DE102020131246B4 - Verbindungssystem für elektrisch leitfähige Komponenten - Google Patents

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Abstract

Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) umfassend:
- eine erste Verbindungskomponente (10), welche ein Kernelement (11) aufweist, das radial und an zumindest einer ersten Stirnseite zumindest abschnittsweise eine Kunststoffisolierung (12) aufweist, an deren stirnseitigen von dem Kernelement abgewandten Teil ein Verbindungsmechanismus (13) ausgebildet ist; und
- eine zweite korrespondierende Verbindungskomponente (20), welches so ausgebildet ist, dass die zweite Verbindungskomponente (20) in einer ersten Stellung (A) auf den Verbindungsmechanismus (13) bewegbar ist und die zweite Verbindungskomponente (20) in einer zweiten Stellung (B) eine formschlüssige Verbindung mit dem Verbindungsmechanismus (13) aufweist, wobei die zweite Verbindungskomponente entlang der Erstreckungsachse der ersten Verbindungskomponente auf den Verbindungsmechanismus aufschiebbar ist, wobei die Bewegung von der ersten Stellung (A) in die zweite Stellung (B) durch eine Drehung der zweiten Verbindungskomponente (20) um die Erstreckungsachse der ersten Verbindungskomponente (10) erreichbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungssystem zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten, die insbesondere für hohe elektrische Leistungen vorgesehen sind.
  • Für die Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten in Batterieanordnungen, insbesondere aus dem Automobilbereich, werden typischerweise Verbindungssystem verwendet, bei denen die zu verbindenden elektrisch leitfähigen Komponenten mittels einer Schraube und einer korrespondieren den Hülse verspannt werden. Dabei weisen Verbindungssysteme für elektrisch leitfähige Komponenten, die insbesondere durch Kupfer gebildet sind, besondere mechanische Herausforderungen auf. Beispielsweise weisen die Kupferverschraubungen hohe Querkräfte auf, sodass eine ausreichende Vorspannkraft erforderlich ist um den elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Komponenten sicher zu stellen. Dabei ist zu beachten, dass das Kupfer, insbesondere bei Kupferverschraubungen von 180°, relaxiert, was zu einem Versagen der Verschraubung führen kann. Die Folge einer versagenden Verschraubung besteht insbesondere bei automobilen Anwendungen darin, dass das Automobil funktionsuntüchtig ist und liegen bleibt.
  • Eine besondere Herausforderung bei Verbindungssystem für elektrisch leitfähige Komponenten von Hochvolt-Batterien (HV-Batterien) besteht darin, dass aus Sicherheitsgründen nach außen hin eine elektrische Isolierung erforderlich ist (HV-Sicherheit), um den Kontakt mit den stromführenden elektrisch leitfähigen Komponenten zu verhindern. Da sowohl die Schraube als auch Hülse üblicherweise mit den elektrisch leitfähigen Komponenten in Kontakt sind, wird eine elektrische Isolierung dadurch erzielt, dass entweder die Schraube als Ganzes nicht leitfähig ist oder die Enden der Schraube mit einer Isolierung versehen sind.
  • Zudem erfordert die Verbindung mittels der Schraube und der Hülse bei der Montage einen höheren Aufwand, da für die Verschraubung mehrere Umdrehungen erforderlich sind.
  • Die EP 2 210 001 B1 zeigt eine Installationsbaugruppe für eine Öffnung in einem Werkstück, die einen gestauchten Kragen, ein inneres Element und ein äußeres Element umfasst. Der gestauchte Bund hat ein erstes Ende, ein zweites Ende und einen Hauptkörper, der sich zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt. Der Hauptkörper weist eine Innenfläche auf, die einen Durchgang durch den Kragen bildet. Das innere Element hat einen Dornabschnitt zum Aufweiten des äußeren Elements. Das innere Element wird verwendet, um das äußere Element aufzuweiten und das äußere Element in einem aufgeweiteten Zustand zu halten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Verbindungssystem zur Verfügung zu stellen, dass eine sichere und dauerhafte mechanische Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Komponenten gewährleistet, zudem eine elektrische Isolierung zur Verfügung stellt und im Übrigen eine einfache, effiziente und sichere Montage ermöglicht.
