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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines ersten elektrischen Kontakts mit einem zweiten elektrischen Kontakt für eine elektrische Maschine.
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Bei einem elektrischen Anschluss einer elektrischen Maschine können insbesondere elastische stromführende Elemente, z. B. Kupferbänder, sogenannte Massebänder bei Kraftfahrzeugen, Kupferleitungen oder dergleichen vorliegen, die vor Montage oder bei Montage plastisch verformt werden, z. B. elastisch ummantelte Kabelleitungen. Dabei können axiale Toleranzen auftreten, die aufgrund einer Steifigkeit beteiligter Anschlusselemente durch dieselben lediglich unter Schwierigkeiten ausgeglichen werden können. Eine solche Axialtoleranz sollte daher ausgeglichen werden. Die
DE 10 2017 217 007 A1 beschreibt ein Hybridantriebsmodul für ein Kraftfahrzeug, welches einen Drehmomentwandler und eine koaxial dazu angeordnete elektrische Maschine mit einem drehbaren Rotor und einem drehfesten Stator aufweist.
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Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines ersten elektrischen Kontakts mit einem zweiten elektrischen Kontakt für eine elektrische Maschine gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere ein Toleranzausgleich für ein stromführendes Verbindungselement bereitgestellt werden. Vorteilhafterweise wird durch den hier vorgestellten Ansatz beispielsweise ein Brechen von Bauteilen der Verbindungsvorrichtung oder beispielsweise Gehäuseteilen verhindert, da Axialtoleranzen ausgeglichen werden. Der axiale Toleranzausgleich kann dabei vorteilhafterweise quasi kraftfrei zwischen zwei starren Elementen angebracht werden und beispielsweise durch anschließendes Verschrauben hohe Pressungen zwischen stromleitenden Teilen ermöglichen. Somit können elektrische Übergangswiderstände reduziert oder minimiert werden. Insbesondere können zwei starre, stromführende Elemente oder Kontakte, die keine ausreichende Elastizität aufweisen, elektrisch miteinander verbunden werden ohne plastisch zu verformen oder zu brechen.
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Es wird eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines ersten elektrischen Kontakts mit einem zweiten elektrischen Kontakt für eine elektrische Maschine vorgestellt, wobei die Verbindungsvorrichtung ein elektrisch leitfähiges Koppelelement mit einem Aufnahmebereich und einem Kontaktierabschnitt aufweist. Dabei ist der Kontaktierabschnitt ausgeformt, um die Verbindungsvorrichtung mit dem ersten elektrischen Kontakt zu verbinden. Der Aufnahmebereich ist zumindest teilweise zylindrisch ausgeformt. Weiterhin ist der Aufnahmebereich ausgeformt, um ein Fixierelement zum Verbinden der Verbindungsvorrichtung mit dem zweiten elektrischen Kontakt aufzunehmen. Weiterhin weist die Verbindungsvorrichtung eine elektrisch leitfähige Ausgleichseinheit zum Ausgleichen einer axialen Toleranz zwischen dem Koppelelement und dem zweiten Kontakt auf, wobei die Ausgleichseinheit eine Stellmutter und ein Ringelement aufweist. Der Aufnahmebereich ist zwischen dem Ringelement und dem Kontaktierabschnitt angeordnet. Weiterhin ist die Ausgleichseinheit relativ zu dem Koppelelement axial bewegbar an dem Koppelelement angeordnet oder anordenbar.
