DE102021112305B4 - POWER RAIL CONNECTION OF TWO DOUBLE POWER RAILS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromschienenverbindung (300) von zwei Doppelstromschienen (302, 304), wobei die Doppelstromschienen (302, 304) je zwei Stromschienen (306) aufweisen, die durch eine Isolierung (308) gegeneinander isoliert sind und zu einem Stapel übereinander gestapelt sind, wobei die Stromschienen (306) durch zwei konzentrisch angeordnete Kontaktsysteme (100) verbunden sind, wobei jedes Kontaktsystem (100) einen ersten Kontakt (102) und einen zweiten Kontakt (104) aufweist, wobei die erste Doppelstromschiene (302) die jeweils ersten Kontakte (102) der beiden Kontaktsysteme (100) aufweist und wobei die zweite Doppelstromscheine (304) die jeweils zweiten Kontakte (104) der Kontaktsysteme (100) aufweist, und jedes Kontaktsystem (100) ein zwischen einer Steckposition (110) und einer Klemmposition (112) drehbares Klemmelement (106) aufweist, wobei jedes Kontaktsystem (100) steckbar ist, wenn das Klemmelement (106) in der Steckposition (110) angeordnet ist, wobei der erste Kontakt (102) und der zweite Kontakt (104) in einem gesteckten Zustand jedes Kontaktsystems (100) koaxial ineinander angeordnet sind und das Klemmelement (106) dazu ausgebildet ist, durch eine Drehbewegung (108) von der Steckposition (110) in die Klemmposition (112) zumindest einen der Kontakte (102, 104) zu beklemmen und elastisch radial zu verformen, wobei die Kontakte (102, 104) im gesteckten Zustand durch die radiale Verformung elektrisch leitend miteinander verbunden sind.The invention relates to a busbar connection (300) of two double busbars (302, 304), the double busbars (302, 304) each having two busbars (306), which are insulated from one another by insulation (308) and stacked one above the other are stacked, the busbars (306) being connected by two concentrically arranged contact systems (100), each contact system (100) having a first contact (102) and a second contact (104), the first double busbar (302) each first contacts (102) of the two contact systems (100) and wherein the second double current circuit (304) has the second contacts (104) of the contact systems (100), and each contact system (100) between a plug-in position (110) and a clamping position (112) has a rotatable clamping element (106), each contact system (100) being pluggable when the clamping element (106) is arranged in the plug-in position (110), the first contact (102) and the second contact (104) being in one plugged-in state of each contact system (100) are arranged coaxially one inside the other and the clamping element (106) is designed to clamp at least one of the contacts (102, 104) by a rotary movement (108) from the plug-in position (110) to the clamping position (112). and to deform elastically radially, the contacts (102, 104) being connected to one another in an electrically conductive manner in the plugged state due to the radial deformation.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktsystem für zwei Stromschienen und eine Stromschienenverbindung für zwei Doppelstromschienen.The present invention relates to a contact system for two busbars and a busbar connection 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 eine Leitungslänge von Rückleitungen verkürzt werden kann. So kann näherungsweise auf die Hälfte aller Kabel im Fahrzeug verzichtet werden.In a low-voltage electrical system of a vehicle, electrically conductive sheet metal from a body can be used as ground, which means that the length of return lines can be shortened. 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 separate Plus- und Minus-Schienen verwendet werden um die erforderliche Sicherheit (Berührschutz, Schutz gegen Lichtbogen beziehungsweise Spannungsdurchschlag etc.) zu gewährleisten. Die Plus- und Minus-Schienen können als Doppelschiene, d.h. flächig mit geringem Abstand (<5mm) aufeinanderliegend 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 rails can be used to ensure the required safety (protection against contact, protection against arcing or voltage breakdown, etc.). The plus and minus rails can be designed as double rails, i.e. lying one on top of the other at a small distance (<5mm).
Aus der Druckschrift
Die Druckschrift
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Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine verbesserte Stromschienenverbindung von zwei Doppelstromschienen bereitzustellen.An object of the invention is therefore to provide an improved busbar connection of two double busbars using means that are as structurally simple as possible.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände des unabhängigen Anspruchs 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 claim. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures.
In einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug sind auch bei KFZ-Hochvoltspannung von bis zu 1000 Volt Gleichspannung große elektrische Stromflüsse erforderlich, um eine Antriebsleistung beziehungsweise Brems- oder Rekuperationsleistung zu übertragen. Rund um stromdurchflossene Leiter des Fahrzeugs werden durch diese 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 Plus und Minus 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 with high-voltage vehicle voltages of up to 1000 volts DC, in order to transmit drive power or braking or recuperation power. These 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 plus and minus 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 den Pluspol beziehungsweise das Pluspotenzial und die Stromschiene für den Minuspol beziehungsweise das Minuspotenzial 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 positive pole or the plus potential and the busbar for the negative pole or the negative potential 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 aufrechtzuerhalten, wird bei dem hier vorgestellten Ansatz ein Koaxialkontakt vorgeschlagen, der die enge 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 coaxial contact, which enables the current flows to be closely guided even at the contact point.
Es wird eine Stromschienenverbindung von zwei Doppelstromschienen beschrieben, wobei die Doppelstromschienen je zwei Stromschienen aufweisen, die durch eine Isolierung gegeneinander isoliert sind und zu einem Stapel übereinander gestapelt sind. Die Stromschienen sind durch zwei konzentrisch angeordnete Kontaktsysteme verbunden, wobei jedes Kontaktsystem einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt aufweist, wobei die erste Doppelstromschiene die jeweils ersten Kontakte der beiden Kontaktsysteme aufweist und wobei die zweite Doppelstromscheine die jeweils zweiten Kontakte der Kontaktsysteme aufweist. Jedes Kontaktsystem weist ein zwischen einer Steckposition und einer Klemmposition drehbares Klemmelement auf, wobei jedes Kontaktsystem steckbar ist, wenn das Klemmelement in der Steckposition angeordnet ist, wobei der erste Kontakt und der zweite Kontakt in einem gesteckten Zustand jedes Kontaktsystems koaxial ineinander angeordnet sind. Das Klemmelement ist dazu ausgebildet, durch eine Drehbewegung von der Steckposition in die Klemmposition zumindest einen der Kontakte zu beklemmen und elastisch radial zu verformen, wobei die Kontakte im gesteckten Zustand durch die radiale Verformung elektrisch leitend miteinander verbunden sind.A busbar connection of two double busbars is described, with the double busbars each having two busbars that are insulated from one another by insulation and stacked one above the other to form a stack. The busbars are connected by two concentrically arranged contact systems, each contact system having a first contact and a second contact, the first double busbar having the first contacts of the two contact systems and the second double busbar having the second contacts of the contact systems. Each contact system has a clamping element that can be rotated between a plug-in position and a clamping position, each contact system being pluggable when the clamping element is arranged in the plug-in position, the first contact and the second contact being arranged coaxially one inside the other in a plugged-in state of each contact system. The clamping element is designed to clamp at least one of the contacts by means of a rotary movement from the plug-in position to the clamping position and to elastically deform it radially, the contacts being connected to one another in an electrically conductive manner in the plugged state due to the radial deformation.
Es wird ein Kontaktsystem für zwei Stromschienen beschrieben, wobei das Kontaktsystem einen ersten Kontakt für die erste Stromschiene und einen zweiten Kontakt für die zweite Stromschiene, sowie ein zwischen einer Steckposition und einer Klemmposition drehbares Klemmelement aufweist, wobei das Kontaktsystem steckbar ist, wenn das Klemmelement in der Steckposition angeordnet ist, wobei der erste Kontakt und der zweite Kontakt in einem gesteckten Zustand des Kontaktsystems koaxial ineinander angeordnet sind, und das Klemmelement dazu ausgebildet ist, bei einer Drehbewegung von der Steckposition in die Klemmposition zumindest einen der Kontakte zu beklemmen und elastisch radial zu verformen, wobei die Kontakte im gesteckten Zustand durch die radiale Verformung elektrisch leitend miteinander verbunden sind.A contact system for two busbars is described, wherein the contact system has a first contact for the first busbar and a second contact for the second busbar, as well as a clamping element that can be rotated between a plug-in position and a clamping position, the contact system being pluggable when the clamping element is in is arranged in the plug-in position, wherein the first contact and the second contact are arranged coaxially one inside the other in a plugged-in state of the contact system, and the clamping element is designed to clamp at least one of the contacts during a rotational movement from the plug-in position to the clamping position and to close it elastically radially deform, whereby the contacts are connected to one another in an electrically conductive manner in the plugged state due to the radial deformation.