  • Die zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Verbindungssystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verbindungssystem zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten umfasst:
    • - eine erste Verbindungskomponente, welche ein Kernelement aufweist, das radial und an zumindest einer ersten Stirnseite zumindest abschnittsweise eine Kunststoffisolierung aufweist, an deren stirnseitigen von dem Kernelement abgewandten Teil ein Verbindungsmechanismus ausgebildet ist; und
    • - eine zweite korrespondierende Verbindungskomponente, welche so ausgebildet ist, dass die zweite Verbindungskomponente in einer ersten Stellung auf den Verbindungsmechanismus bewegbar ist und die zweite Verbindungskomponente in einer zweiten Stellung eine formschlüssige Verbindung mit dem Verbindungsmechanismus bildet.
  • Durch die radiale und stirnseitige Kunststoffisolierung des Kernelements wird eine elektrische Isolierung zu den elektrisch leitfähigen Komponenten erzielt. Dadurch ist es möglich unter Einhaltung der HV-Sicherheit für das Kernelement ein Material zu wählen, welches elektrisch leitfähig ist aber bevorzugte mechanische Eigenschaften aufweist. Beispielsweise kann das Kernelement aus Metall gebildet sein, welches zu einer höheren mechanischen Stabilität der ersten Verbindungskomponente führt.
  • Die zweite Verbindungskomponente ist so ausgebildet, dass es in der ersten Stellung auf den Verbindungsmechanismus bewegbar ist, insbesondere indem die zweite Verbindungskomponente entlang der Erstreckungsachse der ersten Verbindungskomponente auf den Verbindungsmechanismus aufschiebbar ist. In einer zweiten Stellung weist die zweite Verbindungskomponente eine formschlüssige Verbindung mit dem Verbindungsmechanismus auf. Die Bewegung von der ersten Stellung in die zweite Stellung wird insbesondere dadurch erreicht, dass die zweite Verbindungskomponente um die Erstreckungsachse der ersten Verbindungskomponente gedreht wird, bevorzugt durch eine Drehung um 90°. Durch das Aufschieben (in der ersten Stellung) und Drehen (in die zweite Stellung) der zweiten Verbindungskomponente wird eine einfache und effiziente Montage des Verbindungssystems ermöglicht.
  • Eine bevorzugte Ausfügung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass die zweite Verbindungskomponente radial nach innen ausgebildete Klemmelemente aufweist, zwischen die der Verbindungsmechanismus in der ersten Stellung bewegbar ist, und dass der Verbindungsmechanismus radial nach außen ausgebildete Rastelemente aufweist, die mit den Klemmelementen in der zweiten Stellung die formschlüssige Verbindung bilden, durch die die erste Verbindungskomponente und die zweite Verbindungskomponente zumindest bezüglich einer axialen Bewegung relativ zueinander fixiert sind.
  • Durch die Verwendung von radial nach innen ausgebildeten Klemmelementen an der zweiten Verbindungskomponente und dazu korrespondierenden Rastelemente am Verbindungsmechanismus der ersten Verbindungskomponente wird in der zweiten Stellung eine Fixierung gegenüber einer axialen Bewegung realisiert. Die Klemmelemente sind in der zweiten Stellung formschlüssig mit den Rastelementen verbunden. Dadurch wird erreicht, dass die zwischen der ersten Verbindungskomponente und der zweiten Verbindungskomponente befindlichen elektrisch leitfähigen Komponenten in elektrischem Kontakt gehalten werden, insbesondere zusammengedrückt werden.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass
    • - die zweite Verbindungskomponente zwei zueinander parallele radial nach innen ausgebildete Klemmelemente aufweist, und dass
    • - der Verbindungsmechanismus zwei zueinander parallele radial nach außen ausgebildete Rastelemente aufweist.
  • Durch die zwei parallel ausgebildeten Klemmelemente und die dazu korrespondierenden zwei Rastelemente wird erreicht, dass die zweie Verbindungskomponente durch eine Drehung um 90° von der ersten Stellung in die zweite Stellung überführt werden kann. Vorteilhafterweise wird so eine montagefreundliche und dennoch stabile formschlüssige Verbindung zur Verfügung gestellt.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass
    • - die radial nach außen ausgebildeten Rastelemente zumindest abschnittsweise konische Klemmflächen aufweisen, und dass
    • - die radial nach innen ausgebildeten Klemmelemente zumindest abschnittsweise korrespondierende Klemmflächen aufweisen, die in der zweiten Stellung mit den konischen Klemmflächen zumindest abschnittsweise einen Kontakt aufweisen.