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Die Verbindungsvorrichtung kann vorteilhafterweise als ein elektrischer Anschluss ausgeformt sein, um beispielsweise unterschiedliche Komponenten miteinander elektrisch zu verbinden. Der erste elektrische Kontakt kann beispielsweise maschinenseitig als Teil der elektrischen Maschine ausgeformt sein. Der zweite elektrische Kontakt kann beispielsweise entweder als Teil der elektrischen Maschine oder als ein maschinenexterner elektrischer Kontakt ausgeformt sein. Vorteilhafterweise ist die Verbindungsvorrichtung ausgeformt, um eine stabile und sichere elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten herzustellen. Die elektrische Maschine kann beispielsweise als ein Elektromotor ausgeformt sein. Das Koppelelement kann beispielsweise als ein elektrisches Adapterelement bezeichnet werden. Der Aufnahmebereich und der Kontaktierabschnitt können vorteilhafterweise an einander gegenüberliegenden Enden des Koppelelements angeordnet sein. Der Kontaktierabschnitt kann dabei vorteilhafterweise zapfenartig ausgeformt sein. Das Fixierelement kann beispielsweise als eine Schraube ausgeformt sein, die in das Koppelelement eingeschraubt werden kann oder beispielsweise eingeschraubt ist. Das Ringelement kann vorteilhafterweise aus einem Kunststoff ausgeformt sein oder einen Kunststoff zumindest aufweisen. Das Ringelement kann dabei beispielsweise derart ausgeformt sein, um das Fixierelement in montiertem Zustand in seiner Position zu sichern und kann vorteilhafterweise als eine Stromschiene ausgeformt sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Stellmutter an dem Aufnahmebereich mit dem Koppelelement formschlüssig und zusätzlich oder alternativ kraftschlüssig verbunden oder verbindbar sein. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Toleranzausgleich von aufaddierten Fertigungstoleranzen erreicht werden.
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Weiterhin kann die Stellmutter als eine Hülse mit einer Mutterdurchgangsöffnung ausgeformt sein, wobei der Aufnahmebereich über die Mutterdurchgangsöffnung zugreifbar sein kann. Vorteilhafterweise kann das Ringelement in der Mutterdurchgangsöffnung angeordnet sein. Durch die Mutterdurchgangsöffnung kann das Fixierelement in das Koppelelement eingeführt werden oder sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Stellmutter eine entlang einer Innenfläche der Stellmutter verlaufende Nase aufweisen. Das Ringelement kann an einer der Stellmutter zugewandten Fläche eine Nut aufweisen, wobei die Nase in die Nut eingreifen kann. Vorteilhafterweise können die Nase und die Nut derart ineinander eingreifen, um das Ringelement im Bereich der Mutterdurchgangsöffnung zu fixieren.
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Das Koppelelement kann am Aufnahmebereich einen Halteabschnitt zum Halten der Stellmutter aufweisen, wobei der Halteabschnitt als ein Außengewinde ausgeformt sein kann. Vorteilhafterweise kann die Stellmutter mit dem Koppelelement verschraubt sein oder werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelelement in einem Fixierabschnitt ein Innengewinde aufweisen, das ausgebildet sein kann, um das Fixierelement in der Verbindungsvorrichtung zu fixieren. Das Fixierelement kann beispielsweise als eine Schraube ausgeformt sein, die beispielsweise ausgeformt sein kann, um die elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Kontakt und der Verbindungsvorrichtung zu realisieren. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine einfache und robuste Fixierung des Fixierelements ermöglicht wird.
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Der Kontaktierabschnitt des Koppelelements kann weiterhin ein Außengewinde aufweisen, das ausgebildet sein kann, um die Verbindungsvorrichtung mit der elektrischen Maschine zu verschrauben. Vorteilhafterweise kann dadurch ein Herausrutschen der Verbindungsvorrichtung aus der elektrischen Maschine verhindert werden, da das Koppelelement mit der elektrischen Maschine fest verankert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform kann oder können das Innengewinde, das Außengewinde im Fixierabschnitt und zusätzlich oder alternativ das Außengewinde im Kontaktierabschnitt als ein Linksgewinde oder als ein Rechtsgewinde ausgeformt sein. Vorteilhafterweise können die Außengewinde und zusätzlich oder alternativ das Innengewinde unterschiedliche Gewindearten, gleichartige Gewindearten oder beliebige Kombinationen von Rechtsgewinde und Linksgewinde aufweisen, sodass beispielsweise wirkende Kräfte für den Toleranzausgleich genutzt werden können.
