füllstoff gefüllt werden. Gefülltes Kunststoffmaterial kann einfach verarbeitet werden.
  • Eine steckbare Schnittstellenkontur zum mechanischen Verbinden des Festteils mit einer gegengleichen Schnittstellenkontur des Losteils kann durch ein thermisch schlecht leitfähiges Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Dieses Kunststoffmaterial kann beispielsweise eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0,4 W/mK, beispielsweise zwischen 0,1 bis 0,2 W/mK, aufweisen. Weiterhin kann dieses Kunststoffmaterial gegenüber dem wärmeleitenden Kunststoffmaterial eine verringerte elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Durch das thermisch schlechter leitfähige Kunststoffmaterial können feinere Konturen oder höhere mechanische Festigkeiten erreicht werden, als durch das wärmeleitende Kunststoffmaterial.
  • Der Wärmetransportbereich kann zumindest ein eingebettetes, wärmeleitendes Einlegeteil aufweisen. Das Einlegeteil kann in ein Werkzeug zum Herstellen des Festteils eingelegt und mit Kunststoffmaterial umspritzt werden. Das Einlegeteil kann beispielsweise ein Metallteil sein. Das Einlegeteil kann eine wesentlich höhere Wärmeleitfähigkeit aufweisen, als das umgebende Kunststoffmaterial. Dadurch kann die abzuleitende Wärmeenergie über eine geringe Querschnittsfläche zur Wärmesenke geleitet werden.
  • Das Einlegeteil kann einstückig mit dem Kontaktelement verbunden sein. Das Einlegeteil kann elektrisch von der Bodenplatte isoliert sein. Das Kontaktelement kann einen Fortsatz aufweisen, der dazu ausgebildet ist, Wärme von dem Kontaktelement in Richtung der Bodenplatte abzuleiten. Das Kontaktelement kann mit dem Einlegeteil umspritzt werden. Das Einlegeteil kann eine größere Oberfläche zum Übertragen der Wärme auf das umgebende Kunststoffmaterial bereitstellen, als das Kontaktelement.
  • Elektrisch isolierende Materialstärken des Festteils und/oder Luftstrecken zwischen elektrischen Leitern und zur Bodenplatte können für KFZ-Hochvoltspannung ausgelegt sein. Als KFZ-Hochvoltspannung wird ein Spannungsbereich zwischen 60 V und 1500 V Gleichspannung bezeichnet. Dabei werden oft Stromstärken von 500 A oder noch höher übertragen. Materialstärken zwischen spannungsführenden Teilen auf unterschiedlichen Potenzialen können ebenfalls an die KFZ-Hochvoltspannung angepasst sein, um einen Durchschlag sicher zu verhindern.
  • Zwischen der Bodenplatte und der Wand kann eine Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitpad angeordnet sein. Eine Wärmeleitpaste oder Wärmeleitpad kann eine wärmeleitende Zwischenschicht sein. Die Zwischenschicht kann zum Ausgleichen von Toleranzen und zum Überbrücken von Spalten verwendet werden. Durch die Wärmeleitpaste oder das Wärmeleitpad kann ein Wärmeübergangswiderstand von der Bodenplatte auf die Wand verringert werden. Durch die Wärmeleitpaste oder das Wärmeleitpad wird ein guter Formschluss zwischen der Bodenplatte und der Wand erreicht, indem z.B. Oberflächenrauigkeiten überbrückt werden. Dadurch werden thermisch isolierende Luftspalte verhindert.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Figur erläutert.
    • 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Strukturbauteils mit einem Steckverbinder gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung und dient nur der Erläuterung der Erfindung.
  • Komponenten im Hochvolt (HV)-Bereich können aufgrund ihrer Dimensionierung und Lastfälle an ihre thermischen Grenzen kommen. Leitungen oder Stromschienen an Komponenten oder Baugruppen, die aufgrund geringer Querschnitte Verlustleistung erzeugen , können zusätzlich Wärme eintragen. Auch die Wärmeübertragung von heißen Fahrzeugteilen, wie der Abgasanlage durch in der Nähe verlaufender Leitungen auf angeschlossene elektrische Baugruppen kann problematisch sein.
  • Um Wärme abzuleiten können thermische Senken in der Nähe der Komponenten angeordnet werden. Die Wärme kann auch an eine große Masse oder aber ein separates Kühlelement abgeführt werden.