  • Die konische Form der Klemmflächen und der dazu korrespondierenden Klemmelementen ermöglicht ein Verdrehen der zweiten Verbindungskomponente aus der ersten Stellung in die zweite Stellung. Zudem wird durch die konische Form in der zweiten Stellung eine große Berührungsfläche zwischen der abschnittsweisen konischen Klemmflächen der Rastelemente und den korrespondierenden Klemmflächen der Klemmelemente erzielt. Vorteilhafterweise wird dadurch eine stabile formschlüssige Verbindung realisiert, insbesondere auch dadurch, dass die Kraft pro Fläche relativ klein ist.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass der Verbindungsmechanismus der ersten Verbindungskomponente an seiner der zweiten Verbindungskomponente zugewandten Stirnseite zumindest abschnittsweise radial verjüngt ist, insbesondere eine Einführspitze aufweist.
  • Durch die radiale Verjüngung der Stirnseite des Verbindungsmechanismus wird eine Führung und Positionierung der korrespondierenden zweiten Verbindungskomponente erreicht. Insbesondere erlaubt die radiale Verjüngung eine einfachere Positionierung der Klemmelemente der zweiten Verbindungskomponente relativ zu den korrespondierenden Rastelementen der ersten Verbindungskomponente. Vorteilhafterweise wird so eine einfachere Montage des Verbindungssystems erreicht.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass die zweite Verbindungskomponente einen für einen Kontakt mit einer ersten elektrisch leitfähigen Komponente vorgesehen stirnseitige Kontaktfläche aufweist. Vorzugsweise weist die erste Verbindungskomponente an seinem Kernelement einen radialen Kragen auf. Bevorzugt weist der radiale Kragen zumindest abschnittsweise eine Kunststoffisolierung auf, wobei diese eine axiale Kontaktfläche aufweist, die für einen Kontakt mit der zweiten elektrisch leitfähigen Komponente vorgesehen ist.
  • Die stirnseitige Kontaktfläche der zweiten Verbindungskomponente kommt bei der Überführung der zweiten Verbindungskomponente in die zweite Stellung mit der ersten elektrisch leitfähigen Komponente in Kontakt und übt auf diese einen Druck aus, sodass diese ihrerseits mit der zweiten elektrisch leitfähigen Komponente in Kontakt kommt. Infolgedessen werden die erste elektrisch leitfähige Komponente und die zweite elektrisch leitfähige Komponente zwischen der axialen Kontaktflächen des radialen Kragens der ersten Verbindungskomponente und der stirnseitigen Kontaktfläche der zweiten Verbindungskomponente mit einander verpresst. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kontakt mit möglichst geringem Kontaktwiderstand zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Komponenten erzielt.
  • Vorzugsweise weist die zweite Verbindungskomponente ein Spannelement/Federelement auf, dass in der zweiten Stellung eine Vorspannkraft auf die stirnseitige Kontaktfläche der zweiten Verbindungskomponente ausübt. Das Spannelement/Federelement übt in der zweiten Stellung zwischen den konischen Klemmflächen des Rastelements der ersten Verbindungskomponente und der stirnseitigen Kontaktfläche der zweiten Verbindungskomponente eine Kraft aus. Diese Vorspannkraft sorgt vorteilhafterweise dafür das dauerhaft ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Komponenten erreicht wird.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass das Kernelement zumindest abschnittsweise radial nach außen ausgebildete Vorsprünge aufweist, die sich insbesondere im Bereich der Kunststoffisolierung befinden. Vorzugsweise sind die Vorsprünge durch ein Gewinde gebildet sind.
