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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Verbindungselement in einem Fahrzeug.
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Eine der häufigsten Ausfallursachen im automobilen Umfeld stellen Unterbrechungen elektrischer Verbindungen des jeweiligen Fahrzeugs dar, die beispielweise durch Degradationseffekte der am elektrischen Verbindungssystem beteiligten Komponenten verursacht werden können. Derartige Degradationseffekte werden durch die im Fahrbetrieb auftretenden Umwelteinflüsse wie Vibrationen, Temperatur, Feuchtigkeit und/oder Schmutzentwicklung beeinflusst. Daher ist es erforderlich, elektrische Verbindungssysteme gegenüber den Auswirkungen von Degradationsmechanismen zu schützen. Dies ist insbesondere für das automatisierte Fahren von entscheidender Bedeutung, um die Hochverfügbarkeit des elektrischen Verbindungssystems sicherstellen zu können. Zudem ist es wünschenswert, drohende Ausfälle prädizieren zu können, bevor diese auftreten, um betroffene Bauteile rechtzeitig austauschen zu können.
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Es ist bekannt, elektrische Kontakte von Verbindungssystemen mit einer Schutzbeschichtung zu versehen und/oder mittels konstruktiver Ansätze Degradationsmechanismen entgegenzuwirken, beispielsweise durch den Einsatz von Clips oder dämpfenden Tüllen. Auch ist es möglich, Auswirkungen von Degradationen durch Messsysteme abzuschätzen, die Strom, Spannung und/oder Temperatur des Verbindungssystems auswerten. Derartige Lösungen sind jedoch mit einem erheblichen Aufwand und Kosten verbunden.
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Aus der
DE 20 2021 004 014 U1 ist ein elektrisches Verbinderelement bekannt, das in Starkstromnetzen von Anlagen zum Einsatz kommt, die in gewissen Zeitabständen gewartet werden müssen. Das elektrische Verbinderelement besitzt wenigstens ein wärmeleitendes Bauteil, das einen Oberflächenbereich hat, der in einer Kontaktposition von am elektrischen Verbinderelement beteiligten elektrischen Kontakten sichtbar ist. Der Oberflächenbereich ist durch ein irreversibel thermochromes Material gebildet, welches einen irreversiblen Farbumschlag zeigt, sobald eine Schwellentemperatur überschritten wird. Nachteilig an dieser Ausgestaltung ist, dass der Oberflächenbereich jederzeit freiliegt, sodass auch der Oberflächenbereich den Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, die zur Degradation des elektrischen Verbinderelements führen können.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches Verbindungselement anzugeben, dessen Zustand einfach und zuverlässig überprüfbar ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Verbindungselement in einem Fahrzeug, wobei das elektrische Verbindungselement einen ersten elektrischen Kontakt und einen zweiten elektrischen Kontakt umfasst, die innerhalb eines Verbindungsgehäuses des elektrischen Verbindungselements elektrisch leitend verbunden sind. Das Verbindungsgehäuse weist eine Gehäusekomponente auf, die thermisch mit dem ersten elektrischen Kontakt und dem zweiten elektrischen Kontakt gekoppelt ist und ein Anzeigeelement aus einem irreversibel thermochromen Material umfasst. Die Gehäusekomponente ist derart angeordnet, dass das Anzeigeelement in einem Einsatzzustand des elektrischen Verbindungselements nicht sichtbar ist und in einem Wartungszustand des elektrischen Verbindungselements sichtbar ist.
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Das Anzeigeelement ermöglicht es, über den Farbzustand des irreversibel thermochromen Materials auf einfache Weise Rückschlüsse über den Zustand des elektrischen Verbindungselements zu schließen.
