EP4584848A1 - Vorrichtung zum herstellen einer elektrischen verbindung zwischen einer hochvolt-leitung und einer hochvolt-komponente - Google Patents

Vorrichtung zum herstellen einer elektrischen verbindung zwischen einer hochvolt-leitung und einer hochvolt-komponente

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EP4584848A1
EP4584848A1 EP23821145.2A EP23821145A EP4584848A1 EP 4584848 A1 EP4584848 A1 EP 4584848A1 EP 23821145 A EP23821145 A EP 23821145A EP 4584848 A1 EP4584848 A1 EP 4584848A1
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EP
European Patent Office
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housing
contact
busbars
pin
voltage component
Prior art date
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Pending
Application number
EP23821145.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Johannes Janotta
Oliver Mzyk
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Mercedes Benz Group AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Mercedes Benz Group AG filed Critical Mercedes Benz Group AG
Publication of EP4584848A1 publication Critical patent/EP4584848A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding  
    • H01R13/658—High frequency shielding arrangements, e.g. against EMI [Electro-Magnetic Interference] or EMP [Electro-Magnetic Pulse]
    • H01R13/6581—Shield structure
    • H01R13/6582—Shield structure with resilient means for engaging mating connector
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    • H01R4/56—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation one conductor screwing into another
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    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/002—Maintenance of line connectors, e.g. cleaning

Definitions

  • the invention relates to a device for establishing an electrical connection between a high-voltage line and a high-voltage component.
  • the proposed device for establishing an electrical connection between a high-voltage line and a high-voltage component is accessible from outside the high-voltage component and can be attached to the high-voltage component from the outside and thus also replaced.
  • the mechanical and electrical connection of the at least one contact pin to the busbars of the high-voltage component is also possible from outside the high-voltage component.
  • the pin tray housing can be repaired without having to dismantle the high-voltage component or, depending on the fault and design, having to re-test the leak tightness.
  • the at least one contact pin can have a threading aid on the thread for alignment in an internal thread of the busbars.
  • the at least one contact pin can be positioned even more easily from outside the housing at connection points of the busbars, for example screw holes, and screwed to the busbars. This ensures permanent contact between the at least one contact pin and the busbars.
  • the at least one contact pin can be surrounded by an insulating body as contact protection, which has a geometric shape of a standard drive on its outside.
  • the at least one contact pin can be embedded in the insulating body.
  • the standard drive can, for example, have the geometry of an external hexagon or a multi-tooth. This standard drive allows the at least one contact pin to be screwed directly into the threads of the busbars from the outside via openings provided for this purpose in the pin tray housing.
  • Figure 1 shows a schematic section through a high-voltage component 50 with a device 100 for establishing an electrical connection between a high-voltage line and the high-voltage component 50 according to an embodiment of the invention.
  • the device 100 comprises a plug connector 10, which has at least one pin tray housing 12 and two contact pins 14, 16.
  • the plug connector 10, the at least one pin tray housing 12 and the two contact pins 14, 16 are arranged on the housing 52 of the high-voltage component 50 in a non-destructive manner and can be replaced from the outside.
  • the plug connector 10 is arranged so that it can be detached, in particular replaced, from the outside on an outer side 56 of the housing 52 of the high-voltage component 50.
  • the plug connector 10 has a pin tray housing 12 for receiving a mating connector of the high-voltage line.
  • the pin tray housing 12 is arranged so that it can be detached from the outside on an opening 54 of the housing 52.
  • the plug connector 10 also has two contact pins 14, 16 for establishing an electrical connection to the mating connector and for mechanically and electrically connecting to busbars 60, 62 of the high-voltage component 50 in the interior 58 of the housing 52, which are arranged so that they can be detached, in particular replaced, from the outside on the housing 52.
  • the two contact pins 14, 16 can be screwed to the busbars 60, 62 of the high-voltage component 50, for example.
  • a plugging direction 40 of the mating connector into the connector 10 is indicated with an arrow.
  • the busbars 60, 62 which are connected to the contact pins 14, 16 of the high-voltage component 50 in the interior 58 of the housing 52, can advantageously be designed as one piece or at least as a continuous unit.
  • the busbars 60, 62 can, for example, be jointly molded with plastic or aligned with one another in a common holder 72.
  • threads can be provided in the busbars 60, 62.
  • the thread can, for example, be a threaded insert, pull-through, rivet nut, Weld nut or, if the material is sufficiently thick, as a cut or formed thread directly in the busbar 60, 62.
  • the busbars 60, 62 can be pre-aligned via their screw connection to the housing 52.
  • a connection of a high-voltage interlock line of the high-voltage component 50 can, if necessary, be designed as a plug connection in the pin tray housing 12.
  • the connection can expediently be made from the rear of the connector 10. After the device has been brought up to the opening 54 of the housing 52, the high-voltage interlock line can be plugged into the pin tray housing 12.