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Ferner kann die Verbindungsvorrichtung einen Eingriffsabschnitt aufweisen, der ausgeformt sein kann, um einen Eingriff für ein Werkzeug zum Verbinden des Kontaktierabschnitts mit dem ersten elektrischen Kontakt bereitzustellen. Vorteilhafterweise kann der Eingriffsabschnitt die Form eines Innenvielzahns aufweisen.
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Der Eingriffsabschnitt kann an einer dem Kontaktierabschnitt abgewandten Seite des Koppelelements angeordnet sein. Vorteilhafterweise können der Eingriffsabschnitt und die Mutterdurchgangsöffnung in montiertem Zustand übereinander angeordnet sein.
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Das Koppelelement kann als ein Strombolzen ausgeformt sein, der mit der elektrischen Maschine über den ersten elektrischen Kontakt verbunden oder verbindbar ist. Vorteilhafterweise kann der Strombolzen ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen.
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Ferner wird eine elektrische Maschine vorgestellt, die einen elektrischen ersten Kontakt und einen elektrischen zweiten Kontakt sowie eine Verbindungsvorrichtung in einer zuvor genannten Variante aufweist, wobei die Verbindungsvorrichtung elektrisch mit dem ersten Kontakt und dem zweiten Kontakt verbindbar oder verbunden ist.
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Die elektrische Maschine kann beispielsweise als ein Elektromotor ausgeformt sein und beispielsweise für ein Fahrzeug verwendet werden. Alternativ kann die elektrische Maschine in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt werden.
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Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung für eine elektrische Maschine in einer hierin genannten Variante vorgestellt, wobei das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens der Verbindungsvorrichtung und eines Fixierelements und einen Schritt des Einschraubens des Fixierelements in die Verbindungsvorrichtung umfasst, um die elektrische Verbindung herzustellen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät oder in einer Vorrichtung implementiert sein. Die Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das elektrische Signale, beispielsweise Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstellen aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sein oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine perspektivische Darstellung einer Verbindungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung;
- 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung;
- 5 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung;
- 6 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung;
- 7 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung;
- 8 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung;
- 9 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung; und
- 10 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer elektrischen Verbindung für eine elektrische Maschine.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die elektrische Maschine 100 ist beispielsweise als ein Elektromotor realisiert oder realisierbar, wie sie beispielsweise für Fahrzeuge einsetzbar sind. Die elektrische Maschine 100 weist dabei einen elektrischen ersten Kontakt 105 und einen elektrischen zweiten Kontakt 110 sowie eine Verbindungsvorrichtung 115 auf, die elektrisch mit dem ersten Kontakt 105 und dem zweiten Kontakt 110 verbindbar oder verbunden ist. Alternativ ist es denkbar, dass der zweite Kontakt 110 als Schnittstelle zu einer geräteexternen Vorrichtung realisiert ist. Die Kontakte 105, 110 sind beispielsweise mit elektrischen Leitungen verbunden oder verbindbar, über welche die elektrische Maschine 100 beispielsweise bestromt wird.