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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Verbindung eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs.
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Als Alternative zu Antriebseinheiten mit einem Verbrennungsmotor zum Antreiben von Kraftfahrzeugen kommen insbesondere elektrische Antriebseinheiten in Betracht. Elektrische Antriebseinheiten weisen einen oder mehrere Elektromaschinen auf, welche direkt oder über ein Getriebe mit Rädern des Kraftfahrzeugs mechanisch gekoppelt sind. Derartige Elektromaschinen werden zumeist mit Drehstrom betrieben. Zur Ansteuerung der Elektromaschine weisen elektrische Antriebseinheiten einen Wechselrichter, wie beispielsweise einen Pulswechselrichter, welcher auch als „PWR“ bezeichnet wird, auf.
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Der Wechselrichter weist für die verschiedenen Phasen jeweils einen elektrischen Anschluss auf, welche mit den entsprechenden elektrischen Anschlüssen der Elektromaschine zu verbinden sind. Eine bekannte Möglichkeit zum elektrischen Koppeln der Elektromaschine mit einem Wechselrichter ist die Verwendung eines Kabels, welches über eine Steckverbindung, einen Ringverbinder oder dergleichen mit dem elektrischen Anschluss der Elektromaschine und dem elektrischen Anschluss des Wechselrichters elektrisch kommunizierend koppelbar ist. Bei der Verwendung von Ringverbindern werden diese beispielsweise mittels einer Schraube an dem jeweiligen Anschluss befestigt. Eine derartige Konfiguration ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 216 451 A1 , der
DE 103 54 284 B4 und der
DE 10 2008 054 585 A1 bekannt. Derartige Lösungen haben den Nachteil, dass eine elektrische Kopplung der Elektromaschine mit dem Wechselrichter sehr aufwendig ist. Zudem haben Steckverbindungen den Nachteil, dass sich diese aufgrund von Vibrationen und/oder Verschleiß losrütteln oder einen Wackelkontakt aufweisen können. Ferner können diese Steckverbindungen höhere Kontakt- bzw. Übergangswiderstände aufweisen. Die
DE 100 57 140 A1 offenbart eine Hochstromverbindung zwischen Kondensatoren und einer Leistungselektronik, wobei die Bauteile auf einer gemeinsamen Plattform angeordnet sind. Die Kondensatoren sind über Federelemente elektrisch leitend mit der Leistungselektronik gekoppelt. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass die Federelemente lediglich zum Aufrechterhalten eines elektrischen Kontakts ausgebildet sind, eine relative räumliche Fixierung zwischen Kondensator und Leistungselektronik erfolgt ausschließlich über die gemeinsame Plattform. Zudem sind die Federelemente über Zusatzhülsen an der Leistungselektronik gehalten.
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Gemäß einer alternativen elektrischen Kopplung von Wechselrichter und Elektromaschine weist der Wechselrichter eine starre Verbindungsschiene auf, welche mit einem starr an der Elektromaschine angeordneten Kabelschuh koppelbar ist. Verbindungsschiene und Kabelschuh weisen hierfür beispielsweise jeweils eine Durchführung auf, welche koaxial hintereinander anordenbar und mittels eines Befestigungsmittels, wie beispielsweise einer Schraube mit einer Mutter, welches durch die Durchführungen führbar ist, aneinander fixierbar sind. Der Vorteil einer solchen Lösung besteht darin, dass die Anzahl der notwendigen Arbeitsschritte zum elektrischen Koppeln von Wechselrichter und Elektromaschine gegenüber den kabelgebundenen Lösungen reduziert ist. Gleichwohl hat eine derartige elektrische Kopplung den Nachteil, dass mechanische Schwingungen der Elektromaschine über die elektrische Kopplung auf den Wechselrichter übertragbar sind. Je länger die Verbindungsschiene ausgebildet ist, desto größer sind die hierdurch auf eine Platine des Wechselrichters ausübbaren Biegemomente. Dies kann in Extremfällen zu Beschädigungen an der Platine sowie zum Abtrennen der Verbindungsschiene führen. Ferner kann eine ungünstige Fertigungstoleranzlage der relativen Positionen zwischen Verbindungsschiene und Kabelschuhposition nach dem Befestigen ein permanentes, schädigendes Biegemoment auf die Verbindungsschiene bzw. auf die Kontaktierung der Einzelleiter im Kabelschuh bewirken.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs, einer elektrischen Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, einem Kraftfahrzeug sowie einem Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsvorrichtung, eine elektrische Antriebseinheit, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine leicht montierbare elektrische Kopplung zwischen der Elektromaschine und dem Wechselrichter gewährleisten und/oder das Risiko einer Beschädigung des Wechselrichters im Betrieb durch mechanische Schwingungen der Elektromaschine reduzieren.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 11 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 12 oder 13 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit, dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs gelöst. Die Verbindungsvorrichtung weist ein erstes Grundbauteil und ein zweites Grundbauteil auf, wobei das erste Grundbauteil einen Elektromaschinenkonnektorbereich zur Herstellung einer starren Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit starren Einzeldrähten eines Stators der Elektromaschine und das zweite Grundbauteil einen Wechselrichterkonnektorbereich zur Herstellung einer starren Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit einer starren Verbindungsschiene des Wechselrichters aufweisen. Erfindungsgemäß ist das zweite Grundbauteil über eine Verbindung durch Schweißen, Crimpen oder Heißcrimpen des ersten Grundbauteils mit dem ersten Grundbauteil verbunden, wobei das zweite Grundbauteil einen flexiblen Zwischenbereich aufweist, welcher zwischen dem Elektromaschinenkonnektorbereich und dem Wechselrichterkonnektorbereich angeordnet ist, wobei der flexible Zwischenbereich monolithisch mit dem Wechselrichterkonnektorbereich ausgebildet ist.