  • the internal cable set in the component 50 can advantageously have a small excess length so that it can be plugged in before the connector 10 is installed and the excess cable set can be pushed back into the component housing 52 when the connector 10 is installed.
  • the pin tray housing 12 can be screwed to the housing 52 of the high-voltage component 50, for example using several screws.
  • the pin tray housing 12 also has a sealing element 18 for sealing the housing 52, which encloses the opening 54 when properly mounted on the housing 52.
  • the connector on the cable set then seals off the pin tray housing 12 and seals the high-voltage component 50.
  • the pin tray housing 12 has alignment elements 20, 22, for example molded pins, which, when properly assembled, protrude into the interior 58 of the housing 52 and can be connected to corresponding counter elements 64, 66 of the busbars 60, 62.
  • the busbars 60, 62 can be aligned by inserting the alignment elements 20, 22 of the pin tray housing 12 into these counter elements 64, 66 of the busbars 60, 62.
  • the distance between the contact pins 14, 16 can be adjusted via the distance between the threads in the busbars 60, 62.
  • the threads or thread core holes can be created by precise mechanical processing, for example by CNC milling, which can advantageously be carried out after the two busbars have been precisely aligned with each other, for example by joint overmolding.
  • Figure 2 shows a section through a contact pin 14 of the device 100 with an insulating body 32.
  • the contact pins 14, 16 have a thread 28, in particular an external thread, for connection to the busbars 60, 62 on an end 26 facing away from a plug contact surface 24.
  • the contact pins 14, 16, as can be seen in Figure 2 can have a threading aid 30 on the thread 28 for alignment in an internal thread 68 of the busbars 60, 62.
  • the contact pins 14, 16 are each surrounded by an insulating body 32 as contact protection, which has a geometric shape 33 of a standard drive on its outside.
  • the contact pins 14, 16 can advantageously be embedded in the insulating body 32.
  • the standard drive can, for example, have the geometry of an external hexagon or a multi-tooth. This standard drive allows the contact pin 14, 16 to be screwed from the outside directly into the threads 68 of the busbars 60, 62 via openings provided for this purpose in the pin tray housing.
  • the insulation body 32 has a circumferential electrical shield 34, which is designed in particular as a metallic spring contact 48.
  • the shield 34 is designed for electrical contact with the housing 52 of the high-voltage component 50, in particular via spring contacts 48, when properly mounted on the housing 52.
  • the circumferential spring contact 48 can be connected to the metallic component housing 52 via spring contacts 48 on the pin tray housing 12 when the contact pin 14, 16 is screwed in.
  • the cable shield can be contacted with this spring contact 48 in the case of shielded high-voltage cables. In this way, the electrical shielding can be transferred from the plug to the component housing 52.
  • the device 100 can be arranged on the housing 52 of the high-voltage component 50 by bringing the pin tray housing 10 up to the opening 54 of the housing 52.
  • the pin tray housing 12 can then be screwed to the housing 52.
  • the two contact pins 14, 16 of the pin tray housing 12 are then screwed to the busbars 60, 62 in the interior 58 of the housing 52.
  • the contact pins 14, 16 have a through-hole 38 in their longitudinal extension.
  • the contact pins 14, 16 can be fastened to the busbars 60, 62 in the interior 58 of the component 50 via the through-holes 38 using at least one screw 42 each and can thus be electrically connected.
  • the contact carrier 36 is movably mounted in the pin tray housing 12 in the plug-in direction 40 in order to be able to compensate for positioning tolerances between the pin tray housing 12 and the busbars 60, 62 in the plug-in direction 40 when the contact pins 14, 16 are screwed to the busbars 60, 62 located behind them.
  • the contact carrier 36 in on which the two contact pins 14, 16 are arranged, is aligned in the plug-in direction 40 when the contact pins 14, 16 are screwed to the busbars 60, 62.
  • the screw 42 is tightened, the contact pin 14, 16 is fixed in the plug-in direction 40.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und einer Hochvolt-Komponente (50) mit einem Gehäuse (52), wenigstens umfassend einen Steckverbinder (10), aufweisend wenigstens ein Stiftwannengehäuse (12) und wenigstens einen Kontaktstift (14, 16). Dabei sind der Steckverbinder (10), das wenigstens eine Stiftwannengehäuse (12) und der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) zerstörungsfrei von außen austauschbar am Gehäuse (52) angeordnet.

Description

Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt- Leitung und einer Hochvolt-Komponente
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und einer Hochvolt-Komponente.
Zur Verbindung verschiedener Komponenten eines Hochvoltsystems werden üblicherweise Leitungen verwendet, welche mit Steckverbindern an Stiftwannen der Komponenten angeschlossen werden.