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Verbindungsvorrichtung 115 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Verbindungsvorrichtung 115 ist beispielsweise für eine elektrische Maschine nutzbar, wie sie in 1 beschrieben wurde. Die Verbindungsvorrichtung 115 entspricht oder ähnelt dabei mindestens der in 1 beschriebenen Verbindungsvorrichtung 115. Sie ist dabei ausgebildet, um einen ersten elektrischen Kontakt mit einem zweiten elektrischen Kontakt zu verbinden und weist dazu ein elektrisch leitfähiges Koppelelement 200 auf. Das Koppelelement 200 weist ferner einen Aufnahmebereich 205 und einen Kontaktierabschnitt 210 auf, wobei der Kontaktierabschnitt 210 ausgeformt ist, um die Verbindungsvorrichtung 115 mit dem ersten elektrischen Kontakt zu verbinden. Der Aufnahmebereich 205 weist mindestens teilweise eine zylindrische Form auf und ist ausgeformt, um ein Fixierelement aufzunehmen, wie beispielsweise eine Schraube, die ausgebildet ist, um die Verbindungsvorrichtung 115 mit dem zweiten elektrischen Kontakt zu verbinden. Die Verbindungsvorrichtung 115 weist weiterhin eine elektrisch leitfähige Ausgleichseinheit 215 auf, die ausgebildet ist, um eine axiale Toleranz zwischen dem Koppelelement 200 und dem zweiten Kontakt auszugleichen. Die Ausgleichseinheit 215 weist wiederum eine Stellmutter 220 und ein Ringelement 225 auf, das beispielsweise aus einem Kunststoff ausgeformt ist und oder einen Kunststoff umfasst. Der Aufnahmebereich 205 ist dabei zwischen dem Ringelement 225 und dem Kontaktierabschnitt 210 angeordnet. Insgesamt ist die Ausgleichseinheit 215 relativ zu dem Koppelelement 200 axial bewegbar an dem Koppelelement 200 angeordnet oder anordenbar. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist daher zwischen dem Aufnahmebereich 205 und der Ausgleichseinheit 215 ein Spalt 230 ausgeformt, durch den die axiale Bewegung ermöglicht wird bzw. der durch die axiale Bewegung entstehen, schrumpfen oder wachsen kann. Der Spalt 230 ist dabei beispielsweise als ein Spielraum für die Ausgleichseinheit 215 ausgeformt und ist ebenso schließbar, sodass die Stellmutter 220 an dem Aufnahmebereich 205 beispielsweise mit dem Koppelelement 200 formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden oder verbindbar ist.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Koppelelement als ein Strombolzen ausgeformt, der mit der elektrischen Maschine über den ersten Kontakt verbunden oder verbindbar ist. Der Kontaktierabschnitt 210 des Koppelelements 200 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel stiftartig ausgeformt, sodass die Verbindungsvorrichtung über den Kontaktierabschnitt 210 beispielsweise in der elektrischen Maschine verankerbar ist. Der Kontaktierabschnitt 210 weist zudem beispielsweise ein Außengewinde auf, das ausgebildet ist, um die Verbindungsvorrichtung 115 mit der elektrischen Maschine zu verschrauben. Dadurch wird die Verbindungsvorrichtung 115 beispielsweise vor einem Herausrutschen aus der elektrischen Maschine bewahrt und zugleich wird ein Risiko für Fehlfunktionen, beispielsweise einen Wackelkontakt, verringert.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Stellmutter 220 als eine Hülse mit einer Mutterdurchgangsöffnung 235 ausgeformt, wobei der Aufnahmebereich 205 des Koppelelements 200 über die Mutterdurchgangsöffnung 235 zugreifbar ist. Das bedeutet, dass das Fixierelement beispielsweise in die Mutterdurchgangsöffnung 235 eingeführt wird und von dem Koppelelement 200 im Aufnahmebereich 205 aufgenommen wird, wie es in einer der nachfolgenden Figuren näher beschrieben wird. Das Ringelement 225 ist beispielsweise dabei ausgebildet, um das eingeführte Fixierelement in seiner Position zu stabilisieren. Dadurch wird beispielsweise ein zusätzlicher Ausgleich von auf die Verbindungsvorrichtung 115 wirkenden Kräften erreicht.
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In anderen Worten ausgedrückt wird ein System vorgestellt, welches Stromleitungen von einer innenliegenden elektrischen Maschine durch ein Gehäuse nach außen führt, wie beispielsweise zu einer Leistungselektronik eines elektrifizierten Getriebes. Die Stromführung wird wie in vielen anderen Anwendungen über stromführende Leiter und entsprechende Isolatoren oder Luftstrecken umgesetzt. Insbesondere kann eine mehrseitige Verschraubung an einem isolierten Strombolzen somit vermieden werden.
