DE202022002931U1

DE202022002931U1 - Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung sowie elektrischer Hochstromverbinder und Hochstrom-Leitungsverbinder

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Publication number: DE202022002931U1
Application number: DE202022002931.4U
Authority: DE
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2021-09-13
Filing date: 2022-09-13
Publication date: 2024-01-19
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP7434474B2; EP4395090A2; CN115810926A; KR20230039562A; DE102021123635A1; US20230084743A1; EP4148910A1; JP2023041645A

Abstract

Mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12) für einen elektrischen Hochstromverbinder (10) insbesondere für den Automotivebereich, mit
einer sich in eine Axialrichtung (Ar) der Spannschraubenvorrichtung (12) erstreckenden Spannschraube (200), die in einen drehbaren Schraubenkopf (210), einen schraubbaren Schraubenkörper (220) und bevorzugt einen Schraubenfuß (230) gegliedert ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der Schraubenkopf (210) außen eine elektrische Isolierung (212) aufweist, welche eine Dichtung (216) aufweist, wobei der Schraubenkopf (210) in die elektrische Isolierung (212) eingebettet ist, und ein Gewindeschaft (224) der Spannschraube (200) oder der Schraubenfuß (230) einen vom Gewindeschaft (224) wegstehenden Berührschutz (232) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung für einen elektrischen Hochstromverbinder insbesondere für den Automotivebereich. Ferner betrifft die Erfindung einen elektrischen Hochstromverbinder für eine Hochstromleitung aus Kupfer oder Aluminium, einen elektrischen Hochstrom-Leitungsverbinder sowie eine elektrische Entität, jeweils für den Automotivebereich.
Im elektrischen Bereich (Elektrik, Elektrotechnik, elektrische Energietechnik etc.) jenseits der bodengebundenen elektrischen Energietechnik und Analoga dazu, sind eine große Anzahl von elektrischen Leitungsverbindern bekannt, welche dazu dienen, elektrische Ströme und Spannungen im Mittel- oder Hochstrom- und/oder -spannungsbereich zu übertragen. Hierbei müssen die Leitungsverbinder, z. B. für eine Versorgung und/ oder Verteilung von elektrischer Energie in warmen, ggf. hei-ßen, verunreinigten, feuchten und/oder chemisch aggressiven Umgebungen kurzfristig und/oder dauerhaft eine einwandfreie Übertragung von elektrischer Energie gewährleisten. Aufgrund einer großen Bandbreite von Anwendungen sind im Non-Automotivebereich und Automotivebereich eine große Anzahl solcher Leitungsverbinder bekannt.
Solche Hochstrom-Leitungsverbinder können z. B. an/in einer elektrischen Entität, wie z. B. einem Akkumulator bzw. einem Akkumulatormodul, bzw. einer (Traktions-)Batterie bzw. einem Batteriemodul; einem Inverter; einer Schaltanlage etc. verbaut sein. - Hohe Kraftstoffkosten und Anstrengungen zur Verringerung von Umweltbelastungen machen z. B. im Automotivebereich Hybrid- oder Elektrofahrzeuge notwendig. Ein Aspekt dieser Fahrzeuge ist eine Handhabung von hohen elektrischen Lade- und Betriebsströmen und/oder -spannungen, wobei die betreffenden Komponenten der Hybrid- oder Elektrofahrzeuge entsprechend ausgelegt sein müssen. Dies betrifft beispielsweise Hochstrom-/-spannungsleitungen (z. B. Litzenleitung, Stromschiene, Busbar etc. aus Kupfer oder bevorzugt Aluminium) sowie Kontaktvorrichtungen (z. B. Anschlussstück, Flachkontakt, Busbar etc. aus Aluminium oder bevorzugt Kupfer.) der Leitungsverbinder.
Zum elektrischen Kontaktieren einer elektrischen Entität mit einem Hochstrom-Leitungsverbinder können leistungselektromechnische Schraubkontaktierungen angewendet werden, die auch anspruchsvolle Anforderungen erfüllen. Mittels solch einer Hochstrom-Schraubkontaktierung kann ein mechanischer Pfad von einem elektrischen Pfad funktional getrennt sein. Der mechanische Pfad dient einer Übertragung der mechanischen Zugspannungen einer Verschraubung, insbesondere einer Stahl-Stahl-Verschraubung, und der elektrische Pfad dient einer niederohmigen elektrischen Kontaktverbindung, insbesondere einer Kupfer-Kupfer-Verbindung, der Hochstrom-Schraubkontaktierung.
Hierdurch wird eine robuste und in der typischen Fertigungsumgebung gut handhabbare elektrische Hochstrom-Schraubkontaktierung geschaffen. Ferner ist solch eine Hochstrom-Schraubkontaktierung einfach trennbar (Diagnose, Recycling) und zugleich berührsicher. Solche Hochstrom-Schraubkontaktierungen sind zur Kontaktierung von Batteriemodulen und für andere Verbindungsstellen in diversen Anschlussfeldern einer elektrischen Leistungsarchitektur vielseitig und flexibel einsetzbar. - Es sind ständig Bestrebungen im Gang, elektrische Hochstrom-Leitungsverbinder zu verbessern, insbesondere effektiver auszulegen und sie dabei kostengünstig zu gestalten. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Hochstrom-Schraubkontaktierung anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer mechanischen Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung für einen elektrischen Hochstromverbinder, mittels eines elektrischen Hochstromverbinders für eine Hochstromleitung aus Kupfer oder Aluminium, mittels eines elektrischen Hochstrom-Leitungsverbinders, und mittels einer elektrischen Entität; jeweils für den Automotivebereich, gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
Im Rahmen der Erfindung haben die sich in einer schraubbaren Verbindung unvermeidbar ergebenden ,Löcher' in Schichten eines Aufbaus eines elektrischen Hochstromverbinders eines Hochstrom-Leitungsverbinders je nach einer Anwendung ggf. als ein Problem herausgestellt. Gemäß der Erfindung wird dies mittels einer erfindungsgemäßen mechanischen (Hochstromverbindungs-)Spannschraubenvorrichtung, also abseits der sich ergebenden Löcher, gelöst.
Die erfindungsgemäße Spannschraubenvorrichtung umfasst eine sich in eine Axialrichtung der Spannschraubenvorrichtung erstreckende Spannschraube, die in einen drehbaren Schraubenkopf, einen schraubbaren Schraubenkörper und bevorzugt einen Schraubenfuß gegliedert ist, wobei der Schraubenkopf außen eine elektrische Isolierung aufweist, welche eine elektromagnetische Abschirmung und/oder eine Dichtung aufweist. - Hierbei kann die elektrische Isolierung den Schraubenkopf im Wesentlichen vollständig oder vollständig in eine Umfangsrichtung der Spannschraubenvorrichtung umgeben.
