DE102021112300B4 - CONTACT DEVICE FOR A DOUBLE POWER RAIL, MATCH TO THE CONTACT DEVICE AND CONTACT SYSTEM FOR TWO DOUBLE POWER RAILS - Google Patents
CONTACT DEVICE FOR A DOUBLE POWER RAIL, MATCH TO THE CONTACT DEVICE AND CONTACT SYSTEM FOR TWO DOUBLE POWER RAILS Download PDFInfo
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Abstract
Erste Doppelstromschiene (102) mit einer Kontakteinrichtung (104), wobei die erste Doppelstromschiene (102) eine erste Stromschiene (108) und eine zweite Stromschiene (110) aufweist, die durch eine Isolierung (112) voneinander separiert sind und zu einem Stapel übereinandergestapelt sind, wobei die Kontakteinrichtung (104) eine äußere Kontaktbuchse (114) und eine koaxial in der äußeren Kontaktbuchse (114) angeordnete innere Kontaktbuchse (116) aufweist, wobei auf einer Innenseite der äußeren Kontaktbuchse (114) ein äußeres Lamellenband (122) zum Kontaktieren einer Gegenbuchse (120) eines Gegenstücks (106) zu der Kontakteinrichtung (104) angeordnet ist und auf einer Innenseite der inneren Kontaktbuchse (116) ein inneres Lamellenband (124) zum Kontaktieren eines Kontaktstifts (120) des Gegenstücks (106) angeordnet ist, wobei die äußere Kontaktbuchse (114) auf einer Flachseite der ersten Stromschiene (108) angeordnet ist und mit der ersten Stromschiene (108) elektrisch leitend verbunden ist, wobei die innere Kontaktbuchse (116) mit der zweiten Stromschiene (110) elektrisch leitend verbunden ist und die erste Stromschiene (108) durchdringt.First double busbar (102) with a contact device (104), the first double busbar (102) having a first busbar (108) and a second busbar (110), which are separated from each other by insulation (112) and stacked one on top of the other to form a stack , wherein the contact device (104) has an outer contact socket (114) and an inner contact socket (116) arranged coaxially in the outer contact socket (114), wherein on an inside of the outer contact socket (114) there is an outer lamellar strip (122) for contacting a Counter socket (120) of a counterpart (106) to the contact device (104) is arranged and on an inside of the inner contact socket (116) an inner lamellar strip (124) for contacting a contact pin (120) of the counterpart (106) is arranged, the outer contact socket (114) is arranged on a flat side of the first busbar (108) and is electrically conductively connected to the first busbar (108), the inner contact socket (116) being electrically conductively connected to the second busbar (110) and the first Busbar (108) penetrates.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontakteinrichtung für eine Doppelstromschiene, ein Gegenstück zu der Kontakteinrichtung und ein Kontaktsystem für zwei Doppelstromschienen.The present invention relates to a contact device for a double busbar, a counterpart to the contact device and a contact system for two double busbars.
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Fahrzeugbordnetzen beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in welcher elektrische Lasten, insbesondere große elektrische Lasten mit erheblichen Leistungen von beispielsweise mehr als 10kW bzw. mit erheblichen Spannungen von beispielsweise mehr als 100V, übertragen werden.The present invention is described below mainly in connection with vehicle electrical systems. However, the invention can be used in any application in which electrical loads, in particular large electrical loads with significant powers of, for example, more than 10kW or with significant voltages of, for example, more than 100V, are transmitted.
In einem Niedervolt-Bordnetz eines Fahrzeugs kann elektrisch leitendes Blech einer Karosserie als Masse verwendet werden, wodurch auf separate Rückleitungen verzichtet werden kann. So kann näherungsweise auf die Hälfte aller Kabel im Fahrzeug verzichtet werden.In a vehicle's low-voltage electrical system, electrically conductive sheet metal from a body can be used as ground, which means there is no need for separate return lines. This means that approximately half of all cables in the vehicle can be eliminated.
Zum Übertragen großer elektrischer Lasten kann KFZ-Hochvoltspannung mit beispielsweise mehr als 300V oder sogar mehr als 700V verwendet werden. Für die KFZ-Hochvoltspannung können Stromschienen aus massivem Metallmaterial verwendet werden. Wenn Stromschienen verwendet werden, können aus Sicherheitsgründen separate Plus- und Minus-Schienen erforderlich sein. Die Plus- und Minus-Schienen können als Doppelschiene ausgebildet sein.To transmit large electrical loads, automotive high-voltage voltage with, for example, more than 300V or even more than 700V can be used. Busbars made of solid metal material can be used for vehicle high-voltage voltage. If busbars are used, separate plus and minus bars may be required for safety reasons. The plus and minus rails can be designed as double rails.
Die Druckschrift WO 2019 / 037 357 A1 beschreibt einen Verbinder. Der Verbinder umfasst einen Steckerkopf und einen Buchsenkopf, der verwendet wird, um mit dem Steckerkopf in einer eingesetzten Weise verbunden zu werden. Der Steckerkopf umfasst eine Steckerkopfbasis und einen Steckersatz, der an der Steckerkopfbasis vorgesehen ist. Der Buchsenkopf umfasst eine Buchsenkopfbasis, einen Buchsensatz, der an der Buchsenkopfbasis vorgesehen ist und das Einstecken des Steckersatzes ermöglicht, und einen Kronenfedersatz, der fest in dem Buchsensatz vorgesehen ist und dazu verwendet wird, in elastischem Kontakt mit dem Steckersatz zu sein. Der Kronenfedersatz ist in dem Buchsensatz vorgesehen und, nachdem der Steckersatz in den Buchsensatz eingeführt ist, wird der Kronenfedersatz elastisch verformt, entsprechend der Form des Steckersatzes und ist die ganze Zeit fest mit dem Steckersatz verbunden, sodass der Steckerkopf und der Buchsenkopf in gutem Kontakt sind, nachdem sie miteinander verbunden wurden, wodurch die Übertragung eines großen Stroms erleichtert wird.The publication WO 2019/037 357 A1 describes a connector. The connector includes a plug head and a socket head used to connect to the plug head in an inserted manner. The connector head includes a connector head base and a connector set provided on the connector head base. The socket head includes a socket head base, a socket set provided on the socket head base and enabling insertion of the plug set, and a crown spring set fixedly provided in the socket set and used to be in elastic contact with the plug set. The crown spring set is provided in the socket set and after the plug set is inserted into the socket set, the crown spring set is elastically deformed according to the shape of the plug set and is firmly connected to the plug set all the time, so that the plug head and the socket head are in good contact , after they are connected together, facilitating the transmission of a large current.