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Dabei geht es um einen axialen Toleranzausgleich, durch welchen aufaddierte Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden. Das System umfasst lediglich optional die elektrische Maschine, ein Getriebegehäuse und eine Leistungselektronik. Diese Baueinheiten werden beispielsweise mit der Stromdurchführung gekoppelt und weisen zudem eine Gehäuseabdichtung und eine elektrische Isolierung auf. Durch die vielen Bauteile und deren starrer Anbindung, kommt hier ein verstellbarer Strombolzen zum Einsatz, der hier als Verbindungsvorrichtung 115 bezeichnet ist.
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Die Leiterbahnen der elektrischen Maschine werden mit der Verbindungsvorrichtung 115 verschraubt. Die Stellmutter 220 wird bildlich nach links in Richtung des Kontaktierabschnitts 210 geschraubt, um zwischen der Stellmutter 220 und Ringelement 225, das auch als Stromschiene bezeichnet ist, der Leistungselektronik den Freiraum für die gegebenen Toleranzen herzustellen. Dichtelemente sind beispielsweise bereits im Maschinen-, oder Getriebegehäuse angeordnet.
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Die Stellmutter 220 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel den auch als Ringelement 225 beschriebenen eingepressten Kunststoffring, der mit der Stellmutter 220 eine Einheit bildet. Das Ringelement 225 weist eine kleinere zylindrische Innenbohrung 240 im Vergleich zur Stellmutter 220 auf, die auch als Befestigungsschraube bezeichnet wird. Diese Innenbohrung 240 erzeugt bei einem Schaubvorgang Klemmkräfte und Reibkräfte.
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Durch diese Anordnung werden alle Fertigungstoleranzen der Bauteile kompensiert, sodass Beschädigungen bei einer Montage und im Betrieb vermieden werden. Der radiale Toleranzausgleich ist durch eine größere Bohrung in der Dichtung vorgehalten. Durch das System ist eine sehr einfache Montage der Bauteile möglich. Die Betriebssicherheit ist höher als bei einem manuellen Schraubsystem. Durch das Eindrehen der Befestigungsschraube werden die Bauteile sicher zur Anlage gebracht.
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In anderen Worten ausgedrückt ermöglicht die Verbindungsvorrichtung 115 einen Toleranzausgleich, wobei die Verbindungsvorrichtung 115 auch als stromführendes Verbindungselement mit der Stellmutter 220 als Reibschluss-Element bezeichnet ist.
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3 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung 115. Die in 3 dargestellte Verbindungsvorrichtung 115 entspricht der in 2 beschriebenen Verbindungsvorrichtung 115. Sie ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich entlang einer Haupterstreckungsachse 300 der Verbindungsvorrichtung 115 geschnitten dargestellt. Die Stellmutter 220 weist dabei eine entlang einer Innenfläche 305 der Stellmutter 220 verlaufende Nase 310 auf. Das Ringelement 225 weist im Gegenzug dazu an einer der Stellmutter 220 zugewandten Fläche eine Nut 315 auf, in welche die Nase 310 eingreift. Beispielsweise wird die Nase 310 in die Nut 315 eingeklemmt, sodass beispielsweise ein Herausfallen des Ringelements 225 verhindert wird.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist das Koppelelement 205 am Aufnahmebereich 205 einen Halteabschnitt 320 zum Halten der Stellmutter 220 auf. Der Halteabschnitt 320 ist dabei beispielsweise als ein Außengewinde ausgeformt. An einer dem Kontaktierabschnitt 210 abgewandten Seite des Aufnahmebereichs 205 weist das Koppelelement 200 einen Eingriffsabschnitt 325 auf, der ausgeformt ist, um einen Eingriff für ein Werkzeug zum Verbinden des Kontaktierabschnitts 210 mit dem ersten elektrischen Kontakt bereitzustellen. Der Eingriffsabschnitt 325 weist dabei beispielsweise eine optional als Innenvielkant ausgeformte Öffnung auf. Ein Durchmesser dieser Öffnung ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel größer als ein Durchmesser einer Ringöffnung des Ringelements 225.