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Ein irreversibel thermochromes Material ist ein Material, welches bei Überschreiten einer materialspezifischen Schwellentemperatur (auch als „Schalttemperatur“ bezeichnet) einen Farbumschlag zeigt, der auch dann nicht wieder rückgängig gemacht wird, wenn die Temperatur wieder unter die Schwellentemperatur absinkt. Auf diese Weise ist auch nach einem einmaligen Überschreiten der Schwellentemperatur, beispielsweise im Fahrbetrieb des Fahrzeugs, zu einem späteren Zeitpunkt, beispielweise während einer Wartung des Fahrzeugs, einfach und zuverlässig feststellbar, ob die Schwellentemperatur zu einem beliebigen Zeitpunkt in der Vergangenheit bereits überschritten wurde und somit ein Ausfall des elektrischen Verbindungselements droht. In diesem Fall kann das elektrische Verbindungselement proaktiv, auch noch vor dem tatsächlichen Ausfall, ausgetauscht werden, um die Funktionstüchtigkeit des Fahrzeugs sicherzustellen.
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Die Schwellentemperatur ist erfindungsgemäß derart gewählt, dass sie unterhalb einer kritischen Ausfalltemperatur liegt, bei der das elektrische Verbindungselement nicht mehr in ausreichendem Maße funktionsfähig ist.
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Ist das Verbindungsgehäuse beispielsweise aus einem Kunststoff, der bei einer kritischen Ausfalltemperatur von 150 °C nicht mehr die notwendigen mechanischen Eigenschaften aufweist, kann die Schwellentemperatur 140 °C oder weniger betragen, beispielsweise 120 °C.
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Die notwendige Temperaturdifferenz zwischen Schwellentemperatur und kritischer Ausfalltemperatur richtet sich insbesondere danach, ob das jeweilige Bauteil bei Erreichen der kritischen Ausfalltemperatur plötzlich ausfällt oder sich lediglich graduell verschlechtert.
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Irreversibel thermochrome Materialien sind beispielsweise durch den Einsatz von irreversibel thermochromen Pigmenten herstellbar, die allgemein bekannt und weltweit verfügbar sind. Derartige Pigmente sind mit verschiedenen Schwellentemperaturen und Farbumschlägen verfügbar, sodass mit geringem Aufwand das gewünschte Temperaturverhalten für den angedachten Einsatzort einstellbar ist.
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Erfindungsgemäß ist zudem vorgesehen, dass das Anzeigeelement der Gehäusekomponente im Einsatzzustand des elektrischen Verbindungselements nicht sichtbar ist, also beispielsweise im Fahrbetrieb des Fahrzeugs, jedoch in einem Wartungszustand sichtbar ist. Auf diese Weise kann das Anzeigeelement im Einsatzzustand derart angeordnet werden, dass es vor direkten Umwelteinflüssen wenigstens teilweise geschützt ist. Dies ist insbesondere bei elektrischen Verbindungselementen von Bedeutung, die in der Nähe von wärmeentwickelnden Bauteilen und/oder Flüssigkeitsleitungen des Fahrzeugs angeordnet sind, beispielsweise im Motorraum oder in der Nähe einer Antriebsbatterie. Somit erhöht sich die Zuverlässigkeit der durch das Anzeigeelement verfügbaren Information zum Zustand des elektrischen Verbindungselements, da Fehler durch Degradationseffekte am Anzeigeelement selbst vermieden oder wenigstens verringert werden können.
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Erfindungsgemäß kann das elektrische Verbindungselement auch Bestandteil eines Ladeanschlusses des Fahrzeugs sein, wobei der erste elektrische Kontakt oder der zweite elektrische Kontakt einer Ladesäule zugeordnet ist, die über den Ladeanschluss mit dem Fahrzeug verbindbar ist. In diesem Sinn ist der jeweilige der Ladesäule zugeordnete elektrische Kontakt kein Bestandteil des Fahrzeugs an sich, sondern wird lediglich temporär mit dem Fahrzeug verbunden, beispielsweise während eines Ladevorgangs. Derartige Ladeanschlüsse weisen einen besonderen Bedarf auf, einfach überwacht werden zu können, da sie in besonderem Maße Umwelteinflüssen wie Regen und Verschmutzungen ausgesetzt sind.