  • Durch die radial nach außen an dem Kernelement ausgebildeten Vorsprünge wird erreicht, dass die Kunststoffisolierung einen besseren Halt an dem Kernelement aufweist. Damit wird vorteilhafter Weise auch bei einer hohen mechanischen Belastung, insbesondere bei Scherkräften oder beim Einführen/Rausführen der ersten Verbindungskomponente, eine dauerhafte elektrische Isolierung und Befestigung der Kunststoffisolierung an dem Kernelement realisiert. Die Verwendung eines Gewindes ist insofern vorteilhaft, als dieses durch seine übliche Form eine einfache Herstellung ermöglicht und zu dem eine sicheren Halt der Kunststoffisolierung an dem Kernelement aufweist.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass das Kernelement an einer zweiten Stirnseite einen zumindest abschnittsweise radial nach außen ausgebildeten Kopf ohne Kunststoffisolierung aufweist. Die zweite Stirnseite des Kernelements befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite des Verbindungsmechanismus der ersten Verbindungskomponente. Der an der zweiten Stirnseite ausgebildete Kopf der ersten Verbindungskomponente ist nicht mit einer Kunststoffisolierung versehen, da er nicht dafür vorgesehen ist unmittelbar mit den elektrisch leitfähigen Komponenten in Kontakt zu kommen. Dadurch dass der Kopf keine Kunststoffisolierung aufweist, kann er unmittelbar mit anderen Komponenten verbunden werden. Vorzugsweise ist der Kopf dazu ausgebildet in ein Gehäuseelement eingepresst zu werden. Hierzu weist der Kopf besonders bevorzugt einen Befestigungsabschnitt mit radialen Rippen auf, wobei die Anzahl der Rippen vorzugsweise 6 bis 8 ist. Durch die Rippen wird vorzugsweise die verbesserte Verdrehfestigkeit erreicht. Besonders bevorzugt weist der Befestigungsabschnitt zudem eine Ringwulst auf, um die Auspressfähigkeit zu gewährleisten. Beispielsweise handelt es sich bei dem Gehäuseelement um eine Aluminium-Einhausung in die der Kopf der ersten Verbindungskomponente des eingepresst ist. Vorteilhafterweise kann die erste Verbindungskomponente in eine Baugruppe mit Gehäuseelement integriert werden, sodass bei der Montage des Verbindungssystems Arbeitsschritte eingespart werden und damit die Effizienz bei der Herstellung erhöht ist.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass die zweite Verbindungskomponente aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist oder mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung beschichtet ist. Die Verwendung eines elektrisch isolierenden Materials oder einer elektrisch isolierenden Beschichtung für dazu, dass die Person, die die Montage vornimmt, bei der Montage keinen elektrischen Kontakt mit den elektrisch leitfähigen Komponenten hat. Vorteilhafterweise wird dadurch bei der Montage eine HV-Sicherheit zur Verfügung gestellt. Auch wenn die zweite Verbindungskomponente im montierten Zustand offen liegt ist die HV-Sicherheit bei dem erfindungsgemäßen Verbindungssystems gewährleistet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material und/oder der Beschichtung um Kunststoff.
  • Eine bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems sieht vor, dass die Kunststoffisolierung durch Spritzguss gebildet ist. Das bevorzugte Spritzgussmaterial ist wegen seiner guten elektrischen Isolierung Polyamid, besonders bevorzugt Polyamid PA6. Die aus Spritzguss hergestellte Kunststoffisolierung hat den Vorteil, dass sie auf einfache Weise herzustellen ist, eine dauerhafte stoffschlüssige Verbindung bildet und eine geeignete elektrische Isolierung gewährleistet.
  • Das Kernelement besteht vorzugsweise aus Metall, insbesondere aus Edelstahl oder Schraubenstahl, besonders bevorzugt FK8.8. Die Verwendung eines metallischen Kernelements hat den Vorteil, dass die zweite Verbindungskomponente eine hohe mechanische Stabilität aufweist und dauerhaft mechanisch belastbar ist.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert:
    • 1: zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems in der ersten Stellung A,
    • 2: zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems in der zweiten Stellung B, und
    • 3: zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen ersten Verbindungskomponente und einer erfindungsgemäßen zweiten Verbindungskomponente.
  • Nachfolgend werden Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert. Die vorliegende Offenbarung ist dabei nicht auf die konkret genannten Merkmalskombinationen beschränkt. Vielmehr lassen sich die hier genannten Merkmale beliebig zu erfindungsgemäßen Ausführungsformen kombinieren, sofern dies nachfolgend nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist.
  • 1 zeigt eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verbindungssystems 1 zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten 2 und 3. Die erste elektrisch leitfähige Komponente 2 und die zweite elektrisch leitfähige Komponente 3 sind durch das Verbindungssystem 1 in elektrischen Kontakt gehalten. Das Verbindungssystem 1 weist eine erste Verbindungskomponente 10 und eine zweite Verbindungskomponente 20 auf. Um eine elektrischen Kontakt zwischen der ersten elektrisch leitfähigen Komponente 2 und der zweiten elektrisch leitfähigen Komponente 3 zu erzeugen, wird ein Teil der ersten Verbindungskomponente 10 durch eine Bohrung 2a der ersten elektrisch leitfähigen Komponente 2 und durch eine Bohrung 3a der zweiten elektrisch leitfähigen Komponente 3 geführt und mit der zweiten Verbindungskomponente 20 verbunden. In verbundenen Zustand werden die elektrisch leitfähigen Komponenten 2 und 3 durch die erste Verbindungskomponente 10 und die zweite Verbindungskomponente 20 zusammengehalten, insbesondere zusammengedrückt, respektive gepresst.
