DE102021123487A1

DE102021123487A1 - Ladebuchse, Anschlussteil und System für Hochspannungsanwendungen

Info

Publication number: DE102021123487A1
Application number: DE102021123487.5A
Authority: DE
Inventors: Matthias Weinbrich; Gordon Kraft
Original assignee: Auto Kabel Management GmbH
Current assignee: Auto Kabel Management GmbH
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-03-16
Also published as: CN117916117A; WO2023036566A1

Abstract

Ladebuchse mit einem Anschlussteil, insbesondere für die Anwendung in der Elektromobilität, wobei ein in der Ladebuchse angeordneter Steckbolzen zumindest eine Ausnehmung hat, in welchen ein Anschlussbolzen des Anschlussteils eingreift.

Description

Der Gegenstand der Erfindung betrifft eine Ladebuchse für Elektrofahrzeuge, ein entsprechendes Anschlussteil sowie ein System umfassend Ladebuchse und Anschlussteil.
Eine der Herausforderungen einer großflächigen Elektrifizierung der Automobilität liegt in der Minimierung der Ladezeiten der involvierten Energiespeicher. Der Tank eines herkömmlichen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor ist innerhalb weniger Minuten mit Brennstoff gefüllt, welcher ausreichend Energie für hunderte Kilometer Fahrdistanz enthält. Im Gegensatz dazu muss bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen üblicherweise ein elektrischer Akkumulator mit hoher Kapazität aufgeladen werden. Um den Akkumulator möglichst schnell aufzuladen, vorzugsweise deutlich schneller, als dieser nachher im Fahrbetrieb entladen wird, werden hohe Ladeleistungen mit hohen Ströme und/oder Spannungen eingesetzt.
Um die notwendigen hohen Ladeleistungen beispielsweise ausgehend von einer Ladestation zu dem Fahrzeugakkumulator zu befördern, muss die gesamte Übertragungsstrecke von Ladestationsbuchse über fahrzeugseitige Ladebuchse bis hin zum Akkumulator sehr gut elektrisch leiten. Insbesondere müssen alle Übergänge zwischen den Einzelkomponenten der Übertragungsstrecke besonders geringe Übergangswiderstände aufweisen.
Eine weitere Herausforderung betrifft das Temperaturmanagement und damit die Aufnahme und Ableitung von Wärme, welche durch joulsche Verluste während des Ladevorgangs entsteht.
Aufgabe der Erfindung war somit unter anderem, eine Ladebuchse und ein Anschlussteil bereitzustellen, die sich durch eine besonders gute Leitfähigkeit von elektrischem Strom und Wärme, eine hohe Wärmekapazität und einen hohen Wärmeabtransport auszeichnen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Ladebuchse nach Anspruch 1, ein Anschlussteil nach Anspruch 2 sowie ein System nach Anspruch 21.
Die gegenständliche Ladebuchse umfasst eine Vorderseite und eine der Vorderseite abgewandte Rückseite. Sowohl Vorderseite als auch Rückseite können jeweils Oberflächen der Ladebuchse zugeordnet werden. Auch können sowohl Vorderseite als auch Rückseite der Ladebuchse losgelöst von strukturellen Einheiten der Ladebuchse definiert sein.
Die gegenständliche Ladebuchse umfasst zumindest eine Aufnahme für einen Ladestecker. Dieser Ladestecker kann beispielsweise von einer Ladestation stammen. Dies kann beispielsweise ein Mode-2, Mode-3, Typ-1 oder Typ-2 Stecker sein. Insbesondere kann der Stecker Anschlüsse für eine Ladung per Gleichstrom aufweisen. Beispielsweise kann der Stecker ein Combined Charging System (CCS), CHAdeMO, ein Tesla® Supercharger Stecker oder ein anderer Stecker mit Gleichstromkontakten sein.
Die Ladebuchse kann ein Gehäuse umfassen. Das Gehäuse der Ladebuchse kann aus einem nichtleitenden Material geformt sein, beispielsweise aus Kunststoff, beispielsweise aus Hochtemperaturkunststoff, beispielsweise aus PA6GF15, UL94 oder einem anderen Kunststoff, welcher sich für hohe Temperaturen eignet. Auch Materialien wie Keramik, Glas oder ähnliches sind möglich.
An dem Gehäuse können Befestigungsmittel vorgesehen sein, beispielsweise kraftschlüssige und/oder formschlüssige Befestigungsmittel, beispielsweise Löcher für Schrauben, Schnappelemente, Haken oder ähnliche Befestigungsmittel. Die Befestigungsmittel können dazu dienen, die Ladebuchse an einem Fahrzeug zu befestigen, insbesondere an einem Elektrofahrzeug.
Die Aufnahme für den Ladestecker umfasst beispielsweise eine Ausnehmung in der Ladebuchse, insbesondere in dem Gehäuse der Ladebuchse, in die der Ladestecker hineingesteckt werden kann. Die Aufnahme kann querschnittsangepasst an einen Ladestecker sein. Auch kann ein Verschluss an der Aufnahme vorgesehen sein, insbesondere ein öffenbarer Verschluss. Beispielsweise kann eine Klappe die Aufnahme für den Ladestecker verschließen. Beispielsweise kann der Verschluss automatisch, beispielsweise federbelastet, schließen, sodass die Aufnahme ohne eingesteckten Ladestecker geschlossen ist.
Die Aufnahme kann in manchen Ausführungsformen eine Rückwand aufweisen. Die Rückwand kann die Aufnahme zum Gehäuse hin in der Richtung, in der der Ladestecker eingeführt wird, begrenzen. In der Aufnahme, insbesondere im Gehäuse der Aufnahme, insbesondere in der Rückwand, kann zumindest eine Öffnung vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Öffnung eine Dichtung aufweisen, insbesondere ein umläufige Dichtung. Die Dichtung kann dafür sorgen, dass der Übergang zwischen dem eine durch die Öffnung geführten Elements, beispielsweise eines Bolzens oder anderer Elemente, und der Öffnung gas-, flüssigkeits- und/oder druckdicht ist. Insbesondere können auch zwei Öffnungen vorgesehen sein.
In der Aufnahme kann zumindest ein Steckbolzen zumindest teilweise angeordnet sein. Beispielsweise kann der Steckbolzen in einem Steckverbinder angeordnet sein. Teile des Steckverbinders können den Steckbolzen beispielsweise zumindest teilweise umschließen.
Zumindest Teile des zumindest einen Steckbolzens sind in der Aufnahme angeordnet. Der Steckbolzen kann der Ladebuchse und/oder einem Ladestecker beispielsweise als Kontaktpin dienen. Der Ladestecker kann beim Einstecken in die Aufnahme mit zumindest einem der zumindest einen Steckbolzen kontaktiert werden. Beispielsweise kann der Steckbolzen als Kontaktpin für beispielsweise eine Steuerleitung, Wechselstromleitung, Gleichstromleitung oder eine andere Art von Leitung dienen.
Die Aufnahme, insbesondere die Form des Gehäuses und/oder die Anordnung des zumindest einen Steckbolzens, kann an ein Steckergesicht des Ladesteckers angepasst sein. Die Aufnahme kann sich für eine bestimmte Art von Ladesteckern eignen.
Die Steckbolzen sind aus einem leitenden Material gefertigt. Insbesondere können die Steckbolzen aus einem metallischen Werkstoff geformt sein. Beispielsweise kann ein Steckbolzen zumindest teilweise aus Kupfer, Aluminium, Eisen, Gold, Silber oder anderen Metallwerkstoffen und/oder Legierungen davon geformt sein.
Es kann vorteilhaft sein, Steckbolzen zumindest teilweise zu beschichten. Insbesondere kann eine metallische Beschichtung vorteilhaft sein, um beispielsweise Kontaktkorrosion zu vermeiden, Übergangswiderstände zu reduzieren und/oder den Steckverbinder langlebiger zu machen. Beispielsweise kann ein Steckbolzen mit Silber, Gold, Kupfer, Aluminium, Nickel und/oder weiteren Metallen und/oder Legierungen hiervon beschichtet werden. Die Beschichtung kann den Steckbolzen im Wesentlichen vollständig einkleiden oder auch nur an ausgesuchten Bereichen angebracht werden. Beispielsweise kann eine Beschichtung in der Aufnahme und/oder auf dem zweiten Bereich des Steckbolzens angebracht werden. Auch ist es möglich, einen Steckbolzen mit einer doppelten Beschichtung zu versehen, beispielsweise eine innere Nickelschicht und eine äußere Silberschicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Steckbolzen aus Kupfer geformt, insbesondere E-Kupfer. Dieses kann mit Silber beschichtet sein, insbesondere mit unternickeltem Silber.
Der gegenständliche Steckbolzen umfasst zumindest zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen. Diese können im Wesentlichen flach sein. Möglich ist auch eine von einer flachen Form abweichende Oberfläche der Stirnflächen, beispielsweise eine abgerundete Form, eine zugespitzte Form, insbesondere eine kegelförmige, stufige und/oder satteldachförmige Zuspitzung oder eine andere Oberflächenform der Stirnflächen.
Ausgehend von der ersten Stirnfläche erstreckt sich ein erster Bereich des Steckbolzens zu einem Mittenbereich des Steckbolzens. Ausgehend von der zweiten Stirnfläche, die der ersten Stirnfläche gegenüber liegt, erstreckt sich ein zweiter Bereich zu dem Mittenbereich des Steckbolzens.
In der Ladebuchse erstreckt sich der Steckbolzen von der Rückseite der Ladebuchse in die Aufnahme für den Ladestecker. Insbesondere erstreckt sich der erste Bereich ausgehend von der Rückseite in Richtung der Aufnahme. Der zweite Bereich erstreckt sich zumindest teilweise in die Aufnahme hinein. Somit kann insbesondere der zweite Bereich zumindest teilweise als Kontaktpin für einen Ladestecker dienen.
Der Mittenbereich kann eine Erstreckung in Längsrichtung des Steckbolzens haben. Der Mittenbereich kann dabei Teile des ersten und/oder des zweiten Bereichs umfassen. Auch kann der Mittenbereich einen von dem ersten und zweiten Bereich verschiedenen weiteren Bereich des Steckbolzens definieren. Der Mittenbereich kann im Wesentlichen auf halber Länge des Steckbolzens entlang der Längsachse liegen. Auch kann der Mittenbereich zu einer der Stirnflächen weiter entfernt angeordnet sein als zu der anderen Stirnfläche.
Der Querschnitt des ersten Bereichs kann größer sein als der Querschnitt des zweiten Bereichs. Auch können beide Bereiche einen im Wesentlichen identischen Querschnitt haben.
Der erste Bereich des Steckbolzens kann neben der ersten Stirnfläche eine weitere Stirnfläche aufweisen. Diese weitere Stirnfläche kann im Wesentlichen abgewandt von der ersten Stirnfläche ausgerichtet sein. Die weitere Stirnfläche weist in Richtung des zweiten Bereichs. Die weitere Stirnfläche kann im Wesentlichen flach sein. Möglich ist auch eine von einer flachen Form abweichende Oberfläche der weiteren Stirnfläche, beispielsweise eine abgerundete Form, eine zugespitzte Form, insbesondere eine satteldachförmige Zuspitzung oder eine andere Oberflächenform der weiteren Stirnfläche.
