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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten eines Durchtritts einer elektrischen Leitung gegenüber einem Gehäuseelement und ein Verfahren zum Herstellen einer entsprechenden Vorrichtung.
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Bei Hochvoltkomponenten, beispielsweise einer Hochvolt-Batterie, müssen die elektrischen Leitungen am Gehäuse der Hochvoltkomponente unter anderem gegen Spritzwasser und Verschmutzung abgedichtet werden, um eine sichere elektrische Versorgung der Hochvoltkomponente zu gewährleisten. Wenn Spritzwasser in die elektrischen Leitungen innerhalb der Hochvoltkomponente gelangt, kann dies zu einer Unterbrechung der elektrischen Versorgung und zu einer Gefährdung durch Stromschläge führen.
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Stand der Technik
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Die
US 2017 250 510 A1 zeigt eine Kontaktstelle mit einem Flachleiter, einem Kontaktteil, das mit dem Flachleiter in einem Anschlussbereich verbunden ist, einem Leiter, der mit dem Kontaktteil verbindbar ist, einem mehrschaligen Gehäuse, das Kontaktteil und Anschlussbereich abdeckt und durch Umschließen des Flachleiters am Flachleiter selbsttragend befestigt ist, wobei das Gehäuse ein Spritzgussteil mit zumindest drei Öffnungen, zwei für den Flachleiter und eine für den Leiter, ist und zumindest an einem Teil der Öffnungen eine Dichtung angebracht ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine fluiddichte Abdichtung elektrischer Leitungen aufzuzeigen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abdichten eines Durchtritts einer elektrischen Leitung gegenüber einem Gehäuseelement mit einem Trägerelement, welches die elektrische Leitung bis auf einen Bereich um ein Befestigungselement vollständig umschließt und das Befestigungselement eingerichtet ist, die elektrische Leitung mit einer weiteren elektrischen Leitung mit einem zu dem Befestigungselement korrespondierenden weiteren Befestigungselement elektrisch zu verbinden. Des Weiteren weißt die Vorrichtung ein Dichtelement auf, das eingerichtet ist, das Trägerelement gegenüber dem Gehäuseelement bei einem Verbinden des Gehäuseelements mit dem Dichtelement fluiddicht abzudichten. Im Sinne der vorliegenden Patentanmeldung wird unter elektrischer Leitung jede zum Strom führend geeignete flexible oder starre elektrische Verbindung verstanden, die neben Kabel auch beispielsweise eine Stromschiene umfasst und mittels des Befestigungselements mit einer weiteren Stromschiene oder einem Kabel als weitere elektrische Leitung verbindbar ist. Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von elektrischen Leitungen aufweisen. Vorzugsweise kann bei einer Stromschiene als elektrische Leitung eine Gewindebuchse als das Befestigungselement eingepresst sein, wodurch mithilfe einer Schraube als das weitere Befestigungselement mit der weiteren Stromschiene sowohl elektrisch als auch mechanisch verbunden werden kann. Anstelle der Gewindebuchse, kann ebenso ein Bolzen in der elektrischen Leitung befestigt sein, womit die elektrische Leitung mit einer weiteren elektrischen Leitung verbindbar ist.
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Das Gehäuseelement ist Teil eines Gehäuses einer Hochvolt-Komponente, zum Beispiel einer Hochvolt-Batterie oder einer Hochvolt-Schaltbox. Durch das Dichtelement, welches mit dem Trägerelement der elektrischen Leitung verbindbar ist, ist das Trägerelement gegenüber dem Gehäuseelement fluiddicht, insbesondere gegen Spritzwasser, abgedichtet. Das Trägerelement umschließt die elektrische Leitung, bis auf einen Bereich um das Befestigungselement vollständig, sodass ein unmittelbarer Bereich zwischen Trägerelement und elektrischer Leitung ebenfalls fluiddicht abgedichtet ist.
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Weiterhin kann das Trägerelement an die elektrische Leitung angespritzt sein. Insbesondere kann das Trägerelement aus Kunststoff bestehen, der während des Auftragens viskos ist und danach aushärtet. Das Trägerelement umschließt die elektrische Leitung bis auf den Bereich des Befestigungselements vollständig, sodass eine Dichtigkeit der elektrischen Leitung gegenüber dem Träger gewährleistet ist. Zusätzlich kann das Trägerelement Clipelemente aufweisen, welche während dem Anspritzen des Trägerelements mit angespritzt werden. Zu den Clipelementen des Trägerelements können korrespondierenden Elemente des Dichtelements angeordnet sein, wodurch das Dichtelement mittels der Clipelemente mit dem Trägerelement verbunden werden kann. Das Trägerelement kann dabei beliebig weit über die Länge der elektrischen Leitung angespritzt werden.
