DE102022116785A1

DE102022116785A1 - Modulverbinder mit wenigstens einer verschieblichen Schraube und Verbindungsanordnung mit einem solchen Modulverbinder

Info

Publication number: DE102022116785A1
Application number: DE102022116785.2A
Authority: DE
Inventors: Marcus Wolf; Maik Schaefer; Bjoern HOFFMANN; Ron Eric Buchholz; Patrick Distler; Manuel Eheim
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2022-07-05
Filing date: 2022-07-05
Publication date: 2024-01-11
Also published as: CN117353068A; KR20240005598A; JP2024007522A; US20240014599A1; EP4304018A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Modulverbinder (1) zum elektrischen Verbinden zweier elektrischer Module (10), wobei der Modulverbinder (1) eine Stromschiene (4), mindestens eine gegenüber der Stromschiene (4) drehbare Schraube (26) und mindestens eine gegenüber der Stromschiene (4) drehbare Schraubenführung (38) aufweist, wobei die Stromschiene (4) mindestens eine Flachseite (6) aufweist, die eine Stromschienenebene (8) bestimmt, und mindestens ein Abschnitt der Stromschiene (4) eine sich senkrecht zur Stromschienenebene (8) durch die Stromschiene (4) hindurch erstreckende Durchgangsöffnung (16) aufweist, wobei die mindestens eine Schraubenführung (38) zumindest abschnittsweise in der Durchgangsöffnung (16) gehalten ist und ein sich parallel zur Durchgangsöffnung (16) erstreckendes Loch (40) aufweist, in dem die mindestens eine Schraube (26) zumindest abschnittsweise gehalten ist, und wobei die mindestens eine Schraube (26) parallel zur Stromschienenebene (8) verschieblich in der Durchgangsöffnung (16) gehalten ist. Dank der Verschieblichkeit der Schraube kann eine gewisse Lagetoleranz beim Verbinden der elektrischen Module (10) kraftfrei kompensiert werden. Ferner betrifft die Erfindung eine Verbindungsanordnung (2) mit einem solchen Modulverbinder (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Modulverbinder zum elektrischen Verbinden zweier elektrischer Module, insbesondere zweier Batteriemodule. Bei den Batteriemodulen handelt es sich bevorzugt um Batteriemodule für Elektrofahrzeuge oder energietechnische Anlagen. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbindungsanordnung mit einem solchen Modulverbinder.
Die Relativlage zwischen den zwei mit dem Modulverbinder zu verbindenden elektrischen Modulen unterliegt toleranzbedingten Schwankungen, selbst wenn die elektrischen Module in einem Rastermaß angeordnet sind. Zum Ausgleich dieser Lagetoleranzen werden deshalb in herkömmlichen Modulverbindern biegsame Leiterabschnitte, beispielsweise aus geflochtenem Kupferdraht vorgesehen, die es ermöglichen, die Position von Befestigungsmitteln des Modulverbinders (z.B. Schrauben) an die unterschiedlichen Relativlagen der elektrischen Module anzupassen.
Diese biegsamen Leiterabschnitte müssen hierbei jedoch teils unter hohem Kraftaufwand zurechtgebogen werden und beaufschlagen häufig den Modulverbinder nach seiner Installation mit einer elastischen Rückstellkraft. Außerdem beeinflusst die Länge der biegsamen Leiterabschnitte deren Biegsamkeit. Mit anderen Worten ist die ausgleichbare Lagetoleranz kleiner, je kürzer der biegsame Leiterabschnitt ist.
Somit besteht ein Bedarf dafür, elektrische Module trotz Lagetoleranzen unabhängig von ihrer Relativlage, insbesondere unabhängig von ihrem Abstand ohne hohen Kraftaufwand zu verbinden.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Verbindung elektrischer Module bereitzustellen, mit denen Lagetoleranzen kraftfrei und dimensionsunabhängig ausgeglichen werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Modulverbinder der eingangs genannten Art gelöst, wobei der Modulverbinder eine Stromschiene, mindestens eine gegenüber der Stromschiene drehbare Schraube und mindestens eine gegenüber der Stromschiene drehbare Schraubenführung aufweist, wobei die Stromschiene mindestens eine Flachseite aufweist, die eine Stromschienenebene bestimmt, und mindestens ein Abschnitt der Stromschiene eine sich senkrecht zur Stromschienenebene durch die Stromschiene hindurch erstreckende Durchgangsöffnung aufweist, wobei die mindestens eine Schraubenführung zumindest abschnittsweise in der Durchgangsöffnung gehalten ist und ein sich parallel zur Durchgangsöffnung erstreckendes Loch aufweist, in dem die mindestens eine Schraube zumindest abschnittsweise gehalten ist, und wobei die mindestens eine Schraube parallel zur Stromschienenebene verschieblich in der Durchgangsöffnung gehalten ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es dank der Verschieblichkeit der Schraube eine gewisse Lagetoleranz beim Verbinden der elektrischen Module zu kompensieren. Mit anderen Worten kann der Modulverbinder an unterschiedliche Relativlagen der zwei zu verbindenden elektrischen Module angepasst werden. Durch Verschieben der Schraube gegenüber der Stromschiene kann diese Anpassung kraftfrei und insbesondere ohne Erzeugung einer elastischen Rückstellkraft erfolgen. Das Vorhandensein der drehbaren Schraubenführung gewährt der Schraube bei der Lageanpassung einen zusätzlichen Freiheitsgrad, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Das Ausmaß der möglichen Kompensation hängt hierbei hauptsächlich von der Geometrie der Schraube, des Lochs der Schraubenführung und der Durchgangsöffnung der Stromschiene ab. Die Länge und vor allem die Biegsamkeit der Stromschiene ist unerheblich. Folglich kann eine starre, insbesondere massive Stromschiene für den Modulverbinder verwendet werden.
Mit den im Folgenden erläuterten weiteren Ausgestaltungen kann die obige Lösung nochmals verbessert werden. Die einzelnen Ausgestaltungen sind dabei jeweils unabhängig für sich vorteilhaft und können beliebig miteinander kombiniert werden.
Gemäß einer möglichen Ausgestaltung kann die mindestens eine Schraube gleichzeitig oder nacheinander entlang zweier zueinander senkrechter Richtungen (z.B. X- und Y-Richtung) verschieblich in der Durchgangsöffnung gehalten sein, wobei die zwei Richtungen beide parallel zur Stromschienenebene verlaufen. Mit anderen Worten ist eine von den zwei Richtungen aufgespannte Ebene komplanar mit der Stromschienenebene. Durch eine Linearkombination von Bewegungen in X- und Y-Richtung kann die mindestens eine Schraube entlang der Stromschienenebene verschoben werden. Somit hat der Modulverbinder einen Freiheitsgrad, der vergleichbar zu dem eines biegsamen Leiterabschnittes ist.
Die Stromschiene weist bevorzugt zwei Flachseiten auf, die einander parallel gegenüberliegen. Die Durchgangsöffnung der Stromschiene verbindet entsprechend beide Flachseiten. Ferner befindet sich die Durchgangsöffnung der Stromschiene wahlweise an einem Endabschnitt der Stromschiene. Somit kann die gesamte Länge der Stromschiene beim Verbinden der elektrischen Module ausgenutzt werden.