Der Querschnitt eines Steckbolzens ist hierbei im Wesentlichen senkrecht zur Längserstreckung des Steckbolzens zu bestimmen. Ein größerer Querschnitt geht unter anderem mit einem erhöhten Materialvolumen einher und damit mit einer erhöhten Wärmekapazität des Steckbolzens.
Wenn ein erster Querschnitt größer als ein zweiter Querschnitt angegeben ist, kann vorliegend gemeint sein, dass die Querschnittsfläche des ersten Querschnitts größer als die Querschnittsfläche des zweiten Querschnitts ist. Auch kann gemeint sein, dass der erste Querschnitt in zumindest einer Richtung einen höheren Durchmesser aufweist als der zweite Querschnitt. Auch gemeint sein kann, dass der erste Querschnitt den zweiten Querschnitt vollständig einhüllen kann.
Für einen Steckbolzen lässt sich eine Steckrichtung definieren. Diese kann insbesondere im Wesentlichen parallel zur Längsachse des Steckbolzens definiert sein und sich ausgehend von dem ersten Bereich zum zweiten Bereich des Steckbolzens erstrecken.
In der ersten Stirnfläche des Steckbolzens ist eine Ausnehmung angeordnet. Diese kann sich dazu eignen, einen Anschlussbolzen aufzunehmen. Die Ausnehmung kann sich parallel zur Längsachse des Steckbolzens in Richtung des Mittenbereichs des Steckbolzens erstrecken. Die Ausnehmung kann einen im Wesentlichen runden Querschnitt haben, auch kann der Querschnitt elliptisch, eckig, insbesondere dreieckig, viereckig, fünfeckig oder mehreckig oder anderweitig von einer runden Form abweichend geformt sein.
Der Querschnitt der Ausnehmung kann entlang der Längsachse des Steckbolzens im Wesentlichen konstant sein. Auch kann sich der Querschnitt insbesondere entlang der Längsachse in Richtung des Mittenbereichs des Steckbolzens verjüngen, insbesondere linear, sodass der Querschnitt mit zunehmender Eindringtiefe der Ausnehmung in den ersten Bereich des Steckbolzens linear abnimmt. Der Querschnitt einer Ausnehmung kann senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Ausnehmung, beispielsweise senkrecht zur Längsachse des Steckbolzens, zu allen Seiten gleichmäßig abnehmen. Auch kann der Querschnitt in einer Richtung senkrecht zur Längsachse stärker abnehmen als in einer anderen Richtung. Insbesondere kann auf diese Art eine Asymmetrie der Ausnehmung erreicht werden, die ein Einstecken eines entsprechend geformten Bolzens nur in einer Winkelstellung um die Längsachse erlaubt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausnehmung konisch geformt.
Diese Ausnehmung kann auch zur Ladebuchse gehörig definiert werden.
In der Ausnehmung zumindest eines der Steckbolzen kann ein Sackloch vorgesehen sein. Insbesondere kann in dem Sackloch ein Gewinde vorgesehen sein. Das Sackloch kann in dem ersten Bereich des Steckbolzens enden. Auch ist es in manchen Fällen möglich, dass das Sackloch in den zweiten Bereich hineinragt. Das Sackloch, insbesondere mit Gewinde, ermöglicht eine feste Verschraubung eines Anschlussbolzens in der Ausnehmung. Ein hoher Anpressdruck zwischen Anschlussbolzen und Ausnehmung kann erreicht werden. Somit kann ein besonders niederohmiger Übergang zwischen einem Anschlussbolzen und dem Steckbolzen hergestellt werden.
Insbesondere in Kombination mit einer sich verjüngenden, insbesondere konischen Ausnehmung kann ein sich ebenfalls verjüngender, insbesondere konischer Anschlussbolzen in der Ausnehmung mittels des Gewindes im Sackloch und einer Schraube dauerhaft fest und gut leitend verbunden werden.
Ein weiterer Aspekt ist ein Anschlussteil. Dieses kann ein Teil der Ladebuchse sein oder für sich allein stehen.
Das Anschlussteil kann beispielsweise auf der Rückseite der Ladebuchse angeordnet sein. Auch kann das Anschlussteil zumindest teilweise innerhalb der Ladebuchse angeordnet sein. Das Anschlussteil ist darüber hinaus eigenständig erfinderisch und auch kann auch unabhängig von der Ladebuchse Verwendung finden.
Das gegenständliche Anschlussteil umfasst zumindest eine Stromschiene. Die Stromschiene weist insbesondere einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Der Querschnitt kann zwei einander gegenüberliegende und im Wesentlichen zueinander parallele Breitseiten und zwei im Wesentlichen senkrecht dazu angeordnete, im Wesentlichen zueinander parallele und einander gegenüberliegende Schmalseiten aufweisen. Die Stromschiene weist zumindest teilweise eine Längsachse auf, welche im Wesentlichen senkrecht zu sowohl Schmal- als auch Breitseiten ausgerichtet ist. Die Breitseite ist senkrecht zur Längsachse breiter als die Schmalseite.
Falls die Stromschiene abgelängt ist, lässt sich zudem eine Stirnseite definieren, zu der die Längsachse der Stromschiene im Wesentlichen die Flächennormale bilden kann.
Die Stromschiene ist aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet und kann beispielsweise aus einem Metallwerkstoff gebildet sein. Die Stromschiene kann aus Kupfer, Aluminium, Legierungen hieraus und/oder weiteren Metallwerkstoffen geformt sein.
Die Stromschiene kann insbesondere zumindest teilweise isoliert sein. Hierfür ist die Stromschiene beispielsweise mit einer Schicht aus einem nichtleitfähigen Material, beispielsweise einem Kunststoff überzogen. Auch möglich ist ein Lacküberzug oder eine ähnliche elektrisch nichtleitende Beschichtung.
Die Stromschiene kann zumindest teilweise mit einer leitenden Beschichtung beschichtet sein, beispielsweise mit einem Metallwerkstoff, insbesondere mit Silber, Gold, Nickel und/oder Legierungen hieraus und/oder mehrschichtigen Anordnungen von Kombinationen dieser Metallwerkstoffe, beispielsweise als unternickelte Silberbeschichtung.
Der Einsatz einer Stromschiene hat den Vorteil, dass diese durch ihre massive Bauweise mit einem hohen Querschnitt eine gute Leitfähigkeit für Wärme und elektrischen Strom bereitstellt. Darüber hinaus ist die Wärmekapazität besonders aufgrund des Volumens ebenfalls hoch. Durch die im Vergleich zu runden Leitern erhöhte Oberfläche bei gleicher Querschnittsfläche kann zudem mehr Wärme über die Oberfläche abgestrahlt werden.
An der Stromschiene ist ein Anschlussbolzen angeordnet. Der Anschlussbolzen weist einen sich von einer ersten Stirnfläche ausgehend zu einem Mittenbereich erstreckenden Fügebereich auf und einen sich von einer zweiten Stirnfläche ausgehend zu dem Mittenbereich erstreckenden Kontaktbereich.
Der Anschlussbolzen ist aus einem elektrisch leitfähigem Material gefertigt. Insbesondere kann der Anschlussbolzen aus einem Metallwerkstoff geformt sein, insbesondere Kupfer, Aluminium, Legierungen hiervon und/oder anderen Metallwerkstoffen. Auch ist eine zumindest teilweise oder auch vollständige Beschichtung des Anschlussbolzens möglich. So kann der Anschlussbolzen mit Silber, Gold, Nickel und/oder Legierungen und/oder Kombinationen davon beschichtet sein. Insbesondere kann der Anschlussbolzen aus Kupfer geformt sein, insbesondere E-Kupfer, und zumindest teilweise, insbesondere im Wesentlichen vollständig mit einer unternickelten Silberbeschichtung versehen sein.
Auch kann eine Längsachse des Anschlussbolzens definiert werden, die sich beispielsweise entlang der Achse der größten räumlichen Ausdehnung des Anschlussbolzens erstreckt. Von dem Fügebereich aus zu dem Kontaktbereich lässt sich zudem eine Verbindungsrichtung definieren. Diese kann parallel zur Längsachse verlaufen.
Insbesondere kann der Anschlussbolzen in einer Öffnung der Stromschiene angeordnet sein. Insbesondere erstreckt sich die Öffnung der Stromschiene von einer ersten Breitseite zu der der ersten Breitseite gegenüberliegenden zweiten Breitseite der Stromschiene. Auch kann die Öffnung einseitig sein, sodass sie nur von einer ersten Breitseite zugänglich ist.
Der Anschlussbolzen kann stoffschlüssig mit der Stromschiene verbunden sein. Andere Verbindungsarten sind möglich, beispielsweise eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung. Eine stoffschlüssige Verbindung ist jedoch vorteilhaft was die elektrische und thermische Leitfähigkeit zwischen Anschlussbolzen und Stromschiene betrifft.
Beispielsweise kann der Anschlussbolzen mit der Stromschiene verschweißt sein, insbesondere mittels eines Reibschweißprozesses, insbesondere mittels Rotationsreibschweißens.
Der Anschlussbolzen lässt sich insbesondere in zwei Bereiche einteilen. Ein Fügebereich ist in der Öffnung mit der Stromschiene verbunden, insbesondere stoffschlüssig verbunden. Insbesondere kann unter anderem die Mantelfläche des Fügebereichs mit der Innenfläche der Öffnung der Stromschiene stoffschlüssig verbunden sein.
Der Anschlussbolzen weist darüber hinaus einen Kontaktbereich auf. Dieser überragt vorzugsweise bei einem gegenständlichen Anschlussteil eine Breitseite der Stromschiene in Verbindungsrichtung. Der Kontaktbereich kann zumindest teilweise mit der Stromschiene verbunden sein. Insbesondere liegt der Kontaktbereich auf der Stromschiene auf. Der Kontaktbereich kann stoffschlüssig mit der Stromschiene verbunden sein.
Der Kontaktbereich des Anschlussbolzens weist von der Stromschiene weg, insbesondere in Verbindungsrichtung.
Der Kontaktbereich kann insbesondere verjüngt sein, insbesondere mit zunehmender Distanz von der Stromschiene. Insbesondere kann eine Stirnfläche an dem Kontaktbereich des Anschlussbolzens vorgesehen sein, welche von der Stromschiene wegweist. Zu der Stirnfläche hin kann der Anschlussbolzen, insbesondere der Kontaktbereich des Anschlussbolzens, verjüngt sein. Insbesondere kann der Kontaktbereich konisch verjüngt sein.
Der Fügebereich und/oder der Kontaktbereich können zumindest teilweise einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweisen. Auch kann der Fügebereich und/oder der Kontaktbereich einen von einer runden Form abweichenden Querschnitt aufweisen. Beispielsweise kann zumindest einer der Bereiche zumindest teilweise einen im Wesentlichen ovalen, eckigen, insbesondere drei-, vier-, fünf- oder mehreckigen, einen sternförmigen oder anderweitig von einer runden Form abweichenden Querschnitt haben.
Die Stromschiene kann aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt sein, das sich für Hochvoltanwendungen eignet und/oder für das Führen hoher Gleichströme. Insbesondere kann die Stromschiene aus Aluminium, insbesondere aus weichgeglühtem Aluminium geformt sein. Aluminium ist leicht, was für die Anwendung in Fahrzeugen von großem Vorteil ist. Darüber hinaus ist Aluminium im Vergleich zu Kupfer günstiger. Auch kann die Stromschiene aus einem anderen Material, insbesondere einem anderen Metallwerkstoff wie beispielsweise Kupfer geformt sein.
