DE102020126962A1

DE102020126962A1 - Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse und Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters mit der Anordnung

Info

Publication number: DE102020126962A1
Application number: DE102020126962.5A
Authority: DE
Inventors: Michael Hoffmann; Bernd Guntermann
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-10-14
Publication date: 2021-07-22
Also published as: CN114902499A; JP7397998B2; WO2021149972A1; JP2023508049A; US20220399677A1; KR20220092612A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (20) zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch ein Gehäuse (2), insbesondere einer Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters (1). Die Anordnung (20) weist mindestens eine Steckverbindung (21, 22, 22a) mit mindestens einem Steckverbinder (24, 25) zum Übertragen von elektrischer Energie sowie ein Aufnahmeelement (23) zur Aufnahme des mindestens einen Steckverbinders (24, 25) auf. Das Aufnahmeelement (23) ist am Gehäuse fixierbar. Das Aufnahmeelement (23) weist an einer in ein vom Gehäuse (2) umschlossenes Volumen weisend ausgerichteten Innenseite eine Öffnung (29) zur Aufnahme eines Befestigungselements (35) zum Fixieren des Aufnahmeelements (23) am Gehäuse (2) auf. Die Öffnung (29) ist von der Innenseite ausgehend, sich in das Aufnahmeelement (23) erstreckend, sowie im Aufnahmeelement (23) endend ausgebildet. Das Befestigungselement (35) ist vom vom Gehäuse (2) umschlossenen Volumen aus durch eine im Gehäuse (2) ausgebildete Durchgangsöffnung (40) hindurch in die Öffnung (29) eingeführt angeordnet. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere einen Elektromotor, mit der erfindungsgemäßen Anordnung (20) zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch das Gehäuse, ein Verfahren zum Montieren der Anordnung sowie eine Verwendung der Anordnung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch ein Gehäuse, insbesondere einer Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, wie eines Elektromotors, speziell zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids, wie eines Kältemittels. Die Anordnung weist mindestens eine Steckverbindung mit mindestens einem Steckverbinder zum Übertragen von elektrischer Energie sowie ein Aufnahmeelement zur Aufnahme des Steckverbinders auf. Das Aufnahmeelement ist am Gehäuse fixierbar. Die Erfindung betrifft zudem eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere einen Elektromotor, mit der Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse sowie ein Verfahren zum Montieren der Anordnung an der Vorrichtung zum Antreiben des Verdichters. Der Verdichter kann im Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
Aus dem Stand der Technik bekannte Verdichter für mobile Anwendungen, insbesondere für Klimatisierungssysteme von Kraftfahrzeugen, zum Fördern von Kältemittel durch einen Kältemittelkreislauf, auch als Kältemittelverdichter bezeichnet, werden unabhängig vom Kältemittel oft als Kolbenverdichter mit variablem Hubvolumen oder als Scrollverdichter ausgebildet. Die Verdichter werden dabei entweder über eine Riemenscheibe oder elektrisch angetrieben.
Ein elektrisch angetriebener Verdichter weist neben dem Elektromotor zum Antreiben des jeweiligen Verdichtungsmechanismus einen Wechselrichter zum Antreiben des Elektromotors auf. Der Wechselrichter dient zum Umwandeln von Gleichstrom einer Fahrzeugbatterie in Drehstrom, welcher dem Elektromotor durch elektrische Verbindungen zugeführt wird.
Der Wechselrichter weist Steckeranschlüsse für als Stifte ausgebildete Steckverbinder zum elektrischen Verbinden mit Anschlüssen des Elektromotors auf, welche wiederum mit Anschlussleitungen von Leitungsdrähten der Spulen des Stators elektrisch verbunden sind. Die Anschlüsse des Elektromotors sind in einem Steckergehäuse ausgebildet, welches an einer in axialer Richtung des Stators ausgerichteten Stirnseite des Stators angeordnet ist.
Die am Wechselrichter beziehungsweise auf einer Leiterplatte einer Schaltvorrichtung des Verdichters und außerhalb eines Gehäuses des Verdichters angeordneten und als Stifte ausgebildeten Steckverbinder werden bei der Montage des Verdichters jeweils in einen im Steckergehäuse vorgesehenen Verbindungsanschluss eingesteckt und jeweils mit einem mit einem entsprechenden Leitungsdraht, insbesondere einer Anschlussleitung des Leitungsdrahtes, verbundenen Endstück kontaktiert. Die durch das Gehäuse zum außerhalb des Gehäuses angeordneten Wechselrichter geführten Steckverbinder sind abzudichten.
Herkömmlich werden die elektrisch angetriebenen Verdichter jeweils mit einer Steckverbindung für Anschlüsse zum Übertragen von elektrischer Energie und Kommunikationssignalen im Niederspannungsbereich sowie einer Steckverbindung für Anschlüsse zum Übertragen von elektrischer Energie im Hochspannungsbereich ausgebildet, welche jeweils über eine Vielzahl von Schraubverbindungen und mit einem Dichtelement oder mehreren Dichtelementen mit dem Gehäuse verbunden sind. Folglich werden die zwei separat zu installierenden und die Spannungsversorgung sowie die Kommunikation sicherstellenden Steckverbindungen mit einer Vielzahl von Schrauben und Dichtelementen, insbesondere zwei Axialdichtungen und zwei Radialdichtungen, montiert.
Die große Anzahl der separaten Dichtelemente und die von außen an das Gehäuse des Verdichters montierten Schraubverbindungen sowie deren Anordnung und Ausbildung bewirken ein hohes Risiko für Verschmutzungen, was die Herstellungskosten und Montagezeiten erhöht. Zudem erfordern die Schraubverbindungen einen Mindestbauraum am Gehäuse, um die Schrauben von außen in das Gehäuse einbringen zu können.
Aus der DE 10 2015 119 131 A1 geht eine Steckverbinderanordnung mit einem ersten elektrischen Steckverbinder und einem zweiten elektrischen Steckverbinder hervor. Die Steckverbinder weisen jeweils ein Gehäuse mit einem Eingang und einem Ausgang auf. Mindestens eines der Gehäuse umschließt einen Innenraum, in welchem zwischen dem Eingang und dem Ausgang Stromschienen angeordnet sind. Die Gehäuse beider Steckverbinder sind als ein gemeinsames Kunststoffspritzgussteil miteinander verbunden.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Steckverbindungen mit einer hohen Anzahl an Komponenten und damit einem ausgedehnten Bauraum erfordern eine ausgedehnte Montagezeit, da zudem der mögliche Bauraum innerhalb des Gehäuses der Verdichter und folglich auch der Bauraum für die elektrischen Steckverbindungen sehr gering sind. Des Weiteren verursachen die aus der Vielzahl an Komponenten ausgebildeten Steckverbindungen hohe Materialkosten, Herstellungskosten und Lagerkosten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse für eine Vorrichtung zum Antreiben eines elektrisch angetriebenen Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere eines Elektromotors, welche sich auf einfache Weise und damit zeitsparend montieren lässt. Dabei sollen insbesondere neben der Komplexität des Aufbaus auch der Bauraum der Anordnung und damit unter anderem auch der erforderliche Bauraum der Vorrichtung minimiert werden. Die Anordnung soll eine möglichst geringe Anzahl an Einzelkomponenten aufweisen sowie konstruktiv einfach realisierbar sein, auch um die Kosten bei der Herstellung zu minimieren. Die Vorrichtung soll gegen Schmutz von außen geschützt sein, auch um die Lebensdauer der Vorrichtung zu maximieren.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch ein Gehäuse, insbesondere einer Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, gelöst. Die Anordnung ist mit mindestens einer Steckverbindung mit mindestens einem Steckverbinder zum Übertragen von elektrischer Energie sowie einem Aufnahmeelement zur Aufnahme des mindestens einen Steckverbinders ausgebildet. Das Aufnahmeelement ist am Gehäuse fixierbar.
