EP4681239A1 - Durchführung mit einem anschlussterminal sowie blechgehäuse und relais mit einer solchen durchführung - Google Patents

Durchführung mit einem anschlussterminal sowie blechgehäuse und relais mit einer solchen durchführung

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Publication number
EP4681239A1
EP4681239A1 EP24708710.9A EP24708710A EP4681239A1 EP 4681239 A1 EP4681239 A1 EP 4681239A1 EP 24708710 A EP24708710 A EP 24708710A EP 4681239 A1 EP4681239 A1 EP 4681239A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connection terminal
feedthrough
flexible element
opening
pipe guide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24708710.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Hartl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Publication of EP4681239A1 publication Critical patent/EP4681239A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/023—Details concerning sealing, e.g. sealing casing with resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/14—Terminal arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/54—Contact arrangements
    • H01H50/546—Contact arrangements for contactors having bridging contacts

Definitions

  • connection terminal as well as sheet metal housing and relay with such an implementation
  • the invention relates to a feedthrough with a connection terminal, in particular for a high-performance relay, comprising a housing part with a through-opening and a connection terminal arrangement which is passed through the through-opening and is sealed against the through-opening with a fixing material. Further aspects of the invention relate to a housing and a relay, each of which comprises at least one such feedthrough.
  • Relays are known in the prior art that can be used to switch electrical currents on and off.
  • One example of this is high-performance relays, which are used in electric vehicles or hybrid vehicles to safely disconnect a traction battery, which provides the electrical energy for the vehicle, from the vehicle's power grid.
  • Such a relay comprises a housing, electrical feedthroughs for the circuit to be switched and a contacting device that connects or disconnects two terminals to switch the current.
  • the contacting device can be operated with an actuator, for example in the form of an electromagnet.
  • the interior of the housing is usually sealed, on the one hand to prevent the ingress of moisture and, on the other hand, to keep any extinguishing gas present in the housing to extinguish an arc in the housing.
  • the hermetic connector comprises a metal container with a through hole, a pipe guide which is guided through the through hole, an insulating glass which hermetically seals the pipe guide and the metal container, and a connector base which is guided through the pipe guide and is hermetically secured thereto.
  • the connection base is made of a low-resistance metal and is arranged in the connection such that a gap is provided between an inner peripheral surface of a portion of the pipe guide which is in contact with the insulating glass and an outer peripheral surface of a corresponding portion of the connection base.
  • connection element and a contact device with such a connection element are known from EP 4 002 415 A1.
  • the connection element has a container with through openings, into each of which a pipe guide is introduced and forms a glass-metal feedthrough with an insulating glass, which is hermetically sealed against the metal container.
  • the pipe guide is connected via a weakened section to a connection base inserted into the pipe guide.
  • the weakened section can be made of a different material than the rest of the pipe guide or can be designed as a thin section of the pipe guide.
  • the pipe guide which must have a minimum length or minimum height for this purpose.
  • the known feedthroughs therefore have a comparatively high overall height.
  • the housing part is sufficiently stable and thick in order to provide a hermetically sealed and mechanically resilient glazing.
  • the known pipe guides must be elastic in order to be able to accommodate changes in length due to thermal expansion of a connection terminal.
  • one object of the invention can be seen in providing a feedthrough which is suitable for pressure glazing when using a thin-walled housing.
  • connection terminal When using screw connections between a connection terminal and a supply line, high torques can occur when tightening the connection screws, which cannot be optimally absorbed by the known hermetically sealed connection terminals. Accordingly, a further object of the invention can be seen in providing a feedthrough with a connection terminal in which the absorption and transmission of torques introduced at the connection terminal is improved.
  • a bushing with a connection terminal is proposed, which is particularly suitable for a high-performance relay.
  • the bushing comprises a housing part with a through-opening and a connection terminal arrangement, which is passed through the through-opening and is sealed against the through-opening with a fixing material.
  • the bushing also has a reinforcing component, which reinforces the housing part in the area of the through-opening, with a glazing length EL of the fixing material is greater than the thickness of the housing part.
  • connection terminal arrangement comprises a connection terminal made of a first material and a pipe guide made of a second material, wherein the pipe guide surrounds at least part of the connection terminal and the fixing material for sealing the connection terminal arrangement is arranged between an outer wall of a sleeve section of the pipe guide and an inner wall of the through-opening, wherein a first gap is present between an inner wall of the sleeve section and the connection terminal.
  • the fixing material mechanically fixes the connection terminal arrangement in the through-opening and electrically insulates it from the housing part.
  • connection terminal arrangement comprises a flexible element via which the pipe guide is connected to the connection terminal, wherein the flexible element surrounds a pin section of the connection terminal, and wherein a second gap is present between the pin section of the connection terminal and the flexible element.
  • the flexible element is formed integrally with the pipe guide as a section of the pipe guide with a reduced thickness.
  • the flexible element is made of a third material.
  • the flexible element is formed integrally with the connection terminal.
  • the connection terminal has a pin section which serves in particular as a current conductor in the feedthrough.
  • the pin section is preferably essentially cylindrical, in particular in the form of a circular cylinder, although other shapes are also conceivable. For example, cylinder shapes with an oval, rectangular or square cross-section would also be conceivable. It would also be conceivable for the pin section to be completely or partially conical in shape.
  • the pipe guide with the sleeve section and the flexible element at least partially surround the pin section. Their cross-sectional shape is preferably selected to match the cross-sectional shape of the pin section.