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Die Verbindungsvorrichtung ist vom Elektromaschinenkonnektorbereich bis zum Wechselrichterkonnektorbereich elektrisch leitend ausgebildet und weist vorzugsweise ein Material auf, welches eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Daher ist es bevorzugt, dass die Verbindungsvorrichtung Kupfer oder dergleichen aufweist. Weiter bevorzugt ist die Verbindungsvorrichtung zumindest teilweise nach außen isoliert. Demnach ist es bevorzugt, dass der flexible Zwischenbereich nach außen isoliert ist, wobei der Elektromaschinenkonnektorbereich sowie der Wechselrichterkonnektorbereich vorzugsweise zumindest teilweise nach außen keine Isolierung aufweisen, um die Herstellung einer elektrischen Kopplung mit dem Wechselrichter sowie der Elektromaschine sicherzustellen.
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Der Elektromaschinenkonnektorbereich ist monolithischer Bestandteil des ersten Grundbauteils und vorzugsweise gemäß einem Rohrkabelschuh ausgebildet. Unter einem monolithischen Bestandteil wird im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Bestandteil ausgebildet, welcher einstückig mit dem Grundbauteil ausgebildet ist. Demnach sind für die Herstellung des Elektromaschinenkonnektorbereichs am ersten Grundbauteil keine fügenden Fertigungsverfahren erforderlich. Vorzugsweise ist das erste Grundbauteil aus einem Rohr, insbesondere aus einem Kupferrohr, hergestellt. Vorzugsweise weist der Elektromaschinenkonnektorbereich eine zentrale Aufnahmeausnehmung zur Aufnahme der starren Einzeldrähte des Stators der Elektromaschine auf. Weiter bevorzugt ist der Elektromaschinenkonnektorbereich derart plastisch verformbar, insbesondere durch Crimpen oder Heißcrimpen, dass die in der zentralen Aufnahmeausnehmung angeordneten Einzeldrähte des Stators in der Aufnahmeausnehmung gehalten sind. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Verbindungsvorrichtung leicht sowie mit einfachen Mitteln mit der Elektromaschine elektrisch koppelbar sowie an dieser fixierbar ist. Weiterhin ermöglicht die Formbarkeit des ersten Grundbauteils sein Umformen beim Crimpen bzw. Formen einer Kontaktfläche für das zweiten Grundbauteil beim Schweißen.
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Das zweite Grundbauteil ist vorzugsweise aus einem flexiblen Grundbauteil hergestellt, dessen physikalische Eigenschaften denen des flexiblen Zwischenbereichs vorzugsweise entsprechen. Der flexible Zwischenbereich des zweiten Grundbauteils weist eine Flexibilität auf, welche eine Relativbewegung, insbesondere eine relative Schwenkbewegung, zwischen dem Elektromaschinenkonnektorbereich und dem Wechselrichterkonnektorbereich gewährleistet. Vorzugsweise ist der flexible Zwischenbereich derart ausgebildet, nach einer von außen bewirkten relativen Auslenkung von Elektromaschinenkonnektorbereich und Wechselrichterkonnektorbereich in eine Grundstellung elastisch zurückzufedern. Weiter bevorzugt weist der flexible Zwischenbereich eine derartige Steifigkeit auf, dass die bloße Schwerkraft nicht ausreicht, eine Relativbewegung von Elektromaschinenkonnektorbereich und Wechselrichterkonnektorbereich zu bewirken.
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Der Wechselrichterkonnektorbereich des zweiten Grundbauteils ist monolithisch mit dem flexiblen Zwischenbereich des zweiten Grundbauteils ausgebildet. Demnach sind zur Herstellung des Wechselrichterbereichs sowie des flexiblen Zwischenbereichs am zweiten Grundbauteil keine fügenden Fertigungsverfahren erforderlich. In einer ersten Ausführungsform wird das zweite Grundbauteil über die Crimpverbindung oder Heißcrimpverbindung am ersten Grundbauteil gehalten, wobei die Crimp- oder Heißcrimpverbindung durch Crimpen bzw. Heißcrimpen des ersten Grundbauteils hergestellt ist. Hierfür weist das erste Grundbauteil vorzugsweise einen Aufnahmebereich auf, in welchem ein Abschnitt des zweiten Grundbauteils eingeführt und vercrimpt oder heißvercrimpt ist. Somit sind zum Crimpen bzw. Heißcrimpen keine zusätzlichen Crimpvorrichtungen, wie beispielsweise Crimphülsen oder dergleichen, erforderlich.
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In einer zweiten Ausführungsform wird das zweite Grundbauteil über die Schweißverbindung am ersten Grundbauteil gehalten, wobei die Schweißverbindung durch Zusammenschweißen des ersten Grundbauteils hergestellt ist, insbesondere durch Widerstandpressschweißen. Hierfür weist das erste Grundbauteil vorzugsweise einen Aufnahmebereich auf, an welchem ein Abschnitt des zweiten Grundbauteils angelegt und verschweißt ist.