Nach der Konzeption der Erfindung weist das Aufnahmeelement an einer in ein vom Gehäuse umschlossenes Volumen weisend ausgerichteten Innenseite lediglich eine Öffnung zur Aufnahme eines Befestigungselements zum Fixieren des Aufnahmeelements am Gehäuse auf. Die Öffnung erstreckt sich von der Innenseite ausgehend in das Aufnahmeelement hinein und endet innerhalb des Aufnahmeelements. Das Befestigungselement ist vom vom Gehäuse umschlossenen Volumen aus durch eine im Gehäuse ausgebildete Durchgangsöffnung hindurch in die Öffnung eingeführt angeordnet. Die Öffnung ist folglich vorteilhaft als ein Sackloch ohne eine Verbindung zu einer der Innenseite gegenüberliegenden Außenseite des Aufnahmeelements ausgebildet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Aufnahmeelement an der Innenseite eine in das vom Gehäuse umschlossene Volumen hineinragende Ausformung mit der Öffnung zur Aufnahme des Befestigungselements auf. Die Ausformung und die Öffnung sind insbesondere orthogonal zu einer in einer Ebene angeordneten Wandung des Aufnahmeelements ausgerichtet. Die Ausformung weist vorzugsweise eine kreiszylindrische Form, insbesondere eine hohlkreiszylindrische Form, oder die Form eines Hohlkegelstumpfs mit der in axialer Richtung ausgerichteten Öffnung auf. Dabei ist die Ausformung an einer ersten Stirnseite mit der Wandung des Aufnahmeelements derart verbunden, dass die Öffnung verschlossen ist. Das Aufnahmeelement und die Ausformung sind bevorzugt als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente, insbesondere als ein einteiliges Spritzgusselement, ausgebildet. Die die Form eines Sacklochs aufweisende und innerhalb der Ausformung beziehungsweise des Aufnahmeelements vorgesehene Öffnung ist an der in das vom Gehäuse umschlossene Volumen weisenden, zur ersten Stirnseite distal ausgebildeten freien zweiten Stirnseite der Ausformung geöffnet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist innerhalb der Öffnung eine Aufnahmehülse zur Aufnahme des Befestigungselements angeordnet. Die Aufnahmehülse weist vorzugsweise im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders auf. Dabei korrespondiert eine Außenform der Aufnahmehülse in Abmessung und Gestalt mit einer Innenform der Öffnung. Die Aufnahmehülse ist bevorzugt im Wesentlichen in der Form eines Hohlkreiszylinders ausgebildet. Dabei entspricht ein Außendurchmesser der Aufnahmehülse einem Innendurchmesser der kreiszylindrischen Öffnung. Die Ausformung mit der Öffnung und die Aufnahmehülse sind insbesondere koaxial zueinander angeordnet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Aufnahmehülse, insbesondere durch Formschluss, unbeweglich innerhalb der Öffnung integriert ist. Die Aufnahmehülse weist vorteilhaft einen als hohlzylinderförmiger Kreisring ausgebildeten Überstand auf, welcher insbesondere mittig zwischen den Stirnseiten der Aufnahmehülse angeordnet ist. Dabei ist ein Außendurchmesser des Überstands größer als ein Außendurchmesser der Aufnahmehülse in vom Überstand abweichenden Bereichen, sodass der Überstand umfänglich aus einer äußeren Mantelfläche der Aufnahmehülse hervorragt. Die äußere Mantelfläche der Aufnahmehülse korrespondiert zusammen mit dem Überstand mit der Innenfläche der Öffnung derart, dass ein Verschieben der Aufnahmehülse innerhalb der Öffnung in axialer Richtung verhindert wird. Die vorzugsweise aus einem Metall ausgebildete Aufnahmehülse ist in dem vorteilhaft als Spritzgusselement vorgesehenen Aufnahmeelement eingespritzt integriert beziehungsweise vom Aufnahmeelement umgeben angeordnet. Das Aufnahmeelement und die Aufnahmehülse sind dabei formschlüssig miteinander verbunden.
Der Überstand kann an einer äußeren Mantelfläche mit einer in axialer Richtung verlaufenden Nut als Verdrehsicherung der Aufnahmehülse in Umfangsrichtung innerhalb der Öffnung des Aufnahmeelements ausgebildet sein. Eine innere Mantelfläche der Aufnahmehülse kann ein Innengewinde aufweisen, welches mit einem Außengewinde eines als Schraube oder Gewindebolzen ausgebildeten Befestigungselements korrespondiert. Damit stellen die Ausformung des Aufnahmeelements mit der Öffnung sowie die in der Öffnung integrierte Aufnahmehülse und das Befestigungselement eine Schraubverbindung zum Fixieren des Aufnahmeelements am Gehäuse dar.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung mit einem in einer radialen Richtung und einer axialen Richtung wirkenden Dichtelement ausgebildet, welches das Aufnahmeelement in der radialen Richtung vollumfänglich umschließt sowie in der radialen Richtung und der axialen Richtung zwischen dem Gehäuse und dem Aufnahmeelement angeordnet ist. Das Dichtelement kann aus einem Elastomer ausgebildet sein, um an den Dichtflächen jeweils eine hermetisch abdichtende Verbindung zu gewährleisten.
Das Dichtelement weist vorteilhaft einen in radialer Richtung wirkenden ersten Bereich sowie einen in axialer Richtung wirkenden zweiten Bereich auf. Dabei ist das Dichtelement mit dem ersten Bereich in einer Umfangsrichtung das Aufnahmeelement vollumfänglich umschließend und mit dem zweiten Bereich in axialer Richtung am Aufnahmeelement anliegend angeordnet. Das Dichtelement ist insbesondere mit dem ersten Bereich innerhalb einer Durchgangsöffnung des Gehäuses in radialer Richtung zwischen einer die Durchgangsöffnung umschließenden Mantelfläche einer Wandung des Gehäuses und dem Aufnahmeelement positioniert, während der zweite Bereich des Dichtelements in axialer Richtung vollumfänglich um die Durchgangsöffnung herum zwischen dem Aufnahmeelement und einer Stirnfläche der die Durchgangsöffnung umschließenden Wandung des Gehäuses angeordnet ist.
Der erste Bereich des Dichtelements ist vorzugsweise im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet und liegt mit einer inneren Mantelfläche am Aufnahmeelement an. Dabei kann der erste Bereich des Dichtelements an einer äußeren Mantelfläche als Dichtlippen ausgebildete Erweiterungen aufweisen, welche an der die Durchgangsöffnung umschließenden Mantelfläche der Wandung des Gehäuses elastisch verformt anliegen. Der erste Bereich des Dichtelements weist vorteilhaft drei oder vier sich in Umfangsrichtung erstreckende und umfänglich geschlossene Dichtlippen auf.
Der zweite Bereich des Dichtelements ist bevorzugt in der Form einer Kreisringscheibe ausgebildet, welche orthogonal zum ersten Dichtbereich ausgerichtet und mit dem ersten Dichtbereich verbunden ist. Dabei kann der zweite Bereich des Dichtelements in axialer Richtung beiderseits jeweils eine umfänglich verlaufende und geschlossene Verdickung aufweisen. Die Verdickungen sind insbesondere mit gleichen Durchmessern ausgebildet, die Symmetrieachsen sind vorzugsweise identisch.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind eine erste Steckverbindung mit ersten Steckverbindern und eine zweite Steckverbindung mit zweiten Steckverbindern zum Übertragen von elektrischer Energie in unabhängigen Übertragungsbereichen vorgesehen. Dabei ist das Aufnahmeelement mit den ersten Steckverbindern der ersten Steckverbindung sowie den zweiten Steckverbindern der zweiten Steckverbindung als eine integrale und zusammenhängende Einheit sowie einteilige Komponente ausgebildet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die vorteilhaft jeweils die Form eines geraden Stiftes aufweisenden Steckverbinder jeweils innerhalb einer im Aufnahmeelement ausgebildeten Durchführung angeordnet. Dabei ist jeder Steckverbinder innerhalb der Durchführung vorzugsweise vollumfänglich vom Aufnahmeelement umschlossen und mit dem Aufnahmeelement hermetisch dicht verbunden. Das Aufnahmeelement ist mit den Durchführungen der Steckverbinder bevorzugt als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente, insbesondere als ein einteiliges Spritzgusselement, ausgebildet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die erste Steckverbindung zwei erste Steckverbinder auf, während die zweite Steckverbindung mit drei zweiten Steckverbindern ausgebildet ist.