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Weiterhin weist das Koppelelement 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Fixierabschnitt 330 mit einem Innengewinde auf, in welches beispielsweise das Fixierelement eingreifen kann, um in der Verbindungsvorrichtung 115 fixiert zu werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Innengewinde dabei als ein Linksgewinde oder als ein Rechtsgewinde ausgeformt. Ebenso ist das Außengewinde im Halteabschnitt 320 und/oder das Außengewinde im Kontaktierabschnitt 210 als ein Linksgewinde oder als ein Rechtsgewinde ausgeformt. Beispielsweise wird erreicht, dass die Stellmutter 220 entsprechend in die entgegengesetzte Richtung des Fixierelements bei einem Verschrauben des Fixierelements bewegt wird. Auch ist es denkbar, dass alle Gewinde der Verbindungsvorrichtung 115 gleichartig oder in allen denkbaren Kombinationen realisiert sind, was beispielsweise je nach Anwendungsbereich individuell wählbar ist.
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4 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung 115. Die in 4 dargestellte Verbindungsvorrichtung 115 entspricht dabei der in 3 beschriebenen Verbindungsvorrichtung 115. Auch hier weist das Koppelelement 200 den Aufnahmebereich 205 und den Kontaktierabschnitt 210 auf. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist verdeutlicht, dass der Kontaktierabschnitt 210 stiftartig ausgeformt ist. Im Aufnahmebereich 205 ist das Koppelelement 200 mindestens teilweise zylindrisch oder hohlzylindrisch ausgeformt und weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen größeren Umfang auf als im Kontaktierabschnitt 210. An einem Ende, welches von dem Eingriffsabschnitt 325 abgewandt ist, ist das Koppelelement 200 lediglich optional kegelartig ausgeformt. Weiterhin weist das Koppelelement 200 zwischen dem Kontaktierabschnitt 210 und dem Halteabschnitt 320 einen größeren Umfang auf als im Kontaktierabschnitt 210 und im Halteabschnitt 320. Der Umfang des Koppelelements 200 ist weiterhin im Halteabschnitt 320 größer als im Kontaktierabschnitt 210. Die Ausgleichseinheit 215, insbesondere ein Innendurchmesser der Stellmutter 220, ist dabei an einen Außendurchmesser des Koppelelements 200 im Haltebereich 320 angepasst, sodass die Stellmutter 220 über den Haltebereich 320 schiebbar und/oder mit ihm verschraubbar ist. Folglich ist die Ausgleichseinheit 215 derart ausgeformt, dass sie im zusammengebauten Zustand mit dem Koppelelement 200 im Aufnahmebereich 205 eine bündige Außenfläche bildet.