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Eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs hat gegenüber herkömmlichen Verbindungsvorrichtungen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine elektrische Kopplung von Elektromaschine und Wechselrichter herstellbar ist. Die Verbindungsvorrichtung ist beispielsweise an der Elektromaschine vormontierbar, sodass in der Endmontage lediglich der Wechselrichterkonnektorbereich mit der Verbindungsschiene des Wechselrichters elektrisch zu koppeln ist. Zudem hat die Verbindungsvorrichtung den Vorteil, dass Fertigungstoleranzen von Wechselrichter und Elektromaschine durch den flexiblen Zwischenbereich ausgleichbar sind, sodass das elektrische Koppeln von Elektromaschine und Wechselrichter verbessert ist. Ein weiterer Vorteil des flexiblen Zwischenbereichs besteht darin, dass hierdurch eine Schwingungsübertragung mechanischer Schwingungen von der Elektromaschine auf den Wechselrichter signifikant reduzierbar ist, sodass das Risiko einer Beschädigung des Wechselrichters reduziert ist. Zudem hat die Verbindungsvorrichtung den Vorteil, dass diese aus zwei Grundbauteilen herstellbar ist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Verbindungsvorrichtung vorgesehen sein, dass der flexible Zwischenbereich ein Flachgewebeband und/oder ein Rundgewebeband aufweist. Demnach ist es bevorzugt, dass der zur Herstellung des zweiten Grundbauteils verwendete flexible Grundkörper als Flachgewebeband und/oder als Rundgewebeband ausgebildet ist. Das Flachgewebeband bzw. das Rundgewebeband weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Einzelleitern auf, welche miteinander zu einem Gewebe, Geflecht oder dergleichen verarbeitet sind. Das Flachgewebeband bzw. das Rundgewebeband weist vorzugsweise Einzelleiter aus Kupfer oder einem vergleichbaren Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit sowie einer guten Verformbarkeit auf. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Flachgewebeband bzw. das Rundgewebeband ein Federelement aufweisen, welches vorzugsweise mit den Einzelleitern zu dem Gewebe, Geflecht oder dergleichen verarbeitet und ausgebildet ist, bei einer Verformung des flexiblen Zwischenbereichs eine Rückstellkraft in eine Grundstellung bereitzustellen. Ebenfalls bevorzugt weist der flexible Zwischenbereich an mindestens einer Außenfläche, insbesondere an einer Längsfläche, eine elektrische Isolierung auf. Ein mit dem Elektromaschinenkonnektorbereich verbundener Endbereich des flexiblen Zwischenbereichs weist vorzugsweise keine Isolierung auf, um eine verbesserte elektrische Leitung zu gewährleisten. Eine derartige Verbindungsvorrichtung hat den Vorteil, dass diese kostengünstig sowie mit einfachen Mitteln herstellbar ist. Ferner ist ein Flachgewebeband bzw. Rundgewebeband zur Absorption mechanischer Schwingungen sowie zur Sicherstellung eines Toleranzausgleichs zwischen Wechselrichter und Elektromaschine besonders geeignet.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Wechselrichterkonnektorbereich als ein dem Elektromaschinenkonnektorbereich abgewandter kompaktierter Endbereich des zweiten Grundbauteils ausgebildet ist. Demnach ist der Wechselrichterkonnektorbereich durch Kompaktieren des flexiblen Grundkörpers hergestellt. Das Kompaktieren bzw. Verdichten kann mittels verschiedener Verfahren, wie beispielsweise dem Heißkompaktieren und/oder dem Ultraschallkompaktieren, erfolgt sein. Kompaktieren bzw. Verdichten ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der flexible Zwischenbereich eine Mehrzahl von Einzelleitern, insbesondere aus Kupfer, aufweist. Das Kompaktieren ist vorzugsweise unter Druck sowie Wärmezufuhr erfolgt, sodass der Wechselrichterkonnektorbereich miteinander stoffschlüssig verbundene Elemente, wie beispielsweise stoffschlüssig miteinander verbundene Einzelleiter, aufweist. Vorzugsweise ist das Kompaktieren derart erfolgt, dass der Wechselrichterkonnektorbereich gemäß einem Vollmaterial ausgebildet ist und vorzugsweise keine oder nur verhältnismäßig kleine Poren aufweist. Ein derartiger Wechselrichterkonnektorbereich hat den Vorteil, dass dieser im Vergleich zum flexiblen Zwischenbereich eine verhältnismäßig hohe Steifigkeit aufweist und somit leicht sowie sicher mit der Verbindungsschiene des Wechselrichters mechanisch verbindbar ist.
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Weiter bevorzugt weist der Wechselrichterkonnektorbereich eine Durchführung zum Durchführen eines Befestigungselements zum Befestigen des Wechselrichterkonnektorbereichs an der Verbindungsschiene des Wechselrichters auf. Hierfür besonders geeignete Wechselrichter weisen eine Verbindungsschiene mit einer entsprechenden Durchführung auf. Die beiden Durchführungen sind miteinander fluchtend übereinander anordenbar, sodass das Befestigungselement, insbesondere eine Befestigungsschraube, eine Befestigungsniete oder dergleichen, durch die Durchführungen hindurchführbar ist. Durch Anziehen des Befestigungsmittels ist der Wechselrichterkonnektorbereich mit der Verbindungsschiene zusammenpressbar. Eine Durchführung hat den Vorteil, dass eine Montage der Verbindungsvorrichtung am Wechselrichter mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise verbessert ist. Zudem ist über die Durchführung eine lösbare Verbindung herstellbar, welche gegen ein unbeabsichtigtes Lösen im Betrieb leicht sicherbar ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einer Verbindungsvorrichtung vorgesehen sein, dass wenigstens ein Abschnitt des flexible Zwischenbereich geneigt zum Elektromaschinenkonnektorbereich angeordnet ist. Unter einer geneigten Anordnung ist beispielsweise eine Abwinklung bzw. eine schräge Anordnung zu verstehen. Besonders bevorzugt ist der flexible Zwischenbereich orthogonal oder zumindest im Wesentlichen orthogonal zum Elektromaschinenkonnektorbereich angeordnet. Dabei kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zwischen dem Elektromaschinenkonnektorbereich und dem flexiblen Zwischenbereich ein Abkantungsbereich im ersten Grundbauteil ausgebildet ist, sodass der Abkantungsbereich monolithisch mit dem Elektromaschinenkonnektorbereich ausgebildet ist. Weiter bevorzugt ist an dem Abkantungsbereich ein Aufnahmebereich des ersten Grundbauteils zur Aufnahme des zweiten Grundbauteils, insbesondere des flexiblen Zwischenbereichs, angeordnet. Der Aufnahmebereich ist somit monolithisch mit dem Abkantungsbereich sowie dem Elektromaschinenkonnektorbereich ausgebildet. In diesem Fall ist vorteilhafterweise der ganze flexible Bereich geneigt zum Elektromaschinenkonnektorbereich angeordnet. Auf diese Weise ist gewährleistbar, dass ein dem Elektromaschinenkonnektorbereich abgewandtes Ende des flexiblen Zwischenbereichs eine vordefinierte Ausrichtung zum Elektromaschinenkonnektorbereich aufweist. Eine geneigte Anordnung hat den Vorteil, dass mechanische Schwingungen der Elektromaschine, welche entlang den starren Einzeldrähten der Elektromaschine wirken, besser vom flexiblen Zwischenbereich absorbierbar sind. Zudem ist die Herstellung einer elektrischen Kopplung zwischen Elektromaschine und Wechselrichter auf diese Weise verbessert. Es ist aber auch möglich, dass kein Abkantungsbereich im ersten Grundbauteil vorhanden ist, nämlich dass der Aufnahmebereich des ersten Grundbauteils selbst nicht orthogonal zum Elektromaschinenkonnektorbereich angeordnet ist. Der flexible Zwischenbereich kann dann gebogen sein und nur in seinem dem Elektromaschinenkonnektorbereich abgewandtem Bereich zu diesem geneigt angeordnet sein.