Um Längenänderungen aufgrund von Temperaturschwankungen auszugleichen, kann die Stromschiene, insbesondere mittig, einen Bogen, beispielsweise einen U-förmigen Bogen aufweisen. Alternativ kann die Stromschiene einen biegsamen Leiterabschnitt, beispielsweise ein Kabel, ein Gewirk, ein Gewebe oder ein Geflecht aufweisen. Der biegsame Leiterabschnitt oder der Bogen dienen ausschließlich dem Ausgleich temperaturbedingter Längenänderungen. Die Kompensation der Lagetoleranz sollte ausschließlich über die Verschiebung der mindestens einen Schraube gegenüber der Stromschiene und ohne elastische Verformung des biegsamen Leiterabschnittes oder des Bogens erfolgen. Nur so bleibt die Verbindung zwischen dem Modulverbinder und den elektrischen Modulen kraftfrei.
Die mindestens eine Schraube kann einen Schraubenschaft mit Außengewinde und einen am Schraubenschaft befestigten Schraubenkopf aufweisen. Somit kann vorteilhafterweise ein handelsübliches Befestigungselement zum Einsatz kommen. Der Schraubenschaft ist durch das Loch der mindestens einen Schraubenführung gesteckt, wobei der Schraubenkopf auf der mindestens einen Schraubenführung aufliegt. Je nach Außendurchmesser des Schraubenkopfes und der Schraubenführung kann der Schraubenkopf auch zusätzlich auf der mindestens einen Flachseite der Stromschiene aufliegen.
Die mindestens eine Schraube muss jedoch nicht notwendigerweise ein Außengewinde aufweisen. Anstelle eines Gewindes können auch ein oder mehrere Rastelemente oder ein Teil eines Bajonettverschlusses vorhanden sein.
Damit die Klemmkraft der mindestens einen Schraube über die mindestens eine Schraubenführung auf die Stromschiene übertragen werden kann, auch wenn der Schraubenkopf nicht auf der Stromschiene aufliegt, ist die mindestens eine Schraubenführung mit der Stromschiene formschlüssig verbindbar ausgestaltet. Insbesondere können die mindestens eine Schraubenführung und die Stromschiene einen senkrecht zur Stromschienenebene wirkenden einseitigen Formschluss eingehen.
Hierfür kann die mindestens eine Schraubenführung einen flanschförmigen Abschnitt aufweisen, der sich auf der mindestens einen Flachseite der Stromschiene abstützt. Der flanschförmige Abschnitt kann beispielsweise einen durchgehenden Außenflansch bilden, der sich in Umfangsrichtung um die mindestens eine Schraubenführung herum erstreckt. Alternativ kann der flanschförmige Abschnitt zur Materialeinsparung auch mindestens eine Unterbrechung in Umfangsrichtung aufweisen.
Damit die mindestens eine Schraubenführung der bereits erwähnten Übertragung der Klemmkraft nicht selbst im Weg steht, ragt die mindestens eine Schraubenführung an der dem flanschförmigen Abschnitt gegenüberliegenden Seite der Stromschiene nicht aus der Durchgangsöffnung heraus. Mit anderen Worten ist die mindestens eine Schraubenführung auf der dem flanschförmigen Abschnitt gegenüberliegenden Seite der Stromschiene mit der dortigen Flachseite bündig oder in die dortige Flachseite versenkt.
Gemäß einer platzsparenden Ausgestaltung mit niedriger Bauhöhe kann die mindestens eine Schraubenführung scheibenförmig bzw. ringförmig ausgestaltet sein. Für den bereits erwähnten Formschluss zwischen der mindestens einen Schraubenführung und der Stromschiene kann die scheibenförmig ausgestaltete Schraubenführung einen gestuften Rand aufweisen. Genauer kann der Außenrand der scheibenförmig ausgestalteten Schraubenführung eine stufenförmige, radial nach außen vorspringende Schulter aufweisen, die den flanschförmigen Abschnitt bildet.
Die Durchgangsöffnung der Stromschiene kann zusätzlich oder alternativ auch gestuft sein. Mit anderen Worten kann der Innenrand der Durchgangsöffnung einen stufenförmigen Absatz aufweisen, auf dem die mindestens eine Schraubenführung formschlüssig sitzt.
Alternativ kann die scheibenförmig ausgestaltete Schraubenführung einen konischen Außenrand, d.h. einen Rand mit Außenkonus aufweisen. Entsprechend kann dann die Durchgangsöffnung der Stromschiene einen konischen Innenrand, d.h. einen Rand mit Innenkonus aufweisen.
Gemäß einer einfach herstellbaren Ausgestaltung kann das Loch der mindestens einen Schraubenführung ein vorzugsweise gerades Langloch sein, dessen Längsrichtung sich parallel zur Stromschienenebene erstreckt. Die senkrecht zur Längsrichtung gemessene Breite des Langlochs kann dem Außendurchmesser des Schraubenschafts entsprechen. Insbesondere kann die mindestens eine Schraube verschieblich in diesem Langloch gehalten sein. Die bereits erwähnte Verschieblichkeit der mindestens einen Schraube parallel zur Stromschienenebene ergibt sich dann aus ihrer Verschieblichkeit im Langloch in Kombination mit der Drehbarkeit der mindestens einen Schraubenführung relativ zur Stromschiene. Mit anderen Worten ist die Ausrichtung der Längsrichtung des Langlochs durch ein Drehen der mindestens einen Schraubenführung innerhalb der Stromschienenebene frei veränderbar, sodass die mindestens eine Schraube parallel zur Stromschiene verschieblich ist.
Das Loch der mindestens einen Schraubenführung muss jedoch nicht zwangsweise als Langloch ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das Loch der mindestens einen Schraubenführung auch als gekrümmter Schlitz ausgestaltet sein, der so breit ist wie der Schraubenschaft und sich parallel zur Stromschienenebene durch die mindestens eine Schraubenführung erstreckt. Alternativ kann das Loch der mindestens einen Schraubenführung auch kreisrund sein und einen dem Außendurchmesser des Schraubenschafts entsprechenden Innendurchmesser haben.
Es bietet sich an, das Loch, insbesondere das kreisrunde Loch der mindestens einen Schraubenführung vom Drehmittelpunkt der mindestens einen Schraubenführung versetzt anzuordnen. Somit ist die mindestens eine Schraube auch bei einem passgenauen kreisrunden Loch durch Drehung der mindestens einen Schraubenführung zumindest auf einer Kreisbahn parallel zur Stromschienenebene beweglich. Selbstverständlich kann auch das als Langloch oder als gekrümmter Schlitz ausgestaltete Loch der mindestens einen Schraubenführung vom Drehmittelpunkt versetzt sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Durchgangsöffnung der Stromschiene als Langloch ausgestaltet sein. In dieser Ausgestaltung wäre die mindestens eine Schraube zusammen mit der mindestens einen Schraubenführung in der Durchgangsöffnung verschieblich. Die Verschieberichtung wäre dann durch die Richtung des Langloches vorgegeben. Selbstverständlich kann die Durchgangsöffnung der Stromschiene auch kreisrund sein.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann der Modulverbinder mindestens eine zumindest abschnittsweise in die Durchgangsöffnung der Stromschiene eingepresste Kontaktbrücke mit einer zentralen Öffnung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Kontaktbrücke auch in die Durchgangsöffnung der Stromschiene eingeschweißt sein. Die zentrale Öffnung verläuft bevorzugt parallel zur Durchgangsöffnung, wobei die mindestens eine Schraubenführung zumindest abschnittsweise in der zentralen Öffnung drehbar gehalten ist.