Weiterhin wird eine Stromschienenverbindung für zwei Doppelstromschienen beschrieben, wobei die Doppelstromschienen je zwei Stromschienen aufweisen, die durch eine Isolierung gegeneinander isoliert sind und zu einem Stapel übereinander gestapelt sind, wobei die Stromschienen unter Verwendung von zwei konzentrisch angeordneten Kontaktsystemen gemäß dem hier vorgestellten Ansatz verbunden sind.Furthermore, a busbar connection for two double busbars is described, the double busbars each having two busbars which are insulated from one another by insulation and are stacked on top of each other to form a stack, the busbars being connected using two concentrically arranged contact systems according to the approach presented here.
Unter einer Stromschiene kann ein massiver Streifen Metallblech verstanden werden. Insbesondere kann die Stromschiene aus einem Aluminiummaterial sein. Aluminium beziehungsweise Aluminiumlegierungen weisen eine gute elektrische Leitfähigkeit bei geringem Gewicht und geringen Materialkosten auf. Die Stromschiene kann aber auch aus einem Kupfermaterial bestehen. 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. In particular, the busbar can be made of an aluminum material. Aluminum or aluminum alloys have good electrical conductivity with low weight and low material costs. The busbar can also be made of a copper material. 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, i.e. 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 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 Stromschiene gewickelt sein. In einem Kontaktbereich kann die Stromschiene freiliegen, d.h. können z.B. die Isolierung und Ummantelung zumindest bereichsweise entfernt worden 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 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 busbar as a fabric tape. The busbar can be exposed in a contact area, i.e. the insulation and casing can have been removed at least in some areas. The double busbar can also be additionally shielded against the radiation of electromagnetic fields by an electrically conductive jacket.
Kontakte können aus einem Metallmaterial sein. Die Kontakte können insbesondere aus einem Kupfermaterial sein. Die Kontakte können eine im Wesentlichen achsensymmetrische Grundform aufweisen. Zumindest der erste Kontakt kann zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Beispielsweise kann der erste Kontakt ovalzylindrisch sein. Eine Steckrichtung des Kontaktsystems kann einer Symmetrieachse der Kontakte entsprechen. Der erste Kontakt und der zweite Kontakt eines Kontaktsystems können als Kontaktpaar bezeichnet werden.Contacts can be made of a metal material. The contacts can in particular be made of a copper material. The contacts can have a substantially axially symmetrical basic shape. At least the first contact can have two different diameters. For example, the first contact can be oval-cylindrical. A plug-in direction of the contact system can correspond to an axis of symmetry of the contacts. The first contact and the second contact of a contact system can be referred to as a contact pair.
Ein Klemmelement kann ebenso eine im Wesentlichen achsensymmetrische Grundform aufweisen. Das Klemmelement kann ebenfalls zwei unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Das Klemmelement kann zumindest einen Angriffspunkt zum Drehen des Klemmelements aufweisen. Der Angriffspunkt kann je nach Ausführungsform auf einer Außenseite des Klemmelements oder auf einer Innenseite des Klemmelements angeordnet sein. Eine Drehachse des Klemmelements kann mit der Symmetrieachse der Kontakte übereinstimmen.A clamping element can also have a substantially axially symmetrical basic shape. The clamping element can also have two different diameters. The clamping element can have at least one point of engagement for rotating the clamping element. Depending on the embodiment, the point of attack can be arranged on an outside of the clamping element or on an inside of the clamping element. An axis of rotation of the clamping element can coincide with the axis of symmetry of the contacts.