Die Öffnung der Stromschiene, in der der Anschlussbolzen, insbesondere der Fügebereich des Anschlussbolzens zumindest teilweise angeordnet ist, kann beispielsweise als Durchgangsloch geformt sein. Das Durchgangsloch kann einen im Wesentlichen runden Querschnitt aufweisen. Auch möglich ist ein elliptischer, eckiger, insbesondere dreieckiger, viereckiger, fünfeckiger, sechseckiger, mehreckiger, gezackter oder anderweitig geformter Querschnitt des Durchgangslochs. Das Durchgangsloch kann einen im Wesentlichen konstanten Querschnitt entlang der Dicke der Stromschiene aufweisen oder auch einen variablen Querschnitt. Beispielsweise kann sich das Durchgangsloch zum Kontaktbereich des Anschlussbolzens hin oder auch von diesem weg verjüngen.
Die Stromschiene kann isoliert sein. Insbesondere kann auf der Stromschiene eine Isolationsschicht aufgebracht sein. Die Isolationsschicht kann die Stromschiene im Wesentlichen vollständig umgeben, ausgenommen Bereiche, in denen Abgriffe von der Stromschiene vorgesehen sind. Beispielsweise kann die Stromschiene im Bereich des Anschlussbolzens frei von einer Isolation, also abisoliert sein. Abisoliert muss hierbei nicht heißen, dass bereits eine Isolation auf der Stromschiene vorlag, welche entfernt wurde. Auch möglich ist, dass die Stromschiene in der abisolierten Region nicht zuvor isoliert war.
Der Bereich der Stromschiene, in dem der Anschlussbolzen damit verbunden ist, kann insbesondere ein Endbereich der Stromschiene sein. Dieser Endbereich kann abisoliert sein. Auch möglich ist ein Mittenabgriff. Hierbei kann die Stromschiene im Bereich des Anschlussbolzens abisoliert und zu einer oder zu beiden Seiten des Anschlussbolzens von einer Isolation umgeben sein.
Die Stromschiene kann in einem Endbereich, welcher sich insbesondere im Bereich des Anschlussbolzens befinden kann, zumindest eine abgerundete Ecke aufweisen. Eine Ecke kann hierbei eine Ecke zwischen der Kante zwischen Schmalseite und Breitseite und der Kante zwischen Breitseite und Stirnkante sein. Auch können beide endseitigen Ecken, welche bei Draufsicht auf eine der beiden Breitseiten der Stromschiene erkennbar sind, abgerundet sein. Alternativ oder zusätzlich können die vier Ecken des Endbereichs, von denen jede je eine Verbindungsstelle zwischen einer Breitseite, einer Schmalseite und der endseitigen Stirnseite der Stromschiene bildet, abgerundet sein.
Die Stromschiene kann einen Querschnitt von mindestens 50 mm², vorzugsweise zwischen 100 und 300 mm² aufweisen. Größere Querschnitte sind ebenfalls möglich, wenn eine besonders hohe elektrische Leistung und/oder besonders viel Wärme transportiert werden muss.
Die Stromschiene kann eine Seitenausnehmung, zusätzlich zur Öffnung, in der der Anschlussbolzen zumindest teilweise angeordnet ist, aufweisen. Diese Seitenausnehmung kann an einer Seite der Stromschiene angeordnet sein, sodass die Seitenausnehmung den ansonsten größtenteils geraden Verlauf der Längskante unterbricht. Die Längskante kann hier und im Folgenden definiert sein als die Kante, an der sich eine Breitseite und eine Schmalseite der Stromschiene treffen. Die Seitenausnehmung kann insbesondere als eine Kerbe geformt sein. Die Kante der Seitenausnehmung kann bei Draufsicht auf die Breitseite zumindest auf einer Seite der Seitenausnehmung im Wesentlichen senkrecht von der Längskante ausgehend in die Stromschiene hinein verlaufen. Auch können beide Seiten der Seitenausnehmung im Wesentlichen senkrecht in die Stromschiene hinein verlaufen. Andere Kantenverläufe zumindest einer Seite der Seitenausnehmung sind ebenfalls möglich. So kann die Seitenausnehmung eine oder zwei bei Draufsicht auf die Breitseite in Bezug auf die Schmalseite schräge Kanten aufweisen. Beispielsweise kann zumindest eine Kante der Seitenausnehmung in einem Winkel von 30 - 60° von der Schmalseite abgehen. Insbesondere kann eine Kante im Wesentlichen senkrecht und die andere schräg zur Längskante verlaufen. Die Seitenausnehmung kann derart geformt sein, dass diese einen Haken und/oder einen Hinterschnitt der Längskante der Stromschiene bildet.
Die Seitenausnehmung kann im Wesentlichen eckig geformt sein, beispielsweise viereckig. Auch kann die Seitenausnehmung abgerundet sein, beispielsweise kann diese im Wesentlichen halbkreisförmig geformt sein. Auch eine Form der Seitenausnehmung als Viertelkreis ist möglich.
Eine Seitenausnehmung kann dazu dienen, die Stromschiene in einer dafür vorgesehenen Halterung zu verrasten. So kann in die Ausnehmung ein Rastelement eingreifen. Auch kann in die Seitenausnehmung ein anderweitig bewegliches Element, beispielsweise ein Rastelement und/oder ein Schraubelement oder ähnliches eingreifen. Alternativ oder zusätzlich kann die Stromschiene von einem haltenden Element umspritzt werden, beispielsweise von Kunststoff. Dieser kann in die Seitenausnehmung eingreifen. In all diesen Fällen verhilft die Seitenausnehmung der Stromschiene zu einem verbesserten Halt gegenüber ihrer direkten Umgebung. Insbesondere kann auf diese Weise die Position der Stromschiene und insbesondere die des Anschlussbolzens durch ein Einrasten in einer durch die Halterung definierten Position bereits vor Kontaktierung der Anschlussbolzen mit dafür vorgesehenen Elementen, insbesondere in der Aufnahme der Ladebuchse, klar bestimmt sein. Auf diese Art und Weise wird die Montage des Anschlusselements entscheidend vereinfacht.
Der Anschlussbolzen kann auf der Breitseite der Stromschiene in Bezug auf die Mittelachse der Breitseite der Stromschiene zentral angeordnet sein. Die Mittelachse kann hierbei bei Draufsicht auf die Breitseite mittig in der Breitseite entlang der Längsrichtung der Stromschiene verlaufen, sodass sie zu beiden Schmalseiten den im Wesentlichen gleichen Abstand hat. Auch kann der Anschlussbolzen dezentral in Bezug auf die Mittelachse der Stromschiene angeordnet sein. Zumindest der Fügebereich des Anschlussbolzens kann in einer Draufsicht auf die Breitseite der Stromschiene innerhalb der Breitseite der Stromschiene liegen. Dieser ist vorzugsweise umläufig von der inneren Mantelfläche der Öffnung in der Stromschiene umgeben und/oder kontaktiert diese zumindest teilweise. Der Kontaktbereich des Anschlussbolzens kann über die Breitseite der Stromschiene in Draufsicht auf die Breitseite hinwegragen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt auch der Kontaktbereich in der Draufsicht auf die Breitseite vollständig innerhalb der Breitseite.
Falls die Stromschiene eine Seitenausnehmung aufweist, können Anschlussbolzen und Seitenausnehmung gegeneinander entlang der Längsachse der Stromschiene versetzt sein. Falls der Anschlussbolzen in einem Endbereich der Stromschiene angeordnet ist, kann der Anschlussbolzen beispielsweise in Richtung des Endes der Stromschiene gegenüber der Seitenausnehmung versetzt sein. Auch kann der Anschlussbolzen entlang der Längsachse der Stromschiene von dem Ende der Stromschiene weg von der Seitenausnehmung beabstandet sein. Eine Beabstandung entlang der Längsachse erhöht die mechanische Stabilität der Stromschiene, da die Verschmälerungen der Stromschiene die durch Öffnung und die Seitenausnehmung nicht direkt nebeneinander liegen und dadurch nicht zu einer kombinierten Verengung kulminieren. Auch kann sich die Stromschiene insbesondere in direkter Nähe des Anschlussbolzens stark erhitzen, sodass dort besonders viel Wärmekapazität gebraucht wird. Aus dem Grunde ist eine Beabstandung der Seitenausnehmung von dem Anschlussbolzen vorteilhaft. Auch lässt sich die Halterung, welche in die Seitenausnehmung eingreifen kann, durch eine Beabstandung vom Anschlussbolzen vor Hitze schützen.
Seitenausnehmung und Anschlussbolzen können entlang der Längsachse der Stromschiene auch im Wesentlichen auf der gleichen Höhe sein.
Der Anschlussbolzen kann ein Loch, beispielsweise ein Sackloch, insbesondere ein Durchgangsloch entlang der Längsachse des Anschlussbolzens aufweisen. Das Durchgangsloch kann mittig in dem Anschlussbolzen angeordnet sein. Das Durchgangsloch kann im verbunden Zustand zwischen Anschlussbolzen und Stromschiene im Wesentlichen parallel zur Flächennormale auf der Breitseite der Stromschiene ausgerichtet sein.
Das Durchgangsloch des Anschlussbolzens kann im Wesentlichen einen runden Querschnitt aufweisen. Auch kann das Durchgangsloch des Anschlussbolzens zumindest teilweise einen im Wesentlichen ovalen, eckigen, insbesondere drei-, vier-, fünf- oder mehreckigen, ein sternförmigen oder anderweitig von einer runden Form abweichenden Querschnitt haben. Ein von einer runden Form abweichender Querschnitt ermöglicht beispielsweise einem Reibschweißwerkzeug die Übertragung eines Drehmoments auf den Anschlussbolzen.
Der Querschnitt des Durchgangslochs kann im Wesentlichen konstant entlang der Längsachse des Anschlussbolzens sein. Auch kann der Querschnitt entlang der Längsachse variieren. Beispielsweise kann das Durchgangsloch in einem dem Kontaktbereich nahen Bereich einen geringeren Querschnitt aufweisen als in einem dem Kontaktbereich fernen Bereich, wobei insbesondere die Bereiche verschiedener Durchgangslochquerschnitte sich bis zu den jeweiligen Stirnflächen des Fügebereichs und Kontaktbereichs erstrecken.
Das Durchgangsloch kann sich dafür eignen, eine Schraube hindurch zu führen. In einer Ausführungsform kann in dem Durchgangsloch eine Schraube angeordnet sein. Beispielsweise kann die Schraube verliersicher in dem Durchgangsloch angeordnet sein, beispielsweise indem die Schraube ausgehend von dem Fügebereich in das Durchgangsloch gesteckt ist und ausgehend von dem Kontaktbereich ein auf die Schraube klemmbares Blockierelement, beispielsweise eine Sicherungsscheibe oder eine Kunststoffscheibe mit Rastnasen, gesteckt ist. Vorteilhaft kann hier ein vergrößerter Querschnitt der Durchgangsöffnung in einem der Stirnfläche des Kontaktbereichs nahen Bereich verglichen mit dem Rest des Anschlussbolzens wirken.
Die Mantelfläche des Fügebereichs des Anschlussbolzens kann im Wesentlichen zylindrisch geformt sein.
Die Mantelfläche des Fügebereichs des Anschlussbolzens kann zumindest teilweise stoffschlüssig mit einer inneren Mantelfläche der Öffnung der Stromschiene verbunden sein. Diese Verbindung kann insbesondere beim Schweißen, insbesondere beim Reibschweißen, insbesondere beim Rotationsreibschweißen erreicht werden.
