DE102019200751A1

DE102019200751A1 - Kontaktierungsvorrichtung, Elektromotor und Verfahren zum Kontaktieren von Stromschienen miteinander in einem Elektromotor eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102019200751A1
Application number: DE102019200751.1A
Authority: DE
Inventors: Nils Wilhelm; Jens Henze; Dirk Leuders; Sebastian Gorges; Benjamin Käuper
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-01-22
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2020-07-23
Also published as: CN111509920A; CN111509920B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung (10) zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene (30) mit einer zweiten Stromschiene (31) in einem Elektromotor (50) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kontaktierungsvorrichtung (10) eine Schraube (20) aufweist und dazu ausgebildet ist, teilweise durch eine erste Öffnung (32) der ersten Stromschiene (30) und eine zweite Öffnung (33) der zweiten Stromschiene (31) hindurchgeführt zu werden. Die Schraube ist eine Doppelgewindeschraube (20) mit einem ersten Gewinde (21) und einem zweiten Gewinde (22). Eine Auflagehülse (11) der Kontaktierungsvorrichtung (10) ist dazu eingerichtet, mit der ersten Stromschiene (30) in Kontakt zu treten und ist an der Doppelgewindeschraube (20) angeordnet. Ein Klemmklotz (12) der Kontaktierungsvorrichtung (10) ist mit einem dritten Gewinde (13) in Richtung auf die erste Stromschiene (30) unterhalb der Auflagehülse (11) angeordnet, wobei das dritte Gewinde (13) mit dem ersten Gewinde (21) oder dem zweiten Gewinde (22) in Eingriff steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene mit einer zweiten Stromschiene in einem Elektromotor eines Kraftfahrzeuges, wobei die Kontaktierungsvorrichtung eine Schraube aufweist und dazu ausgebildet ist, teilweise durch eine erste Öffnung der ersten Stromschiene und eine zweite Öffnung der zweiten Stromschiene hindurchgeführt zu werden. Die Erfindung betrifft ferner einen Elektromotor eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Stromschiene, zumindest einer zweiten Stromschiene und einer Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren der ersten Stromschiene mit der zweiten Stromschiene. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene mit zumindest einer zweiten Stromschiene in einem Elektromotor eines Kraftfahrzeuges.
Ein Beispiel eines Anwendungsgebietes, bei dem Stromschienen, das heißt elektrisch leitfähige Leiterschienen, miteinander verbunden werden, ist der Elektromotor. Im Elektromotor werden Stromschienen eines Stators jeweils mit Stromschienen einer Stromquelle verbunden. Bei einem Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotor eines Kraftfahrzeuges werden beispielsweise die Phasen U, V und W mittels Stromschienen gebildet.
Bei einer intern bekannten Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene mit einer zweiten Stromschiene in einem Elektromotor wird eine Schraube von oben durch einander überlappende Öffnungen der ersten und zweiten Stromschiene hindurchgeführt. Die Schraube wird in ein Gewinde eines unterhalb der einander überlappenden Öffnungen angeordneten Klemmklotzes eingeschraubt. Auf dem Klemmklotz ist eine Auflagehülse angeordnet, die dazu eingerichtet ist, mit der ersten Stromschiene in Kontakt zu treten. Durch die auftretenden Toleranzen kann es dazu kommen, dass ein Montagespalt zwischen der Auflagehülse und der ersten Stromschiene entsteht. Sofern der Montagespalt nicht geschlossen wird, kann ein dauerhafter elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene nicht gewährleistet werden. Wenn der Montagespalt jedoch dadurch geschlossen wird, dass die Schraube weiter angezogen wird, werden mechanische Spannungen in die Stromschienen eingebracht. Dies macht die Stromschienen noch anfälliger gegen mechanische Belastungen als sie es ohnehin schon wegen ihrer hohen Steifigkeit sind. Wenn durch das Schließen des Montagespaltes nun zusätzlich mechanische Spannungen in den Stromschienen aufgebaut werden, ist eine Materialermüdung bis hin zum Bruch der Stromschienen möglich. Solche mechanischen Belastungen treten bei einem Elektromotor in Folge der auftretenden Vibrationen auf. Ein Bruch einer der Stromschienen kann zu einem Ausfall des Elektromotors führen.
Eine Lösung dieses Problems stellt das Abmessen des Montagespaltes und Einsetzen eines passenden Abstandsausgleichselementes in den Montagespalt dar. Diese Lösung ist jedoch zeitaufwendig und kostenintensiv.
Weiterhin problematisch an der Kontaktierung der Stromschienen ist der in elektrischen Vorrichtungen wie Elektromotoren oft nur sehr kleine zur Verfügung stehende Bauraum. Die Montage und Kontaktierung der Stromschienen müssen auf kleinstem Raum erfolgen, was die Kontaktierung der Stromschienen zusätzlich erschwert.
Die DE 10 2012 024 160 A1 betrifft eine Anschlussvorrichtung zum elektrischen Anschluss einer in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Maschine mit einem Anschlussgehäuse. Elektrische Leiter in dem Gehäuse werden mittels eines als Schraube ausgebildeten Anschlusses miteinander verschraubt, wobei die Schraube in ein am Boden des Anschlussgehäuses angeordnetes Gewinde greift. Durch das Anziehen der Schraube werden mechanische Spannungen in den Stromschienen aufgebaut, die bei den auftretenden Vibrationsbelastungen der elektrischen Maschine zu einem Bruch und damit zu einem Ausfall der elektrischen Maschine führen kann.