Die Druckschrift
Die Druckschrift
Aus der Druckschrift
Die Druckschrift
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine verbesserte Doppelstromschiene mit einer Kontakteinrichtung , eine verbesserte Doppelstromschiene mit einem Gegenstück zu der Kontakteinrichtung und ein verbessertes Kontaktsystem für zwei Doppelstromschienen bereitzustellen. Eine Verbesserung kann hierbei beispielsweise eine verbesserte Abstrahlcharakteristik, insbesondere eine reduzierte Abstrahlung elektromagnetischer Felder betreffen.An object of the invention is therefore to provide an improved double busbar with a contact device, an improved double busbar with a counterpart to the contact device and an improved contact system for two double busbars using means that are as structurally simple as possible. An improvement can, for example, relate to improved radiation characteristics, in particular reduced radiation of electromagnetic fields.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.The task is solved by the subjects of the independent claims. Advantageous developments of the invention are in the dependent Claims, the description and the accompanying figures.
In einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug sind auch bei KFZ-Hochvoltspannung große elektrische Stromflüsse erforderlich, um eine Antriebsleistung beziehungsweise Brems- oder Rekuperationsleistung zu übertragen. Rund um stromdurchflossene Leiter des Fahrzeugs werden durch die Stromflüsse elektromagnetische Felder erzeugt. Um eine Abstrahlung der Felder zu verringern oder auch zu verhindern, können die Leiter geschirmt werden. Alternativ oder ergänzend können die Leiter für die Hinleitung und die Rückleitung möglichst parallel und nah zusammen angeordnet werden, da sich die durch die entgegengesetzten Stromflüsse verursachten elektromagnetischen Felder gegenseitig auslöschen.In an electrically driven vehicle, large electrical current flows are required, even at high voltage, in order to transmit drive power or braking or recuperation power. The current flows generate electromagnetic fields around current-carrying vehicle conductors. In order to reduce or prevent radiation of the fields, the conductors can be shielded. Alternatively or additionally, the conductors for the forward and return lines can be arranged as parallel and as close together as possible, since the electromagnetic fields caused by the opposing current flows cancel each other out.
Auch bei Stromschienen können die Stromschiene für die Hinleitung und die Stromschiene für die Rückleitung sehr nahe zusammen angeordnet werden, indem die beiden Stromschienen deckungsgleich aufeinandergestapelt werden. Die gestapelten Stromschienen sind dabei einzeln elektrisch isoliert. Diese Anordnung kann als Doppelstromschiene bezeichnet werden.Even with busbars, the busbar for the outgoing line and the busbar for the return line can be arranged very close together by stacking the two busbars congruently on top of each other. The stacked busbars are individually electrically insulated. This arrangement can be referred to as a double busbar.
Um den Effekt der Auslöschung auch an Kontaktstellen aufrecht zu erhalten, wird bei dem hier vorgestellten Ansatz eine Doppelbuchse mit Kontaktlamelle vorgeschlagen, der eine koaxiale Führung der Stromflüsse auch an der Kontaktstelle ermöglicht.In order to maintain the effect of extinction also at contact points, the approach presented here proposes a double socket with a contact lamella, which enables coaxial guidance of the current flows at the contact point as well.
Es wird eine erste Doppelstromschiene mit einer Kontakteinrichtung vorgeschlagen, wobei die erste Doppelstromschiene eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene aufweist, die durch eine Isolierung voneinander separiert sind und zu einem Stapel übereinandergestapelt sind, wobei die Kontakteinrichtung eine äußere Kontaktbuchse und eine koaxial in der äußeren Kontaktbuchse angeordnete innere Kontaktbuchse aufweist, wobei auf einer Innenseite der äußeren Kontaktbuchse ein äußeres Lamellenband zum Kontaktieren einer Gegenbuchse eines Gegenstücks zu der Kontakteinrichtung angeordnet ist und auf einer Innenseite der inneren Kontaktbuchse ein inneres Lamellenband zum Kontaktieren eines Kontaktstifts des Gegenstücks angeordnet ist, wobei die äußere Kontaktbuchse auf einer Flachseite der ersten Stromschiene angeordnet ist und mit der ersten Stromschiene elektrisch leitend verbunden ist, wobei die innere Kontaktbuchse mit der zweiten Stromschiene elektrisch leitend verbunden ist und die erste Stromschiene durchdringt.A first double busbar with a contact device is proposed, the first double busbar having a first busbar and a second busbar, which are separated from each other by insulation and stacked one on top of the other to form a stack, the contact device having an outer contact socket and a coaxial in the outer contact socket arranged inner contact socket, wherein on an inside of the outer contact socket an outer lamellar strip for contacting a mating socket of a counterpart to the contact device is arranged and on an inside of the inner contact socket an inner lamellar strip for contacting a contact pin of the counterpart is arranged, the outer contact socket being on is arranged on a flat side of the first busbar and is electrically conductively connected to the first busbar, the inner contact socket being electrically conductively connected to the second busbar and penetrating the first busbar.