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Das Anzeigeelement ist erfindungsgemäß derart angeordnet, dass es als Bestandteil der Gehäusekomponente thermisch mit dem ersten elektrischen Kontakt und dem zweiten elektrischen Kontakt gekoppelt ist. Somit wirkt sich eine übermäßige Wärmeentwicklung an den elektrischen Kontakten des elektrischen Verbindungselements direkt auf das Anzeigeelement aus.
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In einer Variante ist das Anzeigeelement ein Prüfstift, der zerstörungsfrei lösbar im Verbindungsgehäuse angeordnet ist. Im Wartungszustand des elektrischen Verbindungselements kann der Prüfstift entnommen und optisch inspiziert werden, um den Zustand des elektrischen Verbindungselements zu überprüfen.
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Es ist zudem möglich, dass der Prüfstift Bestandteil eines Verriegelungsmechanismus des Verbindungsgehäuses ist, sodass der Prüfstift neben der Funktion als Zustandsindikator zugleich auch als mechanisches Befestigungsmittel wirkt.
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In einer weiteren Variante ist das Anzeigeelement eine Indikatorfläche, die im Einsatzzustand des elektrischen Verbindungselements von einer Abdeckung verdeckt ist, insbesondere vollständig verdeckt ist. In dieser Variante ist die Abdeckung im Wartungszustand des elektrischen Verbindungselements entfernbar, insbesondere zerstörungsfrei entfernbar, oder die Abdeckung kann in eine Freigabeposition überführt werden, in welcher die Indikatorfläche optisch sichtbar ist.
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Beispielsweise ist die Abdeckung über ein Scharnier mit dem Verbindungsgehäuse verbunden, sodass die Abdeckung über eine Drehbewegung in die Freigabeposition überführbar ist und die Indikatorfläche freigibt.
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Die Indikatorfläche kann ein integraler Bestandteil des Verbindungsgehäuses sein, beispielsweise indem das irreversibel thermochrome Material im entsprechenden Teil des Verbindungsgehäuses das Material des Verbindungsgehäuses bildet.
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Auch ist es möglich, dass die Indikatorfläche nachträglich auf das Verbindungsgehäuse aufgebracht ist, beispielsweise aufgeklebt, aufgedampft oder aufgesprüht ist.
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Das elektrische Verbindungselement kann ein Steckverbinder sein und das Verbindungsgehäuse ein erstes Gehäuseteilstück aufweisen, das dem ersten elektrischen Kontakt zugeordnet ist, und ein zweites Gehäuseteilstück, das dem zweiten elektrischen Kontakt zugeordnet ist.
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Das erste Gehäuseteilstück und das zweite Gehäuseteilstück sind insbesondere zerstörungsfrei voneinander lösbar.
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In Steckverbindern sind Degradationseffekte insbesondere auf Relativbewegungen der an der Steckverbindung beteiligten elektrischen Kontakte, ein Relaxieren der Anspannungskraft zwischen den beteiligten elektrischen Kontakten und auf elektrisch isolierende Schichten, beispielsweise Oxide, auf den beteiligten elektrischen Kontakten zurückzuführen. Zudem können in Steckverbindern keine beliebigen mechanischen Mittel vorgesehen werden, um Degradationsmechanismen entgegenzuwirken, da ein Steckverbinder eine maximal zulässige Steckkraft aufweist, um zerstörungsfrei lösbar montiert werden zu können. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Anzeigeelements können jedoch auch Steckverbinder einfach und zuverlässig überwacht werden, sodass auf andere aufwändige Schutzmechanismen gegenüber Degradationseffekten verzichtet werden kann. Dies ist insbesondere deswegen vorteilhaft, da in einem Fahrzeug eine Vielzahl von Steckverbindern genutzt wird, deren Zustand überwacht werden muss.
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Zudem eignet sich eine solche Ausgestaltung für den Fall, dass das elektrische Verbindungselement Bestandteil eines Ladeanschlusses des Fahrzeugs ist.
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Das Anzeigeelement kann ein Gehäuseabschnitt des ersten Gehäuseteilstücks und/oder des zweiten Gehäuseteilstücks sein. Der Gehäuseabschnitt ist in diesem Fall im Einsatzzustand des elektrischen Verbindungselements verdeckt, beispielsweise durch das jeweils andere Gehäuseteilstück.