Die mindestens eine Kontaktbrücke kann zu einer Senkung des elektrischen Widerstands des Modulverbinders beitragen. Insbesondere wenn eine Stromschiene aus Aluminium oder Aluminiumlegierung, dessen Oberfläche dazu neigt, schlecht leitende Oxidschichten auszubilden, genutzt wird, können beim Einpressen und/oder Einschweißen der mindestens einen Kontaktbrücke diese Oxidschichten aufgebrochen werden. Die mindestens eine Kontaktbrücke selbst kann aus einem Werkstoff hergestellt sein, der weniger zu Oxidation neigt, beispielsweise Kupfer oder Kupferlegierung.
Optional kann die zentrale Öffnung der mindestens einen Kontaktbrücke gestuft oder konisch ausgebildet sein, damit ein Formschluss zwischen der mindestens einen Schraubenführung und der mindestens einen Kontaktbrücke möglich ist. Falls die mindestens eine Schraubenführung den bereits erwähnten flanschförmigen Abschnitt aufweist, kann sich dieser auch zusätzlich oder alternativ auf der mindestens einen Kontaktbrücke abstützen.
Um die Drehbarkeit der mindestens einen Schraubenführung in der Durchgangsöffnung der Stromschiene bzw. in der zentralen Öffnung der mindestens einen Kontaktbrücke zu verbessern, kann die mindestens eine Schraubenführung kreisrund ausgestaltet sein. Insbesondere kann die scheibenförmig ausgestaltete Schraubenführung einen kreisrunden Außenrand aufweisen.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann der Modulverbinder mindestens einen an der Stromschiene und/oder an der mindestens einen Kontaktbrücke anliegenden Kontaktring aufweisen. Der mindestens eine Kontaktring kann vorteilhafterweise als eine vordefinierte Schnittstelle zu einem Gegenkontakt eines der zwei elektrischen Module fungieren. Somit muss die Stromschiene nicht selbst diese vordefinierte Schnittstelle bilden und kann mit einer vergleichsweise einfachen Geometrie auskommen.
Der mindestens eine Kontaktring kann hohlzylinderförmig mit einer kreisförmigen oder polygonalen Grundfläche sowie einer kreisförmigen oder polygonalen Stirnfläche ausgestaltet sein. Ferner kann der mindestens eine Kontaktring eine durchgängige Ringöffnung aufweisen, wobei die Ringöffnung bevorzugt mit dem Loch der mindestens einen Schraubenführung fluchtet. Insbesondere fluchtet die Ringöffnung mit dem Loch der mindestens einen Schraubenführung in einer Richtung senkrecht zur Stromschienenebene. Bevorzugt ist der mindestens eine Kontaktring dabei bewegungsübertragend mit der mindestens einen Schraube verbunden. Beispielsweise kann der mindestens eine Kontaktring an der dem Schraubenkopf gegenüberliegenden Seite der Stromschiene auf den Schraubenschaft gesteckt sein. Mit anderen Worten ist der Schraubenschaft zumindest abschnittsweise in die Ringöffnung eingeführt. Somit kann sich der mindestens eine Kontaktring mit der mindestens einen Schraube während des Toleranzausgleichs relativ zur Stromschiene mitbewegen.
Wie bereits teilweise erwähnt, sind die Stromschiene, die mindestens eine Kontaktbrücke und der mindestens eine Kontaktring aus elektrisch gut leitfähigem Werkstoff, beispielsweise Aluminium, Kupfer bzw. deren Legierungen hergestellt. Insbesondere können diese Bauteile einen Strompfad durch den Modulverbinder bilden, entlang dem Strom von einem zum anderen der zwei elektrischen Module fließt. Die mindestens eine Schraubenführung und die mindestens eine Schraube können aus elektrisch leitfähigem Werkstoff, z.B. Stahl, und/oder elektrisch isolierendem Werkstoff hergestellt sein.
Zur Verbesserung der elektrischen Sicherheit kann der Modulverbinder ein elektrisch isolierendes Gehäuse, in dem zumindest die Stromschiene aufgenommen ist, als Finger- und Berührungsschutz aufweisen. Der Finger- und/oder Berührschutz kann insbesondere normgerecht ausgestaltet sein und verhindert, dass bei der Bedienung aus Versehen ein Kontakt mit einer stromführenden Komponente des Modulverbinders hergestellt wird.
Optional kann auch die mindestens eine Kontaktbrücke, der mindestens eine Kontaktring, die mindestens eine Schraube und/oder die mindestens eine Schraubenführung im Gehäuse aufgenommen sein. Die mindestens eine Schraube kann insbesondere zur Befestigung an einem der zwei elektrischen Module um eine Drehachse drehbar und entlang der Drehachse verschieblich im Gehäuse gehalten sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Befestigung, beispielsweise durch ein Außengewinde oder einen Bajonettverschluss.
Das Gehäuse kann einen ersten Gehäuseteil aufweisen, der bewegungsübertragend mit der mindestens einen Schraube verbunden und relativ zur Stromschiene beweglich ist. Ferner kann der erste Gehäuseteil eine Abdeckung bilden, die in sämtlichen Verschiebepositionen der mindestens einen Schraube zusammen mit dem Rest des Gehäuses die Stromschiene abdeckt. Insbesondere kann die Abdeckung sicherstellen, dass keine Spalte entstehen, die eine Berührung der Stromschiene durch menschliche Finger ermöglichen. Somit ist der Finger- und Berührungsschutz der Stromschiene auch trotz Verschieblichkeit der Schraube stets gewährleistet. Wahlweise kann auch die mindestens eine Schraube, die mindestens eine Schraubenführung und/oder die mindestens eine Kontaktbrücke durch den ersten Gehäuseteil abgedeckt sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann das Gehäuse einen zweiten Gehäuseteil aufweisen, der über die mindestens eine Schraube und ggf. über den mindestens einen Kontaktring mit dem ersten Gehäuseteil bewegungsübertragend verbunden und relativ zur Stromschiene beweglich ist. Bevorzugt ist der zweite Gehäuseteil dem ersten Gehäuseteil bezüglich der Stromschiene gegenüberliegend angeordnet. Mit dem zweiten Gehäuseteil kann somit der Finger- und Berührungsschutz des mindestens einen Kontaktrings, welcher sich auf der gegenüberliegenden Seite der Stromschiene befindet, erzielt werden.
Der Rest des Gehäuses (d.h. Gehäuse ohne ersten und zweiten Gehäuseteil) kann aus zwei oder mehr aneinander verrastbar ausgestalteten Gehäuseschalen aufgebaut sein. Eine dieser Gehäuseschalen kann eine Gehäuseöffnung aufweisen, in die der erste Gehäuseteil eingesetzt ist. Entsprechend kann eine andere Gehäuseschale ebenfalls eine Gehäuseöffnung aufweisen, in die der zweite Gehäuseteil eingesetzt ist. Der erste Gehäuseteil und der zweite Gehäuseteil weisen innerhalb der jeweiligen Gehäuseöffnung einen Hub bzw. Bewegungsradius auf.
Bevorzugt ist der erste Gehäuseteil zusammen mit der mindestens einen Schraube in einer der Gehäuseschalen unverlierbar aufgenommen. Der zweite Gehäuseteil ist entsprechend zusammen mit dem mindestens einen Kontaktring in einer anderen Gehäuseschale unverlierbar aufgenommen. Durch die unverlierbare Halterung kann der Modulverbinder bei der Montage einfach gehandhabt werden.