Die DE 10 2011 081 896 A1 betrifft einen Elektromotor mit einem ringkreisförmigen Stator, einem Motorgehäuse und einer Anschlussvorrichtung, durch welche Anschlussleiter des Stators in einen Verschaltungsraum der Anschlussvorrichtung einführbar sind. In dem Verschaltungsraum sind die Anschlussleiter mit Energiequellenleitern verbindbar. Zur Verbindung der Energiequellenleiter mit den Anschlussleitern werden Kontaktelemente vorgeschlagen, die als Schraubhülsen gemäß der DE 10 2011 080 250 A1 ausgebildet sind. Auch bei der dort gezeigten Verschraubungsanordnung treten unerwünschte mechanische Spannungen in den Stromschienen auf.
Die DE 10 2016 222 611 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Verschaltung der Verdrahtung eines Stators einer elektrischen Maschine. Die Vorrichtung weist ein Positionierungsmittel zur Positionierung eines elektrischen Leiters einer Verdrahtung des Stators auf. Das Positionierungsmittel weist eine Einführöffnung auf, durch die der elektrische Leiter beim Aufsetzen der Vorrichtung auf den Stator in das Positionierungsmittel einführbar ist.
Weitere bekannte Lösungen der Kontaktierung von Stromschienen sind elektrisch leitfähige, elastische Verbindungsstücke, die zwischen den Stromschienen angeordnet werden. Diese haben den Nachteil, dass sie wegen ihrer Flexibilität mehr Bauraum und unter Umständen zusätzliche Isolationsmaterialen erfordern, was den Einbau derartiger elastischer Verbindungsstücke aufwendig und teuer macht.
Aus der DE 1 842 353 U ist ein elastisches Verbindungsstück für starre Schienenleiter aus gewellten, lamellierten Kupferbändern bekannt. Die Kupferbänder sind auf einem Teil gewellt und auf einem Teil gerade ausgebildet. Die Wellungen benachbarter Kupferbänder sind in Längsrichtung der Kupferbänder gegeneinander verschoben.
Aus der DE 10 2014 201 191 A1 ist eine Leistungsanschlusseinheit für einen Elektromotor eines Fahrzeugs bekannt, das ein elektrisch leitendes Stromschienenelement aufweist, das zwischen zwei starren Verbindungsenden einer Energieeinheit und eines Schaltrings eines Stators angeordnet ist. Das Stromschienenelement weist ein flexibles Zwischenelement zwischen den zwei starren Verbindungsenden auf und weist an den Verbindungsenden eine Kunststoffummantelung auf.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile im Stand der Technik zu vermindern. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktierungsvorrichtung für einen Elektromotor eines Kraftfahrzeuges bereitzustellen, die eine sichere, schnelle und kostengünstige Kontaktierung von Stromschienen in dem Elektromotor ermöglicht. Ferner sind Aufgaben der Erfindung, einen Elektromotor eines Kraftfahrzeuges mit zumindest einer solchen Kontaktierungsvorrichtung bereitzustellen und ein einfaches, schnelles und kostengünstiges Verfahren zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene mit einer zweiten Stromschiene vorzuschlagen.
Die voranstehenden Aufgaben werden durch die Gegenstände der Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird eine Aufgabe gelöst durch eine Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 1. Ferner werden die Aufgaben gelöst durch einen Elektromotor nach Anspruch 9 und ein Verfahren zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene mit zumindest einer zweiten Stromschiene nach Anspruch 10. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Elektromotor und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene mit einer zweiten Stromschiene in einem Elektromotor eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kontaktierungsvorrichtung eine Schraube aufweist und dazu ausgebildet ist, teilweise durch eine erste Öffnung der ersten Stromschiene und eine zweite Öffnung der zweiten Stromschiene hindurchgeführt zu werden, wobei (a) die Schraube eine Doppelgewindeschraube mit einem ersten Gewinde und einem zweiten Gewinde ist, (b) eine Auflagehülse der Kontaktierungsvorrichtung an der Doppelgewindeschraube angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, mit der ersten Stromschiene in Kontakt zu treten, und (c) ein Klemmklotz der Kontaktierungsvorrichtung mit einem dritten Gewinde in Richtung auf die erste Stromschiene unterhalb der Auflagehülse angeordnet ist, wobei das dritte Gewinde mit dem ersten Gewinde oder dem zweiten Gewinde in Eingriff steht.
Mit der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung ist es möglich, die erste Stromschiene mit der Auflagehülse so in Kontakt zu bringen, dass kein Montagespalt entsteht. Dies wird über das erste Gewinde und das zweite Gewinde der Doppelgewindeschraube erreicht, in dem eines der Gewinde für die Sicherung der Doppelgewindeschraube am Klemmklotz und eines der Gewinde für die Festlegung der zweiten Stromschiene an der ersten Stromschiene bereitsteht. Als Komponenten der Kontaktierungsvorrichtung können im Handel erhältliche Teile genutzt werden, sodass die Kontaktierungsvorrichtung kostengünstig hergestellt werden kann. Die Kontaktierung der Stromschienen mittels der Kontaktierungsvorrichtung kann in wenigen Schritten erledigt werden und ist sehr sicher.
