DE102020130894A1 - Modulverbinder und Berührschutzelement - Google Patents

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Abstract

Verbinder, insbesondere Modul-Verbinder, insbesondere Batteriemodulverbinder, insbesondere für Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb umfassend, ein erstes Verbindungsteil, das mit einem zweiten Verbindungsteil elektrisch leitend verbindbar ist, wobei das erste Verbindungsteil eine Buchse mit einem sich axial erstreckenden Schaft mit einer Durchgangsöffnung und einem radial verlaufenden Kragen aufweist und wobei an dem ersten Verbindungsteil ein Schraubelement und ein Berührschutzelement angeordnet ist, wobei das Berührschutzelement auf der dem Kragen zugewandten Seite angeordnet ist.

Description

  • Der Gegenstand betrifft einen Verbinder, insbesondere einen Modulverbinder, insbesondere einen Batteriemodulverbinder für Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb.
  • Die Verbindung von elektrisch leitenden Bauteilen ist stets kritisch hinsichtlich einerseits des elektrischen Übergangswiderstands und andererseits des notwendigen Berührschutzes. Insbesondere bei Bauteilen mit Spannungen von über 12V, bevorzugt über 48V, ist ein besonderes Augenmerk auf den Berührschutz zu legen. Dies kommt insbesondere bei der industriellen Montage von Batteriemodulen zu vollständigen Batterien zum Tragen, da die Arbeitssicherheit der Monteure einen hohen Stellenwert hat.
  • Batteriemodule, insbesondere für Batterien von Antriebssträngen elektrisch betriebener Fahrzeuge werden aus in Reihe und parallel zueinander geschalteten Batteriezellen hergestellt. Die Batteriezellen innerhalb eines Batteriemoduls werden über Zellverbinder miteinander in Reihe und parallel zueinander verschaltet. An den jeweils elektrisch äußeren Zellverbindern eines Batteriemoduls liegt durch die Reihenschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen beispielsweise eine Ausgangsspannung von mindestens 48V oder 60V an. Solche Ausgangsspannungen an einem Batteriemodul sind in der Regel unproblematisch. Dennoch können diese Pole bereits mit einem Berührschutz versehen werden.
  • Werden für eine Antriebsbatterie jedoch mehrere Batteriemodule miteinander elektrisch in Reihe verbunden, erhöht sich die Spannung zwischen den äußeren Polen mit jedem zusätzlichen Modul um jeweils die Spannung des zusätzlichen Moduls. So kann bei drei in Reihe geschalteten Modulen zwischen den äußeren Batteriepolen bereits eine Spannung von bspw. 180V anliegen. Während der Montage werden so nach und nach Batteriemodule zusammengeschaltet und mit jedem neuen Modul steigt die Spannung zwischen den äußeren Polen der in Reihe geschalteten Module. Spätestens ab dem zweiten Modul ist bei der Montage der Modulverbinder zwingend ein Berührschutz vorzusehen.
  • Nicht nur im Falle von der Verbindung von Batteriemodulen untereinander, sondern auch im Falle der Verbindung eines Batteriemoduls mit einem Modulverbinder, oder der Verbindung eines Modulverbinders mit einem weiteren Leiter oder der Verbindung von zwei Leitern untereinander als auch der Verbindung eines Leiters mit einem sonstigen elektrischen Anbauteil kann ein Berührschutz notwendig werden.
  • Bei bekannten Modulverbindern, wie beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldungen EP 3 419 119 bekannt, können die Spitzen der Befestigungselemente durch Schutzstifte geschützt werden, sodass an den äußeren Spitzen der Befestigungselemente ein Berührschutz vorgesehen ist.
  • Bei einem hieraus bekannten Berührschutz kann jedoch das Schraubelement von seiner Oberseite in elektrischem Kontakt mit einem spannungsführenden Teil sein, sodass auf der Schraubenoberseite ein Spannungsüberschlag stattfinden kann. Zur Sicherung kann die Schraube mit einem Schutzdeckel abgedeckt werden, jedoch ist dann kein Verschrauben mehr möglich.
  • Auf der anderen Seite ist der elektrische Übergangswiderstand an einer Verbindungsstelle von hoher Bedeutung. Insbesondere bei Antriebsbatterien, jedoch auch bei vielen anderen insbesondere automotiven Anwendungen, fließen hohe Ströme über die elektrisch leitenden Verbindungen. Die Verlustleistung wächst quadratisch mit dem Strom und linear mit dem Übergangswiderstand.
  • Ein geringer elektrischer Übergangswiderstand wird über eine große Kontaktfläche realisiert. Bei dem aus der EP 3 419 119 bekannten Modulverbinder ist die Kontaktfläche jedoch lediglich eine Stirnfläche eines Verbindungsteils. Die Oberfläche einer solchen Stirnfläche ist aufgrund der Anforderung an den Berührschutz eng begrenzt. Insbesondere darf ein Prüffinger nicht mit den spannungsführenden Teilen in Kontakt gelangen, so dass ein Spalt an dem isolierenden Gehäuse nicht zu groß werden darf. Dieser Spalt definiert jedoch bei der bekannten Lösung die Größe der Stirnfläche und mithin der Kontaktfläche.
  • Dem Gegenstand lag die Aufgabe zugrunde, einen Verbinder zur Verfügung zu stellen, welcher einen beidseitig sicheren Berührschutz bei geringem Übergangswiderstand zur Verfügung stellt. Diese Aufgabe wird durch einen Verbinder nach Anspruch 1 sowie 21 und 31 als auch ein Berührschutzelement nach Anspruch 30 gelöst.
  • Der gegenständliche Verbinder dient zum elektrisch leitenden Verbinden von zwei elektrischen Bauteilen. Hierunter fällt z.B. eine Verbindung einer elektrischen Leitung mit einem elektrischen Anbauteil, beispielsweise einem Batteriepol, insbesondere eines Batteriemoduls, die Verbindung von zwei elektrischen Leitungen untereinander, die Verbindung eines Modulverbinders mit einem Zellverbinder oder die Anbindung einer Leitung an ein sonstiges Bauteil.
  • Eine elektrische Leitung kann dabei eine Flachleitung sein, insbesondere eine Litzenleitung oder eine Leitung aus Vollmaterial. Die elektrische Leitung kann aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus elektrisch leitenden metallischem Material gebildet sein. Das metallische Material ist bevorzugt Kupfer oder einer Kupferlegierung. Das metallische Material kann auch Aluminium oder einer Aluminiumlegierung sein. Das leitende Material kann leitend beschichtet sein, insbesondere metallisch beschichtet, beispielsweise unternickelt und/oder verzinnt sein. Eine Beschichtung mit Silber, Gold oder anderen Edelmetallen ist ebenfalls denkbar.
  • Der Verbinder weist ein erstes Verbindungsteil auf, das mit einem zweiten Verbindungsteil elektrisch leitend verbindbar ist. Das zweite Verbindungsteil kann ein zu dem gegenständlichen Verbinder komplementärer Verbinder sein. Das zweite Verbindungsteil kann eine zweite elektrische Leitung, eine Anschlusskonsole an einem elektrischen Bauteil oder ein elektrisches Bauteil selbst sein.
  • Elektrisch leitende Bauteile des Verbinders sind insbesondere aus einem oben genannten elektrisch leitenden Material gebildet. Die genannten leitenden Materialien kommen dabei nicht nur für das erste Verbindungsteil zum Einsatz, sondern können auch wahlweise für das zweite Verbindungsteil zum Einsatz kommen. Die leitenden Materialien der elektrisch leitenden Bauteile, insbesondere der Verbindungsteile und/oder der Leiter können verschieden oder zueinander gleich sein.
  • Das erste Verbindungsteil weist bevorzugt eine Buchse mit einem sich axial erstreckenden Schaft mit sich in axialer Richtung erstreckenden Durchgangsöffnung und einem in radialer Richtung verlaufenden Kragen auf. Auch ist es möglich, dass das erste Verbindungsteil topfförmig mit einer sich in axialer Richtung erstreckenden Durchgangsöffnung am Boden sowie dem Kragen zu bilden.
  • Der Kragen dient zum Verbinden des Verbindungsteils mit einem elektrischen Leiter. Der Schaft oder Topf dient zur Aufnahme eines Befestigungselements und zum elektrischen Kontaktieren mit dem zweiten Verbindungsteil.
  • An dem Verbindungsteil sind das Befestigungselement und ein Berührschutzelement angeordnet. Über das Befestigungselement kann eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Verbindungsteil und dem zweiten Verbindungsteil insbesondere zumindest in axialer Richtung erfolgen. Das Berührschutzelement dient zum Absichern des Befestigungselements gegenüber unbeabsichtigter Berührung, insbesondere vor und während des Verbindens der beiden Verbindungsteile.
  • Das Befestigungselement kann durch die Durchgangsöffnung geführt sein und mit seinem Bolzen in axialer Richtung in Richtung des zweiten Verbindungsteils weisen. Das Berührschutzelement kann in axialer Richtung auf der dem Schaft abgewandten Seite an dem Kragen angeordnet werden. Mit Hilfe des Berührschutzelementes ist es möglich, das Befestigungselement vor unbeabsichtigter Berührung zu sichern. Insbesondere soll diese Sicherung während des Verschraubens erfolgen. Für eine Bauraumoptimierung soll jedoch nach dem Verbinden der beiden Verbindungsteile das Befestigungselement auf der dem Bolzen abgewandten Seite gegenüber Berührungen gesichert sein und das Berührschutzelement entfernbar sein.
  • Hierzu wird vorgeschlagen, dass das Berührschutzelement einen Dom aufweist und in dem Dom das Befestigungselement axial beweglich geführt ist. Das Befestigungselement hat einen sich radial erstreckenden Kopf und einen sich axial erstreckenden Bolzen. An dem Bolzen sind Befestigungsmittel angeordnet, um mit dem zweiten Verbindungsteil verbunden zu werden.
  • Die Befestigungsmittel des Befestigungselements können aus einem Gewinde, einem Bajonettverschluss, ein Drehverschluss oder dergleichen gebildet sein. Zum Verbindung der beiden Verbindungsteile miteinander kann das Befestigungselement insbesondere mittels Schraubbewegungen um die axiale Achse bewegt werden. Daher kann das Befestigungselement auch als Schraubelement bezeichnet werden. Wenn nachfolgend von Schrauben, Schraubelement oder dergleichen die Rede ist, so sind darunter stets alle denkbaren Befestigungsmittel zu verstehen.
  • Um nun sicherzustellen, dass vor der Montage des Verbinders das Befestigungselement nicht in elektrischen Kontakt mit spannungsführenden Teilen gelangt, wird vorgeschlagen, dass der Kopf an zumindest Teilen einer inneren Mantelfläche des Doms anliegt. Der Dom ist so geformt, dass das Befestigungselement vor dem Verschrauben in dem Berührschutzelement zumindest in axialer Richtung verliersicher gehalten ist. Dabei kann das Befestigungselement kraftschlüssig, insbesondere mit seinem Kopf kraftschlüssig an Teilen der inneren Mantelfläche des Doms gehalten sein. Der Kraftschluss ist insbesondere derart, dass das Befestigungselement mittels eines Werkzeugs in axialer Richtung verschiebbar und um die axiale Achse drehbar gelagert ist. Durch die Befestigung des Kopfes in dem Dom kann das Befestigungselement in den Dom eingesteckt werden, es rutscht jedoch nicht unvermittelt durch den Dom auf ggf. spannungsführende Teile des ersten und/oder zweiten Verbindungsteils. Im fixierten Zustand im Dom ist der Bolzen in axialer und/oder radialer Richtung beabstandet von dem ersten und/oder zweiten Verbindungselement. Dies gilt auch für den Fall, dass das Berührschutzelement an dem Verbindungselement fixiert ist.
  • Die innere Mantelfläche des Doms ist gegenständlichen entlang eines Schnitts in axialer Richtung profiliert, das heißt, in einem Längsschnitt durch den Dom, parallel zur Längsachse des Befestigungselements und insbesondere in Bewegungsrichtung des Befestigungselements in axialer Richtung beim Verbinden, hat die innere Mantelfläche eine Profilierung, derart, dass der Öffnungsquerschnitt des Doms variiert. Der Öffnungsquerschnitt kann auch als der Durchmesser oder der freie Durchmesser oder die lichte Weite einer Durchgangsöffnung des Doms an seiner inneren Mantelfläche bezeichnet werden. Hierdurch kann das Befestigungselement, insbesondere der Kopf des Befestigungselements, abhängig von seiner axialen Position beim Verbinden mit einer variablen, von der axialen Position des Befestigungselements relativ zum Dom abhängigen Radialkraft nach innen an der inneren Mantelfläche des Doms anliegen. Hierdurch ist es möglich, auf der einen Seite vor dem Verbinden das Befestigungselement in dem Dom verliersicher zu fixieren, andererseits während des Verbindens das Befestigungselement in dem Dom frei rotieren und in axialer Richtung verschiebbar zu lassen und schließlich in einer verschraubten Position die innere Mantelfläche des Doms durch den Kopf mit einer Radialkraft nach außen zu drücken, so dass das Berührschutzelement nach dem Verbinden der Verbinder durch das Befestigungselement werkzeuglos entfernt werden kann. Die Fixierung des Befestigungselements ist vorteilhaft, da dieses zusammen mit dem Berührschutzelement als Baugruppe zur Montage gebracht werden können. Nachdem das Berührschutzelement an der Montageposition, insbesondere an dem ersten Verbindungsteil, fixiert ist, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird, ist das Berührschutzelement samt Befestigungselement verliersicher dort montiert. Ein weiterer Vorteil der radialen Spreizung des Doms im Haltebereich liegt darin, dass durch diese radial nach außen wirkende Kraft der Dom im Verriegelungsbereich radial nach innen drückt. Das Befestigungselement am Haltebereich über ein Drehmoment auf die Mantelfläche des Doms aus, das dazu führt, dass die Mantelfläche des Doms auf der gegenüberliegenden Seite in Längsrichtung, mithin dem Verriegelungsbereich, mit einer Kraft nach innen gedrückt wird und somit die Verriegelung verbessert wird.