Die DE 102019 132 599 A1 offenbart hierzu eine Halteanordnung eines zum Übertragen von elektrischer Energie ausgebildeten Leitungselements an einem Gehäuse eines Kraftfahrzeugs. Das Leitungseiement weist einen elektrischen Leiter zum Übertragen der elektrischen Energie und eine zumindest einen Längenbereich des Leiters ummantelnde und den Leiter elektrisch isolierende Hülle auf. An dem Leitungselement ist ein separat von dem Leitungselement ausgebildetes Verbindungselement festgelegt, welches einen auf einer ersten Seite einer Wandung des Gehäuses angeordneten Flansch aufweist, über weichen das Verbindungselement und über dieses das Leitungselement an dem Gehäuse befestigt sind. Zumindest der Leiter erstreckt sich durch eine erste Durchgangsöffnung des Flansches und durch eine zweite Durchgangsöffnung des Gehäuses hindurch.
Die DE 102018 202 955 A1 offenbart weiter ein Steckverbindersystem, welches einen Steckverbinder und ein Gehäuse aufweist, an dem der Steckverbinder montiert ist. Das Gehäuse weist eine Öffnung mit einer ersten Innenwandung auf. Der Steckverbinder weist ein Schirmblech auf, welches zumindest abschnittsweise in die Öffnung hineinragt. Ein Ring ist in der Öffnung angeordnet und kontaktiert mit einer Außenwandung die erste Innenwandung der Öffnung elektrisch. Dabei kontaktiert das Schirmblech mit einer weiteren Außenwandung des Schirmblechs eine zweite Innenwandung des Rings elektrisch. Die DE 102020 123476 A1 offenbart eine Steckdose mit einem ersten Steckgesicht für den Anschluss eines Steckers und mit einem zweiten Steckgesicht mit zumindest einer daran befestigbaren oder lösbar befestigten Kontaktbaugruppe, welche zumindest ein Kontaktelement aufweist und/oder über welche die elektrische Energie und/oder die elektrischen Signale mittels zumindest einer elektrischen Leitung übertragbar ist/sind.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und einer Hochvolt-Komponente zu schaffen, welche auf einfache Weise austauschbar ist.
Die vorgenannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und einer Hochvolt-Komponente mit einem Gehäuse, wenigstens umfassend einen Steckverbinder, welcher wenigstens ein Stiftwannengehäuse und wenigstens einen Kontaktstift aufweist. Dabei sind der Steckverbinder, das wenigstens eine Stiftwannengehäuse und der wenigstens eine Kontaktstift zerstörungsfrei von außen austauschbar am Gehäuse angeordnet.
Vorteilhaft ist die vorgeschlagene Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und einer Hochvolt-Komponente von außerhalb der Hochvolt-Komponente zugänglich, und kann von außen an der Hochvolt- Komponente angebracht und damit auch getauscht werden. Die mechanische und elektrische Verbindung des wenigstens einen Kontaktstifts mit den Stromschienen der Hochvolt-Komponente ist ebenfalls von außerhalb der Hochvolt-Komponente möglich.
Der Steckverbinder ist dazu von außen an einer Außenseite des Gehäuses der Hochvolt- Komponente lösbar, insbesondere austauschbar, angeordnet. Der Steckverbinder weist ein Stiftwannengehäuse zur Aufnahme eines Gegensteckverbinders der Hochvolt-Leitung auf. Das Stiftwannengehäuse ist von außen lösbar, insbesondere austauschbar, an einer Öffnung des Gehäuses angeordnet. Der Steckverbinder weist weiter wenigstens einen Kontaktstift zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu dem Gegensteckverbinder und zum mechanischen und elektrischen Verbinden mit Stromschienen der Hochvolt- Komponente im Inneren des Gehäuses auf, welche von außen am Gehäuse lösbar, insbesondere austauschbar, angeordnet sind.
Im Falle einer nötigen Reparatur der Vorrichtung kann das Stiftwannengehäuse instandgesetzt werden, ohne die Hochvolt-Komponente zu zerlegen oder, je nach Fehler und Ausführungsart, die Dichtheit erneut prüfen zu müssen.
Im Inneren der Hochvolt-Komponente muss keine Zugänglichkeit der Stiftwanne gegeben sein, da der wenigstens eine Kontaktstift an den Stromschienen von außen verschraubt wird und insofern keine Schrauben zur Kontaktierung des wenigstens einen Kontaktstifts im Inneren nötig sind.
Der Gestaltungsspielraum für mögliche Positionen der Stiftwanne wächst, wodurch günstigere Anordnungen der Anschlüsse und eine effizientere Ausnutzung des Bauraums in Hochvolt-Batterien für reichweitenrelevante Zellen möglich sind.