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5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung 115. Die in 5 dargestellte Verbindungsvorrichtung 115 entspricht der in einer der 1 bis 4 beschriebenen Verbindungsvorrichtung 115. Gemäß der Darstellung in 5 ist die Verbindungsvorrichtung 115 in eine elektrische Maschine 100 eingebaut, jedoch ohne Fixierelement dargestellt. Weiterhin kontaktiert das Koppelelement 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel den ersten elektrischen Kontakt 105 über eine Auflagefläche 500, die quer zu der Haupterstreckungsachse 300 ausgerichtet ist und somit beispielsweise eine Stufe ausformt. Auch in 5 bilden die Ausgleichseinheit 215 und das Koppelelement eine bündige Außenfläche, da die Ausgleichseinheit 215 bis zu einem Anschlag an das Koppelelement 200 geschraubt ist. Das bedeutet, dass an einer dem zweiten elektrischen Kontakt 110 zugewandten Seite zwischen dem zweiten Kontakt 110 und der Ausgleichseinheit 215 ein Spalt 230 ausgeformt ist, da die Ausgleichseinheit 215 und der zweite elektrische Kontakt 110 voneinander beabstandet sind. Der Spalt 230 repräsentiert auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Spielraum, um die Verbindungsvorrichtung 115 genau zu positionieren. Abweichend zu 2 ist der Spalt 230 gemäß der Darstellung in 5 an einer anderen Seite der Ausgleichseinheit 215 angeordnet. Eine Spaltbreite entspricht oder ähnelt mindestens dennoch dem zuvor in 2 beschriebenen Spalt 230. Somit ist gemäß der Darstellung in 5 eine elektrische Verbindung der elektrischen Kontakte 105, 110 nicht gegeben.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Stellmutter 220 vor Beginn eines Schraubvorganges mittels Schraubwerkzeug an beispielsweise einem Außenzwölfkant zur Anlage an den Strombolzen, der hier als Koppelelement 200 bezeichnet ist, bildlich nach links gebracht. Die Leistungselektronik mit ihrem Stromband, das bedeutet der zweite Kontakt 110, wird anschließend montiert, sodass der Spalt 230 zwischen der Stellmutter 220 und dem zweiten Kontakt 110 ausgeformt ist.
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6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung 115. Die in 6 dargestellte Verbindungsvorrichtung 115 entspricht beispielsweise der in 5 beschriebenen Verbindungsvorrichtung 115. Lediglich ist gemäß der Darstellung in 6 zusätzlich ein Fixierelement 600 dargestellt, das in die Verbindungsvorrichtung 115 eingeführt wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Fixierelement 600 als eine Schraube realisiert oder realisierbar, welche durch die Ausgleichseinheit 215 geführt ist und an den Eingriffsabschnitt 325 angrenzt. Der Spalt 230 entspricht gemäß diesem Ausführungsbeispiel dem in 5 dargestellten Spalt 230.
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Gemäß der Darstellung in 6 ist demnach eine Momentaufnahme der Verbindungsvorrichtung 115 während eines Verfahrens zum Herstellen einer elektrischen Verbindung für eine elektrische Maschine dargestellt. Folglich sind die 6 bis 9 als eine Reihe solcher Momentaufnahmen zu verstehen, durch die ein axialer Toleranzausgleich verdeutlicht wird.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Fixierelement 600 eingesteckt oder gedreht, bis es in einem inneren Gewinde des Koppelelements 200 greift. Erst im Anschluss daran beginnt der Schraubvorgang mit Toleranzausgleich.
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7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung 115. Die hier dargestellte Verbindungsvorrichtung 115 entspricht der in 6 beschriebenen Verbindungsvorrichtung 115. Lediglich das Fixierelement 600 ist gemäß der Darstellung in 7 weiter in die Verbindungsvorrichtung 115 eingeführt als in 6. Genauer gesagt ist das Fixierelement 600 gemäß der Darstellung in 7 bis zu dem Fixierabschnitt 330 der Verbindungsvorrichtung 115 eingeführt. Der Spalt 230 ist hierbei ebenfalls zwischen der Ausgleichseinheit 215 und dem zweiten Kontakt 110 angeordnet.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Gewinde zwischen Koppelement 200 und Stellmutter 220 gegenläufig hergestellt, beispielsweise als ein Linksgewinde. Durch das Eindrehen des Fixierelements 600 werden so über Reibung das Ringelement 225 und die Stellmutter 225 mitgedreht. Durch das Linksgewinde bewegt sich nun die Stellmutter 220 bildlich nach rechts und kommt zur Anlage am zweiten Kontakt 110.