Die Gehäuseschalen können um den Abschnitt der Stromschiene mit der Durchgangsöffnung herum zusammengesetzt und geschlossen werden. Vor dem Zusammensetzen können der erste und zweite Gehäuseteil in die jeweilige Gehäuseöffnung eingesetzt werden. Dies erlaubt es, auf einfache Weise die unverlierbare Halterung herzustellen.
Der erste Gehäuseteil kann auf die mindestens eine Schraube, insbesondere auf ihrem Schraubenkopf aufgespritzt sein. Somit sinkt die Anzahl der benötigten Bauteile. Alternativ kann der erste Gehäuseteil als auswechselbares separates Bauteil, beispielsweise als ein Zwischenring vorliegen. Der als Zwischenring ausgestaltete erste Gehäuseteil befindet sich hierbei zwischen einer der Gehäuseschalen und dem Schraubenkopf der mindestens einen Schraube.
Falls der erste Gehäuseteil als Zwischenring vorliegt, kann eine Kappe als Teil des Finger- und Berührungsschutzes auf den Schraubenkopf aufgesetzt oder aufgespritzt sein.
Optional kann auf einer vom Schraubenkopf wegweisenden Spitze des Schraubenschafts eine weitere Kappe ebenfalls als Teil des Finger- und Berührungsschutzes aufgesetzt oder aufgespritzt sein.
Der zweite Gehäuseteil kann entsprechend als separates Bauteil, beispielsweise ebenfalls als ein Zwischenring vorliegen oder auf den mindestens einen Kontaktring aufgespritzt sein. Der als Zwischenring ausgestaltete zweite Gehäuseteil befindet sich hierbei zwischen der anderen Gehäuseschale und dem mindestens einen Kontaktring.
Gemäß einer einfach herstellbaren Ausgestaltung kann der erste Gehäuseteil und/oder der zweite Gehäuseteil jeweils einen Schutzkragen aufweisen, der sich um die mindestens eine Schraube bzw. um den mindestens einen Kontaktring herum erstreckt und in sämtlichen Verschiebepositionen zumindest abschnittsweise mit dem Rest des Gehäuses senkrecht zur Stromschienenebene überlappt. Der jeweilige Schutzkragen erstreckt sich hierbei bevorzugt flanschförmig und parallel zur Stromschienenebene.
Optional kann auch eine Kombination aus jeweils einem nach außen weisenden Flansch am ersten Gehäuseteil bzw. am zweiten Gehäuseteil und einem nach innen weisenden Flansch am Rest des Gehäuses zum Einsatz kommen, wobei sich die Flansche in sämtlichen Verschiebepositionen zumindest abschnittsweise überlappen. Bevorzugt überlappen sich die Flansche auch noch dann, wenn der größtmögliche und der kleinstmögliche Abstand zwischen den zwei elektrischen Modulen eingenommen ist. Insbesondere ist der Innendurchmesser des nach innen weisenden Flansches kleiner gleich dem Außendurchmesser des jeweiligen nach außen weisenden Flansches.
Die eingangs zugrunde gelegte Aufgabe kann auch durch eine Verbindungsanordnung mit einem Modulverbinder nach einer der bereits beschriebenen Ausführungsformen, einem Kontaktelement und einem Gegenstück zu der mindestens einen Schraube gelöst werden, wobei das Kontaktelement ausgestaltet ist, im zusammengeschraubten Zustand der mindestens einen Schraube und des Gegenstücks den Modulverbinder elektrisch leitend zu kontaktieren. Das Kontaktelement stellt hierbei den bereits erwähnten Gegenkontakt zum Modulverbinder dar und kann direkt die Stromschiene und/oder, falls vorhanden, den mindestens einen Kontaktring kontaktieren.
Die Verbindungsanordnung profitiert von den bereits erläuterten Vorteilen des erfindungsgemä-ßen Modulverbinders. Insbesondere können das Gegenstück der Schraube und das Kontaktelement ortsfest vorinstalliert sein, beispielsweise an einem der zwei elektrischen Module. Dabei auftretende Abweichungen von einer gewollten Sollposition können dank der Beweglichkeit der Schraube und ggf. des Kontaktrings ausgeglichen werden.
Das Gegenstück zu der mindestens einen Schraube kann beispielsweise als eine Mutter oder Gewindehülse mit einem zum Außengewinde des Schraubenschafts komplementären Innengewinde ausgestaltet sein.
Die mindestens eine Schraube ist bevorzugt so lange drehbar und verschieblich, bis sie vollständig am Gegenstück festgeschraubt ist. Nach dem Festschrauben unterbinden die Reibungskräfte, insbesondere am Gewinde sowie zwischen dem Schraubenkopf und der Schraubenführung die Drehbarkeit. Die Verschieblichkeit wird wiederum hauptsächlich durch die resultierenden Formschlüsse unterbunden.
Wie bereits beschrieben wurde, kann sich die Durchgangsöffnung der Stromschiene an einem Endabschnitt der Stromschiene befinden. Ein anderer, dem Endabschnitt mit Durchgangsöffnung gegenüberliegender Endabschnitt der Stromschiene kann an dem elektrischen Modul ohne Gegenstück und Kontaktelement festgeschweißt, festgeschraubt oder anderweitig ortsfest installiert sein.
Alternativ können beide Endabschnitte der Stromschiene mit je einer Durchgangsöffnung, einer Schraubenführung, einer Schraube, einer Kontaktbrücke und einem Kontaktring versehen sein. Insbesondere können beide Endabschnitte der Stromschiene identisch ausgestaltet sein. Somit können größere Abstandsänderungen kompensiert werden. In diesem Fall weist die Verbindungsanordnung zwei Kontaktelemente und zwei Gegenstücke der Schrauben auf.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand einer lediglich exemplarischen Ausgestaltung mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft erläutert. Die gezeigte Ausgestaltung gibt dabei lediglich eine mögliche Merkmalskombination wieder. Einzelne Merkmale einer Ausgestaltung können nach Maßgabe der obigen Ausführungen weggelassen werden, wenn es auf den mit dem jeweiligen Merkmal verknüpften technischen Effekt bei einer bestimmten Anwendung nicht ankommt. Umgekehrt kann ein Merkmal der beschriebenen Ausgestaltung hinzugefügt werden, sollte es bei einer bestimmten Anwendung der Ausgestaltung auf den mit diesem Merkmal verknüpften technischen Effekt ankommen.
In den Zeichnungen werden für Merkmale, die einander hinsichtlich Funktion und/oder Aufbau entsprechen, gleiche Bezugszeichen verwendet.
Es zeigen:

1 eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Modulverbinders gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
2 eine weitere schematische perspektivische Explosionsdarstellung des Modulverbinders aus 1 in einer anderen Ansicht;
3 eine schematische perspektivische Teilschnittdarstellung einer Verbindungsanordnung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;
4 eine schematische perspektivische Schnittdarstellung des Modulverbinders aus 1;
5 eine weitere schematische perspektivische Schnittdarstellung des Modulverbinders aus 1 mit einer anderen Schnittebene; und
6 eine weitere schematische Schnittdarstellung des Modulverbinders aus 1 mit einer anderen Schnittebene in Draufsicht.