Der mindestens eine Steckverbinder ist von der Innenseite des Aufnahmeelements ausgehend, in der axialen Richtung vorzugsweise von einem Stabilisierungsmittel umschlossen, welches eine hohlzylindrische Form mit einer offenen Stirnseite und mindestens ein stiftförmiges Führungselement, insbesondere mindestens zwei stiftförmige Führungselemente, aufweist. Dabei ragt jedes Führungselement, bevorzugt als gerade Stifte ausgebildet, in axialer Richtung aus der offenen Stirnseite hervor und ist jeweils durch eine in einer Leiterplatte vorgesehene Öffnung hindurchgeführt angeordnet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anordnung mit einer als eine elektrische Verriegelung konfigurierten Interlockverbindung ausgebildet, welche mit Steckverbindern der Steckverbindungen elektrisch leitend gekoppelt ist. Die Interlockverbindung ist vorteilhaft am Aufnahmeelement fixiert und kann im montierten Zustand zumindest bereichsweise innerhalb des Aufnahmeelements integriert angeordnet sein. Dabei weist das Aufnahmeelement vorzugsweise Ausnehmungen auf, welche mit der äußeren Form der Interlockverbindung korrespondieren. Die Ausnehmungen sind bevorzugt auf einer zu den Steckverbindern und in ein vom Gehäuse umschlossenes Volumen ausgerichteten Seite des Aufnahmeelements ausgebildet. Die Interlockverbindung kann folglich innerhalb der im Aufnahmeelement ausgebildeten Ausnehmungen integriert, eingelegt und fixiert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Interlockverbindung aus Stromschienen zum elektrischen Verbinden der jeweiligen Steckverbinder ausgebildet. Die Enden der insbesondere paarweise angeordneten Stromschienen der Interlockverbindung sind vorteilhaft jeweils zum elektrischen Kontaktieren mit den jeweiligen Steckverbindern konfiguriert.
Des Weiteren kann die Erfindung eine als ein Schirmkäfig ausgebildete metallische Abschirmung der Anschlussleitungen des Hochspannungsbereichs aufweisen, welche aus mindestens einem zwischen den Steckverbindern der Steckverbindung zum Übertragen von elektrischer Energie im Hochspannungsbereich und dem Gehäuse angeordneten Federelement als elektrischer Kontakt ausgebildet ist.
Die Aufgabe wird auch durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, insbesondere einen Elektromotor, gelöst. Die Vorrichtung weist einen Rotor und einen unbeweglichen Stator, welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse erstrecken, sowie ein Gehäuse auf. Der Stator ist vorteilhaft in radialer Richtung an einer Außenseite des Rotors, den Rotor umschließend positioniert.
Nach der Konzeption der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Verbindungsanordnung zum Zuführen elektrischer Energie zum Stator mit einer voranstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch das Gehäuse ausgebildet.
Die Verbindungsanordnung ist vorteilhaft an einer ersten in einer axialen Richtung ausgerichteten Stirnseite des Stators vorgesehen. Die in der axialen Richtung ausgerichtete Stirnseite ist in einer senkrecht zur Längsachse ausgerichteten Ebene angeordnet. Unter der axialen Richtung ist dabei die Richtung der Längsachse des Stators zu verstehen, welche auch der Längsachse und der Rotationsachse des Rotors entspricht.
Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Montieren der Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch ein Gehäuse, insbesondere einer Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids, speziell eines Elektromotors, gelöst. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:

- Einführen mindestens eines Steckverbinders mindestens einer Steckverbindung in ein als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente ausgebildetes Aufnahmeelement sowie hermetisch dichtes Verbinden des Steckverbinders mit dem Aufnahmeelement,
- Verbringen des Aufnahmeelements mit dem mindestens einen Steckverbinder in das Gehäuse, wobei das Aufnahmeelement über lediglich ein Dichtelement das Gehäuse hermetisch dicht verschließend am Gehäuse anliegend angeordnet wird und
- Einführen lediglich eines Befestigungselements von einem vom Gehäuse umschlossenen Volumen aus durch eine im Gehäuse ausgebildete Durchgangsöffnung hindurch in eine zur vom Gehäuse umschlossenen Volumen weisend ausgerichteten Innenseite des Aufnahmeelements ausgebildete Öffnung und Fixieren des Aufnahmeelements am Gehäuse.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Aufnahmehülse unbeweglich innerhalb der Öffnung angeordnet, vorteilhaft wird die Aufnahmehülse formschlüssig mit dem Aufnahmeelement verbunden, speziell bei der Formgebung des Aufnahmeelements durch Spritzgießen eingegossen, und das vorzugsweise als Schraube oder Gewindebolzen ausgebildete Befestigungselement wird in die Aufnahmehülse eingeführt, insbesondere eingeschraubt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse mit dem mindestens einen in axialer Richtung ausgerichtet angeordneten Steckverbinder voran durch eine im Gehäuse ausgebildete Durchgangsöffnung hindurch in das Gehäuse eingesteckt. Jeder Steckverbinder wird vorzugsweise mit einem distal zum Aufnahmeelement angeordneten freien Ende mit der Leiterplatte elektrisch verbunden.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht die Verwendung der Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere eines Elektromotors, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids für einen Verdichter eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.
Die erfindungsgemäße Anordnung beziehungsweise die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids mit der Anordnung weisen zusammenfassend weitere diverse Vorteile auf:

- minimale Anzahl an Komponenten, da beispielsweise durch das Verwenden des Aufnahmeelements im Vergleich zu Anordnungen aus dem Stand der Technik Befestigungselemente aber auch Dichtelemente entfallen, dadurch
- minimaler Bauraum insbesondere innerhalb aber auch außerhalb des Gehäuses,
- minimale Schmutzanfälligkeit von außen beziehungsweise keine Verschmutzung von außen in das Innere des Gehäuses,
- einfache Montage der Anordnung und damit
- minimaler Aufwand bezüglich Montagezeit, Materialkosten und Herstellungskosten.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1: einen elektrisch angetriebenen Verdichter mit einem Elektromotor als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichtungsmechanismus in einer Schnittdarstellung,
2: eine Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse eines Elektromotors als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids mit separat ausgebildeten Steckverbindungen aus dem Stand der Technik in einer Seitenansicht sowie
3a und 3b: eine erste Steckverbindung der Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse aus 2 in einer Seitenansicht, in einer Draufsicht sowie in einer perspektivischen Ansicht,
4a und 4b: eine zweite Steckverbindung elektrischer Anschlüsse der Anordnung aus 2 in einer Seitenansicht, in einer Draufsicht sowie in einer perspektivischen Ansicht,
5a bis 5e: erfindungsgemäße Anordnungen zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse eines Elektromotors in perspektivischen Ansichten sowie
6a bis 6d: die Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse aus den 5a, 5c und 5e in verschiedenen Seitenansichten sowie einer Draufsicht und
7a und 7b: Detailansichten der Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse aus den 6a bis 6d mit einem Dichtelement in seitlichen Schnittdarstellungen,
7c: eine Aufnahmehülse zur Aufnahme eines Befestigungselements in Einzelteildarstellung mit einer Verdrehsicherung,
8a bis 8f: die Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse aus den 6a bis 6d in Kombination mit einem Gehäuse des Verdichters in einer perspektivischen Ansicht sowie in perspektivischen Detaildarstellungen,
9a bis 9e: die Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse aus den 8a bis 8f im am Gehäuse des Verdichters montierten Zustand in verschiedenen Seitenansichten sowie einer Draufsicht,
10a und 10b: Detailansichten der Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse im am Gehäuse des Verdichters montierten Zustand in seitlichen Schnittdarstellungen sowie
11a bis 11c: das Dichtelement der Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse in einer perspektivischen Ansicht, einer Draufsicht sowie einer Seitenansicht.

Aus 1 geht ein elektrisch angetriebener Verdichter 1 mit einem in einem Gehäuse 2 angeordneten Elektromotor 3 als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichtungsmechanismus 4 in einer Schnittdarstellung hervor. Der Elektromotor 3 wird über eine Schaltvorrichtung 5 mit elektrischer Energie versorgt.