Weiterhin wird eine zweite Doppelstromschiene mit einem Gegenstück zu der Kontakteinrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgeschlagen, wobei das Gegenstück eine Gegenbuchse zum Kontaktieren des äußeren Lamellenbands der Kontakteinrichtung und einen koaxial in der Gegenbuchse angeordneten Kontaktstift zum Kontaktieren des inneren Lamellenbands der Kontakteinrichtung aufweist. Die zweite Doppelstromschiene weist eine erste Stromschiene und eine zweite Stromschiene aufweist, die durch eine Isolierung voneinander separiert und zu einem Stapel übereinandergestapelt sind. Die Gegenbuchse ist auf einer Flachseite der ersten Stromschiene angeordnet und ist mit der ersten Stromschiene elektrisch leitend verbunden, wobei der Kontaktstift mit der zweiten Stromschiene elektrisch leitend verbunden ist und die erste Stromschiene durchdringt.Furthermore, a second double busbar with a counterpart to the contact device according to the approach presented here is proposed, the counterpart having a mating socket for contacting the outer lamella band of the contact device and a contact pin arranged coaxially in the mating socket for contacting the inner lamella band of the contact device. The second double busbar has a first busbar and a second busbar, which are separated from each other by insulation and stacked one on top of the other to form a stack. The counter socket is arranged on a flat side of the first busbar and is electrically connected to the first busbar, the contact pin being electrically connected to the second busbar and penetrating the first busbar.
Ferner wird ein Kontaktsystem umfassend zwei Doppelstromschienen vorgeschlagen, wobei die Doppelstromschienen je zwei Stromschienen aufweisen, die jeweils durch eine Isolierung voneinander separiert sind und zu einem Stapel übereinandergestapelt sind, wobei eine erste der Doppelstromschienen eine Kontakteinrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz aufweist, und eine zweite der Doppelstromschienen ein Gegenstück gemäß dem hier vorgestellten Ansatz aufweist, wobei die äußere Gegenbuchse auf einer Flachseite einer ersten Stromschiene der zweiten Doppelstromschiene angeordnet ist und mit der ersten Stromschiene elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Kontaktstift mit einer zweiten Stromschiene der zweiten Doppelstromschiene elektrisch leitend verbunden ist und die erste Stromschiene durchdringt, wobei die äußere Kontaktbuchse über das äußere Lamellenband elektrisch leitend mit der äußeren Gegenbuchse verbunden ist und die innere Kontaktbuchse über das innere Lamellenband elektrisch leitend mit dem Kontaktstift verbunden ist.Furthermore, a contact system comprising two double busbars is proposed, the double busbars each having two busbars, each of which is separated from one another by insulation and stacked one on top of the other to form a stack, a first of the double busbars having a contact device according to the approach presented here, and a second of the Double busbars have a counterpart according to the approach presented here, wherein the outer counter socket is arranged on a flat side of a first busbar of the second double busbar and is electrically connected to the first busbar, wherein the contact pin is electrically connected to a second busbar of the second double busbar and penetrates the first busbar, the outer contact socket being electrically conductively connected to the outer mating socket via the outer lamella strip and the inner contact socket being electrically conductively connected to the contact pin via the inner lamella strip.
Unter einer Stromschiene kann ein massiver Streifen Metallblech verstanden werden. Die Stromschiene kann beispielsweise aus einem Aluminiummaterial oder einem Kupfermaterial sein. Aluminium beziehungsweise Aluminiumlegierungen weisen eine gute elektrische Leitfähigkeit bei geringem Gewicht und geringen Materialkosten auf. Kupfer beziehungsweise Kupferlegierungen können eine höhere elektrische Leitfähigkeit als Aluminium beziehungsweise Aluminiumlegierungen aufweisen. Zusätzlich kann Kupfer beziehungsweise eine Kupferlegierung oxidationsbeständig sein und einen geringen Übergangswiderstand aufweisen. Die Stromschiene kann einen rechteckigen Leitungsquerschnitt aufweisen. Dabei kann die Stromschiene länglich sein und eine Länge von beispielsweise mehr als 0,5 m, vorzugsweise mehr als 1 m, und eine Breite von beispielsweise zwischen 0,5 cm und 10 cm, vorzugsweise zwischen 1 cm und 5 cm, aufweisen. Die Stromschiene kann ferner eine Dicke von beispielsweise zwischen 1 mm und 10 mm aufweisen. Die Stromschiene kann auf allen Seiten eine Isolierung aufweisen, d.h. von einer Isolierung umhüllt sein. Die Isolierung kann beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial sein. Das Kunststoffmaterial kann ein Thermoplast sein. Die Stromschiene kann mit dem Thermoplast umspritzt sein. Die Isolierung kann Eigenschaften aufweisen, die für KFZ-Hochvoltspannung von bis zu 1000 Volt Gleichstrom ausgelegt sind. Insbesondere kann eine Materialstärke der Isolierung eine Durchschlagfestigkeit gegen die KFZ-Hochvoltspannung sicherstellen.A busbar can be understood as a solid strip of sheet metal. The busbar can be made of an aluminum material or a copper material, for example. Aluminum or aluminum alloys have good electrical conductivity with low weight and low material costs. Copper or copper alloys can have a higher electrical conductivity than aluminum or aluminum alloys. In addition, copper or a copper alloy can be resistant to oxidation and have a low contact resistance. The busbar can have a rectangular cable cross section. The busbar can be elongated and have a length of, for example, more than 0.5 m, preferably more than 1 m, and a width of, for example, between 0.5 cm and 10 cm, preferably between 1 cm and 5 cm. The busbar can also have a thickness of, for example, between 1 mm and 10 mm. The busbar can have insulation on all sides, that is, it can be covered by insulation. The insulation can be made of a plastic material, for example. The plastic material can be a thermoplastic. The busbar can be encapsulated with the thermoplastic. The insulation can have properties that are designed for high-voltage automotive voltages of up to 1000 volts direct current. In particular, a material thickness of the insulation can ensure dielectric strength against the vehicle high-voltage voltage.