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In einer alternativen Variante ist das elektrische Verbindungselement gecrimpt und/oder ultraschallverschweißt. Anders ausgedrückt kann das elektrische Verbindungselement derart ausgestaltet sein, dass der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt nicht zerstörungsfrei lösbar sind. Auf diese Weise können mechanisch besonders belastbare elektrische Verbindungselemente erhalten werden, deren Zustand mittels des Anzeigeelements überprüfbar ist.
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Um eine redundante Aussage zum Verhalten des elektrischen Verbindungselements zu erhalten, kann zusätzlich zum Anzeigeelement, welches im Einsatzzustand des elektrischen Verbindungselements nicht sichtbar ist, ein zusätzliches Mittel vorgesehen sein, welches Informationen zum Zustand des elektrischen Verbindungselements liefert.
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Beispielsweise kann der erste elektrische Kontakt und/oder der zweite elektrische Kontakt elektrisch leitend mit einer Litze verbunden sein, die mit einer Isolierbeschichtung ummantelt ist, wobei die Isolierbeschichtung ein thermochromes Material umfasst oder aus einem thermochromen Material ist.
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Es wurde erkannt, dass eine verstärkte Wärmeentwicklung an den elektrischen Kontakten des elektrischen Verbindungselements aufgrund der üblicherweise hohen thermischen Leitfähigkeit derartiger elektrischer Kontakte auch dazu führen kann, dass mit den elektrischen Kontakten verbundene Bauteile erwärmt werden. Es ist daher auch möglich, den Zustand des elektrischen Verbindungselements anhand der Temperaturentwicklung an diesen verbundenen Bauteilen zu überwachen. Zu diesem Zweck können ebenfalls thermochrome Materialien zum Einsatz kommen, um es auf einfache Weise zu gestatten, den Zustand optisch zu überprüfen.
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Insbesondere ergibt sich auf diese Weise ein zweistufiges Überprüfungsverfahren, in dem über die Farbe der Isolierbeschichtung der Litze, die auch optisch jederzeit zugänglich sein kann, eine erste Einschätzung erlangt wird, ob das elektrische Verbindungselement bereits so stark degradiert ist, dass es ausgetauscht werden sollte. Ist dies der Fall, kann das Anzeigeelement, welches lediglich im Wartungszustand optisch zugänglich ist, überprüft werden, um eine zweite Einschätzung zu erhalten.
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Auch ist es möglich, dass das elektrische Verbindungselement eine Tülle oder eine Dichtung umfasst, in die das Verbindungsgehäuse zumindest teilweise aufgenommen ist, wobei die Tülle oder die Dichtung ein thermochromes Material umfasst oder aus einem thermochromen Material ist. Analog zur Isolierbeschichtung ergibt sich auf diese Weise ein zweistufiger Überprüfungsmechanismus des Zustands des elektrischen Verbindungselements.
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In noch einer weiteren Variante weist ein Träger oder ein Gehäuse einer Stromschiene, mit der das elektrische Verbindungselemente elektrisch verbunden ist, ein thermochromes Material auf, sodass über das Farbverhalten der Stromschiene eine erste Indikation zum Zustand des elektrischen Verbindungselements möglich ist.
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Bevorzugt ist das elektrische Verbindungselement Bestandteil eines Gleichstromnetzes des Fahrzeugs. Anders ausgedrückt eignet sich das elektrische Verbindungselement insbesondere zur Verwendung in einem Gleichstromnetz eines Fahrzeugs, beispielsweise in einem 12V-Bordnetz des Fahrzeugs.
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Insbesondere im Fall, dass das elektrische Verbindungselement ein Bestandteil eines Ladeanschlusses des Fahrzeugs ist, kann das elektrische Verbindungselement sowohl Bestandteil eines Gleichstromnetzes als auch Bestandteil eines Wechselstromnetzes sein, sodass der Ladeanschluss sowohl für Ladevorgänge mit Gleichstrom als auch für Ladevorgänge mit Wechselstrom eingerichtet sein kann.