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Vorzugsweise weist das zweite Grundbauteil einen Gegenhalterbereich zum Bereitstellen einer Gegenkraft der Crimpverbindung, Heißcrimpverbindung bzw. dem Widerstandpressschweißen auf, wobei der Gegenhalterbereich als ein dem Elektromaschinenkonnektorbereich zugewandter kompaktierter Endbereich des zweiten Grundbauteils ausgebildet ist. Das Kompaktieren erfolgt beispielsweise in einem Arbeitsgang mit der Herstellung des kompaktierten Wechselrichterkonnektorbereichs durch partielles Kompaktieren des flexiblen Grundkörpers. Weiter bevorzugt erfolgt das Kompaktieren derart, dass der Gegenhalterbereich einen Formschlussabschnitt, insbesondere eine Ringnut, einen Absatz, einen gradierenden Abschnitt oder dergleichen, aufweist. Somit ist durch das Crimpen oder Heißcrimpen ein formschlüssiger Halt zwischen dem ersten Grundbauteil und dem zweiten Grundbauteil erzeugbar. Ein Gegenhalterbereich hat den Vorteil, dass ein verbesserter Halt zwischen dem ersten Grundbauteil und dem zweiten Grundbauteil erzielbar ist, ferner ist hierdurch ein erforderlicher Umformgrad beim Crimpen oder Heißcrimpen des ersten Grundbauteils reduzierbar, da eine Nachgiebigkeit des zweiten Grundbauteils durch das Kompaktieren reduziert ist. Beim Widerstandpressschweißen kann sich die Elektrode des Schweißgeräts an dem Gegenhaltebereich gut abstützen, ohne das zweite Grundbauteil zu beschädigen und unnötig zu verformen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wechselrichterkonnektorbereich einen Querschnitt auf, welcher einer Form eines Querschnitts des flexiblen Zwischenbereichs entspricht oder im Wesentlichen entspricht. Weiter bevorzugt ist der Flächeninhalt des Querschnitts des Wechselrichterkonnektorbereichs kleiner als der Flächeninhalt des Querschnitts des flexiblen Zwischenbereichs. Vorzugsweise weist der Wechselrichterkonnektorbereich einen rechteckigen Querschnitt, insbesondere mit einer im Verhältnis zur Breite geringen Höhe, auf. Der Wechselrichterkonnektorbereich weist vorzugsweise eine Breite auf, welche mindestens das Fünffache der Höhe des Wechselrichterkonnektorbereichs aufweist. Ein gleicher Querschnitt hat den Vorteil, dass ein Ausrichten der Verbindungsvorrichtung zum Wechselrichter erleichtert ist. Ferner ist eine derartige Verbindungsvorrichtung mit einfachen Mitteln herstellbar.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine elektrische Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug gelöst. Die elektrische Antriebseinheit weist eine Elektromaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, einen Wechselrichter, insbesondere einen Pulswechselrichter, zum Steuern der Elektromaschine und eine Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln der Elektromaschine mit dem Wechselrichter auf. Erfindungsgemäß ist die Verbindungsvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ausgebildet.
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Die Elektromaschine weist vorzugsweise für jede Phase starre Einzeldrähte auf, welche zu Wicklungen eines Stators der Elektromaschine führen und somit mit dem Stator der Elektromaschine elektrisch gekoppelt sind. Demnach weist die elektrische Antriebseinheit bei drei Phasen vorzugsweise drei Verbindungsvorrichtungen auf. Die Einzeldrähte einer Phase sind mit einem Elektromaschinenkonnektorbereich einer Verbindungsvorrichtung mechanisch sowie elektrisch leitend gekoppelt. Die Wechselrichterkonnektorbereiche der Verbindungsvorrichtungen sind mit jeweils einer Verbindungsschiene des Wechselrichters mechanisch sowie elektrisch leitend gekoppelt. Somit sind die Einzeldrähte einer Phase mit einer Verbindungsschiene des Wechselrichters elektrisch gekoppelt.
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Die Einzeldrähte des Stators weisen vorzugsweise ein besonders gut elektrisch leitendes Material, insbesondere Kupfer, auf. Die Einzeldrähte weisen vorzugsweise einen runden Querschnitt auf. Vorzugsweise weisen die Einzeldrähte in einem Kontaktbereich mit der Verbindungsvorrichtung keine Isolierung auf, um eine elektrische Kopplung zwischen dem Stator und der Verbindungsvorrichtung zu verbessern. Die elektrische Isolierung ist im Kontaktbereich beispielsweise durch Heißcrimpen oder Verschweißen weggebrannt. Bei einer Crimpverbindung durch Kaltcrimpen ist die Isolierung vorzugsweise vorher beseitigt, insbesondere durch Wärmezufuhr. In den übrigen Bereichen weisen die Einzeldrähte vorzugsweise eine elektrische Isolierung, insbesondere einen elektrisch isolierenden Lack, auf. Die Einzeldrähte sind vorzugsweise durch eine plastische Verformung des Elektromaschinenkonnektorbereichs, insbesondere durch Crimpen oder Heißcrimpen, an diesem gehalten.