Eine Doppelstromschiene kann aus zwei Stromschienen mit gleichen Abmessungen bestehen. Die beiden Stromschienen können an Flachseiten aufeinandergestapelt sein. Die Stromschienen können auch einen geringen Abstand zueinander aufweisen. Die Stromschienen können deckungsgleich angeordnet sein. Die Doppelstromschiene kann mit einem Kunststoffmaterial ummantelt sein. Alternativ oder ergänzend kann die Doppelstromschiene mit einem Gewebematerial ummantelt sein. Das Gewebematerial kann beispielsweise als Gewebeband um die Doppelstromschiene gewickelt sein. Die Doppelstromschiene kann auch zusätzlich durch einen elektrisch leitenden Mantel gegen die Abstrahlung von elektromagnetischen Feldern geschirmt sein.A double busbar can consist of two busbars with the same dimensions. The two busbars can be stacked on top of each other on flat sides. The busbars can also be at a small distance from one another. The busbars can be arranged congruently. The double busbar can be covered with a plastic material. Alternatively or additionally, the double busbar can be covered with a fabric material. The fabric material can, for example, be wrapped around the double busbar as a fabric tape. The double busbar can also be additionally shielded against the radiation of electromagnetic fields by an electrically conductive jacket.
Die eine Stromschiene der Doppelstromschiene kann in verbautem Zustand mit einem Pluspotenzial der KFZ-Hochvoltspannung verbunden sein. Die andere Stromschiene der Doppelstromschiene kann mit einem Minuspotenzial der KFZ-Hochvoltspannung verbunden sein. Stromflüsse durch die beiden Stromschienen fließen so in entgegengesetzte Richtungen und sind gleich groß. Durch die räumliche Nähe der Stromschienen in der Doppelstromschiene kompensieren sich die resultierenden elektromagnetischen Felder im Wesentlichen vollständig.When installed, one busbar of the double busbar can be connected to a positive potential of the vehicle's high-voltage voltage. The other busbar of the double busbar can be connected to a negative potential of the vehicle high-voltage voltage. Current flows through the two busbars flow in opposite directions and are the same size. Due to the spatial proximity of the busbars in the double busbar, the resulting electromagnetic fields essentially completely compensate for each other.
Eine Kontaktbuchse kann aus einem Kupfermaterial bestehen. Die Kontaktbuchse kann rotationssymmetrisch sein. Die Kontaktbuchse kann im Wesentlichen hohlzylindrisch sein. Die Kontaktbuchse kann eine Verbindungsgeometrie zum elektrisch leitenden Verbinden mit der jeweiligen Stromschiene aufweisen. Die Kontaktbuchsen können durch Reibschweißen mit den Stromschienen verbunden werden.A contact socket can be made of a copper material. The contact socket can be rotationally symmetrical. The contact socket can be essentially hollow cylindrical. The contact socket can have a connection geometry for electrically conductive connection to the respective busbar. The contact sockets can be connected to the busbars by friction welding.
Ein Lamellenband kann ringförmig entlang eines Innendurchmessers der äußeren beziehungsweise inneren Kontaktbuchse umlaufen. Das Lamellenband kann elektrisch leitend sein und elektrisch leitend mit der Innenseite der jeweiligen Kontaktbuchse verbunden sein. Das Lamellenband kann federnde Lamellen aufweisen. Das Lamellenband kann einen kleineren Innendurchmesser als die jeweilige Kontaktbuchse aufweisen. Die Lamellen können im Wesentlichen axial zu der jeweiligen Kontaktbuchse ausgerichtet sein. Die Lamellen können beim Kontaktieren durch das Gegenstück elastisch verformt werden und mit einer resultierenden Rückstellkraft gegen das Gegenstück drücken. Durch die Elastizität der Lamellen kann ein axialer Versatz und/oder ein Winkelversatz zwischen der Kontakteinrichtung und dem Gegenstück ausgeglichen werden.A lamella band can run in a ring shape along an inner diameter of the outer or inner contact socket. The lamella strip can be electrically conductive and can be electrically conductively connected to the inside of the respective contact socket. The slat band can have resilient slats. The lamella strip can have a smaller inner diameter than the respective contact socket. The slats can be aligned essentially axially to the respective contact socket. The slats can be elastically deformed when they come into contact with the counterpart and press against the counterpart with a resulting restoring force. Due to the elasticity of the slats, an axial offset and/or an angular offset between the contact device and the counterpart can be compensated for.
Eine Gegenbuchse kann im Wesentlichen einer Kontaktbuchse entsprechen. Ein Außendurchmesser der Gegenbuchse kann kleiner als der Innendurchmesser der äußeren Kontaktbuchse im Bereich des äußeren Lamellenbands sein. Der Außendurchmesser der Gegenbuchse kann größer als der Innendurchmesser des äußeren Lamellenbands sein. Die Gegenbuchse kann ohne Lamellenband ausgeführt sein.A mating socket can essentially correspond to a contact socket. An outer diameter of the mating socket can be smaller than the inner diameter of the outer contact socket in the area of the outer lamella band. The outside diameter of the mating bushing can be larger than the inside diameter of the outer lamella band. The counter bushing can be designed without a lamella band.
Ein Kontaktstift kann ein massiver elektrischer Leiter sein. Der Kontaktstift kann aus einem Kupfermaterial bestehen. Der Kontaktstift kann rotationssymmetrisch sein. Ein Außendurchmesser des Kontaktstifts kann kleiner als der Innendurchmesser der inneren Kontaktbuchse im Bereich des inneren Lamellenbands sein. Der Außendurchmesser des Kontaktstifts kann größer als der Innendurchmesser des inneren Lamellenbands sein. Der Kontaktstift kann eine Verbindungsgeometrie zum elektrisch leitenden Verbinden mit der zweiten Stromschiene aufweisen. Der Kontaktstift kann durch Reibschweißen mit der Stromschiene verbunden werden.A contact pin can be a solid electrical conductor. The contact pin can consist of a copper material. The contact pin can be rotationally symmetrical. An outer diameter of the contact pin can be smaller than the inner diameter of the inner contact socket in the area of the inner lamellar band. The outer diameter of the contact pin can be larger than the inner diameter of the inner lamella band. The contact pin can have a connection geometry for electrically conductive connection to the second busbar. The contact pin can be connected to the busbar by friction welding.