Der erste Kontakt kann im gesteckten Zustand zwischen dem Klemmelement und dem zweiten Kontakt angeordnet sein. Das Klemmelement kann dazu ausgebildet sein, bei der Drehbewegung von der Steckposition in die Klemmposition einen Durchmesser des ersten Kontakts zu verändern. Der erste Kontakt kann durch die Veränderung des Durchmessers gegen den zweiten Kontakt gedrückt werden. Dabei kann erste Kontakt elektrisch leitend mit dem zweiten Kontakt verbunden werden. In einem steckbaren Zustand kann zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt ein Spalt vorhanden sein. Durch die Veränderung des Durchmessers kann der Spalt geschlossen werden. Durch die Veränderung des Durchmessers kann der erste Kontakt mit einer definierten Anpresskraft gegen den zweiten Kontakt gedrückt werden, um einen geringen Übergangswiderstand zu erreichen.When plugged in, the first contact can be arranged between the clamping element and the second contact. The clamping element can be designed to change a diameter of the first contact during the rotational movement from the plug-in position to the clamping position. The first contact can be pressed against the second contact by changing the diameter. The first contact can be connected to the second contact in an electrically conductive manner. In a pluggable state, a gap may be present between the first contact and the second contact. The gap can be closed by changing the diameter. By changing the diameter, the first contact can be pressed against the second contact with a defined contact force in order to achieve a low contact resistance.
Der zweite Kontakt kann im gesteckten Zustand innerhalb des ersten Kontakts angeordnet sein. Das Klemmelement kann den ersten Kontakt von außen umschließen. Das Klemmelement kann dazu ausgebildet sein, bei der Drehbewegung von der Steckposition in die Klemmposition den Durchmesser des ersten Kontakts zu verringern und den ersten Kontakt gegen den zweiten Kontakt zu drücken. Alternativ kann der zweite Kontakt im gesteckten Zustand den ersten Kontakt von außen umschließen und das Klemmelement innerhalb des ersten Kontakts angeordnet sein. Das Klemmelement kann dann dazu ausgebildet sein, bei der Drehbewegung von der Steckposition in die Klemmposition den Durchmesser des ersten Kontakts zu vergrößern und den ersten Kontakt gegen den zweiten Kontakt zu drücken.The second contact can be arranged within the first contact when plugged in be. The clamping element can enclose the first contact from the outside. The clamping element can be designed to reduce the diameter of the first contact during the rotational movement from the plug-in position to the clamping position and to press the first contact against the second contact. Alternatively, when plugged in, the second contact can enclose the first contact from the outside and the clamping element can be arranged within the first contact. The clamping element can then be designed to increase the diameter of the first contact during the rotational movement from the plug-in position to the clamping position and to press the first contact against the second contact.
Wenn der erste Kontakt außerhalb des zweiten Kontakts angeordnet ist und das Klemmelement auf der Außenseite des ersten Kontakts angeordnet ist, kann ein kleiner Innendurchmesser des Klemmelements kleiner als ein großer Außendurchmesser des ersten Kontakts sein. Der kleine Innendurchmesser des Klemmelements kann jedoch größer als ein kleiner Außendurchmesser des ersten Kontakts sein. Ein großer Innendurchmesser des Klemmelements kann größer als der große Außendurchmesser des ersten Kontakts sein.If the first contact is arranged outside the second contact and the clamping element is arranged on the outside of the first contact, a small inside diameter of the clamping element can be smaller than a large outside diameter of the first contact. However, the small inside diameter of the clamping element can be larger than a small outside diameter of the first contact. A large inner diameter of the clamping element can be larger than the large outer diameter of the first contact.
Wenn der erste Kontakt innerhalb des zweiten Kontakts angeordnet ist und das Klemmelement auf der Innenseite des ersten Kontakts angeordnet ist, kann ein großer Außendurchmesser des Klemmelements größer als ein kleiner Innendurchmesser des ersten Kontakts sein. Der große Außendurchmesser des Klemmelements kann jedoch kleiner als ein großer Innendurchmesser des ersten Kontakts sein. Ein kleiner Außendurchmesser des Klemmelements kann kleiner als der kleine Innendurchmesser des ersten Kontakts sein.If the first contact is arranged within the second contact and the clamping element is arranged on the inside of the first contact, a large outside diameter of the clamping element can be larger than a small inside diameter of the first contact. However, the large outside diameter of the clamping element can be smaller than a large inside diameter of the first contact. A small outside diameter of the clamping element can be smaller than the small inside diameter of the first contact.