Im Folgenden ist ein Modulverbinder 1 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben. Ferner ist eine Verbindungsanordnung 2 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform mit Bezug auf 3 beschrieben.
In den 1 und 2 ist der Modulverbinder 1 in Explosionsdarstellung aus zwei unterschiedlichen Perspektiven gezeigt. In den 4, 5 und 6 ist der Modulverbinder 1 in Schnittdarstellung mit drei jeweils unterschiedlichen Schnittebenen gezeigt. In 3 ist die Verbindungsanordnung 2 mit dem Modulverbinder 1 in Teilschnittdarstellung gezeigt. Die Verbindungsanordnung 2 dient dazu, zwei elektrische Module 10, beispielsweise zwei Batteriemodule 12, insbesondere zwei Batteriemodule eines Elektrofahrzeugs (nicht gezeigt), über den Modulverbinder 1 elektrisch leitend miteinander zu verbinden.
Der Modulverbinder 1 weist eine Stromschiene 4 auf. Die Stromschiene 4 hat mindestens eine Flachseite 6, die eine Stromschienenebene 8 bestimmt. Bevorzugt hat die Stromschiene 4 zwei Flachseiten 6, die einander parallel gegenüberliegen. Beim Verbinden der elektrischen Module 10 werden die Flachseiten 6 der Stromschiene 4 in Richtung zu und weg von den elektrischen Modulen 10 weisend ausgerichtet (siehe 3).
In der gezeigten Ausführungsform weist die Stromschiene 4 einen rechteckigen Leitungsquerschnitt auf. Auch andere Leitungsquerschnitte, beispielsweise quadratische, polygonale, kreisförmig ovale oder U-förmige Leitungsquerschnitte sind möglich.
Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform kann die Stromschiene 4 einen Bogen, beispielsweise einen U-förmigen Bogen aufweisen. Alternativ kann die Stromschiene 4 einen biegsamen Leiterabschnitt, beispielsweise ein Kabel, ein Gewirk, ein Gewebe oder ein Geflecht aufweisen. Der biegsame Leiterabschnitt oder der Bogen dienen ausschließlich dem Ausgleich temperaturbedingter Längenänderungen.
Mindestens ein Abschnitt der Stromschiene 4, insbesondere ein Endabschnitt 14 weist eine sich senkrecht zur Stromschienenebene 8 durch die Stromschiene 4 hindurch erstreckende Durchgangsöffnung 16 auf. Die Durchgangsöffnung 16 verbindet beide Flachseiten 6 der Stromschiene 4 miteinander.
In der gezeigten Ausführungsform ist die Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 kreisrund und mit konstantem Innendurchmesser ausgestaltet. Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform kann die Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 auch gestuft sein. Mit anderen Worten kann der Innenrand der Durchgangsöffnung 16 einen stufenförmigen Absatz aufweisen. Alternativ kann die Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 einen konischen Innenrand, d.h. einen Rand mit Innenkonus aufweisen.
Die Stromschiene 4 kann beispielsweise aus Kupfer, Kupferlegierung, Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellt sein. Wenn die Stromschiene 4 aus Aluminium oder Aluminiumlegierung hergestellt ist, weist der Modulverbinder 1 zur Senkung des elektrischen Widerstands mindestens eine komplementär zur Durchgangsöffnung 16 ausgestaltete Kontaktbrücke 18 aus Kupfer oder Kupferlegierung auf.
Die Kontaktbrücke 18 ist dafür ausgestaltet, zumindest abschnittsweise in die Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 eingepresst zu werden. Hierfür weist die Kontaktbrücke 18 einen gerändelten Abschnitt 22 auf. Insbesondere weist der Abschnitt 22, der in die Durchgangsöffnung 16 eingepresst wird, eine radial nach außen vorspringende Rändelung 24 auf, wobei ein Außendurchmesser der Rändelung 24 etwas größer als ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 16 ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kontaktbrücke 18 auch in die Durchgangsöffnung 16 eingeschweißt sein.
Die Kontaktbrücke 18 hat eine zentrale Öffnung 20, die bevorzugt parallel und koaxial zur Durchgangsöffnung 16 verläuft. Die zentrale Öffnung 20 der gezeigten Ausführungsform ist kreisrund und mit konstantem Innendurchmesser ausgestaltet. Optional kann die zentrale Öffnung auch gestuft oder konisch ausgebildet sein.
Zur Befestigung an den jeweiligen elektrischen Modulen 10 weist der Modulverbinder 1 mindestens eine gegenüber der Stromschiene 4 drehbare Schraube 26 auf. Die gezeigte Schraube 26 hat einen Schraubenschaft 28 mit Außengewinde 30 und einen am Schraubenschaft 28 befestigten Schraubenkopf 32. Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform kann die Schraube 26 statt dem Außengewinde 30 auch ein oder mehrere Rastelemente oder ein Bajonettverschluss aufweisen.
Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, ist die Schraube 26 parallel zur Stromschienenebene 8 verschieblich in der Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 und in der zentralen Öffnung 20 der Kontaktbrücke 18 gehalten. Insbesondere ist die Schraube 26 gleichzeitig oder nacheinander entlang zweier zueinander senkrechter Richtungen 34, 36 verschieblich gehalten, wobei die zwei Richtungen 34, 36 beide parallel zur Stromschienenebene 8 verlaufen. Somit kann die Schraube 26 durch eine Linearkombination aus Bewegungen in Richtung 34 und Richtung 36 innerhalb eines gewissen Bewegungsradius entlang der Stromschienenebene 8 beliebig verschoben werden.
Um diese Art der Verschieblichkeit der Schraube 26 zu erreichen, weist der Modulverbinder 1 mindestens eine scheibenförmige Schraubenführung 38 auf. Die Schraubenführung 38 ist zumindest abschnittsweise in der Durchgangsöffnung gehalten und gegenüber der Stromschiene 4 drehbar. Falls eine Kontaktbrücke 18 vorgesehen ist, kann die Schraubenführung 38 auch zumindest abschnittsweise in der zentralen Öffnung 20 der Kontaktbrücke 18 gehalten und gegenüber der Kontaktbrücke 18 drehbar sein.
Um die Drehbarkeit der Schraubenführung 38 in der Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 bzw. in der zentralen Öffnung 20 der Kontaktbrücke 18 zu verbessern, ist ein Außenrand der Schraubenführung 38 kreisrund ausgestaltet.
Insbesondere weist die Schraubenführung 38 einen zylinderförmigen Abschnitt 56 mit kreisrunder Mantelfläche 58 auf, der in die zentrale Öffnung 20 der Kontaktbrücke 18 bzw. in die Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene eingeführt ist. Der zylinderförmige Abschnitt 56 hat hierfür einen Außendurchmesser, der kleiner gleich dem Innendurchmesser der zentralen Öffnung 20 der Kontaktbrücke 18 bzw. kleiner gleich dem Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 ist.
Die Schraubenführung 38 weist ein sich parallel zur Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 und parallel zur zentralen Öffnung 20 der Kontaktbrücke 18 erstreckendes Loch 40 auf, in dem die Schraube 26 zumindest abschnittsweise gehalten ist. Insbesondere ist der Schraubenschaft 28 durch das Loch 40 der Schraubenführung 38 gesteckt. Der Schraubenkopf 32 liegt dabei auf der Schraubenführung 38 auf (siehe 4).