  • the elasticity of the part of the pipe guide serving as a flexible element is increased by reducing the thickness. This reduction in thickness takes place in particular with respect to the sleeve section, so that a thickness, in particular a wall thickness, of the pipe guide in the area of the flexible element is smaller than the thickness in the area of the sleeve section.
  • the elasticity of the flexible element is increased by making it from a different material.
  • the third material is preferably chosen so that its modulus of elasticity is lower than that of the second material of the pipe guide. This increases the elasticity even if the flexible element has the same wall thickness as the pipe guide in the sleeve area.
  • a thickness or wall thickness of the flexible element can of course also be chosen to be smaller than the thickness of the pipe guide in the sleeve area in order to increase the elasticity even further.
  • the flexible element is made in one piece with the connection terminal and is therefore made of the same material as the connection terminal.
  • the first material of the connection terminal usually has a lower modulus of elasticity than the second material of the pipe guide.
  • a thickness or wall thickness of the flexible element can also be selected independently of the thickness of the sleeve section of the pipe guide, so that a flexible element with good elastic properties is obtained.
  • the thickness or wall thickness of the flexible element can be selected to be smaller than the thickness of the pipe guide in the sleeve section.
  • All three variants allow the flexibility of the flexible element to be adjusted independently of the properties of the sleeve area of the pipe guide compared to the known prior art bushings and make it possible to reduce the length of the flexible element, thereby increasing the The overall height of the feedthrough is reduced.
  • the overall height is understood here in particular as the length by which the connection terminal arrangement protrudes over the housing part.
  • the reinforcement component makes it possible to use the proposed feedthrough even with housing components with a small thickness d and still maintain high mechanical stability and a secure and hermetically sealed feedthrough. This is particularly advantageous for housing components designed as sheet metal parts.
  • the flexible element is preferably connected to the connection terminal or the pipe guide by welding or soldering.
  • connection is preferably hermetically sealed.
  • seal between the pipe guide and the inner wall of the through-opening with the fixing material is preferably hermetically sealed.
  • Hermetically sealed is understood in particular to mean that at a pressure difference of 1 bar the helium leakage rate is less than 1 ⁇ 10 -8 mbar l/s -1 , preferably less than 1 ⁇ 10' 9 mbar l/s -1 .
  • the glazing length is the length along the longitudinal axis of the passage opening along which the fixing material is connected to the reinforced housing component and touches the housing component and possibly the reinforcement component. Without further measures, the thickness d of the housing component would correspond to the glazing length EL.
  • the thickness d of the housing part In order to save material and thus weight and volume, it is desirable to select the thickness d of the housing part as small as possible. Furthermore, with low material thicknesses, it is possible to design the housing part as a sheet metal part and easily convert it into the The thickness d here refers to the material thickness of the housing part, particularly when designed as such a sheet metal part.
  • the thickness d refers to the material thickness of the housing part in the area of the through opening.
  • the reinforcing component is preferably designed and arranged such that it extends an inner wall of the through-opening and, together with the housing part, provides the glazing length EL.
  • a wall of the reinforcing component adjoins the inner wall of the through-opening and extends it, with the fixing material being in direct contact with the reinforcing component and preferably being glazed onto it.
  • the housing part can be bent in the area of the through-opening in order to form the inner wall of the through-opening over the entire length of the glazing, with the reinforcing component supporting the bent section of the housing part.
  • the material of a housing part designed as a sheet metal part can be reshaped and bent, for example, at an angle of approximately 90°.
  • the fixing material is in direct contact with the housing component over the entire length of the glazing and does not touch the reinforcing component.
  • the reinforcing component is preferably designed in such a way that it directly touches and supports the bent section of the housing component.
  • the reinforcing component is preferably connected to the housing component by means of a joining process such as soldering, welding or gluing.
  • the material thickness d of the housing part is in the range of 0.5 mm to 1 mm.
  • the glazing length EL which should be greater than the material thickness d of the housing part, is preferably in the range of 1.5 mm to 3 mm in order to achieve a to enable a mechanically tight and mechanically resilient connection. Accordingly, it is preferable to select a thickness D of the reinforcing component in the range of 0.5 mm to 2.5 mm.
  • connection terminal preferably has at least one collar.
  • the collar is designed in particular as a region of the connection terminal within which an outer diameter of the connection terminal is larger than an outer diameter in the pin section.
  • Such a collar can have a constant diameter. However, it can also be provided that the diameter in the region of the collar changes abruptly or continuously in one or more stages.
  • the at least one collar is preferably arranged on the connection terminal and dimensioned such that the collar is arranged outside the through opening.
  • the flexible element according to variant i) or ii) is connected to the collar on a side thereof facing the through-opening.
  • the section of the connection terminal forming the flexible element begins on the side of the collar facing the through-opening.
  • the outer diameter of the collar and the outer diameter of the flexible element can be selected to be identical so that the flexible element is flush with the collar.
  • the outer diameter of the flexible element can be selected to be smaller.
  • the flexible element according to variant i) or ii) is connected to the collar on a lateral surface thereof.
  • connection terminal can comprise connecting means on one or both end faces to facilitate the connection of an electrical supply line.
  • These connecting means are designed, for example, as a threaded hole that allows a screw connection with an electrical connection.
  • a threaded hole is arranged at least on one side of the feedthrough facing outwards.
  • the connecting means can also be designed, for example, in the form of a flat surface that is suitable for a soldered or welded connection.
  • the surface can be coated and/or roughened so that such connections adhere better.
  • the pipe guide or the flexible element if it is formed in one piece with the pipe guide, can comprise a flange to simplify the connection to the connection terminal, in particular to the collar of the connection terminal.
  • a wall of the pipe guide to be folded into a flange or for an end surface of the pipe guide to be enlarged by adjusting the outer and/or inner diameter.
  • the diameter of a connection point can also be increased, which means that torques acting on the connection terminal can be better transmitted without causing damage to the connection point.
  • the pipe guide has a continuous or sudden increase in diameter on a side facing the flexible element outside the through opening and that the pipe guide is connected to the flexible element in this area with an increased diameter.
  • the resulting increased diameter can improve the transmission of torques acting on the connection terminal, so that no damage to the feedthrough occurs, particularly when a connection cable is connected to the connection terminal by screwing.
  • the flexible element is arranged and designed such that the second gap between the flexible element and the pin section is larger than or the same size as the first gap between the sleeve section and the pin section. If, for example, the flexible element is formed by extending the pipe guide with a reduced wall thickness, the inner diameter is preferably increased to reduce the thickness and the outer diameter is maintained.
  • an insulation distance provided by the fixing material is preferably extended by arranging further insulation material. This can in particular reduce the occurrence of leakage currents and/or current flashovers, which could otherwise overcome the insulation distance provided by the fixing material alone in the presence of contamination and/or moisture.
  • the fixing material and an adjacent section of the housing part on an upper side and/or on an underside of the feedthrough are preferably covered with an insulating material.
  • the insulation material can be designed as an insulation disk made of electrically insulating material.
  • the insulation material can be designed in the form of a coating, in particular with a casting compound, made of an electrically insulating material.
  • the insulating material can be selected in particular from a glass, a glass ceramic, a ceramic or a plastic, with plastic being preferred.
  • the insulating material could also be selected to be identical to the fixing material.
  • the feedthrough is preferably designed as a pressure glazing in which a thermal expansion coefficient of the housing part and/or the reinforcing component is greater than a thermal expansion coefficient of the fixing material.
  • the thermal expansion coefficients of the reinforcing component and the housing part are preferably adapted to one another, but they can also be selected differently.
  • the arrangement of the reinforcing component is particularly advantageous here, since compressive forces must be transferred to the fixing material in order to form the pressure glazing and thin-walled housing components without reinforcement do not have sufficient mechanical strength.
  • the fixing material which is preferably a glass here, is then provided, for example, as a pressed part made of glass powder and inserted into the through-opening of the housing part together with the connection terminal arrangement or at least together with the pipe guide.
  • the fixing material is obtained from the pressed part, which glazes onto the walls of the through-opening and the pipe guide.
  • the housing part and/or the reinforcement component contracts more than the fixing material due to the choice of expansion coefficients, so that pressure is continuously exerted on the fixing material by the housing part and/or the reinforcement component when the seal is finished.
  • the pipe guide is designed and constructed in such a way that the fixing material in this pressure glazing is supported from the inside.
  • the sleeve section has a thickness which, in combination with the choice of material for the pipe guide, is selected so that the sleeve section can apply sufficient counterpressure.
  • the material of the housing part or the reinforcing component and the fixing material are preferably selected such that a thermal expansion coefficient of the housing part and/or the reinforcing component C( housing is at least 20% greater than a thermal expansion coefficient of the fixing material acias.
  • a thermal expansion coefficient of the housing part and/or the reinforcing component C( housing is at least 20% greater than a thermal expansion coefficient of the fixing material acias.
  • acehause is selected in the range from 12 ' 10- 6 1 ZK to 19 ⁇ 10 -6 1 ZK and acias is selected in the range from 9 ⁇ 10' 6 1/K to 11 ⁇ 10' 6 1 ZK. If reference is made to the thermal expansion coefficient in the context of the present application, this is understood to mean the linear thermal expansion coefficient a in the range from 20°C to 300°C.
  • the thermal expansion coefficients of the housing part, reinforcing component, fixing material and pipe feedthrough can also be selected to match each other, so that the thermal expansion coefficient of the fixing material differs from those of the housing part or the reinforcing component and/or the pipe guide by less than 20%, preferably less than 10% and particularly preferably by less than 5%.
  • the first material used for the connection terminal has a lower electrical resistance than the second material used for the pipe guide. Since the connection terminal serves as an electrical conductor during the feedthrough, a material with the lowest possible electrical resistance is preferred. This ensures that the bushing does not heat up excessively even with high currents.
  • the first material has a smaller modulus of elasticity than the second material. This allows elastic deformation of the flexible element even with greater material thicknesses.
  • the third material for the flexible element according to variant ii) preferably has a smaller modulus of elasticity than the second material of the pipe guide. Furthermore, it is preferred that the third material also has a smaller modulus of elasticity than the first material of the connection terminal.
  • the first material of the connection terminal is selected from non-ferrous metals such as copper or a non-ferrous metal alloy such as a copper alloy, in particular brass, aluminum or an aluminum alloy.
  • connection terminal Preferably, at least one inward-facing end face of the connection terminal is coated with a contact material to reduce the contact resistance and/or to reduce sparking.
  • a contact material to reduce the contact resistance and/or to reduce sparking.
  • both end faces can also be provided with such a contact material.
  • the contact materials are characterized by good resistance to oxidation and are also resistant to wear caused by sparks and arcs that occur during switching processes.
  • Suitable contact materials include in particular silver, gold and platinum.
  • Suitable alloys as contact materials include in particular silver-nickel and silver-tin oxide.
  • the pipe guide is made of the second material.
  • the second material is preferably selected from a steel, in particular a stainless steel, a steel alloy, in particular nickel steel alloys and chromium steels.
  • the housing part is preferably made of a metal, whereby the materials described with reference to the pipe guide are also generally suitable as material for the housing part.
  • other steels in particular austenitic steels, are also suitable.
  • a material with a thermal expansion coefficient that is greater than that of the fixing material used is preferred.
  • the second material can also be a composite material made up of several layers.
  • the choice of a composite material would also be conceivable for a separate flexible element or for the connection pin.
  • the third material is preferably selected from a non-ferrous metal or a non-ferrous metal alloy.
  • suitable materials include copper, copper alloys, in particular brass.
  • the pipe guide can be designed as a solid component or can be designed as a folded sheet metal part.
  • the pipe guide is designed as a sheet metal part, whereby the thickness in the sleeve section is increased by folding the sheet metal part one or more times compared to the section designed as a flexible element.
  • the sheet metal part is a bleaching part coated on one side, wherein the bleaching part is folded and arranged such that a coated side of the sheet metal part faces towards a connection with the flexible element or the connection terminal and an uncoated side of the bleaching part faces towards the fixing material
  • the coating on the sheet metal part can be a nickel layer or another layer that makes joining easier, particularly with a soldering process. This is particularly advantageous if the sheet metal part is made of steel.
  • the coated sheet metal part is preferably always folded and arranged in such a way that the coating does not come into contact with the fixing material. Accordingly, the coated side in the area of the sleeve section is preferably always on the inside and does not border on the fixing material. If the pipe guide is designed with a flange, the coating in the area of this flange preferably points in the direction of the joining partner. This means that the pipe guide can be provided with a surface that promotes welding and/or soldering, even if this does not bond as well to the fixing material. By folding the sheet metal part accordingly, the surface that is best suited for connecting to the respective joining partner always borders on it.
  • a pipe guide designed as a solid component can also be partially coated in order to simplify joining with the flexible element and/or the connection terminal, particularly in a soldering process.
  • a nickel layer can also be used here.
  • the coating is preferably applied selectively only to the surfaces that are opposite the joining partner. In particular, the surfaces pointing in the direction of the fixing material preferably remain free of the coating.
  • the fixing material both mechanically holds the connection terminal arrangement and electrically insulates it from the housing part.
  • the fixing material is preferably selected from a glass, a glass ceramic or a ceramic.
  • a glass is used as the fixing material, wherein the glass is selected from a borosilicate glass, a sodium-barium glass, an alkali glass, a silicate glass or a soda glass.
  • Borosilicate glasses and sodium-barium glasses are particularly suitable for customized glazing and alkali glasses, a silicate glass and soda glasses are particularly suitable for pressure glazing.
  • An example of the material selection for the feedthrough is copper as the first material for the connection terminal, a ferritic steel as the second material for the pipe guide. Soda glass, for example, can be used as a fixing material.
  • Copper has a lower modulus of elasticity here at around 110 GPa than the ferritic steel of the pipe guide at around 200 GPa.
  • An elastic element made from the copper material of the connection pin can therefore deform elastically even with a lower force, even if the geometry of the elastic element is the same, and can thus absorb the change in shape caused by thermal expansion of the connection pin without transferring harmful forces to the fixing material. If the elasticity of a pipe feedthrough made of ferritic steel is maintained, the dimensions of an elastic element made of copper can be smaller, which means that the feedthrough can be more compact.
  • connection terminal arrangement may additionally comprise a further flexible element which is connected to the pipe guide, wherein the flexible element and the further flexible element are arranged on opposite sides are connected to the connection terminal via the through-opening or, in the case of a one-piece design, merge into the terminal.
  • the further flexible element is also preferably designed essentially in the shape of a sleeve and preferably surrounds the pin section of the connection terminal at least partially.
  • one of the flexible elements can be oriented towards the top and the other flexible element towards the bottom, so that the connection terminal can be held from both sides of the housing part.
  • the described feedthroughs are particularly suitable for safely conducting large currents in the range of several amperes, in particular more than 10 amperes and particularly preferably more than 100 amperes, through a hermetically sealed housing.
  • a further aspect of the invention is the provision of a housing which comprises at least one of the feedthroughs described herein.
  • the housing can be, for example, the housing of an electrical safety device, the housing of a control device such as a relay or the housing of a battery module.
  • the housing preferably comprises a deep-drawn component formed from a sheet metal blank, which is part of one of the feedthroughs described here.
  • the housing part is preferably pot-shaped or cup-shaped with a base and side walls. It is preferred to arrange the through-opening(s) for forming one or more feedthroughs in the base. Accordingly, it is also preferred to use cup-shaped housing parts for the feedthrough described here. Alternatively, it is also possible to form the housing part essentially flat, for example as a cover part for a cup-shaped further housing part.
  • the reinforcing component is preferably annular in order to extend and/or support the through-opening of the housing part.
  • a relay which comprises a housing with at least two of the feedthroughs described herein and a contacting device for establishing an electrical connection between the connection terminals of the two feedthroughs.
  • the contacting device can in particular comprise an actuator which can be controlled via an electrical signal, so that a current flow between the two connection terminals can be controlled depending on such a control signal.
  • An example of such an actuator is an electromechanical actuator with an electromagnet and a movable armature.
  • the contacting device can comprise a pyrotechnic actuator in which an explosive charge can be ignited via an electrical signal, which causes a rapid separation of an electrical connection between the two connection terminals.
  • the housing can comprise further electrical feedthroughs for the passage of the electrical signals.
  • the housing of the relay is preferably hermetically sealed so that the interior of the housing is protected from environmental influences and nothing can escape from the interior of the housing to the outside.
  • This makes it possible to fill the interior of the housing, or at least an area around the contact device, with a so-called extinguishing gas.
  • the purpose of such an extinguishing gas is to extinguish an arc as quickly as possible, which can occur when the electrical contact to the connection terminals is broken.
  • Fig. 1 A first embodiment of the bushing in a schematic sectional view from the side
  • Fig. 2 a second embodiment of the bushing in a schematic sectional view from the side
  • Fig. 3 a third embodiment of the bushing in a schematic sectional view from the side
  • Fig. 4 a fourth embodiment of the bushing in a schematic sectional view from the side
  • Fig. 5 a fifth embodiment of the bushing in a schematic sectional view from the side
  • Fig. 6 a sixth embodiment of the bushing in a schematic sectional view from the side
  • Fig. 7 a seventh embodiment of the bushing in a schematic sectional view from the side and
  • FIG. 8 an embodiment of a relay with two bushings according to the invention according to the sixth embodiment in a schematic sectional view from the side.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a feedthrough 10 with a connection terminal 22.
  • the feedthrough 10 comprises a thin-walled housing part 12 with a through-opening 14 therein, which has a material thickness d in the vicinity of the through-opening 14.
  • the material of the housing part 12 is bent by 90° at the through-opening 14.
  • the bent section of the housing part 12 is reinforced and supported with a reinforcing component 18.
  • a connection terminal arrangement 20 is guided through this through-opening 14 and is held therein by a fixing material 16.
  • the fixing material 16 hermetically seals the connection terminal arrangement 20 against the walls of the through-opening 14, so that the through-opening 14 is hermetically sealed.
  • a glazing length EL is provided for the fixing material 16, which is substantially greater than the thickness d of the housing part 12.
  • connection terminal arrangement 20 comprises a connection terminal 22 and a pipe guide 26.
  • a longitudinal axis of the connection terminal 22 runs coaxially to a longitudinal axis of the pipe guide 26, the pipe guide 26 surrounding a part of the connection terminal 22.
  • the fixing material 16 for sealing the connection terminal arrangement 20 is arranged between an outer wall of a sleeve section 27 of the pipe guide 26 and an inner wall of the through-opening 14, a first gap 32 being present between an inner wall of the sleeve section 27 and the connection terminal 22.
  • the sleeve section 27 is thus the section of the pipe guide 26 that is arranged directly adjacent to the fixing material 16 within the through-opening 14.
  • the pipe guide 26 has a section of reduced thickness which serves as a flexible element 28.
  • the outer diameter of the pipe guide 26 remains unchanged; only the inner diameter is reduced to reduce the thickness, whereby the wall thickness of the pipe guide 26 and thus its thickness is reduced in this section.
  • a second gap 34 between the flexible element 28 and a cylindrically designed pin section of the connection terminal 22 is larger than the first gap 32.
  • the reduced thickness increases the flexibility of the pipe guide 26, so that the flexible element 28 formed can be comparatively short compared to known bushings with pipe guides and can nevertheless compensate for a change in the dimensions of the connection terminal 22 caused by temperature fluctuations through elastic deformation.
  • connection terminal 22 has a collar 24 which, in the embodiment of Figure 1, is designed in the form of two steps, in each of which a diameter of the cylindrically designed connection terminal 22 increases. Furthermore, the connection terminal 22 has a threaded hole 23 on its upper side. The threaded hole 23 is designed in particular to establish a connection to an electrical supply line (not shown), wherein the supply line is screwed to the connection terminal 22. In other embodiments, other connecting means can of course also be provided instead of the threaded hole 23 or connecting means can be dispensed with, so that the connection terminal 22 has, for example, a flat surface on its upper side which can be connected to an electrical supply line, for example by means of soldering or welding.
  • the flexible element 28 formed by the area of reduced wall thickness of the pipe guide 26 is connected in the first embodiment shown in Figure 1 to a side wall of the first step of the collar 24 of the connection terminal 22. Accordingly, the outer diameter of the first step of the collar 24 is smaller than the inner diameter of the fixing material 16. Furthermore, in the example shown, the outer diameter of the second, larger step of the collar is smaller than the inner diameter of the through-opening 14. In other embodiments, this diameter could also be selected to be larger than the diameter of the through-opening 14. In the example shown, the connection is made using a soldered connection 30, although other connection methods such as welding can of course also be used.
  • the connection between the flexible element 28 and the collar 24 is also hermetically sealed, so that the feedthrough 10 as a whole hermetically seals the through-opening 14 of the housing part 12.
  • the part of the flexible element 28 located between the collar 24 and the sleeve section 27 is designed and constructed to deform elastically when force is applied, with the first gap 32 and the second gap 34 providing the space required for this. In this way, it is possible, in particular without a damaging force being applied to the fixing material 16, to absorb the force arising from thermal expansion of the connection terminal 22 via an elastic change in the shape of the flexible element 28. Such thermal expansion can occur in particular when the connection terminal 22 is loaded with high electrical currents and heats up due to the existing electrical resistance.
  • a wall thickness of the pipe guide 26 in the sleeve section 27 is not reduced, so that the stirring guide 26, the fixing material 16 and the housing part 12 can form a pressure glazing in which a thermal expansion coefficient of the housing part 12 and the reinforcing component 18 is selected to be greater than a thermal expansion coefficient of the fixing material 16.
  • the housing part 12 and the reinforcing component 18 contract more strongly than the fixing material 16 and thus exert pressure on the fixing material 16.
  • the pipe guide 26 with the higher wall thickness in the area of the sleeve section 27 can form the necessary counterpressure, wherein at the same time the flexible element 28 has the necessary elasticity to absorb thermal expansion of the connection terminal 22.
  • connection terminal 22 of the first embodiment of Figure 1 is made of a first material and the pipe guide 26 is made of a second material. This allows the material properties to be optimally selected for both parts of the connection terminal arrangement 20.
  • a material with low electrical resistance can be selected for the connection terminal 22 and a rigid material with a high modulus of elasticity can be selected for the pipe guide 26 and in particular for its sleeve section 27.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a feedthrough 10.
  • the pipe guide 26 is designed in two parts, so that the sleeve section 27 and the flexible element 28 are composed of two parts and are connected to one another via a connection 30, which is designed, for example, as a soldered connection or welded connection.
  • a connection 30 is designed, for example, as a soldered connection or welded connection.
  • the third material is preferably selected such that it has a lower modulus of elasticity than the second material and can therefore show elastic deformation even with a lower force.
  • the material of the housing component 12 is not bent in the area of the through-opening 14, so that the fixing material 16 directly touches the reinforcing component 18.
  • component 18 so that the fixing material 16 is in contact with the inner wall of the through-opening 14 formed by the material of the housing component 12 over the entire glazing length EL.
  • FIG 3 shows a third embodiment of a feedthrough 10.
  • the feedthrough 10 has a housing part 12 with a through-opening 14 through which a connection terminal arrangement 20 with a connection terminal 22 and a pipe guide 26 is passed.
  • the connection terminal arrangement is held in the through-opening 14 via a fixing material 16 and seals it hermetically.
  • connection terminal 22 has a collar 24 on one side, which here, however, is designed in one step and is arranged flush with one of the front sides of the connection terminal 22. In this front side, a threaded hole 23 is again arranged, which allows screwing to an electrical supply line.
  • the pipe guide 26 is formed in the third embodiment of Figure 3 by a coated sheet metal part, which comprises a sheet metal 38 with a coating 39 applied on one side.
  • the sheet metal part is essentially tubular and surrounds a cylindrical pin section of the connection terminal 22, with a longitudinal axis of the pipe guide 26 running coaxially to a longitudinal axis of the connection terminal 22.
  • the bleaching part forms a sleeve region 27 with increased thickness at a first end and forms a flange at a second end.
  • the bleaching part is designed in such a way that the coating 39 faces inwards in the direction of the cylindrical pin section of the connection terminal 22 and the uncoated side of the sheet metal part faces outwards accordingly.
  • the sleeve region 27 is obtained by folding the sheet metal part once or several times.
  • the sheet metal part is formed in such a way that the coating 39 of the sheet metal 38 is folded onto itself and thus in- nen. Accordingly, the uncoated side of the sheet metal 38 in the sleeve region 27 points in the direction of the fixing material 16.
  • the flange is also obtained by forming the sheet metal part, whereby here the coating 39 of the sheet metal 38 points in the direction of the collar 24 of the connection terminal 22 and is connected to it via a connection 30, which is designed, for example, as a soldered connection.
  • an outer diameter of the collar is preferably selected to be larger than an inner diameter of the fixing material 16.
  • the diameter of the collar 24 is selected to be smaller than the inner diameter of the through-opening 14.
  • the outer diameter of the collar 24 can also be selected to be larger than the inner diameter of the through-opening 14.
  • the sheet metal part is not folded and forms a section there that has a smaller thickness than the sleeve area 27 and that serves as a flexible element 28.
  • a first gap 32 between the sleeve area 27 and the cylindrical pin section of the connection terminal 22 is therefore smaller than a second gap 34 between the flexible element 28 and the cylindrical pin section of the connection terminal 22.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of a feedthrough 10.
  • the feedthrough 10 again has a housing part 12 with a through opening 14 through which a connection terminal arrangement 20 with a connection terminal 22 and a pipe guide 26 is passed.
  • the connection terminal arrangement is held in the through opening 14 via a fixing material 16 and seals it hermetically.
  • connection terminal 22 has a collar 24 on one side, which here also is designed in several stages, wherein starting from a lower side which is opposite the upper side with a threaded bore 23, the collar 24 has a first step and a second step, wherein a diameter of the first step is larger than a diameter of the second step.
  • the collar 24 it would of course also be possible to design the collar 24 differently, for example with only one step which is arranged flush with the upper side of the connection terminal 22.
  • the pipe guide 26 is connected to the collar 24 via a connection 30, which is designed, for example, as a soldered connection.
  • the pipe guide 26 is designed in two pieces here, with a sleeve section 27 opposite the fixing material 16 being made of the second material and a part serving as a flexible element 28 being made of a third material which has a smaller modulus of elasticity than the second material.
  • the two parts of the pipe guide 26 are also connected via a connection 30, which is designed, for example, as a soldered connection.
  • the pipe guide 26 is arranged such that the flexible element 28 points towards the collar 24.
  • the pipe guide 26 is essentially cylindrical overall and surrounds a cylindrical pin section of the connection terminal 22 such that the longitudinal axis of the pipe guide 26 runs coaxially to a longitudinal axis of the connection terminal 22.
  • the dimensions of the collar 24 and the pipe guide 26 are selected here such that the outer diameter of the pipe guide 26 corresponds to the larger diameter of the collar 24 and the two parts thus merge into one another without a step.
  • Figure 5 shows a fifth embodiment of the bushing 10, which is similar to the fourth embodiment of Figure 4.
  • the diameter of the pipe guide 26 is smaller than the diameter of the collar 24.
  • an additional insulation material 36 is provided, which is designed here as two insulation disks.
  • a first insulation disk covers an upper side of the fixing material 16 and an adjacent part of the upper side of the housing part 12.
  • a second insulation disk covers an underside of the fixing material 16 and an adjacent part of the underside of the housing part 12.
  • the arranged insulation material 36 in particular increases a creepage distance between the connection terminal arrangement 20 and the housing part 12, so that the voltage resistance of the bushing 10 is improved.
  • the insulation material 36 could also be applied, for example, as an insulating coating.
  • FIG. 6 shows a sixth embodiment of a feedthrough 10.
  • the feedthrough 10 again has a housing part 12 with a through opening 14 through which a connection terminal arrangement 20 with a connection terminal 22 and a pipe guide 26 is passed.
  • the connection terminal arrangement 20 is held in the through opening 14 via a fixing material 16 and seals it hermetically.
  • connection terminal 22 here has a collar 24 flush with a top with a threaded hole 23, with a sleeve-shaped section of the connection terminal 22 serving as a flexible element 28 adjoining a bottom of the collar 24 facing the through-opening 14.
  • the outer diameter of the sleeve-shaped section corresponds in this example to the outer diameter of the collar 24, but the outer diameter can also be chosen to be smaller.
  • the outer diameter of the collar 24 is larger than the inner diameter of the fixing material 16 and smaller than the inner diameter of the through-opening 14.
  • the outer diameter of the collar 24 could alternatively also be selected larger than the inner diameter of the through opening 14.
  • the sleeve-shaped section serves as a flexible element 28 and is connected to a pipe guide 26 via a connection 30, which is designed, for example, as a soldered connection.
  • the pipe guide 26 comprises a sleeve section 27 which adjoins the fixing material 16.
  • a first gap 32 is present between the sleeve section 27, which surrounds a cylindrical pin section of the connection terminal 22, and the connection terminal 22.
  • the sleeve section 27 is extended upwards and widens to form a connecting flange at an end facing the collar 24.
  • the pipe guide 26 is connected to the flexible element 28 of the connection terminal 22 at the connecting flange.
  • the pipe guide 26 is made from a second material which has a greater modulus of elasticity than a first material from which the connection terminal 22 is made. Accordingly, forces occurring during thermal expansion of the connection terminal 22 are absorbed via an elastic change in the shape of the flexible element 28 of the connection terminal 22. Advantageously, no force resulting from the thermal expansion is thus transferred via the tubular sleeve 26 and in particular its sleeve section 27 to the fixing material 16, or such a transfer is at least reduced to a harmless level.
  • the sleeve-shaped section of the connection terminal 22 serving as a flexible element 28 encloses the cylindrical pin section of the connection terminal 22, wherein a longitudinal axis of the sleeve-shaped section is arranged concentrically to a longitudinal axis of the cylindrical pin section and a second gap 34 is present between an inner side of the sleeve-shaped section or the flexible element 28 formed by it and the cylindrical pin section.
  • Figure 7 shows a seventh embodiment of a bushing 10, in which, similar to the sixth embodiment of Figure 6, a sleeve-shaped section of the connection terminal 22 is designed as a flexible element 28.
  • the section of the connection terminal 22 serving as a flexible element 28 here has a smaller outer diameter than the collar 24, and the collar 24 is designed in several stages, similar to the embodiments of Figures 4 and 5.
  • the pipe guide 26 here does not have an area with an enlarged diameter serving as a connecting flange.
  • the outer and inner diameters of the pipe guide 26 and the flexible element 28 are identical. Since the first material of the connection terminal 22 and thus of the flexible element 28 made in one piece with it has a lower modulus of elasticity than the second material of the pipe guide 26, forces arising from thermal expansion of the connection terminal 22 are absorbed by an elastic deformation of the flexible element 28 and the shape of the pipe guide 26 remains essentially unchanged.
  • FIG 8 shows an example of a relay 200 which is designed, for example, as a high-performance relay for an electric vehicle.
  • the relay 200 comprises a housing 100 with a cup-shaped housing part 12.
  • the housing part 12 has a base 101 and a side wall 102.
  • the housing part 12 is joined to the housing 100 with a cover 103.
  • the housing part 12 comprises two electrical feedthroughs 10 arranged in the base 101 with connection terminals 22 to which a circuit to be switched by the relay 200 can be connected.
  • connection terminals 22 For example, electrical connectors can be screwed to the connection terminals 22 for this purpose.
  • the feedthroughs 10 are designed as described with reference to Figure 6. However, other feedthroughs 10 described here can of course also be used.
  • a contacting device 110 is arranged inside the housing 100, which is designed to electrically connect the two connection terminals 22 in a first position so that a current flow is possible, and to electrically separate the two connection terminals 22 in a second position so that no current flow is possible.
  • the connection terminals 22 can have a contact coating 40 on their end face facing the contacting device 110, which consists of a contact material.
  • the contact material for example silver or a silver-copper or silver-nickel alloy, is resistant to oxidation and reduces an electrical contact resistance between the respective connection terminal 22 and the contacting device 110.
  • an actuator 120 is provided in the embodiment shown in Figure 8, which is designed as an electromagnetic actuator.
  • the housing 100 has further electrical feedthroughs, which are not visible in the sectional view in Figure 6.
  • the contacting device 110 can then, for example, be brought into the first position by means of an electromagnet 122 of the actuator 120 when the electromagnet 122 is energized, so that an electric current can flow between the two connection terminals 22. If the energization of the electromagnet 122 is stopped, the contacting device 110 can, for example, be brought into the second position by means of a spring 124, so that no more current can flow between the two connection terminals 22. In order to quickly extinguish an arc that may occur when the contacting device 110 is separated from the connection terminals 22, it can be provided to fill the interior of the housing 100 with a so-called extinguishing gas.
  • the extinguishing gas cannot escape from the housing 100.