  • Die erste Verbindungskomponente 10 weist eine Erstreckungsachse C auf, um die es im Wesentlichen rotationsymmetrisch ausgebildet ist. Die erste Verbindungskomponente 10 weist ein Kernelement 11 auf, das abschnittsweise mit einer Kunststoffisolierung 12 versehen ist, wobei die Kunststoffisolierung 12 radial und an einer ersten Stirnseite angeordnet ist, welche im verbundenen Zustand der zweiten Verbindungskomponente 20 zugewandt ist. An einer zweiten Stirnseite, die der ersten Stirnseite gegenüberliegt, weist das Kernelement 11 einen Kopf 17 auf. Zudem weist das Kernelement 11 einen Kragen 18 auf, der ebenfalls mit der Kunststoffisolierung 12 versehen ist. Dieser Teil der Kunststoffisolierung 12 bildet eine axiale Kontaktfläche 19, die im verbundenen Zustand mit der zweiten elektrisch leitfähigen Komponente 3 in Kontakt ist. Die erste Verbindungskomponente 10 weist an der ersten Stirnseite einen Verbindungsmechanismus 13 auf, der vorzugsweise Bestandteil der Kunststoffisolierung 12 ist.
  • Die korrespondierende zweite Verbindungskomponente 20 ist so ausgebildet, dass sie in einer ersten Stellung A auf den Verbindungsmechanismus 13 bewegbar ist. In der ersten Stellung A der zweiten Verbindungskomponente 20 ist dieses entlang der Erstreckungsachse C der ersten Verbindungskomponente 10 bewegbar. Die zweite Verbindungskomponente 20 weist eine stirnseitige Kontaktfläche 23 auf, die dafür vorgesehen ist mit der ersten elektrisch leitfähigen Komponente 2 in Kontakt zu kommen. In 1 ist die erste Stellung A der zweiten Verbindungskomponente 20 dargestellt, wobei dieses soweit auf die erste Verbindungskomponente 10 aufgesteckt ist, dass die erste elektrisch leitfähige Komponente 2 und die zweite elektrisch leitfähige Komponente 3 zwischen der stirnseitigen Kontaktfläche 23 und der axialen Kontaktfläche 19 zusammengehalten, insbesondere zusammengedrückt sind. Die zweite Verbindungskomponente 20 weist zwei parallele nach innen ausgebildete Klemmelemente 21 auf, zwischen die der Verbindungsmechanismus 13 der ersten Verbindungskomponente 10 in der ersten Stellung A bewegbar ist. Um ein leichtes Aufstecken der zweiten Verbindungskomponente 20 auf die erste Verbindungskomponente 10 zu ermöglichen, weist der Verbindungsmechanismus 13 auf seiner der zweiten Verbindungskomponente 20 zugewandten Seite eine radiale Verjüngung insbesondere in Form einer Einführspitze 14a auf. An einer der stirnseitigen Kontaktfläche 23 abgewandten Stirnseite der zweiten Verbindungskomponente 20 weist dieses ein Halteelement 24 auf, das sich vorzugsweise parallel zu den Klemmelementen 21 erstreckt und ein Halten und Verdrehen der zweiten Verbindungskomponente 20 ermöglicht.
  • In 2 ist das Verbindungssystem 1 in einer zweiten Stellung B dargestellt. In der zweiten Stellung B weist die zweite Verbindungskomponente 20 eine formschlüssige Verbindung mit der ersten Verbindungskomponente 10 auf. Durch die formschlüssige Verbindung in der zweiten Stellung B ist eine axiale Bewegung der zweiten Verbindungskomponente 20 relativ zur ersten Verbindungskomponente 10 entlang der Erstreckungssachse C verhindert, sodass die beiden Verbindungskomponenten 10 und 20 relativ zueinander fixiert sind. In der zweiten Stellung B sind die elektrisch leitfähigen Komponenten 2 und 3 zwischen den beiden Verbindungskomponenten 10 und 20 zusammengehalten, insbesondere verpresst. Dabei wird mittels der axialen Kontaktflächen 19 und der stirnseitige Kontaktfläche 23 ein Druck auf die elektrisch leitfähigen Komponenten 2 und 3 ausgeübt.