In der gezeigten Ausführungsform der 1 ist das Loch 40 der Schraubenführung 38 als ein gerades Langloch 42 ausgestaltet, dessen Längsrichtung 44 sich parallel zur Stromschienenebene 8 erstreckt. Die senkrecht zur Längsrichtung 44 gemessene Breite 46 des Langlochs 42 entspricht dem Außendurchmesser des Schraubenschafts 28.
Wie aus 4, 5 und 6 deutlich wird, ist die Schraube 26 verschieblich im Langloch 42 gehalten. Die Ausrichtung der Längsrichtung 44 des Langlochs 42 kann durch ein Drehen der Schraubenführung 38 innerhalb der Stromschienenebene 8 frei verändert werden. Je nach Ausrichtung der Schraubenführung 38 und insbesondere ihres Langlochs 42 kann die Schraube 26 beispielsweise in einer parallel zur Längsrichtung der Stromschiene 4 verlaufenden Richtung 34 und in einer senkrecht zur Längsrichtung der Stromschiene 4 verlaufenden Richtung 36 verschoben werden. Dies ist durch die Pfeile 48 bzw. 50 angedeutet. Deshalb kann die Schraube 26 innerhalb des bereits erwähnten Bewegungsradius entlang der Stromschienenebene 8 beliebig verschoben werden.
Das Loch 40 der Schraubenführung 38 muss jedoch nicht zwangsweise als Langloch 42 ausgestaltet sein. Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform kann das Loch 40 der Schraubenführung 38 auch als gekrümmter Schlitz ausgestaltet sein, der so breit wie der Schraubenschaft 28 ist und sich parallel zur Stromschienenebene 8 durch die Schraubenführung 38 erstreckt. Alternativ kann das Loch 40 der Schraubenführung 38 auch kreisrund sein und einen dem Außendurchmesser des Schraubenschafts 28 entsprechenden Innendurchmesser haben. Das kreisrunde Loch der Schraubenführung 38 ist bevorzugt vom Drehmittelpunkt der Schraubenführung 38 versetzt angeordnet. Somit ist die Schraube 26 durch Drehung der Schraubenführung 38 zumindest auf einer Kreisbahn parallel zur Stromschienenebene 8 beweglich.
Die Schraubenführung 38 ist mit der Stromschiene 4 bzw. mit der Kontaktbrücke 18 formschlüssig verbindbar ausgestaltet. Insbesondere können die Schraubenführung 38 und die Stromschiene 4 bzw. die Kontaktbrücke 18 einen senkrecht zur Stromschienenebene 8 wirkenden einseitigen Formschluss eingehen.
Hierfür weist die Schraubenführung 38 einen flanschförmigen Abschnitt 52 auf, der sich auf der Kontaktbrücke 18 abstützt. Alternativ oder zusätzlich kann sich der flanschförmige Abschnitt 52 auch auf einer Flachseite 6 der Stromschiene 4 abstützen. Der flanschförmige Abschnitt 52 bildet beispielsweise einen durchgehenden Außenflansch 54, der sich in Umfangsrichtung der Schraubenführung 38 um den zylinderförmigen Abschnitt 56 herum erstreckt.
Der Außenflansch 54 hat einen Außendurchmesser, der mindestens größer als der Innendurchmesser der zentralen Öffnung 20 der Kontaktbrücke 18 bzw. größer als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 ist. Somit hat die Schraubenführung 38 einen gestuften Rand. Mit anderen Worten weist der Außenrand der Schraubenführung 38 eine stufenförmige Schulter 60 auf, die von dem flanschförmigen Abschnitt 52 und zylinderförmigen Abschnitt 56 gebildet ist.
Wie aus 4 erkennbar ist, ragt die Schraubenführung 38, insbesondere der zylinderförmige Abschnitt 56 an der dem flanschförmigen Abschnitt 52 gegenüberliegenden Seite der Kontaktbrücke 18 nicht aus der zentralen Öffnung 20 der Kontaktbrücke 18 heraus. Femer ragt die Schraubenführung 38, insbesondere der zylinderförmige Abschnitt 56 an der dem flanschförmigen Abschnitt 52 gegenüberliegenden Seite der Stromschiene 4 nicht aus der Durchgangsöffnung 16 der Stromschiene 4 heraus.
Der Modulverbinder 1 weist außerdem mindestens einen Kontaktring 62 aus elektrisch gut leitfähigem Werkstoff, beispielsweise Aluminium, Kupfer bzw. deren Legierungen auf. Der Kontaktring 62 ist hohlzylinderförmig mit einer kreisförmigen Grundfläche 68 sowie einer kreisförmigen Stirnfläche 70 ausgestaltet. An der Grundfläche 68 bildet der Kontaktring 62 eine vordefinierte Schnittstelle 64 zu einem Gegenkontakt 66 eines der zwei elektrischen Module 10.
Mit seiner Stirnfläche 70 liegt der Kontaktring 62 an einer dem flanschförmigen Abschnitt 52 der Schraubenführung 38 gegenüberliegenden Seite der Kontaktbrücke 18 an der Kontaktbrücke 18 an. Um die Berührungsfläche zwischen der Kontaktbrücke 18 und dem Kontaktring 62 zu vergrö-ßern, weist die Kontaktbrücke 18 eine geweitete Stirnfläche 72 und der Kontaktring 62 eine geweitete Stirnfläche 70 auf. Falls keine Kontaktbrücke 18 vorgesehen ist, kann der Kontaktring 62 auch unmittelbar an der dem flanschförmigen Abschnitt 52 der Schraubenführung 38 gegenüberliegenden Flachseite 6 der Stromschiene 4 anliegen.
Ferner hat der Kontaktring 62 eine durchgängige Ringöffnung 74, die mit dem Loch 40 der Schraubenführung 38 senkrecht zur Stromschienenebene 8 fluchtet. Der Schraubenschaft 28 der Schraube 26 ist zumindest abschnittsweise in die Ringöffnung 74 eingeführt.
Wie aus 4 noch erkennbar ist, weist der Modulverbinder 1 als Finger- und Berührungsschutz ein elektrisch isolierendes Gehäuse 76 auf, in dem die Stromschiene 4, die Kontaktbrücke 18, der Kontaktring 62, die Schraube 26 und die Schraubenführung 38 zumindest abschnittsweise aufgenommen sind.
Als Teil des Finger- und Berührungsschutzes ist auf dem Schraubenkopf 32 der Schraube 26 eine Kappe 88 aufgespritzt. Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform kann auf einer vom Schraubenkopf 32 wegweisenden Spitze des Schraubenschafts 28 ebenfalls eine Kappe als Teil des Finger- und Berührungsschutzes aufgesetzt oder aufgespritzt sein.
Das Gehäuse 76 weist einen ersten Gehäuseteil 78 auf, der bewegungsübertragend mit der Schraube 26 verbunden und relativ zur Stromschiene 4 beweglich ist. Der erste Gehäuseteil 78 bildet eine Abdeckung, die in sämtlichen Verschiebepositionen der Schraube 26 zusammen mit dem Rest des Gehäuses 76 die Stromschiene 4, die Schraube 26, die Schraubenführung 38 und die Kontaktbrücke 18 abdeckt. Insbesondere kann die Abdeckung sicherstellen, dass keine Spalte entstehen, die eine Berührung dieser Bauteile durch menschliche Finger ermöglichen.