  • Vor dem Verbinden ist somit eine mechanische Sicherung des Befestigungselements innerhalb des Berührschutzelements gewährleistet, so dass es nicht in Kontakt mit spannungsführenden Teilen gelangt. Während des Verbindens wird das Befestigungselement, da es innerhalb des Doms liegt, von der Wandung des Doms gegenüber Berührung geschützt geführt. Zum Ende des Verbindens, insbesondere wenn das Befestigungselement an dem zweiten Verbindungsteil fixiert ist und Spannungen führt, kann das Berührschutzelement entfernt werden. Hierbei ist der Berührschutz dadurch gegeben, dass der Kopf des Befestigungselements an seiner dem Bolzen gegenüberliegenden Seite elektrisch isolierend beschichtet ist. Das Berührschutzelement hat somit eine Berührschutzfunktion während des Verbindens des Befestigungselements und kann andererseits zur Bauraumoptimierung nach dem Verbinden entfernt werden.
  • Da das Befestigungselement bzw. der Bolzen des Befestigungselements vor dem Verbinden so in dem Berührschutzelement gehalten ist, dass es nicht in Kontakt mit spannungsführenden Teilen, insbesondere nicht in Kontakt mit dem ersten Verbindungsteil und/oder dem zweiten Verbindungsteil gelangt, kann auf eine Isolation des Bolzens oder ein sonstiger Berührschutz an der Spitze des Bolzens verzichtet werden. Daher ist es auch möglich, den Bolzen mit großen Durchmessern auszustatten, da kein bauraumaufwändiger Berührschutz hieran notwendig ist. Lediglich der Außendurchmesser muss an einen größeren Bolzen angepasst werden, jedoch ist die Aufbauhöhe regelmäßig das relevantere Maß.
  • Wie bereits erläutert, ist in einem Längsschnitt die innere Mantelfläche des Doms profiliert. Ein durch die innere Mantelfläche des Doms definierter Öffnungsquerschnitt variiert somit entsprechend der Profilierung. Im Bereich einer ersten Stirnseite des Doms, insbesondere in einem dem Kragen abgewandten Bereich, hat der Dom einen Haltebereich. Der Öffnungsquerschnitt des Doms im Haltebereich ist derart, dass das Befestigungselement mit seinem Kopf in einer Axialposition gehalten ist. Die innere Mantelfläche des Doms übt eine radial nach innen weisende Kraft auf die Umfangsfläche des Kopfes aus, so dass dieser bevorzugt reibschlüssig in Position gehalten ist. Somit ist eine Axialkraft notwendig, die über das Eigengewicht des Befestigungselements hinausgeht, um den Reibungswiderstand zu überwinden und das Befestigungselement in axialer Richtung mit seinem Kopf aus dem Haltebereich herauszubewegen. In dem Haltebereich ist somit der Öffnungsquerschnitt des Doms reduziert, insbesondere kleiner als der Querschnitt des Kopfes. Die Umfangsfläche des Kopfes liegt zumindest teilweise an der inneren Mantelfläche des Doms im Haltebereich an. Der Haltebereich hat bevorzugt zumindest eine gleiche axiale Erstreckung wie der Kopf, insbesondere die Umfangsfläche des Kopfes. Der Kopf des Befestigungselements ist im Haltebereich bevorzugt in Presspassung in dem Dom gehalten. Durch die Fixierung des Befestigungselements in dem Haltebereich wird sichergestellt, dass das Befestigungselement mit seinem Bolzen im unverbundenen Zustand nicht in Kontakt mit spannungsführenden Teilen gelangt.
  • Das Berührschutzelement zusammen mit dem im Haltebereich gehaltenen Befestigungselement kann als Baugruppe zusammengestellt sein und wie nachfolgend noch beschrieben, an dem ersten Verbindungsteil fixiert werden.
  • Die Fixierung an dem ersten Verbindungsteil kann derart sein, dass das Berührschutzelement verliersicher, insbesondere mittels Formschluss, an dem ersten Verbindungsteil gehalten ist. Die Profilierung der inneren Mantelfläche des Doms kann derart sein, dass durch eine axiale Verschiebung des Befestigungselements innerhalb des Doms das Berührschutzelement von dem Verbindungsteil lösbar wird, insbesondere dadurch, dass durch eine axiale Verschiebung des Befestigungselements ein Formschluss zwischen dem Berührschutzelement und dem ersten Verbindungsteil aufgehoben wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass insbesondere auf der dem Haltebereich axial gegenüberliegenden Bereich des Doms dieser einen Spreizbereich aufweist. In diesem Spreizbereich ist der Öffnungsquerschnitt des Doms verjüngt, insbesondere kleiner als der Öffnungsquerschnitt im Haltebereich. Der Spreizbereich ist im verbundenen Zustand von Berührschutzelement und erstem Verbindungsteil dem Kragen des Verbindungsteils zugewandt. Der Spreizbereich ist derart, dass das Befestigungselement mit seinem Kopf eine radial nach außen weisenden Kraft auf die Mantelfläche des Doms ausübt, wenn der Kopf im Spreizbereich ist.
  • Die Wandung des Doms ist im Spreizbereich bevorzugt axial geschlitzt. Eine radial nach außen wirkende, durch den Kopf auf die Wandung des Doms im Spreizbereich ausgeübte Kraft führt zu einem elastischen Aufspreizen des Öffnungsquerschnitts des Doms als auch zu einem Wippen der Wandung um einen Umlenkpunkt, der im Übergansbereich liegt, wie nachfolgend noch beschrieben werden wird. Durch dieses Aufspreizen kann ein Formschluss zwischen Dom und Verbindungselement gelöst werden. Das Aufspreizen kann durch die Schlitzung mit einer geringeren Kraft erfolgen. Beim Aufspreizen im Spreizbereich wird die Wandung des Dom im Haltebereich bevorzugt radial nach innen bewegt. Umgekehrt wird bei einer Spreizung des Haltebereichs die Wandung des Doms im Spreizbereich radial nach innen bewegt.
  • Zwischen dem Spreizbereich und dem Haltebereich kann in axialer Richtung gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Übergangsbereich liegen. Dieser Übergangsbereich hat einen gegenüber dem Haltebereich und dem Spreizbereich vergrößerten Öffnungsquerschnitt, sodass der Kopf hierin in Spielpassung geführt ist. Die Spielpassung führt dazu, dass das Befestigungselement in axialer Richtung im Wesentlichen ohne Reibungsverluste verschoben werden kann. Ein Drehen des Befestigungselements in dem Übergangsbereich ist bevorzugt im Wesentlichen ohne Reibung des Befestigungselements insbesondere des Kopfes an der inneren Mantelfläche des Doms möglich. Der Kopf ist im Übergangsbereich bevorzugt in Spielpassung in dem Öffnungsquerschnitt geführt. Der größte Durchmesser des Kopfes ist bevorzugt kleiner als der kleinste Durchmesser des Öffnungsquerschnitts im Übergangsbereich. Im Übergangsbereich können durch die axialen Schlitze voneinander getrennte Segmente des Doms in den Schlitzen durch zwischen den Segmenten verlaufende Stege miteinander verbunden sein.
  • Der Dom erstreckt sich ausgehend von einer oberen Stirnfläche in axialer Richtung über den Haltebereich, den Übergangsbereich und den Spreizbereich hin zu einer unteren Stirnfläche. Im Bereich der unteren Stirnfläche kann der Dom einen radial nach außen weisenden Flansch aufweisen. Im Bereich der unteren Stirnfläche kann der Dom ausgehend von der unteren Stirnfläche zumindest zwei, bevorzugt zumindest vier oder mehr axial in der Wandung des Doms verlaufende Schlitze aufweisen, die sich insbesondere über den Spreizbereich, insbesondere bis hin zum Übergangsbereich erstrecken. Die Schlitze unterteilen die Wandung des Doms in Segmente. Die Segmente sind insbesondere über gleiche Winkelabschnitte des Doms verteilt. Insbesondere sind vier oder mehr Segmente vorgesehen. Die Segmente sind über Stege in den Schlitzen miteinander verbunden.
  • Der Öffnungsquerschnitt des Doms ist durch die innere Mantelfläche der Wandung des Doms begrenzt. Der Öffnungsquerschnitt im Übergangsbereich ist größer als der Öffnungsquerschnitt im Spreizbereich und der Öffnungsquerschnitt im Haltebereich. Bevorzugt ist der Öffnungsquerschnitt im Haltebereich größer als der kleinste Öffnungsquerschnitt im Spreizbereich. Zwischen den einzelnen Bereichen können an den Übergängen kegelförmige oder hohlkehlförmige Profilierungen vorgesehen sein, sodass ein im Wesentlichen stufenloser Übergang zwischen den Bereichen gebildet ist und somit der Kopf zwischen den einzelnen Bereichen in axialer Richtung ohne zu verkanten gleiten kann.
  • Im verbundenen Zustand zwischen dem Berührschutzelement und dem ersten Verbindungsteil kann ein Formschluss zwischen diesen gebildet sein. Hierzu können ein Verriegelungselement an der äußeren und/oder inneren Stirnkante der unteren Stirnfläche des Berührschutzelements und ein Verriegelungselement auf der dem Berührschutzelement zugewandten Seite des Kragens einander hintergreifen.
  • Insbesondere wird vorgeschlagen, dass auf der dem Dom zugewiesenen Oberfläche des Kragens ein Verriegelungselement angeordnet ist, welches zu einem an der unteren Stirnfläche des Domes angeordneten Verriegelungselement korrespondiert, insbesondere komplementär hierzu ist. Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Verriegelungselemente einander in radialer Richtung hintergreifen. Die Verriegelungselemente können in der Art von Schnappverschlüssen mit jeweils sich in radialer Richtung vergrößernden Öffnungsquerschnitten gebildet sein. Beim Zusammenschieben der Verriegelungselemente verrasten die Hinterschnitte ineinander. Hierbei wird insbesondere das Verriegelungselement des Doms beim Zusammenschieben radial nach außen gespreizt und beim Verriegeln federt das Verriegelungselement des Doms radial nach innen hinter das Verriegelungselement am Kragen und es bildet sich ein Formschluss.
  • Durch die oben beschriebene radiale Spreizung des Doms im Spreizbereich, insbesondere bewirkt durch die axiale Verschiebung des Befestigungselements innerhalb des Doms, kann dieser Formschluss bei einem Fixieren des Befestigungselements gelöst werden. Um es mit anderen Worten zu sagen kann das Berührschutzelement zum Verbinden mit dem ersten Verbindungsteil mit einer axialen Anpresskraft gegen dessen Kragen gedrückt werden und die Verriegelungselemente verriegeln miteinander, sodass das Berührschutzelement im wesentlichen verliersicher an dem Kragen gehalten ist. Das Verriegeln der Verriegelungselemente kann alternativ oder kumulativ verbessert werden durch das in den Haltebereich geschobene Befestigungselement. Wie zuvor beschrieben, drückt der Kopf des Befestigungselements den Dom im Haltebereich radial auseinander, wodurch der Dom im Verriegelungsbereich radial zusammengedrückt wird. Hierdurch erfolgt eine gegenseitige Sicherung zwischen Verriegelungselement und Berührschutzelement. Möglich ist, dass das Befestigungselement zunächst in das Berührschutzelement in axialer Richtung eingesetzt, insbesondere gedrückt wird. Das Befestigungselement sitzt dann ggf. erst noch locker an der inneren Mantelfläche des Doms im Haltebereich. Wird anschließend die Baugruppe aus Befestigungselement und Berührschutzelement auf dem Verbindungsteil verrastet, so erfolgt dies mit größerer Kraft. Anschließend wird das Befestigungselement auch entsprechend besser im Haltebereich gehalten und das Berührschutzelement ist nur mit großem Aufwand wieder zu lösen, solange das Befestigungselement im Haltebereich sitzt.
  • Diese Verriegelung kann aufgrund des profilierten Öffnungsquerschnitts der inneren Mantelfläche des Doms bei einer axialen Verschiebung des Befestigungselements in den Spreizbereich durch eine Spreizung der Wandung des Doms gelöst werden und das Berührschutzelement kann von dem Kragen werkzeuglos entfernt werden.
  • Die Verriegelungselemente sind derart, dass das Berührschutzelement im verriegelten Zustand ohne die Spreizung durch das Befestigungselement nicht zerstörungsfrei von dem Kragen gelöst werden kann. Insbesondere wenn der Kopf des Befestigungselements im Haltebereich die Wand des Doms nach außen drückt, bewirkt dies eine radial nach innen weisende Kraft auf die Wand des Doms im Spreizbereich und mithin im Bereich der Verriegelungselemente. Dadurch werden diese mit einer zusätzlichen Kraft fixiert. Wenn sich der Kopf im Spreizbereich befindet, drückt die durch den Kopf des Befestigungselements bewirkte Spreizung der Wandung des Doms das Verriegelungselement des Doms radial nach außen. Dadurch kann die Verriegelung mit dem Verriegelungselement des Verbindungsteils gelöst werden. Das Berührschutzelement kann dann werkzeuglos und zerstörungsfrei von dem Kragen abgenommen werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein Maß der Überlappung der Hinterschnitte im verbundenen Zustand kleiner oder gleich einer Verjüngung des Radius des Öffnungsquerschnitts im Spreizbereich ist. Das Befestigungselement wird während des Verbindens in den Spreizbereich geführt. Der Kopf des Befestigungselements drückt mit einer radial nach außen wirkenden Kraft gegen die innere Wandung des Doms im Spreizbereich. Durch die Verjüngung des Radius des Öffnungsquerschnitts kommt es zu einer elastischen Verformung des Doms im Spreizbereich, bei dem die Wandung des Doms nach außen gedrückt wird. Ist nun die Verjüngung des Radius größer oder gleich dem Maß der Überlappung der Hinterschnitte kommt es durch die elastische Verformung bei der Spreizung dazu, dass im gespreizten Zustand die Hinterschnitte einander nicht mehr hintergreifen. Das Berührschutzelement kann von dem ersten Verbindungsteil werkzeuglos abgenommen werden. Lediglich die Reibkraft, die der Kopf des Befestigungselements auf die innere Mantelfläche des Doms im Spreizbereich ausübt, muss zu Abnehmen des Befestigungselements überwunden werden.