Der erste Kontakt kann axial geschlitzt sein, um die Änderung des Durchmessers zu vereinfachen. Ein Schlitz des ersten Kontakts kann eine Übertragung von Zugkräften beim Auseinanderdrücken des ersten Kontakts verhindern oder Platz zum Zusammendrücken des ersten Kontakts bereitstellen. Der erste Kontakt kann auch aus einem Blechmaterial gewickelt sein, wobei ein Stoß zwischen Enden des Blechmaterials geöffnet bleibt. Insbesondere kann der erste Kontakt zweifach geschlitzt sein. Die Schlitze können diametral gegenüberliegend angeordnet sein. Der zweite Kontakt kann ringförmig geschlossen sein, um Zugkräfte oder Druckkräfte beim Verändern des Durchmessers des ersten Kontakts zu widerstehen.The first contact may be axially slotted to facilitate changing the diameter. A slot in the first contact may prevent transmission of tensile forces when the first contact is pushed apart or provide space for pushing the first contact together. The first contact can also be wound from a sheet material, with a joint between ends of the sheet material remaining open. In particular, the first contact can be slotted twice. The slots can be arranged diametrically opposite one another. The second contact may be annularly closed to resist tensile forces or compressive forces when changing the diameter of the first contact.
Das Klemmelement kann elektrisch leitend sein und kann im gesteckten Zustand zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt angeordnet sein. Das Klemmelement kann dazu ausgebildet sein, bei der Drehbewegung von der Steckposition in die Klemmposition gegen den ersten Kontakt und den zweiten Kontakt zu drücken und den ersten Kontakt mit dem zweiten Kontakt elektrisch leitend zu verbinden. Das Klemmelement kann ringförmig sein. Das Klemmelement kann seinen Angriffspunkt zum Einleiten der Drehbewegung außen und/oder innen aufweisen. Wenn der Angriffspunkt außen angeordnet ist, kann der erste Kontakt zumindest einen Durchbruch für den Angriffspunkt aufweisen. Wenn der Angriffspunkt innen angeordnet ist, kann der zweite Kontakt zumindest einen Durchbruch für den Angriffspunkt aufweisen. Das Klemmelement kann auch mehrere Angriffspunkte aufweisen. Die Angriffspunkte und Durchbrüche für die Angriffspunkte können dann gleichmäßig über einen Umfang des Klemmelements verteilt angeordnet sein.The clamping element can be electrically conductive and can be arranged between the first contact and the second contact when plugged in. The clamping element can be designed to press against the first contact and the second contact during the rotational movement from the plug-in position to the clamping position and to connect the first contact to the second contact in an electrically conductive manner. The clamping element can be ring-shaped. The clamping element can have its point of application for initiating the rotational movement on the outside and/or inside. If the point of attack is arranged on the outside, the first contact can have at least one opening for the point of attack. If the point of attack is arranged inside, the second contact can have at least one opening for the point of attack. The clamping element can also have several points of attack. The points of attack and openings for the points of attack can then be arranged evenly distributed over a circumference of the clamping element.
Das Klemmelement kann zwei diametral gegenüberliegende Verdickungen aufweisen, die bei der Drehbewegung von der Steckposition in die Klemmposition zwischen den ersten Kontakt und den zweiten Kontakt bewegt werden. Die Verdickungen können in einen Spalt zwischen dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt bewegt werden und den Spalt überbrücken. Die Verdickungen können geringfügig breiter als der Spalt sein, um über eine elastische Verformung der Kontakte eine Anpresskraft zu erzeugen.The clamping element can have two diametrically opposed thickenings, which are moved during the rotational movement from the plug-in position into the clamping position between the first contact and the second contact. The thickenings can be moved into a gap between the first contact and the second contact and bridge the gap. The thickenings can be slightly wider than the gap in order to generate a contact force via elastic deformation of the contacts.
Das Klemmelement kann bei der Drehbewegung von der Steckposition in die Klemmposition um 90° drehbar sein. Damit kann das Klemmelement zwei eindeutige, leicht überprüfbare Positionen einnehmen.The clamping element can be rotatable by 90° during the rotational movement from the plug-in position to the clamping position. This allows the clamping element to assume two clear, easily verifiable positions.