Der Elektromotor 3 weist einen Stator 6 mit einem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen Statorkern und auf dem Statorkern aufgewickelte Spulen sowie einen innerhalb des Stators 6 angeordneten Rotor 7 auf. Der Rotor 7 wird in eine Rotationsbewegung versetzt, wenn den Spulen des Stators 6 über eine Verbindungsanordnung 8 elektrische Energie zugeführt wird. Die Verbindungsanordnung 8 ist an einer Stirnseite des Stators 6 ausgebildet und weist eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen auf. An der mit der Verbindungsanordnung 8 ausgebildeten Stirnseite des Stators 6 ist ein Trägerelement 9 zum Halten von Verbindungsanschlüssen mit Komponenten elektrischer Verbindungen zwischen den Spulen des Elektromotors 3 und der Schaltvorrichtung 5 angeordnet. Die Verbindungsanschlüsse sind mit elektrisch leitenden, stiftförmigen Steckverbindern ausgebildet, welche Anschlussleitungen der Spulen mit Elementen der Schaltvorrichtung 5 elektrisch leitend verbinden.
Der Rotor 7 ist koaxial innerhalb des Stators 6 und um eine Rotationsachse drehbar angeordnet. Eine Antriebswelle 10 kann integral mit dem Rotor 7 oder als ein separates Element ausgebildet sein.
Der Elektromotor 3 sowie der als Scrollverdichter mit einer feststehenden und einer orbitierenden Spirale ausgebildete Verdichtungsmechanismus 4 sind innerhalb eines vom Gehäuse 2 umschlossenen Volumens angeordnet. Dabei ist das Gehäuse 2 aus einem ersten Gehäuseelement zur Aufnahme des Elektromotors 3 und einem zweiten Gehäuseelement zur Aufnahme des Verdichtungsmechanismus 4 sowie vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere aus einem Aluminium, ausgebildet. Die orbitierende Spirale des Verdichtungsmechanismus 4, in welchem das dampfförmige Fluid, speziell ein Kältemittel, verdichtet wird, wird über die mit dem Rotor 7 des Elektromotors 3 verbundene Antriebswelle 10 angetrieben. Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Verdichtungsmechanismus auch mit einer Taumelscheibe ausgebildet sein.
Die Schaltvorrichtung 5 zum Steuern und Regeln des Betriebs des Elektromotors 3 weist eine mit verschiedenen Schaltelementen 11 und Buchsen ausgebildete Leiterplatte 12 auf. Auf der Leiterplatte 12 sind unterschiedliche Ansteuerschaltungen und Komponenten elektrisch verbunden montiert, welche mit elektrischer Energie aus einer Stromleitung einer externen Stromquelle versorgt werden. Die Buchsen dienen insbesondere zur Aufnahme von Steckverbindern als elektrische Verbindung zwischen den Steckverbindern und der Leiterplatte 12.
In 2 ist eine Anordnung 20' zum Steckverbinden eines Wechselrichters eines Elektromotors als eine Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters eines dampfförmigen Fluids mit separat und folglich voneinander getrennt ausgebildeten Steckverbindungen 21', 22' aus dem Stand der Technik in einer Seitenansicht gezeigt. Dabei geht aus den 3a und 3b eine erste Steckverbindung 21' der Anordnung 20' zum Steckverbinden aus 2 in einer Seitenansicht, in einer Draufsicht sowie in einer perspektivischen Ansicht hervor, während in den 4a und 4b eine zweite Steckverbindung 22' der Anordnung 20' zum Steckverbinden aus 2 ebenfalls in einer Seitenansicht, in einer Draufsicht sowie in einer perspektivischen Ansicht dargestellt ist.
Die Anordnung 20' zum Steckverbinden der elektrischen Anschlüsse des Elektromotors ist mit der ersten Steckverbindung 21' für Anschlüsse zum Übertragen von elektrischer Energie in einem Niederspannungsbereich sowie der zweiten Steckverbindung 22' für Anschlüsse zum Übertragen von elektrischer Energie in einem Hochspannungsbereich ausgebildet. Jede Steckverbindung 21', 22' weist ein Aufnahmeelement 23a', 23b' zur Aufnahme von Steckverbindern 24, 25 auf, wobei die erste Steckverbindung 21' mit einem ersten Aufnahmeelement 23a' zur Aufnahme von ersten Steckverbindern 24 zum Übertragen von elektrischer Energie im Niederspannungsbereich und die zweite Steckverbindung 22' mit einem zweiten Aufnahmeelement 23b' zur Aufnahme von zweiten Steckverbindern 25 zum Übertragen von elektrischer Energie im Hochspannungsbereich versehen ist. Die Steckverbinder 24, 25 sind jeweils innerhalb einer Durchführung 26, 27 in das Aufnahmeelement 23a', 23b' eingeführt sowie durch das Aufnahmeelement 23a', 23b' hindurchgeführt angeordnet. Jedes Aufnahmeelement 23a', 23b' der Steckverbindungen 21', 22' ist zudem mit einem in radialer Richtung wirkenden ersten Dichtelement 28a', 28b' sowie einem in axialer Richtung wirkenden zweiten Dichtelement 28c', 28d' ausgebildet.
Die Aufnahmeelemente 23a', 23b' sind jeweils über vier Befestigungselemente, beispielsweise Schrauben, mit dem Gehäuse verbunden. Dabei ist jede Schraube durch eine im Aufnahmeelement 23a', 23b' ausgebildete Durchgangsöffnung 29' hindurch geführt angeordnet.
Damit weist die Anordnung 20' die zwei separat zu montierenden Steckverbindungen 21', 22' auf, welche in der Gesamtheit mit mindestens acht Befestigungselementen, insbesondere Schrauben, sowie vier Dichtelementen 28a', 28b', 28c', 28d', speziell zwei in radialer Richtung wirkenden ersten Dichtelementen 28a', 28b' sowie zwei in axialer Richtung wirkenden zweiten Dichtelementen 28c', 28d' und damit einer Vielzahl an Komponenten ausgebildet ist. Die Angabe der radialen und der axialen Richtung bezieht sich jeweils auf die Ausrichtung der Steckverbinder 24, 25, welche in Längsrichtung im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Längsrichtung der Steckverbinder 24, 25 entspricht dabei auch der axialen Richtung der Steckverbindungen 21', 22'. Die radiale Richtung ist jeweils orthogonal zur Längsrichtung der Steckverbinder 24, 25 und damit zur axialen Richtung der Steckverbindungen 21', 22' ausgerichtet.
Zwischen der ersten Steckverbindung 21' und der zweiten Steckverbindung 22' kann zudem zum Steuern des Übertragens von elektrischer Energie im Niederspannungsbereich sowie im Hochspannungsbereich eine als elektrische Verriegelung ausgebildete Interlockverbindung 30' ausgebildet sein. Die Interlockverbindung 30' weist mindestens zwei elektrisch leitende Verbindungsleitungen 31' auf, welche an den Enden jeweils über separate Anschlüsse mit den Steckverbindungen 21', 22' elektrisch leitend gekoppelt sind. Mit der Interlockverbindung 30' als Stromleitungsverbindung wird insbesondere ein Abschalten des Hochspannungsbereichs ermöglicht, sobald eine elektrische Verbindung innerhalb des Hochspannungsbereichs ungewollt unterbrochen wird. Die Interlockverbindung 30' erfüllt mit dem frühzeitigen Unterbrechen des Stromkreislaufs folglich eine sicherheitsrelevante Funktion der Anordnung 20'.
Nach der Montage der Steckverbindungen 21', 22' werden die Verbindungsleitungen 31' der Interlockverbindung 30' frei verlegt und jeweils an den Enden über Leitungsverbinder mit den Steckverbindungen 21', 22' elektrisch verbunden. Zudem werden die Verbindungsleitungen 31' über ein Befestigungsmittel, insbesondere einen Klebstoff, am Gehäuse beziehungsweise an der Leiterplatte fixiert.
Damit erfordert die Anordnung 20' mit den Steckverbindungen 21', 22' und einer hohen Anzahl an Komponenten mit komplexer Struktur unter anderem neben einem großen Bauraum auch eine lange Montagezeit.
In den 5a bis 5e sind erfindungsgemäße Anordnungen 20 zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse eines Wechselrichters eines Elektromotors in perspektivischen Ansichten gezeigt, während aus den 6a bis 6d die Anordnung 20 zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse aus den 5a, 5c und 5e in verschiedenen Seitenansichten sowie einer Draufsicht und aus den 7a und 7b Detailansichten der Anordnung 20 aus den 6a bis 6d mit einem Dichtelement 28 in seitlichen Schnittdarstellungen hervorgehen. Die 8a bis 8f zeigen die Anordnung 20 zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse aus den 6a bis 6d in Kombination mit dem Gehäuse 2 des Verdichters in einer perspektivischen Ansicht, gemäß 8a, sowie in perspektivischen Detaildarstellungen, gemäß der 8b bis 8f, während die 9a bis 9e die Anordnung 20 aus den 6a bis 6d im am Gehäuse 2 des Verdichters montierten Zustand in verschiedenen Seitenansichten sowie einer Draufsicht zeigen.