  • Im verbundenen Zustand ragt der Bolzen des Befestigungselements in die Buchse oder den Topf des ersten Verbindungsteils. Die innere Mantelfläche der Durchgangsöffnung und/oder der Buchse des Verbindungsteils kann elektrisch isolierend beschichtet sein, sodass der Bolzen des Befestigungselements nicht in Kontakt mit dem Material des ersten Verbindungsteils kommt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine axiale Erstreckung des Übergangsbereichs oder des Übergangsbereichs und des Spreizbereichs geringer ist als eine axiale Erstreckung des Bolzens. Somit kann der Bolzen, wenn der Kopf im Haltebereich liegt, aus der unteren Stirnfläche des Berührschutzelements ragen, was es leichter macht, den Bolzen in die Durchgangsöffnung des ersten Verbindungsteils einzufädeln.
  • Wird das Befestigungselement in das Berührschutzelement eingeführt, so wird es mit dem Bolzen voraus in den Dom eingesteckt. Der Kopf wird durch eine Öffnung an der oberen Stirnseite, die sich in axialer Richtung in den Dom hinein verjüngt eingesteckt. Die Verjüngung des Öffnungsquerschnitts des Doms kann derart sein, dass der Öffnungsquerschnitt kleiner ist als der Durchmesser des Kopfes. Zum Einschieben des Kopfes kann die Wand des Doms radial nach außen elastisch gespreizt werden. Die Öffnung des Doms kann in axialer Richtung nach der Verjüngung in radialer Richtung nach außen aufweiten. Der Haltebereich beginnt an der radialen Aufweitung der Öffnung, in axialer Richtung hinter der Verjüngung. Der Kopf kann somit in der Art eine Schnappverbindung bis in den Haltebereich hineingesteckt werden. Durch die radiale Aufweitung kann der Kopf in axialer Richtung an der Wand der Verjüngung anschlagen. Der Kopf ist dann in dem Haltebereich durch die radiale Aufweitung gehalten, so dass das Befestigungselement in axialer Richtung in Richtung der oberen Stirnfläche in dem Berührschutzelement gehalten ist.
  • In diesem Zustand ragt der Bolzen über die untere Stirnfläche des Doms hinaus. Mit diesem über die Stirnkante des Doms hinausragenden Überstand kann das Befestigungselement zusammen mit dem Berührschutzelement auf das erste Verbindungsteil aufgesteckt werden, insbesondere in die Durchgangsöffnung eingesteckt werden. Der Bolzen kann dazu genutzt werden, diese Baugruppe an dem ersten Verbindungsteil auszurichten, insbesondere in dem der Bolzen mit seinem überstehenden Bereich in die Durchgangsöffnung des ersten Verbindungsteils eingefädelt wird. Außerdem kann dabei das Berührschutzelement mit dem ersten Verbindungsteil in der oben beschriebenen Art und Weise verrasten.
  • Die innere Mantelfläche der Buchse, insbesondere die innere Mantelfläche der Durchgangsöffnung ist bevorzugt isolierend beschichtet, so dass der Bolzen des Befestigungselements nicht in Kontakt mit einem elektrisch leitenden Teil gelangt, wenn er in die Durchgangsöffnung eingefädelt wird. Die zusammengesteckte Baugruppe aus Berührschutzelement, Befestigungselement und erstem Verbindungsteil kann anschließend an dem zweiten Verbindungsteil ausgerichtet werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Dom im Spreizbereich geschlitzt ist. Die Schlitze verlaufen bevorzugt in axialer Richtung. Die Schlitze sind in bevorzugt äquidistanten Winkelabständen zueinander am Dom angeordnet. Die Schlitze ermöglichen ein radiales Spreizen der Wand des Doms nach außen, wenn der Kopf des Befestigungselements die innere Wand des Doms im Spreizbereich nach außen drückt.
  • Der Dom ist bevorzugt vom Spreizbereich bis hin zum Haltebereich geschlitzt. Die Schlitze verlaufen bevorzugt in axialer Richtung. Die durch die Schlitze voneinander beabstandeten Segmente des Doms sind bevorzugt über Stege miteinander verbunden. Die Stege verlaufen bevorzugt in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Domes. Die Stege sind bevorzugt einstückig mit dem Material der Segmente des Doms gebildet. Die Stege agieren in der Art eines Scharniers oder eines Umlenkpunktes zwischen dem Haltebereich und dem Spreizbereich.
  • Durch diese Scharnierfunktion der Stege können die Verriegelungselemente um die herum „wippen“. Dies führt dazu, dass das Befestigungselement mit geringer axialer Kraft in das Berührschutzelement eingesetzt werden kann. Durch die Wippfunktion weitet sich der Haltebereich radial auf und der Spreizbereich wird gleichzeitig radial nach innen bewegt. Dadurch kann die Baugruppe aus Befestigungselement und Berührschutzelement leicht gefügt werden.
  • Befindet sich das Befestigungselement im Haltebereich, dann kann die Wippe sich im Spreizbereich nicht mehr ohne eine erhöhte radiale Kraft öffnen. Wird nun die Baugruppe aus Befestigungselement und Berührschutzelement auf dem Verbindungsteil verrastet, dann erfolgt dies durch ein Spreizen der Verriegelungselemente radial nach außen durch das Aufbringen einer axialen Kraft auf den Dom. Öffnet sich das Dom im Spreizbereich trompetenförmig, so erleichtert dies die radiale Spreizung aufgrund einer axialen Anpresskraft.
  • Anschließend wird sowohl der Spreizbereich vom Verbindungsteil nach außen gedrückt, als auch der Haltebereich vom Befestigungselement. Auf diese Weise sichern sich Befestigungselement und Berührschutzelement gegenseitig. Das Berührschutzelement sitzt verliersicher fest auf dem Verbindungsteil und kann auch beim Transport nicht abfallen.
  • Erst wenn beim späteren Fixieren an dem zweiten Verbindungsteil das Befestigungselement aus dem Haltebereich in den Übergangsbereich bewegt wird, funktioniert die Wippe wieder. Der Haltebereich kann dann radial nach innen bewegt werden, was eine radiale Bewegung bzw. Spreizung nach außen des Spreizbereichs erleichtert. Nach dem Spreizen kann das Berührschutzelement leicht entfernt werden.
  • Um ein gutes Entriegeln zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Verriegelungselement am Dom im Spreizbereich liegt, insbesondere im Bereich der unteren Stirnfläche. Die axiale Position des Spreizbereichs und des Verriegelungselements des Doms kann an der Längsachse des Berührschutzelements gleich sein. Das bedeutet, dass eine Spreizung des Doms im Spreizbereich die größtmögliche Spreizung des Verriegelungselements bewirkt. Insbesondere sind sowohl Verriegelungselement aus als auch Spreizbereich hin zur unteren Stirnfläche ausgerichtet.
  • Sowohl Spreizbereich als auch Verriegelungselement können zumindest teilweise umlaufend geformt sein. Das Verriegelungselement ist insbesondere ein umlaufender Ring, unterbrochen durch die axialen Schlitze. Der Spreizbereich ist insbesondere ein umlaufender, nach innen weisender Vorsprung an der inneren Mantelfläche des Doms, unterbrochen durch die axialen Schlitze.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Bolzen als Schraube oder Gewindebuchse gebildet ist. Der Bolzen kann verschraubbar sein, sowohl als Stecker als auch als Buchse. Neben Schraube und Gewindebuchse kann auch ein Bajonettverschluss, ein Drehverschluss oder dergleichen am Bolzen gebildet sein. Die Befestigung der Verbindungselemente durch das Befestigungselement erfolgt bevorzugt derart, dass während des Befestigens der Bolzen um seine Längsachse rotiert wird. Dadurch wird der Bolzen in axialer Richtung verschoben. Das bedeutet, dass das Verbinden zu einer axialen Verschiebung des am Bolzen angeordneten Kopfes führt, so dass der Kopf durch den Verbindungsvorgang aus dem Übergangsbereich in den Spreizbereich zwangsgeführt wird. Dies kann nicht nur durch Schraube und Gewinde sondern auch durch andere Verbindungskonzepte erfolgen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass sich eine äußere Mantelfläche des Schafts in einer vom Kragen weg weisenden axialen Richtung verjüngt. Die Buchse des ersten Verbindungsteils erstreckt sich mit ihrer Durchgangsöffnung und der die Durchgangsöffnung zumindest teilweise umlaufend begrenzenden Wand in axialer Richtung. An einer oberen Stirnseite im Bereich des Kragens ist die Buchse mit der Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Bolzens gebildet. Insbesondere hat die Durchgangsöffnung der Buchse dort einen ersten Öffnungsquerschnitt, der in etwa dem Querschnitt des Bolzens entspricht. Ausgehend von diesem ersten Öffnungsquerschnitt erstreckt sich die Durchgangsöffnung der Buchse in Längsrichtung hin zu einer unteren Stirnseite. Die Durchgangsöffnung der Buchse hat im Bereich der zweiten Stirnseite einen zweiten Öffnungsquerschnitt der größer ist als der erste Öffnungsquerschnitt. Die innere Mantelfläche der Durchgangsöffnung der Buchse kann umlaufend mit einem isolierenden Material beschichtet sein.
  • Ausgehend von der oberen Stirnseite erstreckt sich der Schaft in Richtung der unteren Stirnseite. Der Schaft hat eine vorzugsweise umlaufende Wand, die die Durchgangsöffnung begrenzt. Die innere Mantelfläche des Schafts, welche die Durchgangsöffnung begrenzt, kann wie beschrieben isolierend beschichtet sein. Die äußere Mantelfläche des Schafts, insbesondere in einem Bereich der unteren Stirnkante kann sich in Längsrichtung verjüngend, insbesondere konisch verjüngend geformt sein. Die Wandstärke nimmt in Richtung der unteren Stirnkante ab.
  • Die äußere Mantelfläche kann als Kontaktfläche für einen elektrischen Kontakt mit dem zweiten Verbindungsteil dienen. Die untere Stirnkante des Schafts, insbesondere die untere Stirnfläche des Schafts, kann bevorzugt umlaufend isoliert sein. Die Isolation der unteren Stirnfläche des Schafts sowie der inneren Mantelfläche der Durchgangsöffnung kann einstückig, insbesondere anspritzt sein. Der Kragen kann an der oberen Stirnfläche zumindest in Teilen mit einem Isolationsmaterial beschichtet sein. Die Beschichtung kann insbesondere in den Bereichen sein, in denen der Kopf nicht aufliegt. Hierdurch wird eine gute Anpresskraft des Kopfes gegen den Kragen gewährleistet. Insbesondere kann der Kopf unmittelbar auf dem Kragen aufliegen. Die Beschichtung kann aber auch vollflächig sein. Auch diese Beschichtung kann einstückig sein und insbesondere einstückig mit der Beschichtung der inneren Mantelfläche der Durchgangsöffnung. Hierbei kann in einem einzigen Spritzgussprozess eine Beschichtung der oben genannten, beschichteten Flächen erfolgen.
  • Auch kann das erste Verbindungsteil als Topf gebildet sein. Es versteht sich, dass das zweite Verbindungsteil jeweils komplementär gebildet sein kann. Die Beschreibung von Buchse und Topf für das erste Verbindungsteil kann insoweit auch als Beschreibung des jeweils komplementären zweiten Verbindungsteils verstanden werden. Die genannten Merkmale gelten somit gleichermaßen für das erste und das zweite Verbindungsteil.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass sich ein durch die innere Mantelfläche des Topfes gebildeter Napf sich in einer vom Kragen weg weisenden axialen Richtung aufweitet. Der Topf des ersten Verbindungsteils erstreckt sich mit seiner zumindest teilweise umlaufend begrenzenden Wand in axialer Richtung. An einer oberen Stirnseite im Bereich des Kragens ist der Topf mit der Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Bolzens gebildet. Insbesondere hat die Durchgangsöffnung des Topfes dort einen ersten Öffnungsquerschnitt, der in etwa dem Querschnitt des Bolzens entspricht. Der Boden des Topfes hat einen Querschnitt, der im Wesentlichen zu der oberen Stirnfläche des Schafts der Buchse des zweiten Verbindungsteils korrespondiert. Ausgehend vom Boden des Topfes, in dem die Durchgangsöffnung ist, erstreckt sich der Topf in Längsrichtung hin zu einer unteren Stirnseite. Die äußere Mantelfläche des Topfes kann umlaufend mit einem isolierenden Material beschichtet sein.
  • Die innere Mantelfläche des Topfes, welche die Durchgangsöffnung begrenzt kann sich in Längsrichtung aufweiten, insbesondere konisch aufweitend geformt sein. Die Wandstärke nimmt in Richtung der unteren Stirnkante ab.
  • Die innere Mantelfläche kann als Kontaktfläche für einen elektrischen Kontakt mit dem zweiten Verbindungsteil dienen. Die untere Stirnkante kann bevorzugt umlaufend isoliert sein. Die Isolation der unteren Stirnfläche sowie die äußere Mantelfläche kann einstückig, insbesondere angespritzt sein. Der Kragen kann an der oberen Stirnfläche zumindest in Teilen mit einem Isolationsmaterial beschichtet sein. Die Beschichtung kann insbesondere in den Bereichen sein, in denen der Kopf nicht aufliegt. Hierdurch wird eine gute Anpresskraft des Kopfes gegen den Kragen gewährleistet. Insbesondere kann der Kopf unmittelbar auf dem Kragen aufliegen. Die Beschichtung kann aber auch vollflächig sein. Auch diese Beschichtung kann einstückig sein und insbesondere einstückig mit der Beschichtung der äußeren Mantelfläche des Topfes. Hierbei kann in einem einzigen Spritzgussprozess eine Beschichtung der oben genannten, beschichteten Flächen erfolgen.