Kurze FigurenbeschreibungShort character description
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 und2 Darstellungen eines Kontaktsystems gemäß Ausführungsbeispielen; und -
3 eine Darstellung einer Stromschienenverbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 and2 Representations of a contact system according to exemplary embodiments; and -
3 a representation of a busbar connection 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
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den
Die Kontakte 102, 104 weisen eine im Wesentlichen hohlzylindrische Grundform auf. Die Kontakte 102, 104 sind in einem gesteckten Zustand dargestellt und in dem gesteckten Zustand koaxial zueinander beziehungsweise ineinander verschachtelt angeordnet. Das Klemmelement 106 weist ebenfalls zumindest eine ringförmige oder auch hohlzylindrische Grundform auf. Hier ist der erste Kontakt 102 zwischen dem Klemmelement 106 und dem zweiten Kontakt 104 angeordnet. Das Klemmelement 106 umschließt den ersten Kontakt 102 auf einer Außenseite.The
Das Klemmelement 106 weist über seinen Umfang unterschiedliche Innendurchmesser auf. Das Klemmelement 106 weist auf seiner Innenseite zwei gegenüberliegende Abflachungen 114 auf. Die Abflachungen 114 verringern den Innendurchmesser des Klemmelements 106 an dieser Stelle. Der erste Kontakt 102 weist über seinen Umfang unterschiedliche Außendurchmesser auf. Eine Außenseite des ersten Kontakts 102 ist oval. Ein Innendurchmesser des nicht zusammengepressten ersten Kontakts 102 bleibt über den Umfang gleich. Der zweite Kontakt 104 weist hier über seinen Umfang einen gleichbleibenden Außendurchmesser auf. Der Außendurchmesser des zweiten Kontakts 104 ist kleiner als der nicht zusammengepresste Innendurchmesser des ersten Kontakts 102.The clamping
Ein großer Innendurchmesser des Klemmelements 106 ist größer als ein großer Außendurchmesser des ersten Kontakts 102. Der große Außendurchmesser des ersten Kontakts 102 kann maximal gleich dem großen Innendurchmesser des Klemmelements 106 sein, da der erste Kontakt 102 dann an dem Klemmelement 106 anliegt. Ein kleiner Innendurchmesser des Klemmelements 106 an den Abflachungen 114 ist kleiner als der große Außendurchmesser des ersten Kontakts 102. Ein kleiner Außendurchmesser des ersten Kontakts 102 ist kleiner als der kleine Innendurchmesser des Klemmelements 106 an den Abflachungen 114. Der kleine Außendurchmesser des ersten Kontakts 102 kann maximal gleich groß dem kleinen Innendurchmesser des Klemmelements 106 sein, da der erste Kontakt 102 dann an den Abflachungen anliegt.A large inner diameter of the
Das Klemmelement 106 weist auf seiner Außenseite eine Antriebsgeometrie 116 zum Einleiten einer Drehbewegung 108 von der Steckposition 110 in die Klemmposition 112 auf. Hier weist die Antriebsgeometrie 116 zwei gegenüberliegende parallele Flächen zum Ansetzen eines Maulschlüssels oder eines anderen Werkzeugs auf.The clamping
In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Kontakt 102 geschlitzt. Der erste Kontakt 102 weist an seinem kleinen Außendurchmesser zwei diametral gegenüberliegende Schlitze 118 auf. Die Schlitze 118 stellen Raum für die Verformung des ersten Kontakts 102 bereit und ermöglichen die Verformung durch eine definierte Klemmkraft.In one embodiment, the
In
In
Wenn der erste Kontakt 102 geschlitzt ist, verengen sich die Schlitze 118 durch die Verformung des ersten Kontakts 102. Der erste Kontakt 102 beginnt in Kontaktbereichen 120 den zweiten Kontakt 104 zu berühren.When the
In
In einem Ausführungsbeispiel ist das Klemmelement 106 zwischen der Steckposition 110 und der Klemmposition 112 um 90° gedreht worden.In one embodiment, the clamping
Das in den
Die
Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel in
Der erste Kontakt 102 und das Klemmelement weisen wie in
In einem Ausführungsbeispiel weist das Klemmelement 106 auch unterschiedliche Außendurchmesser auf. Dabei weist das Klemmelement 106 an seinem kleinen Innendurchmessers einen großen Außendurchmesser auf. Durch den kleinen Innendurchmesser und den großen Außendurchmesser ergibt sich eine Verdickung 200.In one embodiment, the clamping