Die Kontaktbuchsen sind elektrisch voneinander isoliert. Zwischen der inneren Kontaktbuchse und der äußeren Kontaktbuchse kann eine Isolierbuchse angeordnet sein. Ebenso sind die Gegenbuchse und der Kontaktstift elektrisch voneinander isoliert. Zwischen der Gegenbuchse und dem Kontaktstift kann ebenso eine Isolierbuchse angeordnet sein. Die Isolierbuchse kann rotationssymmetrisch sein. Die Isolierbuchse kann im Wesentlichen hohlzylindrisch sein.The contact sockets are electrically isolated from each other. An insulating socket can be arranged between the inner contact socket and the outer contact socket. The mating socket and the contact pin are also electrically insulated from each other. An insulating socket can also be arranged between the mating socket and the contact pin. The insulating bushing can be rotationally symmetrical. The insulating bushing can essentially be hollow cylindrical.
Die äußere Kontaktbuchse kann auf der Innenseite eine umlaufende Nut, d.h. eine Ringnut, für das äußere Lamellenband aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die innere Kontaktbuchse auf der Innenseite eine umlaufende Nut für das innere Lamellenband aufweisen. In solchen Nuten können zumindest Teilbereiche oder eine Gesamtheit des der jeweiligen Kontaktbuchse zugeordneten Lamellenbandes aufgenommen sein. Durch eine Nut kann das Lamellenband axial in der jeweiligen Kontaktbuchse fixiert sein. Die Lamellen des Lammellenbands können aus der Nut in einen Innenraum der jeweiligen Kontaktbuchse ragen. Das Lamellenband kann als rund gebogener Streifen mit einer einem Umfang der Nut entsprechenden Länge in die Nut eingelegt werden. Das Lamellenband kann durch eine Rückstellkraft gegen einen Grund der Nut gedrückt werden.The outer contact socket can have a circumferential groove on the inside, ie an annular groove, for the outer lamella band. Alternatively or additionally, the inner contact socket can have a circumferential groove on the inside for the inner lamella band. At least partial areas or an entirety of the lamellar strip assigned to the respective contact socket can be accommodated in such grooves. The lamella strip can be fixed axially in the respective contact socket by a groove. The slats of the slat band can protrude from the groove into an interior of the respective contact socket. The slat band can be inserted into the groove as a round, curved strip with a length corresponding to the circumference of the groove. The lamella band can be pressed against the bottom of the groove by a restoring force.
Im Bereich des äußeren Lamellenbands kann ein ringförmiger Spalt für die Gegenbuchse zwischen der äußeren Kontaktbuchse und der inneren Kontaktbuchse angeordnet sein. Der Spalt kann breiter als die Gegenbuchse sein. Auf seiner Innenseite kann der Spalt durch die Isolierung begrenzt sein. Der Spalt kann durch einen Absatz der äußeren und/oder inneren Kontaktbuchse ausgebildet sein. Durch den Spalt kann die Gegenbuchse zwischen die äußere Kontaktbuchse und die Innere Kontaktbuchse eingeführt werden. So kann das Kontaktsystem eine geringe Bauhöhe aufweisen.In the area of the outer lamella band, an annular gap for the mating socket can be arranged between the outer contact socket and the inner contact socket. The gap can be wider than the mating bushing. On the inside, the gap can be limited by the insulation. The gap can be formed by a shoulder of the outer and/or inner contact socket. The mating socket can be inserted through the gap between the outer contact socket and the inner contact socket. The contact system can therefore have a low overall height.
Der zwischen der äußeren Kontaktbuchse und der inneren Kontaktbuchse angeordnete Isolator kann eine Stirnfläche der inneren Kontaktbuchse verdecken. Der Isolator kann ein Loch für den Kontaktstift aufweisen. Der Kontaktstift kann sich an dem Loch zentrieren.The insulator arranged between the outer contact socket and the inner contact socket can cover an end face of the inner contact socket. The insulator may have a hole for the contact pin. The contact pin can center on the hole.
Lamellen des äußeren Lamellenbandes und/oder des inneren Lamellenbandes können länglich ausgebildet sein, sich im Wesentlichen parallel zu einer Axialrichtung der äußeren und inneren Kontaktbuchse erstrecken und zumindest bereichsweise über eine Innenoberfläche der zugehörigen Kontaktbuchse nach radial innen überstehen.Slats of the outer lamella band and/or the inner lamella band can be elongated, extend essentially parallel to an axial direction of the outer and inner contact socket and at least partially protrude radially inwards over an inner surface of the associated contact socket.
Lamellen des äußeren Lamellenbandes und/oder des inneren Lamellenbandes können elastisch federnd über eine Innenoberfläche der zugehörigen Kontaktbuchse nach radial innen überstehen.Slats of the outer slat band and/or the inner slat band can protrude radially inwards in an elastically resilient manner over an inner surface of the associated contact socket.
Die Lamellenbänder können je einen oberen Gürtel, einen unteren Gürtel und eine Vielzahl von quer zwischen dem oberen Gürtel und dem unteren Gürtel angeordneten Lamellen aufweisen. Die Lamellenbänder können Stanzbiegeteile sein. Zwischen den Lamellen können die Lamellenbänder Schlitze aufweisen. Durch die Schlitze können die Lamellenbänder einfach gebogen werden. Die Gürtel können die einzelnen Lamellen an beiden Enden leiterartig miteinander verbinden. Die Lamellen können bogenförmig vorgebogen sein.The lamella belts can each have an upper belt, a lower belt and a plurality of slats arranged transversely between the upper belt and the lower belt. The slat bands can be stamped and bent parts. The slat bands can have slots between the slats. The slat strips can be easily bent through the slots. The belts can connect the individual slats to each other like a ladder at both ends. The slats can be pre-bent in an arc shape.