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Die Verbindungsschienen des Wechselrichters weisen vorzugsweise ebenfalls ein besonders gut elektrisch leitendes Material, insbesondere Kupfer, auf. Vorzugsweise weisen die Verbindungsschienen einen Querschnitt auf, welcher einem Querschnitt des Wechselrichterkonnektorbereichs entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht. Es ist insbesondere bevorzugt, dass die Verbindungsschiene eine Kontaktfläche aufweist, welche einer Gegenkontaktfläche des Wechselrichterkonnektorbereichs entspricht oder zumindest im Wesentlichen entspricht. Vorzugsweise ist der Wechselrichterkonnektorbereich mit der Verbindungsschiene, insbesondere über fluchtend zueinander angeordnete Durchführungen von Wechselrichterkonnektorbereich und Verbindungsschiene, verspannt, wie beispielsweise verschraubt, vernietet oder dergleichen. Hierdurch ist eine mechanische sowie elektrische Kopplung von Wechselrichter und Verbindungsvorrichtung verbesserbar.
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Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Verbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit gegenüber herkömmlichen elektrischen Antriebseinheiten den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise mittels der Verbindungsvorrichtung eine elektrische Kopplung von Elektromaschine und Wechselrichter hergestellt ist. Zudem hat die elektrische Antriebseinheit den Vorteil, dass Fertigungstoleranzen von Wechselrichter und Elektromaschine durch den flexiblen Zwischenbereich der Verbindungsvorrichtung ausgeglichen sind, sodass das elektrische Koppeln von Elektromaschine und Wechselrichter verbessert ist. Ein weiterer Vorteil des flexiblen Zwischenbereichs besteht darin, dass hierdurch eine Schwingungsübertragung mechanischer Schwingungen von der Elektromaschine auf den Wechselrichter signifikant reduzierbar ist, sodass das Risiko einer Beschädigung des Wechselrichters sowie der elektrisch leitenden Verbindung im Elektromaschinenkonnektorbereich reduziert ist. Zudem hat die Antriebseinheit den Vorteil, dass die verwendete Verbindungsvorrichtung nur zwei erforderliche Grundbauteile aufweist.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinheit gelöst. Erfindungsgemäß ist die elektrische Antriebseinheit als erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit ausgebildet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Verbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einer elektrischen Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise mittels der Verbindungsvorrichtung eine elektrische Kopplung von Elektromaschine und Wechselrichter hergestellt ist. Zudem hat das Kraftfahrzeug den Vorteil, dass Fertigungstoleranzen von Wechselrichter und Elektromaschine durch den flexiblen Zwischenbereich der Verbindungsvorrichtung ausgeglichen sind, sodass das elektrische Koppeln von Elektromaschine und Wechselrichter verbessert ist. Ein weiterer Vorteil des Kraftfahrzeugs besteht darin, dass hierdurch eine Schwingungsübertragung mechanischer Schwingungen von der Elektromaschine auf den Wechselrichter signifikant reduzierbar ist, sodass das Risiko einer Beschädigung des Wechselrichters sowie der elektrisch leitenden Verbindung im Elektromaschinenkonnektorbereich reduziert ist. Zudem hat das Kraftfahrzeug den Vorteil, dass die verwendete Verbindungsvorrichtung nur zwei erforderliche Grundbauteile aufweist.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektromaschine einer elektrischen Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs mit einem Wechselrichter der elektrischen Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs gelöst.
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Das Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform weist die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen eines Rohrs aus einem elektrisch leitenden sowie umformbaren Material,
- - Bereitstellen eines flexiblen sowie elektrisch leitenden Flachgewebebands und/oder Rundgewebebands,
- - Einführen eines Endbereichs des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands in einen als Aufnahmebereich ausgebildeten Rohrendbereich des Rohrs,
- - Verbinden des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands mit dem Rohr durch Crimpen des Aufnahmebereichs des Rohrs,
- - Umbiegen des Rohrs derart, dass das freistehende Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband zum freistehenden Rohrende des Rohrs abgewinkelt ist,
- - Heißkompaktieren eines vom Rohr abgewandten Endbereichs des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands, und
- - Einbringen einer Durchführung in den heißkompaktierten Endbereich des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands.
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Als Rohr wird vorzugsweise ein Kupferrohr oder dergleichen mit einer besonders hohen elektrischen Leitfähigkeit sowie plastischen Verformbarkeit bereitgestellt. Innenflächen des Rohres weisen vorzugsweise keine Isolierung auf, um eine elektrische Kopplung mit den starren Einzeldrähten des Stators sowie dem Flachgewebeband zu verbessern. Es kann vorgesehen sein, dass radial nach außen gewandte Flächen des Rohrs eine Isolierung, insbesondere eine Lackschicht oder dergleichen, aufweisen.
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Das flexible sowie elektrisch leitende Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Einzelleitern auf, welche miteinander zu einem Gewebe, Geflecht oder dergleichen verarbeitet sind. Das Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband weist vorzugsweise Einzelleiter aus Kupfer oder einem vergleichbaren Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit sowie einer guten Verformbarkeit auf. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband ein Federelement aufweist, welches vorzugsweise mit den Einzelleitern zu dem Gewebe, Geflecht, Hohlgeflecht oder dergleichen verarbeitet und ausgebildet ist, bei einer Verformung des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands eine Rückstellkraft in eine Grundstellung bereitzustellen. Ebenfalls bevorzugt weist das Flachgewebeband und/oder das Rundgewebeband an mindestens einer Außenfläche, insbesondere an einer Längsfläche, eine elektrische Isolierung auf. Endbereiche des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands, welche im Rahmen des Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Kopplung vorgesehen sind, weisen vorzugsweise keine Isolierung auf, um eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit zu gewährleisten.