Gemäß der Erfindung sind diese ,Löcher', die insbesondere für einen ungewollten Stoffübergang und/oder eine Schirmunterbrechung verantwortlich waren, ,gestopft'. Dies gelingt gemäß der Erfindung insbesondere ohne einen zusätzlichen Herstellungsschritt oder ein zusätzliches separates Bauteil, d. h. ohne einen zusätzlichen Assemblageschritt bzw. es muss kein zusätzliches Element assembliert werden. Gemäß der Erfindung genügt es, eine bereits vorhandene Spannschraubenvorrichtung gemäß der Erfindung auszubilden. Die Spannschraubenvorrichtung lässt sich dabei in einem einzigen, automatisierbaren Herstellungsschritt, z. B. in einer Spritzgussmaschine (hierfür wird ggf. lediglich die elektromagnetische Abschirmung als ein zusätzliches Einlegeteil benötigt), fertigen. Hierbei muss ggf. ein Gehäuse des Hochstromverbinders angepasst werden, welcher jedoch ebenfalls ohne einen zusätzlichen Herstellungsschritt und ein zusätzliches Bauteil auskommt.
Der Schraubenkopf kann in die elektrische Isolierung eingebettet sein. Hierbei kann sich die elektrische Isolierung im Wesentlichen vollständig oder vollständig in Axialrichtung des Schraubenkopfs erstrecken. Die elektrische Isolierung kann eine Umfangsfläche aufweisen, auf welcher radial außen die elektromagnetische Abschirmung unmittelbar eingerichtet und/oder die Dichtung unmittelbar oder mittelbar eingerichtet ist. Hierbei kann die sich ferner in Axialrichtung erstreckende Umfangsfläche oval, elliptisch oder kreisrund an der elektrischen Isolierung ausgebildet sein. Die elektrische Isolierung kann außen auf den Schraubenkopf, innen in die elektromagnetische Abschirmung oder zwischen den Schraubenkopf und die elektromagnetische Abschirmung gespritzt sein.
Die elektrische Isolierung kann eine Stirnfläche aufweisen, an welcher außen die elektromagnetische Abschirmung eingerichtet ist. Radial außen auf einer Umfangsfläche der elektromagnetischen Abschirmung kann die Dichtung in Umfangsrichtung eingerichtet sein. Ferner kann der Schraubenkopf und/oder die elektromagnetische Abschirmung ein Außenprofil oder ein Innenprofil für ein Schraubwerkzeug aufweisen. Der Schraubenkopf kann fest in der elektrischen Isolierung sitzen. Ferner kann die elektrische Isolierung fest in der elektromagnetischen Abschirmung sitzen. Des Weiteren kann die Dichtung fest auf der elektrischen Isolierung oder fest auf der elektromagnetischen Abschirmung sitzen.
Die elektromagnetische Abschirmung kann als ein Topf ausgebildet sein, der den Schraubenkopf vollständig abdeckt. Bevorzugt ist die elektromagnetische Abschirmung als ein Schirmblech ausgebildet. Die elektromagnetische Abschirmung kann als eine tiefgezogene elektromagnetische Abschirmung ausgebildet sein. Die Dichtung kann als eine Ringdichtung oder Muffendichtung mit bevorzugt wenigstens einer Dichtlippe ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Dichtung als eine Elastomerdichtung ausgebildet. Die Dichtung kann auf die elektrische Isolierung oder die elektromagnetische Abschirmung gespritzt sein. Bevorzugt ist die Spannschraube aus einem Metall oder einer Metalllegierung und insbesondere aus einem Stahl hergestellt. Ferner ist die elektrische Isolierung bevorzugt aus einem Kunststoff hergestellt.
Der Schraubenkopf kann ein Kinn aufweisen, mittels welchem eine elektrische Hochstrom-Kontaktvorrichtung des Hochstromverbinders mechanisch spannbar ist. Über das Kinn, das meist als eine Ringfläche ausgebildet ist, erfolgt dabei eine Kraftübertragung des Schraubenkopfs auf die Kontaktvorrichtung. - Der Schraubenkörper kann einen im Wesentlichen glatten Schraubenschaft und einen sich axial daran anschließenden Gewindeschaft aufweisen. Hierbei kann der Gewindeschaft ein Außengewinde (bevorzugt) oder ein Innengewinde aufweisen.
Der Gewindeschaft oder der Schraubenfuß kann einen vom Gewindeschaft wegstehenden Berührschutz aufweisen. Hierbei kann der Schraubenfuß als ein freier Längsendabschnitt des Gewindeschafts ausgebildet sein und z. B. eine Ausnehmung aufweisen, in welche der Berührschutz, vom Gewindeschaft und dem Schraubenfuß wegstehend, eingesteckt ist. Bevorzugt kann der Berührschutz an den Gewindeschaft und/oder an den Schraubenfuß gespritzt bzw. um den Schraubenfuß herum gespritzt sein. Der Berührschutz ist natürlich bevorzugt aus Kunststoff ausgebildet.
In einer Ausführungsform kann: der Schraubenkopf (lediglich) ein Außenprofil (z. B. ein Außen-n-Kantprofil oder ein Analogon dazu) aufweisen, ggf. die elektromagnetische Abschirmung stirnseitig und radial außen auf der elektrischen Isolierung des Außenprofils eingerichtet sein, die elektrische Isolierung eine radial äußere Umfangswandung (Form) aufweisen, die Umfangswandung zum Außenprofil und ggf. zur elektromagnetischen Abschirmung des Außenprofils beanstandet sein, ggf. die elektromagnetische Abschirmung die Umfangswandung wenigstens einseitig oder beidseitig (größere Flächen) bedecken, und/oder ggf. die Dichtung radial außen an der Umfangswandung oder radial außen an der elektromagnetischen Abschirmung eingerichtet sein.
In einer Ausführungsform kann: der Schraubenkopf ein Innenprofil (z. B. ein Innen-n-Kantprofil oder ein Analogon dazu) aufweisen, ggf. die elektromagnetische Abschirmung stirnseitig und radial innen auf der elektrischen Isolierung des Innenprofils eingerichtet sein, die elektrische Isolierung eine radial äußere Umfangswand (Seite) aufweisen, diese Umfangswand zum Innenprofil und ggf. zur elektromagnetischen Abschirmung des Innenprofils beanstandet sein, ggf. die elektromagnetische Abschirmung die Umfangswand wenigstens abschnittsweise bedecken, und/oder ggf. die Dichtung radial au-ßen an der Umfangswand oder an der elektromagnetischen Abschirmung eingerichtet sein.
Der erfindungsgemäße Hochstromverbinder umfasst eine mechanische (Hochstromverbindungs-)Spannschraubenvorrichtung und eine elektrische (Hochstrom-)Kontaktvorrichtung zum elektrischen Kontaktieren einer elektrischen (Hochstrom-)Gegenkontaktvorrichtung, und mittels der Spannschraubenvorrichtung die Kontaktvorrichtung gegen die Gegenkontaktvorrichtung mechanisch spannbar ist, wobei die mechanische Spannschraubenvorrichtung des Hochstromverbinders erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Insbesondere ist der Hochstrom(-steck-)verbinder in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug, d. h. einem Kraftfahrzeug aufweisend einen Elektrotraktionsmotor, für einen Transport von elektrischer Energie anwendbar. Hierbei kann der Hochstromverbinder insbesondere zum Transport der Energie zu der (Traktions-)Batterie des Fahrzeugs (Laden, Ladebetrieb, Rekuperierbetrieb) und/oder von der Batterie ((Elektro-)Fahrbetrieb, Rekuperierbetrieb) angewendet sein. Die Kontaktvorrichtung kann bevorzugt als eine Busbar ausgebildet sein.