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Ferner ist das Trägerelement separat herstellbar und mit der elektrischen Leitung verbindbar. Beispielsweise kann das Trägerelement als ein separates Spritzgusselement gefertigt sein. Um das Trägerelement mit der elektrischen Leitung zu verbinden, kann das Trägerelement auf die elektrische Leitung aufgeschoben werden. Vor dem Aufschieben des Trägerelements auf die elektrische Leitung kann zum Beispiel ein Kleber auf die Innenfläche des Trägerelements aufgetragen werden, damit eine haftende Verbindung zwischen dem Trägerelement und der elektrischen Leitung entsteht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dichtelement an das Trägerelement angespritzt, wobei ein viskoses Material, wie ein thermoplastischer Kunststoff, auf das Trägerelement als Dichtelement aufgetragen wird und anschließend aushärtet. Das Dichtelement kann eine Weichkomponente umfassen, sodass die Aufbringung des viskosen Materials erleichtert wird. Das angespritzte Dichtelement dichtet nach dem Aushärten den Durchtritt der elektrischen Leitung gegenüber dem Gehäuseelement fluiddicht ab.
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In einer alternativen oder weiteren Ausführungsform umfasst das Dichtelement einen Dichtring, welcher mit dem Trägerelement verbindbar ist. Der Dichtring kann beispielsweise ein O-Ring sein und auf das Trägerelement, insbesondere in eine vorgesehene Nut des Trägerelements, aufgesetzt werden. Über Befestigungselemente kann der Dichtring mit dem Trägerelement zusätzlich verbunden werden. Zum Beispiel kann das Trägerelement in einem Verbindungsbereich des Trägerelements mit dem Dichtring Rastnasen aufweisen. Über Rastelemente ist der Dichtring mit dem Trägerelement in dem Verbindungsbereich verbindbar, indem die Rastelemente in die Rastnasen des Trägerelements einrasten. Alternativ kann der Dichtring mit dem Trägerelement verklebt werden.
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Weiterhin ist das Dichtelement zumindest teilweise umlaufend um eine zu dem Durchtritt des Gehäuseelements korrespondierende Form des Trägerelements angeordnet. Das Dichtelement schmiegt sich somit passend an die Form des Durchtritts an, womit die fluiddichte Abdichtung der elektrischen Leitung gegenüber dem gesamten Durchtritt des Gehäuseelements sichergestellt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform ist ein weiteres Dichtelement in dem ausgesparten Bereich um das Befestigungselement angeordnet und eingerichtet, den ausgesparten Bereich abzudichten. Das weitere Dichtelement kann an den ausgesparten Bereich angespritzt werden oder als ein separates Bauteil mit dem ausgesparten Bereich verbunden werden. Beispielsweise kann das weitere Dichtelement in den ausgesparten Bereich eingesetzt und mit diesem mittels Verbindungsmitteln, wie Kleber, verbunden werden. Das weitere Dichtelement dichtet in dem ausgesparten Bereich fluiddicht, zum Beispiel gegen Spritzwasser, ab.
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Ferner ist das Trägerelement eingerichtet, eine Vielzahl von miteinander elektrisch verbundenen elektrischen Leitungen bis auf einen Bereich um das Befestigungselement vollständig zu umschließen. Dabei kann das Trägerelement mehrere elektrische Leitungen umfassen, die insbesondere durch Führungselemente innerhalb des Trägerelements relativ zueinander angeordnet und fixiert werden können. Zum Beispiel kann das Trägerelement zwei elektrische Leitungen umfassen, wobei jede der zwei elektrischen Leitungen mit einer weiteren elektrischen Leitung mithilfe des Befestigungselements verbunden ist. Dabei kann in die elektrische Leitung die Gewindebuchse eingepresst sein. Über die Schraube, welche in die Gewindebuchse eingeschraubt wird, kann die weitere elektrischen Leitung mit der elektrischen Leitung verbunden werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Abdichten eines Durchtritts einer elektrischen Leitung gegenüber einem Gehäuseelement umfassend ein Bereitstellen mindestens einer elektrischen Leitung; ein Anordnen eines Trägerelements an die bereitgestellte elektrische Leitung, wobei das Trägerelement die elektrische Leitung bis auf einen Bereich um ein Befestigungselement vollständig umschließt und das Befestigungselement eingerichtet ist, die elektrische Leitung mit einer weiteren elektrischen Leitung mit einem zu dem Befestigungselement korrespondierenden weiteren Befestigungselement elektrisch und mechanisch zu verbinden.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Anordnen eines Dichtelements an das an die elektrische Leitung angeordnete Trägerelement und ein Verbinden des Gehäuseelements mit dem angeordneten Dichtelement, wobei das Dichtelement eingerichtet ist, einen Bereich zwischen dem Trägerelement und der elektrischen Leitung fluiddicht abzudichten.