In einem Ausführungsbeispiel weist der zweite Kontakt 104 ebenfalls unterschiedliche Durchmesser auf. Ein kleiner Innendurchmesser des zweiten Kontakts 104 ist an dem großen Außendurchmesser des ersten Kontakts 102 angeordnet. Bei der Drehbewegung 108 von der Steckposition 110 in die Klemmposition 112 wird die Verdickung 200 zwischen den kleinen Innendurchmesser des zweiten Kontakts 104 und den großen Außendurchmesser des ersten Kontakts 102 eingeschoben und beklemmt dabei sowohl den ersten Kontakt 102 und den zweiten Kontakt 104.In one embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel ist der zweite Kontakt 104 segmentiert ausgeführt. Dabei weist der zweite Kontakt 104 je ein Segment 202 im Bereich des großen Außendurchmessers des ersten Kontakts 102 beziehungsweise im Bereich des kleinen Innendurchmessers des zweiten Kontakts 104 auf. Zwischen den diametral gegenüberliegend angeordneten Segmenten 202 weist der zweite Kontakt 104 Fenster 204 auf. In den Fenstern 204 sind ist die Antriebsgeometrie 116 des Kontaktelements 106 angeordnet und so von außen zugänglich.In one exemplary embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel weist das Kontaktelement 106 als Antriebsgeometrie zwei diametral gegenüberliegende Angriffspunkte 206 beziehungsweise Hebel auf. Unter Verwendung der Angriffspunkte 206 kann das Kontaktelement 106 werkzeuglos zwischen der Steckposition 110 und der Klemmposition hin- und hergedreht werden.In one exemplary embodiment, the
In
In
In
Die Doppelstromschienen 302, 304 weisen je zwei zu einem Stapel übereinander gestapelte Stromschienen 306 auf. Die Stromschienen 306 der oberen Doppelstromschiene sind gegeneinander durch eine Isolierung 308 elektrisch isoliert. Die Isolierung 308 isoliert die obere Doppelstromschiene 302 auch gegen eine Umgebung.The
Die Doppelstromschienen 302, 304 weisen zwei koaxial zueinander angeordnete Kontaktsysteme 100 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz auf. Das äußere Kontaktsystem 100 entspricht dabei dem Kontaktsystem aus
Im dargestellten, nicht gesteckten Zustand sind die ersten Kontakte 102 und zweiten Kontakte 104 der der beiden Kontaktsysteme 100 axial versetzt zueinander angeordnet.In the unplugged state shown, the
In einem Ausführungsbeispiel weist die erste Doppelstromschiene 302 die jeweils ersten Kontakte 102 der beiden Kontaktsysteme 100 auf. Die zweite Doppelstromscheine 304 weist die jeweils zweiten Kontakte 104 der Kontaktsysteme 100 auf. Das Klemmelement 106 des äußeren Kontaktsystems 100 ist an der ersten Doppelstromschiene 302 angeordnet. Das Klemmelement 106 des zweiten Kontaktsystems 100 ist an der zweiten Doppelstromschiene 304 angeordnet.In one exemplary embodiment, the first
In einem Ausführungsbeispiel sind der erste Kontakt 102 und der zweite Kontakt 104 des äußeren Kontaktsystems 100 auf gegenüberliegenden Flachseiten der beiden Doppelstromschienen 302, 304 angeordnet. Das äußere Kontaktsystem 100 ist dazu ausgebildet, die gegenüberliegenden Stromschienen 306 beider Doppelstromschienen 302, 306 zu verbinden. Das innere Kontaktsystem 100 ist dazu ausgebildet, die auf entgegengesetzten Seiten der Doppelstromschienen 302, 304 angeordneten Stromschienen 306 zu verbinden.In one exemplary embodiment, the
In einem Ausführungsbeispiel sind der zweite Kontakt 104 und das Klemmelement 106 des inneren Kontaktsystems 100 auf einer von der ersten Doppelstromschiene 302 abgewandten (in der Darstellung nach unten gerichteten) Rückseite der zweiten Doppelstromschiene 304 angeordnet. Daher ragt der erste Kontakt 102 des inneren Kontaktsystems 100 axial aus dem im Wesentlichen hohlzylinderförmigen ersten Kontakt 102 des äußeren Kontaktsystems 100 heraus. Der erste Kontakt 102 ist so lang, dass er in einem gesteckten Zustand der Stromschienenverbindung 300 in den auf der Rückseite angeordneten zweiten Kontakt 104 hineinragt. Bis auf einen Spitzenbereich ist der erste Kontakt 102 von einer hohlzylinderförmigen Isolierung 308 umgeben. Im zusammengesteckten Zustand isoliert die Isolierung den ersten Kontakt 102 des inneren Kontaktsystems 100 von dem zweiten Kontakt des äußeren Kontaktsystems 100.In one exemplary embodiment, the
Mit anderen Worten wird ein Kontaktsystem eines Rotationsklemmsteckers für ein Doppelschienen-Energieübertragungssystem vorgestellt.In other words, a contact system of a rotary clamp connector for a double rail power transmission system is presented.