Die Mantelfläche des Kontaktbereichs des Anschlussbolzens kann sich verjüngen, insbesondere derart, dass der Querschnitt mit zunehmender Entfernung von der Stromschiene abnimmt. Insbesondere kann die Mantelfläche des Anschlussbolzens, insbesondere des Kontaktbereichs des Anschlussbolzens, zumindest teilweise konisch geformt sein.
Die Form der Mantelfläche des Kontaktbereichs kann zumindest teilweise an die Form der Ausnehmung in der ersten Stirnfläche des Steckbolzens der Ladebuchse angepasst sein. Insbesondere können beide konisch geformt sein, insbesondere mit einem gleichen Grad der Verjüngung, sodass die Mantelfläche des Kontaktbereichs im Wesentlichen vollflächig an der Innenfläche der Ausnahme anliegen kann und/oder in einem verbundenen Zustand zwischen Anschlussteil und Ladebuchse anliegt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausnehmung und/oder der Anschlussbolzen, insbesondere der Kontaktbereich des Anschlussbolzens derart dimensioniert, dass bei aneinander anliegenden Mantelflächen der Ausnehmung und des Anschlussbolzens zwischen der Stirnseite des Kontaktbereichs und dem dieser gegenüberliegenden Teil der Ausnehmung ein Abstand bleibt. So wird sichergestellt, dass im Falle einer Verschraubung des Anschlussbolzens mit der Ausnehmung die gesamte Anpresskraft von den Mantelflächen aufgenommen wird. Auch kann der Anschlussbolzen somit ausreichend tief in die Ausnehmung eindringen, sodass die Mantelflächen sich im Wesentlichen vollflächig berühren.
Der Fügebereich des Anschlussbolzens kann einen geringeren Durchmesser aufweisen als die Öffnung der Stromschiene, in der der Anschlussbolzen angeordnet ist. Auch können die beiden Durchmesser ungefähr gleich groß sein, sodass bei einer Reibverschweißung eine ausreichende Reibung zustande kommt. Der Querschnitt des Fügebereichs des Anschlussbolzens kann sich zumindest leicht zum Kontaktbereich hin vergrößern, sodass die Stirnfläche aufseiten des Fügebereichs in die Öffnung in der Stromschiene vor der Verschweißung ohne Verformung lediglich teilweise versenkt werden kann. Der Durchmesser des Fügebereichs ist also zumindest teilweise größer als der Durchmesser der Öffnung der Stromschiene, insbesondere in einem dem Kontaktbereich zugewandten Abschnitt des Fügebereichs, und/oder zumindest teilweise kleiner als der Durchmesser der Öffnung, insbesondere in einem dem Kontaktbereich abgewandten Abschnitt des Fügebereichs. Zur vollständigen Verbindung kann Schweißenergie, insbesondere mittels Rotationsreibschweißen, in die Verbindung zwischen Anschlussbolzen und Stromschiene eingebracht werden, sodass Teile der Stromschiene und/oder Teile des Anschlussbolzens plastifizieren. Der Anschlussbolzen kann sodann zur gewünschten Tiefe in die Stromschiene eindringen. Insbesondere kann der Anschlussbolzen radial zur Längsachse des Anschlussbolzens zumindest teilweise in die inneren Mantelflächen der Öffnung der Stromschiene eindringen und/oder mit diesen stoffschlüssig verbunden sein.
Der Kontaktbereich des Anschlussbolzens kann zumindest teilweise einen größeren Querschnitt aufweisen als die Öffnung der Stromschiene. Insbesondere im Bereich des Übergangs zwischen dem Fügebereich und dem Kontaktbereich des Anschlussbolzens kann der Kontaktbereich des Anschlussbolzens einen größeren Querschnitt aufweisen als die Öffnung.
Der Anschlussbolzen kann alternativ oder zusätzlich einen Kragen aufweisen. Der Kragen kann im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Anschlussbolzens über den Fügebereich hinausragen, insbesondere um den gesamten Umfang des Anschlussbolzens. Optional kann der Kragen auch radial über den Kontaktbereich hinausragen, insbesondere um den gesamten Umfang des Anschlussbolzens. Der Kragen kann zumindest abschnittsweise entlang der Längsachse einen runden Querschnitt aufweisen. Auch kann der Kragen des Anschlussbolzens zumindest teilweise einen im Wesentlichen ovalen, eckigen, insbesondere drei-, vier-, fünf- oder mehreckigen, einen sternförmigen oder anderweitig von einer runden Form abweichenden Querschnitt senkrecht zur Längsachse des Anschlussbolzens haben. Ein von einer runden Form abweichender Querschnitt des Kragens kann beispielsweise einem Reibschweißwerkzeug die Übertragung eines Drehmoments über den Kragen auf den Anschlussbolzen ermöglichen.
Der Kragen kann stoffschlüssig mit der Stromschiene verbunden sein. Insbesondere kann der Anschlussbolzen mit dem Kragen allein oder mit dem Fügebereich mit der Stromschiene stoffschlüssig verbunden sein.
Der Fügebereich kann eine Länge aufweisen, die größer als die Dicke der Stromschiene ist. Somit kann insbesondere erreicht werden, dass der Anschlussbolzen, insbesondere der Fügebereich des Anschlussbolzens, im verbundenen Zustand aus der Öffnung der Stromschiene entlang der Längsachse des Anschlussbolzens und/oder entlang der Flächennormalen auf die Breitseite der Stromschiene, die dem Kontaktbereich abgewandt ist, hinausragt. Der Anschlussbolzen überragt die Schiene in Richtung der Flächennormalen auf der Breitseite also auf einer Seite mit dem Kontaktbereich und auf der anderen Seite der Stromschiene mit dem durch die Öffnung verlaufenden Fügebereich.
Der technische Effekt einer solch beidseitigen Überragung kann insbesondere in Kombination mit einem Durchgangsloch des Anschlussbolzens erreicht werden. Insbesondere wenn durch das Durchgangsloch eine Schraube geführt wird, mittels derer der Anschlussbolzen an einem weiteren Element, insbesondere in der Ausnehmung der Ladebuchse, befestigt wird. Die Anpresskraft der Schraube auf das Anschlussteil wird in diesem Falle im Wesentlichen vollständig von dem Anschlussbolzen aufgenommen und im Wesentlichen nicht von der Stromschiene. Dies hat insbesondere bei Stromschienen aus relativ weichen Werkstoffen wie Aluminium den Vorteil, dass die Verschraubung dauerhaft hält und nicht durch Kriechprozesse im Material der Stromschiene allmählich an Anpressdruck verliert. Der Anschlussbolzen kann hierfür aus einem Material wie Kupfer gefertigt werden, das weit weniger zu einer Verformung unter dauerhafter Krafteinwirkung neigt als beispielsweise Aluminium.
Vorteilhafterweise ist der Kontaktbereich des Anschlussbolzens derart verjüngt, dass die Mantelflächen, die äußere des Kontaktbereich des Anschlussbolzens und die innere der Ausnehmung, aneinander liegen, insbesondere im Wesentlichen vollflächig aneinander liegen. Der Kontaktbereich des Anschlussbolzens kann also an eine Ausnehmung angepasst sein. Somit wird der Übergangswiderstand zwischen der Ladebuchse und dem Anschlussteil minimiert. Insbesondere können die Mantelflächen einen im Wesentlichen gleichen Grad der Verjüngung aufweisen. Hiermit kann gemeint sein, dass in einer Seitenansicht, senkrecht zur Längsachse des Anschlussbolzens und/oder der Ausnehmung, der Winkel zwischen dieser Längsachse und jeder der Mantelflächen im Wesentlichen gleich ist.
Insbesondere können die innere Mantelfläche der Ausnehmung der Ladebuchse und/oder die Mantelfläche des Kontaktbereichs konisch geformt sein. Insbesondere derart, dass die Mantelflächen im Wesentlichen vollflächig aneinander liegen können.
Der Anschlussbolzen kann in der Ausnehmung angeordnet sein. Insbesondere kann dieser kraft- und/oder formschlüssig mit der Ausnehmung verbunden sein. Insbesondere kann eine Schraube durch den Anschlussbolzen hindurchgeführt sein, in dem Sackloch der Aufnahme verschraubt sein und den Anschlussbolzen somit in der Aufnahme halten.
Der zumindest eine Steckbolzen der Ladebuchse, welcher die Ausnehmung umfasst, kann in einem Steckverbinder angeordnet sein. Die Ladebuchse kann hierfür eine zweite Aufnahme aufweisen, diese kann insbesondere auf der Rückseite der Ladebuchse angeordnet sein. Die zweite Aufnahme kann zum Einsetzen des Steckverbinders geeignet sein. Die zweite Aufnahme kann dabei eine Ausnehmung in der Ladebuchse, insbesondere in dem Gehäuse der Ladebuchse, umfassen. Die zweite Aufnahme kann insbesondere zumindest teilweise im Wesentlichen querschnittsangepasst an einen Steckverbinder sein.
Im Folgenden werden ein paar weitere Eigenschaften der Ladebuchse erläutert. Diese kann insbesondere einen Steckverbinder umfassen, in welchem zumindest ein, vorzugsweise zwei oder mehr Steckbolzen angeordnet sind.
Auf der Rückseite der Ladebuchse kann ein Kragen angeordnet sein. Dieser kann beispielsweise in Richtung der Rückseite über die Wand des Gehäuses hinausragen.
Auch kann die Ladebuchse eine Auflagefläche für den Steckverbinder umfassen. Der Steckverbinder kann zumindest teilweise auf der Auflagefläche aufliegen. Die Auflagefläche kann beispielsweise auf dem Gehäuse der Ladebuchse angeordnet sein. Die Auflagefläche kann beispielsweise umläufig um die Steckbolzen und/oder um die zweite Aufnahme angeordnet sein. Die Auflagefläche kann auch zumindest teilweise auf dem Kragen angeordnet sein.
An der Ladebuchse können Haltemittel für den Steckverbinder, beispielsweise formschlüssige und/oder kraftschlüssige Haltemittel, beispielsweise Haken, Gewinde für Schrauben, insbesondere in das Gehäuse der Ladebuchse eingelassene Gewinde, insbesondere aus einem Metallwerkstoff, oder ähnliche Haltemittel vorgesehen sein. Die Haltemittel können insbesondere im Bereich der zweiten Aufnahme angeordnet sein. Die Haltemittel können dazu dienen, einen Steckverbinder mit der Ladebuchse zu verbinden. Beispielsweise kann dieser mittels zumindest einer, vorzugsweise zwei, drei oder vier oder mehr Schrauben an der Ladebuchse befestigt werden.
Der Steckverbinder kann kraft- und/oder formschlüssig mit der Ladebuchse verbunden sein.
An zumindest Teilen der zweiten Aufnahme und/oder der Auflagefläche kann zumindest eine Dichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann die Dichtung in einer geschlossenen Form, beispielsweise in einem Ring, Rechteck, Oval oder anderweitigen geschlossenen Formen an der zweiten Aufnahme und/oder der Auflagefläche angeordnet sein. Die Dichtung kann zumindest einen Teil der zweiten Aufnahme umschließen. Die Dichtung kann beispielsweise aus einem elastischen Material, insbesondere aus einem Kunststoff, Gummi, Silikon, oder ähnlichen Materialien gefertigt sein.