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Die elektrische Leitung kann zum Beispiel in eine Spritzgussmaschine eingelegt werden. Anschließend erfolgt ein Anspritzen des Trägerelements, insbesondere als viskosen Kunststoff, der sich nach dem Aushärten verfestigt und das Trägerelement bildet, an die elektrische Leitung mithilfe eins ersten Werkzeugs, sodass das Trägerelement die elektrische Leitung bis auf einen Bereich um das Befestigungselement vollständig umschließt. Nach dem Anspritzen des Trägerelements an die elektrische Leitung kann das Dichtelement an das Trägerelement mithilfe eines zweiten Werkzeugs angespritzt werden. Der Kunststoff des Dichtelements kann sich das vom angespritzten Kunststoff des Trägerelements unterscheiden. Abschließend kann das Gehäuseelement mit dem Dichtelement verbunden werden. Beispielsweise kann das Gehäuseelement über Clipelemente mit dem Dichtelement verbunden werden. Dabei können das Gehäuseelement und das Dichtelement korrespondierende Clipelemente aufweisen, womit das Gehäuseelement und das Dichtelement miteinander verbindbar sind.
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Alternativ können das Trägerelement und das Dichtelement als separate Bauteile hergestellt werden. Das Trägerelement kann auf die elektrische Leitung aufgeschoben werden. Das Dichtelement kann mit dem Trägerelement verbunden werden, indem beispielsweise ein Kleber auf das Trägerelement aufgetragen wird und das Dichtelement auf das Trägerelement aufgesetzt wird. Ebenfalls kann das Trägerelement an die elektrische Leitung angespritzt werden, während das Dichtelement separat hergestellt wird und mit dem Trägerelement verbunden wird.
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Das Anbringen des Dichtelements und des Trägerelement kann vorteilhafterweise in einem 2-K-Spritzgussverfahren erfolgen. Beim Anspritzen des Trägerelements an die elektrische Leitung wird das Dichtelement aus einem zweiten Material mit hergestellt, beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer oder Silikon. Das Dichtelement kann sich dann so gut an das Gehäuseelement anschmiegen.
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Das Dichtelement kann weiterhin mehrteilig ausgestaltet sein. Dabei können beispielsweise zwei „L-förmige“ Teile des Dichtelements an das Trägerelement angespritzt werden. Hierbei kann durch eine Überlappung von mehreren Dichtzonen durch die mehrteilige Ausbildung des Dichtelements die fluiddichte Abdichtung weiter verbessert werden.
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Ferner umfasst das Anordnen eines Dichtelements an das Trägerelement ein Anordnen eines weiteren Dichtelements in dem ausgesparten Bereich. Das weitere Dichtelement kann an den ausgesparten Bereich angespritzt werden. Alternativ kann das weitere Dichtelement separat hergestellt werden und beispielsweise an den ausgesparten Bereich geklebt werden.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher erläutert. In den Figuren zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Abdichten eines Durchtritts elektrischer Leitungen gegenüber einem Gehäuseelement mit einem Trägerelement gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung zum Abdichten eines Durchtritts elektrischer Leitungen gegenüber einem Gehäuseelement mit einem Trägerelement gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 3 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung zum Abdichten eines Durchtritts einer elektrischen Leitung gegenüber einem Gehäuseelement mit einem Trägerelement;
- 4 eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Herstellen einer Vorrichtung zum Abdichten einer Durchtritts einer elektrischen Leitung gegenüber einem Gehäuseelement.
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zum Abdichten eines Durchtritts 108 elektrischer Leitungen 101, 101a gegenüber einem Gehäuseelement 104 mit einem Trägerelement 102 in perspektivischer Ansicht gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Zwei elektrische Leitungen 101 sind von einem Trägerelement 102 bis auf einen Bereich um ein Befestigungselement 107 vollständig umschlossen. Das Trägerelement 102 kann an die elektrischen Leitungen 101 angespritzt werden oder als separates Bauteil hergestellt werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 sind die elektrischen Leitungen 101,101a eine Stromschiene. In die elektrischen Leitungen 101, 101a ist jeweils eine Gewindebuchse 107 als Befestigungselement eingepresst. Mithilfe der Gewindebuchsen 107 sind die elektrischen Leitungen 101,101a mit weiteren elektrischen Leitungen zum Beispiel über Schrauben 106 sowohl elektrisch als auch mechanisch verbindbar. An dem Trägerelement 102 ist an dem Durchtritt der elektrischen Leitungen 101, 101 a gegenüber einem Gehäuseelement 104 ein Dichtelement 103 angeordnet. Das Dichtelement 103 ist mit dem Trägerelement 102 verbunden. Beispielsweise kann das Dichtelement 103 an das Trägerelement 102 angespritzt sein.