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Weitere Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die nicht ein einem einschränkenden Sinn verstanden werden sollen, sowie aus den Figuren. In diesen zeigt:
- - 1 schematisch eine erste Ausführungsform eines elektrischen Verbindungselements mit einem Anzeigeelement, bevor eine Schwellentemperatur des Anzeigeelements erreicht wurde,
- - 2 das elektrische Verbindungselement aus 1, nachdem die Schwellentemperatur des Anzeigeelements überschritten wurde,
- - 3 schematisch eine zweite Ausführungsform des elektrischen Verbindungselements, bevor die Schwellentemperatur des Anzeigeelements erreicht wurde,
- - 4 das elektrische Verbindungselement aus 3, nachdem die Schwellentemperatur des Anzeigeelements überschritten wurde,
- - 5 schematisch eine dritte Ausführungsform des elektrischen Verbindungselements, bevor die Schwellentemperatur des Anzeigeelements erreicht wurde,
- - 6 das elektrische Verbindungselement aus 5, nachdem die Schwellentemperatur des Anzeigeelements überschritten wurde,
- - 7 schematisch eine vierte Ausführungsform des elektrischen Verbindungselements, bevor die Schwellentemperatur des Anzeigeelements erreicht wurde,
- - 8 das elektrische Verbindungselement aus 7, nachdem die Schwellentemperatur des Anzeigeelements überschritten wurde,
- - 9 schematisch eine vierte Ausführungsform des elektrischen Verbindungselements, bevor die Schwellentemperatur des Anzeigeelements erreicht wurde, und
- - 10 das elektrische Verbindungselement aus 9, nachdem die Schwellentemperatur des Anzeigeelements überschritten wurde.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungselements 10 in einem (nicht näher dargestellten) Fahrzeug. Bei dem Fahrzeug handelt es sich beispielsweise um ein wenigstens teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug.
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Das elektrische Verbindungselement 10 ist ein Steckverbinder, der aus zwei miteinander verbunden Steckverbinderhälften 12 und 14 zusammengesetzt ist.
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Die Steckverbinderhälfte 12 wird durch einen ersten elektrischen Kontakt 16 definiert, dem ein erstes Gehäuseteilstück 18 zugeordnet ist, während die Steckverbinderhälfte 14 durch einen zweiten elektrischen Kontakt 20 definiert ist, dem ein zweites Gehäuseteilstück 22 zugeordnet ist.
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Das erste Gehäuseteilstück 18 und das zweite Gehäuseteilstück 22 bilden zusammen ein Verbindungsgehäuse 24.
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1 zeigt das elektrische Verbindungselement 10 in einem Einsatzzustand, in welchem der erste elektrische Kontakt 16 in den zweiten elektrischen Kontakt 20 derart eingreift, dass die beiden elektrischen Kontakte 16 und 20 elektrisch über eine Kontaktierungsstelle 26 miteinander verbunden sind (in den Figuren mittels eines Sterns schematisch angedeutet).
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In der gezeigten Ausführungsform ist dazu der erste elektrische Kontakt 16 als Schwert und der zweite elektrische Kontakt 20 als zum Schwert komplementäre Buchse ausgestaltet. Es versteht sich, dass auch andere Arten der Kontaktierungsstelle 26 und Ausgestaltungen der elektrischen Kontakte 16 und 20 möglich sind.
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Die elektrischen Kontakte 16 und 20 sind über Leitungsenden 28 mit weiteren Komponenten eines elektrischen Leitungsnetzes des Fahrzeugs elektrisch verbunden, auf die hier nicht näher eingegangen wird. Beispielsweise handelt es sich um ein 12V-Bordnetz des Fahrzeugs.
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Das Verbindungsgehäuse 24 verfügt erfindungsgemäß über eine Gehäusekomponente 30, die thermisch mit dem ersten elektrischen Kontakt 16 und dem zweiten elektrischen Kontakt 20 gekoppelt ist. Beispielsweise ist die Gehäusekomponente 30 derart angeordnet, dass an der Kontaktierungsstelle 26 entstehende Wärme wenigstens indirekt an die Gehäusekomponente 30 abgegeben werden kann.