Die Kontaktvorrichtung kann einen elektrischen Kontaktabschnitt für eine Hochstromleitung, einen mechanischen Spannabschnitt und einen elektrischen Kontaktabschnitt mit einer Kontaktierungsfläche aufweisen. Hierbei kann die Kontaktvorrichtung insbesondere gewinkelt ausgebildet sein, wobei sich der Kontaktabschnitt für die Hochstromleitung und der Spannabschnitt hauptsächlich oder im Westlichen in einer Richtung aneinander integral anschließen (ggf. inkl. einer Stufe), wobei der Kontaktabschnitt mit der Kontaktierungsfläche vom Spannabschnitt im Wesentlichen senkrecht absteht. Der Kontaktabschnitt ist dabei bevorzugt im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei sich die Spannschraubenvorrichtung durch den Kontaktabschnitt hindurch erstreckt. Die freie Stirnseite dieses nach Möglichkeit dicken Hohlzylinders bildet die Kontaktierungsfläche.
Der Hochstromverbinder kann eine elektromagnetische Abschirmung aufweisen, welche von der elektromagnetischen Abschirmung der Spannschraubenvorrichtung elektrisch kontaktierbar ist. Hierbei ist die elektromagnetische Abschirmung des Hochstromverbinders insbesondere von einem im Wesentlichen vollständigen oder vollständigen Umfang der elektromagnetischen Abschirmung der Spannschraubenvorrichtung elektrisch kontaktierbar. Eine elektrische Kontaktierung zwischen der Spannschraube und der Abschirmung der Spannschraube und/oder der Abschirmung der Spannschraubenvorrichtung und der Abschirmung des Hochstromverbinders kann auch mit einem zusätzlichen Element, z. B. einer EMV-Dichtung, hergestellt sein. Ferner kann der Hochstromverbinder ein Gehäuse mit einer Durchgangsausnehmung zum Einstecken der Spannschraubenvorrichtung aufweisen. Das elektrisch isolierende Gehäuse ist natürlich bevorzugt aus Kunstastoff ausgebildet.
Die elektromagnetische Abschirmung des Hochstromverbinders kann auf einer elektrisch isolierenden Verkleidung (Gehäuse) der Kontaktvorrichtung eingerichtet sein. Die elektrisch isolierende Verkleidung ist natürlich bevorzugt aus Kunstastoff ausgebildet. Die elektrisch isolierende Verkleidung kann zwei Verkleidungsteile umfassen, welche jeweils ein Schirmteil der elektromagnetischen Abschirmung außen aufweisen. Hierbei können die Verkleidungsteile als ein Verkleidungsoberteil und ein Verkleidungsunterteil, und die Schirmteile analog dazu als Schirmoberteil und Schirmunterteil ausgebildet sein. Die zwei Verkleidungsteile können aneinander verrastet sein und die zwei Schirmteile in elektrisch leitenden Kontakt miteinander stehen.
Die Dichtung der Spannschraubenvorrichtung kann an einer Innenseite der Durchgangsausnehmung dichtend zur Anlage bringbar und/oder gebracht sein. Alternativ oder auch zusätzlich kann eine Dichtung innen an der Durchgangsausnehmung an einer Außenseite der Spannschraubenvorrichtung dichtend zur Anlage bringbar und/oder gebracht sein. Die Spannschraubenvorrichtung kann verliersicher in der Durchgangsausnehmung des Gehäuses untergebracht sein. Das Gehäuse kann zwei Gehäuseteile umfassen, zwischen welchen die Kontaktvorrichtung mit ihrer elektrisch isolierenden Verkleidung und der elektromagnetischen Abschirmung aufgenommen ist. Hierbei können die Gehäuseteile als zwei Gehäuseseitenteile ausgebildet sein, wobei die Gehäuseteile bzw. die Gehäuseseitenteile aneinander verrastet sind. Die Durchgangsausnehmung des Gehäuses kann von einer Schutzkappe abdeckbar sein, wobei die Schutzkappe als ein auf dem Gehäuse gelagerter Schutzkappenschlitten ausgebildet sein kann.
Der Hochstromverbinder kann für dauerhafte elektrische Ströme von wenigstens ca.: 100A, 200A, 300A, 400A, 500A, 750A, 1kA, oder 1,25kA ausgelegt sein. Hierbei kann der Hochstromverbinder ferner derart ausgelegt sein, dass er jeweils deutlich darüber liegende kurzfristige elektrische Ströme aushalten kann (z. B. dynamischer Antriebsmodus, ca.: +175%, +200%, +250%, +300%, +350%, +400%, +500%). Der Hochstromverbinder kann für elektrische Spannungen von wenigstens ca.: 200V, 300V, 400V, 500V, 600V, 750V, 1kV, 1,25kV, 1,5kV, 1,75kV oder 2kV ausgelegt sein. Hierbei kann der Hochstromverbinder ferner derart ausgelegt sein, dass er jeweils deutlich darüber liegende kurzfristige elektrische Spannungen aushalten kann (z. B. dynamischer Antriebsmodus, ca.: +175%, +200%, +250%, +300%, +350%, +400%, +500%).
Der Hochstromverbinder kann z. B. nach LV 214 oder einem Analogon, die Vibrationsanforderungen der Klasse oder gemäß dem Schärfegrad: 2, 3 und/oder 4 erfüllen. Insbesondere ist mittels des Hochstromverbinders die Vibrationsanforderung der Klasse oder gemäß dem Schärfegrad 3 erfüllt. Ferner ist es ggf. möglich, dass der Hochstromverbinder, z. B. nach LV 214 oder einem Analogon, die Vibrationsanforderungen der Klasse oder gemäß dem Schärfegrad: 4 und/oder höher nicht erfüllt. - Der Hochstromverbinder ist bevorzugt für eine Einsatztemperatur von ca. -40°C bis ca.: 80°C, 100°, 120°C, 140°C, 150°C, 160°C, 170°C oder 180°C ausgelegt.
Der erfindungsgemäße (Hochstrom-)Leitungsverbinder weist wenigstens eine erfindungsgemäße mechanische (Hochstromverbindungs-)Spannschraubenvorrichtung und/oder wenigstens einen erfindungsgemäßen elektrischen Hochstromverbinder auf. Hierbei kann ein einziger Längsendabschnitt oder können beide Längsendabschnitte einer Hochstromleitungsverbindung oder einer Hochstromleitung einen erfindungsgemäßen Hochstromverbinder aufweisen. Ferner kann im ersten Fall ein zweiter Längsendabschnitt einen anderen Hochstromverbinder, wie z. B. eine Steckdose für ein Inlet etc., aufweisen. - Der Hochstromverbinder bzw. der Leitungsverbinder ist eine flexibel einsetzbare, kompakte, robuste und berührsichere Lösung zum Kontaktieren bzw. zum Verbinden von Batteriemodulen sowie weiterer Hochstrom-Verbindungsstellen abseits einer Batterie.