Der gegenständliche Steckverbinder umfasst ein Gehäuse. Das Gehäuse kann aus einem nichtleitenden Material geformt sein. Beispielsweise kann das Gehäuse aus einem Kunststoff geformt sein, insbesondere aus einem Kunststoff, der sich für hohe Temperaturen eignet und/oder eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Beispielsweise kann Polyamidimid, Polysulfon, Polyethersulfon, PA6GF15, UL94 oder ein ähnlich hitzebeständiger Kunststoff zum Einsatz kommen. Das Gehäuse kann auch aus anderen nichtleitenden Materialien wie Keramik oder Glas geformt sein.
Das Gehäuse des Steckverbinders kann einstückig gebildet sein, beispielsweise gegossen und/oder gespritzt sein. Auch ist es möglich, dass das Gehäuse aus mehreren Teilen aufgebaut ist. Die einzelnen Teile können beispielsweise verschraubt, verklebt, verschweißt oder in anderer Art und Weise aneinander und/oder an den im Folgenden beschriebenen weiteren Elementen des Steckverbinders befestigt werden.
Der Steckverbinder kann einen einzigen Steckbolzen umfassen. Auch kann der Steckverbinder zumindest zwei Steckbolzen umfassen.
Die zumindest zwei Steckbolzen können im Steckverbinder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Die Steckrichtungen der zumindest beiden Steckbolzen können in die gleiche Richtung weisen.
Die Steckbolzen des Steckverbinders können in dem Gehäuse fixiert sein. Insbesondere können die Steckbolzen derart fixiert sein, dass die Längsachsen zumindest zweier Steckbolzen im Wesentlichen parallel zueinander sind. Das Gehäuse kann die Steckbolzen derart fixieren, dass diese sich nicht ohne Beschädigung des Gehäuses relativ zueinander bewegen können.
Das Gehäuse kann die Steckbolzen zumindest teilweise einfassen. Vorzugsweise bleiben Flächen der Steckbolzen, welche der Kontaktierung zu anderen leitenden Elementen dienen, frei von Gehäuseteilen.
Für den ersten Bereich des gegenständlichen Steckbolzens lässt sich eine Mittelachse definieren. Diese kann beispielsweise parallel zur Längsachse des Steckbolzens verlaufen. Insbesondere kann die Mittelachse durch eine Mitte und/oder nahe einer Mitte zumindest eines Teils der Querschnitte des ersten Bereichs verlaufen. Der Querschnitt ist hierbei ein Schnitt senkrecht zur Längsachse des Steckbolzens und/oder senkrecht zur Längsachse des jeweiligen Bereichs des Steckbolzens, dessen Querschnitt bestimmt wird. Beispielsweise kann die Mitte des Querschnitts als das geometrische Massezentrum des Querschnitts definiert sein.
Auch für den zweiten Bereich lässt sich eine Mittelachse definieren, welche beispielsweise ebenfalls parallel zur Längsachse des Steckbolzens und mittig in zumindest einem Teil der Querschnitte des zweiten Bereichs verläuft.
Der zweite Bereich kann zentral mit dem ersten Bereich verbunden sein. Beispielsweise können die Mittelachsen des ersten Bereichs und die des zweiten Bereichs im Wesentlichen miteinander übereinstimmen. Der zweite Bereich kann auch exzentrisch an dem ersten Bereich angeordnet sein. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die Mittelachse des zweiten Bereichs gegenüber der Mittelachse des ersten Bereichs beabstandet ist, insbesondere senkrecht zur Mittelachse zumindest eines der Bereiche und/oder senkrecht zur Längsachse des Steckbolzens und/oder eines der Bereiche des Steckbolzens beabstandet ist.
Auf diese Weise ist es möglich, dass die Mittelachsen der ersten Bereiche weiter voneinander entfernt sind als die Mittelachsen der zweiten Bereiche. Auch können die Mittelachsen der zweiten Bereiche weiter voneinander entfernt sein als die Mittelachsen der ersten Bereiche.
Eine Entfernung zwischen zwei Achsen, insbesondere Mittelachsen, kann hierbei als die kürzeste mögliche Verbindung zwischen den zwei Achsen definiert werden.
Die Mittelachsen der zweiten Bereiche zumindest zweier Steckbolzen können beide von der Mittelachse des ersten Bereichs beabstandet sein. Auch kann nur der zweite Bereich eines der Steckbolzen exzentrisch an dem ersten Bereich des Steckbolzens angeordnet sein, während der oder die anderen Steckbolzen einen ersten und zweiten Bereich mit jeweils im Wesentlichen gleicher Mittelachse aufweisen.
Durch die exzentrische Anordnung der zweiten Bereiche der zumindest zwei Steckbolzen können die zweiten Bereiche der Steckbolzen bei gleichbleibendem Abstand der ersten Bereiche einander annähern. Auch können die zweiten Bereiche voneinander durch die exzentrische Anordnung voneinander beabstandet werden. Bei einem gegebenen Steckergesicht kann insbesondere durch den geringeren Abstand der Mittelachsen der zweiten Bereiche zueinander verglichen mit dem Abstand der Mittelachsen der ersten Bereiche zueinander erreicht werden, dass Wärme über die ersten Bereiche möglichst gut abgeführt werden kann. Die Beabstandung der ersten Bereiche führt zu einer geringen Stauung von Wärme zwischen den Stackbolzen. Auch können die Ausnehmungen der ersten Bereiche möglichst weit voneinander beabstandet werden, was weiter zu einer räumlichen Verteilung von warmen Elementen führt.
Die Mittelachsen der ersten Bereiche und der zweiten Bereich der zumindest zwei Steckbolzen können im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen.
Die Mittelachsen der zweiten Bereiche können einen geringeren Abstand zueinander aufweisen als die Mittelachsen der ersten Bereiche der zumindest zwei Steckbolzen.
Die Mittelachse des ersten Bereichs und die des zweiten Bereichs können zueinander parallel sein. Auch können die beiden Mittelachsen gegeneinander verkippt sein.
Eine exzentrische Anordnung des zweiten Bereichs am ersten Bereich ermöglicht insbesondere eine relative Positionierung der Mittelachsen der beiden Bereiche (des ersten und des zweiten) zueinander. Insbesondere kann so beispielsweise ein Teil einer Anpassung zwischen zwei verschiedenen Steckgeometrien erreicht werden. Eine Steckgeometrie kann auf der Seite der zweiten Bereiche angeschlossen werden, eine andere auf der Seite des ersten Bereichs der Steckbolzen. Durch eine exzentrische Anordnung können unterschiedliche Abstände zwischen Verbindungspunkten auf Seiten des ersten Bereichs und des zweiten Bereichs ermöglicht werden.
Auch können die geometrischen Abstände innerhalb des Steckverbinders durch die exzentrische Anordnung des zweiten Bereichs am ersten Bereich beeinflusst werden. Mittels der exzentrischen Anordnung des zweiten Bereichs am ersten Bereich kann der zweite Bereich eines ersten Steckbolzens dem zumindest eines anderen Steckbolzens angenähert werden oder von diesem entfernt werden, ohne, dass sich die relative Position der ersten Bereiche der Steckbolzen zueinander verändert. Gleiches gilt umgekehrt für die Position der zweiten Bereiche der Steckbolzen. Der zweite Bereich eines ersten Steckbolzens kann durch eine exzentrische Anordnung beispielsweise möglichst weit von dem zweiten Steckbolzen beabstandet werden, insbesondere von dem zweiten Bereich des zweiten Steckbolzens. Auch kann der zweite Bereich eines ersten Steckbolzens dem zumindest einen weiteren Steckbolzen des Steckverbinders möglichst stark angenähert werden.
Gleichermaßen ist es möglich, bei in Wesentlichem konstantem Abstand der ersten Bereiche zueinander den Abstand der ersten Bereiche zueinander durch die exzentrische Anordnung des zweiten Bereichs am ersten Bereich zu variieren. Auch die ersten Bereiche können auf diese Weise angenähert oder beabstandet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zweiten Bereiche der zumindest zwei Steckbolzen jeweils in Richtung des/ der anderen Steckbolzen exzentrisch angeordnet. Auf diese Art und Weise sind die ersten Bereiche, bei gegebenem Abstand der zweiten Bereiche zueinander, möglichst weit voneinander beabstandet. Anders ausgedrückt haben die zweiten Bereiche bei gegebenem Abstand der ersten Bereiche einen möglichst geringen Abstand zueinander.
Die zumindest zwei Steckbolzen sind voneinander beabstandet. Insbesondere sind die Steckbolzen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse zumindest eines der Steckbolzen voneinander beabstandet.
Die Längsachsen der Steckbolzen sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Auch können die Steckrichtungen der Steckbolzen im Wesentlichen parallel zueinander sein. Die Steckrichtungen können gegeneinander auch verkippt sein.
Auch die Ausnehmung im ersten Bereich eines Steckbolzens kann exzentrisch zur Mittelachse des ersten Bereichs in dem ersten Bereich des Steckbolzens angeordnet sein. Auf diese Weise kann, ähnlich zur exzentrischen Positionierung des zweiten Bereichs am ersten Bereich, eine Anpassung an einen vorgegebenen Abstand von Anschlussbolzen erreicht werden. Auch können eventuell in der Ausnehmung positionierte Elemente in ihrem Abstand zueinander eingestellt werden. Insbesondere kann die Ausnehmung zumindest eines Steckbolzens exzentrisch nach außen in dem ersten Bereich versetzt sein, sodass diese einen größeren Abstand zu einem anderen Steckbolzen des Steckverbinders aufweist, als sie bei einer zentralen Anordnung hätte.
Die ersten und/oder die zweiten Stirnflächen der Steckbolzen können im Wesentlichen miteinander in Längsrichtung abschließen. Die Stirnflächen können also zueinander in einer Richtung senkrecht zur Längsachse, Mittelachse und/oder Steckrichtung zumindest eines der Steckbolzen fluchten. Auch können die Steckbolzen gegeneinander in Längsrichtung versetzt sein
Der zweite Bereich grenzt an eine weitere Stirnfläche des ersten Bereichs an, die von der ersten Stirnfläche verschieden ist. Die weitere Stirnfläche ist im Mittenbereich des Steckbolzens angeordnet. Die Stirnfläche kann im Wesentlichen glatt gebildet sein. Auch können die Kanten der weiteren Stirnfläche beispielsweise abgerundet und/oder abgeflacht sein. Auch kann die weitere Stirnfläche sich beispielsweise in Richtung des zweiten Bereichs zuspitzen, insbesondere konusförmig.
Der zweite Bereich zumindest eines der Steckbolzen kann als Stift geformt sein. Der zweite Bereich kann beispielsweise einen runden Querschnitt, einen ovalen, elliptischen, eckigen, insbesondere dreieckigen, viereckigen, vieleckigen, oder anderweitige geformten Querschnitt aufweisen. Der Querschnitt des zweiten Bereichs kann im Wesentlichen entlang der Längsachse konstant sein. Auch kann der Querschnitt des zweiten Bereichs variieren. Insbesondere kann sich der Querschnitt des zweiten Bereichs sich beispielsweise zum Mittenbereich hin vergrößern.
Eine Stirnfläche kann entlang der Längsachse das Ende des Steckbolzens darstellen. Auch kann über die Stirnfläche ein Teil des Steckbolzens hinausragen. Beispielsweise kann eine Führungsspitze über eine Stirnfläche des Steckbolzens hinausragen. Insbesondere kann die Führungsspitze eine Erhebung, insbesondere eine Verdickung und/oder eine Vertiefung, Insbesondere eine umläufige Verdickung und/oder Vertiefung aufweisen, beispielsweise sodass eine Kappe auf sie aufgesetzt werden kann.