  • Bisher werden Stromschienen oder Komponenten separat an ein Gehäuse thermisch angebunden. Dazu werden beispielsweise Stromschienen in einer Schaltbox verlängert und an der Gehäusewand entlanggeführt. Dabei wird eine zusätzliche elektrische Isolation angebracht und zur Überbrückung der Spalte wird ein thermisch leitfähiger Gapfilier, Kleber oder Ähnliches eingesetzt. Um diese zusätzlichen thermischen Anbindungen in einem Gehäuse zu vermeiden oder deren Anzahl zu reduzieren, kann durch den hier vorgestellten Ansatz direkt an der Gehäuseschnittstelle Wärme abgeführt werden.
  • Detaillierte Beschreibung
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Strukturbauteils 100 und eines Steckverbinders 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Strukturbauteil 100 ist hier ein Gehäuse für Elektronikkomponenten eines Fahrzeugs und kann als Schaltbox bezeichnet werden. Von dem Strukturbauteil 100 ist hier nur ein Ausschnitt einer Wand 104 dargestellt. Das Gehäuse des Strukturbauteils 100 ist aus einem gut wärmeleitenden Metallwerkstoff. Der Steckverbinder 102 ist dazu ausgebildet, eine von der Wand 104 elektrisch isolierte, elektrisch leitende Verbindung durch die Wand 104 bereitzustellen. Dazu weist der Steckverbinder 102 ein mit der Wand 104 verbundenes Festteil 106 und ein mit einem Kabel 108 beziehungsweise zumindest einem losen elektrischen Leiter verbundenes bewegliches Losteil 110 auf. Das Festteil 106 ist vor einem Durchbruch 112 durch die Wand 104 angeordnet. Durch den Durchbruch 112 verläuft zumindest ein elektrischer Leiter 114 des Strukturbauteils 100 in das Festteil 106. Der Leiter 114 ist von der Wand 104 elektrisch isoliert. Das Losteil 110 wird auf das Festteil 106 gesteckt, um eine elektrische leitende Steckverbindung zwischen dem Leiter 114 und dem Kabel 108 herzustellen. Zum Herstellen einer sicheren mechanischen Verbindung kann das Losteil 110 an dem Festteil 106 verriegelt werden. Der Steckverbinder 102 kann auch mehrpolig ausgeführt sein.
  • Das Festteil 106 und das Losteil 110 weisen je zumindest ein steckbares elektrisches Kontaktelement 116, 118 auf. Die Kontaktelemente 116, 118 sind dabei gegengleich, also als Stecker und passende Buchse ausgebildet. Die Kontaktelemente 116, 118 sind aus Metall und jeweils in Kunststoffmaterial des Festteils 106 beziehungsweise Losteils 110 eingefasst. Hier weist das Festteil 106 die Buchse auf, während das Losteil 110 den Stecker aufweist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist das Losteil 110 die Buchse auf, während das Festteil 106 den Stecker aufweist.
  • Das Festteil 106 ist über eine Bodenplatte 120 mit der Wand 104 verbunden. Beispielsweise ist die Bodenplatte 120 mit der Wand 104 verschraubt. Beispielsweise kann die Bodenplatte 120 auch von einer im Durchbruch 114 eingerasteten Rastvorrichtung gegen die Wand 104 gezogen werden. Die Rastvorrichtung kann auch die elektrische Isolation für den Leiter 114 bereitstellen.