Die Kontaktvorrichtung kann an ihrem Kontaktabschnitt die elektrische Hochstromleitung aufweisen. Eine elektromechanische Verbindung zwischen dem Kontaktabschnitt und der Hochstromleitung ist bevorzugt eine stofflich einstückige. Es ist auch möglich, den Kontaktabschnitt bzw. die Kontaktvorrichtung integral mit der Hochstromleitung auszubilden. Die elektromagnetische Abschirmung des Hochstromverbinders kann einen Verbindungsbereich des Kontaktabschnitts der Kontaktvorrichtung mit der elektrischen Hochstromleitung abschirmen. Ferner kann der Leitungsverbinder genau zwei erfindungsgemäße elektrische Hochstromverbinder aufweisen, wobei ggf. auch mehr als zwei anwendbar sind.
Die Hochstromleitung kann in eine elektromagnetisch abgeschirmte Hochstromleitungsverbindung eingebettet sein. Ferner kann die elektromagnetische Abschirmung des Hochstromverbinders in einem elektrisch leitenden Kontakt mit einer elektromagnetischen Abschirmung der Hochstromleitung stehen. Des Weiteren kann eine elektrische Außenisolierung der Hochstromleitung gegenüber dem Gehäuse gedichtet und mittels Rastmitteln festgelegt sein.
Die erfindungsgemäße Entität weist eine erfindungsgemäße mechanische (Hochstromverbindungs-)Spannschraubenvorrichtung, einen erfindungsgemäßen elektrischen Hochstromverbinder und/ oder einen erfindungsgemäßen elektrischen (Hochstrom-) Leitungsverbinder auf. Die Entität kann dabei z. B. als eine leistungselektrische Einrichtung, eine leistungselektrische Vorrichtung, ein leistungselektrisches Modul, ein leistungselektrischer Apparat, eine leistungselektrische Anlage, ein leistungselektrisches System, ein Modul eines elektrischen Akkumulators bzw. einer elektrischen Batterie, ein elektrischer Akkumulator bzw. eine elektrische Batterie, ein leistungselektrischer Inverter (für Frontantrieb und/oder Heckantrieb), eine leistungselektrische Schaltanlage etc. ausgebildet sein. Hierbei kann der Leitungsverbinder z. B. zwischen zwei solchen Entitäten eingerichtet sein.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Komponenten und/oder Schemata, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/ oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (s. u.), der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und in den Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine mögliche, in der Erfindungsbeschreibung (s. o.) nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternative, eine statische und/ oder kinematische Umkehrung, eine Kombination etc. zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung bzw. einer Komponente, einem Schema, einer Einheit, einem Bauteil, einem Element oder einem Abschnitt davon, kann ferner der Bezugszeichenliste und/oder der Figurenbeschreibung entnommen werden.
Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Abschnitt, Element, Bauteil, Einheit, Komponente, Funktion, Größe etc.) positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein. In dieser Spezifikation (Beschreibung (Erfindungsbeschreibung (s. o.), Figurenbeschreibung (s. u.)), Bezugszeichenliste, Patentansprüche, Zeichnung) ist ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist. D. h. die tatsächlich gemachte und nicht eine durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen.
Ein Merkmal dieser Spezifikation kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung etc.). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesem zugeordneten Merkmal bzw. vice versa, in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden.
Die Merkmale der Beschreibung sind (angesichts des (zunächst meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; d. h. ein jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, ggf. inkl. seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (ggf. weitere hierarchische Gliederung in Untergattung etc.), wodurch, z. B. unter Beachtung von Gleichwirkung und/oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung des Merkmals möglich ist.
In den lediglich beispielhaften Figuren (Fig.) zeigen:

die 1 in einer zentral geschnittenen Perspektivansicht, eine mit einem elektrischen Hochstromgegenverbinder zusammengesteckte Ausführungsform eines elektrischen Hochstromverbinders einer elektrischen Hochstromleitungsverbindung,
die 2 und 3 in einer zentral geschnittenen und allseitig weggebrochenen Perspektivansicht eine erste Ausführungsform einer elektrischen Spannschraubenvorrichtung in einem elektrischen Hochstromverbinder (2), sowie in einer zentral geschnittenen Seitenansicht die erste Ausführungsform der Spannschraubenvorrichtung (3), und
die 4 und 5 in einer zentral geschnittenen und allseitig weggebrochenen Perspektivansicht eine zweite Ausführungsform einer elektrischen Spannschraubenvorrichtung in einem elektrischen Hochstromverbinder (4), sowie in einer zentral geschnittenen Seitenansicht die zweite Ausführungsform der Spannschraubenvorrichtung (5).

Eine (Traktions-)Batterie ist ein unabdingbarer Bestandteil einer Elektrifizierung der Antriebsstränge von Hybrid- oder Elektrofahrzeugen. Solche Batterien bestehen aus vielen einzelnen Zellen, die jeweils zu Batteriemodulen zusammengefasst sind. Über Hochstrom-Leitungsverbindungen dieser Batteriemodule muss sämtliche elektrische Energie während der Betriebsarten Laden, Fahren und Rekuperieren sicher in die Batterie fließen bzw. aus ihr entnommen werden können. Daher müssen solche Leitungsverbindungen und deren leistungselektrische Kontaktierungen unter beengten Bauraumverhältnissen in der Lage sein, während eines Hochleistungsladezyklus minutenlang Dauerströme von bis zu 600A und in Zukunft wohl auch darüber zu führen, während sie in dynamischen Antriebsmodi deutlich höhere Ströme für Sekunden tragen müssen (wenigstens +175% bis ggf. über +500%). Analoges gilt für die elektrischen Spannungen dieser Ströme.
Ferner stellt solch eine Hochstrom-Kontaktierung eines Batteriemoduls eine physikalische Schicht für einen Batterieschutz (Übertemperaturschutz), ein Batterie-Management (Ladezustände), ein Cellbalancing (Ladungsausgleich zwischen Batteriemodulen), einen mechanischen Schutz etc. bereit. Dazu ist eine dauerfeste, aber lösbare Kontaktierung jedes einzelnen Moduls der Batterie erforderlich. Solch eine Kontaktierung muss als integriertes System nicht nur für die Lebensdauer des Fahrzeugs ausgelegt sein, sondern auch derart robust sein, dass Vibrationen und Temperatureinflüsse die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Kontaktierung über die Lebensdauer nicht unzulässig beeinflussen. Ferner muss diese Kontaktierung berührsicher sein, damit in einem Hochvoltsystem wie dem elektrifizierten Fahrzeug keine Gefährdung durch hohe elektrische Ströme und Spannungen entsteht.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen zweier Ausführungsformen einer Variante einer mechanischen Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung 12, nachfolgend und oben auch nur als Spannschraubenvorrichtung (12) bezeichnet (analog auch: Hochstromverbindungs-Gegenspannschraubenvorrichtung 52); eines Hochstromverbinders 10; sowie eines Hochstrom-Leitungsverbinders 1, nachfolgend und oben auch nur als Leitungsverbinder (1) bezeichnet, näher erläutert.
Obwohl die Erfindung detaillierter durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur. Andere Variationen können hieraus und/oder aus Obigem (Erfindungsbeschreibung) abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die Erfindung ist allgemein im elektrischen Bereich bei einer Entität anwendbar (vgl. o.). Eine Ausnahme bildet hier die bodengebundene elektrische Energietechnik und Analoga (sehr hohe bis maximale elektrische Ströme und Spannungen).