  • Wie bereits erläutert, wird gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass der Kragen auf der oberen Stirnfläche zumindest in Teilen elektrisch isolierend beschichtet ist, wobei das Verriegelungselement bevorzugt einstückig aus der Beschichtung geformt ist. Zusammen mit der Beschichtung kann das Verriegelungselement ebenfalls in einem einzigen Spritzgussprozess hergestellt werden. Der elektrisch leitende Kern des Verbindungsteils, insbesondere umfassend die Buchse mit Kragen und Schaft, kann als Einleger aus einem leitenden Material in eine Spritzgussform eingelegt werden. Anschließend kann ein Umspritzen des Einlegers im Wesentlichen vollständig mit der Ausnahme zumindest der äußeren Mantelfläche der sich verjüngenden Wandung des Schafts erfolgen. Diese kann frei von einer Isolation sein. Diese Fläche dient dann als Verbindungsfläche mit dem zweiten Verbindungsteil.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine elektrisch isolierende Manschette den Schaft zumindest teilweise umlaufend umgreift und von der äußeren Mantelfläche des Schafts in radialer Richtung beabstandet ist, so dass sich zwischen der Manschette und dem Schaft ein Ringraum bildet. Die elektrisch isolierende Manschette kann ebenfalls einstückig mit der sonstigen Isolation gebildet sein. Die Isolation kann aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere einem Kunststoff, insbesondere PVC, PC, PET, PBT, PA, PPA oder PPS oder dergleichen gebildet sein. Ein Duroplast oder ein flüssigkristaliner Kunststoff sind ebenfalls möglich.
  • Insbesondere lässt sich die Manschette im Rahmen des beschriebenen Spritzgussprozesses an den Kragen anspritzen. Die Manschette ist vorzugsweise vollständig umlaufend um den Schaft gebildet. Die Manschette erstreckt sich in axialer Richtung ausgehend vom Kragen entlang des Schaftes bis zumindest der unteren Stirnkante des Schaftes. Die Manschette und die stirnseitige Beschichtung des Schaftes können in einer gemeinsamen Ebene enden. Die untere Stirnfläche ist dann vollständig isoliert. Ausschließlich der Ringraum zwischen Manschette und Schaft ermöglicht einen Zugriff auf die nicht isolierte äußere Mantelfläche des Schaftes. Der radiale Abstand zwischen der Innenkante der Manschette und der Außenkante des Schaftes kann so sein, dass dieser kleiner ist als eine Prüfnorm verlangt. Dieser sogenannte Fingerspalt ist bevorzugt kleiner als 3mm, insbesondere 2,8mm, insbesondere um die Norm IPXXB, DIN EN 60529 zu erfüllen.
  • Wie bereits erläutert, hat die Buchse oder der Topf eine Durchgangsöffnung. Diese Durchgangsöffnung hat, wie ebenfalls für die Buchse bereits beschrieben, bevorzugt zwei verschiedene Öffnungsquerschnitte. Für den Topf weitet sich die Durchgangsöffnung hin zur unteren Stirnkante auf. An der oberen Stirnkante, auf der dem Kragen zugewandten Seite, kann ein erster, kleinerer Öffnungsquerschnitt vorgesehen sein. In einem axialen Abstand von der oberen Stirnkante, hin zur unteren Stirnkante kann ein größerer Öffnungsquerschnitt vorgesehen sein. Die innere Mantelfläche der Durchgangsöffnung ist, wie beschrieben, zumindest teilweise elektrisch isolierend beschichtet. Somit kann beim Einstecken des Bolzens des Befestigungselements ein Kontaktieren des Befestigungselements mit elektrisch leitenden Flächen des ersten Verbindungsteils verhindert werden.
  • Zur Kontaktierung des Verbindungsteils mit einem elektrischen Leiter ist es möglich, in dem elektrischen Leiter eine Öffnung, insbesondere eine Bohrung vorzusehen. In diese Bohrung kann das Verbindungsteil mit seiner umlaufenden Manschette oder der äußeren Mantelfläche des Topfes eingesteckt werden. Die Manschette umgreift vollständig umlaufend sowohl den Schaft. Der Kragen ragt bevorzugt radial über die Manschette oder den Topf hinaus. Der Kragen ist an seiner oberen Stirnfläche und ggf. seiner umlaufenden Wand isolierend beschichtet. Der Kragen kann auf einer dem Schaft zugewandten Seite einen Flansch ausbilden. Dieser Flansch kann zumindest teilweise unbeschichtet sein.
  • Der Leiter kann umlaufend der Öffnung ebenfalls unbeschichtet sein. Der Kragen mit seinem Flansch kann gegen diese unbeschichtete, insbesondere nicht isolierte Oberfläche des Leiters gedrückt werden. Der Kragen hat auf seiner Flanschseite bevorzugt einen zumindest teilweise umlaufenden sich axial in Richtung des Schafts erstreckenden, radial vom Schaft beabstandeten Vorsprung. Dieser Vorsprung kann als Schweißauflage, im Querschnitt insbesondere bogenförmig oder kegelförmig sein. Die Schweißauflage dient der Erhöhung des Anpressdruckes des Kragens gegen den Leiter im Fall des Verschweißens des Kragens mit dem Leiter.
  • Zum Verbinden wird das Verbindungsteil mit der Manschette oder dem Topf in die Öffnung eingesteckt. Der Kragen liegt mit seinem Flansch auf der nicht isolierten Fläche des Leiters auf. Mit einem geeigneten Schweißwerkzeug wird das Verbindungsteil, insbesondere der Kragen, insbesondere die Flanschseite des Kragens, axial auf den Leiter gepresst. Bei einem Reibschweißen wird der Kragen um seine Achse rotiert, so dass ein Stoffschluss gebildet wird. Eine andere Verbindung zwischen dem Kragen und dem Leiter ist ebenfalls möglich, beispielsweise mittels Widerstandsschweißen, Laserschweißen, Löten oder dergleichen.
  • Um den Kragen möglichst bündig an die Isolation des Leiters anzubinden, insbesondere um eine bündige, vollständige Isolation zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass der Kragen einen radial umlaufenden, außen liegenden Falz aufweist. Dieser Falz dient zur Aufnahme einer Isolation des Leiters. Der Falz kann auch das Umspritzen begünstigen. Der Kragen kann auf den Leiter so aufgesetzt werden, dass der Falz umlaufend auf der Isolation beabstandet oder unmittelbar an- oder aufliegt und die radial weiter innen liegenden Bereiche des Kragens flanschartig auf dem nicht isolierten Leiter. Der Falz sollte nicht auf der Isolation aufliegen, falls reibgeschweißt wird.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Kopf des Befestigungselements auf seiner dem Bolzen abgewandten Oberfläche elektrisch isolierend beschichtet ist. Das Befestigungselement ist bevorzugt aus einem metallischen Material. Da dieses Material elektrisch leitend ist und insbesondere der Bolzen des Befestigungselements beim Verbinden des Befestigungselements mit dem zweiten Verbindungsteil als auch im verbundenen Zustand der Verbindungsteile in Kontakt mit leitenden Bauteilen kommen kann, kann der Kopf des Befestigungselements elektrisch isolierend beschichtet sein.
  • Ein weiterer Aspekt ist ein Verbinder, insbesondere Batteriemodulverbinder, insbesondere für Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb nach Anspruch 21. Dieser Verbinder umfasst ein erstes Verbindungsteil wie es zuvor beschrieben wurde, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 20 und eine zweites Verbindungsteil. Die Verbindungsteile sind elektrisch leitend miteinander verbindbar. Wie bereits zuvor beschrieben, ist eine erste elektrisch leitende Fläche an dem ersten Verbindungsteil an der äußeren Mantelfläche des Schafts vorgesehen. Das zweite Verbindungsteil ist als Buchse mit einem sich axial erstreckenden, topfförmigen Schaft und einem radial verlaufenden Kragen gebildet. Innerhalb des topfförmigen Schafts ist ein sich axial erstreckendes Aufnahmeelement vorgesehen. Der Schaft als auch der Kragen sind aus einem oben beschriebenen leitenden Material gebildet.
  • Eine innere Mantelfläche des Schaftes kann elektrisch leitend gebildet sein und mit einer äußeren Mantelfläche des Schafts des ersten Verbindungsteils kontaktiert werden. Der Schaft des ersten Verbindungsteils und der Schaft des zweiten Verbindungsteils können komplementär zueinander sein, so dass die Schäfte ineinander schiebbar sind, wobei deren innere und äußere Mantelflächen zumindest teilweise in elektrisch leitenden bevorzugt unmittelbaren Kontakt gebracht werden können.
  • Der Schaft des zweiten Verbindungsteils kann auch als Topf verstanden werden. Das zweite Verbindungsteil ist komplementär zu dem ersten Verbindungsteil. Die Beschreibung von Buchse und/oder Topf des ersten Verbindungsteils ist somit analog auf das zweite Verbindungsteil sowie umgekehrt ist die Beschreibung des zweiten Verbindungsteils analog auf das erste Verbindungsteil anwendbar.
  • Der topfförmige Schaft des zweiten Verbindungsteils öffnet sich in einer axialen Richtung vom Kragen wegweisend auf. Dieses Aufweiten korrespondiert zu dem Verjüngen des Schafts des ersten Verbindungsteils.
  • Das zweite Verbindungsteil hat eine untere Stirnfläche im Bereich des Kragens und eine obere Stirnfläche im Bereich des Schafts. Der Schaft öffnet sich ausgehend vom Kragen hin zur oberen Stirnfläche. Beim Verbinden der Verbindungsteile wird das erste Verbindungsteil mit seiner unteren Stirnfläche auf die obere Stirnfläche des zweiten Verbindungsteils zu bewegt. Dabei gleitet der Schaft des zweiten Verbindungsteils in den Ringraum zwischen dem Schaft des ersten Verbindungsteils und der Manschette des ersten Verbindungsteils. Der Schaft des ersten Verbindungsteils gleitet in den Ringraum zwischen dem Schaft des zweiten Verbindungsteils und dem Aufnahmeelement.
  • Der Schaft des zweiten Verbindungsteils umgreift umlaufend das sich innerhalb des Schafts axial erstreckende Aufnahmeelement. Das Aufnahmeelement kann einstückig mit dem Schaft und dem Kragen gebildet sein. In diesem Fall kann eine obere Stirnfläche des Schafts, umlaufend um das Aufnahmeelement, elektrisch isolierend beschichtet sein. Die Beschichtung kann sowohl eben auf der Stirnfläche aufliegen, als auch in axialer Richtung vom Schaft wegweisend, eine bevorzugt im Wesentlichen umlaufende Erhebung aufweisen.
  • Bevorzugt ist jedoch, wenn das Aufnahmeelement zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Insbesondere kann das Aufnahmeelement an den Schaft und den Kragen angespritzt sein. Um eine mechanische Stabilität zwischen dem Befestigungselement des ersten Verbindungsteils und dem Aufnahmeelement des zweiten Verbindungsteils herstellen zu können, kann ein Verbindungsabschnitt des Aufnahmeelements metallisch gebildet sein, um mit dem Bolzen des Befestigungselements des ersten Verbindungsteils zusammen zu wirken. Insbesondere kann ein hülsenförmiger Einsatz in dem Aufnahmeelements eingesetzt sein, wobei dieser Einsatz bevorzugt metallisch ist. Der Einsatz kann beispielsweise als Gewindeeinsatz in das Aufnahmeelement eingesetzt werden. Im gefügten Zustand verläuft die Mittenachse des Einsatzes koaxial zur Mittenachse der Durchgangsöffnung der Buchse des ersten Verbindungsteils und der Mittenachse des Befestigungselements des ersten Verbindungsteils, sodass Aufnahmeelement und Befestigungselement schraubend miteinander verbunden werden können.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine äußere Mantelfläche des Schafts elektrisch isolierend beschichtet ist. Der Schaft kann eine äußere, zylinderförmige Mantelfläche aufweisen. An dieser kann eine Isolation angebracht sein. Auch die obere Stirnfläche des Schaftes kann mit dem isolierenden Material beschichtet sein. Die Beschichtung kann zusammen mit dem Material des Aufnahmeelements an den Schaft angespritzt sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Kragen auf der dem Schaft zugewandten Seite zumindest teilweise unbeschichtet ist, wobei der unbeschichtete Bereich als Kontaktfläche für einen elektrischen Leiter gebildet ist. In diesem Fall kann der Kragen auf der dem Schaft abgewandten Seite vollständig beschichtet sein. Die Verbindung des Kragens des zweiten Verbindungsteils mit dem elektrischen Leiter über die dem Schaft zugewandte Flanschfläche erfolgt bevorzugt korrespondierend zu der Verbindung des Kragens des ersten Verbindungselements mit dem elektrischen Leiter, sodass auf die dortige Beschreibung vollständig verwiesen wird.
  • Der Kragen kann aber auch auf der dem Schaft abgewandten Seite zumindest teilweise unbeschichtet sein, wobei der unbeschichtete Bereich als Kontaktfläche für einen elektrischen Leiter gebildet ist. In diesem Fall kann der Kragen auf der dem Schaft zugewandten Seite vollständig beschichtet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Aufnahmeelement respektive der Einsatz des Aufnahmeelements als Gewindebuchse oder als Schraube gebildet sind. Insbesondere kann ein Einsatz als Gewindebuchse gebildet sein. Das Befestigungselement kann dann als Schraube gebildet sein. Dabei wird insbesondere bevorzugt, wenn die Gewindebuchse in das elektrisch isolierende Material des Aufnahmeelements eingelassen ist. Andererseits kann eine Hülse mit einem Außengewinde auf das Aufnahmeelement gestülpt sein. Das Aufnahmeelement des zweiten Verbindungsteils ist komplementär zu dem Befestigungselement des ersten Verbindungsteils.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Einsatz, insbesondere die Gewindebuchse aus einem elektrisch leitenden Material gebildet ist. Auch der Kragen ist bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material gebildet. Die Gewindebuchse hat an ihrer Stirnfläche und/oder an ihrer äußeren Mantelfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung. Auch kann die Stirnfläche des Aufnahmeelements zumindest teilweise aus einem isolierenden Material gebildet sein.
  • Zwischen dem Aufnahmeelement und der inneren Mantelfläche des Schafts bilden sich eine Öffnung und ein Ringspalt. In diesen Ringspalt kann der Schaft des ersten Verbindungsteils eingeschoben werden. Ein Abstand zwischen der äußeren Mantelfläche des Schraubelements und einer stirnseitigen Innenkante des Schafts kann beispielsweise ≤ 3mm sein, sodass ein Prüffinger nicht in Kontakt mit elektrisch leitenden Materialien, insbesondere der inneren Mantelfläche des Schafts gelangen kann.