  • Die Bodenplatte 120 ist durch einen elektrisch isolierenden Wärmetransportbereich 122 des Festteils 106 wärmeleitend mit dem Kontaktelement 116 verbunden. Der Wärmetransportbereich 122 ist also thermisch mit dem Kontaktelement 116 und einer Kontaktfläche 124 der Bodenplatte 120 gekoppelt. Die Bodenplatte 120 ist über die Kontaktfläche 124 mit der Wand 104 wärmeleitend verbunden. Über den Wärmetransportbereich 122 wird Wärme, die in der Steckverbindung durch Verluste entsteht, in das Strukturbauteil 100 abgeleitet. Die Steckverbindung 102 kann also eine Wärmequelle sein. Ebenso wird über das Kabel 108 in den Steckverbinder 102 eingekoppelte Wärme über den Wärmetransportbereich 122 aus dem Leiter 114 und dem Kontaktelement 116 ausgekoppelt und in das Strukturbauteil 100 eingekoppelt. Das Strukturbauteil 100 wirkt dabei als Wärmesenke. Zum Verbessern des Wärmeübergangs von der Bodenplatte 120 in die Wand 104 kann beispielsweise eine Wärmeleitfolie und/oder Wärmeleitpaste auf der Kontaktfläche 124 angeordnet sein. Die Wärmeleitfolie und/oder Wärmeleitpaste gleicht dabei Toleranzen aufgrund von unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und/oder herstellungsbedingte Toleranzen in der Kontaktfläche 124 aus.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetransportbereich 122 zum Bereitstellen der Wärmeleitung ein wärmeleitendes Kunststoffmaterial auf. Das wärmeleitende Kunststoffmaterial weist dabei eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 1 und 10 W/mK auf. Hier ist die Bodenplatte 120 anteilig aus dem wärmeleitenden Kunststoffmaterial ausgebildet. Der Wärmetransportbereich 122 zwischen der Bodenplatte 120 und dem Kontaktelement 116 weist zumindest eine an eine im Auslegungsfall am Kontaktelement 116 anfallende Verlustleistung angepasste Querschnittsfläche auf.
  • Die wärmeleitenden Eigenschaften des Kunststoffmaterials können beispielsweise durch einen geeigneten, elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Füllstoff eingestellt werden. Beispielsweise kann ein Ausgangsmaterial mit Bornitrid und/oder Aluminiumoxid gefüllt werden. Dabei kann beispielsweise ein Füllgrad von 30% verwendet werden, um bei Aluminiumoxid eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 1 und 4 W/mK einzustellen. Bei Bornitrid kann eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 3 und 10 W/mK eingestellt werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel weist der Wärmetransportbereich 122 zum Bereitstellen der Wärmeleitung ein eingebettetes wärmeleitendes Einlegeteil 126 auf. Das Einlegeteil 126 ist beispielsweise ein Wärmeleitblech. Das Einlegeteil 126 ist hier von dem Leiter 114, dem Kontaktelement 116 und von der Wand 104 elektrisch isoliert. Das Einlegeteil 126 kann auch von der Wand 104 elektrisch isoliert und mit dem Leiter 114 beziehungsweise dem Kontaktelement 116 elektrisch leitend verbunden sein, oder umgekehrt. Wenn das Einlegeteil 126 mit dem Kontaktelement 116 verbunden ist, kann es zusammen mit dem Kontaktelement 116 aus einem Stück Metall gefertigt werden. So kann eine Wärmeübergangsfläche von dem Kontaktelement 116 auf den Wärmetransportbereich 122 vergrößert werden. Das Einlegeteil 126 ist aus Metall und weist damit eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Über das Einlegeteil 126 kann die Wärme durch eine geringe Querschnittsfläche gut transportiert werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist das Einlegeteil 126 in das wärmeleitende Kunststoffmaterial zumindest teilweise eingebettet. Das Einlegeteil 126 leitet dabei einen Großteil der Wärme von dem Kontaktelement 116 und/oder dem Leiter 114 in das wärmeleitende Kunststoffmaterial. Das Einlegeteil 126 vergrößert eine Wärmeübergangsfläche für den Wärmetransport. So kann die Wärme von der Wärmequelle zur Wärmesenke mit einer der jeweiligen Wärmeleitfähigkeit angepassten Wärmeübergangsfläche transportiert werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist das Festteil 106 aus zumindest zwei Kunststoffkomponenten aufgebaut. Dabei ist der Wärmetransportbereich 122 von einer Hülle 128 aus wärmeisolierendem Kunststoffmaterial umspritzt, wobei ein Großteil der Kontaktfläche 124 durch den Wärmetransportbereich 122 ausgebildet ist. Hier ist das Kontaktelement 116 teilweise in der Hülle 128 eingebettet. Die Hülle 128 ist auf einer Außenseite als eine steckbare Schnittstellenkontur 130 zum mechanischen Verbinden mit einer gegengleichen Schnittstellenkontur 132 des Losteils 110 ausgebildet. Das thermisch schlecht leitfähige Kunststoffmaterial weist dabei eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 0,1 bis 0,2 W/mK auf und ist elektrisch isolierend.