Insbesondere können mit der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung zumindest zwei Stromschienen miteinander kontaktiert werden. Es ist also möglich, mehr als zwei, insbesondere drei, vier, fünf oder mehr Stromschienen miteinander zu kontaktieren. Ebenso ist es möglich, einen Klemmklotz mit zumindest zwei, insbesondere genau drei, dritten Gewinden für zumindest zwei, insbesondere genau drei, Doppelgewindeschrauben bereitzustellen und mittels je einer der Doppelgewindeschrauben je zwei oder mehr Stromschienen miteinander zu kontaktieren. Kontaktieren meint dabei ein elektrisch leitfähiges Kontaktieren, sodass Strom zwischen den kontaktierten Stromschienen fließen kann.
Die Öffnungen können beispielsweise als Bohrungen durch die Stromschienen ausgebildet sein. Die Öffnungen können insbesondere allseitig von einem Material der Stromschiene umgeben sein. Die Öffnungen können einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweisen. Dass die Öffnungen der Stromschienen einander überlappen bedeutet, dass die Öffnungen einander zumindest teilweise überdecken, sodass die Kontaktierungsvorrichtung, insbesondere mit ihrer Schraube, durch die einander überlappenden Öffnungen hindurchgeführt werden kann. Die Öffnungen überlappen einander bevorzugt überwiegend gemessen an einer Querschnittsfläche der Öffnungen und ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen vollständig, sodass zumindest die Querschnittsfläche einer Öffnung vollständig von der Querschnittsfläche einer anderen Öffnung überdeckt wird.
Eine Doppelgewindeschraube im Sinne der Erfindung ist eine Schraube mit einem ersten Gewinde und einem zweiten Gewinde. Insbesondere sind das erste Gewinde und das zweite Gewinde voneinander getrennt. Mit anderen Worten gehen das erste Gewinde und das zweite Gewinde nicht ineinander über. Die Doppelgewindeschraube kann insbesondere eine Doppelgewindeschraube ohne Schraubenkopf sein. Die Doppelgewindeschraube ist insbesondere so dimensioniert, dass ihre Querschnittsfläche und/oder ihr Durchmesser, kleiner als die Querschnittsfläche und/oder der Durchmesser der Öffnungen ist. Insbesondere wird kein Kontakt der Doppelgewindeschraube mit den Stromschienen hergestellt. Es kann jedoch ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen der Doppelgewindeschraube und den Stromschienen über andere Komponenten der Kontaktierungsvorrichtung, beispielsweise die Auflagehülse, hergestellt werden, in dem die Auflagehülse metallisch ausgebildet wird und die Doppelgewindeschraube unmittelbar oder mittelbar über andere metallische Bauteile kontaktiert.
Der Klemmklotz kann an einem oder mehreren Bauteilen, beispielsweise an einem Gehäuseteil in einem Innenraum eines Elektromotors oder an einer oder mehreren Stromschienen befestigt sein. Vorzugsweise besteht der Klemmklotz aus elektrisch isolierendem Material. Vorzugsweise weist die Auflagehülse eine gewindelose Durchgangsbohrung auf.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Gewinde gegensinnig zu dem zweiten Gewinde ausgebildet. Das heißt, dass das erste Gewinde oder das zweite Gewinde ein linksdrehendes Gewinde und das jeweils andere von dem ersten Gewinde und dem zweiten Gewinde ein rechtsdrehendes Gewinde ist. Durch die unterschiedlichen Drehsinne des ersten Gewindes und des zweiten Gewindes können diese mit korrespondierenden anderen Gewinden in Eingriff gebracht werden, ohne sich kräftetechnisch gegenseitig zu beeinflussen. Insbesondere wird dadurch bei einem Eingriff an dem ersten Gewinde oder zweiten Gewinde der Doppelgewindeschraube besonders zuverlässig verhindert, dass auf das jeweils andere Gewinde der Doppelgewindeschraube, das mit dem dritten Gewinde des Klemmklotzes in Eingriff steht, eine Kraft ausgeübt wird, infolge derer sich die Auflagehülse von der ersten Stromschiene lösen und sich ein Montagespalt bilden könnte.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Auflagehülse und dem Klemmklotz eine Scheibe an der Doppelgewindeschraube angeordnet, die dazu ausgebildet ist, die Auflagehülse zu sichern. Die Scheibe kann als ein separates Element ausgebildet sein oder einteilig, insbesondere monolithisch, mit der Doppelgewindeschraube ausgebildet sein. Die Scheibe kann auch einteilig, insbesondere monolithisch, mit der Auflagehülse ausgebildet sein. Die Scheibe und die Auflagehülse können aber auch aus unterschiedlichen Materialen bestehen. Die Scheibe kann das erste Gewinde und das zweite Gewinde voneinander trennen. Über die Scheibe kann die Auflagehülse an der Doppelgewindeschraube angeordnet sein. Die Scheibe ermöglicht es, die Auflagehülse in Richtung auf die erste Stromschiene gegen die erste Stromschiene zu sichern. Das heißt, dass die Auflagehülse selbst nicht unmittelbar an der Doppelgewindeschraube angeordnet sein muss, insbesondere kein eigenes Gewinde aufweisen muss, das mit dem ersten Gewinde oder zweiten Gewinde der Doppelgewindeschraube in Eingriff gebracht ist. Alternativ ist es jedoch möglich, dass die Auflagehülse ein eigenes Gewinde aufweist und mit dem ersten Gewinde oder zweiten Gewinde der Doppelgewindeschraube in Eingriff gebracht ist oder einteilig mit der Doppelgewindeschraube ausgebildet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das erste Gewinde und/oder das zweite Gewinde als ein Außengewinde ausgebildet und/oder das dritte Gewinde als ein Innengewinde ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die Doppelgewindeschraube besonders einfach in dem Klemmklotz festzulegen. Außerdem ist es möglich, eine kostengünstige Doppelgewindeschraube mit zwei Außengewinden in der Kontaktierungsvorrichtung zu nutzen.