Die Vorrichtung zum Herstellen einer Steckverbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und der Hochvolt-Komponente kann an dem Gehäuse der Hochvolt-Komponente angeordnet werden, indem zunächst das Stiftwannengehäuse an die Öffnung des Gehäuses herangeführt wird. Anschließend wird der wenigstens eine Kontaktstift des Stiftwannengehäuses mit Stromschienen im Inneren des Gehäuses verschraubt. Danach wird das Stiftwannengehäuse mit dem Gehäuse der Hochvolt-Komponente verschraubt.
In einer günstigen Ausführungsform kann das Stiftwannengehäuse während einer Reparatur en der Hochvolt-Komponente verbaut bleiben. Der wenigstens eine Kontaktstift kann im Fall eines Defekts an einem Kontakt der Stiftwanne einzeln getauscht werden. Da hierbei keine abdichtenden Bauteile gewechselt werden, ist eine abschließende Dichtheitsprüfung der Hochvolt-Komponente nach dem Tausch nicht erforderlich. Radial- und Flächenkontakte können an dem wenigstens einen Kontaktstift eingesetzt werden.
In einer weiteren günstigen Ausführungsform können sowohl runde als auch eckige Kontaktstifte eingesetzt werden. Weiterhin sind größere Toleranzen bei der Fertigung der Einzelteile der Vorrichtung möglich.
Vorteilhaft kann das Stiftwannengehäuse für eine Verschraubung mit dem Gehäuse der Hochvolt-Komponente ausgebildet sein. Dadurch ist eine flexible Montage und ein eventueller Tausch des Stiftwannengehäuses im Reparaturfall möglich. Günstigerweise kann dabei das Stiftwannengehäuse ein Dichtelement zur Abdichtung an dem Gehäuse der Hochvolt-Komponente aufweisen, welches bei bestimmungsgemäßer Montage an dem Gehäuse die Öffnung umschließt. Auf diese Weise kann das Stiftwannengehäuse zu dem Gehäuse der Hochvolt-Komponente sicher abgedichtet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann der wenigstens eine Kontaktstift mit den Stromschienen der Hochvolt-Komponente verschraubt oder verschraubbar sein. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Kontaktstift von außerhalb des Gehäuses der Hochvolt-Komponente mit den Stromschienen verbunden werden und im Reparaturfall günstigerweise auch getauscht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann das Stiftwannengehäuse Ausrichtelemente aufweisen, welche bei bestimmungsgemäßer Montage ins Innere des Gehäuses ragen und zur Verbindung mit korrespondierenden Gegenelementen der Stromschienen ausgebildet sind. Dadurch lassen sich die Stromschienen durch Ausrichten mit Hilfe des Stiftwannengehäuses für eine Montage günstig positionieren. Der wenigstens eine Kontaktstift kann dabei nach Einführen der Ausrichtelemente des Stiftwannengehäuses in die korrespondierenden Gegenelemente der Stromschienen mit den Stromschienen günstig verbunden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann der wenigstens eine Kontaktstift an einem einer Steckkontaktfläche abgewandten Ende ein Gewinde, insbesondere ein Außengewinde, zur Verbindung mit den Stromschienen aufweisen. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Kontaktstift günstigerweise von außerhalb des Gehäuse an Verbindungsstellen der Stromschienen, beispielsweise Schraubbohrungen, positioniert und mit den Stromschienen verschraubt werden. So ist eine dauerhafte Kontaktierung des wenigstens einen Kontaktstifts mit den Stromschienen gegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann der wenigstens eine Kontaktstift an dem Gewinde eine Anfädelhilfe zur Ausrichtung in ein Innengewinde der Stromschienen aufweisen. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Kontaktstift noch leichter von außerhalb des Gehäuse an Verbindungsstellen der Stromschienen, beispielsweise Schraubbohrungen, positioniert und mit den Stromschienen verschraubt werden. So ist eine dauerhafte Kontaktierung des wenigstens einen Kontaktstifts mit den Stromschienen gegeben. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann der wenigstens eine Kontaktstift von einem Isolationskörper als Berührschutz umgeben sein, welcher an seiner Außenseite eine geometrische Form eines Normantriebs aufweist. Insbesondere kann dabei der wenigstens eine Kontaktstift in den Isolationskörper eingebettet sein. Der Normantrieb kann beispielsweise die Geometrie eines Außensechskants oder eines Vielzahns aufweisen. Durch diesen Normantrieb kann der wenigstens eine Kontaktstift von außen über dafür vorgesehene Öffnungen im Stiftwannengehäuse direkt in die Gewinde der Stromschienen eingeschraubt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann der Isolationskörper einen umlaufenden elektrischen Schirm, insbesondere einen metallischen Federkontakt, aufweisen. Dabei kann der Schirm zur elektrischen Kontaktierung mit dem Gehäuse der Hochvolt-Komponente, insbesondere über Federkontakte, bei bestimmungsgemäßer Montage an dem Gehäuse ausgebildet