  • Zwischen auf unterschiedlichen elektrischen Potenzialen liegenden, elektrisch leitenden Bestandteilen weisen sowohl des Festteil 106 als auch das Losteil 110 elektrisch isolierende Materialstärken und/oder Luftstrecken auf. Die Materialstärken und/oder Luftstrecken sind für KFZ-Hochvoltspannung ausgelegt.
  • Mit anderen Worten zeigt 1 einen wärmeleitfähigen Stecker.
  • Der hier vorgestellte Ansatz kann bei allen elektrischen Steckern und Buchsen verwendet werden, welche aufgrund Ihrer Dimensionierung oder der daran angeschlossenen Leitung zu einer übermäßigen Erwärmung der nachfolgenden Bauteile führen oder auch umgekehrt. Dabei wird mindestens ein Teil des Steckers oder der Buchse thermisch leitfähig mit einem Gehäuse oder einer anderen Fahrzeugstruktur verbunden und die Wärme so abgeführt. Dadurch wird bereits an dieser Schnittstelle eine Wärmesenke realisiert und so weitere Kühlmaßnahmen an den anschließenden Bauteilen vermieden.
  • Bei dem hier vorgestellten Stecker, insbesondere einem Hochvoltstecker, kann durch den Aufbau und die verwendeten Werkstoffe Wärme durch Wärmeleitung besonders gut an umgebende Fahrzeugstrukturen, wie ein Gehäuse abgeleitet werden, während gleichzeitig die elektrische Isolation zur Umgebung gewährleistet ist.
  • Es wird eine kostengünstige Lösung durch Einsatz eines wärmeleitenden Kunststoffes vorgestellt. Dabei können dieselben Spritzgusswerkzeuge verwendet werden. Und es ist kein zusätzlicher Bauraum notwendig.
  • Weitere Entwärmungsmaßnahmen an den umgebenden Bauteilen, wie beispielsweise zusätzliche Gappads und Gapfiller zum Anbinden der umgebenden Bauteile können entfallen.
  • Durch den hier vorgestellten Ansatz können hohe Wärmekapazitäten wie des Gehäuses gut genutzt werden.
  • Es ergibt sich die Möglichkeit zur Querschnittsreduzierung von Leitungen oder Stromschienen.
  • Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird ein Stecker oder eine Buchse mit wärmeleitenden Funktionen vorgestellt. Der Stecker weist einen Werkstoff auf, welcher bestmöglich Wärme leiten kann und dennoch die benötigten Luft- und Kriechstrecken für die elektrische Isolation einhält.
  • Typische Kunststoffe für den Spritzguss weisen eine Wärmeleitfähigkeit von 0,1-0,2 W/(m*K) auf. Wärmeleitfähige Kunststoffe erreichen durch spezielle Füllstoffe Werte bis zu 10 W/(m*K). In Einzelfällen können auch >10 W/mK erreicht werden.
  • Durch die Verwendung eines wärmeleitfähigen Kunststoffs kann über die ohnehin notwendige Fläche zum Verschrauben des Steckers oder der Buchse Wärme von der Leitung zu dem aufnehmenden Element transportiert werden. Somit entsteht eine thermische Senke zwischen der Komponente/Baugruppe und der externen Leitung.
  • Änderungen an dem Stecker oder der Buchse sind dabei relativ geringfügig. Beispielsweise werden bisher teilweise ausgesparte Bereiche mit diesem Material gefüllt.
  • Der Stecker oder die Buchse werden thermisch sinnvoll ausgeführt und dimensioniert. Dabei werden sämtliche erforderliche beziehungsweise vorgeschriebenen Luft- und Kriechstrecken eingehalten. Die Luft- und Kriechstrecken werden sowohl nach außen als auch zum Gehäuse eingehalten. Der hier vorgestellte Ansatz kann auch mit verschiedenen Kunststoffen ausgeführt werden. Beispielsweise können zwei Schichten mit wärmeleitfähigem Kunststoff innenliegend verarbeitet werden. Darüber kann eine schlecht leitfähige Schicht verarbeitet werden, welche die elektrische Isolation gewährleistet.
  • Zur thermischen Verbindung des Steckers mit dem Gehäuse kann ein Material zur Überbrückung der Toleranzen verwendet werden. Das kann beispielsweise ein Gappad oder ein Gapfiller sein.
  • Der innere Aufbau gewährleistet, dass der thermische Pfad von der Leitung über den Steckkontakt zum Gehäuse beziehungsweise zur Bodenfläche des Steckers sichergestellt wird, wo die Wärme wiederum gegebenenfalls über ein thermisches Interface an das Gehäuse o. ä. transportiert wird.