Über die vorzugsweise bogenförmigen und nach radial innen ragenden Lamellen können die Gegenbuchse und der Kontaktstift in der Kontakteinrichtung zentriert werden. Beim Einführen der Gegenbuchse und des Kontaktstifts in die Kontaktbuchsen können die Lamellen gegen die Vorbiegung elastisch federnd zurückgebogen werden und so die Rückstellkraft als Kontaktkraft aufbauen.The mating bushing and the contact pin can be centered in the contact device via the preferably arcuate slats which project radially inwards. When inserting the mating socket and the contact pin into the contact sockets, the slats can be bent back elastically against the pre-bending and thus build up the restoring force as a contact force.
Kurze FigurenbeschreibungShort character description
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Schnittdarstellung eines Kontaktsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel. -
2 eine perspektivische Darstellung auf eine Doppelstromschiene mit einer Kontakteinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 a sectional view of a contact system according to an exemplary embodiment. -
2 a perspective view of a double busbar with a contact device according to an exemplary embodiment.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to explain the invention. Elements that are the same or have the same effect are consistently provided with the same reference numerals.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Das Kontaktsystem 100 verbindet hier zwei Doppelstromschienen 102 elektrisch. Das Kontaktsystem kann auch eine Doppelstromschiene 102 mit einer anderen elektrischen Komponente verbinden. Das Kontaktsystem 100 besteht aus einer Kontakteinrichtung 104 und einem Gegenstück 106 zur Kontakteinrichtung 104.The
Die Doppelstromschienen 102 bestehen aus je zwei parallel verlaufenden Stromschienen 108, 110. Die Stromschienen 108, 110 weisen jeweils eine elektrische Isolierung 112 auf. Die Kontakteinrichtung 104 und das Gegenstück 106 sind an Endbereichen der Doppelstromscheinen 102 angeordnet. Dabei sind die Kontakteinrichtung 104 und das Gegenstück 106 quer zu einer Haupterstreckungsrichtung der Doppelstromschienen 102 ausgerichtet und jeweils an einer Flachseite der jeweiligen Doppelstromschiene 102 angeordnet.The
Die Kontakteinrichtung 104 weist zwei koaxial angeordnete Kontaktbuchsen 114, 116 auf. Die Kontaktbuchsen 114, 116 sind im Wesentlichen hohlzylindrisch. Eine äußere Kontaktbuchse 114 umschließt eine innere Kontaktbuchse 116. Zwischen den Kontaktbuchsen 114, 116 ist ebenfalls eine Isolierung 112 angeordnet. Die äußere Kontaktbuchse 114 ist elektrisch leitend mit der ersten Stromschiene 108 der ersten Doppelstromschiene 102 verbunden. Die innere Kontaktbuchse 116 ist elektrisch leitend mit der zweiten Stromschiene 110 der ersten Doppelstromschiene 102 verbunden. Die Innere Kontaktbuchse 116 verläuft elektrisch isoliert durch die erste Stromschiene 108, um die dahinter angeordnete zweite Stromschiene 110 zu erreichen.The
Das Gegenstück 106 weist eine Gegenbuchse 118 und einen Kontaktstift 120 auf. Die Gegenbuchse 118 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch. Die Gegenbuchse 118 umschließt den Kontaktstift 120. Zwischen der Gegenbuchse 118 und dem Kontaktstift 120 ist eine Isolierung 112 angeordnet. Die Gegenbuchse 118 ist elektrisch leitend mit der ersten Stromschiene 108 der zweiten Doppelstromschiene 102 verbunden. Der Kontaktstift 120 ist elektrisch leitend mit der zweiten Stromschiene 110 der zweiten Doppelstromschiene 102 verbunden. Der Kontaktstift 120 verläuft elektrisch isoliert durch die erste Stromschiene 108, um die dahinter angeordnete zweite Stromschiene 110 zu erreichen.The
In einem Ausführungsbeispiel eilt der Kontaktstift 120 der Gegenbuchse 118 voraus. Damit kontaktiert der Kontaktstift 120 die innere Kontaktbuchse 116 bevor die Gegenbuchse 18 die äußere Kontaktbuchse kontaktiert. Der Kontaktstift 120 kann an seinem Ende eine Einführschräge aufweisen. Über die Einführschräge können die Kontakteinrichtung 104 und das Gegenstück 106 aneinander ausgerichtet und axial zusammengesteckt werden.In one exemplary embodiment, the
Im kontaktierten Zustand des Kontaktsystems 100 ist die Gegenbuchse 118 in der äußeren Kontaktbuchse 114 angeordnet. Zwischen der äußeren Kontaktbuchse 114 und der Gegenbuchse 118 ist ein äußeres Lamellenband 122 der Kontakteinrichtung 104 angeordnet. Das äußere Lamellenband 122 wird beim Einstecken der Gegenbuchse 118 in die äußere Kontaktbuchse 114 eingeklemmt und verbindet die äußere Kontaktbuchse 114 und die Gegenbuchse 118 elektrisch leitend.When the
Im kontaktierten Zustand des Kontaktsystems 100 ist der Kontaktstift 120 innerhalb der inneren Kontaktbuchse 116 angeordnet. Zwischen der inneren Kontaktbuchse 116 und dem Kontaktstift 120 ist ein inneres Lamellenband 124 der Kontakteinrichtung 104 angeordnet. Das innere Lamellenband 124 wird beim Einführen des Kontaktstifts 120 in die innere Kontaktbuchse 116 eingeklemmt und verbindet die innere Kontaktbuchse 116 und den Kontaktstift 120 elektrisch leitend.In the contacted state of the
In einem Ausführungsbeispiel bestehen die Lamellenbänder 122, 124 jeweils aus einem leiterförmigen Streifen Metallblech. Durch eine Vielzahl von in den Streifen geschnittenen beziehungsweise gestanzten parallelen Schlitzen weisen die Lamellenbänder 122, 124 einen oberen Gurt 126, einen unteren Gurt 128 und die zwischen den Schlitzen ausgebildeten Lamellen 130 auf. Die Lamellen 130 sind um eine Längsachse des Streifens bogenförmig gebogen. Zum Einfügen in die Kontaktbuchsen 114, 116 werden die Streifen auf Länge geschnitten und spiralförmig gewickelt. Innerhalb der Kontaktbuchsen 114, 116 wird die Wicklung gelöst und die Streifen legen sich durch eine Rückstellkraft der oberen und unteren Gurte 126, 128 ringförmig an die Innenseiten der Kontaktbuchsen 114, 116 an.In one exemplary embodiment, the lamella strips 122, 124 each consist of a ladder-shaped strip of sheet metal. Through a plurality of parallel slots cut or punched into the strip, the