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 in the field of e-mobility, double rail systems can also be used to transmit electrical energy, as they have advantages in terms of lower electromagnetic field radiation due to field extinction. 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 die elektrische Verbindung durch Rotation bestimmter Bauteile um die Längsachse der Kontaktierung herstellt, verbessert und/oder sichert.The present approach presents a contacting system that establishes, improves and/or secures the electrical connection by rotating certain components around the longitudinal axis of the contacting.
Aus EMV-Gründen werden die beiden Potentiale der übereinanderliegenden Schienen konzentrisch ineinander geführt. Dabei ist die Geometrie der Querschnitte so ausgeführt, dass sich die zu kontaktierenden Potentiale während des Steckvorgangs beziehungsweise ineinander Führens nicht oder nur minimal berühren so dass keine Kraft durch Reibung der Kontaktpartner aufeinander erforderlich ist. Nachdem die Kontaktpartner zusammengeführt sind und ihre Endposition zueinander erreicht haben, wird durch eine Rotationsbewegung separater Bauteile die qualifizierte elektrische Kontaktierung hergestellt.For EMC reasons, the two potentials of the rails lying one above the other are guided concentrically into one another. The geometry of the cross sections is designed in such a way that the potentials to be contacted do not touch each other or only touch each other minimally during the plugging process or when they are guided into one another, so that no force is required due to friction between the contact partners. After the contact partners have been brought together and have reached their final position relative to one another, qualified electrical contact is established through a rotational movement of separate components.
Dabei können unterschiedliche Funktionsprinzipien verwendet werden. In einem Ausführungsbeispiel kann mindestens einer der Kontaktpartners durch ein durch Rotation bewegtes Bauteil, wie eine Feder oder einen Riegel verformt werden. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Kontaktpartner durch ein durch Rotation bewegtes, elektrisch leitendes Bauteil elektrisch kontaktiert werden. Das elektrisch leitende Bauteil kann als Vermittler bezeichnet werden.Different functional principles can be used. In one execution For example, at least one of the contact partners can be deformed by a component moved by rotation, such as a spring or a latch. In an alternative exemplary embodiment, the contact partners can be electrically contacted by an electrically conductive component that is moved by rotation. The electrically conductive component can be referred to as an intermediary.
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.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.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine (nahezu) kraftlose Positionierung des Steckers inkl. Schiene und stellt bei Verriegelung ohne zusätzliches Werkzeug die Kontaktierung und Fixierung der Verbindung her.The approach presented here enables (almost) force-free positioning of the plug including the rail and, when locked, creates contact and fixes the connection without any additional tools.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren 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 beispielhaftSince the devices and methods described in detail above are exemplary embodiments, they can be modified to a wide extent in the usual way by those skilled in the art 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
- erster Kontaktfirst contact
- 104104
- zweiter Kontaktsecond contact
- 106106
- KlemmelementClamping element
- 108108
- DrehbewegungRotary movement
- 110110
- SteckpositionPlug position
- 112112
- KlemmpositionClamping position
- 114114
- AbflachungenFlats
- 116116
- AntriebsgeometrieDrive geometry
- 118118
- Schlitzslot
- 120120
- Kontaktbereich Contact area
- 200200
- Verdickungthickening
- 202202
- Segmentsegment
- 204204
- FensterWindow
- 206206
- Angriffspunkt attackpoint
- 300300
- StromschienenverbindungBusbar connection
- 302302
- erste Doppelstromschienefirst double busbar
- 304304
- zweite Doppelstromschienesecond double busbar
- 306306
- Stromschienebusbar
- 308308
- Isolierunginsulation
Claims (8)
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- 2021-05-11 DE DE102021112305.4A patent/DE102021112305B4/en active Active
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- 2022-05-10 EP EP22172433.9A patent/EP4089853A1/en active Pending
- 2022-05-10 CN CN202210504561.XA patent/CN115332896A/en active Pending
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