  • Für die Realisierung einer formschlüssigen Verbindung weist der Verbindungsmechanismus 13 radial nach außen ausgebildete Rastelemente 14 auf, welche in der zweiten Stellung B eine formschlüssige Verbindung mit den Klemmelementen 21 bilden. Die nach außen ausgebildeten Rastelemente 14 weisen abschnittsweise konische Klemmfläche 15 auf, die in der zweiten Stellung B mit korrespondierenden Klemmflächen 22 der Klemmelemente 21 in Kontakt sind und die formschlüssige Verbindung bilden. Auf einer zur Erstreckungsachse C senkrechten Klemmflächen-Achse sind die konischen Klemmflächen 15 gegenüber zu einander angeordnet. Auf einer zur Erstreckungsachse und zur Klemmflächen-Achse senkrechten Achse weist der Verbindungsmechanismus 13 eine Breite auf, die kleiner ist als der Abstand der Klemmelemente 21, sodass die zweite Verbindungskomponente 20 in der ersten Stellung A an den konischen Klemmflächen 15 vorbei auf die erste Verbindungskomponente bewegbar ist. In der zweiten Stellung B wird vorzugsweise eine Vorspannkraft auf die stirnseitige Kontaktfläche 23 der zweiten Verbindungskomponente 20 ausgeübt, die die elektrisch leitfähigen Komponenten 2 und 3 verpresst. Dafür weist die zweite Verbindungskomponente 20 zwischen der stirnseitigen Kontaktfläche 23 und den korrespondierenden Klemmflächen 22 vorzugsweise ein Spannelement/Federelement auf, welches sich an den konischen Klemmflächen 15 der ersten Verbindungskomponente 10 abstürzt. Ausgehend von der ersten Stellung A wird die zweite Stellung B dadurch erreicht, dass die zweite Verbindungskomponente 20 in der axialen Anschlagsposition um 90° gedreht wird. Durch die Drehung der zweiten Verbindungskomponente 20 wird vorzugsweise die erforderliche Vorspannkraft auf die stirnseitige Kontaktfläche 23 ausgeübt.
  • Das Kernelement 11 weist radial nach außen ausgebildete Vorsprünge 16 auf, welche insbesondere durch ein Gewinde gebildet sind. Die Vorsprünge 16 befinden sich zumindest abschnittsweise in dem Bereich der von einer Kunststoffisolierung 12 versehen ist. Die in der Nähe des Kopfes 17 freiliegende Vorsprünge 16 erstrecken sich zumindest abschnittsweise in den von der Kunststoffisolierung 12 umgebenen Bereich des Kernelements 11. Dies bedeutet, dass die in den 1 und 2 durch die gepunktete Linie 11a schematisch angedeutet Fortführung des Kernelements 11 zumindest abschnittsweise Vorsprünge 16 insbesondere in Form eines Gewindes aufweist. Die Vorsprünge 16 sorgen dafür, dass die Kunststoffisolierung 12 einen besseren Halt an dem Kernelement 11 aufweist.
  • Der radial nach außen ausgebildeten Kopf 17 weist keine Kunststoffisolierung 12 auf und ist insbesondere dafür vorgesehen mit einem Gehäuseelement 4 verbunden zu werden. Vorzugsweise weist der Kopf 17 dazu axiale Vorsprünge 17a auf, die dafür vorgesehen sind mit dem Gehäuseelement 4 verpresst zu werden. Hierzu weist der Kopf besonders bevorzugt einen Befestigungsabschnitt 17a mit radialen Rippen 17b auf, wobei die Anzahl der Rippen vorzugsweise 6 bis 8 ist. Durch die Rippen 17b wird vorzugsweise die verbesserte Verdrehfestigkeit erreicht. Besonders bevorzugt weist der Befestigungsabschnitt zudem eine Ringwulst auf, um die Auspressfähigkeit zu gewährleisten. Vorzugsweise ist das Gehäuseelement 4 durch Aluminium gebildet ist. Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Verbindungskomponente 10 mit dem Gehäuseelement 4 eine Baugruppe oder ein Teil einer Baugruppe ist.