sein. Auf diese Weise kann vorteilhaft die Übergabe der elektrischen Schirmung von der Steckverbindung auf das Komponentengehäuse erfolgen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann der wenigstens eine Kontaktstift in einem Kontaktträger angeordnet sein, welcher in dem Stiftwannengehäuse wenigstens in einer Steckrichtung beweglich angeordnet ist. Auf diese Weise kann der wenigstens eine Kontaktstift zu den Stromschienen positioniert und mit diesen verschraubt werden. In einem Anwendungsfall mit wenigstens zwei Kontaktstiften können auf diese Weise die Kontaktstifte vorteilhaft zusätzlich zueinander positioniert werden. Dadurch können auch größere Toleranzen bei der Fertigung des Stiftwannengehäuses erlaubt werden. Vorteilhaft kann der Kontaktträger, in welchem der wenigstens eine Kontaktstift angeordnet ist, bei der Verschraubung des wenigstens einen Kontaktstifts mit den Stromschienen in einer Steckrichtung ausgerichtet werden. Günstigerweise kann der wenigstens eine Kontaktstift als Radialkontakt oder als Klemmkontakt ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann der wenigstens eine Kontaktstift in seiner Längserstreckung eine Durchgangsbohrung aufweisen, welche zur Aufnahme einer Schraube zur Verschraubung des wenigstens einen Kontaktstifts mit den Stromschienen bei bestimmungsgemäßer Montage vorgesehen ist. Insbesondere kann dabei ein Schraubenkopf der Schraube ein isolierendes Material als Berührschutz aufweisen. Der wenigstens eine Kontaktstift kann auf diese Weise zuverlässig mit den Stromschienen verschraubt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Verschraubung des wenigstens einen Kontaktstifts mit den Stromschienen über ein in den Stromschienen ausgebildetes Innengewinde oder über eine an den Stromschienen angeordnete Gewindebuchse erfolgen. Um größere Fertigungstoleranzen zu erlauben, kann die Gewindebuchse beispielsweise als beweglich gelagerte Käfigmutter ausgebildet sein. Der wenigstens eine Kontaktstift kann so sicher von außerhalb des Gehäuses der Hochvolt- Komponente mit den Stromschienen verschraubt werden und erlaubt eine zuverlässige Kontaktierung von außen.
Vorteilhaft kann ein Anschluss einer Hochvolt-Interlock-Leitung der Hochvolt- Komponente, wenn erforderlich, als Steckverbindung in dem Stiftwannengehäuse ausgebildet sein. Der Anschluss kann zweckmäßigerweise von der Rückseite der Stiftwanne erfolgen. Nach dem Heranführen der Vorrichtung an die Öffnung des Gehäuses kann die Hochvolt-Interlock-Leitung in dem Stiftwannengehäuse gesteckt werden. Der interne Leitungssatz in der Komponente kann dazu günstigerweise eine kleine Überlänge besitzen, sodass dieser vor der Montage der Stiftwanne gesteckt und der überschüssige Leitungssatz bei der Montage der Stiftwanne in das Komponentengehäuse zurückgeschoben werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Hochvolt-Komponente mit einer Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und der Hochvolt-Komponente nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Kontaktstift der Vorrichtung nach Figur 1 mit einem Isolationskörper; und
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine Hochvolt-Komponente mit einer Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und der Hochvolt-Komponente nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
Figur 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Hochvolt-Komponente 50 mit einer Vorrichtung 100 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt- Leitung und der Hochvolt-Komponente 50 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Vorrichtung 100 umfasst einen Steckverbinder 10, welcher wenigstens ein Stiftwannengehäuse 12 und zwei Kontaktstifte 14, 16 aufweist. Dabei sind der Steckverbinder 10, das wenigstens eine Stiftwannengehäuse 12 und die zwei Kontaktstifte 14, 16 zerstörungsfrei von außen austauschbar am Gehäuse 52 der Hochvolt-Komponente 50 angeordnet.
Der Steckverbinder 10 ist dabei von außen an einer Außenseite 56 des Gehäuses 52 der Hochvolt-Komponente 50 lösbar, insbesondere austauschbar, angeordnet. Der Steckverbinder 10 weist ein Stiftwannengehäuse 12 zur Aufnahme eines Gegensteckverbinders der Hochvolt-Leitung auf. Dabei ist das Stiftwannengehäuse 12 von außen lösbar an einer Öffnung 54 des Gehäuses 52 angeordnet. Der Steckverbinder 10 weist weiter zwei Kontaktstifte 14, 16 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zu dem Gegensteckverbinder und zum mechanischen und elektrischen Verbinden mit Stromschienen 60, 62 der Hochvolt-Komponente 50 im Inneren 58 des Gehäuses 52 auf, welche von außen am Gehäuse 52 lösbar, insbesondere austauschbar, angeordnet sind. Die zwei Kontaktstifte 14, 16 können dazu mit den Stromschienen 60, 62 der Hochvolt- Komponente 50 beispielsweise verschraubt werden.