  • Ein weiterer Aspekt ist ein Berührschutzelement für einen Verbinder. Ein solches Berührschutzelement wurde umfassend im Zusammenhang mit dem Verbinder nach Anspruch 1 bis 20 beschrieben und hierauf wird vollständig Bezug genommen. Das Berührschutzelement weist bevorzugt einen Dom auf und ein in dem Dom axial geführtes Befestigungselement.
  • Das Befestigungselement hat ein sich radial erstreckenden Kopf und ein sich axial erstreckenden Bolzen. Der Kopf liegt zumindest an Teilen einer inneren Mantelfläche des Doms an. Zusätzlich ist die innere Mantelfläche des Doms entlang eines Schnittes in axialer Richtung profiliert. Insbesondere bilden sich Haltebereich, Übergangsbereich und Spreizbereich durch eine entsprechende Profilierung. Der Öffnungsquerschnitt des Doms kann abhängig von der Axialposition variieren. Übergänge zwischen verschiedenen Radien des Öffnungsquerschnitts können stufenlos sein, insbesondere durch konische oder bogenförmige Aufweitungen oder Verengungen an den radialen Versprüngen.
  • Ein weiterer Aspekt ist ein Verbinder mit einem ersten Verbindungsteil nach Anspruch 1 und einem zweiten Verbindungsteil nach Anspruch 21, wobei der Schaft des ersten Verbindungsteils in den Schaft des zweiten Verbindungsteils eingreift und das Befestigungselement des ersten Verbindungsteils durch die Durchgangsöffnung des Schafts des ersten Verbindungsteils hindurch in Eingriff mit dem Aufnahmeelement des zweiten Verbindungsteils gebracht ist und in einem unverschraubten Zustand der Kopf im Haltebereich gehalten ist, in einem Übergangszustand zwischen dem unverschraubten Zustand und einem vollständig verschraubten Zustand der Kopf in dem Übergangsbereich ist und in dem vollständig verschraubten Zustand der Kopf in dem Spreizbereich ist und dadurch die Wand des Dom radial nach außen spreizt.
  • Gemäß eines Ausführungsbeispiels wird vorgeschlagen, dass der Schaft des ersten Verbindungsteils in den Schaft des zweiten Verbindungsteils axial zumindest teilweise im Bereich des elektrischen Leiters eingreift. Die miteinander zu verbindenden elektrischen Leiter können übereinander gelegt werden. In beiden elektrischen Leitern können Öffnungen, insbesondere Bohrungen zur Aufnahme des ersten respektive zweiten Verbindungsteils gebildet sein. Das erste Verbindungsteil wird durch die Öffnung eines ersten Leiters gesteckt und das zweite Verbindungsteil durch die Öffnung des zweiten Leiters gesteckt. Die Kragen der beiden Verbindungsteile können mit dem jeweiligen Leiter verbunden werden. Hierbei können die Kragen auf einander abgewandten Seiten der Leiter verbunden sein. Auch ist es möglich, dass das zweite Verbindungsteil mit dem Kragen auf der dem Schaft abgewandten Seite mit einem Leiter verbunden ist.
  • Anschließend kann ein Berührschutzelement auf das erste Verbindungsteil in der beschriebenen Art und Weise aufgesteckt werden.
  • Anschließend können die beiden Verbindungsteile ineinander gesteckt werden, wobei die Mantelflächen der Schäfte einander berühren und einen elektrischen Übergang bilden.
  • Anders als im Stand der Technik, in dem ein elektrischer Übergang an den Stirnflächen der Kragen gebildet ist, wird hier ein elektrischer Übergang an der Mantelfläche der Schäfte vorgeschlagen.
  • Die sich berührende Mantelflächen liegen bevorzugt zumindest teilweise innerhalb der zu verbindenden Leiter, insbesondere innerhalb der Öffnungen in den Leitern, zumindest innerhalb der Öffnung eines der Leiter. Hierdurch wird eine enorme Platzersparnis realisiert, da der elektrische Übergang innerhalb der Öffnung zumindest eines Leiters erfolgt und somit eine erheblich geringere Aufbauhöhe realisiert werden kann als dies im Stand der Technik möglich ist. Da das Berührschutzelement nach dem Verbinden entfernt werden kann, trägt dieses im verbundenen Zustand ebenfalls nicht zur Aufbauhöhe bei.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine axiale Erstreckung des Schafts des ersten Verbindungsteils und/oder des Schafts des zweiten Verbindungsteils kleiner ist als eine Materialstärke eines mit dem Kragen des ersten Verbindungsteils verbundenen elektrischen Leiters und/oder eine Materialstärke eines mit dem Kragen des zweiten Verbindungsteils verbundenen elektrischen Leiters. Dabei ist insbesondere eine Aufbauhöhe der beiden elektrischen Leiter zusammen geringer als eine axiale Erstreckung des Schafts des ersten Verbindungsteils und/oder des Schafts des zweiten Verbindungsteils.
  • Ein weiterer Aspekt ist ein Handhabungsgerät für ein Berührschutzelement mit Befestigungselement. Das Handhabungsgerät hat eine Aufnahme für das Berührschutzelement und ein Drehelement für das Befestigungselement. Das Drehelement ist drehbar innerhalb der Aufnahme angeordnet. Ein Lagesensor ist vorgesehen, mit dem die axiale Position des Drehelements in der Aufnahme bestimmt werden kann. Durch den Sensor kann bestimmt werden, ab das Drehelement das Befestigungselement ein/ausgedreht hat. Auch ist es möglich, dass das Befestigungselement und/oder das Aufnahmeelement verschieden gestaltet sein können, so dass jeweils ein erstes Paar aus Befestigungselement und/oder das Aufnahmeelement eine erste mechanische Gestaltung und ein zweites Paar aus Befestigungselement und/oder das Aufnahmeelement eine zweite mechanische Gestaltung hat, so dass beim Befestigen des Befestigungselement sich dieses je nach mechanischer Gestaltung verschieden verhält. Dies kann z.B. bei einer Schraubverbindung die Gewindesteigung sein. Pro Umdrehung kann ein verschiedener axialer Verschiebeweg des Befestigungselements festgelegt sein. Der Sensor kann dann erfassen, welches Paar gerade mit dem Handhabungsgerät befestigt wurde. Dies kann z.B. dann relevant sein, wenn der Minus Pol und der Plus Pol eines Batteriemoduls in einer bestimmten Reihenfolge montiert/demontiert werden soll. Das Handhabungsgerät kann mit Hilfe des Sensors die Einhaltung dieser Reihenfolge überwachen und bei einer falschen Reihenfolge ein Fehlersignal ausgeben.
  • Das Drehelement ist für eine exakte Auswertung des axialen Verschiebewegs des Befestigungselements in axialer Richtung federnd in der Aufnahme gelagert.
  • Auch kann ein Drehmomentsensor vorgesehen sein. Das Drehmoment, mit dem das Befestigungselement festgezogen wird, ist abhängig davon, ob das Befestigungselement in dem Berührschutzelement eingesetzt ist oder nicht. In dem Berührschutzelement kommt es aufgrund der radialen Klemmung, wie oben beschrieben, im Haltebereich und im Spreizbereich zu einer Erhöhung des Drehmoments. Hierdurch erfolgt eine Überwachung, ob das Berührschutzelement vorhanden ist.
  • Auch kann an dem Handhabungsgerät ein optischer Sensor vorgesehen sein. Dieser Sensor kann z.B. eine optische Kennung, z.B. ein Strichcode, ein QR Code oder eine Data Matrix einlesen. Diese Kennung kann z.B. eine Kennung eines Batteriemoduls sein. Damit kann mit dem Handhabungsgerät zunächst eine Kennung eines Batteriemoduls ausgelesen werden und anschließend können die Daten des Drehmomentsensors und/oder die Daten des Lagesensors diesem Batteriemodul zugeordnet werden. Dies macht es möglich, Montagedaten einem Batteriemodul zuzuordnen.
  • Auch kann an dem Handhabungsgerät ein Anwesenheitssensor vorgesehen sein, der erfasst, ob in der Aufnahme ein Berührschutzelement ist. Nur falls dies der Fall ist, kann z.B. das Drehelement aktiviert werden. Dies stellt sicher, dass eine Montage /Demontage des Befestigungselements nur mit einem Berührschutzelement erfolgen kann. Bei einer Montage kann überprüft werde, ob das Berührschutzelement am Handhabungsgerät verblieben ist, nachdem dieses von der Schraube abgehoben wurde. Bei der Demontage kann überprüft werden, ob vor dem Losschrauben ein Berührschutzelement aufgesetzt wurde.
  • Auch kann in oder an der Aufnahme eine Absaugung vorgesehen sein. Diese kann aktiviert werden, wenn einer der Sensoren feststellt, dass das Befestigungselement vollständig befestigt ist und das Berührschutzelement automatisch an/absaugen.
  • Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • 1a eine Explosionsdarstellung eines gegenständlichen Verbinders nach einem Ausführungsbeispiel;
    • 1b die Ansicht nach 1a mit ineinander gesteckten Verbindungsteilen;
    • 1c die Ansicht nach 1b mit verrastetem Berührschutzelement
    • 1d die Ansicht nach 1c mit entferntem Berührschutzelement;
    • 2a ein Längsschnitt durch einen Verbinder nach 1a;
    • 2b ein Längsschnitt durch einen Verbinder nach 1c in nicht verschraubtem Zustand;
    • 2c ein Längsschnitt durch einen Verbinder nach 1c in teilweise verschraubtem Zustand;
    • 2d ein Längsschnitt durch einen Verbinder nach 1c in vollständig verschraubtem Zustand;
    • 2e ein Längsschnitt durch einen Verbinder nach 1d;
    • 3 eine Variante eines Verbinders nach 2d;
    • 4a, b Ansichten eines Befestigungselements;
    • 5a eine Ansicht einer Buchse eines ersten Verbindungsteils;
    • 5b eine Ansicht einer umspritzten Buchse gemäß 5a;
    • 5c eine Schnittansicht der Buchse gemäß 5a;
    • 5d eine Schnittansicht einer umspritzten Buchse gemäß 5b;
    • 6a eine Ansicht einer Buchse eines zweiten Verbindungsteils;
    • 6b eine Ansicht einer umspritzten Buchse gemäß 6a;
    • 6c eine Schnittansicht der Buchse gemäß 6a;
    • 6d eine Schnittansicht einer umspritzten Buchse gemäß 6b;
    • 6e eine Schnittansicht einer umspritzten Buchse in einer Variante zu 6d;
    • 7 ein Ausführungsbeispiel mit nur einem ersten Verbindungsteil, einem Berührschutzelement und einer unmittelbaren Anbindung an eine Leitung;
    • 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit nur einem ersten Verbindungsteil, einem Berührschutzelement und einer unmittelbaren Anbindung an eine Leitung;
    • 9 ein Ausführungsbeispiel mit eines ersten Verbindungsteil mit einer seitlich befestigten Leitung, insbesondere einer Rundleitung;
    • 10 eine schematische Ansicht einer Verschaltung von Batteriemodulen.
    • 11 ein Längsschnitt durch einen Verbinder in der Art der 2a;
  • 1a zeigt die Verbindung zwischen einem ersten elektrischen Leiter 2 und einem zweiten elektrischen Leiter 4 unter Verwendung eines ersten Verbindungsteils 6 und eines zweiten Verbindungsteils 8 sowie einem Berührschutzelement 10 und ein Befestigungselements 12. Hinsichtlich des Befestigungselements 12 sei angemerkt, dass hierbei das Befestigungselement 12 als Schraube dargestellt ist, welche mit einer Gewindehülse interagiert. Es ist jedoch im Rahmen des Üblichen, dass Befestigungselement 12 z.B. als Gewindehülse auszugestalten, die mit einer Schraube am zweiten Verbindungsteil interagiert. Das Befestigungselement 12 ist nachfolgend als Schraubelement 12 beschrieben, umfasst sind natürlich auch alle anderen denkbaren und insbesondere oben beschriebenen Befestigungselemente.
  • Zu erkennen ist, dass das erste Verbindungsteil 6 durch eine Öffnung des ersten Leiters 2 gesteckt ist und das zweite Verbindungsteil 8 durch eine Öffnung des zweiten Leiters 4. Die Öffnungen sind insbesondere in abisolierten Bereichen der Leiter 2, 4 vorgesehen. Im unverbundenen Zustand kann das Berührschutzelement 10 in Richtung 14 auf das erste Verbindungsteil 6 aufgesteckt werden. Das Schraubelement 12 wird in Richtung 16 in das Berührschutzelement 10 eingesteckt. Die Baugruppe aus erstem Verbindungsteil 6, Berührschutzelement 10 und Schraubelement 12 wird in Richtung 18 auf den zweiten Leiter mithin das zweite Verbindungsteil 8 aufgesteckt.
  • 1b zeigt wie die Leiter 2, 4 einander überlappend übereinander gelegt sind. Die Verbindungsteile 6, 8 sind durch die Leiter 2, 4 hindurch gesteckt und mit ihren Schäften ineinander gesteckt. Neben einer sukzessiven Montage kann auch das Berührschutzelement 10 samt Schraubelement 12 und Leiter 2 auf das erste Verbindungsteil 6 wie nachfolgend noch beschrieben werden wird, aufgesteckt und dort verrastet werden.
  • Anschließend erfolgt, wie in der 1c gezeigt, ein Verschrauben des Schraubelements 12 soweit in das zweite Verbindungsteil 8, bis, wie in der 1d gezeigt, das Berührschutzelement 10 in Richtung 20 von dem ersten Verbindungsteil 6 abgelöst werden kann. Dies erfolgt durch Spreizung des Berührschutzelements 10 wie nachfolgend noch beschrieben werden wird. Das Berührschutzelement 10 kann in Richtung 20 von dem ersten Verbindungsteil 6 werkzeuglos entfernt werden.
  • Das Schraubelement 12 ist auf der Oberseite elektrisch isolierend beschichtet, sodass das erste Verbindungsteil 6 und das Schraubelement 12 keinerlei elektrische Kontaktfläche auf der Oberseite haben und somit einen nahezu vollständigen Berührschutz, insbesondere IPXXC oder IPXXD nach DIN EN 60529 gewährleistet. Im in 1d gezeigten Zustand kann das Schraubelement 12 spannungsführend sein, insbesondere durch seinen Kontakt über das erste Verbindungsteil 6 mit dem Leiter 2. Da das Berührschutzelement 10 entfernt ist, erfolgt ein Berührschutz über die isolierende Beschichtung des Schraubelements 12 auf seiner dem Leiter 2 abgewandten Oberfläche.