In der Zeichnung sind nur diejenigen räumlichen Abschnitte eines Gegenstands der Erfindung dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. Bezeichnungen wie Verbinder und Gegenverbinder, Kontaktvorrichtung und Gegenkontaktvorrichtung etc. sind synonym zu interpretieren, d. h. ggf. jeweils untereinander vertauschbar. Die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnung bezieht sich im Folgenden auf eine Axialrichtung Ar (axial), eine Radialrichtung Rr (radial) und eine Umfangsrichtung Ur (tangential) der Spannschraubenvorrichtung 12 (vgl. 2 bis 5) und deren Verbindungspartner, einer Gegenspannschraubenvorrichtung 52 (vgl. 1).
Die 1 zeigt eine von dem Leitungsverbinder 1: 10, (20,) ...; 10, (20,) 10; ..., (20,) 10 elektrisch kontaktierbare Entität 0. Die Entität 0 weist hierfür einen Hochstromgegenverbinder 50 auf, der vorliegend als ein Stecksockel 50 außen an Entität 0 eingerichtet ist. Der Hochstromgegenverbinder 50 weist in einem Gehäuse 55 eine bevorzugt massive Hochstrom-Gegenkontaktvorrichtung 51 (nachfolgend nur: Gegenkontaktvorrichtung 51) mit einem Gegenkontaktabschnitt 516 auf. Der Gegenkontaktabschnitt 516 ist vorliegend im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei die freie Stirnseite dieses nach Möglichkeit dicken (Stromtragfähigkeit) Hohlzylinders eine Gegenkontaktierungsfläche 5160 bildet. Die Gegenkontaktvorrichtung 51 weist bevorzugt Kupfer oder Aluminium auf.
Der Gegenkontaktabschnitt 516 steht insbesondere im Wesentlichen senkrecht von einem mechanischen Gegenspannabschnitt 514 der Gegenkontaktvorrichtung 51 weg, welcher bevorzugt integral in einen Gegenkontaktabschnitt 512 der Gegenkontaktvorrichtung 51 für eine Hochstromleitung übergeht. Der Gegenspannabschnitt 514 und der Gegenkontaktabschnitt 516 mit der Gegenkontaktierungsfläche 5160 weisen eine (koaxiale) Durchgangsausnehmung 513 (bevorzugt konstanter Durchmesser) in der Gegenkontaktvorrichtung 51 auf, in welcher eine mechanische Gegenspannschraubenvorrichtung 52 aufnehmbar ist. Andere Ausgestaltungen der Gegenkontaktvorrichtung 51 sind natürlich anwendbar.
Die Gegenspannschraubenvorrichtung 52 ist vorliegend als eine Gewindehülse mit einem Gegenschraubenkopf 610 und einem sich axial Ar daran anschließenden Gegenschraubenkörper 620 mit einem Innengewinde ausgebildet. Ein Außengewinde ist in einer anderen Ausführungsform natürlich auch anwendbar. An einem freien Ende des Gegenschraubenkörpers 620 ist bevorzugt ein ringförmiger Berührschutz 632 eingerichtet. Der Gegenschraubenkopf 610 sitzt mit einem Kinn 611 gegenüberliegend zum Gegenkontaktabschnitt 516 am Gegenspannabschnitt 514 der Gegenkontaktvorrichtung 51 an und hindert die Gegenspannschraubenvorrichtung 52 daran, durch die Durchgangsausnehmung 513 in der Gegenkontaktvorrichtung 51 hindurch gesteckt werden zu können.
Die elektrische Gegenkontaktierungsfläche 5160 ist von einer Kontaktierungsfläche 1160 eines Kontaktabschnitts 116 einer bevorzugt massiven Hochstrom-Kontaktvorrichtung 11 (nachfolgend nur: Kontaktvorrichtung 11), des Hochstromverbinders 10 elektrisch kontaktierbar. Der Kontaktabschnitt 116 steht insbesondere im Wesentlichen senkrecht von einem mechanischen Spannabschnitt 114 der Kontaktvorrichtung 11 weg, welcher bevorzugt integral in einen Kontaktabschnitt 112 der Kontaktvorrichtung 11 für eine Hochstromleitung 22 übergeht. Die Kontaktvorrichtung 11 weist bevorzugt Kupfer oder Aluminium auf. Die Hochstromleitung 22 kann für alle Ausführungsformen z. B. als eine (starre) Stromschiene, eine Busbar, eine (bedingt flexible) Litzenleitung etc. ausgebildet sein und weist bevorzugt Aluminium oder Kupfer auf.
Der Kontaktabschnitt 116 ist vorliegend analog zum Gegenkontaktabschnitt 516 im Wesentlichen hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei die freie Stirnseite dieses nach Möglichkeit dicken (Stromtragfähigkeit) Hohlzylinders die Kontaktierungsfläche 1160 bildet. Der Spannabschnitt 514 und der Kontaktabschnitt 516 mit der Kontaktierungsfläche 1160 weisen eine (koaxiale) Durchgangsausnehmung 113 in der Kontaktvorrichtung 11 auf, in welcher die mechanische Spannschraubenvorrichtung 12 aufnehmbar ist. Hierbei kann die Durchgangsausnehmung 113 gestuft ausgebildet sein, wobei die Durchgangsausnehmung 113 im Spannabschnitt 114 aus Zentriergründen (Schraubenkörper 220, vgl. unten) für die Spannschraubenvorrichtung 12 einen geringeren Radius besitzt, als die Durchgangsausnehmung 113 im Kontaktabschnitt 116. Andere Ausgestaltungen der Kontaktvorrichtung 11 sind natürlich anwendbar. - Ausführungsformen der Spannschraubenvorrichtung 12 sind weiter unten mit Bezug auf die 2 bis 5 näher erläutert.
An den Kontaktabschnitt 112 der Kontaktvorrichtung 11 des Hochstromverbinders 10 ist bei einem einsatzbereiten Leitungsverbinder 1 eine Hochstromleitung 22 bevorzugt einer Hochstromleitungsverbindung 20 elektrisch angeschlossen, wobei die Hochstromleitungsverbindung 20 bevorzugt eine elektromagnetische Abschirmung 24 aufweist, die zwischen zwei elektrischen Isolationsschichten der Hochstromleitungsverbindung 20 eingerichtet ist (vgl. 1).
Der Leitungsverbinder 1 weist wenigstens einen Hochstromverbinder 10 mit einer Ausführungsformen der Spannschraubenvorrichtung 12 auf. Ferner kann der Leitungsverbinder 1 neben dem einen erfindungsgemäßen Hochstromverbinder 10 einen zweiten Hochstromverbinder (10) aufweisen, der gemäß der Erfindung [10, (20,) 10; ...] oder nicht [10, (20,) ...; ..., (20,) 10] gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Hierbei kann natürlich auch eine andere als die dargestellte Hochstromleitungsverbindung 20 angewendet sein.