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In einem optionalen Zwischenschritt kann der dem Rohr zugewandte Endbereich des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands zu einem Gegenhalterbereich kompaktiert werden. Das Kompaktieren kann zusammen mit dem Kompaktieren des dem Rohr abgewandten Endbereichs des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands mit den gleichen oder unterschiedlichen Parametern, wie beispielsweise Druck, Temperatur, Geometrie oder dergleichen, erfolgen.
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Ein Endbereich des Flachgewebebands und/oder Rundgewebebands, welcher vorzugsweise keine oder zumindest teilweise keine Isolierung aufweist, wird in den als Aufnahmebereich ausgebildeten Rohrendbereich des Rohrs eingeführt. Der Aufnahmebereich kann erfindungsgemäß dieselben Eigenschaften wie die restlichen Bereiche des Rohrs aufweisen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmebereich eine verbesserte Crimpbarkeit als andere Bereiche des Rohrs aufweist. Durch Crimpen, insbesondere Heißcrimpen, des Aufnahmebereichs des Rohrs wird dieser plastisch derart verformt, dass das Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband an dem Rohr elektrisch gekoppelt gehalten ist.
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Das Rohr wird in einem mittleren Abkantungsbereich derart umgebogen, dass das freistehende Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband zum freistehenden Rohrende des Rohrs abgewinkelt ist. Der freistehende Bereich des Flachgewebebands und/oder Rundgewebebands ist somit schräg, insbesondere um 90°, zum freistehenden Rohrende angeordnet und durch das umgebogene Rohr starr in dieser Position gehalten.
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Durch Heißkompaktieren des vom Rohr abgewandten Endbereichs des Flachgewebebands und/oder Rundgewebebands wird dieser zu einem Abschnitt höherer Steifigkeit und somit geringerer Flexibilität, vorzugsweise zu einem massiven Endbereich, ausgebildet. Das Heißkompaktieren erfolgt vorzugsweise derart, dass die Einzelleiter des Flachgewebebands und/oder Rundgewebebands in dem Endbereich miteinander stoffschlüssig verbunden werden. Ebenfalls bevorzugt erfolgt das Heißkompaktieren derart, dass der Querschnitt des Endbereichs oder zumindest im Wesentlichen dieselbe Form wie der Querschnitt des nicht heißkompaktierten Bereichs des Flachgewebebands und/oder Rundgewebebands aufweist.
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In den heißkompaktierten Endbereich wird eine Durchführung eingebracht, insbesondere durch Bohren, Fräsen oder dergleichen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Durchführung beim Heißkompaktieren mittels eines hierfür verwendeten Heißkompaktierwerkzeugs erzeugt wird.
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Die somit hergestellte Verbindungsvorrichtung weist zwei im Wesentlichen starre Endbereiche, nämlich den Elektromaschinenkonnektorbereich sowie den Wechselrichterkonnektorbereich, auf. Zwischen dem Elektromaschinenkonnektorbereich und dem Wechselrichterkonnektorbereich ist der flexible Zwischenbereich ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der zweiten Ausführungsform weist die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen eines Rohrs aus einem elektrisch leitenden sowie umformbaren Material,
- - Bereitstellen eines flexiblen sowie elektrisch leitenden Flachgewebebands und/oder Rundgewebebands,
- - Anführen eines Endbereichs des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands an einen als Aufnahmebereich ausgebildeten Rohrendbereich des Rohrs,
- - Verbinden des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands mit dem Rohr durch Widerstandspressschwei ßen,
- - Heißkompaktieren eines vom Rohr abgewandten Endbereichs des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands, und
- - Einbringen einer Durchführung in den heißkompaktierten Endbereich des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands.
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In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn radial nach außen gewandte Flächen des Rohrs wenigstens in dem Aufnahmebereich keine Isolierung aufweisen.
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Vorteilhaft wird in einem optionalen Zwischenschritt der dem Rohr zugewandte Endbereich des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands zu einem Gegenhalterbereich kompaktiert. Das Kompaktieren kann zusammen mit dem Kompaktieren des dem Rohr abgewandten Endbereichs des Flachgewebebands und/oder des Rundgewebebands mit den gleichen oder unterschiedlichen Parametern, wie beispielsweise Druck, Temperatur, Geometrie oder dergleichen, erfolgen.
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Ein Endbereich des Flachgewebebands und/oder Rundgewebebands, welcher vorzugsweise keine oder zumindest teilweise keine Isolierung aufweist, wird an den als Aufnahmebereich ausgebildeten Rohrendbereich des Rohrs eingeführt. Der Aufnahmebereich kann erfindungsgemäß dieselben Eigenschaften wie die restlichen Bereiche des Rohrs aufweisen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Aufnahmebereich eine verbesserte Formbarkeit als andere Bereiche des Rohrs aufweist. Durch Widerstandpressschweißen wird der Aufnahmebereichs des Rohrs plastisch derart verformt, dass er eine geeignete flache Kontaktfläche für das Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband bietet und das Rohr wird mit dem Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband verschweißt und somit elektrisch gekoppelt gehalten.
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Zusätzlich kann das Rohr in einem mittleren Abkantungsbereich derart umgebogen, dass das freistehende Flachgewebeband und/oder Rundgewebeband zum freistehenden Rohrende des Rohrs abgewinkelt ist.
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Die nicht separat erwähnte Aspekte des Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform sind identisch der ersten Ausführungsform.
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Bei den erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Verbindungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, zu einer elektrischen Antriebseinheit gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Kraftfahrzeug gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf kostengünstige Art und Weise eine Verbindungsvorrichtung herstellbar ist, mittels welcher eine elektrische Kopplung von Elektromaschine und Wechselrichter herstellbar ist. Zudem hat das Verfahren den Vorteil, dass eine Verbindungsvorrichtung herstellbar ist, mittels welcher Fertigungstoleranzen von Wechselrichter und Elektromaschine, insbesondere von Wechselrichterschnittstelle und Elektromaschinenschnittstelle, durch den flexiblen Zwischenbereich ausgleichbar sind, sodass das elektrische Koppeln von Elektromaschine und Wechselrichter verbessert ist. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass hierdurch eine Verbindungsvorrichtung herstellbar ist, mittels welcher eine Schwingungsübertragung mechanischer Schwingungen von der Elektromaschine auf den Wechselrichter signifikant reduzierbar ist, sodass das Risiko einer Beschädigung des Wechselrichters reduziert ist. Zudem hat das Verfahren den Vorteil, dass nur zwei Grundbauteile zur Herstellung der Verbindungsvorrichtung erforderlich sind.