Das gezeigte Gehäuse 76 weist ferner einen zweiten Gehäuseteil 80 auf, der über die Schraube 26 und über den Kontaktring 62 mit dem ersten Gehäuseteil 78 bewegungsübertragend verbunden und relativ zur Stromschiene 4 beweglich ist. Der zweite Gehäuseteil 80 ist hierbei dem ersten Gehäuseteil 78 bezüglich der Stromschiene 4 gegenüberliegend angeordnet. Mit dem zweiten Gehäuseteil 80 wird der Kontaktring 62, welcher sich auf der gegenüberliegenden Seite der Stromschiene 4 befindet, abgedeckt.
Das gezeigte Gehäuse 76 weist femer eine erste Gehäuseschale 82 und eine zweite Gehäuseschale 84 auf, wobei die zwei Gehäuseschalen 82, 84 aneinander verrastbar ausgestaltet sind. Die zwei Gehäuseschalen 82, 84 haben je eine Gehäuseöffnung 86. In der Gehäuseöffnung 86 der ersten Gehäuseschale 82 ist der erste Gehäuseteil 78 eingesetzt, während in der Gehäuseöffnung 86 der zweiten Gehäuseschale 84 der zweite Gehäuseteil 80 eingesetzt ist. Der erste Gehäuseteil 78 und der zweite Gehäuseteil 80 weisen innerhalb der jeweiligen Gehäuseöffnung 86 einen Hub bzw. Bewegungsradius auf.
Der erste Gehäuseteil 78 weist einen Schutzkragen 94 auf, der sich um die Schraube 26 herum erstreckt und in sämtlichen Verschiebepositionen zumindest abschnittsweise mit der ersten Gehäuseschale 82 senkrecht zur Stromschienenebene 8 überlappt. Der zweite Gehäuseteil 80 weist ebenfalls einen Schutzkragen 96 auf, der sich um den Kontaktring 62 erstreckt und in sämtlichen Verschiebepositionen zumindest abschnittsweise mit der zweiten Gehäuseschale 84 senkrecht zur Stromschienenebene 8 überlappt. Der jeweilige Schutzkragen 94, 96 erstreckt sich hierbei bevorzugt flanschförmig und parallel zur Stromschienenebene 8.
Der erste Gehäuseteil 78 weist femer eine Schutzhülse 98 auf, die sich in Umfangsrichtung um die Schraube 26 herum erstreckt und senkrecht vom Schutzkragen 94 in axialer Richtung hervorspringt. Die Schraube 26 ist um eine Drehachse 102 drehbar und entlang der Drehachse 102 verschieblich in der Schutzhülse 98 gehalten. Der zweite Gehäuseteil 80 weist wiederum eine Schutzhülse 100 auf, die sich in Umfangsrichtung um den Kontaktring 62 herum erstreckt und senkrecht vom Schutzkragen 96 in axialer Richtung hervorspringt.
Die Gehäuseschalen 82, 84 sind um die Stromschiene 4, die Kontaktbrücke 18, die Schraube 26, die Schraubenführung 38 und den Kontaktring 62 herum zusammengesetzt und geschlossen. Vor dem Zusammensetzen sind der erste Gehäuseteil 78 und der zweite Gehäuseteil 80 in die jeweilige Gehäuseöffnung 86 eingesetzt.
Der erste Gehäuseteil 78 liegt als ein auswechselbarer separater Zwischenring 90 vor und befindet sich zwischen der ersten Gehäuseschale 82 und dem Schraubenkopf 32 der Schraube 26. Insbesondere hält der Zwischenring 90 die Schraube 26 und die Schraubenführung 38 unverlierbar, während er selbst zwischen der ersten Gehäuseschale 82 und der Stromschiene 4 unverlierbar gehalten ist.
Hierfür weist der Schutzkragen 94 des ersten Gehäuseteils 78 einen nach außen weisenden Flansch 104 auf. Die erste Gehäuseschale 82 weist entsprechend einen nach innen weisenden Flansch 106 an ihrer Gehäuseöffnung 86 auf. Die Flansche 104, 106 überlappen in sämtlichen Verschiebepositionen zumindest abschnittsweise. Insbesondere ist der Innendurchmesser des nach innen weisenden Flansches 106 kleiner gleich dem Außendurchmesser des nach außen weisenden Flansches 104. Außerdem ist der Innendurchmesser des nach innen weisenden Flansches 106 größer als der Außendurchmesser der Schutzhülse 98.
Der zweite Gehäuseteil 80 liegt ebenfalls als separater Zwischenring 92 vor und befindet sich zwischen der zweiten Gehäuseschale 84 und dem Kontaktring 62. Insbesondere hält der Zwischenring 92 den Kontaktring 62 unverlierbar, während er selbst zwischen der zweiten Gehäuseschale 84 und der Stromschiene 4 unverlierbar gehalten ist.
Hierfür weist der Schutzkragen 96 des zweiten Gehäuseteils 80 einen nach außen weisenden Flansch 108 auf. Die zweite Gehäuseschale 84 weist entsprechend einen nach innen weisenden Flansch 110 an ihrer Gehäuseöffnung 86 auf. Die Flansche 108, 110 überlappen in sämtlichen Verschiebepositionen zumindest abschnittsweise. Insbesondere ist der Innendurchmesser des nach innen weisenden Flansches 110 kleiner gleich dem Außendurchmesser des nach außen weisenden Flansches 108. Außerdem ist der Innendurchmesser des nach innen weisenden Flansches 110 größer als der Außendurchmesser der Schutzhülse 100.
Die in 3 gezeigte Verbindungsanordnung 2 weist einen Modulverbinder 1 auf, wobei die Stromschiene 4 des Modulverbinders 1 an beiden Endabschnitten 14 jeweils eine Durchgangsöffnung 16 hat. Ferner sind die Endabschnitte 14 mit je einer Schraubenführung 38, einer Schraube 26, einer Kontaktbrücke 18 und einem Kontaktring 62 versehen. Insbesondere sind beide Endabschnitte 14 identisch ausgestaltet.
Die Verbindungsanordnung 2 weist ferner für jedes elektrische Modul 10 ein Kontaktelement 112 und ein Gegenstück 114 zur jeweiligen Schraube 26 auf. Die Gegenstücke 114 sind als Gewindehülsen 116 mit einem zum Außengewinde 30 des Schraubenschafts 28 komplementären Innengewinde 118 ausgestaltet.
Die Kontaktelemente 112 sind ausgestaltet, im zusammengeschraubten Zustand der Schrauben 26 und der Gegenstücke 114 den Modulverbinder 1 jeweils elektrisch leitend zu kontaktieren. Die Kontaktelemente 112 kontaktieren hierbei die jeweiligen Kontaktringe 62 an ihren, die Schnittstellen 64 bildenden Grundflächen 68. Falls keine Kontaktringe 62 vorgesehen sind, können die Kontaktelemente 112 auch direkt die Stromschiene 4 bzw. Kontaktbrücke 18 kontaktieren.
Falls die Kontaktelemente 112 und Gegenstücke 114 in ihren Einbaupositionen jeweils von einer vorgegebenen Sollposition abweichen, kann diese Lagetoleranz kompensiert werden, indem die Schrauben 26 zusammen mit den Kontaktringen 62 den tatsächlichen Einbaupositionen entsprechend verschoben werden. Bei Bedarf werden hierbei die Schraubenführungen 38 zurecht gedreht.