Die Kontaktvorrichtung 11 ist bevorzugt mit der an ihr bevorzugt stofflich einstückig befestigten Hochstromleitung 22 in einer elektrisch isolierenden Verkleidung 13 aufgenommen. Hierbei ist bevorzugt ferner auch der Übergangbereich zur Hochstromleitung 22 und somit ein Längsendabschnitt der Hochstromleitung 22 in der isolierenden Verkleidung 13 aufgenommen. Die isolierende Verkleidung 13 kann zwei Verkleidungsteile 131, 132, insbesondere ein Verkleidungsoberteil 131 und ein Verkleidungsunterteil 132, aufweisen.
Außen auf der elektrisch isolierenden Verkleidung 13 ist bevorzugt eine elektromagnetische Abschirmung 14 des Hochstromverbinders 10 eingerichtet, wobei diese elektromagnetische Abschirmung 14 die elektromagnetische Abschirmung 24 der Hochstromleitung 22 elektrisch kontaktiert. Ferner ist die elektromagnetische Abschirmung 14 des Hochstromverbinders 10 von einer elektromagnetischen Abschirmung des Hochstromgegenverbinders 50 in einem zusammengesteckten Zustand des Hochstromverbinders 10 mit dem Hochstromgegenverbinders 50 elektrisch kontaktiert. Die elektromagnetische Abschirmung 14 kann zwei Schirmteile 141, 142, insbesondere ein Schirmoberteil 141 und ein Schirmunterteil 142, aufweisen.
Dieses Paket aus Kontaktvorrichtung 11 inkl. Längsendabschnitt der Hochstromleitung 22, ihrer elektrisch isolierenden Verkleidung 13 und ihrer elektromagnetischen Abschirmung 14 ist bevorzugt in einem Gehäuse 15 aufgenommen. Das Gehäuse 15 weist in einem Bereich des Spannabschnitts 114 der Kontaktvorrichtung 11 eine Durchgangsausnehmung 153 auf, in welcher die Spannschraubenvorrichtung 12 bevorzugt verliersicher (Verliersicherung 1532, z. B. als eine Kappe mit Zugangsöffnung für ein Werkzeug ausgebildet) aufgenommen ist.
Eine Innenseite 1530 der Durchgangsausnehmung 153 kann als eine Dichtfläche 1530 für eine Dichtung 216 der Spannschraubenvorrichtung 12 ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann dies umgekehrt ausgebildet sein, d. h. die Durchgangsausnehmung 153 weist innen eine Dichtung für die Spannschraubenvorrichtung 12 auf. Die Durchgangsausnehmung 153 kann von einer Schutzkappe 154 abdeckbar sein. Hierbei kann die Schutzkappe 154 als ein Schutzkappenschlitten 154 ausgebildet sein. Eine andere Schutzkappe 154, z. B. eine klappbare Schutzkappe, eine separate Schutzkappe etc. kann natürlich angewendet werden.
Die Spannschraubenvorrichtung 12, vgl. die 2 bis 5 und insbesondere die 3 und 5, dient in einem zusammengeschraubten Zusammenwirken mit der Gegenspannschraubenvorrichtung 52 dazu, die Kontaktierungsfläche 1160 des Kontaktabschnitts 116 der Kontaktvorrichtung 11 (verantwortlich: Spannschraubenvorrichtung 12) gegen die Gegenkontaktierungsfläche 5160 des Gegenkontaktabschnitts 516 der Gegenkontaktvorrichtung 51 (verantwortlich: Gegenspannschraubenvorrichtung 52) zur Übertragung von hohen elektrischen Strömen und Spannungen mechanisch dauerhaft fest zu verspannen. Hierzu werden die Spannschraubenvorrichtung 12 und die Gegenspannschraubenvorrichtung 52 miteinander verschraubt, wobei die Spannschraubenvorrichtung 12 (Außengewinde) bevorzugt in die Gegenspannschraubenvorrichtung 52 (Innengewinde) eingeschraubt wird. Dies kann natürlich kinematisch umgekehrt ausgebildet sein.
Hierbei werden ausgehend von der außen am Spannabschnitt 114 der Kontaktvorrichtung 11 fest ansitzenden Spannschraubenvorrichtung 12 (Kinn 211, vgl. unten), und ausgehend von der au-ßen am Gegenspannabschnitt 514 der Gegenkontaktvorrichtung 51 (Kinn 611) fest ansitzenden Gegenspannschraubenvorrichtung 52, der Kontaktabschnitt 116 und der Gegenkontaktabschnitt 516 aufeinander gepresst und aneinander festgehalten. Hierbei erstreckt sich der Schraubverbund aus der Spannschraubenvorrichtung 12 und der Gegenspannschraubenvorrichtung 52 durch die Durchgangsausnehmungen 113, 513 des Kontaktabschnitts 116 und des Gegenkontaktabschnitts 516 hindurch.
Die jeweilige Ausführungsform, vgl. die 3 und 5, der Spannschraubenvorrichtung 12 umfasst eine als eine Schaftschraube 200 (Bolzen 200) ausgebildete Spannschraube 200, die in Axialrichtung Ax hintereinander einen Schraubenkopf 210, einen Schraubenkörper 220 und bevorzugt auch einen insbesondre ausgeprägten Schraubenfuß 230 integral umfasst. Vorliegend ist der Schraubenfuß 230 als ein Fortsatz des Schraubenkörpers 220 ausgebildet, auf welchem ein Berührschutz 232 vorgesehen ist. Es ist auch möglich, den Schraubenfuß 230, z. B. als eine Ausnehmung, in den Schraubenkörper 220 zu integrieren und darin dann den Berührschutz 232 zu montieren, welcher dann im Schraubenfuß 230 sitzt und vom Schraubenkörper 220 wegsteht.
Der Schraubenkörper 220 umfasst vorliegend einen im Wesentlichen glatten Schraubenschaft 222 zum Zentrieren der Spannschraubenvorrichtung 12 im Spannabschnitt 114 der Kontaktvorrichtung 11. Der Schraubenschaft 222 geht in einen Gewindeschaft 224 mit einem Außengewinde (ggf. auch Innengewinde) über, mittels welchem die Spannschraubenvorrichtung 12 in die Gegenspannschraubenvorrichtung 52 geschraubt werden kann. Hierbei sitzt der Schraubenkopf 210 mit einem Kinn 211 gegenüberliegend zum Kontaktabschnitt 116 am Spannabschnitt 114 an und hindert die Spannschraubenvorrichtung 12 daran, durch die Durchgangsausnehmung 113 in der Kontaktvorrichtung 11 hindurch gesteckt werden zu können.
Der Schraubenkopf 210 ist wenigstens teilweise, bevorzugt jedoch bis zum Kinn 211 in eine elektrische Isolierung 212 eingebettet, wobei der Schraubenkopf 210 und die elektrische Isolierung 212 einen festen Verbund bilden. Der Schraubenkopf 210 kann dabei eine ausschließlich positive Form (anwesendes Material des Schraubenkopfs 210, z. B. ein Außen-n-Kantprofil oder ein Analogon dazu, 3) oder eine zusätzlich negative Form (abwesendes Material des Schraubenkopfs 210, z. B. ein Innen-n-Kantprofil oder ein Analogon dazu, 5) aufweisen.