  • Die zweite Verbindungskomponente 20 ist vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet oder mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung versehen. Dadurch wird die erforderliche HV-Sicherheit bei der Montage oder Demontage der zweiten Verbindungskomponente 20 gewährleistet. Auch wenn die zweite Verbindungskomponente im montierten Zustand offen liegt ist die HV-Sicherheit bei dem erfindungsgemäßen Verbindungssystems 1 gewährleistet. Die HV-Sicherheit bei der Montage oder Demontage der ersten Verbindungskomponente 10 wird dadurch erreicht, dass die elektrisch leitfähigen Komponenten 2 und 3 ausschließlich mit der Kunststoffisolierung 12 in Kontakt gelangen und die Kernkomponente 11 gegenüber den elektrisch leitfähigen Komponenten 2 und 3 elektrisch isoliert ist. Vorzugsweise ist die Kunststoffisolierung 12 durch Spritzguss gebildet, wobei das Kernelement 11 der zweiten Verbindungskomponente 20 abschnittsweise mit Kunststoff umspritzt ist. Das Spritzgussmaterial ist bevorzugt Polyamid, besonders bevorzugt Polyamid 6 (PA6).
  • Bevorzugt wird die mechanische Stabilität des Verbindungssystems 1, insbesondere der ersten Verbindungskomponente 10, dadurch erreicht, dass das Kernelement 11 aus Metall besteht. Das Kernelement 11 erstreckt sich dafür vorzugsweise bis in den Bereich der ersten Verbindungskomponente 10, der dafür vorgesehen ist in die Bohrungen 2a und 3a eingeführt zu werden. Dies ist in den 1 und 2 durch die gepunktete Linie 11a schematisch angedeutet.
  • 3 zeigt eine perspektivische Darstellung der ersten Verbindungskomponente 10 und der zweiten Verbindungskomponente 20 im voneinander getrennten Zustand. Die zweite Verbindungskomponente 20 weist eine Einführöffnung 25 auf, durch die die zweite Verbindungskomponente 20 auf den Verbindungsmechanismus 13 der ersten Verbindungskomponente 10 aufschiebbar ist. In Kombination mit der Einführspitze 14a wird so eine einfachere Montage erzielt. Beide Klemmelemente 21 der zweiten Verbindungskomponente 20 sind parallel zueinander ausgerichtet und keilförmig nach innen ausgebildet. Das Halteelement 24 liegt parallel zu den Klemmelementen 21 und ermöglicht eine einfache und handliche Montage des Verbindungssystems 1. In 3 befindet sich die zweite Verbindungskomponente 20 in der ersten Stellung A und kann entlang der Erstreckungssachse C auf die erste Verbindungskomponente 10 bewegt werden. Durch eine relative Drehung der ersten Verbindungskomponente 10 gegenüber der zweiten Verbindungskomponente 20 um 90° wird im aufgeschobenen Zustand die zweite Stellung B erreicht, in der eine formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Verbindungskomponente und der zweiten Verbindungskomponente 20 vorliegt. Dabei sind die abschnittsweise konischen Klemmflächen 15 mit den korrespondierenden Klemmflächen 22 in Kontakt. Auf diese Weise wird eine sichere und dauerhafte mechanische Verbindung zwischen den elektrisch leitfähigen Komponenten gewährleistet, sowie eine einfache, effiziente und sichere Montage ermöglicht.
  • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Verbindungssystem
    2
    erste elektrisch leitfähige Komponente
    2a
    Bohrung der ersten elektrisch leitfähige Komponente
    3
    zweite elektrisch leitfähige Komponente
    3a
    Bohrung der zweiten elektrisch leitfähige Komponente
    4
    Gehäuseelement
    10
    erste Verbindungskomponente
    11
    Kernelement
    12
    Kunststoffisolierung
    13
    Verbindungsmechanismus
    14
    Rastelemente
    14a
    Einführspitze
    15
    konische Klemmflächen
    16
    Vorsprünge (Gewinde)
    17
    Kopf
    17a
    Befestigungsabschnitt
    17b
    axiale Vorsprünge
    18
    Kragen
    19
    axiale Kontaktfläche
    20
    zweite Verbindungskomponente
    21
    Klemmelemente
    22
    korrespondierende Klemmflächen
    23
    stirnseitige Kontaktfläche
    24
    Halteelement
    25
    Einführöffnung
    A
    erste Stellung
    B
    zweite Stellung
    C
    Erstreckungsachse der ersten Verbindungskomponente

Claims (10)

  1. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) umfassend: - eine erste Verbindungskomponente (10), welche ein Kernelement (11) aufweist, das radial und an zumindest einer ersten Stirnseite zumindest abschnittsweise eine Kunststoffisolierung (12) aufweist, an deren stirnseitigen von dem Kernelement abgewandten Teil ein Verbindungsmechanismus (13) ausgebildet ist; und - eine zweite korrespondierende Verbindungskomponente (20), welches so ausgebildet ist, dass die zweite Verbindungskomponente (20) in einer ersten Stellung (A) auf den Verbindungsmechanismus (13) bewegbar ist und die zweite Verbindungskomponente (20) in einer zweiten Stellung (B) eine formschlüssige Verbindung mit dem Verbindungsmechanismus (13) aufweist, wobei die zweite Verbindungskomponente entlang der Erstreckungsachse der ersten Verbindungskomponente auf den Verbindungsmechanismus aufschiebbar ist, wobei die Bewegung von der ersten Stellung (A) in die zweite Stellung (B) durch eine Drehung der zweiten Verbindungskomponente (20) um die Erstreckungsachse der ersten Verbindungskomponente (10) erreichbar ist.