Insbesondere kann auf dem Steckbolzen, insbesondere an seinem stirnseitigen Ende, insbesondere auf der Führungsspitze eine Kappe aus einem nichtleitenden Material angeordnet sein. Diese kann insbesondere kraft und/oder formschlüssig an der dem Steckbolzen, insbesondere an der Führungsspitze angeordnet sein. Die Kappe kann beispielsweise aus Kunststoff, Silikon und/oder einem anderen nichtleitenden Material geformt sein. Insbesondere kann die Kappe zumindest im Übergang zu dem Steckbolzen im Wesentlichen den gleichen Querschnitt haben, wie der an die Kappe angrenzende Bereich des Steckbolzens. Somit kann eine Kante am Übergang zwischen Kappe und Steckbolzen verhindert werden.
Insbesondere an der Stirnseite des zweiten Bereichs kann eine Führungsspitze angeordnet sein. Auch kann dort eine Kappe angeordnet sein.
Die Oberfläche des ersten Bereichs kann im Wesentlichen glatt sein. Auch kann die Oberfläche des ersten Bereichs strukturiert sein. Beispielsweise kann der erste Bereich Erhebungen aufweisen und/oder Vertiefungen, insbesondere zumindest eine Nut, insbesondere eine zumindest teilweise umläufige Nut. Insbesondere kann die die Mantelfläche des ersten Bereichs strukturiert sein. Beispielsweise kann diese zumindest eine zumindest teilweise umläufige Nut aufweisen. Die Mantelfläche ist hierbei neben der ersten Stirnfläche und der weiteren Stirnfläche des ersten Bereichs eine weitere Oberfläche, die sich umläufig zur der Längsachse erstreckt. Eine strukturierte Oberfläche hat den Vorteil einer erhöhten Verbindungsstärke zwischen Steckbolzen und Gehäuse.
Der Querschnitt des ersten Bereichs und/oder des zweiten Bereichs kann im Wesentlichen entlang der Längsachse des Steckbolzens konstant sein. Geringe Abweichungen, etwa durch eine Strukturierung der Oberfläche sind hiervon eingeschlossen.
Damit der Steckbolzen einen guten Halt in dem Gehäuse aufweist und insbesondere gegen eine Verdrehung um die Längsachse relativ zum Gehäuse geschützt ist, kann es vorteilhaft sein, den Querschnitt des ersten Bereichs von einer runden Form abweichend zu gestalten. Insbesondere kann der erste Bereich zumindest eine Vertiefungen und/oder eine Erhebungen aufweisen, die sich zumindest teilweise entlang der Längsrichtung erstreckt. Beispielsweise kann eine Nut vorgesehen sein oder eine Leiste. Auch sind anderweitige Hervorhebungen wie beispielsweise einzelne stabförmige Erhebungen und/oder topfförmige Vertiefungen. Insbesondere kann der Querschnitt auch eckig geformt sein, beispielsweise dreieckig, viereckig, fünfeckig, polygon, und/oder sternförmig oder anderweitig geformt sein. Dadurch, dass der Querschnitt zumindest in manchen Bereichen nicht rotationssymmetrisch ist, ginge eine Verdrehung mit einer Veränderung des Querschnitts einher. Somit kann das Gehäuse einer Verdrehung effektiv entgegenwirken.
In einer Ausführungsform kann der Querschnitt des ersten Bereichs eines ersten Steckbolzens auf die Seite des ersten Bereichs, welche dem zumindest einen anderen im montierten Zustand zugewandt ist, abgeflacht sein.
Die Verhinderung von Verdrehungen ist insbesondere wichtig bei exzentrisch angeordneten Ausnehmungen in ersten Bereichen und/oder exzentrischer Anordnung von zweiten Bereichen an ersten Bereichen. Eine Verdrehung würde hierbei die Anschlussgeometrie und insbesondere den Abstand zwischen einzelnen Anschlüssen verändern.
Der Querschnitt des zweiten Bereichs kann im Wesentlichen konstant sein. Auch kann sich der Querschnitt des zweiten Bereichs entlang der Längsachse verändern. Insbesondere kann der Querschnitt im Mittenbereich, im Übergang zum ersten Bereich einen erhöhten Querschnitt aufweisen. Hierdurch erhöht sich die mechanische Stabilität des Übergangs. Im Mittenbereich kann darüber hinaus eine Vertiefung, beispielsweise eine umläufige Nut vorgesehen sein.. Insbesondere kann eine Dichtung, beispielsweise ein Dichtungsring um den zweiten Bereich vorgesehen sein, insbesondere im Bereich des erhöhten Querschnitts, insbesondere in der umläufigen Nut.
Der Steckbolzen kann einstückig gebildet sein. Auch ist es möglich, dass der Steckbolzen aus mehreren, insbesondere aus zwei Teilstücken hergestellt ist. Beispielsweise kann ein Teilstück im Wesentlichen dem ersten Bereich und ein Teilstück im Wesentlichen dem zweiten Bereich entsprechen.
In einer Ausführungsform sind die zumindest zwei Steckbolzen des Steckverbinders im Wesentlichen identisch in Ihrer Form. In einer anderen Ausführungsform sind die Steckbolzen spiegelsymmetrisch zueinander aufgebaut.
Das Gehäuse fixiert die zumindest zwei Steckbolzen zueinander. Hierfür umschließt das Gehäuse die Steckbolzen zumindest teilweise. Das Gehäuse kann insbesondere an den äußeren Mantelflächen der ersten Bereiche der Steckbolzen angreifen. Die Mantelflächen der ersten Bereiche bieten eine große Zugriffsfläche für das Gehäuse. Da der erste Bereich vorzugsweise über die Ausnehmung mit einem weiteren stromführenden Element kontaktiert wird, erfüllt die Mantelfläche zudem keine elektrisch leitende Funktion und kann mit dem Gehäuse abgedeckt werden. Dieses dient somit neben der mechanischen Fixierung der Steckbolzen ebenfalls einer elektrischen Isolation des ersten Bereichs. Insbesondere dient das Gehäuse einer elektrischen Isolation der Steckbolzen voneinander.
Das Gehäuse kann aus einem nichtleitenden Material geformt sein, insbesondere aus Keramik, Glas und/oder Kunststoff. Vorzugsweise kann ein HochtemperaturKunststoff eingesetzt werden. Das Gehäuse kann einstückig sein. Auch kann das Gehäuse mehrteilig gebildet sein. Das Gehäuse und/oder seine Teile können im Wesentlichen starr und in ihrer Form im Wesentlichen unveränderlich sein. Auch ist es möglich, dass das Gehäuse und/oder seine Teile flexibel sind. Insbesondere ist es möglich, dass mehrere Teile des Gehäuses beweglich und/oder verliersicher miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Scharniere.
Das Gehäuse kann mit den Steckbolzen verbunden werden. Beispielsweise können die Steckbolzen in das Gehäuse an dafür vorgesehenen Aussparungen des Gehäuses eingeschoben werden. Hierfür können Haltemittel an dem Gehäuse vorgesehen sein, beispielsweise Vorsprünge an zumindest einem Teil der Ränder der Öffnungen der Aussparungen des Gehäuses. Auch ist es möglich, dass das Gehäuse in mehrteiliger Ausführung um die Steckbolzen herumgelegt wird. Beispielsweise können mehrere Teile des Gehäuses um die Steckbolzen gelegt und miteinander verbunden werden. Beispielsweise können die Teile miteinander verschraubt sein. Auch möglich sind Haltemittel an Gehäuseteilen wie beispielsweise Aussparungen und Widerhaken, welche zum Verbinden der Gehäuseteile ineinander greifen können.
Zur Befestigung der Steckbolzen in dem Gehäuse können Haltemittel vorgesehen sein. Beispielhaft sind oben bereits Vorsprünge an den Rändern der Öffnungen in die Aussparungen des Gehäuses genannt. Weitere Möglichkeiten umfassen Erhebungen, beispielsweise innerhalb der Aussparung für die Steckbolzen, welche in Erhebungen eingreifen können, welche auf der Mantelfläche der ersten Bereiche der Steckbolzen vorgesehen sind. Umgekehrt können Erhebungen am Gehäuse in Aussparungen auf den Mantelflächen der ersten Bereiche der Steckbolzen eingreifen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Gehäuse um die Steckbolzen gespritzt, gegossen oder anderweitig im direkten Kontakt mit den Steckbolzen von einer formbaren Konsistenz in eine starre Konsistenz überführt werden. Insbesondere kann ein Kunststoffgehäuse um die Steckbolzen gespritzt sein. Ein Aushärten des Gehäuses um die Steckbolzen hat den Vorteil, dass das Gehäuse eng an den Steckbolzen, insbesondere an den Mantelflächen der ersten Bereiche der Steckbolzen, anliegt. Hierdurch wird nicht nur ein guter Halt sondern auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit in das Gehäuse und damit eine gute Möglichkeit, Wärme abzugeben, erreicht. Insbesondere wenn eine Strukturierung der Oberfläche der Steckbolzen in den Bereichen vorliegt, in denen das Gehäuse auf die Steckbolzen aufgebracht wird, kann eine sehr stabile Verbindung erreicht werden.
Das Gehäuse liegt vorzugsweise im Wesentlichen vollflächig auf den Mantelflächen der ersten Bereiche der Steckbolzen an. Über einen Großteil des Überlapps zwischen Gehäuse und Steckbolzen herrscht somit direkter Kontakt zwischen Gehäuse und Steckbolzen. Insbesondere kann das Gehäuse in Vertiefungen auf dem Steckbolzen, insbesondere auf der Mantelfläche des ersten Bereichs des Steckbolzens, beispielsweise Nuten, eingreifen. Auch andersherum greifen Erhebungen auf der Oberfläche des Steckbolzens in Vertiefungen des Gehäuses ein.
Insbesondere kann ein vollflächiges Anliegen des Gehäuses auf den Steckbolzen, insbesondere auf den Mantelflächen der ersten Bereiche der Steckbolzen, erreicht werden, wenn das Gehäuse um die Steckbolzen herum gegossen, gespritzt oder anderweitig geformt wird.
Das Gehäuse kann, wie oben bereits genannt, Öffnungen haben. Diese ermöglichen zumindest die Kontaktierung der Ausnehmung in der Stirnfläche des ersten Bereichs zumindest der Steckbolzen. Auch ist eine Öffnung im Gehäuse vorzusehen, die die Kontaktierung von zumindest Teilen des zweiten Bereichs der Steckbolzen erlaubt. In einer Ausgestaltung weist das Gehäuse eine Öffnung im Bereich der ersten Stirnfläche zumindest eines der Steckbolzen auf. Insbesondere kann die erste Stirnfläche vollständig von einer Öffnung des Gehäuses freigelegt sein. In einer Ausgestaltung schließt das Gehäuse im Wesentlichen bündig mit der ersten Stirnfläche zumindest eines Steckbolzens ab. Auch ist es möglich, dass das Gehäuse die erste Stirnfläche in Längsrichtung überragt. Die erste Stirnfläche kann auch im Wesentlichen vollständig von dem Gehäuse abgedeckt sein, sodass nur der Zugang zur Aufnahme zumindest eines Steckbolzens bleibt. Dies kann den Vorteil haben, dass nach Anschluss eines Anschlussbolzens in der Aufnahme wenig leitende Flächen offen zugänglich sind.