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Alternativ kann das Dichtelement 103 als separates Bauteil hergestellt werden und mit dem Trägerelement 102 zum Beispiel mithilfe eines Klebers verbunden werden.
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Durch die Verbindung des Trägerelements 102 mit den elektrischen Leitungen 101,101 a, dem Dichtelement 103 mit dem Trägerelement 102 und dem Dichtelement 103 mit dem Gehäuseelement 104 ist der Durchtritt 108 der elektrischen Leitungen 101, 101a gegenüber dem Gehäuseelement 104 fluiddicht abgedichtet, insbesondere wenn das Trägerelement 102 und das Dichtelement 103 angespritzt sind.
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Die 2 zeigt die Vorrichtung 101 zum Abdichten eines Durchtritts 108 der elektrischen Leitungen 101,101a gegenüber einem Gehäuseelement 104 in perspektivischer Ansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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Gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel sind an den elektrischen Leitungen 101, 101a mithilfe von Schrauben 106 Kabelschuhe 105 befestigt. Dabei sind die Schrauben 106 in den Gewindebuchsen 107 der elektrischen Leitungen 101, 101 a verschraubt. Die Kabelschuhe 105 können an einem Leitungsende einer weiteren Leitung angeordnet sein.
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Die 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Vorrichtung 100 zum Abdichten eines Durchtritts 108 einer elektrischen Leitung 101 gegenüber einem Gehäuseelement 104 mit einem Trägerelement 102.
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Die 4 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens zum Herstellen einer Vorrichtung 100 zum Abdichten einer Durchtritts 108 einer elektrischen Leitung 101 gegenüber einem Gehäuseelement 104.
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In einem ersten Schritt (S1) wird mindestens eine elektrische Leitung 101 bereitgestellt. Beispielsweise kann die elektrische Leitung 101 in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt werden. Die elektrische Leitung 101 kann eine eingepresste Gewindebuchse 107 als Teil eines Befestigungselements aufweisen.
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In einem zweiten Schritt (S2) wird das Trägerelement 102 an die mindestens eine bereitgestellte elektrische Leitung 101 angeordnet. Das Trägerelement 102 umschließt die elektrische Leitung 101 bis auf einen Bereich um die Gewindebuchse 107 vollständig.
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Beispielsweise kann das Trägerelement 102 an die elektrische Leitung 101 angespritzt werden. Alternativ kann das Trägerelement 102 als ein separates Bauteil hergestellt werden und mit der elektrischen Leitung 101 verbunden werden. Hierfür kann das Trägerelement 102 zum Beispiel auf die elektrische Leitung 101 aufgeschoben oder aufgeklebt werden.
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Gemäß einem dritten Schritt (S3) wird das Dichtelement 103 an dem Trägerelement 102 angeordnet.
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Das Dichtelement 103 kann an das Trägerelement 102 als viskoser Kunststoff angespritzt werden und härtet anschließend aus. Das Trägerelement 102 weist eine zu dem Durchtritt korrespondierende äußere Form auf, an welcher das Dichtelement 103 an dem Trägerelement 102 angeordnet und mit dem Trägerelement 102 verbunden wird. Weiterhin kann das Dichtelement 103 als separates Bauteil hergestellt werden und mit dem Trägerelement 102 verbunden werden.
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Beispielsweise kann das Dichtelement 103 auf dem Trägerelement 102 über Clipelemente befestigt werden. Durch das Dichtelement 103 wird das Trägerelement 102 gegenüber dem Gehäuseelement 104 fluiddicht abgedichtet, wenn das Gehäuseelement 104 mit dem Dichtelement 103 verbunden ist.
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In einem vierten Schritt (S4) wird das Gehäuseelement 104 mit dem Dichtelement 103 verbunden. Das Gehäuseelement 104 kann mit dem Dichtelement 103 über Clipelemente verbunden werden. Dabei können an dem Gehäuseelement 104 in einem Verbindungsbereich zwischen Gehäuseelement 104 und Dichtelement 103 Clipelemente angeordnet sein. Das Dichtelement 103 weist zu den Clipelementen korrespondierende Elemente auf, um die Clipelemente mit den korrespondierenden Elementen zu verclipsen und dadurch das Gehäuseelement 104 mit dem Dichtelement 103 zu verbinden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 101, 101a
- elektrische Leitung
- 102
- Trägerelement
- 103
- Dichtelement
- 104
- Gehäuseelement
- 105
- Kabelschuh
- 106
- Schraube
- 107
- Gewindebuchse
- 108
- Durchtritt
- S1
- Bereitstellen elektrische Leitung
- S2
- Anordnen Trägerelement
- S3
- Anordnen Dichtelement
- S4
- Verbinden Gehäuseelement mit Dichtelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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