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Wie in 1 zu sehen, umfasst die Gehäusekomponente 30 ein Anzeigeelement 32, das in der ersten Ausführungsform als Prüfstift 33 ausgebildet ist.
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Der Prüfstift 33 ist mit einem Griffelement 34 verbunden und zerstörungsfrei lösbar in eine Aussparung 36 eingesetzt, die sich durch das Verbindungsgehäuse 24 hindurch erstreckt, nämlich durch das zweite Gehäuseteilstück 22.
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Somit ragt der Prüfstift 33 in einen Innenraum des Verbindungsgehäuses 24 hinein und endet im Bereich der Kontaktierungsstelle 26, jedoch ohne diese zu berühren. Auf diese Weise ist, durch die innerhalb des Verbindungsgehäuse 24 herrschende Atmosphäre, ein Wärmeübertrag von der Kontaktierungsstelle 26 auf den Prüfstift 33 ermöglicht.
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Das Anzeigeelement 32, also der Prüfstift 33, ist somit von außen nicht sichtbar, solange das elektrische Verbindungselement 10 im Einsatzzustand ist, ist jedoch der Wärme ausgesetzt, die sich an der Kontaktierungsstelle 26 entwickelt.
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Der Prüfstift 33 umfasst ein irreversibel thermochromes Material, sodass sich die Farbe des Prüfstifts 33 von einer Ausgangsfarbe, beispielweise weiß, zu einer Warnfarbe, beispielsweise rot, ändert, sofern sich der Prüfstift 33 über eine Schwellentemperatur erwärmt.
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Die Schwellentemperatur ist so gewählt, dass diese erreicht wird, sobald an der Kontaktierungsstelle 26 derart viel Wärme entsteht, dass dies als Indikator für einen bevorstehenden Ausfall des elektrischen Verbindungselements 10 aufgefasst werden kann. Somit können über die Farbe des Anzeigeelements 32 - rechtzeitig, bevor es zum Ausfall kommt - zuverlässig Rückschlüsse über den Zustand der elektrischen Kontaktierungsstelle 26 beziehungsweise der beteiligten elektrischen Kontakte 16 und 20 gewonnen werden.
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Es versteht sich, dass der Farbumschlag nicht schlagartig stattfinden muss. Es ist auch möglich, dass bereits ein erster Teilbereich des Prüfstifts 33 einen Farbumschlag zeigt, während ein zweiter Teilbereich des Prüfstift 33 noch keinem Farbumschlag unterliegt.
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2 zeigt das elektrische Verbindungselement 10, nachdem die Schwellentemperatur erreicht wurde. Es ist zu erkennen, dass sich der Prüfstift 33 verfärbt hat, wie durch die Schraffur in 2 angedeutet.
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In einem Wartungszustand des elektrischen Verbindungselements 10, beispielsweise während einer planmäßigen Inspektion des Fahrzeugs, kann der Prüfstift 33 mittels des Griffelements 34 entnommen und optisch inspiziert werden, wie in 2 durch einen Pfeil angedeutet.
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Dadurch, dass der Prüfstift 33 im Einsatzzustand des elektrischen Verbindungselements 10 nach außen abgedeckt ist, ist der Prüfstift 33 gegen Umwelteinflüsse geschützt, beispielsweise vor Verschmutzungen und Feuchtigkeit sowie Temperatureinflüssen, die durch Komponenten des Fahrzeugs außerhalb des elektrischen Verbindungselements 10 hervorgerufen werden. Auf diese Weise ermöglicht das erfindungsgemäße Anzeigeelement 32 eine besonders zuverlässige Aussage zum Zustand des elektrischen Verbindungselements 10.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungselements 10.
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Die zweite Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der ersten Ausführungsform, sodass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Gleiche oder funktionsgleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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In der zweiten Ausführungsform umfasst die Gehäusekomponente 30 eine Abdeckung 38, die über ein Scharnier 40 mit dem Verbindungsgehäuse 24 verbunden ist, nämlich mit dem zweiten Gehäuseteilstück 22.
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Die Abdeckung 38 kann somit in einer Drehbewegung von der in 3 dargestellten Ausgangsposition in eine Freigabeposition verstellt werden, wie durch einen Pfeil angedeutet ist.
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In der zweiten Ausführungsform ist das Anzeigeelement 32 als Indikatorfläche 41 ausgebildet, die zwischen der Abdeckung 38 und dem zweiten Gehäuseteilstück 22 angeordnet ist.
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Die Indikatorfläche 41 ist beispielsweise auf das zweite Gehäuseteilstück 22 aufgeklebt, aufgedampft oder aufgesprüht.
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Im Einsatzzustand des elektrischen Verbindungselements 10 ist die Indikatorfläche 41 von der Abdeckung 38 verdeckt und vor Umwelteinflüssen geschützt, während der Wartungszustand durch Verstellen der Abdeckung 38 in die Freigabeposition auf einfache Weise erreicht und die Indikatorfläche 41 überprüft werden kann.
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4 zeigt das elektrische Verbindungselement 10 der zweiten Ausführungsform, nachdem die Schwellentemperatur des Anzeigeelements 32, also der Indikatorfläche 41, erreicht worden ist.
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5 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungselements 10.
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Die dritte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen den vorherigen Ausführungsformen, sodass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Gleiche oder funktionsgleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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In der dritten Ausführungsform ist das Anzeigeelement 32 als Gehäuseabschnitt 42 des ersten Gehäuseteilstücks 18 ausgebildet. Anders ausgedrückt ist das Anzeigeelement 32 integraler Bestandteil des ersten Gehäuseteilstücks 18, wobei in dem Teil, welches den Gehäuseabschnitt 42 bildet, das erste Gehäuseteilstück 18 aus einem irreversibel thermochromen Material ist.
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Der Gehäuseabschnitt 42 ist in diesem Fall derart angeordnet, dass er im Einsatzzustand des elektrischen Verbindungselements 10 von außen nicht sichtbar ist. In der in 5 gezeigten Variante wird dies dadurch erreicht, dass das erste Gehäuseteilstück 18 einen geringeren Außendurchmesser aufweist als das zweite Gehäuseteilstück 22 und das erste Gehäuseteilstück 18 in das zweite Gehäuseteilstück 22 eingesetzt ist, wobei der Gehäuseabschnitt 42 vollständig vom zweiten Gehäuseteilstück 22 aufgenommen ist.
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In der dargestellten Variante ist der Gehäuseabschnitt 42 lediglich am in 5 gezeigten oberen Ende des ersten Gehäuseteilstücks 18 angeordnet. Es versteht sich, dass der Gehäuseabschnitt 42 auch anders ausgeformt sein kann, beispielsweise einen umlaufenden Bereich des ersten Gehäuseteilstücks 18 bildet.
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6 zeigt den Zustand der dritten Ausführungsform, nachdem die Schwellentemperatur des Gehäuseabschnitts 42 erreicht wurde, das heißt, nachdem die irreversible Farbänderung des thermochromen Materials eingetreten ist.
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Die beiden Gehäuseteilstücke 18 und 22 können im Wartungszustand voneinander zerstörungsfrei gelöst werden, sodass der Gehäuseabschnitt 42 inspiziert werden kann.
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7 zeigt eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungselements 10.
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Die vierte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen den vorherigen Ausführungsformen, sodass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Gleiche oder funktionsgleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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In der vierten Ausführungsform sind sowohl der erste elektrische Kontakt 16 als auch der zweite elektrisch Kontakt 20 jeweils mit einer Litze 44 elektrisch leitend verbunden, insbesondere mittels einer Crimpverbindung.
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Jede der Litzen 44 verfügt über eine Isolierbeschichtung 46, die die jeweilige Litze 44 elektrisch isoliert, wobei die Isolierbeschichtung 46 ein irreversibel thermochromes Material ist oder umfasst.
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Entsprechend verfügt das elektrische Verbindungselement 10 gemäß der vierten Ausführungsform über zwei verschiedene Komponenten, die eine Degradation der elektrischen Kontaktierungsstelle 26 anzeigen können: Einerseits das Anzeigeelement 32, das in der gezeigten Variante analog zur dritten Ausführungsform als Gehäuseabschnitt 42 ausgestaltet ist, und andererseits die Isolierbeschichtung 46.
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Wie in 8 zu erkennen ist, welche den Zustand des elektrischen Verbindungselements 10 nach Erreichen der Schwellentemperatur zeigt, sind die Litzen 44 und somit die Isolierbeschichtungen 46 mit dem jeweils zugeordneten elektrischen Kontakt 16 bzw. 20 thermisch gekoppelt, wie anhand von Pfeilen schematisch verdeutlicht ist.
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Somit führt eine erhöhte Temperaturentwicklung an der Kontaktierungsstelle 26 nicht nur dazu, dass das Anzeigeelement 32 erwärmt wird, sondern auch die Isolierbeschichtungen 46. Dadurch wird es möglich, dass durch ein Auslösen des irreversiblen Farbumschlags der Isolierbeschichtung 46 angezeigt wird, dass das elektrische Verbindungselement 10 in den Wartungszustand überführt und das Anzeigeelement 32, welches gegen Umwelteinflüsse besser abgeschirmt ist als die Isolierbeschichtungen 46, überprüft werden sollte.
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Die Schwellentemperaturen des Anzeigeelements 32 und der Isolierbeschichtungen 46 können unterschiedlich sein, um an die unterschiedliche Entfernung zur Kontaktierungsstelle 26 angepasst zu sein.
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9 zeigt eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungselements 10.
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Die fünfte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen den vorherigen Ausführungsformen, sodass im Folgenden lediglich auf Unterschiede eingegangen wird. Gleiche oder funktionsgleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen und es wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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In der fünften Ausführungsform ist das erste Gehäuseteilstück 18 in einer Tülle 48 aufgenommen, die aus einem irreversibel thermochromen Material ist oder ein solches umfasst.
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Es versteht sich, dass auch das zweite Gehäuseteilstück 22 eine Tülle 48 aufweisen könnte oder das gesamte Verbindungsgehäuse 24 von einer Tülle 48 umgeben sein kann.
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Analog zur Tülle 48 kann auch eine (nicht dargestellte) Dichtung eingesetzt sein.
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In der fünften Ausführungsform ist, ähnlich zur vierten Ausführungsform, ein doppelter Mechanismus zum Abschätzen des Zustands des elektrischen Verbindungselements 10 vorgesehen: Sowohl das Anzeigeelement 32 (in der dargestellten Variante analog zur zweiten Ausführungsform als Indikatorfläche 41 ausgestaltet) als auch die Tülle 48 sind thermisch mit der Kontaktierungsstelle 26 gekoppelt und zeigen einen irreversiblen Farbumschlag sobald die jeweilige Schwellentemperatur erreicht ist, wobei sich die Schwellentemperatur der Tülle 48 von derjenigen der Indikatorfläche 41 unterscheiden kann.
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Sofern anhand der Tülle 48 ein Farbumschlag festgestellt wird, wie in 10 angedeutet, kann die Abdeckung 38 in die Freigabeposition überführt und anhand der Indikatorfläche 41 überprüft werden, ob das elektrische Verbindungselement 10 ausgetauscht werden sollte.
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Die Tülle 48 sorgt zugleich dafür, dass das erste Gehäuseteilstück 18 gegen Umwelteinflüsse geschützt wird.
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Insgesamt zeichnet sich das erfindungsgemäße elektrische Verbindungselement 10 durch eine einfache und zuverlässige Möglichkeit aus, den Zustand der elektrischen Kontaktierungsstelle 26 abschätzen zu können, sodass ein Austausch des elektrischen Verbindungselements 10 vorgenommen werden kann, bevor es zu einem Ausfall kommt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202021004014 U1 [0004]