  • In den 1a-d ist auch zu erkennen, dass innerhalb der Schlitze 30 Stege 31 vorgesehen sind. Die Stege 31 verbinden die Segmente des Doms 10 miteinander. Die Stege 31 dienen als Verbinder und/oder als Anlenkpunkt für ein radiales Verschwenken der Wandung des Doms 10. Hierbei können die Wandung des Doms 10 im Haltebereich und die Wandung des Doms 10 im Spreizbereich gegeneinander in radialer Richtung geschwenkt werden, was eine Spreizung wie beschrieben erleichtert und andererseits eine Fixierung des Doms 10 an dem Verbindungselement 6 verbessert, wie zuvor beschrieben.
  • Im Einzelnen zeigt die 2a ein Schraubelement 12. Das Schraubelement 12 hat einen Kopf 12a und einen Bolzen 12b. Der Kopf 12a hat eine umlaufende, vorzugsweise zylinderförmige Mantelfläche. Der Bolzen 12b erstreckt sich in einer axialen Richtung 22 vom Kopf 12a weg.
  • 4a zeigt das Schraubelement 12 in Alleinstellung. Zu erkennen ist, dass am Kopf 12a auf der dem Bolzen 12b abgewandten Seite ein Werkzeugeingriff 12c vorgesehen ist. Dieser kann ein Innensechskant sein. Auch ein Torx oder Außensechskant oder Achtkant oder Kreuzschlitz oder Schlitz kann vorgesehen sein. Die dem Schaft 12a abgewandte Oberfläche des Kopfes 12a kann isolierend beschichtet sein.
  • 4b zeigt einen Längsschnitt durch das Schraubelement 12. Zu erkennen ist, dass der Kopf 12a einen einstückig mit dem Bolzen 12b gebildeten Kern aufweist. Dieser Kern des Kopfes 12a ist auf dem Bolzen 12b abgewandten Seite mit einer isolierenden Beschichtung 12d beschichtet. Die Form der Werkzeugaufnahme 12c kann bereits im Kern des Kopfes 12a geformt sein oder durch die isolierende Beschichtung 12d geformt werden. An den Kern des Kopfes 12a kann die Isolation 12d angespritzt werden.
  • Ein derartig geformtes Schraubelement 12 wird, wie in der 2a gezeigt, in axialer Richtung 22 in ein Berührschutzelement 10 eingesetzt.
  • Das Berührschutzelement 10 weist einen Dom 10a auf. Der Dorn 10a hat eine obere Stirnseite 10b sowie eine untere Stirnseite 10c. Die obere Stirnseite 10b und untere Stirnseite 10c sind in axialer Richtung 22 einander gegenüberliegend. Durch den Dom 10a hindurch erstreckt sich eine Durchgangsöffnung. Die Durchgangsöffnung ist durch die Wandung des Doms 10a begrenzt und hat eine innere Mantelfläche 10d. Wie zu erkennen ist, ist in einem Längsschnitt entlang der axialen Richtung 22 die innere Mantelfläche 10d profiliert.
  • Die Durchgangsöffnung hat einen sich zur oberen Stirnseite 10b hin aufweitenden Öffnungsquerschnitt. Der Öffnungsquerschnitt ist an der oberen Stirnseite 10b größer als der Querschnitt des Kopfes 12a. Das Schraubelement 12 kann mit dem Bolzen 12b und dem Kopf 12a in die Durchgangsöffnung eingeschoben werden.
  • In axialer Richtung 22 verjüngt sich der Öffnungsquerschnitt ausgehend von der oberen Stirnseite bevorzugt derart, dass er in einem Abstand zur oberen Stirnseite 10b kleiner ist als der Querschnitt des Kopfes 12a.
  • In axialer Richtung hieran anschließend ist im Öffnungsquerschnitt ein radialer nach außen weisender Versprung 10e vorgesehen. An diesem radialen Versprung 10e weitet sich der Öffnungsquerschnitt radial nach außen. Das Schraubelement 12 kann mit dem Kopf 12a bis über den radialen Versprung 10e in axialer Richtung 22 in die Durchgangsöffnung des Doms 10a hineingeschoben werden. Diese Position ist in der 2b gezeigt. Der radiale Versprung 10e bildet einen Anschlag für den Kopf 12a.
  • Der Kopf 12a ist im Haltebereich 24 gehalten. Der Öffnungsquerschnitt Im Haltebereich 24 ist gleich oder kleiner dem Querschnitt des Kopfes 12a, sodass dieser im Reibschluss im Haltebereich 24 gehalten wird. Diese Position ist in der 2b gezeigt. Der Dom 10a übt eine Kraft in radialer Richtung 27 wie in der 2b gezeigt auf den Kopf 12a des Schraubelements 12 aus und das Schraubelement 12 wird in der gezeigten Position gehalten.
  • In axialer Richtung 22 anschließend an den Haltebereich 24 ist der Übergangsbereich 26. In dem Übergangsbereich 26 kann das Schraubelement 12 in axialer Richtung 22 wie in der 2c gezeigt frei bewegt werden.
  • Wird das Schraubelement 12 in axialer Richtung 22 in den Übergangsbereich 26 bewegt, so kommt der Bolzen 12b, wie in der 2c gezeigt ist, in Eingriff mit dem zweiten Verbindungsteil 8 und kann mit diesem verschraubt werden. Bei einer Verschraubung wird das Schraubelement 12 mithin der Kopf 12a in axialer Richtung 22 weiter in der Durchgangsöffnung des Doms 10a bewegt. Der Kopf 12a kommt dann in den Spreizbereich 28.
  • In dem Spreizbereich 28 ist ein radial nach innen weisender Vorsprung 28a an der inneren Mantelfläche 10d vorgesehen. Der Vorsprung 28a kann umlaufend sein, bevorzugt jedoch unterbrochen durch Schlitze 30. Die Schlitze 30 erstrecken sich in Spreizbereich 28 und im Bereich oberen Stirnseite 10 um dort jeweils eine Spreizung der Wand des Doms 10a zu begünstigen. Die Schlitze 30 können sich in axialer Richtung entlang des Doms 10a erstrecken, bevorzugt vollständig entlang der Längsachse des Doms. Die durch die Schlitze 30 voneinander getrennten Segmente des Doms 10a können durch Stege 31 miteinander verbunden sein. Die Stege 31 sind bevorzugt im Übergangsbereich 26. Das Berührschutzelement 10 ist einstückig gebildet.
  • Die Schlitze 30 bewirken, dass beim Einstecken des Schraubelements 12 der Kopf 12a über den radialen Vorsprung 10e gleiten kann und die Mantelfläche radial nach außen elastisch verformt wird, sodass der Kopf 12a hinter dem radialen Vorsprung 10e verrastet. Bei einer weiteren Bewegung des Kopfes 12a in radialer Richtung 22 kommt dieser in Kontakt mit dem Vorsprung 28a. Durch die Schlitze 30 lässt sich der Dom 10a auch im Spreizbereich 28 radial nach außen elastisch verformen. Die Mantelfläche des Kopfes 12a drückt radial nach außen gegen die innere Mantelfläche 10d des Doms 10a. Hierdurch spreizt dieser wie in der 2d gezeigt radial nach außen auf.
  • Durch die Bewegung des Schraubelements 12 in axialer Richtung 22 wird der Dom 10a aufgrund der profilierten inneren Mantelfläche 10d gespreizt.
  • Die Durchgangsöffnung weitet sich ausgehend von dem Vorsprung 28a hin zur unteren Stirnfläche 10c wieder auf. Die Durchgangsöffnung an der unteren Stirnfläche 10c ist gleich oder größer als der Querschnitt des Kopfes 12a. Dies erleichtert das Aufstecken des Berührschutzelements 10 auf ein verschraubtes Schraubelement 12, wenn es entgegen Richtung 20 gemäß 1d auf das erste Verriegelungselement 6 aufgesteckt werden soll.
  • An der unteren Stirnfläche 10c hat das Berührschutzelement 10 einen Flansch 10f. Auf der Stirnseite des Flansches 10f ist ein Verriegelungselement 32 vorgesehen. Das Verriegelungselement 32 hat radial nach innen weisende Hinterschnitte, sowie einen sich zur unteren Stirnfläche 10c hin öffnenden Spalt. Durch diesen Spalt kann das Verriegelungselement 32 mit einem hierzu korrespondierenden Verriegelungselements des ersten Verbindungsteils 6, welches nachfolgend beschrieben werden wird, verrasten.
  • Die radiale Ausdehnung 32a des Hinterschnitts ist bevorzugt geringer als die radiale Ausdehnung 34 des Vorsprungs 28a. Hierdurch wird erreicht, dass beim Spreizen der Hinterschnitt vollständig vom dem ersten Verbindungsteil 6 bzw. dessen Verriegelungselement, wie in der 2e gezeigt, gelöst wird.
  • Das Berührschutzelement 10 bietet somit einen Berührschutz beim Verschrauben des Schraubelements 12 in die Verbindungsteile 6, 8. Insbesondere während der Bolzen 12b in elektrischem Kontakt mit spannungsführenden Teilen gelangen könnte, schützt das Berührschutzelement 10 sowie die Isolation 12d den Anwender vor ungewolltem Kontakt mit spannungsführenden Teilen. Nachdem das Schraubelement 12 vollständig verschraubt wurde, kann das Berührschutzelement 10, wie in der 2e gezeigt, entfernt werden. Ein elektrischer Kontakt mit spannungsführenden Teilen ist selbst dann unmöglich, da das Schraubelement an seinem Kopf 12a isolierend beschichtet ist.
  • Für die Herstellung eines elektrischen Kontakts ist das erste Verbindungsteil 6 mit einer Buchse 36 umfassend einen Kragen 36a und einen Schaft 36b geformt. Die Buchse 36 ist einstückig geformt und insbesondere aus einem elektrisch leitenden Material gebildet.
  • Die Buchse 36 aus dem elektrisch leitenden Material ist in den 5a und c näher dargestellt. Der Kragen 36a erstreckt sich radial nach außen. Der Schaft 36b erstreckt sich in der radialen Richtung 22 vom Kragen 36a weg. Auf der dem Schaft 36b zugewandten Seite des Kragens 36a hat dieser eine Kontaktfläche 36c. Die Kontaktfläche 36c ist flanschartig geformt. Ferner hat der Kragen 36a einen Falz 36d.
  • Wie in der 2a zu erkennen ist, dient der Falz 36d dazu, die Isolation am Leiter 2 zu überdecken. Der Falz 36d ist auch eine Hilfe zum Umspritzen. Er bildet eine gut nutzbare Dichtfläche im Spritzwerkzeug.
  • Der Schaft 36b verjüngt sich an seiner äußeren Mantelfläche 38 bevorzugt kegelstumpfförmig. Die Buchse 36 hat eine Durchgangsöffnung 40. Die Durchgangsöffnung 40 erstreckt sich mit einem ersten Öffnungsquerschnitt entlang des Kragens 36a. In einem Übergangsbereich zwischen dem Kragen 36a und dem Schaft 36b vergrößert sich der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung 40.
  • Da die Buchse 36 mit dem Leiter 2 reibverschweißt werden soll, hat die Buchse 36 auf einer Oberseite eine Nut 42 zur Drehmomentaufnahme. Die Nut 42 kann mehreckig, insbesondere sechseckig sein.
  • In der Buchse 36 sind Schlitze 44 vorgesehen, um Isolationsmaterial an die relevanten Oberflächen der Buchse 36 zu bringen. In einem Spritzgussprozess wird die Buchse 36 als Einsatz in eine Spritzgussform eingelegt und entsprechend der 5b, 5d umspritzt. Hierbei bildet sich entlang der inneren Mantelfläche der Durchgangsöffnung 40 eine isolierende Beschichtung 46a. Darüber hinaus ist der Kragen 36a mit einer isolierenden Beschichtung 46b auf der dem Schaft 36b abgewandten Seite beschichtet.
  • In diesem Bereich ist ein Verrieglungselement 48 vorgesehen. Das Verriegelungselement 48 ist einstückig aus dem Beschichtungsmaterial gebildet. Das Verriegelungselement 48 an einen um wesentlichen um die Durchgangsöffnung 40 umlaufenden, vom Kragen 36a in axialer Richtung abstehenden Steg. An dem Steg ist ein radial nach außen weisender Hinterschnitt vorgesehen, um mit dem Verriegelungselement 30 (nicht gezeigt) zu verrasten.
  • Den Schaft 36b umlaufend umschließend kann eine Manschette 50 vorgesehen sein. Die Manschette 50 ist einstückig aus dem Beschichtungsmaterial gebildet Die Manschette 50 bildet mit der äußeren Mantelfläche 38 einen Ringraum. An der Stirnseite ist ein Öffnungsspalt zwischen der äußeren Mantelfläche 38 und der Manschette 50 kleiner als ein Prüffingerfinger 82 gemäß IPXXB oder insbesondere nach dem Fügen der Verbindungsteile IPXXC nach DIN EN 60529, sodass ein Berührschutz gegeben ist. Der Schaft 36b ist stirnseitig mit der Isolation 46a beschichtet. Durch die Schlitze 44 kann während des Spritzgusses in einem einzigen Arbeitsgang die Isolation 46a, 46b als auch die Manschette 50 und der Steg an die Buchse 36 angespritzt werden. Das so geformte erste Verbindungsteil 6 ist in der 5b in einer Ansicht dargestellt. Die Verrieglungselemente 48 sind erkennbar.
  • Dieses erste Verbindungsteil 6 kann mittels Reibschweißen auf einen Leiter 2 aufgeschweißt werden. Es bildet sich eine Schweißnaht 51, wie in den 2a-e zu erkennen ist. Diese Schweißnaht 51 ist insbesondere durch einen sich axial an der Kontaktfläche 36 vorzugsweise umlaufend erstreckenden Vorsprung 36d, wie er in 5c, d gezeigt ist, begünstigt. Der Anpressdruck ist durch die verkleinerte Oberfläche an dem Vorsprung 36d erhöht, sodass ein sofortiges Aufschmelzen der Materialen im Falle eines Reibverschweißens gewährleistet ist. Auch ein Widerstandsschweißen oder ein Löten als auch ein Laserschweißen ist möglich.