Die Anordnung 20 ist als eine integrale Komponente, die erste Steckverbindung 21 zum Übertragen von elektrischer Energie im Niederspannungsbereich und die zweite Steckverbindung 22, 22a zum Übertragen von elektrischer Energie im Hochspannungsbereich in einem gemeinsamen Aufnahmeelement 23 vereinend, ausgebildet. Dabei weisen die erste Steckverbindung 21 und die zweite Steckverbindung 22, 22a ein gemeinsames Aufnahmeelement 23 zur Aufnahme der ersten Steckverbinder 24 und der zweiten Steckverbinder 25 auf. Die Steckverbindungen 21, 22, 22a können, insbesondere auf der im am Gehäuse des Verdichters montierten Zustand nach außen weisenden Seite, mit unterschiedlichen, vom Aufnahmeelement 23 abragenden Konturen ausgebildet sein. Der Unterschied wird aus einem Vergleich der 5a und 5b anhand der Konturen der zweiten Steckverbindungen 22, 22a deutlich. Während die äußere Wandung der Steckverbindung 22 nach 5a in einer von den Richtungen y und z aufgespannten Ebene einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit gleichmäßigen und gleichen Radien abgerundeten Ecken aufweist, ist die Form der äußeren Wandung der Steckverbindung 22a nach 5b in der von den Richtungen y und z aufgespannten Ebene kreisrund. Die Wandungen der Steckverbindungen 21, 22, 22a können folglich, insbesondere den entsprechenden Querschnitt betreffend, unterschiedlich ausgebildet sein. Im weiteren wird die Anordnung 20 mit der zweiten Steckverbindung 22 gemäß 5a beschrieben.
Die jeweils die Form eines geraden Stiftes aufweisenden Steckverbinder 24, 25 sind jeweils innerhalb einer Durchführung 26, 27 in das Aufnahmeelement 23 eingeführt sowie durch das Aufnahmeelement 23 hindurchgeführt angeordnet. Dabei ist jeder Steckverbinder 24, 25 innerhalb des Aufnahmeelements 23 der Anordnung 20 von einer Durchführung 26, 27 umfänglich umschlossen und damit zum Aufnahmeelement 23 hin hermetisch dicht angeordnet. Jede Durchführung 26, 27 stellt eine Komponente beziehungsweise einen Bereich des Aufnahmeelements 23 dar. Dabei ist das Aufnahmeelement 23 mit den Durchführungen 26, 27 als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente, insbesondere als ein einteiliges Spritzgusselement, ausgebildet. Die einteilige Ausbildung wird innerhalb eines Formgebungsprozesses erreicht.
Das Aufnahmeelement 23 der Steckverbindungen 21, 22 ist mit einem sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung wirkenden Dichtelement 28 ausgebildet. Damit ist neben den innerhalb der Durchführungen 26, 27 angeordneten und durch das Gehäuse 2 nach außen zum Wechselrichter beziehungsweise der Leiterplatte 12, gemäß 8d, geführten Steckverbindern 24, 25 auch das Aufnahmeelement 23 selbst zum Gehäuse 2 hin abgedichtet.
Das vorzugsweise aus einem Duromer ausgebildete Dichtelement 28 weist, insbesondere gemäß 7b, einen in radialer Richtung wirkenden ersten Bereich 28-1 sowie einen in axialer Richtung wirkenden zweiten Bereich 28-2 auf. Dabei ist das Dichtelement 28 das Aufnahmeelement 23 vollumfänglich umschließend, mit dem ersten Bereich 28-1 in einer Umfangsrichtung um das Aufnahmeelement 23 und mit dem zweiten Bereich 28-2 in axialer Richtung am Aufnahmeelement 23 anliegend angeordnet.
Wie insbesondere auch aus 7b hervorgeht, weist die Anordnung 20 ein im montierten Zustand zum Gehäuse 2 weisendes Federelement 36 auf. Während des Vorgangs des Montierens wird das aus einem Metall ausgebildete und mit den zweiten Steckverbindern 25 der zweiten Steckverbindung 22 zum Übertragen von elektrischer Energie im Hochspannungsbereich elektrisch kontaktierte Federelement 36 am Gehäuse 2 anliegend elastisch verformt. Mit dem Federelement 36 werden die zweiten Steckverbinder 25 der zweiten Steckverbindung 22 mit dem Gehäuse 2 elektrisch verbunden, was das Abschirmen der zweiten Steckverbindung 22 des Hochspannungsbereichs und der Leiterplatte 12 gegenüber der ersten Steckverbindung 21 des Niederspannungsbereichs verbessert.
Das Aufnahmeelement 23 weist an einer Innenseite, welche im montierten Zustand der Anordnung 20 am Gehäuse 2 in das vom Gehäuse 2 umschlossene Volumen weisend ausgerichtet ist, eine in das Volumen hineinragende Ausformung 32 auf. Die Ausformung 32 ist an einer in den Richtungen y und z aufgespannten Ebene angeordneten Wandung des Aufnahmeelements 23 ausgebildet und in einer Richtung x im Wesentlichen orthogonal zur Wandung ausgerichtet. Die Ausformung 32 weist eine kreiszylindrische Form, insbesondere eine hohlkreiszylindrische Form, mit einer Öffnung 29 zur Aufnahme einer Aufnahmehülse 33 beziehungsweise eines Befestigungselements 35 zum Fixieren des Aufnahmeelements 23 am Gehäuse 2 auf und ist an einer ersten Stirnseite mit der Wandung des Aufnahmeelements 23 verbunden. Die Ausformung 32 und das Aufnahmeelement 23 sind als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente, insbesondere als ein einteiliges Spritzgusselement, ausgebildet. Die innerhalb der Ausformung 32 vorgesehene Öffnung 29 stellt eine Sackbohrung dar, welche an der in das vom Gehäuse 2 umschlossene Volumen weisenden, zur ersten Stirnseite distal ausgebildeten, freien zweiten Stirnseite der Ausformung 32 geöffnet ist.
Die ebenfalls im Wesentlichen in der Form eines Hohlkreiszylinders ausgebildete Aufnahmehülse 33 weist einen Außendurchmesser auf, welcher dem Innendurchmesser der Öffnung 29 entspricht. Die kreiszylindrische Ausformung 32 und die Aufnahmehülse 33 sind koaxial zueinander und im Bereich der freien zweiten Stirnseite der Ausformung 32 mit den Stirnseiten vorzugsweise fluchtend ausgerichtet. Die Aufnahmehülse 33 ist insbesondere in axialer Richtung und damit in Richtung x unbeweglich innerhalb der Ausformung 32 integriert. Das Aufnahmeelement 23 und die aus einem Metall ausgebildete Aufnahmehülse 33 sind formschlüssig miteinander verbunden. Dabei wird die Aufnahmehülse 33 während des Spritzgießens des Aufnahmeelements 23 im Bereich der Ausformung 32 eingebettet.
Die innere Mantelfläche der Aufnahmehülse 33 weist ein Innengewinde auf, welches mit dem Außengewinde eines Befestigungselements 35, insbesondere eines als eine Schraube ausgebildeten Befestigungselements 35, korrespondiert. Die Aufnahmehülse 33 mit der Ausformung 32 des Aufnahmeelements 23 und das Befestigungselement 35 stellen eine Schraubverbindung zum Fixieren des Aufnahmeelements 23 am Gehäuse 2 dar.
In 7c ist die Aufnahmehülse 33 zur Aufnahme des Befestigungselements 35 in einer Einzelteildarstellung mit einem Überstand 33a und einer axialen Verdrehsicherung 33b gezeigt.