In einer noch weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kontaktierungsvorrichtung eine Werkzeugaufnahme auf, die mit einem ersten Werkzeug so in Eingriff gebracht werden kann, dass die Auflagehülse durch Betätigen des ersten Werkzeuges mit der ersten Stromschiene in Kontakt tritt. Insbesondere die Doppelgewindeschraube der Kontaktierungsvorrichtung weist die Werkzeugaufnahme auf. Insbesondere ist die Werkzeugaufnahme an einem der beiden Enden der Doppelgewindeschraube angeordnet. Dadurch ist es möglich, die Kontaktierungsvorrichtung mit einfachen Mitteln teilweise durch die erste Öffnung der ersten Stromschiene und die zweite Öffnung der zweiten Stromschiene hindurchzuführen. Die Werkzeugaufnahme kann insbesondere als ein Mitnahmeprofil, beispielsweise ein Schlitz, Kreuzschlitz, Innensechskant oder Außensechskant, ausgebildet sein. Ein erstes Werkzeug, das mit dem Mitnahmeprofil in Eingriff gebracht werden kann, kann entsprechend ein zu dem Mitnahmeprofil korrespondierender Schraubendreher sein.
Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Doppelgewindeschraube eine Gewindestange mit einem als ein Außengewinde ausgebildeten vierten Gewinde auf, das mit dem ersten Gewinde oder dem zweiten Gewinde in Eingriff gebracht ist oder gebracht werden kann, wobei das erste Gewinde oder zweite Gewinde, das mit dem vierten Gewinde in Eingriff gebracht ist oder gebracht werden kann, als ein Innengewinde ausgebildet ist. Die Gewindestange ist somit Teil der Doppelgewindeschraube. Auch dadurch ist es möglich, die Kontaktierungsvorrichtung mit einfachen Mitteln teilweise durch die erste Öffnung der ersten Stromschiene und die zweite Öffnung der zweiten Stromschiene hindurchzuführen. Insbesondere ist eine Werkzeugaufnahme der Doppelgewindeschraube an der Gewindestange, insbesondere an einem Ende der Gewindestange, angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Mutter der Kontaktierungsvorrichtung mit einem Gewinde der Doppelgewindeschraube in Eingriff gebracht oder kann in Eingriff gebracht werden und ist dazu eingerichtet, mit der zweiten Stromschiene in Kontakt zu treten. Die Mutter ermöglicht eine einfache Kontaktierung der ersten Stromschiene mit der zweiten Stromschiene, wobei die erste Stromschiene dabei bereits mit der Auflagehülse in Kontakt steht, sodass kein Montagespalt entstehen kann.
In einer noch bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Gewinde als ein Innengewinde und das zweite Gewinde als ein Außengewinde ausgebildet, wobei das erste Gewinde und das zweite Gewinde koaxial zueinander angeordnet sind. Mit anderen Worten weist die Doppelgewindeschraube an einem inneren Umfang das erste Gewinde und an einem äußeren Umfang das zweite Gewinde auf. Dadurch kann eine besonders kurze Doppelgewindeschraube bereitgestellt werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn der zur Verfügung stehende Bauraum sehr klein ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Elektromotor für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Stromschiene, zumindest einer zweiten Stromschiene und einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung, wobei die erste Stromschiene mittels der Kontaktierungsvorrichtung mit der zweiten Stromschiene kontaktiert ist. Bevorzugt ist eine der Stromschienen mit einem Stator des Elektromotors und eine der Stromschienen mit einer Stromquelle des Elektromotors verbunden. Insbesondere ist der Elektromotor ein Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotor mit drei erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtungen, die jeweils zwei Stromschienen, wovon eine mit einem Stator des Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotors und eine mit einer Stromquelle des Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotors verbunden ist, miteinander verbinden, um die Phasen U, V und W des Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotors herzustellen. Da die in Elektromotoren von Kraftfahrzeugen auftretenden Vibrationsbelastungen besonders hoch sind und die Stromschienen bei niedrigen Außentemperaturen besonders spröde und somit bruchanfällig werden können, ist die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung besonders vorteilhaft bei Elektromotoren in Kraftfahrzeugen.