In einem Ausführungsbeispiel sind die Stromschienen 108, 110 aus einem Aluminiummaterial, während die Kontaktbuchsen 114, 116, die Gegenbuchse 118 und der Kontaktstift 120 aus einem Kupfermaterial sind. Die Kontaktbuchsen 114, 116, die Gegenbuchse 118 und der Kontaktstift 120 sind mit den Stromschienen 108, 110 durch Reibschweißen verbunden, um eine sichere elektrisch leitende Verbindung zu erhalten.In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel sind die Lamellenbänder 122, 124 ringförmig auf Innenseiten um die Kontaktbuchsen 114, 116 umlaufenden Nuten 132 angeordnet. Durch die Nuten 132 sind die Lamellenbänder 122, 124 axial fixiert und können beim Einschieben der Gegenbuchse 118 in die äußere Kontaktbuchse 114 beziehungsweise beim Einschieben des Kontaktstifts 120 in die innere Kontaktbuchse 116 nicht axial verschoben werden.In one exemplary embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel ist die Gegenbuchse 118 in einem ringförmigen Spalt 134 zwischen der äußeren Kontaktbuchse 114 und der Isolierung 112 angeordnet. Die innere Kontaktbuchse 116 weist einen umlaufenden Rücksprung um eine Materialstärke der Gegenbuchse 118 auf, um Raum für den Spalt 134 bereitzustellen. Durch den Spalt 134 sind die Kontakteinrichtung 104 und das Gegenstück 106 verschachtelt und weisen eine reduzierte Bauhöhe auf.In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel verdeckt der Isolator 112 eine Stirnseite der inneren Kontaktbuchse 116. So kann ein elektrischer Kontakt zwischen der Gegenbuchse 118 und der inneren Kontaktbuchse 116 sicher vermieden werden.In one exemplary embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel weisen die Kontakteinrichtung 104 und das Gegenstück 106 je ein elektrisch isolierendes Gehäuse 136 auf. Das Gehäuse 136 umschließt auch die Endbereiche der Doppelstromschienen 102. Die beiden Gehäuse 136 sind über eine die äußere Kontaktbuchse 114 umschließende Dichtung gegeneinander abgedichtet.In one exemplary embodiment, the
Mit anderen Worten wird eine Doppelbuchse mit Kontaktlamelle als Kontaktsystem für ein Doppelschienen-Energieübertragungssystem vorgestellt.In other words, a double socket with contact lamella is presented as a contact system for a double rail power transmission system.
Zur Übertragung elektrischer Energie können neben klassischen Rundleiter- und Einzelschienensystemen im Bereich der E-Mobilität auch Doppelschienensysteme eingesetzt werden, da sie durch Feldauslöschung Vorteile bezüglich geringerer elektromagnetischer Feldabstrahlung aufweisen. Die Feldauslöschung resultiert aus einer geometrischen Anordnung von deckungsgleich übereinanderliegenden Reckteckschienen in möglichst geringem Abstand zueinander. Für die Anbindung dieser Doppelschienensysteme an Komponenten wie Ladedosen, Schaltboxen oder Batterien sind Schnittstellen mit einem Kontaktierungssystem erforderlich.In addition to classic round conductor and single rail systems, double ones can also be used to transmit electrical energy in the field of e-mobility Rail systems are used because they have advantages in terms of lower electromagnetic field radiation due to field cancellation. The field extinction results from a geometric arrangement of rectangular rails lying congruently one above the other at the smallest possible distance from one another. Interfaces with a contacting system are required to connect these double rail systems to components such as charging sockets, switch boxes or batteries.
Der vorliegende Ansatz stellt ein Kontaktierungssystem vor, das geometrisch aus zwei konzentrisch ineinander liegenden, elektrisch aber voneinander isolierten Buchsenkontakten besteht. Kennzeichnend sind die als Kontaktflächen an den Innenflächen der Buchsen eingebrachten Lamellenbänder. Diese können als Endlosband vorstanzt, abgelängt und in eine dafür in der Buchse vorgesehene Ringnut eingelegt werden. Die notwendige Kontaktkraft wird über die äußere Verschraubung des Gehäuses aufgebracht. Das Kontaktsystem behält einen Freiheitsgrad in Steckrichtung, wobei eine weitere Vorspannung der inneren Buchsenelemente mittels z. B. einer Wellenfeder zum Toleranzausgleich zwischen den Kontaktpaaren der Plus- und der Minusseite des Kontakts nicht erforderlich ist. Das Kontaktsystem kann gehäuseseitig verschraubt oder auch verriegelt werden. Als Einsatzgebiet kommen die Schnittstelle zur Ladedose, die Schnittstelle zur Schaltbox oder Batterie sowie die Verwendung als fliegende Trennstelle einer segmentierten Doppelschiene in schwierigen Bauräumen, in denen deren gesamte Länge nicht handhabbar erscheint, in Betracht.The present approach presents a contacting system that geometrically consists of two concentrically nested but electrically insulated socket contacts. The characteristic feature is the lamellar strips installed as contact surfaces on the inner surfaces of the sockets. These can be pre-punched as an endless strip, cut to length and inserted into an annular groove provided in the bushing. The necessary contact force is applied via the external screw connection of the housing. The contact system retains a degree of freedom in the plug-in direction, with further prestressing of the inner socket elements using z. B. a wave spring for tolerance compensation between the contact pairs on the plus and minus sides of the contact is not required. The contact system can be screwed or locked on the housing side. Areas of application include the interface to the charging socket, the interface to the switch box or battery as well as the use as a floating separation point of a segmented double rail in difficult installation spaces in which its entire length seems unmanageable.