Eine Steckrichtung 40 des Gegensteckers in den Steckverbinder 10 ist mit einem Pfeil angedeutet. Die Stromschienen 60, 62, welche im Inneren 58 des Gehäuses 52 mit den Kontaktstiften 14, 16 der Hochvolt-Komponente 50 verbunden werden, können vorteilhaft einteilig bzw. wenigstens zusammenhängend ausgeführt werden. Hierzu können die Stromschienen 60, 62 beispielsweise gemeinsam mit Kunststoff umspritzt oder in einem gemeinsamen Halter 72 zueinander ausgerichtet sein. Anstelle von Bohrungen zum Durchfädeln von Schrauben können in den Stromschienen 60, 62 Gewinde vorgesehen sein. Das Gewinde kann beispielsweise als Gewindeeinsatz, Durchzug, Nietmutter, Schweißmutter oder bei ausreichender Materialstärke als geschnittenes oder geformtes Gewinde direkt in der Stromschiene 60, 62 ausgebildet sein.
Die Stromschienen 60, 62 können über ihre Verschraubung zum Gehäuse 52 vorausgerichtet werden.
Vorteilhaft kann ein Anschluss einer Hochvolt-Interlock-Leitung der Hochvolt-Komponente 50, wenn erforderlich, als Steckverbindung in dem Stiftwannengehäuse 12 ausgebildet sein. Der Anschluss kann zweckmäßigerweise von der Rückseite des Steckverbinders 10 erfolgen. Nach dem Heranführen der Vorrichtung an die Öffnung 54 des Gehäuses 52 kann die Hochvolt-Interlock-Leitung in dem Stiftwannengehäuse 12 gesteckt werden. Der interne Leitungssatz in der Komponente 50 kann dazu günstigerweise eine kleine Überlänge besitzen, sodass dieser vor der Montage des Steckverbinders 10 gesteckt und der überschüssige Leitungssatz bei der Montage des Steckverbinders 10 in das Komponentengehäuse 52 zurückgeschoben werden kann.
Das Stiftwannengehäuse 12 kann mit dem Gehäuse 52 der Hochvolt-Komponente 50 beispielsweise über mehrere Schrauben verschraubt werden. Weiter weist das Stiftwannengehäuse 12 ein Dichtelement 18 zur Abdichtung an dem Gehäuse 52 auf, welches bei bestimmungsgemäßer Montage an dem Gehäuse 52 die Öffnung 54 umschließt. Der Steckverbinder am Leitungssatz dichtet anschließend zum Stiftwannengehäuse 12 ab und dichtet die Hochvolt-Komponente 50 ab.
Das Stiftwannengehäuse 12 weist Ausrichtelemente 20, 22 auf, beispielsweise angespritzte Pins, welche bei bestimmungsgemäßer Montage ins Innere 58 des Gehäuses 52 ragen und mit korrespondierenden Gegenelementen 64, 66 der Stromschienen 60, 62 verbunden werden können. Die Stromschienen 60, 62 können durch Einführen der Ausrichtelemente 20, 22 des Stiftwannengehäuses 12 in diese Gegenelemente 64, 66 der Stromschienen 60, 62 ausgerichtet werden.
Der Abstand der Kontaktstifte 14, 16 zueinander kann über den Abstand der Gewinde in den Stromschienen 60, 62 eingestellt werden. Um die Toleranzen möglichst gering zu halten, kann die Erstellung der Gewinde bzw. Gewindekernlöcher durch eine genaue mechanische Bearbeitung, beispielsweise durch CNC-Fräsen, vorgenommen werden, die günstigerweise nach einer genauen Ausrichtung der beiden Stromschienen zueinander, beispielsweise durch gemeinsames Umspritzen, erfolgen kann. In Figur 2 ist ein Schnitt durch einen Kontaktstift 14 der Vorrichtung 100 mit einem Isolationskörper 32 dargestellt.
Die Kontaktstifte 14, 16 weisen an einem einer Steckkontaktfläche 24 abgewandten Ende 26 ein Gewinde 28, insbesondere ein Außengewinde zur Verbindung mit den Stromschienen 60, 62 auf. Insbesondere können die Kontaktstifte 14, 16, wie in Figur 2 erkennbar, an dem Gewinde 28 eine Anfädelhilfe 30 zur Ausrichtung in ein Innengewinde 68 Stromschienen 60, 62 aufweisen.