Der Überstand 33a ist als ein hohlzylinderförmiger Kreisring mit einer in axialer Richtung verlaufenden Nut ausgebildet, welcher an der äußeren Mantelfläche der Aufnahmehülse 33, vorzugsweise mittig zwischen den Stirnseiten, angeordnet ist. Dabei ist der Außendurchmesser des hohlkreiszylinderförmigen Überstands 33a größer als der Außendurchmesser der Aufnahmehülse 33 im übrigen Bereich, sodass der Überstand 33a umfänglich aus der äußeren Mantelfläche der Aufnahmehülse 33 hervorragt, welche zusammen mit dem Überstand 33a mit der Innenfläche der Öffnung 29 korrespondiert. Der Überstand 33a weist in axialer Richtung eine deutlich geringere Ausdehnung als die Aufnahmehülse 33 auf und verhindert das Verschieben der Aufnahmehülse 33 innerhalb der Öffnung 29 in axialer Richtung. Der hohlkreiszylinderförmige Überstand 33a ist umfänglich geöffnet. Zwischen den in der Umfangsrichtung zueinander ausgerichteten Stirnseiten des Überstands 33a ist ein Spalt mit gleichmäßiger Breite in axialer Richtung ausgebildet. Der innerhalb des Überstands 33a vorgesehene Spalt stellt als die sich in axialer Richtung durch den Überstand 33a hindurch erstreckende Nut mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt die Verdrehsicherung 33b der Aufnahmehülse 33 in Umfangsrichtung innerhalb der Öffnung 29 des Aufnahmeelements 23 dar. Nach einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann die Verdrehsicherung auch aus mindestens zwei über den Umfang verteilt angeordneten Nuten oder einer anderen Art einer formschlüssigen Verbindung ausgebildet sein.
Damit weist die erfindungsgemäße Anordnung 20 ein die zwei Steckverbindungen 21, 22 umfassendes Aufnahmeelement 23 auf, welches mit lediglich einem Befestigungselement 35, insbesondere einer Schraube, sowie einem Dichtelement 28, speziell einem sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung wirkenden Dichtelement 28, und damit einer minimalen Anzahl an Komponenten ausgebildet ist. Das Befestigungselement 35 wird vom Inneren des Gehäuses 2 durch das Gehäuse 2 hindurch in die Aufnahmehülse 33 eingeführt, sodass das Aufnahmeelement 23 von Innen an das Gehäuse 2 angeschraubt wird.
Die die erste Steckverbindung 21 zum Übertragen von elektrischer Energie und Kommunikationssignalen im Niederspannungsbereich sowie die zweite Steckverbindung 22 zum Übertragen von elektrischer Energie im Hochspannungsbereich in einem gemeinsamen Aufnahmeelement 23 vereinende Anordnung 20 wird bei der Montage mit den in axialer Richtung x ausgerichtet angeordneten Steckverbindern 24, 25 voran in Bewegungsrichtung 38 in das Gehäuse 2 eingesteckt. Dabei wird die Anordnung 20, insbesondere gemäß der 8d und 8e, mit dem Dichtelement 28 mit den Steckverbindern 24, 25 voran durch eine im Gehäuse 2 ausgebildete Durchgangsöffnung 37 hindurchgeführt. Auf der Leiterplatte 12 sind als Buchsen ausgebildete Einführschächte 39 zur Aufnahme der Steckverbinder 24, 25 vorgesehen.
Während der Montage der Anordnung 20 wird jeder Steckverbinder 24, 25 mit dem distal zum Aufnahmeelement 23 angeordneten freien Ende in der Bewegungsrichtung 38 in einen auf der Leiterplatte 12 vorgesehenen Einführschacht 39 eingesteckt und derart jeweils eine elektrische Verbindung des Steckverbinders 24, 25 mit der Leiterplatte 12 beziehungsweise den auf der Leiterplatte 12 angeordneten Komponenten hergestellt. Jeder Einführschacht 39 ist zur Aufnahme eines Steckverbinders 24, 25 mit einer sich in axialer Richtung beziehungsweise in Bewegungsrichtung 38 erstreckenden hohlzylindrischen Wandung ausgebildet, welche von der Leiterplatte 12 hervorsteht. Die Wandung jedes Einführschachtes 39 ist folglich mit einer in axialer Richtung hin zum Aufnahmeelement 23 ausgerichteten Stirnseite zur Aufnahme eines Steckverbinders 24, 25 ausgebildet.
Zwischen der ersten Steckverbindung 21 und der zweiten Steckverbindung 22 kann, insbesondere gemäß der Ausführungsform der Anordnung 20 nach 5d, zum Steuern des Übertragens von elektrischer Energie im Niederspannungsbereich sowie im Hochspannungsbereich eine als elektrische Verriegelung ausgebildete Interlockverbindung 30 vorgesehen sein, welche Stromschienen aufweist. Die paarweise angeordneten Stromschienen sind im montierten Zustand innerhalb des Aufnahmeelements 23 angeordnet. Dabei sind jeweils die Enden der Stromschienen zum elektrischen Kontaktieren mit den jeweiligen Steckverbindern 24, 25 konfiguriert. Die Stromschienen der Interlockverbindung 30 können vorzugsweise als gestanzte und geformte Bleche ausgebildet sein.
Das Aufnahmeelement 23 kann auf einer zu den Steckverbindern 24, 25 und damit in das vom Gehäuse 2 umschlossene Volumen ausgerichteten Seite Ausnehmungen aufweisen, welche mit den Formen der Stromschienen korrespondieren. Damit können die einzelnen Stromschienen der Interlockverbindung 30 jeweils innerhalb der im Aufnahmeelement 23 ausgebildeten Ausnehmungen integriert werden. Die Stromschienen können in die Ausnehmungen des Aufnahmeelements 23 eingelegt und fixiert werden.
Mit dem Einlegen der Stromschienen in die Ausnehmungen des Aufnahmeelements 23, insbesondere einem Einklipsen in gewünschter Position, können die Stromschienen gleichzeitig in elektrischen Kontakt mit den jeweiligen Steckverbindern 24, 25 gebracht und derart elektrisch leitende Verbindungen zwischen den entsprechenden Steckverbindern 24, 25 hergestellt und die Steckverbindungen 21, 22 elektrisch leitend gekoppelt werden.
Die Stromschienen der Interlockverbindung 30 können innerhalb des Aufnahmeelements 23 vormontiert werden. Anschließend kann die Anordnung 20 in das Gehäuse 2 des Verdichters verbracht werden.
Wie insbesondere auch aus 5d hervorgeht, sind die ersten Steckverbinder 24 der ersten Steckverbindung 21, von der Innenseite des Aufnahmeelements 23 ausgehend, in der Gesamtheit in axialer Richtung von einem Stabilisierungsmittel 34 umschlossen. Das sich in Richtung x erstreckende und in einer hohlzylindrischen Form ausgebildete Stabilisierungsmittel 34 weist einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Das Stabilisierungsmittel 34 ist an einer ersten Stirnseite mit dem Aufnahmeelement 23 verbunden und an einer distal zur ersten Stirnseite ausgerichteten zweiten Stirnseite geöffnet. An sich diagonal gegenüberliegenden Ecken des im Wesentlichen rechteckigen Querschnitts weist das Stabilisierungsmittel 34 Führungselemente 34a auf, welche als gerade Stifte ausgebildet sind und über die zweite, geöffnete Stirnseite des Stabilisierungsmittels 34 herausragen.
Im montierten Zustand der Anordnung 20 gemäß 8f liegt das Stabilisierungsmittel 34 mit der zweiten Stirnseite an der Leiterplatte 12 an. Die an der zweiten Stirnseite vom Stabilisierungsmittel 34 hervorragenden Führungselemente 34a sind jeweils durch eine in der Leiterplatte 12 vorgesehene Öffnung hindurchgeführt. Das Stabilisierungsmittel 34 und insbesondere die Führungselemente 34a dienen während der Montage der Anordnung 20 nach 8e zum Erleichtern des Einführens der zweiten Steckverbinder 25 mit den distal zum Aufnahmeelement 23 angeordneten freien Enden in die auf der Leiterplatte 12 vorgesehenen Einführschächte 39.
In den 10a und 10b sind Detailansichten der Anordnung 20 zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse im am Gehäuse 2 des Verdichters montierten Zustand in seitlichen Schnittdarstellungen gezeigt, während aus den 11a bis 11c das Dichtelement 28 der Anordnung 20 zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse in einer perspektivischen Ansicht, einer Draufsicht sowie einer Seitenansicht hervorgeht.