Im Rahmen der steigenden elektrischen Leistungsanforderungen im Rahmen der E-Mobilität rückt der Aspekt des Insassenschutzes vor elektromagnetischen Belastungen (ICNIRP) immer stärker in den Fokus. Hochvolt (HV)-Doppelschienensysteme können hohe Energiemengen bei gleichzeitig geringer elektromagnetischer Feldabstrahlung transportieren. Das Schienensystem benötigt geeignete außenraumtaugliche Schnittstellen. Durch das vorgestellte Kontaktsystem ist die Doppelschiene im Bauraum als Schnittstelle zur Schaltbox oder Batterie einsetzbar. Das Kontaktsystem kann auch als Schnittstelle zur Ladedose, als Schnittstelle zur Schaltbox oder Batterie, sowie als fliegende Trennstelle einer segmentierten Doppelschiene in schwierigen Bauräumen eingesetzt werden, in denen deren gesamte Länge nicht handhabbar erscheint.As part of the increasing electrical performance requirements in the context of e-mobility, the aspect of occupant protection against electromagnetic stress (ICNIRP) is becoming increasingly important. High-voltage (HV) double rail systems can transport high amounts of energy with low electromagnetic field radiation. The rail system requires suitable interfaces suitable for outdoor use. Thanks to the contact system presented, the double rail can be used in the installation space as an interface to the switch box or battery. The contact system can also be used as an interface to the charging socket, as an interface to the switch box or battery, as well as as a floating separation point of a segmented double rail in difficult installation spaces in which the entire length seems unmanageable.
Die Herstellung des Kontakts erfolgt nicht über die Stirnflächen der Buchsengeometrien, sondern über eine eingelassene Kontaktlamelle auf den Innenseiten der Buchsen. Das Kontaktsystem behält einen Freiheitsgrad in Steckrichtung, die Vorspannung eines der Kontaktbuchsenpaare über ein Federelement ist nicht notwendig.The contact is not made via the end faces of the socket geometries, but rather via an embedded contact lamella on the inside of the sockets. The contact system retains a degree of freedom in the plug-in direction; it is not necessary to pretension one of the contact socket pairs via a spring element.
Die Abbildung zeigt die Schnittdarstellung durch das Doppelbuchsenkontaktsystem mit angeflanschten Stromschienen. Die Gehäusedarstellung ist lediglich konzeptionell. In der fertigen Konstruktion werden Header- und Steckergehäuse miteinander verschraubt, bzw. verriegelt. Im Schnitt gut zu sehen ist der innere Kontaktstift, der in die Kontaktlamelle der inneren Buchse kontaktiert. Das äußere Kontaktsystem wird durch eine im Header angebrachte Buchse (um den Pin herum) dargestellt, die in die Kontaktlamelle der oberen äußeren Kontaktbuchse kontaktiert. Das Kontaktsystem kann auf Seiten des Headers als fliegende Trennstelle eingesetzt werden, falls das Doppelschienensystem (z. B. aus Montagegründen) nicht in einem Stück montiert werden kann. Ebenfalls kann das Kontaktsystem als Schnittstelle zur Ladedose eingesetzt werden, hier sind die Möglichkeiten gegeben, direkt in einen der DC-Pins zu verschrauben oder aber über Schienenstücke an Kontakte (geschraubt, gesteckt) der Ladedose anzubinden.The figure shows a sectional view of the double socket contact system with flanged busbars. The case illustration is only conceptual. In the finished construction, the header and connector housings are screwed or locked together. The inner contact pin, which makes contact with the contact lamella of the inner socket, can be clearly seen in section. The outer contact system is represented by a socket mounted in the header (around the pin), which contacts into the contact lamella of the upper outer contact socket. The contact system can be used as a floating separation point on the header side if the double rail system cannot be assembled in one piece (e.g. for assembly reasons). The contact system can also be used as an interface to the charging socket, with the option of screwing directly into one of the DC pins or connecting it to contacts (screwed, plugged in) of the charging socket via rail pieces.
Zur Sicherstellung des Berührschutzes und der Isolation der Potentiale werden die beiden Buchsen von Kunststoffgeometrien abgedeckt, die im Steckvorgang zurückgeschoben werden.To ensure contact protection and isolation of the potentials, the two sockets are covered by plastic geometries that are pushed back during the plugging process.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft.Since the devices described in detail above are exemplary embodiments, they can be modified in the usual way by those skilled in the art to a wide extent without departing from the scope of the invention. In particular, the mechanical arrangements and the size ratios of the individual elements to one another are merely examples.
BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST
- 100100
- KontaktsystemContact system
- 102102
- DoppelstromschieneDouble busbar
- 104104
- KontakteinrichtungContact facility
- 106106
- Gegenstückcounterpart
- 108108
- erste Stromschienefirst busbar
- 110110
- zweite Stromschienesecond busbar
- 112112
- Isolierunginsulation
- 114114
- äußere Kontaktbuchseexternal contact socket
- 116116
- innere Kontaktbuchseinner contact socket
- 118118
- GegenbuchseCounter bushing
- 120120
- KontaktstiftContact pin
- 122122
- äußeres Lamellenbandouter slat band
- 124124
- inneres Lamellenbandinner slat band
- 126126
- oberer Gurttop strap
- 128128
- unterer Gurtlower strap
- 130130
- Lamellelamella
- 132132
- NutNut
- 134134
- Spaltgap
- 136136
- GehäuseHousing
Claims (9)
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Publications (2)
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- 2022-05-10 CN CN202210504522.XA patent/CN115332849A/en active Pending
- 2022-05-10 EP EP22172429.7A patent/EP4089854A1/en active Pending
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