Das Gehäuse kann ebenfalls für mindestens einen, vorzugsweise für alle Steckbolzen eine Öffnung auf der der ersten Stirnfläche gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Steckbolzens aufweisen. Dieses erlaubt die Kontaktierung des zweiten Bereichs des Steckbolzens. Wie bereits oben herausgestellt, lässt sich eine weitere Stirnfläche des ersten Bereichs ausmachen, die von der ersten Stirnfläche des Steckbolzens verschieden ist. Dies ist eine Stirnfläche, welche zum zweiten Bereich des jeweiligen Steckbolzens, zu dem der erste Bereich gehört, weist. In einigen Ausgestaltungen des Gehäuses ist diese Stirnfläche ebenfalls zumindest teilweise durch eine Öffnung des Gehäuses freigelegt. Insbesondere kann das Gehäuse im Wesentlichen bündig mit der weiteren Stirnfläche des ersten Bereichs abschließen. Auch ist es möglich, dass das Gehäuse zumindest teilweise über die weitere Stirnfläche in Längsrichtung in Richtung des zweiten Bereichs hinausweist. Auch ist es möglich, die weitere Stirnfläche des ersten Bereichs im Wesentlichen vollständig mit dem Gehäuse abzudecken.
Das Gehäuse kann vollmassiv ausgeführt sein. Auch ist es möglich, dass das Gehäuse Freiräume aufweist. Hierdurch kann Material und Gewicht gespart werden, sowie die Übertragungsstrecke für Wärme ausgehend von den Steckbolzen in die Umgebung minimiert werden. Die Gehäuseflächen, die in direkter Verbindung zur Umgebung stehen, können als Kühlflächen dienen. Insbesondere können Rahmenflächen am Gehäuse vorgesehen sein, die ein ansonsten minimal gehaltenes Gehäuse stützen. Beispielsweise können die Steckbolzen jeweils nur durch eine Gehäuseschicht an ihren einzufassenden Oberflächenbereichen umschlossen werden. Dies allein würde allerdings womöglich keine ausreichende Stabilität des Gehäuses erlauben. Zusätzlich können Rahmenflächen an dem Gehäuse vorgesehen sein, die das Gehäuse unter anderem stabilisieren. Die Rahmenflächen können Teil des Gehäuses sein, insbesondere kann das Gehäuse mit Rahmenflächen einstückig gebildet sein. Auch ist es möglich, die Rahmenflächen an den anderen Gehäuseteilen zu befestigen, beispielsweise zu kleben, zu schweißen, zu schrauben und/oder anderweitig zu befestigen.
Rahmenflächen können aus dem gleichen Material wie das Gehäuse geformt sein. Auch ist es möglich, Rahmenflächen aus einem anderen Material herzustellen. Beispielsweise können Rahmenflächen aus einem thermisch gut leitenden Material geformt sein, beispielsweise aus einem Metallwerkstoff. Hierdurch kann neben einer hohen Stabilität eine besonders hohe Fähigkeit zur Wärmeabfuhr, beispielsweise mittels Wärmeabstrahlung, erreicht werden.
Rahmenflächen können im Wesentlichen flach sein und im Wesentlichen eine einzige Ausrichtung aufweisen. Auch möglich ist es, Rahmenflächen in ihrer räumlichen Ausrichtung lokal zu variieren. Beispielsweise können Rahmenflächen wellenförmig, zick-zack-förmig, unregelmäßig variabel in ihrer Orientierung oder anderweitig abweichend von einer planen Fläche geformt sein.
In einer Ausführungsform können Rahmenflächen im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse des zumindest einen Steckbolzens ausgerichtet sein. Zusätzlich oder alternativ können Rahmenflächen parallel zur Längsachse ausgerichtet sein, beispielsweise in einer oder auch in zwei Flächenorientierungen, welche beispielsweise zueinander senkrecht stehen. Mehrere Rahmenflächen können vorgesehen sein. Rahmenflächen können voneinander verschiedene Ausrichtungen und/oder Formen aufweisen.
Zumindest eine Rahmenfläche kann senkrecht zur Längsachse der Steckbolzen über das restliche Gehäuse hinaus ragen. Insbesondere kann dies zumindest eine Rahmenfläche sein, welche selbst im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse zumindest eines der Steckbolzen ausgerichtet ist. In der Rahmenfläche können Löcher angeordnet sein. Beispielsweise können zwei, drei, vier oder mehr Löcher in der Rahmenfläche angeordnet sein. Die Löcher können insbesondere in einem Bereich der Rahmenfläche angeordnet sein, welcher über das restliche Gehäuse hinausragt. Durch die Löcher können beispielsweise Schrauben, Nieten, Widerhaken oder andere Befestigungsmittel hindurchgeführt werden, die dazu dienen können, den Steckverbinder an einem weiteren Element zu befestigen. Die Löcher können zumindest teilweise verstärkt sein, beispielsweise mit Metalleinsätzen. Somit kann der Steckverbinder beispielsweise als übersetzender Adapter mit besonders hoher Stromtragfähigkeit und Möglichkeit der Wärmeableitung sowie Wärmekapazität eingesetzt werden.
Insbesondere kann eine Dichtung an einem Rahmenelement angeordnet sein. Beispielsweise kann eine Dichtung an einen Rahmenfläche, welche an der Ladebuchse kontaktiert, angeordnet sein. Beispielsweise kann eine Dichtung umläufig und die Steckbolzen angeordnet sein. Insbesondere kann eine Dichtung an zumindest einer oder mehreren Rahmenflächen angeordnet sein, welche senkrecht zur Längsachse der Steckbolzen über das Gehäuse hinaus ragen. Eine Dichtung kann beispielsweise aus einem elastischen Material wie Silikon, Kunststoff, Gummi oder einem anderen Dichtungsmaterial geformt sein. Insbesondere sind Materialien vorzuziehen, welche hitzebeständig und/oder feuerfest sind und/oder eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
Wie bereits oben erwähnt kann das Gehäuse über die weitere Stirnfläche des ersten Bereichs zumindest eines Steckbolzens, welche in Richtung des zweiten Bereichs weist, hinausragen, insbesondere in Richtung des zweiten Bereichs. Insbesondere kann eine Rahmenfläche in Richtung des zweiten Bereichs über die weitere Stirnfläche hinausragen. Beispielsweise kann die Rahmenfläche zwischen den zumindest zwei Steckbolzen angeordnet sein. Die Rahmenfläche kann insbesondere im Wesentlichen parallel zu der Längsrichtung zumindest eines der Steckbolzen angeordnet sein. Die derart gestaltete Rahmenfläche kann dazu dienen, die Steckbolzen im Bereich des zweiten Bereichs gegeneinander zu isolieren. Auch kann die derartige Rahmenfläche als Abstandshalter gegenüber weiteren Elementen dienen, welche sich aus der Richtung des zweiten Bereichs der weiteren Stirnfläche des ersten Bereichs annähern. Die Rahmenfläche kann das restliche Gehäuse in Längsrichtung überragen. Die Rahmenfläche kann dazu dienen, die zumindest zwei Steckbolzen voneinander zu isolieren, insbesondere um den Pfad eines Kriechstroms zwischen den Steckbolzen, insbesondere entlang einer Oberfläche des Gehäuses, zu erhöhen.
Eine gegenständliche Ladebuchse kann mit einem gegenständlichen Steckverbinder verbunden sein. Insbesondere kann der Steckverbinder zumindest teilweise in der Ladebuchse angeordnet sein, insbesondere in der zweiten Aufnahme der Ladebuchse.
Insbesondere kann der Steckverbinder derart in der Ladebuchse angeordnet sein, dass zumindest einer der oder die zumindest zwei zweiten Bereich der Steckbolzen zumindest teilweise in der Aufnahme der Ladebuchse angeordnet sind. Insbesondere kann der Steckverbinder umläufig um zumindest einen der Steckbolzen mit der Ladebuchse in Kontakt stehen, beispielsweise auf einem Auflagebereich der Ladebuchse. Das Gehäuse des Steckverbinders kann direkt mit der Ladebuchse kontaktieren und/oder eine Dichtung kann zwischen den beiden angeordnet sein, über die der Steckverbinder die Ladebuchse mittelbar kontaktiert. Ladebuchse und Verbindungsstecker können kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden werden. Insbesondere kann das Gehäuse des Steckverbinders mit der Ladebuchse, insbesondere mit dem Gehäuse der Ladebuchse verbunden sein. Insbesondere können die beiden verschraubt sein.
Ein weiterer Aspekt ist ein System nach Anspruch 21.
Das System umfasst eine gegenständliche Ladebuchse und ein gegenständliches Anschlussteil. Der Anschlussbolzen des Anschlussteils ist kraft- und/oder formschlüssig in der Ausnehmung der Ladebuchse angeordnet.
Insbesondere kann ein Haltemittel wie eine Schraube im Falle eines Durchgangslochs des Anschlussbolzens durch das Durchgangsloch hindurchgeführt werden. Mittels der Schraube können der Anschlussbolzen und die Ausnehmung der Ladebuchse mit einem Anpressdruck aneinander gehalten werden. Dies verringert den Übergangswiderstand zwischen den beiden Elementen.
Die joulsche Wärme, die durch ohmsche Verluste am Übergang zwischen Anschlussbolzen und Ausnehmung entsteht, kann unter anderem über die Stromschiene weitergeleitet und abgeführt werden.
Der Gegenstand wird im Folgenden anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen

1a-b eine gegenständliche Ladebuchse und ein gegenständliches Anschlussteil gemäß einem Ausführungsbeispiel in isometrischer Darstellung aus zwei Blickwinkeln;
2 eine gegenständliche Ladebuchse und ein gegenständliches Anschlussteil gemäß einem Ausführungsbeispiel in Schnittdarstellung;
3a,b zwei gegenständliche Anschlussteile gemäß einem Ausführungsbeispiel in isometrischer Darstellung aus zwei Blickwinkeln;
4a-e Anschlussbolzen gemäß Ausführungsbeispielen in der Seitenansicht;
5a-c Anschlussbolzen gemäß Ausführungsbeispielen in der Draufsicht;
6a-d Anschlussteil mit verschiedenen Anschlussbolzenpositionen gemäß Ausführungsbeispielen in der Draufsicht;
7a-f Stromschiene mit Seitenausnehmung gemäß Ausführungsbeispielen in der Draufsicht;
8a,b Anschlussteil als Endabgriff und als Mittenabgriff gemäß Ausführungsbeispielen in der Draufsicht.

1a,b zeigt eine Ladebuchse 200 in einer Schnittdarstellung. Diese umfasst einen Kontaktpin 202 in einer Aufnahme 210 für einen Ladestecker. Die Ladebuchse kann ein Gehäuse 208 umfassen.
Auch gezeigt ist ein Anschlussteil 100. Dieses umfasst eine Stromschiene 110. Diese kann eine Isolation 112 aufweisen. An der Stromschiene 110 befindet sich ein Anschlussbolzen 130. Dieser ist in einer Öffnung der Stromschiene 110 angeordnet, vorzugsweise stoffschlüssig damit verbunden.