  • Wie in den 2a-e zu erkennen ist, liegt das erste Verbindungsteil 6 stoffschlüssig verbunden an dem Leiter 2 an. Durch die Umspritzung des Kragens 36a auf der dem Schaft 36b abgewandten Seite ist auf der Oberseite in einem Bereich der nicht vom Berührschutzelement 10 oder im verschraubten Zustand vom Kopf 12a abgedeckten Bereich ein Berührschutz gegeben. An der unteren Stirnseite 10c ist der Ringspalt zwischen der Manschette 50 und der äußeren Mantelfläche 38 so klein, dass ebenfalls ein Berührschutz gegeben ist.
  • Schließlich kann ein zweites Verbindungsteil 8 vorgesehen sein. Auch dieses zweite Verbindungsteil 8 hat eine Buchse 52 mit einem Kragen 52a und einem Schaft 52b. Die Buchse ist in den 6a und c gezeigt. Zu erkennen ist, dass die Buchse 52 eine sich in axiale Richtung erstreckenden Schaft 52b sowie einen umlaufenden Kragen 52a aufweist. Die Buchse 52 ist aus einem leitenden Material, insbesondere dem gleichen Material wie die Buchse 36 gebildet. Der Kragen 52a ist komplementär zu dem Kragen 36a geformt, sodass auf die dortige Beschreibung verwiesen wird.
  • Der Schaft 52b hat einen innere Mantelfläche 54, die sich ausgehend von dem Kragen 52a in axiale Richtung 22 aufweitet. Das heißt, der Öffnungsquerschnitt des Schafts 52b weitet sich vom Kragen 52a wegweisend auf. Der Kragen 52a ist komplementär zum Kragen 36a, sodass auf die dortige Beschreibung verwiesen wird. Die Neigungswinkel der Mantelflächen, insbesondere der äußeren Mantelfläche 38 und der inneren Mantelfläche 54 sind kongruent zueinander, sodass diese im verbundenen Zustand vollständig aufeinander aufliegen können.
  • Auch die Buchse 52 kann in einem Spritzgussprozess beschichtet werden. Eine umspritzte Buchse 52 bildet das zweite Verbindungsteil 8, wie es in den 6b und 6d gezeigt ist. Um die Umspritzung in einen einzelnen Spritzgussprozess zu ermöglichen, ist im Schaft 52b zumindest ein Schlitz 56 vorgesehen. Hierdurch kann Spritzgussmaterial auf beide Seiten des Schafts 52b gelangen, insbesondere zur Formung eines Aufnahmeelements 58.
  • Der Schaft 52b ist entlang seiner äußeren Mantelfläche und im Bereich der Schlitze 56 mit einem Isolationsmaterial beschichtet, wie in den 6b und d zu erkennen ist. Insbesondere ist auch eine Stirnfläche des Schafts 52b mit dem Isolationsmaterial beschichtet. Frei von der Beschichtung ist die innere Mantelfläche 54. Im Inneren des topfförmigen Schafts 52b erstreckt sich in axialer Richtung 22 ein Aufnahmeelement 58. Dieses Aufnahmeelement 58 ist bevorzugt einstückig aus der Isolation der Buchse 52 gebildet.
  • Ein sich bildender Ringspalt zwischen der äußeren Mantelfläche des Aufnahmeelements 58 und der inneren Mantelfläche 54 an der Stirnkante ist kleiner als ein Prüffinger 82, sodass ein Berührschutz gegeben ist, wie in 6d gezeigt ist.
  • Vorzugsweise ragt das Aufnahmeelement 58 in axialer Richtung 22 über die Stirnkante des Schafts 52b hinaus. In das Aufnahmeelement 58 ist eine Gewindebuchse 58a eingesetzt. Die Gewindebuchse 58a ist bevorzugt aus einem metallischen Material, um erhöhte Zugkräfte des Schraubelements 12 aufnehmen zu können.
  • Zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung wird zunächst das erste Verbindungsteil 6 an der Schweißnaht 51 mit dem ersten Leiter 2 verschweißt. Außerdem wird das zweite Verbindungsteil 8 an der Schweißnaht 51 mit dem zweiten Leiter 4 verschweißt. Die so mit den Verbindungsteilen 6, 8 bestückten Leiter 2, 4 können anschließend miteinander gefügt werden.
  • Hierzu wird, wie in der 2b zu erkennen ist, das Berührschutzelement 10 samt Schraubelement 12 mit Hilfe der Verrieglungselemente 32, 48 an dem ersten Verbindungsteil 6 verriegelt und die Schäfte 36b und 52b werden mit ihren Mantelflächen in Verbindung gebracht, wie in der 2b zu erkennen ist. Die äußere Mantelfläche 38 liegt an der inneren Mantelfläche 54 an. Hierbei kann ein unmittelbarer Kontakt der metallisch leitenden Materialen gewährleistet sein.
  • Anschließend wird, wie in der 2c gezeigt, das Schraubelement 12 in axialer Richtung 22 in die Gewindebuchse 58a eingeschraubt. Beim Verschrauben bewegt sich das Schraubelement 12 innerhalb des Berührschutzelements 10 über den Haltebereich 24 und den Übergangsbereich 26 hin zum Spreizbereich 28.
  • 2d zeigt das Schraubelement 12 im vollständig eingeschraubten Zustand. Durch den Vorsprung 28a wird der Dom 10a nach außen gespreizt, wie in der 2d zu erkennen ist. Die Verrieglungselemente 32, 48 werden voneinander gelöst.
  • Anschließend kann, wie in der 2e zu erkennen, das Berührschutzelement 10 werkzeuglos entfernt werden. Zu erkennen ist, dass die gesamte Verbindung vor Berührung gesichert ist.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das zweite Verbindungsteil 8, insbesondere die Buchse 52 mit dem Kragen 52a auf der dem Schaft 52b abgewandten Seite mit einem elektrischen Bauteil 60 verschweißt ist. Das elektrische Bauteil 60 kann ein Leiter oder ein Zellenverbinder eines Batteriemoduls sein. Die sonstige oben beschriebene Befestigungs- und Berührschutzmechanik bleibt erhalten.
  • Das zweite Verbindungsteil 8 kann z.B. als Pol an einem Batteriemodul gebildet sein. Im unverbundenen Zustand ist ein Berührschutz durch den nur kleinen Ringspalt zwischen der inneren Mantelfläche 54 und dem Schraubelement 58, wie in 6d gezeigt, gegeben. Ein unbeabsichtigtes Berühren von spannungsführenden Teilen ist vermieden. Zum Verbinden des Leiters 2, beispielsweise eines Modulverbinders, wird auf diesen ein erstes Verbindungsteil 6 in der gezeigten Weise aufgeschweißt. Mit dem Berührschutzelement 10 und dem Schraubelement 12 kann dann eine Verbindung hergestellt werden, wie oben beschrieben.
  • Alternativ zu dem Schraubelement 58 mit der Gewindebuchse 58a kann die Gewindebuchse 58a auch einstückig aus dem Material der Buchse 52 geformt sein, wie in 6e gezeigt. Dabei ist dann aber zu beachten, dass an der oberen Stirnfläche die Isolation der Buchse 52 umlaufend um die Gewindebuchse 58a herum vorgesehen sein muss. Dabei kann es notwendig sein, dass die Isolation in einer axialen Richtung aus der Stirnfläche heraus ragt, insbesondere zumindest teilweise umlaufend.
  • Bevorzugt ist eine Verbindung von Batteriemodulen 76, wie in der 10 gezeigt ist. Modulverbinder 78, die beispielsweise aus Leitern 2 geformt sind, können mit dem ersten Verbindungsteil 6 und dem Berührschutzelement 10 ausgestattet werden. Innerhalb der Batteriemodule 76 können zweite Leiter 4, beispielsweise jeweils elektrisch letzte Zellenverbinder mit zweiten Verbindungsteilen 8 vorgesehen sein. Beim Verbinden ist stets ein Berührschutz gegeben, was bei einer Reihenschaltung von Batteriemodulen 76 zwingend erforderlich ist, da sich durch die Reihenschaltung erhebliche Spannungen aufbauen können.
  • Insbesondere für einen Minuspol eines Batteriemoduls, bei dem ein Pol 66 auf einen Zellverbinder aufgesetzt ist, kann eine Verbindung nach 7 und 8 erfolgen. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Modulverbinder 78 kurz ist und/oder der Pol 66 als Minuspol zunächst mit dem Modulverbinder 78 verbunden wird und dann erst mit dem jeweils benachbarten Modul. Bei der Montage wird zunächst ein erster Minuspol (in 10 rechts) über einen Modulverbinder 78 geerdet. Anschließend wird der Minuspol des jeweils nachfolgenden Batteriemoduls 76 mit einem Modulverbinder 78 in der nachfolgend in 7, 8 gezeigt Weise verbunden. An diesen Polen liegt jeweils nur die Spannung eines Moduls 76 an. Schließlich wird der Verbinder 78 mit dem Pluspol des benachbarten Moduls 76 verbunden. Somit baut sich an den jeweiligen Pluspolen mit jedem Modul 76 die Spannung weiter auf. An den Pluspolen ist stets auch ein Berührschutz wie für 3 zuvor gezeigt, vorzusehen. Somit kann an jedem Modul an jeweils einem Pol (bevorzugt dem Minuspol) ein einfacher Berührschutz mit nur dem ersten Verbindungselement gemäß 7, 8 für die Verbindung vorgesehen sein und der Pol 66 selbst kann im unverbundenen Zustand ungeschützt sein. Diese Variante ist vorteilhaft, weil bei der Verbindung nach 7, 8 ein Toleranzausgleich möglich ist. Der jeweils andere Pol (bevorzugt der Pluspol) ist mit einem Berührschutz gemäß 3 auch auf der Polseite im unverbundenen Zustand vor Berührung geschützt. Durch die zueinander komplementären Verbindungsteile, insbesondere die konisch ineinandergreifenden Buchsen und Schäfte, ist hier ein Toleranzausgleich kaum möglich.
  • Am Minuspol kann der Zellverbinder als Flachleitung mit dem Modulverbinder 78 als Flachteil verbunden werden. Da hier auf der Modulunterseite und auf dem Modul-Pol kein Berührschutz erforderlich ist, können die Kontaktflächen flach sein. Auch eine größere Schraube ist möglich. Diese ist auch sinnvoll, da für die flachen Kontaktflächen eine höhere Axialkraft erforderlich ist, um den nötigen Anpressdruck zu erreichen. Dies erhöht die Fläche für die Stromübertragung.
  • Für beide Schrauben kann aber ein gleicher Kopf vorgesehen sein, sodass der Berührschutz für beide Pole gleich sein kann. Mit dem Berührschutz auf beiden Polen ist sichergestellt, dass nach dem Aufsetzen des Modulverbinders kein spannungsführendes Bauteil zugänglich ist, auch wenn am aufgesetzten Modulverbinder bereits vor dem Verschrauben lebensgefährliche Spannung anliegt.
  • Wird am Minuspol und auf der Unterseite des Modulverbinders an diesem Pol auf Berührschutz verzichtet, dann spielt die Verschraubreihenfolge eine wichtige Rolle. Es muss immer der Minuspol zuerst verschraubt werden. Ansonsten wäre es möglich, den gerade neu zu verschraubenden Modulverbinder wieder abzuziehen und der am Pluspol verschraubte Modulverbinder hätte an der ungeschützten Unterseite frei zugänglich die volle Spannung der bisher in Reihe verschraubten Modulverbinder anliegen.
  • Wichtig ist der Berührschutz nicht nur beim Montieren der Modulverbinder. Auch beim Demontieren muss Berührschutz zumindest nach IPXXB gewährleistet sein. Daher ist das abnehmbare Berührschutzelement so gestaltet, dass es vor der Demontage wieder aufgesetzt werden kann. Hat die Schraube das Gewindeende erreicht, dann ist der Kopf auch wieder im Haltebereich gesichert. Voraussetzung dafür ist allerdings, dass der Berührschutz beim Losschrauben nach unten gedrückt wird. Daher wird vorgeschlagen, dass am Handhabungsgerät ein Federelement erhält, das diesen axialen Druck auf das Berührschutzelement im Moment der Demontage ausübt.
  • 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem bevorzugt lediglich ein Berührschutzelement 10 zum Einsatz kommt. Ein Leiter 2 kann beispielsweise aus Aluminium oder einem sonstigen eher duktilen Material gebildet sein. Um an diesem Leiter 2 das Schraubelement 12 anschrauben zu können, wird eine Hülse 62 in eine Öffnung des Leiters 2 eingebracht, insbesondere verschweißt. Die Hülse 62 kann auch als Schweißauge, insbesondere Reibschweißauge verstanden werden. Das Anordnen der Hülse 62 ist an sich bekannt.
  • Um die Hülse 62 herum kann eine Schutzmanschette 64 gelegt werden. Die Schutzmanschette 64 liegt um die Hülse 62 und den abisolierten Bereich des Leiters 2. Die Schutzmanschette 64 hat in Zusammenhang mit dem zweiten Verbindungsteil 8 beschriebenes Verrieglungselement 48. Dieses Verrieglungselement 48 interagiert mit dem Verrieglungselement 32 des Berührschutzelements 10 in der beschriebenen Art und Weise. Das Berührschutzelement 10 kann auf die Schutzmanschette 64 aufgesetzt werden. Um den Leiter 2 mit beispielsweise einem Pol 66 zu verbinden, wird der Leiter 2 samt Berührschutzelement 10 auf den Pol 66 aufgesetzt und anschließend wird das Schraubelement 12 in der beschriebenen Art und Weise verschraubt. Im verschraubten Zustand kann das Berührschutzelement 10 entfernt werden. Der Pol 66 kann an einem letzten Modulverbinder (als Leiter 4) in dem Batteriemodul angebracht, insbesondere aufgeschweißt sein. Die Batteriezellen und die Modulverbinder sind in einem Modulgehäuse 80 isolierend eingehaust. Insbesondere ist nur der Pol 66 aus dem Gehäuse 80 herausgeführt. Für ein Batteriemodul sind Plus Pol(z.B. Bezugszeichen 52 gemäß 3) und Minus Pol als Pol 66 aus dem Gehäuse 80 heraus geführt.