Im montierten Zustand der Anordnung 20 ist das Aufnahmeelement 23 die Durchgangsöffnung 37 des Gehäuses 2 vollständig verschließend angeordnet. Die Durchführungen 26 der ersten Steckverbinder 24 und die Durchführungen 27 der zweiten Steckverbinder 25 ragen in das vom Gehäuse 2 umschlossene Volumen hinein.
Die freie Stirnseite der Ausformung 32 des Aufnahmeelements 23 liegt vorzugsweise flächig am Gehäuse 2 an. In einem in der Richtung x beabstandet zur Ebene der Durchgangsöffnung 37 angeordneten Auflagebereich für die Ausformung 32 weist das Gehäuse 2 eine sich in der Richtung x erstreckende Durchgangsöffnung 40 zum Durchführen des Befestigungselements 35 auf. Der Auflagebereich ist insbesondere über stegförmige Verbindungen mit der die Durchgangsöffnung 37 umfänglich umschließenden Wandung des Gehäuses 2 verbunden. Das Befestigungselement 35 wird von der Innenseite des Gehäuses 2 durch die Durchgangsöffnung 40 hindurch in die in der Ausformung 32 des Aufnahmeelements 23 angeordnete Aufnahmehülse 33 eingeschraubt und derart das Aufnahmeelement 23 mit dem Gehäuse 2 verbunden, speziell verschraubt. Zwischen dem Befestigungselement 35 und dem Gehäuse 2 ist ein Verdrehsicherungselement 41 angeordnet, welches als Sicherungsring ausgebildet ein Lösen des Befestigungselements 35 verhindert.
Wie insbesondere auch aus 10b hervorgeht, liegt das Dichtelement 28 im montierten Zustand der Anordnung 20 am Gehäuse 2 des Verdichters mit dem ersten Bereich 28-1 in radialer Richtung innerhalb der Durchgangsöffnung 37 zwischen einer die Durchgangsöffnung 37 umschließenden Mantelfläche einer Wandung des Gehäuses 2, auch als radiale Dichtfläche des Gehäuses 2 bezeichnet, und dem Aufnahmeelement 23 an, während das Dichtelement 28 mit dem zweiten Bereich 28-2 in axialer Richtung beziehungsweise in Richtung x und damit in Bewegungsrichtung 38 vollumfänglich um die Durchgangsöffnung 37 herum zwischen dem Aufnahmeelement 23 und einer Stirnfläche der die Durchgangsöffnung 37 umschließenden Wandung des Gehäuses 2, auch als axiale Dichtfläche des Gehäuses 2 bezeichnet, angeordnet ist.
Der erste, in radialer Richtung wirkende und im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildete Bereich 28-1 des Dichtelements 28 liegt mit einer inneren Mantelfläche am Aufnahmeelement 23 an und weist an einer äußeren Mantelfläche als Dichtlippen 28-1 a ausgebildete Erweiterungen auf, welche bei der Montage der Anordnung 20 am Gehäuse 2 des Verdichters an der radialen Dichtfläche des Gehäuses 2 anliegend elastisch verformt werden. Das Dichtelement 28 ist vorzugsweise mit drei oder vier sich in Umfangsrichtung erstreckenden und geschlossenen Dichtlippen 28-1 a ausgebildet.
Während der Montage der Anordnung 20 am Gehäuse 2 des Verdichters wird der zweite, in axialer Richtung wirkende Bereich 28-2 des Dichtelements 28 zwischen einer am Aufnahmeelement 23 ausgebildeten Fase und der axialen Dichtfläche des Gehäuses 2 in radialer Richtung elastisch nach außen verformt. Zudem weist der kreisringscheibenförmige zweite Bereich 28-2 des Dichtelements 28 in axialer Richtung beiderseits jeweils eine umfänglich verlaufende, wulstartige und geschlossene Verdickung 28-2a mit gleichen Durchmessern und gleichen Symmetrieachsen auf, sodass die Verdickungen 28-2a sich gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei liegen eine erste Verdickung 28-2a des Dichtelements 28 am Aufnahmeelement 23 und eine zweite Verdickung 28-2a des Dichtelements 28 an der axialen Dichtfläche des Gehäuses 2 an.
Sowohl das elastische Verformen des zweiten Bereichs 28-2 des Dichtelements 28 an der im Bereich der am Aufnahmeelement 23 ausgebildeten Fase sowie im Bereich der Verdickungen 28-2a als auch das elastische Verformen der Dichtlippen 28-1 a des ersten Bereichs 28-1 des Dichtelements 28 dienen dazu, die Dichtheit in axialer sowie in radialer Richtung weiter zu erhöhen.
Das Gehäuse 2 ist aufgrund der Ausbildung der Anordnung 20 mit dem Dichtelement 28 hermetisch dicht verschlossen.
Bezugszeichenliste

1: Verdichter
2: Gehäuse
3: Elektromotor
4: Verdichtungsmechanismus
5: Schaltvorrichtung
6: Stator mit Statorkern
7: Rotor
8: Verbindungsanordnung
9: Trägerelement
10: Antriebswelle
11: Schaltelement
12: Leiterplatte
20, 20': Anordnung
21, 21': erste Steckverbindung Niederspannung
22, 22a, 22': zweite Steckverbindung Hochspannung
23: Aufnahmeelement Steckverbindungen 21, 22
23a': erstes Aufnahmeelement erste Steckverbindung 21'
23b': zweites Aufnahmeelement zweite Steckverbindung 22'
24: erste Steckverbinder erste Steckverbindung 21, 21'
25: zweite Steckverbinder zweite Steckverbindung 22, 22'
26: Durchführung erste Steckverbinder 24
27: Durchführung zweite Steckverbinder 25
28: Dichtelement Aufnahmeelement Steckverbindungen 21, 22
28-1: erster Bereich Dichtelement 28
28-1 a: Dichtlippe
28-2: zweiter Bereich Dichtelement 28
28-2a: Verdickung
28a': erstes Dichtelement erstes Aufnahmeelement 23a'
28b': erstes Dichtelement zweites Aufnahmeelement 23b'
28c': zweites Dichtelement erstes Aufnahmeelement 23a'
28d': zweites Dichtelement zweites Aufnahmeelement 23b'
29': Durchgangsöffnung
29: Öffnung
30, 30': Interlockverbindung
31': Verbindungsleitung
32: Ausformung Aufnahmeelement 23
33: Aufnahmehülse
33a: Überstand
33b: Verdrehsicherung
34: Stabilisierungsmittel
34a: Führungselement
35: Befestigungselement
36: Federelement
37: Durchgangsöffnung Gehäuse 2
38: Bewegungsrichtung
39: Einführschacht
40: Durchgangsöffnung Befestigungselement Gehäuse 2
41: Verdrehsicherungselement
x, y, z: Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015119131 A1 [0005]

Claims

Anordnung (20) zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch ein Gehäuse (2), insbesondere einer Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters (1), aufweisend mindestens eine Steckverbindung (21, 22, 22a) mit mindestens einem Steckverbinder (24, 25) zum Übertragen von elektrischer Energie sowie ein Aufnahmeelement (23) zur Aufnahme des mindestens einen Steckverbinders (24, 25), wobei das Aufnahmeelement (23) am Gehäuse (2) fixierbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (23) an einer in ein vom Gehäuse (2) umschlossenes Volumen weisend ausgerichteten Innenseite eine Öffnung (29) zur Aufnahme eines Befestigungselements (35) zum Fixieren des Aufnahmeelements (23) am Gehäuse (2) aufweist, wobei die Öffnung (29) von der Innenseite ausgehend sich in das Aufnahmeelement (23) erstreckend sowie im Aufnahmeelement (23) endend ausgebildet ist und das Befestigungselement (35) vom vom Gehäuse (2) umschlossenen Volumen aus durch eine im Gehäuse (2) ausgebildete Durchgangsöffnung (40) hindurch in die Öffnung (29) eingeführt angeordnet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (23) an der Innenseite eine in das vom Gehäuse (2) umschlossene Volumen hineinragende Ausformung (32) mit der Öffnung (29) zur Aufnahme des Befestigungselements (35) aufweist.
Anordnung (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (32) eine kreiszylindrische Form oder die Form eines Hohlkegelstumpfs mit der in axialer Richtung ausgerichteten Öffnung (29) aufweist, wobei die Ausformung (32) an einer ersten Stirnseite mit einer Wandung des Aufnahmeelements (23) derart verbunden ist, dass die Öffnung (29) verschlossen ist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Öffnung (29) eine Aufnahmehülse (33) zur Aufnahme des Befestigungselements (35) angeordnet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (33) im Wesentlichen die Form eines Hohlzylinders aufweist, wobei eine Außenform der Aufnahmehülse (33) in Abmessung und Gestalt mit einer Innenform der Öffnung (29) korrespondiert.