In 2 zeigt ein Schnitt entlang der Linie III in 1a durch eine gegenständliche Ladebuchse 200 mit zwei gegenständlichen Anschlussteilen 100, 100' zu sehen. Die Ladebuchse 200 umfasst an der Vorderseite eine Aufnahme 210 und einen Kontaktpin 202, welcher innerhalb der Aufnahme 210 angeordnet ist. Der Kontaktpin 202 wird von Teilen des Steckbolzens 220 gebildet. Ferner ist ein Gehäuse 208 vorgesehen, dessen Öffnung die Aufnahme 210 bildet. Auf der Rückseite der Ladebuchse 200 ist eine Ausnehmung 204 angeordnet. In dieser befindet sich ein Sackloch 206. Die Anschlussteile 100, 100' sind in den Ausnehmungen 204, 204' angeordnet. Ein Anschlussteil 100 umfasst eine Stromschiene 110 und einen Anschlussbolzen 130. Letzterer lässt sich aufteilen in einen Fügebereich 132 und einen Kontaktbereich 134. Durch den Anschlussbolzen 130 erstreckt sich ein Durchgangsloch 136.
3a,b bietet mehrere Ansichten eines gegenständlichen Anschlussteils 100. Dieses umfasst eine Stromschiene 110 und einen Anschlussbolzen 130 mit Durchgangsloch 136. Die Stromschiene 110 hat zwei Schmalseiten 117 und zwei Breitseiten 118. Anschlussbolzen 130 und Stromschiene 110 können stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise mittels einer Schweißnaht 150. Der Anschlussbolzen 130 kann mit seinem Fügebereich 132 aus der Stromschiene 110 hinausragen. Auch kann der Fügebereich 132 des Anschlussbolzens 130 wie gezeigt im Wesentlichen bündig mit der Breitseite 118 der Stromschiene 110 abschließen.
4a-e gibt Beispiele für Bauformen von Anschlussbolzen 130. Diese umfassen einen Fügebereich 132 und einen Kontaktbereich 134. Diese liegen entlang einer Längsachse 131 des Anschlussbolzens 130 hintereinander. Der Kontaktbereich 134 kann einen höheren Durchmesser aufweisen als der Fügebereich 132. Der Kontaktbereich 134 kann eine Stirnfläche 135 aufweisen.
Der Kontaktbereich 134 kann, wie in 4a gezeigt, gerade verlaufen.
Der Kontaktbereich 134 kann, wie in 4b gezeigt, mit zunehmender Entfernung vom Fügebereich 132 verjüngt sein, insbesondere konisch verjüngt.
Auch kann der Anschlussbolzen einen Kragen 138 umfassen, der in über den Fügebereich 132 und in manchen Fällen auch über den Kontaktbereich 134 seitlich, senkrecht zur Längsachse 131 des Anschlussbolzens 130 hinausragen kann. Siehe 4c.
In 4d ist ein Kragen 138 mit einem teilweise eckigen Querschnitt zu sehen. Dieser kann beispielsweise für das Angreifen von Reibschweißwerkzeugen verwendet werden.
Eine weitere mögliche Bauform zeigt 4e, in welcher der Fügebereich 132 mit zunehmender Distanz von dem Kontaktbereich 134 verjüngt ist.
5a-c gibt beispielhafte Draufsichten auf Anschlussbolzen 130 entlang der Längsachse 131. In 5a ist der Fügebereich 132 eckig geformt, insbesondere sechseckig, während der Kontaktbereich 134 einen runden Querschnitt aufweist.
5b zeigt eine Ausführungsform mit jeweils im Wesentlichen rundem Querschnitt von erstem Bereich 132 und zweitem Bereich 134.
Schließlich ist in 5c die Möglichkeit gezeigt, das Durchgangsloch 136 von einem runden Querschnitt abweichend, insbesondere eckig zu gestalten. Auch dies kann zum Ansetzen eines Reibschweißwerkzeuges genutzt werden.
In 6a-d sind verschiedene Anordnungen des Anschlussbolzens 130 auf einer Stromschiene 110 des Anschlussteils 100 gezeigt. Als Referenz kann hierbei die Mittelachse 114 der Stromschiene 110 dienen. Der Anschlussbolzen 130 kann zentral auf dieser Mittelachse 114 liegen (6a) oder aber exzentrisch zu einer Seite der Stromschiene 110 versetzt sein (6b). Falls die Stromschiene 110 eine Seitenausnehmung 116 aufweist, kann die Position des Anschlussbolzens 130 auch relativ zu dieser bestimmt werden. So kann die Seitenausnehmung 116 entlang der Mittelachse 114 versetzt sein, beispielsweise näher an dem Ende der Stromschiene 110 wie in 6c gezeigt. Auch können der Anschlussbolzen 130 und die Seitenausnehmung 116 der Stromschiene 110 auf im Wesentlichen der gleichen Höhe entlang der Mittelachse 114 sein und/oder ungefähr den gleichen Abstand zum Ende der Stromschiene 110 aufweisen, siehe 6d.
7a-f zeigt verschiedene Formen von Seitenausnehmungen 116. Diese kann beispielsweise als Halbkreis an der Seite der Stromschiene 110 angeordnet sein. Hierbei verläuft die Kante der Seitenausnehmung 116 zunächst im Wesentlichen senkrecht zur Seitenkante der Stromschiene 110 in die Stromschiene hinein, um dann einen Bogen aus der Stromschiene 110 zu beschreiben.
Alternativ ist beispielsweise ein Vierteilkreis als Seitenausnehmung 116 möglich ( 7b), ein Rechteck (7c), ein Rechteck mit abgerundeten Ecken (7d), eine Seitenausnehmung mit einem Hinterschnitt (unten) (7e) oder beispielsweise eine Seitenausnehmung mit einer zur Seitenkante senkrecht verlaufenden Kante (oben) und einer zur Seitenkante der Stromschiene 110 schräg verlaufenden Kante (unten) in 7f.
Das gegenständliche Anschlusselement 100 kann, wie in 8a gezeigt, als Endabgriff von einer Stromschiene 110 gestaltet sein. Auch kann der Anschlussbolzen 130 in einem Mittenbereich einer Stromschiene 110 angeordnet sein (8b), beispielsweise von beiden Seiten mit Isolation 112 umgeben.

Claims

Ladebuchse mit einer Vorderseite und einer der Vorderseite abgewandten Rückseite mit - einer an der Vorderseite angeordneten Aufnahme für einen Ladestecker, - einem innerhalb der Aufnahme angeordneten, sich ausgehend von der Vorderseite hin zu der Rückseite erstreckenden Steckbolzen, - wobei der Steckbolzen einen sich von einer ersten Stirnfläche ausgehend zu einem Mittenbereich erstreckenden ersten Bereich und einen sich von einer zweiten Stirnfläche ausgehend zu dem Mittenbereich erstreckenden zweiten Bereich aufweist, wobei sich der erste Bereich ausgehend von der Rückseite in Richtung der Aufnahme erstreckt und sich der zweite Bereich in die Aufnahme hinein erstreckt, wobei der Steckbolzen an seiner ersten Stirnfläche eine Ausnehmung aufweist, - einem an der Rückseite angeordneten Anschlussteil umfassend - zumindest eine Stromschiene - zumindest einen an der Stromschiene angeordneten Anschlussbolzen, wobei - der Anschlussbolzen einen sich von einer ersten Stirnfläche ausgehend zu einem Mittenbereich erstreckenden Fügebereich und einen sich von einer zweiten Stirnfläche ausgehend zu dem Mittenbereich erstreckenden Kontaktbereich aufweist und - der Anschlussbolzen mit dem Fügebereich in einer Öffnung der Stromschiene stoffschlüssig mit der Stromschiene verbunden angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass - der Anschlussbolzen mit dem Kontaktbereich zumindest teilweise in der Ausnehmung angeordnet ist.
Anschlussteil umfassend - zumindest eine Stromschiene - zumindest einen an der Stromschiene angeordneten Anschlussbolzen, wobei - der Anschlussbolzen einen sich von einer ersten Stirnfläche ausgehend zu einem Mittenbereich erstreckenden Fügebereich und einen sich von einer zweiten Stirnfläche ausgehend zu dem Mittenbereich erstreckenden Kontaktbereich aufweist und - der Anschlussbolzen mit dem Fügebereich in einer Öffnung der Stromschiene stoffschlüssig mit der Stromschiene verbunden angeordnet ist
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - der Kontaktbereich konisch verjüngt ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Stromschiene aus einem elektrisch leitenden Material für Hochvolt-Gleichspannungsanwendungen gefertigt ist, insbesondere aus Aluminium, insbesondere weichgeglühtem Aluminium.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Öffnung der Stromschiene als Durchgangsloch geformt ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Stromschiene eine Isolationsschicht aufweist, insbesondere dass die Stromschiene im Bereich der Verbindung zu dem Anschlussbolzen abisoliert ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Stromschiene zumindest eine abgerundete Ecke in einem Endbereich der Stromschiene aufweist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Stromschiene einen Querschnitt von mindestens 50 mm², vorzugsweise 100 - 300 mm² aufweist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Stromschiene eine Seitenausnehmung aufweist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - der Anschlussbolzen aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus einem Metallwerkstoff, insbesondere aus Kupfer, insbesondere aus E-Kupfer, insbesondere aus beschichtetem Kupfer, insbesondere mit einer Silberbeschichtung, insbesondere mit einer unternickelten Silberbeschichtung geformt ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - der Anschlussbolzen in Bezug auf die Mittelachse der Stromschiene dezentral angeordnet ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - der Anschlussbolzen ein Durchgangsloch aufweist, insbesondere das Durchgansloch sich im Wesentlichen in Richtung der Längsachse des Anschlussbolzens und/oder in Richtung der Flächennormalen der Breitseite der Stromschiene erstreckt.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - das Durchgangsloch einen Querschnitt hat, welcher von einer runden Form abweicht, insbesondere einen elliptischen, eckigen, insbesondere dreieckigen, viereckigen, mehreckigen oder anderweitig geformten Querschnitt aufweist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Mantelfläche des Fügebereichs im Wesentlichen zylindrisch geformt ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Mantelfläche des Fügebereichs zumindest teilweise stoffschlüssig mit einer inneren Mantelfläche der Öffnung der Stromschiene verbunden ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - die Mantelfläche des Kontaktbereichs im Wesentlichen konisch geformt ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - der Fügebereich des Anschlussbolzens einen geringeren Durchmesser aufweist als die Öffnung der Stromschiene und/oder der Durchmesser des Fügebereichs des Anschlussbolzens im Wesentlichen dem der Öffnung der Stromschiene entspricht.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - der Kontaktbereich des Anschlussbolzens zumindest teilweise einen größeren Durchmesser aufweist als die Öffnung der Stromschiene.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - der Kontaktbereich des Anschlussbolzens einen Kragen aufweist, der zumindest teilweise stoffschlüssig mit der Stromschiene verbunden ist.
Anschlussteil nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass - der Fügebereich des Anschlussbolzens in Richtung der Längsachse des Anschlussbolzens und/oder in Richtung der Flächennormalen auf der Breitseite der Stromschiene länger ist als die Dicke der Stromschiene in dieser Richtung.
System mit einer Ladebuchse nach Anspruch 1 und einem Anschlussteil nach Anspruch 2 bis 20, wobei der Anschlussbolzen zumindest formschlüssig und/oder kraftschlüssig in der Ausnehmung angeordnet ist.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Schraube durch das Durchgangsloch des Anschlussbolzens geführt ist und insbesondere den Anschlussbolzen in der Ausnehmung der Ladebuchse hält.