Die Kontaktstifte 14, 16 sind jeweils von einem Isolationskörper 32 als Berührschutz umgeben, welcher an seiner Außenseite eine geometrische Form 33 eines Normantriebs aufweist. Vorteilhaft können die Kontaktstifte 14, 16 in den Isolationskörper 32 eingebettet sein. Der Normantrieb kann beispielsweise die Geometrie eines Außensechskants oder eines Vielzahns aufweisen. Durch diesen Normantrieb kann der Kontaktstift 14, 16 von außen über dafür vorgesehene Öffnungen im Stiftwannengehäuse direkt in die Gewinde 68 der Stromschienen 60, 62 eingeschraubt werden.
Der Isolationskörper 32 weist einen umlaufenden elektrischen Schirm 34 auf, der insbesondere als metallischer Federkontakt 48 ausgebildet ist. Der Schirm 34 ist dabei zur elektrischen Kontaktierung mit dem Gehäuse 52 der Hochvolt-Komponente 50, insbesondere über Federkontakte 48, bei bestimmungsgemäßer Montage an dem Gehäuse 52 ausgebildet. Der umlaufende Federkontakt 48 kann beim Einschrauben des Kontaktstifts 14, 16 über Federkontakte 48 am Stiftwannengehäuse 12 mit dem metallischen Komponentengehäuse 52 verbunden werden. An diesen Federkontakt 48 kann bei geschirmten Hochvolt-Leitungen der Leitungsschirm kontaktiert werden. Auf diese Weise kann die Übergabe der elektrischen Schirmung vom Stecker auf das Komponentengehäuse 52 erfolgen.
Die Vorrichtung 100 kann an dem Gehäuse 52 der Hochvolt-Komponente 50 angeordnet werden, indem das Stiftwannengehäuse 10 an die Öffnung 54 des Gehäuses 52 herangeführt wird. Danach kann das Stiftwannengehäuses 12 mit dem Gehäuse 52 verschraubt werden. Anschließend werden die zwei Kontaktstifte 14, 16 des Stiftwannengehäuses 12 mit den Stromschienen 60, 62 im Inneren 58 des Gehäuses 52 verschraubt.
Im Falle eines Defekts an einem Kontakt des Steckverbinders 10 können die Kontaktstifte
14, 16 einzeln getauscht werden. Da hierbei keine abdichtenden Bauteile gewechselt werden, ist eine abschließende Dichtheitsprüfung der Komponente 50 nach dem Tausch nicht erforderlich. Die Kontaktstifte 14, 16 können als Radial- oder Flächenkontakte ausgebildet sein.
Figur 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine Hochvolt-Komponente 50 mit einer Vorrichtung 100 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt- Leitung und der Hochvolt-Komponente 50 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Steckverbinder 10 als Zusammenbau aus mindestens zwei Teilen ausgeführt, nämlich einem Stiftwannengehäuse 12 und mindestens einem darin gelagerten, in Steckrichtung 40 beweglichen Kontaktträger 36, die gemeinsam in einem Schritt an die Hochvolt-Komponente 50 montiert werden. Am Stiftwannengehäuse 12 befindet sich ein Dichtelement 18, welches zum Komponentengehäuse 52 abdichtet. Der Steckverbinder am Leitungssatz dichtet anschließend zum Stiftwannengehäuse 12 ab und dichtet die Hochvolt-Komponente 50 ab.
Die zwei Kontaktstifte 14, 16 sind in dem Kontaktträger 36 angeordnet, welcher in dem Stiftwannengehäuse 12 wenigstens in einer Steckrichtung 40 beweglich ist. Die Kontaktstifte 14, 16 sind im Kontaktträger 36 sehr genau zueinander ausgerichtet, beispielsweise gemeinsam mit Kunststoff umspritzt.
Die zwei Kontaktstifte 14, 16 können beispielsweise als Radialkontakte oder als Klemmkontakte ausgebildet sein.
Die Kontaktstifte 14, 16 weisen in ihrer Längserstreckung eine Durchgangsbohrung 38 auf. Über die Durchgangsbohrungen 38 können die Kontaktstifte 14, 16 über jeweils mindestens eine Schraube 42 mit den Stromschienen 60, 62 im Inneren 58 der Komponente 50 befestigt und dadurch elektrisch verbunden werden. Der Kontaktträger 36 ist im Stiftwannengehäuse 12 in Steckrichtung 40 beweglich gelagert, um während des Verschraubens der Kontaktstifte 14, 16 mit den dahinter befindlichen Stromschienen 60, 62 Positionierungstoleranzen zwischen dem Stiftwannengehäuse 12 und den Stromschienen 60, 62 in Steckrichtung 40 ausgleichen zu können. Durch die entsprechende Dimensionierung der Durchgangsbohrungen 38 in Relation zur Schraube 42 ist es möglich, Toleranzen in Radialrichtung, beispielsweise bezüglich der Position der Gewinde auf der Stromschienenoberfläche, auszugleichen. Der Kontaktträger 36, in welchem die zwei Kontaktstifte 14, 16 angeordnet sind, wird bei der Verschraubung der Kontaktstifte 14, 16 mit den Stromschienen 60, 62 in der Steckrichtung 40 ausgerichtet. Beim Anziehen der Schraube 42 wird der Kontaktstift 14, 16 in Steckrichtung 40 fixiert.