  • Bei dem hier vorgestellten Ansatz weist der elektrische Stecker oder die Buchse Teile aus einem thermisch leitfähigen Kunststoff auf. Der Stecker oder die Buchse sind für eine Steckverbindung in einem Fahrzeug vorgesehen. Die Steckverbindung kann beispielsweise eine Hochvolt-Steckverbindung in einem Elektro- oder Hybrid-Fahrzeug sein. Der thermisch leitfähige Kunststoff kann Wärmeleitfähigkeit zwischen 1 W/(m*K) und 3 W/(m*K) aufweisen. Teile des Steckers können aus einem anderen Material als Kunststoff bestehen und eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 3 W/(m*K) aufweisen. Der Stecker oder die Buchse kann mehrere Kunststoffschichten aufweisen, wovon mindestens eine thermisch leitfähig ist und mindestens eine elektrisch isolierend ist. Zwischen dem Stecker oder der Buchse und dem Gehäuse oder der Fahrzeugstruktur kann ein Gappad oder ein Gapfiller zur thermischen Anbindung eingesetzt werden. Der Stecker oder die Buchse können mit dem Gehäuse oder der Fahrzeugstruktur verschraubt werden. Zwischen dem Stecker oder der Buchse und dem Gehäuse oder der Fahrzeugstruktur können zusätzliche Dichtelemente vorhanden sein
  • Da es sich bei den vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Strukturbauteil
    102
    Steckverbindung
    104
    Wand
    106
    Festteil
    108
    Kabel
    110
    Losteil
    112
    Durchbruch
    114
    Leiter
    116
    Kontaktelement
    118
    Kontaktelement
    120
    Bodenplatte
    122
    Wärmetransportbereich
    124
    Kontaktfläche
    126
    Einlegeteil
    128
    Hülle
    130
    Schnittstellenkontur
    132
    Schnittstellenkontur

Claims (10)

  1. Festteil (106) eines Steckverbinders (102) zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung durch eine Wand (104) eines Strukturbauteils (100), wobei das Festteil (106) die folgenden Merkmale aufweist: zumindest ein steckbares Kontaktelement (116) zum elektrischen Kontaktieren eines gegengleichen Kontaktelements (118) eines Losteils (110) des Steckverbinders (100); und einen elektrisch isolierenden Wärmetransportbereich (122), der eine Bodenplatte (120) des Festteils (106) wärmeleitend mit dem Kontaktelement (116) verbindet.
  2. Festteil (106) gemäß Anspruch 1, bei dem der Wärmetransportbereich (122) ein wärmeleitendes Kunststoffmaterial aufweist.
  3. Festteil (106) gemäß Anspruch 2, bei dem zumindest ein Anteil der Bodenplatte (120) durch das wärmeleitende Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
  4. Festteil (106) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, bei dem das wärmeleitende Kunststoffmaterial mit einem elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Füllstoff gefüllt ist.
  5. Festteil (106) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine steckbare Schnittstellenkontur (130) zum mechanischen Verbinden des Festteils (106) mit einer gegengleichen Schnittstellenkontur (132) des Losteils (110) durch ein wärmeisolierendes Kunststoffmaterial ausgebildet ist.
  6. Festteil (106) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Wärmetransportbereich (122) zumindest ein eingebettetes, wärmeleitendes Einlegeteil (126) aufweist.
  7. Festteil (106) gemäß Anspruch 6, bei dem das Einlegeteil (126) einstückig mit dem Kontaktelement (116) verbunden ist, wobei das Einlegeteil (126) elektrisch von der Bodenplatte (120) isoliert ist.
  8. Festteil (106) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem elektrisch isolierende Materialstärken des Festteils (106) und/oder Luftstrecken zwischen elektrischen Leitern (114) und zur Bodenplatte (120) für KFZ-Hochvoltspannung ausgelegt sind.
  9. Strukturbauteil (100) mit einem Festteil (106) eines Steckverbinders (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Bodenplatte (120) des Festteils (106) mit der Wand (104) des Strukturbauteils (100) wärmeleitend verbunden ist.
  10. Strukturbauteil (100) gemäß Anspruch 9, bei dem zwischen der Bodenplatte (120) und der Wand (104) eine Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitpad angeordnet ist.
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