Die Schrauben 26 und Kontaktringe 62 sind so lange drehbar und verschieblich, bis die Schrauben 26 vollständig an den jeweiligen Gewindehülsen festgeschraubt sind. Nach dem Festschrauben unterbinden die resultierenden Reibungskräfte und Formschlüsse die Drehbarkeit und die Verschieblichkeit.
Alternativ kann einer der Endabschnitte 14 der Stromschiene 4 an einem der elektrischen Module 10 direkt festgeschweißt, festgeschraubt oder anderweitig ortsfest installiert sein (siehe 4). In diesem Fall würde die Verbindungsanordnung 2 nur ein Kontaktelement 112 und ein Gegenstück 114 zur Schraube 26 benötigen.
Bezugszeichen

1: Modulverbinder
2: Verbindungsanordnung
4: Stromschiene
6: Flachseite
8: Stromschienenebene
10: Modul
12: Batteriemodul
14: Endabschnitt
16: Durchgangsöffnung
18: Kontaktbrücke
20: Öffnung
22: Abschnitt
24: Rändelung
26: Schraube
28: Schraubenschaft
30: Außengewinde
32: Schraubenkopf
34: Richtung
36: Richtung
38: Schraubenführung
40: Loch
42: Langloch
44: Längsrichtung
46: Breite
48: Pfeil
50: Pfeil
52: Abschnitt
54: Außenflansch
56: Abschnitt
58: Mantelfläche
60: Schulter
62: Kontaktring
64: Schnittstelle
66: Gegenkontakt
68: Grundfläche
70: Stirnfläche
72: Stirnfläche
74: Ringöffnung
76: Gehäuse
78: Gehäuseteil
80: Gehäuseteil
82: Gehäuseschale
84: Gehäuseschale
86: Gehäuseöffnung
88: Kappe
90: Zwischenring
92: Zwischenring
94: Schutzkragen
96: Schutzkragen
98: Schutzhülse
100: Schutzhülse
102: Drehachse
104: Flansch
106: Flansch
108: Flansch
110: Flansch
112: Kontaktelement
114: Gegenstück
116: Gewindehülse
118: Innengewinde

Claims

Modulverbinder (1) zum elektrischen Verbinden zweier elektrischer Module (10), wobei der Modulverbinder (1) eine Stromschiene (4), mindestens eine gegenüber der Stromschiene (4) drehbare Schraube (26) und mindestens eine gegenüber der Stromschiene (4) drehbare Schraubenführung (38) aufweist, wobei die Stromschiene (4) mindestens eine Flachseite (6) aufweist, die eine Stromschienenebene (8) bestimmt, und mindestens ein Abschnitt der Stromschiene (4) eine sich senkrecht zur Stromschienenebene (8) durch die Stromschiene (4) hindurch erstreckende Durchgangsöffnung (16) aufweist, wobei die mindestens eine Schraubenführung (38) zumindest abschnittsweise in der Durchgangsöffnung (16) gehalten ist und ein sich parallel zur Durchgangsöffnung (16) erstreckendes Loch (40) aufweist, in dem die mindestens eine Schraube (26) zumindest abschnittsweise gehalten ist, und wobei die mindestens eine Schraube (26) parallel zur Stromschienenebene (8) verschieblich in der Durchgangsöffnung (16) gehalten ist.
Modulverbinder (1) nach Anspruch 1, wobei das Loch (40) der mindestens einen Schraubenführung (38) ein Langloch (42) ist, dessen Längsrichtung (44) sich parallel zur Stromschienenebene (8) erstreckt.
Modulverbinder (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Schraubenführung (38) einen flanschförmigen Abschnitt (52) aufweist, der sich auf der mindestens einen Flachseite (6) der Stromschiene (4) abstützt.
Modulverbinder (1) nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Schraubenführung (38) an der dem flanschförmigen Abschnitt (52) gegenüberliegenden Seite der Stromschiene (4) nicht aus der Durchgangsöffnung (16) ragt.
Modulverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine Schraubenführung (38) scheibenförmig ausgestaltet ist.
Modulverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Modulverbinder (1) mindestens eine zumindest abschnittsweise in die Durchgangsöffnung (16) der Stromschiene (4) eingepresste und/oder eingeschweißte Kontaktbrücke (18) mit einer zentralen Öffnung (20) aufweist, wobei die zentrale Öffnung (20) parallel zur Durchgangsöffnung (16) verläuft, und wobei die mindestens eine Schraubenführung (38) zumindest abschnittsweise in der zentralen Öffnung (20) drehbar gehalten ist.
Modulverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Modulverbinder (1) mindestens einen an der Stromschiene (4) anliegenden Kontaktring (62) aufweist, dessen Ringöffnung (74) mit dem Loch (40) der mindestens einen Schraubenführung (38) fluchtet.
Modulverbinder (1) nach Anspruch 7, wobei der mindestens eine Kontaktring (62) bewegungsübertragend mit der mindestens einen Schraube (26) verbunden ist.
Modulverbinder (1) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die mindestens eine Schraube (26) einen Schraubenschaft (28) mit Außengewinde (30) und einen am Schraubenschaft (28) befestigten Schraubenkopf (32) aufweist, wobei der mindestens eine Kontaktring (62) an der dem Schraubenkopf (32) gegenüberliegenden Seite der Stromschiene (4) auf den Schraubenschaft (28) gesteckt ist.
Modulverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Modulverbinder (1) ein elektrisch isolierendes Gehäuse (76) aufweist, in dem die Stromschiene (4), die mindestens eine Schraube (26) und die mindestens eine Schraubenführung (38) aufgenommen sind.
Modulverbinder (1) nach Anspruch 10, wobei das Gehäuse (76) einen ersten Gehäuseteil (78) aufweist, der bewegungsübertragend mit der mindestens einen Schraube (26) verbunden ist, relativ zur Stromschiene (4) beweglich ist und eine Abdeckung bildet, die in sämtlichen Verschiebepositionen der mindestens einen Schraube (26) zusammen mit dem Rest des Gehäuses (76) die Stromschiene (4) abdeckt.
Modulverbinder (1) nach Anspruch 11, wobei der erste Gehäuseteil (78) einen Schutzkragen (94) aufweist, der sich um die mindestens eine Schraube (26) erstreckt und in sämtlichen Verschiebepositionen der mindestens einen Schraube (26) zumindest abschnittsweise mit dem Rest des Gehäuses (76) senkrecht zur Stromschienenebene (8) überlappt.
Modulverbinder (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei der erste Gehäuseteil (78) als separates Bauteil vorliegt oder auf die mindestens eine Schraube (26) aufgespritzt ist.
Modulverbinder (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Gehäuse (76) einen zweiten Gehäuseteil (80) aufweist, der über die mindestens eine Schraube (26) mit dem ersten Gehäuseteil (78) bewegungsübertragend verbunden, relativ zur Stromschiene (4) beweglich und dem ersten Gehäuseteil (78) bezüglich der Stromschiene (4) gegenüberliegend angeordnet ist.
Verbindungsanordnung (2) mit einem Modulverbinder (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, einem Kontaktelement (112) und einem Gegenstück (114) zu der mindestens einen Schraube (26), wobei das Kontaktelement (112) ausgestaltet ist, im zusammengeschraubten Zustand der mindestens einen Schraube (26) und des Gegenstücks (114) den Modulverbinder (1) elektrisch leitend zu kontaktieren.