  2. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die zweite Verbindungskomponente (20) radial nach innen ausgebildete Klemmelemente (21) aufweist, zwischen die der Verbindungsmechanismus (13) in der ersten Stellung (A) bewegbar ist, und dass - der Verbindungsmechanismus (13) radial nach außen ausgebildete Rastelemente (14) aufweist, die mit den Klemmelementen (21) in der zweiten Stellung (B) die formschlüssige Verbindung bilden, durch die die erste Verbindungskomponente (10) und die zweite Verbindungskomponente (20) zumindest bezüglich einer axialen Bewegung relativ zueinander fixiert sind.
  3. Verbindungssystem zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - die zweite Verbindungskomponente (20) zwei zueinander parallele nach innen ausgebildete Klemmelemente (21) aufweist, und dass - der Verbindungsmechanismus (13) zwei zueinander parallele abschnittsweise radial nach außen ausgebildete Rastelemente (14) aufweist.
  4. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die radial nach außen ausgebildeten Rastelemente (14) zumindest abschnittsweise konische Klemmflächen (15) aufweisen, und dass - die radial nach innen ausgebildeten Klemmelemente (21) zumindest abschnittsweise korrespondierende Klemmflächen (22) aufweisen, die in der zweiten Stellung (B) mit den konischen Klemmflächen (15) zumindest abschnittsweise einen Kontakt aufweisen.
  5. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsmechanismus (13) an seiner der zweiten Verbindungskomponente (20) zugewandten Stirnseite zumindest abschnittsweise radial verjüngt ist, insbesondere eine Einführspitze (14a) aufweist.
  6. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungskomponente (20) einen für einen Kontakt mit einer ersten elektrisch leitfähigen Komponente (2) vorgesehen stirnseitige Kontaktfläche (23) aufweist, insbesondere wobei das zweite Verbindungskomponente (20) ein Spannelement aufweist, welches so ausgebildet ist, dass in der zweiten Stellung (B) eine Vorspannkraft auf die stirnseitige Kontaktfläche (23) vorliegt.
  7. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (11) zumindest abschnittsweise radial nach außen ausgebildete Vorsprünge (16) aufweist, die sich insbesondere im Bereich der Kunststoffisolierung befinden, insbesondere wobei die Vorsprünge durch ein Gewinde (16) gebildet sind.
  8. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (11) an einer zweiten Stirnseite einen zumindest abschnittsweise radial nach außen ausgebildeten Kopf (17) ohne Kunststoffisolierung (12) aufweist, der insbesondere dazu ausgebildet ist mit einen Gehäuseelement (4) verbunden zu sein, besonders bevorzugt weist der Kopf einen Befestigungsabschnitt (17a) mit radial angeordneten Rippen (17b) auf.
  9. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungskomponente (20) aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist oder mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung beschichtet ist, insbesondere aus Kunststoff gebildet oder mit Kunststoff beschichtet ist.
  10. Verbindungssystem (1) zur Verbindung von elektrisch leitfähigen Komponenten (2, 3) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffisolierung (12) durch Spritzguss gebildet ist, insbesondere wobei Polyamid (PA), besonders bevorzugt Polyamid 6, das Spritzgussmaterial ist, und/oder dass das Kernelement (11) aus Metall besteht, insbesondere aus Edelstahl oder, Schraubenstahl.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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