Der Schraubenkopf 210 kann unabhängig von seiner Form eine elektromagnetische Abschirmung 214 und/oder eine Dichtung 216 aufweisen. Die elektromagnetische Abschirmung 214 kann in die elektrische Isolierung 212 eingebettet oder außen auf der elektrischen Isolierung 212 vorgesehen sein. Hierbei erstreckt sich die elektromagnetische Abschirmung 214 derart weit in Axialrichtung Ar in Richtung Schraubenkörper 220, dass die elektromagnetische Abschirmung 14 des Hochstromverbinders 10 elektrisch kontaktiert werden kann. Hierbei kann die Abschirmung 214 die Abschirmung 14 direkt elektrisch kontaktieren, und/oder eine elektrische Kontaktierung kann mithilfe eines zusätzlichen Bauteils dazwischen, wie z. B. einer EMV-Dichtung, eingerichtet sein. Ferner umgibt die elektromagnetische Abschirmung 214 die elektrische Isolierung 212 und/oder den Schraubenkopf 210 bevorzugt vollständig in Umfangsrichtung Ur.
Die Dichtung 216 ist in Umfangsrichtung Ur radial außen am Schraubenkopf 210 bevorzugt vollumlaufend vorgesehen, wobei die Dichtung 216 entweder auf der elektrischen Isolierung 212 (3) oder auf der elektromagnetischen Abschirmung 14 (5) sitzt. Hierbei kann die Dichtung 216 ein separates Bauteil sein oder stofflich fest, insbesondere mittels eines Spritzgussprozesses, mit dem Schraubenkopf 210 oder mit der elektrischen Abschirmung 14 verbunden sein.
Der Schraubenkopf 210 der Spannschraube 200 der ersten Ausführungsform (3) weist ein Außenprofil auf, das radial Rr außen am Schraubenschaft 222 in einen Bund übergeht und dessen unterer Rand das Kinn 211 bildet. Außen auf diesem Au-ßenprofil ist die elektrische Isolierung 212 vorgesehen, wobei eine Umfangswandung 2120 der elektrischen Isolierung 212 den elektrisch isolierten Schraubenkopf 210 mit einem radialen Rr Abstand bevorzugt vollständig in Umfangsrichtung Ur umgibt. Die Umfangswandung 2120 verleiht der elektrischen Isolierung 212 eine Topfform.
An einer radialen Rr Umfangsfläche 2122 der Umfangswandung 2120 ist eine Dichtung 216 eingerichtet, wobei bevorzugt wenigstens eine Dichtlippe der Dichtung 216 radial Rr nach au-ßen wegsteht. Mittels der Dichtung 216 und der elektrischen Isolierung 212 ist die Spannschraubenvorrichtung 12 gegen die Dichtfläche 1530 der Durchgangsausnehmung 153 im Gehäuse 15 abdichtbar. - Ferner ist bei dieser Ausführungsform der Spannschraube 200 eine elektromagnetische Abschirmung 214 anwendbar.
Der Schraubenkopf 210 der Spannschraube 200 der zweiten Ausführungsform (5) weist ein topfförmiges Innenprofil auf, das radial Rr außen am Schraubenschaft 222 in einen Bund übergeht und dessen unterer Rand das Kinn 211 bildet. Innen, stirnseitig und außen auf diesem Innenprofil ist die elektrische Isolierung 212 eingerichtet, wobei eine äußere Umfangswandung 2120 der elektrischen Isolierung 212 direkt an einer Außenseite des topfförmigen Innenprofils ansitzt.
An einer radialen Rr Umfangsfläche 2122 der Umfangswandung 2120, einer axialen Ar Stirnseite der elektrischen Isolierung 212 und einer Innenwandung der elektrischen Isolierung 212 im Innenprofil ist die elektromagnetische Abschirmung 214 eingerichtet. An einer radialen Rr Umfangsfläche 2142 der elektromagnetischen Abschirmung 214 ist eine Dichtung 216 eingerichtet, wobei bevorzugt wenigstens eine Dichtlippe der Dichtung 216 radial Rr nach außen wegsteht. Mittels der Dichtung 216 und der elektrischen Isolierung 212 ist die Spannschraubenvorrichtung 12 gegen die Dichtfläche 1530 der Durchgangsausnehmung 153 im Gehäuse 15 abdichtbar. - Ferner ist bei dieser Ausführungsform der Spannschraube 200 die elektromagnetische Abschirmung 214 weglassbar.
Bezugszeichenliste

0: elektrische Entität
1: (elektrischer) (Hochstrom-)Leitungsverbinder [10, (20,) ...; 10, (20,) 10; ..., (20,) 10]
10: (elektrischer) Hochstromverbinder
11: (elektrische) (Hochstrom-)Kontaktvorrichtung
112: (elektrischer) Kontaktabschnitt für Hochstromleitung 22
114: (mechanischer) Spannabschnitt
113: Durchgangsausnehmung
116: (elektrischer) Kontaktabschnitt mit Kontaktierungsfläche 1160
1160: Kontaktierungsfläche
12: (mechanische) (Hochstromverbindungs-)Spannschraubenvorrichtung
200: Spannschraube, ggf. als Schaftschraube (Bolzen) ausgebildet
210: Schraubenkopf
211: Kinn
212: elektrische Isolierung
2120: Umfangswandung
2122: Umfangsfläche für elektromagnetische Abschirmung 214 oder Dichtung 216
2124: Stirnfläche ggf. für elektromagnetische Abschirmung 214
214: elektromagnetische Abschirmung
2142: Umfangsfläche ggf. für Dichtung 216
216: Dichtung
220: Schraubenkörper
222: Schraubenschaft
224: Gewindeschaft mit Außen- oder Innengewinde
230: Schraubenfuß
232: Berührschutz
13: elektrisch isolierende Verkleidung
131: Verkleidungsteil, z. B. Verkleidungsoberteil
132: Verkleidungsteil, z. B. Verkleidungsunterteil
14: elektromagnetische Abschirmung des Hochstromverbinders 10
141: Schirmteil, z. B. Schirmoberteil
142: Schirmteil, z. B. Schirmunterteil
15: Gehäuse
153: Durchgangsausnehmung
1530: Innenseite, Dichtfläche der Durchgangsausnehmung 153
1532: Verliersicherung
154: Schutzkappe, Schutzkappenschlitten
20: (elektrische) Hochstromleitungsverbindung
22: (elektrische) Hochstromleitung
24: elektromagnetische Abschirmung der Hochstromleitung 22
50: (elektrischer) Hochstromgegenverbinder
51: (Hochstrom-)Gegenkontaktvorrichtung
512: (elektrischer) Gegenkontaktabschnitt für Hochstromleitung
513: Durchgangsausnehmung
514: (mechanischer) Gegenspannabschnitt
516: (elektrischer) Gegenkontaktabschnitt mit Gegenkontaktierungsfläche 5160
5160: Gegenkontaktierungsfläche
52: (mechanische) (Hochstromverbindungs-)Gegenspannschraubenvorrichtung
610: Gegenschraubenkopf
611: Kinn
620: Gegenschraubenkörper mit Innen- oder Außengewinde
632: Berührschutz
55: Gehäuse
Ar: Axialrichtung Spannschraubenvorrichtung 12 und Gegenspannschraubenvorrichtung 52
Rr: Radialrichtung Spannschraubenvorrichtung 12 und Gegenspannschraubenvorrichtung 52
Ur: Umfangsrichtung Spannschraubenvorrichtung 12 und Gegenspannschraubenvorrichtung 52

Claims

Mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12) für einen elektrischen Hochstromverbinder (10) insbesondere für den Automotivebereich, mit einer sich in eine Axialrichtung (Ar) der Spannschraubenvorrichtung (12) erstreckenden Spannschraube (200), die in einen drehbaren Schraubenkopf (210), einen schraubbaren Schraubenkörper (220) und bevorzugt einen Schraubenfuß (230) gegliedert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (210) außen eine elektrische Isolierung (212) aufweist, welche eine Dichtung (216) aufweist, wobei der Schraubenkopf (210) in die elektrische Isolierung (212) eingebettet ist, und ein Gewindeschaft (224) der Spannschraube (200) oder der Schraubenfuß (230) einen vom Gewindeschaft (224) wegstehenden Berührschutz (232) aufweist.
Mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12) gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierung (212) eine Umfangsfläche (2122) aufweist, auf welcher radial (Rr) außen die Dichtung (216) eingerichtet ist, und/oder die elektrische Isolierung (212) außen auf den Schraubenkopf (210) gespritzt ist.
Mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (210) ein Außenprofil oder ein Innenprofil für ein Schraubwerkzeug aufweist.
Mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (216) als eine Ringdichtung oder Muffendichtung mit bevorzugt wenigstens einer Dichtlippe ausgebildet ist, und/oder die Dichtung (216) auf die elektrische Isolierung (212) oder die elektromagnetische Abschirmung (214) gespritzt ist.
Mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (210) ein Kinn (211) aufweist, mittels welchem eine elektrische Hochstrom-Kontaktvorrichtung (11) des Hochstromverbinders (10) mechanisch spannbar ist, und/oder der Schraubenkörper (220) einen im Wesentlichen glatten Schraubenschaft (222) und einen sich axial (Ar) daran anschließenden Gewindeschaft (224) aufweist.
Elektrischer Hochstromverbinder (10) für eine Hochstromleitung (22) aus Kupfer oder Aluminium, insbesondere für den Automotivebereich, mit einer mechanischen Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12) und einer elektrischen Hochstrom-Kontaktvorrichtung (11) zum elektrischen Kontaktieren einer elektrischen Hochstrom-Gegenkontaktvorrichtung (51), wobei mittels der Spannschraubenvorrichtung (12) die Kontaktvorrichtung (11) gegen die Gegenkontaktvorrichtung (51) mechanisch spannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Spannschraubenvorrichtung (12) des Hochstromverbinders (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Elektrischer Hochstromverbinder (10) gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (11) einen elektrischen Kontaktabschnitt (112) für eine Hochstromleitung (22), einen mechanischen Spannabschnitt (114) und einen elektrischen Kontaktabschnitt (116) mit einer Kontaktierungsfläche (1160) aufweist, und/oder der Hochstromverbinder (10) ein Gehäuse (15) mit einer Durchgangsausnehmung (153) zum Einstecken der Spannschraubenvorrichtung (12) aufweist.
Elektrischer Hochstromverbinder (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • eine elektromagnetische Abschirmung (14) des Hochstromverbinders (10) auf einer elektrisch isolierenden Verkleidung (13) der Kontaktvorrichtung (11) vorgesehen ist, • die elektrisch isolierende Verkleidung (13) zwei Verkleidungsteile (131, 132) umfasst, welche jeweils ein Schirmteil (141, 142) der elektromagnetischen Abschirmung (14) außen aufweisen, und/oder • die zwei Verkleidungsteile (131, 132) aneinander verrastet sind und die zwei Schirmteile (141, 142) in elektrisch leitenden Kontakt miteinander stehen.
Elektrischer Hochstromverbinder (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: • die Dichtung (216) der Spannschraubenvorrichtung (12) an einer Innenseite (1530) der Durchgangsausnehmung (153) dichtend zur Anlage bringbar und/oder gebracht ist, • eine Dichtung innen an der Durchgangsausnehmung (153) an einer Außenseite der Spannschraubenvorrichtung (12) dichtend zur Anlage bringbar und/oder gebracht ist, • das Gehäuse (15) zwei Gehäuseteile umfasst, zwischen welchen die Kontaktvorrichtung (11) mit ihrer elektrisch isolierenden Verkleidung (13) und der elektromagnetischen Abschirmung (14) aufgenommen ist, und/oder • die Durchgangsausnehmung (153) des Gehäuses (15) von einer Schutzkappe (154) abdeckbar ist, wobei die Schutzkappe (154) bevorzugt als ein auf dem Gehäuse (15) gelagerter Schutzkappenschlitten (154) ausgebildet ist.
Elektrischer Hochstromverbinder (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochstromverbinder (10): • für dauerhafte elektrische Ströme von wenigstens ca.: 100A, 200A, 300A, 400A, 500A, 750A, 1kA, oder 1,25kA ausgelegt ist, • für elektrische Spannungen von wenigstens ca.: 200V, 300V, 400V, 500V, 600V, 750V, 1kV, 1,25kV, 1,5kV, 1,75kV oder 2kV ausgelegt ist, und/oder • bevorzugt nach LV 214, die Vibrationsanforderungen der Klasse oder gemäß dem Schärfegrad: 2, 3 und/oder 4 erfüllt.
Elektrischer Hochstrom-Leitungsverbinder (0) insbesondere für den Automotivebereich, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochstrom-Leitungsverbinder (0) wenigstens eine mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12) und/oder wenigstens einen elektrischen Hochstromverbinder (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Elektrischer Hochstrom-Leitungsverbinder (0) gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass: • die Kontaktvorrichtung (11) an ihrem Kontaktabschnitt (112) eine elektrische Hochstromleitungsverbindung (20) oder eine Hochstromleitung (22) aufweist, • die elektromagnetische Abschirmung (14) des Hochstromverbinders (10) einen Verbindungsbereich des Kontaktabschnitts (112) der Kontaktvorrichtung (11) mit der elektrischen Hochstromleitung (22) abschirmt, und/oder • der Leitungsverbinder (0) genau zwei elektrische Hochstromverbinder (10) aufweist.
Elektrischer Hochstrom-Leitungsverbinder (0) gemäß vorhergehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass: • die Hochstromleitung (22) in eine elektromagnetisch abgeschirmte Hochstromleitungsverbindung (20) eingebettet ist, • die elektromagnetische Abschirmung (14) des Hochstromverbinders (10) in einem elektrisch leitenden Kontakt mit einer elektromagnetischen Abschirmung (24) der Hochstromleitung (22) steht, und/oder • eine elektrische Außenisolierung der Hochstromleitung (22) gegenüber dem Gehäuse (15) gedichtet und mittels Rastmitteln festgelegt ist.
Elektrische Entität (0) für den Automotivebereich, dadurch gekennzeichnet, dass die Entität (0) eine mechanische Hochstromverbindungs-Spannschraubenvorrichtung (12), einen elektrischen Hochstromverbinder (10) und/oder einen elektrischen Hochstrom-Leitungsverbinder (0) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.