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8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung 115. Die hier dargestellte Verbindungsvorrichtung 115 entspricht der in 7 beschriebenen Verbindungsvorrichtung 115. Lediglich das Fixierelement 600 ist gemäß der Darstellung in 8 weiter in die Verbindungsvorrichtung 115 eingeführt als in 7. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel sind die Gewinde der Verbindungsvorrichtung 115, insbesondere an dem Halteabschnitt 320 und am Fixierabschnitt 330, unterschiedlich ausgeformt, das bedeutet als Linksgewinde und als Rechtsgewinde, sodass beispielsweise bei einem Einschrauben des Fixierelements 600 die Ausgleichseinheit 215 gleichzeitig herausgeschraubt wird. Dadurch wird der zuvor zwischen der Ausgleichseinheit 215 und dem zweiten Kontakt 110 angeordnete Spalt geschlossen und gewissermaßen verschoben, sodass der Spalt 230 zwischen dem Koppelelement 200 und der Stellmutter 220 an einer dem ersten Kontakt 105 zugewandten Seite der Ausgleichseinheit 215 entsteht.
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Gemäß der Darstellung in 8 wird das Fixierelement 600 fest eingedreht und der Stromkontakt zwischen erstem Kontakt 105, Koppelelement 200, Stellmutter 220 und zweitem Kontakt 110 hergestellt. Alle beschriebenen Gewinde sind beispielsweise aus verschiedenen Kombinationen von Links-, und Rechtsgewinde ausführbar, um eine Schraubenhemmkraft oder Drehrichtung vorzugeben.
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Der radiale Toleranzausgleich hier ist im Durchmesserunterschied zwischen Koppelelement 200 mit Stellmutter 220 und der umhüllenden Dichtung 800 realisiert.
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9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsvorrichtung 115. Die hier dargestellte Verbindungsvorrichtung 115 entspricht der in 8 beschriebenen Verbindungsvorrichtung 115. Lediglich das Fixierelement 600 ist gemäß der Darstellung in 9 bis zum Anschlag in die Verbindungsvorrichtung 115 eingeführt, sodass das Ausgleichselement 215 und der zweite Kontakt 110 miteinander verbunden und somit die elektrische Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontakt 105 und dem zweiten elektrischen Kontakt 110 sicher hergestellt ist.
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10 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer elektrischen Verbindung für eine elektrische Maschine. Das Verfahren 1000 ist für eine Verbindungsvorrichtung durchführbar, wie sie in einer der 2 bis 9 beschrieben wurde. Weiterhin ist das Verfahren 1000 für eine elektrische Maschine einsetzbar, wie sie in 1 beschrieben wurde. Das Verfahren 1000 umfasst dazu einen Schritt 1005 des Bereitstellens und einen Schritt 1010 des Einschraubens. Im Schritt 1005 des Bereitstellens werden die Verbindungsvorrichtung und ein Fixierelement bereitgestellt. Im Schritt des Einschraubens wird das Fixierelement in die Verbindungsvorrichtung eingeschraubt, um die elektrische Verbindung herzustellen.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
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Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- elektrische Maschine
- 105
- erster elektrischer Kontakt
- 110
- zweiter elektrischer Kontakt
- 115
- Verbindungsvorrichtung
- 200
- Koppelelement
- 205
- Aufnahmebereich
- 210
- Kontaktierabschnitt
- 215
- Ausgleichseinheit
- 220
- Stellmutter
- 225
- Ringelement
- 230
- Spalt
- 235
- Mutterdurchgangsöffnung
- 240
- Innenbohrung
- 300
- Haupterstreckungsachse
- 305
- Innenfläche
- 310
- Nase
- 315
- Nut
- 320
- Halteabschnitt
- 325
- Eingriffsabschnitt
- 330
- Fixierabschnitt
- 500
- Auflagefläche
- 600
- Fixierelement
- 800
- Dichtung
- 1000
- Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung für eine elektrische Maschine
- 1005
- Schritt des Bereitstellens
- 1010
- Schritt des Einschraubens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017217007 A1 [0002]