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene mit zumindest einer zweiten Stromschiene in einem Elektromotor eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten: (a) Anordnen der ersten Stromschiene und der zweiten Stromschiene übereinander, wobei eine erste Öffnung der ersten Stromschiene eine zweite Öffnung der zweiten Stromschiene überlappt, (b) Anordnen einer Kontaktierungsvorrichtung, die eine Schraube aufweist, unterhalb der einander überlappenden Öffnungen, wobei die Schraube eine Doppelgewindeschraube mit einem ersten Gewinde und einem zweiten Gewinde ist, eine Auflagehülse der Kontaktierungsvorrichtung an der Doppelgewindeschraube angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, mit der ersten Stromschiene in Kontakt zu treten, ein Klemmklotz der Kontaktierungsvorrichtung mit einem dritten Gewinde in Richtung auf die erste Stromschiene unterhalb der Auflagehülse angeordnet ist, wobei das dritte Gewinde mit dem ersten Gewinde oder dem zweiten Gewinde in Eingriff steht, und die Kontaktierungsvorrichtung eine Werkzeugaufnahme aufweist, die mit einem ersten Werkzeug so in Eingriff gebracht werden kann, dass die Auflagehülse durch Betätigen des ersten Werkzeuges mit der ersten Stromschiene in Kontakt tritt, (c) Hindurchführen des ersten Werkzeuges durch die einander überlappenden Öffnungen und in Eingriff bringen des ersten Werkzeuges mit der Werkzeugaufnahme, (d) Betätigen des ersten Werkzeuges, sodass die Auflagehülse in Kontakt mit der ersten Stromschiene tritt, (e) in Eingriff bringen einer Mutter der Kontaktierungsvorrichtung mit einem der Gewinde der Doppelgewindeschraube und (f) Anziehen der Mutter mit einem zweiten Werkzeug zumindest bis die erste Stromschiene und die zweite Stromschiene miteinander in Kontakt treten.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Elemente mit gleicher Funktion und/oder Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen:

1 eine Darstellung der Einbausituation einer Kontaktierungsvorrichtung in einem Ausschnitt eines Innenraumes eines Elektromotors,
2 eine Darstellung eingebauter, nicht erfindungsgemäßer Kontaktierungsvorrichtungen in einem Ausschnitt eines Innenraumes eines Elektromotors,
3 eine Detaildarstellung einer der eingebauten, nicht erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtungen aus 2,
4a - 4h schematische Schnittdarstellungen der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene mit einer zweiten Stromschiene unter Einsatz eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung, und
5a - 5h schematische Schnittdarstellungen der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kontaktieren der ersten Stromschiene mit der zweiten Stromschiene unter Einsatz eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung.

1 ist eine Darstellung der Einbausituation einer Kontaktierungsvorrichtung in einem Ausschnitt eines Innenraumes eines Elektromotors 50 eines Kraftfahrzeuges. Eine erste Stromschiene 30, die mit einem Stator des Elektromotors 50 verbunden ist, weist eine Öffnung 32 auf. Oberhalb der Öffnung 32 ist überlappend eine Öffnung 33 einer zweiten Stromschiene 31 angeordnet, die mit einer nicht dargestellten Stromquelle des Elektromotors 50 verbunden ist. Durch den Einbau einer nicht dargestellten Kontaktierungsvorrichtung in dem Innenraum des Elektromotors 50 können die erste Stromschiene 30 und zweite Stromschiene 31 miteinander kontaktiert werden, um einen stromführenden Kontakt herzustellen.
2 ist eine Darstellung einer Kontaktierung der Phasen U, V und W in einem Innenraum eines Dreiphasen-Drehstrom-Elektromotors 50 mittels nicht erfindungsgemäßer Kontaktierungsvorrichtungen. Je zwei Stromschienen 30, 31 werden durch eine Kontaktierungsvorrichtung miteinander verbunden.
3 ist eine Detaildarstellung einer der eingebauten, nicht erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtungen aus 2. Eine Schraube 20 mit Schraubenkopf ist von oben durch in dieser Darstellung verdeckte, einander überlappende Öffnungen 32, 33 einer ersten Stromschiene 30 und einer zweiten Stromschiene 31 hindurchgeführt und in ein nicht sichtbares drittes Gewinde eines unterhalb der einander überlappenden Öffnungen 32, 33 angeordneten Klemmklotzes 12 eingeschraubt. Bei dem Festlegen der Stromschienen 30, 31 zwischen einem Schraubenkopf der Schraube 20 und einer oberhalb des Klemmklotzes 12 angeordneten Auflagehülse 11 entsteht ein Montagespalt x zwischen der ersten Stromschiene und der Auflagehülse 11. Der Montagespalt x kann durch weiteres Eindrehen der Schraube 20 in ein nicht sichtbares Innengewinde des Klemmklotzes 12 geschlossen werden. Nachteilig bei dieser Art der Schließung des Montagespaltes x ist allerdings, dass dabei mechanische Spannungen in die Stromschienen 30, 31 eingebracht werden, aufgrund derer die Stromschienen 30, 31 bei zusätzlicher mechanischer Belastung brechen können.
4a bis 4h sind schematische Schnittdarstellungen der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kontaktieren der ersten Stromschiene 30 mit der zweiten Stromschiene 31 unter Einsatz eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung 10.