Der Schraubenkopf 44 ist isoliert ausgeführt. Die Isolierung dient als Berührschutz.
Die Verschraubung der Kontaktstifte 14, 16 mit den Stromschienen 60, 62 kann über ein in den Stromschienen 60, 62 ausgebildetes Innengewinde 68 oder, wie in Figur 3 erkennbar, über eine an den Stromschienen 60, 62 angeordnete Gewindebuchse 70 erfolgen.
In dieser Ausführungsform können runde und eckige Kontaktstifte 14, 16 realisiert werden. Außerdem genügt ein vereinfachtes Toleranzmanagement, um die Anforderungen an die Steckverbindung zu erfüllen.
Bezugszeichenliste
10 Steckverbinder
12 Stiftwannengehäuse
14 Kontaktstift
16 Kontaktstift
18 Dichtelement
20 Ausrichtelement
22 Ausrichtelement
24 Steckkontaktfläche
26 Ende
28 Gewinde
30 Anfädelhilfe
32 Isolationskörper
33 Geometrische Form
34 Schirm
36 Kontaktträger
38 Durchgangsbohrung
40 Steckrichtung
42 Schraube
44 Schraubenkopf
48 Federkontakt (von Schirm 34)
50 Hochvolt-Komponente
52 Gehäuse
54 Öffnung
56 Außenseite
58 Innere (des Gehäuses 52)
60 Stromschiene
62 Stromschiene
64 Gegenelement
66 Gegenelement
68 Innengewinde
70 Gewindebuchse
72 Halter
74 Schraube
100 Vorrichtung

Claims

Patentansprüche Vorrichtung (100) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einer Hochvolt-Leitung und einer Hochvolt-Komponente (50) mit einem Gehäuse (52), wenigstens umfassend einen Steckverbinder (10), aufweisend wenigstens ein Stiftwannengehäuse (12) und wenigstens einen Kontaktstift (14, 16), wobei der Steckverbinder (10), das wenigstens eine Stiftwannengehäuse (12) und der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) zerstörungsfrei von außen austauschbar am Gehäuse (52) angeordnet sind. Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) mit Stromschienen (60, 62) der Hochvolt-Komponente (50) verschraubt oder verschraubbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stiftwannengehäuse (12) Ausrichtelemente (20, 22) aufweist, welche bei bestimmungsgemäßer Montage ins Innere (58) des Gehäuses (52) ragen und zur Verbindung mit korrespondierenden Gegenelementen (64, 66) von Stromschienen (60, 62) der Hochvolt-Komponente (50) ausgebildet sind. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) an einem einer Steckkontaktfläche (24) abgewandten Ende (26) ein Gewinde (28), insbesondere ein Außengewinde zur Verbindung mit Stromschienen (60, 62) der Hochvolt-Komponente (50) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) an dem Gewinde (28) eine Anfädelhilfe (30) zur Ausrichtung in ein Innengewinde (68) der Stromschienen (60, 62) aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) von einem Isolationskörper (32) als Berührschutz umgeben ist, welcher an seiner Außenseite eine geometrische Form (33) eines Normantriebs aufweist, insbesondere wobei der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) in den Isolationskörper (32) eingebettet ist. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Isolationskörper (32) einen umlaufenden elektrischen Schirm (34), insbesondere einen metallischen Federkontakt (48), aufweist, wobei der Schirm (34) zur elektrischen Kontaktierung mit dem Gehäuse (52) der Hochvolt-Komponente (50), insbesondere über Federkontakte (48), bei bestimmungsgemäßer Montage an dem Gehäuse (52) ausgebildet ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) in einem Kontaktträger (36) angeordnet ist, welcher in dem Stiftwannengehäuse (12) wenigstens in einer Steckrichtung (40) beweglich angeordnet ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der wenigstens eine Kontaktstift (14, 16) in seiner Längserstreckung eine Durchgangsbohrung (38) aufweist, welche zur Aufnahme einer Schraube (42) zur Verschraubung des wenigstens einen Kontaktstifts (14, 16) mit Stromschienen (60, 62) der Hochvolt-Komponente (50) bei bestimmungsgemäßer Montage vorgesehen ist, insbesondere wobei ein Schraubenkopf (44) der Schraube (42) ein isolierendes Material als Berührschutz aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verschraubung des wenigstens einen Kontaktstifts (14, 16) mit Stromschienen (60, 62) der Hochvolt-Komponente (50) über das in den Stromschienen (60, 62) ausgebildete Innengewinde (68) oder über eine an den Stromschienen (60, 62) angeordnete Gewindebuchse (70) erfolgt.
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