Anordnung (20) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (33) im Wesentlichen die Form eines Hohlkreiszylinders aufweist, wobei ein Außendurchmesser der Aufnahmehülse (33) einem Innendurchmesser der kreiszylindrischen Öffnung (29) entspricht.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (33) unbeweglich innerhalb der Öffnung (29) integriert angeordnet ist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmehülse (33) einen als hohlzylinderförmiger Kreisring ausgebildeten Überstand (33a) aufweist, wobei ein Außendurchmesser des Überstands (33a) größer ist als ein Außendurchmesser der Aufnahmehülse (33) in vom Überstand (33a) abweichenden Bereichen, sodass der Überstand (33a) umfänglich aus einer äußeren Mantelfläche der Aufnahmehülse (33) hervorragt, welche zusammen mit dem Überstand (33a) mit der Innenfläche der Öffnung (29) korrespondierend ausgebildet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (33a) an einer äußeren Mantelfläche mit einer in axialer Richtung verlaufenden Nut als Verdrehsicherung (33b) der Aufnahmehülse (33) in Umfangsrichtung innerhalb der Öffnung (29) des Aufnahmeelements (23) ausgebildet ist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Mantelfläche der Aufnahmehülse (33) ein Innengewinde aufweist, welches mit einem Außengewinde eines als Schraube oder Gewindebolzen ausgebildeten Befestigungselements (35) korrespondiert.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein in einer radialen Richtung und einer axialen Richtung wirkendes Dichtelement (28) ausgebildet ist, welches das Aufnahmeelement (23) in der radialen Richtung vollumfänglich umschließt sowie in der radialen Richtung und der axialen Richtung zwischen dem Gehäuse (2) und dem Aufnahmeelement (23) angeordnet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (28) einen in radialer Richtung wirkenden ersten Bereich (28-1) sowie einen in axialer Richtung wirkenden zweiten Bereich (28-2) aufweist, wobei das Dichtelement (28) mit dem ersten Bereich (28-1) in einer Umfangsrichtung das Aufnahmeelement (23) vollumfänglich umschließend und mit dem zweiten Bereich (28-2) in axialer Richtung am Aufnahmeelement (23) anliegend angeordnet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (28) mit dem ersten Bereich (28-1) innerhalb einer Durchgangsöffnung (37) des Gehäuses (2) in radialer Richtung zwischen einer die Durchgangsöffnung (37) umschließenden Mantelfläche einer Wandung des Gehäuses (2) und dem Aufnahmeelement (23) angeordnet ist, und dass das Dichtelement (28) mit dem zweiten Bereich (28-2) in axialer Richtung vollumfänglich um die Durchgangsöffnung (37) herum zwischen dem Aufnahmeelement (23) und einer Stirnfläche der die Durchgangsöffnung (37) umschließenden Wandung des Gehäuses (2) angeordnet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (28-1) des Dichtelements (28) im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet und mit einer inneren Mantelfläche am Aufnahmeelement (23) anliegend angeordnet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (28-1) des Dichtelements (28) an einer äußeren Mantelfläche als Dichtlippen (28-1 a) ausgebildete Erweiterungen aufweist, welche an der die Durchgangsöffnung (37) umschließenden Mantelfläche der Wandung des Gehäuses (2) elastisch verformt anliegen.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (28-2) des Dichtelements (28) die Form einer Kreisringscheibe aufweist, welche orthogonal zum ersten Dichtbereich (28-1) ausgerichtet angeordnet und mit dem ersten Dichtbereich (28-1) verbunden ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (28-2) des Dichtelements (28) in axialer Richtung beiderseits jeweils eine umfänglich verlaufend und geschlossen ausgebildete Verdickung (28-2a) aufweist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Steckverbindung (21) mit ersten Steckverbindern (24) und eine zweite Steckverbindung (22, 22a) mit zweiten Steckverbindern (25) zum Übertragen von elektrischer Energie in unabhängigen Übertragungsbereichen ausgebildet sind, wobei das Aufnahmeelement (23) mit den ersten Steckverbindern (24) der ersten Steckverbindung (21) sowie den zweiten Steckverbindern (25) der zweiten Steckverbindung (22, 22a) als eine integrale und zusammenhängende Einheit sowie einteilige Komponente ausgebildet ist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steckverbinder (24, 25) in der Form eines geraden Stiftes ausgebildet ist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steckverbinder (24, 25) innerhalb einer im Aufnahmeelement (23) ausgebildeten Durchführung (26, 27) angeordnet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Steckverbinder (24, 25) innerhalb der Durchführung (26, 27) vollumfänglich vom Aufnahmeelement (23) umschlossen und zum Aufnahmeelement (23) hermetisch dicht angeordnet ist.
Anordnung (20) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (23) mit den Durchführungen (26, 27) als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente ausgebildet ist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Steckverbindung (21) mit zwei ersten Steckverbindern (24) ausgebildet ist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steckverbindung (22, 22a) mit drei zweiten Steckverbindern (25) ausgebildet ist.
Anordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steckverbinder (24, 25) von der Innenseite des Aufnahmeelements (23) ausgehend, in einer axialen Richtung von einem Stabilisierungsmittel (34) umschlossen ausgebildet ist, welches eine hohlzylindrische Form mit einer offenen Stirnseite und mindestens ein stiftförmiges Führungselement (34a) aufweist, wobei das Führungselement (34a) als gerader Stift aus der offenen Stirnseite hervorragend ausgebildet und durch eine in einer Leiterplatte (12) ausgebildete Öffnung hindurchgeführt angeordnet ist.
Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters (1) eines dampfförmigen Fluids, insbesondere ein Elektromotor (3), aufweisend ein Gehäuse (2) sowie einen Stator (6) und einen Rotor (7), welche sich entlang einer gemeinsamen Längsachse erstreckend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsanordnung (8) zum Zuführen elektrischer Energie zum Stator (6) mit einer Anordnung (20) zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch das Gehäuse (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 25 ausgebildet ist.
Verfahren zum Montieren einer Anordnung (20) zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch ein Gehäuse (2) nach Anspruch 26, aufweisend folgende Schritte: - Einführen mindestens eines Steckverbinders (24, 25) mindestens einer Steckverbindung (21, 22, 22a) in ein als eine zusammenhängende Einheit und einteilige Komponente ausgebildetes Aufnahmeelement (23) sowie hermetisch dichtes Verbinden des Steckverbinders (24, 25) mit dem Aufnahmeelement (23), - Verbringen des Aufnahmeelements (23) mit dem mindestens einen Steckverbinder (24, 25) in das Gehäuse (2), wobei das Aufnahmeelement (23) über ein Dichtelement (28) das Gehäuse (2) hermetisch dicht verschließend am Gehäuse (2) anliegend angeordnet wird und - Einführen eines Befestigungselements (35) von einem vom Gehäuse (2) umschlossenen Volumen aus durch eine im Gehäuse (2) ausgebildete Durchgangsöffnung (40) hindurch in eine zur vom Gehäuse (2) umschlossenen Volumen weisend ausgerichteten Innenseite des Aufnahmeelements (23) ausgebildete Öffnung (29) und Fixieren des Aufnahmeelements (23) am Gehäuse (2).
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufnahmehülse (33) unbeweglich innerhalb der Öffnung (29) angeordnet wird und das Befestigungselement (35) in die Aufnahmehülse (33) eingeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (20) mit dem mindestens einen in axialer Richtung ausgerichtet angeordneten Steckverbinder (24, 25) voran durch eine im Gehäuse (2) ausgebildete Durchgangsöffnung (37) hindurch in das Gehäuse (2) eingesteckt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Steckverbinder (24, 25) mit einem distal zum Aufnahmeelement (23) angeordneten freien Enden mit einer Leiterplatte (12) elektrisch verbunden wird.
Verwendung einer Vorrichtung zum Antreiben eines Verdichters, insbesondere ein Elektromotor, zum Verdichten eines dampfförmigen Fluids, nach Anspruch 26 für einen Verdichter eines Kältemittels in einem Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs.