DE102023104242A1

DE102023104242A1 - Mehrteiliges Steckerbauteil sowie Baugruppe und Kraftfahrzeug damit

Info

Publication number: DE102023104242A1
Application number: DE102023104242.4A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Schmid
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2023-02-21
Filing date: 2023-02-21
Publication date: 2024-08-22
Also published as: US20240283200A1; CN118539202A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steckerbauteil (4) zur Anordnung an einem Gehäuse (2), eine damit ausgestattete elektrische Baugruppe (1) und ein Kraftfahrzeug (30) damit. Das Steckerbauteil (4) weist einen Innenteil (11) mit einem Aufnahmebereich (12) und einem Befestigungsbereich (13) auf, die gleichzeitig durch einen ersten Durchbruch (7) und einen zweiten Durchbruch (8) in einer Wand (5) des Gehäuses (2) steckbar sind. Das Steckerbauteil (4) weist weiter einen Außenteil (14) zum Aufstecken auf den Aufnahmebereich (12) des Innenteils (11) auf. Der Außenteil (14) und der Befestigungsbereich (13) weisen dabei zueinander korrespondierende Befestigungsmerkmale (19, 20) für eine Befestigung des Außenteils (14) und des Befestigungsbereichs (13) miteinander auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steckerbauteil zur Anordnung an einem Gehäuse und eine entsprechende elektrische Baugruppe mit einem solchen Gehäuse und Steckerbauteil. Die Erfindung betrifft weiter ein Kraftfahrzeug, das eine solche elektrische Baugruppe aufweist.
Steckerbauteile bzw. Steckverbinder für elektrische Verbindungen werden heutzutage in einer Vielzahl von Varianten und Anwendungen eingesetzt. Dabei gibt es verschiedene Herausforderungen, wie beispielsweise eine möglichst einfache und effiziente Fertigung bzw. Montage, das Sicherstellen einer zuverlässigen elektromagnetischen Abschirmung, eine ausreichende elektrische Isolierung auch bei HV-Anwendungen (HV: high-Vortage), eine ausreichende Entwärmung und/oder dergleichen mehr. Es gibt bereits verschiedene Lösungsansätze für diese Herausforderungen, wobei aber nach wie vor Potenzial und Bedarf für Verbesserungen besteht.
Als einen Ansatz beschreibt die DE 10 2018 104 536 A1 ein Festteil eines Steckverbinders zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung durch eine Wand eines Strukturbauteils. Das Festteil weist dabei einen steckbares Kontaktelement zum elektrischen Kontaktieren eines gegengleichen Kontaktelements eines Losteils des Steckverbinders auf. Weiter weist das Festteil einen elektrisch isolierenden Wärmetransportbereich auf, der eine Bodenplatte des Festteils wärmeleitend mit dem Kontaktelement verbindet.
Als weiteren Ansatz beschreibt die DE 10 2011 004 347 A1 einen elektrischen Verbinder zum Herstellen einer Steckverbindung mit einem Gegenverbinder sowie ein entsprechendes Stecksystem. Der Verbinder weist dabei ein Gehäuse, eine daran angeordnete Dichtung und einen ebenfalls an dem Gehäuse angeordneten und der Dichtung zugeordneten Dichtungshalter auf. Der Dichtungshalter ist dabei beweglich an dem Gehäuse angeordnet, um bei dem Herstellen der Steckverbindung in Richtung der Dichtung bewegt und gegen die Dichtung gedrückt zu werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine besonders einfache und aufwandsarme Fertigung und Montage einer elektrischen Baugruppe mit einem Gehäuse und einem daran angeordneten elektrischen Steckanschluss zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Haupt- und Nebenansprüche bzw. der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart. Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen, die im Rahmen der Beschreibung für einen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche dargelegt sind, sind zumindest analog als Merkmale, Vorteile und mögliche Ausgestaltungen des jeweiligen Gegenstands der anderen unabhängigen Ansprüche sowie jeder möglichen Kombination der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche, gegebenenfalls in Verbindung mit einem oder mehr der Unteransprüche, anzusehen.
Das erfindungsgemäße Steckerbauteil ist zur Anordnung an einem Gehäuse vorgesehen, also ausgestaltet. Bei dem Steckerbauteil kann es sich also beispielsweise um einen Einbaustecker, aber insbesondere um eine Steckerbuchse handeln. Das Steckerbauteil kann insbesondere zum Einbau in eine elektrische Baugruppe, mit mehreren Teilen oder Komponenten mit eigenen Gehäusen ausgestaltet sein bzw. besonders nutzbringend verwendet werden. Eine solche elektrische Baugruppe kann beispielsweise ein elektrisches Energiespeichersystem, etwa für ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug oder dergleichen, sein. Darin kann das Gehäuse beispielsweise ein Gehäuse einer Leistungselektronik sein und die Baugruppe eine Batterie, insbesondere eine Sekundärbatterie, mit einem eigenen Batteriegehäuse umfassen, wobei eine elektrische Verbindung der Batterie mit der Leistungselektronik über das erfindungsgemäße Steckerbauteil realisiert werden kann. Ebenso sind aber eine Vielzahl anderer Anwendungsfälle der vorliegenden Erfindung möglich.
Das erfindungsgemäße Steckerbauteil weist ein Verbindungsende auf, an dem zum Herstellen einer elektrischen Verbindung ein korrespondierendes Steckerelement in einer bestimmungsgemäßen Steckrichtung an das erfindungsgemäße Steckerbauteil steckbar ist. Wenn es sich bei dem erfindungsgemäßen Steckerbauteil beispielsweise um eine Steckerbuchse handelt, kann das korrespondierende Steckerelement ein entsprechender Stecker sein. Ebenso kann es sich bei dem erfindungsgemäßen Steckerbauteil prinzipiell um einen Einbaustecker und bei dem korrespondierenden Steckerelement um eine entsprechende Kupplung handeln. Je nach Ausgestaltung kann das korrespondierende Steckerelement zum Herstellen der elektrischen Verbindung also an dem erfindungsgemäßen Steckerbauteil eingesteckt, aufgesteckt oder angesteckt werden oder dergleichen. Weiter weist das Steckerbauteil ein dem Verbindungsende in der Steckrichtung gegenüberliegendes Anschlussende sowie einen Innenteil und einen Außenteil auf. Das Verbindungsende und das Anschlussende können hier allgemein oder pauschal die sich in der Steckrichtung gegenüberliegenden Endbereiche oder Außenseiten des Steckerelements bezeichnen. Der Innenteil und der Außenteil können separat vorgefertigte und in bestimmungsgemäßer Einbaulage bzw. im endmontierten Zustand des Steckerbauteils miteinander verbundene Bauteile sein. Der Innenteil und der Außenteil können beispielsweise jeweils zumindest teilweise aus einem elektrisch isolierenden Kunststoffmaterial gefertigt sein, beispielsweise als Spritzgussteil oder dergleichen.
Erfindungsgemäß weist der Innenteil einen Aufnahmebereich mit darin aufgenommenen bzw. angeordneten elektrischen Kontaktelementen und wenigstens einen Befestigungsbereich auf. Die elektrischen Kontaktelemente können elektrische Anschlüsse sein, die beispielsweise als Kontaktöffnungen oder Kontaktschienen oder dergleichen ausgestaltet sein können. Die Kontaktelemente können also insbesondere aus einem metallischen bzw. elektrisch leitfähigen Material gefertigt sein. Dabei können die Kontaktelemente als Teil des Innenteils oder als separate Bauteile verstanden werden. Der Aufnahmebereich und der Befestigungsbereich sind an dem Anschlussende miteinander verbunden bzw. dort ineinander übergehend ausgestaltet. In einem zwischen dem Anschlussende und dem Verbindungsende liegenden Bereich oder Abschnitt sind der Aufnahmebereich und der Befestigungsbereich hingegen senkrecht zu der Steckrichtung, also in einer entsprechenden senkrecht zu der Steckrichtung stehenden Querrichtung voneinander beabstandet. Mit anderen Worten kann der Aufnahmebereich also beispielsweise eine in der Steckrichtung verlaufende zentrale Mittellängsachse des Innenteils unmittelbar umgeben, während der wenigstens eine Befestigungsbereich in der Querrichtung, also beispielsweise in radialer Richtung weiter von der zentralen Mittellängsachse beabstandet ist, wobei entlang dieser Querrichtung eine Lücke oder ein Abstand zwischen dem Aufnahmebereich und dem Befestigungsbereich vorhanden ist. Beispielsweise können der Aufnahmebereich und der Befestigungsbereich an verschiedenen Positionen von einem Endbereich des Innenteils an dem Anschlussende in der Steckrichtung in Richtung des Verbindungsendes wegragen. Dabei können der Aufnahmebereich und der Befestigungsbereich parallel zueinander verlaufen bzw. längserstreckt sein.
Durch die hier vorgesehene Ausgestaltung sind gleichzeitig der Aufnahmebereich durch einen ersten Durchbruch in einer Wand des Gehäuses und der wenigstens eine Befestigungsbereich durch einen jeweiligen danebenliegenden zweiten Durchbruch in der Wand des Gehäuses steckbar. Der Innenteil kann also insbesondere in ein Gehäuseinneres des Gehäuses eingesetzt und von dort aus durch die Durchbrüche in der Gehäusewand gesteckt werden, sodass der Innenteil dann teilweise aus dem Gehäuse hinausragen kann. Der Innenteil kann dann durch die dann in dem Gehäuseinneren liegende Verbindung des Aufnahmebereichs und des Befestigungsbereichs, also den Endbereich an dem Anschlussende des Innenteils daran gehindert werden, vollständig durch die Gehäusewand hindurch zu rutschen. Diese Verbindung kann also in bestimmungsgemäßer Einbaulage gehäuseinnenseitig einen zwischen den für den Aufnahmebereich und den Befestigungsbereich vorgesehenen Durchbrüchen verlaufenden Teil oder Steg der Gehäusewand überdecken. Hingegen können dem Verbindungsende des Innenteils zugewandte Seiten oder Enden des Aufnahmebereichs und des Befestigungsbereichs in der Steckrichtung durch die Gehäusewand bzw. die entsprechenden Gehäusedurchbrüche der Gehäusewand aus dem Gehäuse herausragen.
Der Innenteil einschließlich des Aufnahmebereichs, des wenigstens einen Befestigungsbereichs und deren Verbindung kann dabei insbesondere einteilig bzw. einstückig ausgestaltet sein. Obwohl dies nicht zwingend notwendig ist, kann dadurch gegebenenfalls eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung und Montage des Steckerbauteils ermöglicht und ein Entstehen von Kriechstrecken oder Undichtigkeiten zwischen entsprechenden Einzelteilen des Innenteils vermieden werden.
Erfindungsgemäß ist der Außenteil zum Aufstecken auf den Aufnahmebereich des Innenteils an dem Verbindungsende in der Steckrichtung, also von dem Verbindungsende zu dem Anschlussende hin ausgestaltet, sodass er dann, also in auf den Aufnahmebereich aufgesteckter Position, den Aufnahmebereich senkrecht zu der Steckrichtung umgibt und in der Steckrichtung betrachtet den Befestigungsbereich zumindest teilweise überdeckt. Der Außenteil kann also eine zentrale Ausnehmung aufweisen, die den Außenteil in der Steckrichtung vollständig durchgreift und einen verbindungsendseitigen Teil des Aufnahmebereichs aufnehmen kann bzw. in bestimmungsgemäßer Einbaulage aufnimmt.
Erfindungsgemäß weisen der Außenteil und der Befestigungsbereich des Innenteils zueinander korrespondierende Befestigungsmerkmale für eine Befestigung des Außenteils an dem Befestigungsbereich bzw. des Außenteils und des Befestigungsbereichs miteinander auf. Solche Befestigungsmerkmale können beispielsweise Schraubenlöcher, ineinandergreifende Teile einer Rast- oder Clipsverbindung und/oder dergleichen mehr sein oder umfassen.
Wenn beispielsweise der Innenteil bereits an dem Gehäuse derart montiert ist, dass er dessen Gehäusewand durchgreift, kann der Außenteil vollständig von außerhalb des Gehäuses auf den Aufnahmebereich aufgesteckt und an dem Befestigungsbereich befestigt werden. In dieser bestimmungsgemäßen Einbau- bzw. Montageposition des Innenteils und des Außenteils, also des vollständigen Steckerbauteils, kann sich dann ein Teil der Gehäusewand zwischen dem Innenteil und dem Außenteil befinden. Durch das Befestigen des Außenteils an dem Befestigungsbereich, also an dem Innenteil kann somit sowohl der Innenteil als auch der Außenteil relativ zu dem jeweils anderen Teil des Steckerbauteils und in bestimmungsgemäßer Einbaulage auch relativ zu der Gehäusewand fixiert werden, insbesondere auch in der Steckrichtung. Damit kann das derart montierte Steckerbauteil dann eine stabile und lagefeste Anschlussmöglichkeit für das korrespondierende Steckerelement bilden bzw. bereitstellen.
Es sei hier angemerkt, dass der Innenteil und der Außenteil beide Teil eines einzigen Steckerbauteils, also beispielsweise einer Steckerbuchse, sind. Der Innenteil und der Außenteil sind hier also nicht etwa als die beiden Teile einer vollständigen Steckverbindung, also beispielsweise nicht als Buchse und korrespondierender Stecker zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steckerbauteils kann wie bereits angedeutet eine Vorabmontage des Innenteils an dem Gehäuse mit einer abschließenden innenseitigen elektrischen Kontaktierung der Kontaktelemente des Steckerbauteils und einer abschließenden Abdichtung des Gehäuses gegen dessen Umgebung ermöglichen. Diese Abdichtung des Gehäuses muss dann zum Montieren des Außenteils des Steckerbauteils in einem späteren Fertigungs- oder Montageschritt nicht wieder aufgebrochen und erneut hergestellt und geprüft werden. Es ist dann also zum Montieren des Außenteils keine Zugänglichkeit zu dem Gehäuseinneren für die Kontaktierung von in dem Gehäuse elektrisch an den Innenteil angeschlossenen Komponenten mehr notwendig. Damit kann insgesamt eine einfachere, schnellere, kostengünstigere und zuverlässigere Montage bzw. Fertigung ermöglicht werden als bei der Verwendung herkömmlicher Lösungen. Ebenso kann durch die vorliegende Erfindung eine im Vergleich vereinfachte bzw. effizientere Logistik ermöglicht werden, beispielsweise bei einer Fertigung des Gehäuses mit darin angeordneten Komponenten und dem integrierten Innenteil des erfindungsgemäßen Steckerbauteils einerseits und einer Endmontage der dieses Gehäuse und den Außenteil des Steckerbauteils umfassenden Baugruppe andererseits an verschiedenen Orten. Vorteilhaft kann zudem der Innenteil bei der Montage an dem Gehäuse durch das Hindurchstecken durch die Durchbrüche in der Gehäusewand automatisch in den die Gehäusewand aufspannenden Raumrichtungen zentriert bzw. ausgerichtet werden. Dabei kann der Innenteil zunächst senkrecht dazu, also in der Steckrichtung beweglich bleiben. Dies kann einen besonders einfachen Toleranzausgleich bei der Endmontage bzw. der späteren Montage des Außenteils ermöglichen. Zudem kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Steckerbauteils eine besonders einfache und aufwandsarme Realisierung bzw. Integration einer EMV-Abschirmung (EMV: elektromagnetische Verträglichkeit) trotz Toleranzen insbesondere in Steckrichtung bei der Montage ermöglichen. Darauf wird an anderer Stelle noch näher eingegangen.
In einer möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die zueinander korrespondierenden Befestigungsmerkmale des Außenteils und des Befestigungsbereichs als in der Steckrichtung längserstreckte Schrauben- bzw. Schraublöcher ausgestaltet. Mit anderen Worten kann also der Außenteil mit oder an dem Befestigungsbereich verschraubt werden. Dabei kann zumindest das wenigstens eine Schraubloch in dem Befestigungsteil - oder auch das wenigstens eine Schraubloch in dem Außenteil - ein Gewinde aufweisen. Das Schraubloch in dem Befestigungsteil kann insbesondere als Sackloch ausgestaltet sein, während das Schraubloch in dem Außenteil insbesondere als Durchgangsloch ausgestaltet sein kann. Das Befestigungsmerkmal des Außenteils kann beispielsweise in einem Kragen oder Flanschbereich des Außenteils angeordnet sein, der beispielsweise einen Schaftbereich ringsum umgeben kann. Dieser Schaftbereich kann an dem Innenteil anliegen bzw. parallel zu diesem verlaufen. Die hier vorgeschlagene Ausgestaltung der Befestigungsmerkmale als Schrauben- bzw. Schraublöcher, also die Befestigung des Außenteils an dem Befestigungsbereich mittels Verschrauben, kann mehrere nützliche Eigenschaften mit sich bringen. So können durch das Verschrauben sowohl der Außenteil als auch der Innenteil mit einer vordefinierten Kraft aneinander bzw. an das Gehäuse gezogen werden. Dabei können ohne weiteres Lagetoleranzen, also unterschiedliche Positionen insbesondere des Innenteils relativ zu dem Gehäuse, wie sie vor dem Befestigen des Außenteils gegeben sein können, ausgeglichen werden, sodass letztlich eine vordefinierte Position erreicht werden kann. Zudem kann eine solche Verschraubung besonders einfach und zerstörungsfrei lösbar sein. Dadurch kann eine besonders einfache und gute Wartbarkeit und Reparierbarkeit erreicht werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Innenteil zumindest an einer Außenseite des Aufnahmebereichs ein EMV-Schirmelement, also eine Abschirmung gegen elektromagnetische Felder oder Strahlung, auf. Dieses EMV-Schirmelement erstreckt sich dabei auch zwischen dem Aufnahmebereich und dem Befestigungsbereich. Das EMV-Schirmelement kann sich also beispielsweise in der Steckrichtung bis zu der anschlussendseitigen Verbindung des Aufnahmebereichs und des Befestigungsbereichs erstrecken. Die Außenseite des Innenteils kann in bestimmungsgemäßer Einbaulage die einer korrespondierenden Innenseite des Außenteils zugewandte Seite oder Fläche des Aufnahmebereichs des Innenteils sein. In auf den Aufnahmebereich aufgesteckter Position des Außenteils kann dieser bzw. dessen Innenseite also an einem verbindungsendseitigen Teil des EMV-Schirmelements anliegen. Das EMV-Schirmelement kann sich dann also zum Teil auch zwischen dem Aufnahmebereich des Innenteils und dem Außenteil befinden, sich von dort aus aber in der Steckrichtung zu dem Anschlussende hin über den Außenteil hinaus erstrecken. Das EMV-Schirmelement kann insbesondere ein metallisches Element, beispielsweise ein Blech oder eine Metallfolie oder ein metallisches Gewebe, oder eine metallische Beschichtung oder dergleichen sein oder umfassen. In bestimmungsgemäßer Einbaulage kann durch die hier vorgeschlagene Anordnung des EMV-Schirmelements dieses direkt an dem Gehäuse anliegen bzw. dieses kontaktieren. Dadurch kann eine integrierte durchgängige, also unterbrechungsfreie EMV-Schirmung im Bereich des Steckerbauteils besonders einfach und effektiv realisiert werden. Dabei kann auf besonders einfache und zuverlässige Weise auch ein Toleranzausgleich realisiert werden, wie an anderer Stelle näher erläutert ist.
In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das EMV-Schirmelement an seinem dem Anschlussende zugewandten Ende wenigstens einen Federkontakt zum federnden Anliegen an der Wand des Gehäuses auf. Insbesondere kann dieser wenigstens eine Federkontakt in bestimmungsgemäßer Einbaulage des Steckerbauteils an einer dem Gehäuseinneren zugewandten Innenseite desjenigen Teils oder Stegs der Gehäusewand anliegen, der zwischen den Durchbrüchen für den Aufnahmebereich und den Befestigungsbereich verläuft. Durch einen derartigen Federkontakt kann zum einen trotz, insbesondere in Steckrichtung gegebener, Lagetoleranzen besonders zuverlässiger ein direkter Kontakt zwischen dem EMV-Schirmelement und dem Gehäuse erreicht bzw. sichergestellt werden. Zum anderen kann ein solcher Federkontakt zum Toleranzausgleich in der Steckrichtung, insbesondere bezüglich der Lage des Innenteils relativ zu dem Gehäuse, dienen. Damit kann eine besonders einfache, zuverlässige und robuste Fertigung und Montage des erfindungsgemäßen Steckerbauteils ermöglicht werden.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Steckerbauteil eine Dichtung zwischen dem Außenteil und dem Befestigungsbereich auf. Diese Dichtung kann hier auch als erste Dichtung oder als innere Dichtung bezeichnet werden. Diese innere Dichtung kann insbesondere einen Übergangs- oder Kontaktbereich der Befestigungsmerkmale des Außenteils und des Befestigungsbereichs umgeben. Dadurch kann diese innere Dichtung beispielsweise gegen einen Eintritt von Wasser, Schmutz oder Öl oder dergleichen durch das Befestigungsmerkmal oder entlang des Befestigungsmerkmals des Außenteils dichten. Diese innere Dichtung kann ohne weiteres durch das Befestigen des Außenteils an dem Befestigungsbereich gehalten werden. Eine solche Dichtung kann zu einer verbesserten Robustheit, Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sowohl des Steckerbauteils als auch der damit ausgestatteten Baugruppe beitragen.
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Außenteil wenigstens ein weiteres Befestigungsmerkmal zum Befestigen des Außenteils an einem Bauteil, das nicht Teil des Steckerbauteils selbst ist, auf. Dieses externe Bauteil kann die Wand des Gehäuses, insbesondere aber von dieser verschieden sein. Beispielsweise kann das genannte Gehäuse ein Gehäuse einer Leistungselektronik und das hier genannte externe Bauteil ein Teil eines Batteriegehäuses einer Batterie sein, aus der im bestimmungsgemäßen Betrieb die Leistungselektronik gespeist oder versorgt werden kann. Das weitere Befestigungsmerkmal kann beispielsweise ebenfalls ein Schrauben- bzw. Schraubloch sein oder umfassen. Dieses kann sich insbesondere als Durchgangsloch in der Steckrichtung durch das Außenteil hindurch erstrecken, beispielsweise ebenfalls in dem an anderer Stelle genannten Kragen oder Flanschbereich des Außenteils oder dergleichen. Es kann dann also insbesondere parallel zu dem wenigstens einen Schrauben- bzw. Schraubloch zur Befestigung des Außenteils an dem Befestigungsbereich verlaufen bzw. längserstreckt sein. Das hier vorgeschlagene weitere Befestigungsmerkmal kann eine besonders zuverlässige und robuste Befestigung des Steckerbauteils ermöglichen. Ebenso kann dadurch das Steckerbauteil selbst als Verbindung zwischen zwei anderen Bauteilen - beispielsweise den Gehäusen der Leistungselektronik und der Batterie - fungieren und somit also multifunktional sein.
In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das weitere Befestigungsmerkmal außenseitig von dem Befestigungsmerkmal für das Befestigen des Außenteils an dem Befestigungsbereich angeordnet. Das weitere Befestigungsmerkmal kann also insbesondere auf einer von den Kontaktelementen bzw. der an anderer Stelle genannten in der Steckrichtung verlaufenden zentralen Mittellängsachse des Innenteils bzw. von dem Aufnahmebereich abgewandten Seite des Befestigungsmerkmals für das Befestigen des Außenteils an dem Befestigungsbereich angeordnet sein. Letzteres kann dabei zur besseren Unterscheidung auch als erstes oder inneres Befestigungsmerkmal bezeichnet werden, während das hier vorgeschlagene weitere Befestigungsmerkmal auch als zweites oder äußeres Befestigungsmerkmal bezeichnet werden kann. Die hier vorgeschlagene Anordnung des weiteren Befestigungsmerkmals kann eine besonders einfache Ausgestaltung und Montage des Steckerbauteils ermöglichen.
In einer möglichen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das Steckerbauteil eine Dichtung auf einer dem Anschlussende zugewandten Seite des Außenteils auf.
Diese Dichtung kann zur besseren Unterscheidung von der an anderer Stelle genannten ersten oder inneren Dichtung auch als zweite oder äußere Dichtung bezeichnet werden. Diese zweite oder äußere Dichtung kann in einer ersten Variante in einer senkrecht zu der Steckrichtung verlaufenden Querrichtung zwischen dem Befestigungsmerkmal und dem weiteren Befestigungsmerkmal angeordnet sein. In dem an anderer Stelle genannten Beispiel kann diese zweite oder äußere Dichtung in bestimmungsgemäßer Einbaulage des Steckerbauteils beispielsweise zwischen dem Außenteil und dem Batteriegehäuse angeordnet sein. Damit kann die zweite oder äußere Dichtung in einer entsprechend komplexen Befestigungssituation des Steckerbauteils ebenfalls zum Toleranzausgleich dienen. Die zweite oder äußere Dichtung kann einen besonders robusten und zuverlässigen Schutz gegenüber äußeren Umwelteinflüssen bieten bzw. ermöglichen. Durch die Anordnung der zweiten oder äußeren Dichtung innenseitig von dem weiteren Befestigungsmerkmal muss dieses dann gegebenenfalls nicht zusätzlich selbst abgedichtet werden. Dadurch kann letztlich eine besonders einfache Ausgestaltung des Steckerbauteils zum Erreichen einer bestimmten Robustheit bzw. einer bestimmten Dichtheitsanforderung ermöglicht werden.
In einer zweiten Variante ist die zweite oder äußere Dichtung in der Querrichtung auf der von dem Aufnahmebereich abgewandten Seite der Befestigungsmerkmale, also bezogen auf den Aufnahmebereich bzw. die Mittellängsachse des Steckerbauteils außenseitig oder radial außerhalb von diesen, angeordnet. In diesem Fall ist eine zusätzliche Dichtung an dem in der Querrichtung weiter von dem Aufnahmebereich entfernten, also dem äußeren bzw. weiteren Befestigungsmerkmal angeordnet. Diese zusätzliche Dichtung kann auch als dritte Dichtung oder Befestigungsdichtung bezeichnet werden. Insbesondere kann die zusätzliche Dichtung auf einer dem Verbindungsende zugewandten Seite des Außenteils angeordnet sein. Durch diese zusätzliche Dichtung kann dann die vorgegebene Robustheit oder Dichtheitsanforderung trotz der Anordnung des weiteren Befestigungsmerkmal als innenseitig von der zweiten oder äußeren Dichtung erreicht bzw. erfüllt werden. Die dritte Dichtung kann hier beispielsweise an einem Schraubenkopf einer in bestimmungsgemäßer Einbaulage durch das dann als Schraubenloch ausgeführten weitere Befestigungsmerkmal geführten Schraube angeordnet sein oder werden. Damit kann dann ein Eintritt beispielsweise von Wasser, Schmutz oder Öl oder dergleichen entlang des weiteren Befestigungsmerkmals vermieden oder reduziert werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine elektrische Baugruppe, die ein Gehäuse und wenigstens ein erfindungsgemäßes Steckerbauteil aufweist, wobei das Steckerbauteil eine Wand des Gehäuses durchgreifend angeordnet ist. Die erfindungsgemäße elektrische Baugruppe kann insbesondere die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Steckerbauteil genannte Baugruppe sein oder dieser entsprechen. Die erfindungsgemäße Baugruppe kann also beispielsweise das Steckerbauteil, die Leistungselektronik und die Batterie einschließlich deren Gehäuse umfassen. Ebenso sind aber andere Ausgestaltungen oder Anwendungen möglich.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das die erfindungsgemäße elektrische Baugruppe aufweist.
Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:

1 eine ausschnittweise schematische Darstellung einer elektrischen Baugruppe eines Kraftfahrzeugs mit einer mehrteiligen Steckerbuchse in einer ersten Variante;
2 eine ausschnittweise schematische Darstellung der Baugruppe mit der Steckerbuchse in einer zweiten Variante;
3 eine ausschnittweise schematische Darstellung der Baugruppe mit der Steckerbuchse in einer dritten Variante;
4 eine ausschnittweise schematische Seitendarstellung zur weiteren Veranschaulichung der Anordnung der Steckerbuchse in der Baugruppe.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine ausschnittweise schematische Querschnittansicht einer elektronischen Baugruppe 1. Diese Baugruppe 1 umfasst hier beispielhaft eine Leistungselektronik mit einem Elektronikgehäuse 2 und eine Batterie, beispielsweise eine Hochvolt- bzw. Traktionsbatterie für ein Kraftfahrzeug oder dergleichen, mit einem Batteriegehäuse 3. Weiter umfasst die Baugruppe 1 hier eine Steckerbuchse 4, die an dem Elektronikgehäuse 2 befestigt ist. Zusätzlich ist die Steckerbuchse 4 hier auch an dem Batteriegehäuse 3 befestigt. Die Steckerbuchse 4 kann einen von außerhalb des Elektronikgehäuses 2 zugänglichen elektrischen Anschlusspunkt, hier insbesondere einen Hochvoltanschluss, für in dem Elektronikgehäuse 2 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen, insbesondere leistungselektronischen, Komponenten bereitstellen. Über die Steckerbuchse 4 können also beispielsweise externe elektrische Verbraucher, wie etwa ein elektrischer Antrieb oder dergleichen, angeschlossen bzw. versorgt werden.
Bei herkömmlichen Steckerbauteilen an einer entsprechenden Elektronik kann beispielsweise aufgrund vertikaler Toleranzen eine mechanische Anbindung einer elektromagnetischen Abschirmung problematisch sein. Ebenso muss herkömmlicherweise beim Verbau bzw. für die Kontaktherstellung zu dem jeweiligen Steckerbauteil oftmals das Elektronikgehäuse 2 nach oben hin offen sein bzw. geöffnet werden. Dies kann zusätzliche Handgriffe bzw. Montageschritte, eine zusätzliche Dichtprüfung und somit insgesamt zusätzlichen Aufwand erfordern. Diese Probleme können durch die hier dargestellte Ausgestaltung und Anordnung der Steckerbuchse 4 vermieden werden.
Das Elektronikgehäuse 2 weist hier an einer Seite, beispielsweise an einer Unterseite, eine Gehäusewand 5 auf. An einer anderen, beispielsweise der Gehäusewand 5 gegenüberliegenden Seite weist das Elektronikgehäuse 2 einen Gehäusedeckel 6 auf. In der Gehäusewand 5 sind hier mehrere Ausnehmungen bzw. Durchbrüche ausgebildet, nämlich ein zentraler Hauptdurchbruch 7 und wenigstens ein daneben liegender Nebendurchbruch 8. Dabei kann der Hauptdurchbruch 7 von dem Nebendurchbruch 8 ringförmig umgeben sein oder es können an verschiedenen Stellen, hier beispielsweise in der dargestellten Querschnittsebene beidseitig von dem Hauptdurchbruch 7, mehrere einzelne Nebendurchbrüche 8 ausgebildet sein. Der Hauptdurchbruch 7 und die Nebendurchbrüche 8 durchgreifen die Gehäusewand 5 senkrecht zu deren Haupterstreckungsebene, die hier senkrecht zur Zeichenebene stehen kann.
Die Steckerbuchse 4 ist in diese Durchbrüche 7, 8 eingesetzt, sodass sich ein Verbindungsende 9 der Steckerbuchse 4 außerhalb des Elektronikgehäuse 2 und ein Anschlussende 10 der Steckerbuchse 4 im Gehäuseinneren des Elektronikgehäuse 2 befindet.
Die Steckerbuchse 4 ist dabei mehrteilig ausgestaltet und umfasst einen Innenteil 11 mit einem Aufnahmebereich 12 und wenigstens einen daneben angeordneten Befestigungsbereich 13 sowie einen Außenteil 14. Der Aufnahmebereich 12 und der Befestigungsbereich 13 bzw. die Befestigungsbereiche 13 sind hier an dem Anschlussende 10 miteinander verbunden. Dadurch kann der Innenteil 11 nicht vollständig durch die Durchbrüche 7, 8 aus dem Elektronikgehäuse 2 herausrutschen. Der Aufnahmebereich 12 ist hier zur elektromagnetischen Abschirmung von einem EMV-Schirmelement 15 umgeben. Das EMV-Schirmelement 15 weist dabei an seinem dem Anschlussende 10 zugewandten Ende wenigstens einen mechanischen Federkontakt 16 auf. Damit kontaktiert das EMV-Schirmelement 15 eine dem Gehäuseinneren des Elektronikgehäuses 2 zugewandte Seite der Gehäusewand 5. Somit können durch das EMV-Schirmelement 15 in dem Aufnahmebereich 12 angeordnete elektrische Kontaktelemente 17 der Steckerbuchse 4 elektrisch abgeschirmt sein. Die Kontaktelemente 17 können in dem Gehäuseinneren des Elektronikgehäuses 2 durch elektrische Anschlussleitungen 18 kontaktiert sein, die sich weiter zu hier nicht im Einzelnen dargestellten in dem Elektronikgehäuse 2 angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Komponenten erstrecken können.
Zur Montage der hier dargestellten Baugruppe 1 kann zunächst bei offenem Elektronikgehäuse 2 der Innenteil 11 in die Durchbrüche 7, 8 eingesetzt werden. Es kann dann das Elektronikgehäuse 2 mit den je nach Anwendungsfall vorgesehenen elektrischen und/oder elektronischen Komponenten bestückt und deren elektrische Verbindung mit den Kontaktelementen 17 über die Anschlussleitungen 18 realisiert werden. Anschließend kann der Gehäusedeckel 6 aufgesetzt und damit das Elektronikgehäuse 2 abgeschlossen und abschließend abgedichtet werden. Das so vorgefertigte Elektronikgehäuse 2 mit dem Innenteil 11 kann dann als eine Einheit besonders einfach gehandhabt oder beispielsweise zu einer Endmontagestelle transportiert werden. Es kann dann das so vorgefertigte Elektronikgehäuse 2 beispielsweise auf das Batteriegehäuse 3 gesetzt bzw. montiert und der Außenteil 14 auf den aus dem Elektronikgehäuse 2 herausragenden Teil, also das Anschlussende 10 des Innenteils 11 aufgesteckt werden. Dabei können jeweilige Befestigungsmerkmale des Innenteils 11 und des Außenteils 14 miteinander in Überdeckung gebracht werden. Vorliegend weist der Innenteil 11 als solche Befestigungsmerkmale in den Befestigungsbereichen 13 ein jeweiliges Sackloch 19 auf. Als korrespondierende Befestigungsmerkmale weist der Außenteil 14 Durchgangslöcher 20 auf. Dort ist der Außenteil 14 an den Befestigungsbereichen 13 mittels Befestigungsschrauben 21 angeschraubt.
Zur weiteren Veranschaulichung ist hier eine Steckrichtung 22 angedeutet, in welcher der Außenteil 14 auf den Innenteil 11 aufgesteckt und die Befestigungsschrauben 21 eingeschraubt werden können.
Zusätzlich zu den Durchgangslöchern 20 für die Befestigung des Außenteils 14 an den Befestigungsbereichen 13 weist der Außenteil 14 weitere Befestigungsmerkmale, hier beispielhaft in Form von mehreren Gehäusebefestigungslöchern 23 auf. Durch diese Gehäusebefestigungslöcher 23 sind Gehäuseschrauben 24 geführt, mit denen der Außenteil 14 zusätzlich befestigt ist - hier beispielhaft an dem Batteriegehäuse 3.
Bei dem Befestigen des Außenteils 14 mittels der Gehäuseschrauben 24 oder auch der Befestigungsschrauben 21 wird eine hier zwischen dem Außenteil 14 und dem Batteriegehäuse 3 angeordnete äußere Dichtung 25 verpresst. Dies dient zum Toleranzausgleich und zum Herstellen einer Abdichtung gegenüber der Umgebung.
2 zeigt eine ausschnittweise schematische Darstellung der Baugruppe 1 in einer anderen Variante. Hier ist die äußere Dichtung 25 außenseitig von den Schrauben 21 und 24, also in einer senkrecht zu der Steckrichtung 22 verlaufenden Querrichtung in größerer Entfernung von dem Aufnahmebereich 12 als in der in 1 dargestellten Variante angeordnet. Um in diesem Falle einen Eintritt beispielsweise von Feuchtigkeit oder Schmutz an den Gehäuseschrauben 24 durch die Gehäusebefestigungslöcher 23 zu vermeiden, ist an einem von dem Batteriegehäuse 3 abgewandten Ende bzw. an einem dem Verbindungsende 9 zugewandten Ende der Gehäusebefestigungslöcher 23 eine Befestigungsdichtung 26 angeordnet.
Weiter ist hier auch wenigstens eine innere Dichtung 27 dargestellt, die zwischen dem Außenteil 14 und dem Innenteil 11 jeweils um die Befestigungsschrauben 21 herum angeordnet ist. Diese innere Dichtung 27 kann ebenso beispielsweise in der in 1 dargestellten Variante der Baugruppe 1 verwendet werden.
3 zeigt die Baugruppe 1 in einer weiteren Variante. Hier weist das Batteriegehäuse 3 erste Gehäusebefestigungsmerkmale 28 und das Elektronikgehäuse 2, insbesondere an dessen Gehäusewand 5, zweite Gehäusebefestigungsmerkmale 29 auf. Vorliegend sind damit die Gehäuseschrauben 24 durch das Batteriegehäuse 3 geführt und in das Elektronikgehäuse 2 geschraubt. Damit wird der Verbund aus Innenteil 11 und Außenteil 14 mittels der Befestigungsschrauben 21 und Gehäuseschrauben 24 an das Elektronikgehäuse 2 gespannt. Dies kann hinsichtlich der Toleranzen derart ausgelegt werden, dass die äußere Dichtung 25 stets mit dem Batteriegehäuse 3 verpresst wird oder bleibt. Auch hier sind beispielhaft die Befestigungsdichtungen 26 und die inneren Dichtungen 27 vorgesehen.
4 zeigt zur weiteren Veranschaulichung eine etwas umfassendere ausschnittweise seitliche Grobdarstellung eines Kraftfahrzeugs 30, das mit der Baugruppe 1 ausgestattet ist. Hier ist erkennbar, dass das Elektronikgehäuse 2 in Fahrzeughochrichtung oberhalb des Batteriegehäuse 3 auf diesem angeordnet ist. Die Steckerbuchse 4 kann dabei in einem in Fahrzeuglängsrichtung hervorstehenden Kragen oder Flanschbereich des Batteriegehäuses 3 angeordnet sein.
In dem Elektronikgehäuse 2 können beispielsweise Komponenten einer Leistung- und/oder Speicherelektronik angeordnet sein. Damit kann beispielsweise aus dem Batteriegehäuse 3 bzw. von darin angeordneten Batteriezellen abgegriffener Strom geregelt und über die Steckerbuchse 4 bereitgestellt werden.
Zusammenfassend sind hier also der Innenteil 11 und der Außenteil 14 der Steckerbuchse 4 zunächst voneinander getrennt, also beispielsweise separat vorgefertigt. Daher kann der Innenteil 11 zunächst unabhängig von dem Außenteil 14 vorab an dem Elektronikgehäuse 2 montiert und die entsprechende Elektronik mit vormontiertem Innenteil 11 beispielsweise zu einer Endmontage geliefert werden. Auch elektrische Verbindungen der elektrischen und/oder elektronischen Komponenten der Elektronik mit dem Innenteil 11, insbesondere dessen Kontaktelementen 17 können bereits vorab in der separaten Fertigung der Elektronik montiert und geprüft werden. Der Innenteil 11 kann dabei in den senkrecht zu der Steckrichtung 22 stehenden Raumrichtungen zentriert sein bzw. werden durch die Teile, die durch die Durchbrüche 7, 8 entgegen der Steckrichtung 22 hindurchragen. In der Steckrichtung 22 kann zu diesem Zeitpunkt der Innenteil 11 zumindest in gewissem Maße noch beweglich sein. Beispielsweise nach Montage des vorgefertigten Elektronikgehäuses 2 auf dem Batteriegehäuse 3 kann der Außenteil 14 in der Steckrichtung 22 auf den Innenteil 11 gesteckt und mit diesem verschraubt werden. Im Rahmen dieser Endmontage kann der Außenteil 14 zudem an dem Batteriegehäuse 3 festgeschraubt werden. Insgesamt werden bei dieser Endmontage und Befestigung des Außenteils 14 der Innenteil 11 und der Außenteil 14 in der Steckrichtung 22 in ihre Endpositionen gezogen, wobei der Toleranzausgleich über den Innenteil 11 und gegebenenfalls die Dichtungen 25, 27 sowie die Federkontakte 16 des EMV-Schirmelements 15 erfolgen kann.