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Eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung, eine erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung,
- 2 in einer Seitenansicht eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit,
- 3 in Seitenansicht eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, und
- 4 in einer perspektivischen Ansicht verschiedene Herstellungsstadien einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung während der Herstellung mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- 5 in einer Seitenansicht eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Anstatt einer Crimpverbindung 13 kann in den folgenden Ausführungsbeispielen auch eine Heißcrimpverbindung verwendet werden.
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In 1 ist die erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 schematisch in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Verbindungsvorrichtung 1 weist einen Elektromaschinenkonnektorbereich 6 auf, welcher im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist. An den Elektromaschinenkonnektorbereich 6 grenzt ein Abkantungsbereich 17 an, in welchem die Verbindungsvorrichtung 1 um 90° abgekantet bzw. umgebogen ausgebildet ist. An den Abkantungsbereich 17 grenzt der Aufnahmebereich 18 mit einem rechteckigen Querschnitt an. Der Elektromaschinenkonnektorbereich 6, der Abkantungsbereich 17 und der Aufnahmebereich 18 sind monolithisch miteinander ausgebildet und Teile eines ersten Grundbauteils A. In den Aufnahmebereich 18 ist ein Endbereich 15 eines Flachgewebebands 11 aufgenommen und mittels einer Crimpverbindung 13 oder einer Heißcrimpverbindung, an diesem gehalten. Dieser Endbereich 15 des Flachgewebebands 11 ist in dieser bevorzugten Ausführungsform optional als kompaktierter sowie starrer Gegenhalterbereich 20 ausgebildet. Der Gegenhalterbereich 20 ist durch die Crimpverbindung 13 verdeckt. Ein anderer Endbereich 15 des Flachgewebebands 11 ist als kompaktierter oder heißkompaktierter sowie starrer Wechselrichterkonnektorbereich 8 ausgebildet. In dem Wechselrichterkonnektorbereich 8 ist eine Durchführung 12 zur Durchführung eines Befestigungsmittels ausgebildet. Zwischen dem Aufnahmebereich 18 und dem Wechselrichterkonnektorbereich 8 weist die Verbindungsvorrichtung leinen flexiblen Zwischenbereich 10 auf, welcher in dieser bevorzugten Ausführungsform durch das Flachgewebeband 11 gebildet ist. Der Gegenhalterbereich 20, der flexible Zwischenbereich 10 und der Wechselrichterkonnektorbereich 8 sind monolithisch miteinander ausgebildet und Teile eines zweiten Grundbauteils B.
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In einer zentralen Aufnahmeausnehmung des Elektromaschinenkonnektorbereichs 6 sind Einzeldrähte 7 eines nicht gezeigten Stators einer nicht abgebildeten Elektromaschine (vgl. 2) angeordnet und mittels einer Crimpverbindung 13 an dem Elektromaschinenkonnektorbereich 6 elektrisch leitend gehalten und stoffschlüssig verbunden.
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Dem Wechselrichterkonnektorbereich 8 benachbart ist eine Verbindungsschiene 9 eines Wechselrichters 5 angeordnet.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheit 3 schematisch in einer Seitenansicht. Die elektrische Antriebseinheit 3 weist eine Elektromaschine 2 auf, welche über starre Einzeldrähte 7 eines nicht gezeigten Stators der Elektromaschine 2 mit einem Elektromaschinenkonnektorbereich 6 einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 der elektrischen Antriebseinheit 3 mittels einer Crimpverbindung 13 elektrisch leitend verbunden ist. Ein starrer Wechselrichterkonnektorbereich 8 der Verbindungsvorrichtung 1 ist mittels eines Befestigungsmittels 19 an einer starren Verbindungsschiene 9 eines Wechselrichters 5 der elektrischen Antriebseinheit 3 reversibel fixiert. Die elektrische Antriebseinheit 3 weist für jede Phase der Elektromaschine 2 eine Verbindungsvorrichtung 1 auf, welche mit einer entsprechenden Phase des Wechselrichters 5 elektrisch gekoppelt ist.
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In 3 ist die erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 4 schematisch in einer Seitenansicht abgebildet. Das Kraftfahrzeug 4 weist eine elektrische Antriebseinheit 3 mit einer Elektromaschine 2 und einem Wechselrichter 5 auf, wobei jede Phase des Wechselrichters mittels je einer Verbindungsvorrichtung 1 der elektrischen Antriebseinheit 3 mit einer Phase der Elektromaschine 2 elektrisch gekoppelt ist. Der Einbau der elektrischen Antriebseinheit 3 in das Kraftfahrzeug 4 ist vorzugsweise achsparallel oder koaxial zur Vorderachse oder Hinterachse des Kraftfahrzeugs 4 erfolgt.
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4 zeigt verschiedene Herstellungsstadien der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 während der Herstellung mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einer perspektivischen Ansicht. Ausgehend von der linken Seite der 4 wird zunächst ein Rohr 14, insbesondere ein Kupferrohr, sowie ein Flachgewebeband 11 bereitgestellt, wobei das Flachgewebeband 11 beispielsweise in einem zentralen Bereich eine Isolierung 16 oder alternativ keine Isolierung aufweist. Ein Endabschnitt des Flachgewebebands 11 wird in einen Aufnahmebereich 18 des Rohrs 14 gesteckt und über eine Crimpverbindung 13 an diesem fixiert. Anschließend wird durch ein Abkanten des Aufnahmebereichs 18 um 90° ein Abkantungsbereich 17 der Verbindungsvorrichtung 1 hergestellt. Ein dem Aufnahmebereich 18 abgewandter Endbereich 15 des Flachgewebebands 11 wird durch Heißkompaktieren zu einem starren Wechselrichterkonnektorbereich 8 aus Vollmaterial geformt. Abschließend wird zur Fertigstellung der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 in den Wechselrichterkonnektorbereich 8 eine Durchführung 12, insbesondere durch Bohren, eingebracht.