4a zeigt, dass die zweite Stromschiene 31 derart über der ersten Stromschiene 30 angeordnet ist, dass die Öffnung 33 der zweiten Stromschiene 31 die Öffnung 32 der ersten Stromschiene 30 überlappt. Unterhalb der einander überlappenden Öffnungen 32, 33 wurde die Kontaktierungsvorrichtung 10 angeordnet. Die Kontaktierungsvorrichtung 10 weist eine Doppelgewindeschraube 20 mit einem ersten Gewinde 21 und einem zweiten Gewinde 22 auf. Das erste Gewinde 21 und das zweite Gewinde 22 sind gegensinnig zu einander ausgebildet. Das erste Gewinde 21 und das zweite Gewinde 22 sind voneinander getrennt, wobei eine Scheibe 14 zwischen dem ersten Gewinde 21 und dem zweiten Gewinde 22 an der Doppelgewindeschraube 20 angeordnet ist. Auf der Scheibe 14 ist eine Auflagehülse 11 angeordnet. Das zweite Gewinde 22 der Doppelgewindeschraube 20 steht mit einem dritten Gewinde 13 eines Klemmklotzes 12 in Eingriff, wobei das zweite Gewinde 22 vollständig in dem dritten Gewinde 13 aufgenommen ist und die Doppelgewindeschraube 20 in einem Abschnitt in dem das zweite Gewinde 22 angeordnet ist nach unten aus dem Klemmklotz 12 herausragt. Der Klemmklotz 12 kann an einem oder mehreren Bauteilen in dem Innenraum des Elektromotors 50, beispielsweise an einem oder mehreren Gehäuseteilen oder an einer oder mehreren Stromschienen, befestigt sein.
Zwischen der Auflagehülse 11 und der ersten Stromschiene besteht ein Montagespalt x, den es zu schließen gilt, um eine sichere Kontaktierung der ersten Stromschiene 30 mit der zweiten Stromschiene 31 herzustellen. Die Doppelgewindeschraube 20 muss hierzu mit dem das erste Gewinde 21 aufweisenden Abschnitt durch die einander überlappenden Öffnungen 32, 33 hindurchgeführt werden. Dazu muss das zweite Gewinde 22 der Doppelgewindeschraube 20 aus dem dritten Gewinde 13 des Klemmklotzes 12 herausgedreht werden, sodass die Auflagehülse 11 in Richtung der ersten Stromschiene 30 bewegt wird.
4b zeigt, dass ein erstes Werkzeug 40 durch die einander überlappenden Öffnungen 32, 33 hindurchgeführt und in Eingriff mit einer Werkzeugaufnahme 23 der Doppelgewindeschraube 20 gebracht wurde. Die Werkzeugaufnahme 23 ist an dem Ende der Doppelgewindeschraube 20 angeordnet, zu dem das erste Gewinde 21 führt. Die Werkzeugaufnahme 23 ist dabei auf einer Oberseite der Doppelgewindeschraube 20 angeordnet. Der dargestellte Pfeil zeigt, wie das zweite Gewinde 22 aus dem dritten Gewinde 13 bei Betätigen des ersten Werkzeuges 40 herausgedreht wird, sodass die Auflagehülse 11 in Richtung auf die erste Stromschiene bewegt wird.
4c zeigt eine Endposition nach Betätigen des ersten Werkzeuges 40, in der die Auflagehülse 11 die erste Stromschiene 30 berührt.
4d zeigt das in Eingriff bringen einer Mutter 15 der Kontaktierungsvorrichtung 10 mit dem ersten Gewinde 21 der Doppelgewindeschraube 20. Dazu wird die Mutter 15 von oben auf das erste Gewinde 21 gedreht.
4e zeigt das Anordnen eines zweiten Werkzeuges 41 zum Anziehen der Mutter 15 auf dem ersten Gewinde 21. Dabei behält das erste Werkzeug 40 seine in 4c erreichte Endwinkellage, sodass ein Mitdrehen der Doppelgewindeschraube 20 beim Anziehen der Mutter 15 verhindert wird.
4f zeigt eine Endposition nach Anziehen der Mutter 15, in der die Mutter 15 die zweite Stromschiene 31 mit der ersten Stromschiene 30 kontaktiert. Das zweite Werkzeug 41 kann beispielsweise ein Schraubenschlüssel für die Mutter 15 sein. Das zweite Werkzeug 41 kann beispielsweise auch derart mit dem ersten Werkzeug 40 in Eingriff gebracht werden, dass das zweite Werkzeug 41 mittels des ersten Werkzeuges 40 betätigt wird. In 4g zeigt der dargestellte Pfeil, wie das erste Werkzeug 40 gemeinsam mit dem zweiten Werkzeug 41 von der Mutter 15 und der Doppelgewindeschraube 20 der Kontaktierungsvorrichtung 10 gelöst wird.
4h zeigt eine Endposition nach Entfernen des ersten Werkzeuges 40 und des zweiten Werkzeuges 41 von der Kontaktierungsvorrichtung 10. Die erste Stromschiene 30 ist mit der zweiten Stromschiene 31 kontaktiert. Die Kontaktierung wird gegen mechanische Belastungen durch die Mutter 15 von oben und die Auflagehülse 11 mit der Scheibe 14 von unten gesichert.
5a bis 5h sind schematische Schnittdarstellungen der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kontaktieren der ersten Stromschiene 30 mit der zweiten Stromschiene 31 unter Einsatz eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung 10.