Die beschriebenen Beispiels zeigen somit, wie eine Steckerteilung, ein Toleranzausgleich und eine EMV-Schirmintegration praktikabel und nützlich realisiert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Baugruppe
2: Elektronikgehäuse
3: Batteriegehäuse
4: Steckerbuchse
5: Gehäusewand
6: Gehäusedeckel
7: Hauptdurchbruch
8: Nebendurchbruch
9: Verbindungsende
10: Anschlussende
11: Innenteil
12: Aufnahmebereich
13: Befestigungsbereich
14: Außenteil
15: EMV-Schirmelement
16: Federkontakt
17: Kontaktelement
18: Anschlussleitung
19: Sackloch
20: Durchgangsloch
21: Befestigungsschraube
22: Steckrichtung
23: Gehäusebefestigungsloch
24: Gehäuseschraube
25: äußere Dichtung
26: Befestigungsdichtung
27: innere Dichtung
28: erstes Gehäusebefestigungsmerkmal
29: zweites Gehäusebefestigungsmerkmal
30: Kraftfahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018104536 A1 [0003]
DE 102011004347 A1 [0004]

Claims

Steckerbauteil (4) zur Anordnung an einem Gehäuse (2), wobei - das Steckerbauteil (4) ein Verbindungsende (9), an dem zum Herstellen einer elektrischen Verbindung ein korrespondierendes Steckerelement in einer bestimmungsgemäßen Steckrichtung (22) an das Steckerbauteil (4) steckbar ist, und ein diesem in der Steckrichtung (22) gegenüberliegendes Anschlussende (10) sowie einen Innenteil (11) und einen Außenteil (14) aufweist, - der Innenteil (11) einen Aufnahmebereich (12) mit darin angeordneten elektrischen Kontaktelementen (17) und wenigstens einen Befestigungsbereich (13) aufweist, die an dem Anschlussende (10) miteinander verbunden sind und in einem zwischen dem Anschlussende (10) und dem Verbindungsende (9) liegenden Abschnitt senkrecht zu der Steckrichtung (22) voneinander beabstandet sind, sodass gleichzeitig der Aufnahmebereich (12) durch einen ersten Durchbruch (7) in einer Wand (5) des Gehäuses (2) und der wenigstens eine Befestigungsbereich (13) durch einen danebenliegenden zweiten Durchbruch (8) in der Wand (5) des Gehäuses (2) steckbar ist, - der Außenteil (14) zum Aufstecken auf den Aufnahmebereich (12) des Innenteils (11) an dem Verbindungsende (9) in der Steckrichtung (22) ausgestaltet ist, sodass er dann den Aufnahmebereich (12) senkrecht zu der Steckrichtung (22) umgibt und in der Steckrichtung (22) betrachtet den Befestigungsbereich (13) zumindest teilweise überdeckt, und - der Außenteil (14) und der Befestigungsbereich (13) zueinander korrespondierende Befestigungsmerkmale (19, 20) für eine Befestigung des Außenteils (14) und des Befestigungsbereichs (13) miteinander aufweisen.
Steckerbauteil (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zueinander korrespondierenden Befestigungsmerkmale (19, 20) des Außenteils (14) und des Befestigungsbereichs (13) als in der Steckrichtung (22) längserstreckte Schraubenlöcher (19, 20) ausgestaltet sind.
Steckerbauteil (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenteil (11) zumindest an einer Außenseite des Aufnahmebereichs (12) ein EMV-Schirmelement (15) aufweist, das sich auch zwischen dem Aufnahmebereich (12) und dem Befestigungsbereich (13) erstreckt.
Steckerbauteil (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das EMV-Schirmelement (15) an seinem dem Anschlussende (10) zugewandten Ende einen Federkontakt (16) zum federnden Anliegen an der Wand (5) des Gehäuses (2) aufweist.
Steckerbauteil (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerbauteil (4) eine Dichtung (27) zwischen dem Außenteil (14) und dem Befestigungsbereich (13) aufweist.
Steckerbauteil (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenteil (14) wenigstens ein weiteres Befestigungsmerkmal (23) zum Befestigen des Außenteils (!4) an einem, insbesondere von der Wand (5) des Gehäuses (2) verschiedenen, Bauteil (3) aufweist.
Steckerbauteil (4) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Befestigungsmerkmal (23) außenseitig von dem Befestigungsmerkmal (20) für das Befestigen des Außenteils (14) an dem Befestigungsbereich (13) angeordnet ist.
Steckerbauteil (4) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckerbauteil (4) eine Dichtung (25) auf einer dem Anschlussende (10) zugewandten Seite des Außenteils (14) aufweist, wobei diese Dichtung (25) - in einer senkrecht zu der Steckrichtung (22) verlaufenden Querrichtung zwischen dem Befestigungsmerkmal (20) und dem weiteren Befestigungsmerkmal (23) angeordnet ist, oder - in der Querrichtung auf der von dem Aufnahmebereich (12) abgewandten Seite der Befestigungsmerkmale (20, 23) angeordnet ist und in diesem Fall eine zusätzliche Dichtung (26) an dem in der Querrichtung weiter von dem Aufnahmebereich (12) entfernten weiteren Befestigungsmerkmal (23), insbesondere auf einer dem Verbindungsende (9) zugewandten Seite des Außenteils (14), angeordnet ist.
Elektrische Baugruppe (1), aufweisend ein Gehäuse (2) und ein Steckerbauteil (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Wand (5) des Gehäuses (2) durchgreifend angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (30), aufweisend eine elektrische Baugruppe (1) nach Anspruch 9, insbesondere umfassend eine Traktionsbatterie (3) und eine korrespondierende Leistungselektronik (2).