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2 zeigt die zweite Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung 1 schematisch in einer Seitenansicht. Der Aufnahmebereich 18 mit einem rechteckigen Querschnitt grenzt an den Elektromaschinenkonnektorbereich 6. Der Elektromaschinenkonnektorbereich 6 und der Aufnahmebereich 18 sind monolithisch miteinander ausgebildet und Teile eines ersten Grundbauteils A. An den Aufnahmebereich 18 ist ein Endbereich 15 eines Flachgewebebands 11 aufgenommen und mittels einer Schweißverbindung 13, an diesem gehalten.
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Dieser Endbereich 15 des Flachgewebebands 11 ist in dieser zweiten bevorzugten Ausführungsform optional als kompaktierter sowie starrer Gegenhalterbereich 20 ausgebildet. Der Gegenhalterbereich 20 ist durch die Verbindung 13 einseitig mit dem Aufnahmebereich 18 stoffschlüssig verbunden. Der andere Endbereich 15 des Flachgewebebands 11 ist als kompaktierter oder heißkompaktierter sowie starrer Wechselrichterkonnektorbereich 8 ausgebildet. Zwischen dem Aufnahmebereich 18 und dem Wechselrichterkonnektorbereich 8 weist die Verbindungsvorrichtung 1 einen flexiblen Zwischenbereich 10 auf, welcher in dieser bevorzugten Ausführungsform durch das Flachgewebeband 11 gebildet ist. Der Gegenhalterbereich 20, der flexible Zwischenbereich 10 und der Wechselrichterkonnektorbereich 8 sind monolithisch miteinander ausgebildet und Teile eines zweiten Grundbauteils B. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein dem Elektromaschinenkonnektorbereich 6zugewandter Abschnitt des flexiblen Zwischenbereich 10 orthogonal zum Elektromaschinenkonnektorbereich 6 angeordnet, es gibt aber keinen Abkantungsbereich und der Aufnahmebereich 18 ist aber parallel zum Elektromaschinenkonnektorbereich 6 angeordnet. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann aber auch der ersten Ausführungsform entsprechende Abkantungsbereich zwischen dem Elektromaschinenkonnektorbereich 6 und dem Aufnahmebereich 18 angeordnet und der Aufnahmebereich 18 kann dann entsprechend auch wenigstens orthogonal zum Elektromaschinenkonnektorbereich 6 angeordnet sein.
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Bei der Herstellung der Verbindungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform wird zunächst ein Rohr 14, insbesondere ein Kupferrohr, sowie ein Flachgewebeband 11 bereitgestellt, wobei das Flachgewebeband 11 beispielsweise in einem zentralen Bereich eine Isolierung 16 oder alternativ keine Isolierung aufweist. Ein Endabschnitt des Flachgewebebands 11 wird an einen Aufnahmebereich 18 des Rohrs 14 geführt und über eine Verbindung 13 an diesem durch Widerstandpressschweißen fixiert. Dabei wird der Aufnahmebereich 18 und das Endabschnitt des Flachgewebebandes 11 zusammengedrückt und durch einen elektrischen Strom durchströmt. Dabei wird der Aufnahmebereich 18 des Rohrs 14 verformt, indem das Rohr 14 flachgedrückt wird, die Innenseiten des Rohrs 14 legen sich an sich an und das Endabschnitt des Flachgewebebandes 11 verbindet sich stoffschlüssig mit dem Aufnahmebereich 18. Ein dem Aufnahmebereich 18 abgewandter Endbereich 15 des Flachgewebebands 11 wird durch Heißkompaktieren zu einem starren Wechselrichterkonnektorbereich 8 aus Vollmaterial geformt. Abschließend wird zur Fertigstellung der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 in den Wechselrichterkonnektorbereich 8 eine Durchführung 12, insbesondere durch Bohren, eingebracht. Das Heißkompaktieren des dem Aufnahmebereich 18 abgewandten Endbereichs 15 des Flachgewebebands 11 kann vorteilhaft auch zusammen mit einem Heißkompaktieren des dem Aufnahmebereich 18 zugewandter Endbereich 15 des Flachgewebebands 11 erfolgen und zwar noch vor dem Anführen des Endabschnitt des Flachgewebebands 11 an einen Aufnahmebereich 18, d .h. noch vor dem Widerstandpressschweißen. Anschließend kann gegebenenfalls durch ein Abkanten des Aufnahmebereichs 18 um 90° ein Abkantungsbereich der Verbindungsvorrichtung 1 hergestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsvorrichtung
- 2
- Elektromaschine
- 3
- elektrische Antriebseinheit
- 4
- Kraftfahrzeug
- 5
- Wechselrichter
- 6
- Elektromaschinenkonnektorbereich
- 7
- Einzeldraht
- 8
- Wechselrichterkonnektorbereich
- 9
- Verbindungsschiene
- 10
- Zwischenbereich
- 11
- Flachgewebeband
- 12
- Durchführung
- 13
- Verbindung
- 14
- Rohr
- 15
- Endbereich
- 16
- Isolierung
- 17
- Abkantungsbereich
- 18
- Aufnahmebereich
- 19
- Befestigungsmittel
- 20
- Gegenhalterbereich
- A
- erstes Grundbauteil
- B
- zweites Grundbauteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012216451 A1 [0003]
- DE 10354284 B4 [0003]
- DE 102008054585 A1 [0003]
- DE 10057140 A1 [0003]