5a zeigt, dass die zweite Stromschiene 31 derart über der ersten Stromschiene 30 angeordnet ist, dass die Öffnung 33 der zweiten Stromschiene 31 die Öffnung 32 der ersten Stromschiene 30 überlappt. Unterhalb der einander überlappenden Öffnungen 32, 33 wurde die Kontaktierungsvorrichtung 10 angeordnet. Die Kontaktierungsvorrichtung 10 weist die Doppelgewindeschraube 20 mit dem ersten Gewinde 21 und dem zweiten Gewinde 22 auf. Das erste Gewinde 21 und das zweite Gewinde 22 sind gegensinnig zu einander ausgebildet. Das erste Gewinde 21 und das zweite Gewinde 22 sind koaxial zueinander angeordnet, wobei das zweite Gewinde 22 an einer Außenseite der Doppelgewindeschraube 20 und das erste Gewinde 21 an einer Innenseite der Doppelgewindeschraube angeordnet ist. Eine Scheibe 14 ist an einem Ende der Doppelgewindeschraube 20 angeordnet. Auf der Scheibe 14 ist die Auflagehülse 11 angeordnet. Das zweite Gewinde 22 der Doppelgewindeschraube 20 steht mit dem dritten Gewinde 13 des Klemmklotzes 12 in Eingriff, wobei das zweite Gewinde 22 vollständig in dem dritten Gewinde 13 aufgenommen ist und die Doppelgewindeschraube 20 nach unten aus dem Klemmklotz 12 herausragt. Der Klemmklotz 12 kann an einem oder mehreren Bauteilen in dem Innenraum des Elektromotors 50, beispielsweise an einem oder mehreren Gehäuseteilen oder an einer oder mehreren Stromschienen, befestigt sein. Zwischen der Auflagehülse 11 und der ersten Stromschiene 30 besteht ein Montagespalt x, den es zu schließen gilt, um die Kontaktierung der ersten Stromschiene 30 mit der zweiten Stromschiene 31 herzustellen.
5b zeigt, wie eine Gewindestange 24 der Doppelgewindeschraube 20 mit einem als Außengewinde ausgebildeten vierten Gewinde 25 und einer an einer Oberseite der Gewindestange 24 befindlichen Werkzeugaufnahme 23 in Richtung auf das zweite Gewinde 22 der Doppelgewindeschraube 20 zugeführt und durch die einander überlappenden Öffnungen 32, 33 der Stromschienen 30, 31 hindurchgeführt wird.
5c zeigt, wie das erste Werkzeug 40 mit der Werkzeugaufnahme 23 der Gewindestange 24 in Eingriff gebracht und durch Drehen betätigt wird. Dadurch wurde die Gewindestange 24 mit ihrem vierten Gewinde 25 vollständig mit dem zweiten Gewinde 22 in Eingriff gebracht, sodass die Gewindestange 24 innerhalb der Doppelgewindeschraube 20 aufgenommen ist.
5d zeigt, wie das erste Werkzeug 40 weiter betätigt wird, um die Auflagehülse 11 in Richtung des dargestellten Pfeiles zu der ersten Stromschiene 30 zu bewegen, in dem das erste Gewinde 21 der Doppelgewindeschraube 20 aus dem dritten Gewinde 13 des Klemmklotzes 12 herausgedreht wird.
5e zeigt Endposition nach Betätigen des ersten Werkzeuges 40, in der die Auflagehülse 11 die erste Stromschiene 30 kontaktiert. 5e zeigt ferner das in Eingriff bringen einer Mutter 15 der Kontaktierungsvorrichtung 10 mit dem vierten Gewinde 25 der Gewindestange 24 der Doppelgewindeschraube 20. Dazu wird die Mutter 15 von oben auf das vierte Gewinde 25 aufgebracht.
5f zeigt das Anordnen eines zweiten Werkzeuges 41 zum Anziehen der Mutter 15 auf dem vierten Gewinde 25.
5g zeigt eine Endposition nach Anziehen der Mutter 15, in der die Mutter 15 die zweite Stromschiene 31 mit der ersten Stromschiene 30 kontaktiert. Ein Pfeil deutet an, dass das erste Werkzeug 40 gemeinsam mit dem zweiten Werkzeug 41 von der Mutter 15 und der Doppelgewindeschraube 20 der Kontaktierungsvorrichtung 10 gelöst wird.
5h zeigt die Endposition nach Entfernen des ersten Werkzeuges 40 und des zweiten Werkzeuges 41 von der Kontaktierungsvorrichtung 10. Die erste Stromschiene 30 ist mit der zweiten Stromschiene 31 kontaktiert. Die hergestellte Kontaktierung wird gegen mechanische Belastungen durch die Mutter 15 von oben und die Auflagehülse 11 mit der Scheibe 14 von unten gesichert.
Bezugszeichenliste

10: Kontaktierungsvorrichtung
11: Auflagehülse
12: Klemmklotz
13: drittes Gewinde
14: Scheibe
15: Mutter
20: Schraube, Doppelgewindeschraube
21: erstes Gewinde
22: zweites Gewinde
23: Werkzeugaufnahme
24: Gewindestange
25: viertes Gewinde
30: erste Stromschiene
31: zweite Stromschiene
32: erste Öffnung
33: zweite Öffnung
40: erstes Werkzeug
41: zweites Werkzeug
50: Elektromotor
x: Montagespalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012024160 A1 [0006]
DE 102011081896 A1 [0007]
DE 102011080250 A1 [0007]
DE 102016222611 A1 [0008]
DE 1842353 U [0010]
DE 102014201191 A1 [0011]

Claims

Kontaktierungsvorrichtung (10) zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene (30) mit einer zweiten Stromschiene (31) in einem Elektromotor (50) eines Kraftfahrzeugs, wobei die Kontaktierungsvorrichtung (10) eine Schraube (20) aufweist und dazu ausgebildet ist, teilweise durch eine erste Öffnung (32) der ersten Stromschiene (30) und eine zweite Öffnung (33) der zweiten Stromschiene (31) hindurchgeführt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass (a) die Schraube eine Doppelgewindeschraube (20) mit einem ersten Gewinde (21) und einem zweiten Gewinde (22) ist, (b) eine Auflagehülse (11) der Kontaktierungsvorrichtung (10) an der Doppelgewindeschraube (20) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, mit der ersten Stromschiene (30) in Kontakt zu treten, und (c) ein Klemmklotz (12) der Kontaktierungsvorrichtung (10) mit einem dritten Gewinde (13) in Richtung auf die erste Stromschiene (30) unterhalb der Auflagehülse (11) angeordnet ist, wobei das dritte Gewinde (13) mit dem ersten Gewinde (21) oder dem zweiten Gewinde (22) in Eingriff steht.
Kontaktierungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewinde (21) gegensinnig zu dem zweiten Gewinde (22) ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Auflagehülse (11) und dem Klemmklotz (12) eine Scheibe (14) an der Doppelgewindeschraube (20) angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, die Auflagehülse (11) zu sichern.
Kontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewinde (21) und/oder das zweite Gewinde (22) als ein Außengewinde ausgebildet sind und/oder das dritte Gewinde (13) als ein Innengewinde ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsvorrichtung (10) eine Werkzeugaufnahme (23) aufweist, die mit einem ersten Werkzeug (40) so in Eingriff gebracht werden kann, dass die Auflagehülse (11) durch Betätigen des ersten Werkzeuges (41) mit der ersten Stromschiene (30) in Kontakt tritt.
Kontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelgewindeschraube (20) eine Gewindestange (24) mit einem als ein Außengewinde ausgebildeten vierten Gewinde (25) aufweist, das mit dem ersten Gewinde (21) oder dem zweiten Gewinde (22) in Eingriff gebracht ist oder gebracht werden kann, wobei das erste Gewinde (21) oder zweite Gewinde (22), das mit dem vierten Gewinde (25) in Eingriff gebracht ist oder gebracht werden kann, als ein Innengewinde ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mutter (15) der Kontaktierungsvorrichtung (10) mit einem Gewinde (21, 22, 25) der Doppelgewindeschraube (20) in Eingriff gebracht ist oder in Eingriff gebracht werden kann und dazu eingerichtet ist, mit der zweiten Stromschiene (31) in Kontakt zu treten.
Kontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewinde (21) als ein Innengewinde und das zweite Gewinde (22) als ein Außengewinde ausgebildet ist, wobei das erste Gewinde (21) und das zweite Gewinde (22) koaxial zueinander angeordnet sind.
Elektromotor (50) für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Stromschiene (30), zumindest einer zweiten Stromschiene (31) und zumindest einer Kontaktierungsvorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die erste Stromschiene (30) mittels der Kontaktierungsvorrichtung (10) mit der zweiten Stromschiene (31) kontaktiert ist.
Verfahren zum Kontaktieren einer ersten Stromschiene (30) mit zumindest einer zweiten Stromschiene (31) in einem Elektromotor eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten: (a) Anordnen der ersten Stromschiene (30) und der zweiten Stromschiene (31) übereinander, wobei eine erste Öffnung (32) der ersten Stromschiene (30) eine zweite Öffnung (33) der zweiten Stromschiene (31) überlappt, (b) Anordnen einer Kontaktierungsvorrichtung (10), die eine Schraube (20) aufweist, unterhalb der einander überlappenden Öffnungen (32, 33), wobei - die Schraube eine Doppelgewindeschraube (20) mit einem ersten Gewinde (21) und einem zweiten Gewinde (22) ist, - eine Auflagehülse (11) der Kontaktierungsvorrichtung (10) an der Doppelgewindeschraube (20) angeordnet ist, die dazu eingerichtet ist, mit der ersten Stromschiene (30) in Kontakt zu treten, - ein Klemmklotz (12) der Kontaktierungsvorrichtung (10) mit einem dritten Gewinde (13) in Richtung auf die erste Stromschiene (30) unterhalb der Auflagehülse (11) angeordnet ist, wobei das dritte Gewinde (13) mit dem ersten Gewinde (21) oder dem zweiten Gewinde (22) in Eingriff steht, und - die Kontaktierungsvorrichtung (10), insbesondere die Doppelgewindeschraube (20), eine Werkzeugaufnahme (23) aufweist, die mit einem ersten Werkzeug (40) so in Eingriff gebracht werden kann, dass die Auflagehülse (11) durch Betätigen des ersten Werkzeuges (41) mit der ersten Stromschiene (30) in Kontakt tritt, (c) Hindurchführen des ersten Werkzeuges (40) durch die einander überlappenden Öffnungen (32, 33) und in Eingriff bringen des ersten Werkzeuges (40) mit der Werkzeugaufnahme (23), (d) Betätigen des ersten Werkzeuges (40), sodass die Auflagehülse (11) in Kontakt mit der ersten Stromschiene (30) tritt, (e) in Eingriff bringen einer Mutter (15) der Kontaktierungsvorrichtung (10) mit einem der Gewinde (21, 22, 25) der Doppelgewindeschraube (20) und (f) Anziehen der Mutter (15) mit einem zweiten Werkzeug (41) zumindest bis die erste Stromschiene (30) und die zweite Stromschiene (31) miteinander in Kontakt treten.