  • 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Leiter 2 jedoch aus einem Material geformt wird, an den das Schraubelement 12 angeschraubt werden kann. In diesem Fall entfällt die Hülse 62. Ansonsten erfolgt das Verschrauben entsprechend 7.
  • Auch ist es möglich, einen Leiter 2 seitlich an einem ersten Verbindungsteil 6 zu befestigen. Hierzu ist radial beabstandet von dem Schaft 36b, wie in der 9 gezeigt, eine sich axial erstreckende Anschlusskonsole 68 vorgesehen. Die Anschlusskonsole 68 ist insbesondere einstückig mit der Buchse 36 gebildet. Eine Leitung 2 wird endseitig abisoliert.
  • Anschließend wird über das abisolierte Ende ein Befestigungsclip 70 oder eine Hülse 70 geschoben. Für den Fall, dass der Leiter 2 aus einer Litzenleitung geformt ist, kann eine Crimphülse 72 an der Stirnseite angeordnet werden. Der Leiter 2 kann gegebenenfalls mit Crimphülse 72 an der äußeren Mantelfläche der Anschlusskonsole 68 verschweißt werden. Falls ein Clip oder eine Hülse 70 vorhanden ist, kann dieser mit Rastnasen 74 des ersten Verbindungsteils 6 verrasten. Ein Leiter 2 kann berührsicher mit einem weiteren Leiter unter Verwendung des ersten Verbindungsteils 6 und des Berührschutzelements 10 und optional des zweiten Verbindungsteils 8 verbunden werden.
  • 11 zeigt die beiden Verbindungsteile 6, 8 mit zu 2 umgekehrten Formen von Buchsen 36, 52 und Schäften 36b, 52b. An dem ersten Verbindungsteil 6 ist der Schaft 36 an seiner inneren Mantelfläche nicht isoliert. Der Schaft 36b ist topfförmig und weitet sich zur unteren Stirnfläche auf. Innerhalb des Schafts 36b ist ein rohrförmiges Element, dass konzentrisch zur Durchgangsöffnung am Kragen ist und durch das das Befestigungselement 12 geschoben werden kann. Das rohrförmige Element ist nichtleitend, und insbesondere einstückig mit der Isolation der äußeren Mantelfläche des Schafts 36b. Der Ringspalt zwischen dem rohrförmigen Element und der inneren Mantelfläche des Schafts 36b ist bevorzugt so klein, dass ein Prüffinger nicht an die leitende Mantelfläche gelangen kann.
  • Der hierzu komplementäre Schaft 53b ist an seiner äußeren Mantelfläche nicht isoliert. Im verbundenen Zustand der Verbindungsteile 6, 8 liegen die Mantelflächen der Schäfte 36b, 52b leitend unmittelbar aneinander. Wie zuvor bei dem ersten Verbindungselement 6 ist hier beim zweiten Verbindungselement 8 eine im Wesentlichen umlaufende Manschette um den Schaft 52b angeordnet. Zur Aufnahme des Befestigungselements 12 und des rohrförmigen Elements ist im Schaft 52b eine Ausnehmung vorgesehen, in die das rohrförmige Element eingesteckt werden kann. Hierbei ist die Mantelfläche an der Ausnehmung ebenfalls isoliert.
  • Die zuvor beschriebenen Elemente der Verbindungsteile 6, 8 sind auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 11 vorgesehen, jedoch teilweise an dem jeweils anderen Verbindungselement. Die Beschreibung gilt dennoch für beide Ausführungsbeispiele. Auch das beschriebene Berührschutzelement ist hier gleichfalls einsetzbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 2, 4
    Leiter
    6
    erstes Verbindungsteil
    8
    zweites Verbindungsteil
    10
    Berührschutzelement
    10a
    Dom
    10b
    Schraubseite
    10c
    Einsteckseite
    10d
    innere Mantelfläche
    10e
    radialer Vorsprung
    10f
    Flansch
    12
    Schraubelement
    12a
    Kopf
    12b
    Bolzen
    12c
    Werkzeugfläche
    12d
    Isolation
    14-20
    Richtung
    22
    axiale Richtung
    24
    Haltebereich
    26
    Übergangsbereich
    28
    Spreizbereich
    28a
    Vorsprung
    30
    Schlitz
    32
    Verrieglungselement
    32a
    radialer Hinterschnitt
    34
    radiale Ausdehnung
    36
    Buchse
    36a
    Kragen
    36b
    Schaft
    36c
    Kontaktfläche
    36d
    Vorsprung
    38
    äußere Mantelfläche
    40
    Durchgangsöffnung
    42
    Nut
    44
    Schlitz
    46a, b
    Isolation
    48
    Verrieglungselement
    50
    Manschette
    52
    Buchse
    52a
    Kragen
    52b
    Schaft
    54
    innere Mantelfläche
    56
    Schlitz/Spalt
    58
    Schraubelement
    58a
    Gewindebuchse
    62
    Hülse
    64
    Schutzmanschette
    66
    Batteriepol
    68
    Konsole
    70
    Clip
    72
    Crimphülse
    74
    Verrieglungselement
    76
    Batteriemodul
    8
    Modulverbinder80 Modulgehäuse
    82
    Prüffinger
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3419119 [0006, 0009]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN 60529 [0062]

Claims (33)

  1. Verbinder, insbesondere Modul-Verbinder, insbesondere Batteriemodulverbinder, insbesondere für Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb umfassend, - ein erstes Verbindungsteil, das mit einem zweiten Verbindungsteil elektrisch leitend verbindbar ist, - wobei das erste Verbindungsteil eine Buchse mit einem sich axial erstreckenden Schaft mit einer Durchgangsöffnung und einem radial verlaufenden Kragen aufweist und - wobei an dem ersten Verbindungsteil ein Schraubelement und ein Berührschutzelement angeordnet ist, wobei - das Berührschutzelement auf der dem Kragen zugewandten Seite angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, - dass das Berührschutzelement einen Dom aufweist und in dem Dom das Schraubelement axial geführt ist, - dass das Schraubelement einen sich radial erstreckenden Kopf und einen sich axial erstreckenden Bolzen aufweist, wobei der Kopf an zumindest Teilen einer inneren Mantelfläche des Doms anliegt, und - dass die innere Mantelfläche entlang eines Schnitts in axialer Richtung profiliert ist.
  2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass ein durch die innere Mantelfläche definierter Öffnungsquerschnitt des Doms in einem dem Kragen abgewandten Haltebereich derart ist, dass das Schraubelement mit seinem Kopf axial, insbesondere reibschlüssig an der inneren Mantelfläche des Doms gehalten ist.
  3. Verbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass ein durch die innere Mantelfläche definierter Öffnungsquerschnitt des Doms in einem dem Kragen zugewandten Spreizbereich derart ist, dass das Schraubelement mit seinem Kopf eine radial nach außen weisende Kraft auf die Mantelfläche des Doms ausübt.
  4. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass ein durch die innere Mantelfläche definierter Öffnungsquerschnitt des Doms in einem zwischen dem Haltebereich und dem Spreizbereich liegenden Übergangsbereich in Spielpassung zu dem Umfang des Kopfes ist.
  5. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass auf der dem Dom zugewandten Oberfläche des Kragens ein Verriegelungselement angeordnet ist, welches zu einem an dem Dom angeordneten Verriegelungselement korrespondiert, insbesondere dass die Verriegelungselemente einander in radialer Richtung hintergreifen.
  6. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das auf der dem Dom zugewandten Oberfläche des Kragens angeordnete Verriegelungselement einen zum Dom hin geschlossenen, radial zum Dom weisenden Hinterschnitt aufweist und/oder - dass das an dem Dom angeordnete Verriegelungselement einen zum Dom hin offenen, radial vom Dom wegweisenden Hinterschnitt aufweist.
  7. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass eine Überlappung der Hinterschnitte im verbundenen Zustand kleiner oder gleich einer Verjüngung des Radius des Öffnungsquerschnitts im Spreizbereich ist.
  8. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass eine axiale Erstreckung des Übergangsbereichs oder des Übergangsbereichs und Spreizbereichs geringer ist als eine axiale Erstreckung des Bolzens, so dass im unverbundenen Zustand der Verbindungsteile der Kopf im Haltebereich liegt.
  9. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Dom im Spreizbereich geschlitzt ist.
  10. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Verriegelungselement am Dom im Spreizbereich liegt.
  11. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Bolzen als Schraube oder Gewindebuchse gebildet ist.
  12. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass sich eine äußere Mantelfläche des Schafts in einer vom Kragen wegweisenden axialen Richtung verjüngt.
  13. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass eine elektrisch isolierende Manschette den Schaft zumindest teilweise umlaufend umgreift und zwischen der Manschette und dem Schaft ein Ringraum gebildet ist.
  14. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass eine innere Mantelfläche der Durchgangsöffnung elektrisch isolierend beschichtet ist.
  15. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kragen auf der dem Schaft zugewandten Seite teilweise elektrisch isolierend beschichtet ist und teilweise unbeschichtet ist, wobei der unbeschichtete Bereich als Kontaktfläche für einen elektrischen Leiter gebildet ist.
  16. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kragen in seinem unbeschichteten Bereich mit dem Leiter stoffschlüssig verbunden, insbesondere verlötet oder verschweißt, insbesondere reibverschweißt ist
  17. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kragen einen radial außen liegenden Falz zur Aufnahme einer Isolation des Leiters aufweist.
  18. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kragen auf der dem Dom zugewandten Seite zumindest teilweise elektrisch isolierend beschichtet ist, wobei das Verriegelungselement bevorzugt einstückig aus der Beschichtung geformt ist.
  19. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kopf des Schraubelements auf seiner dem Dom abgewandten Oberfläche elektrisch isolierend beschichtet ist.
  20. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die elektrisch isolierende Beschichtung an das Verbindungselement angespritzt ist.
  21. Verbinder, insbesondere Batteriemodulverbinder, insbesondere für Fahrzeuge mit einem elektrischen Antrieb umfassend, - ein erstes Verbindungsteil, das mit einem zweiten Verbindungsteil elektrisch leitend verbindbar ist, - wobei das zweite Verbindungsteil eine Buchse mit einem sich axial erstreckenden, topfförmigen Schaft und einem radial verlaufenden Kragen aufweist und - wobei das zweite Verbindungsteil ein sich axial in den topfförmigen Schaft erstreckendes Schraubelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, - dass sich die Öffnung des topfförmigen Schafts sich in einer axialen Richtung vom Kragen wegweisenden aufweitet das Schraubelement zumindest teilweise gegenüber dem Kragen isoliert ist.
  22. Verbinder nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, - dass eine äußere Mantelfläche des Schafts elektrisch isolierend beschichtet ist.
  23. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kragen auf der dem Schaft zugewandten Seite zumindest teilweise unbeschichtet ist, wobei der unbeschichtete Bereich als Kontaktfläche für einen elektrischen Leiter gebildet ist.
  24. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Kragen auf der dem Schaft abgewandten Seite zumindest teilweise unbeschichtet ist, wobei der unbeschichtete Bereich als Kontaktfläche für einen elektrischen Leiter gebildet ist.
  25. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Schraubelement aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist, insbesondere dass das Schraubelement zusammen mit der elektrisch isolierenden Beschichtung an das Verbindungselement angespritzt ist.
  26. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Schraubelement eine Schraube oder eine Gewindebuchse aufweist.
  27. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Gewindebuchse in das elektrisch isolierende Material des Schraubenelements eingelassen ist.
  28. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass die Gewindebuchse und der Kragen aus einem elektrisch leitenden Material gebildet sind und die Gewindebuchse zumindest an ihrer Stirnfläche, bevorzugt zusätzlich an ihrer äußeren Mantelfläche elektrisch isolierend beschichtet ist.
  29. Verbinder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass zwischen dem Schaft und der inneren Mantelfläche der Öffnung des topfförmigen Schafts ein Ringspalt gebildet ist.
  30. Berührschutzelement für einen Verbinder, wobei - das Berührschutzelement einen Dom aufweist und in dem Dom ein Schraubelement axial geführt ist, - das Schraubelement einen sich radial erstreckenden Kopf und einen sich axial erstreckenden Bolzen aufweist, wobei der Kopf an zumindest Teilen einer inneren Mantelfläche des Doms anliegt, und - die innere Mantelfläche entlang eines Schnitts in axialer Richtung profiliert ist.
  31. Verbinder mit einem ersten Verbindungsteil nach Anspruch 1 und einem zweiten Verbindungsteil nach Anspruch 21, wobei der Schaft des ersten Verbindungsteils in den Schaft des zweiten Verbindungsteils eingreift und das Schraubelement des ersten Verbindungsteils durch die Durchgangsöffnung des Schafts des ersten Verbindungsteils hindurch in Eingriff mit dem Schraubelement des zweiten Verbindungsteils gebracht ist und in einem unverschraubten Zustand der Kopf im Haltebereich gehalten ist, in einem Übergangszustand zwischen dem unverschraubten Zustand und einem vollständig verschraubten Zustand der Kopf in dem Übergangsbereich ist und in dem vollständig verschraubten Zustand der Kopf in dem Spreizbereich ist und den Dom radial nach außen spreizt.
  32. Verbinder nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, - der Schaft des ersten Verbindungsteils in den Schaft des zweiten Verbindungsteils axial zumindest teilweise im Bereich des elektrischen Leiters eingreift.
  33. Verbinder nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, - eine axiale Erstreckung des Schafts des ersten Verbindungsteils und/oder des Schafts des zweiten Verbindungsteils kleiner ist als eine Materialstärke eines mit dem Kragen des ersten Verbindungsteils verbundenen elektrischen Leiters und/oder eine Materialstärke eines mit dem Kragen des zweiten Verbindungsteils verbundenen elektrischen Leiters, insbesondere dass eine Aufbauhöhe der beiden elektrischen Leiter zusammen geringer ist, als eine axiale Erstreckung des Schafts des ersten Verbindungsteils und/oder des Schafts des zweiten Verbindungsteils.
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