  • a pyrotechnic device can be provided (not shown in Figure 8) which, when an igniter is energized, triggers an explosive charge which then quickly moves the contacting device 110 into the second position in which the connection terminals 22 are electrically separated from one another.

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Abstract

Durchführung (10) mit einem Anschlussterminal (22), insbesondere für ein Hochleistungsrelais (200), umfassend ein Gehäuseteil (12) mit einer Durchgangsöffnung (14) und eine Anschlussterminalanordnung (20), welche durch die Durchgangsöffnung (14) hindurchgeführt ist und mit einem Fixiermaterial (16) gegen die Durchgangsöffnung (14) abgedichtet ist, wobei die Durchführung (10) ein Verstärkungsbauteil (18) aufweist, welches das Gehäuseteil (12) im Bereich der Durchgangsöffnung (14) verstärkt, und eine Einglasungslänge (EL) des Fixiermaterials (16) größer ist als die Dicke (d) des Gehäuseteils (12) und wobei die Anschlussterminalanordnung (20) ein Anschlussterminal (22) aus einem ersten Material und eine Rohrführung (26) aus einem zweiten Material umfasst, wobei die Rohrführung (26) zumindest einen Teil des Anschlussterminals (22) umgibt und das Fixiermaterial (16) zur Abdichtung der Anschlussterminalanordnung (20) zwischen einer Außenwand eines Hülsenabschnitts (27) der Rohrführung (26) und einer Innenwand der Durchgangsöffnung (14) angeordnet ist, wobei zwischen einer Innenwand des Hülsenabschnitts (27) und dem Anschlussterminal (22) ein erster Spalt (32) vorhanden ist, und wobei die Anschlussterminalanordnung (20) ferner ein flexibles Element (28) umfasst, über das die Rohrführung (26) mit dem Anschlussterminal (22) verbunden ist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Gehäuse sowie ein Relais, welche jeweils zumindest eine solche Durchführung umfassen.

Description

Durchführung mit einem Anschlussterminal sowie Blechgehäuse und Relais mit einer solchen Durchführung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Durchführung mit einem Anschlussterminal, insbesondere für ein Hochleistungsrelais, umfassend ein Gehäuseteil mit einer Durchgangsöffnung und eine Anschlussterminalanordnung, welche durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführt ist und mit einem Fixiermaterial gegen die Durchgangsöffnung abgedichtet ist. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Gehäuse sowie ein Relais, welche jeweils zumindest eine solche Durchführung umfassen.
Im Stand der Technik sind Relais bekannt, mit denen sich elektrische Ströme ein- und ausschalten lassen. Ein Beispiel hierfür sind Hochleistungsrelais, welche in Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen eingesetzt werden, um eine Traktionsbatterie, welche die elektrische Energie für das Fahrzeug bereitstellt, sicher von einem Stromnetz des Fahrzeugs zu trennen. Ein derartiges Relais umfasst ein Gehäuse, elektrische Durchführungen für den zu schaltenden Stromkreis und eine Kontaktierungsvorrichtung, welche zwei Terminals zum Schalten des Stroms verbindet oder trennt. Die Kontaktierungsvorrichtung kann mit einem Aktor, beispielsweise in Form eines Elektromagneten, betätigt werden. Das Innere des Gehäuses ist üblicherweise abgedichtet, um zum einen das Eindringen von Feuchtigkeit zu unterbinden und zum anderen, um ein ggf. im Gehäuse vorhandenes Löschgas zum Löschen eines Lichtbogens im Gehäuse zu halten.
Aus EP3358593 B1 ist ein hermetischer Anschluss bekannt, welcher insbesondere für ein Hochleistungsrelais geeignet ist. Der hermetische Anschluss umfasst einen Metallbehälter mit einem Durchgangsloch, eine Rohrführung, die durch das Durchgangsloch geführt ist, ein Isolierglas, das die Rohrführung und den Metallbehälter hermetisch abdichtet, sowie eine Anschlussbasis, die durch die Rohrführung verläuft und an dieser hermetisch befestigt ist. Die Anschlussbasis ist aus einem Metall mit niedrigem Widerstand gefertigt und in dem Anschluss so angeordnet, dass ein Spalt zwischen einer Innenumfangsfläche eines Abschnitts der Rohrführung, der in Kontakt mit dem Isolierglas steht, und einer Außenumfangsfläche eines entsprechenden Abschnitts der Anschlussbasis vorhanden ist. Bei Wärmeausdehnung der Anschlussbasis verformt sich die Rohrführung, so dass eine Beschädigung des Isolierglases vermieden wird.
Aus EP 4 002 415 A1 ist ein hermetisches Anschlusselement und eine Kontaktvorrichtung mit einem solchen Anschlusselement bekannt. Das Anschlusselement weist einen Behälter mit Durchgangsöffnungen auf, in die jeweils eine Rohrführung eingebracht ist und mit einem Isolierglas eine Glas-Metall-Durchfüh- rung ausbildet, welche gegen den Metallbehälter hermetisch abgedichtet ist. Die Rohrführung ist über einen geschwächten Abschnitt mit einer in die Rohrführung eingesetzten Anschlussbasis verbunden. Der geschwächte Abschnitt kann aus einem anderen Material als die restliche Rohrführung gefertigt sein oder als ein dünn ausgeführter Abschnitt der Rohrführung ausgebildet sein.
Bei den bekannten Durchführungen wird die zum Ausgleichen von Wärmeausdehnung des Anschlussterminals benötigte Flexibilität durch die Rohrführung bereitgestellt, die hierzu eine Mindestlänge bzw. Mindesthöhe aufweisen muss. Daher weisen die bekannten Durchführungen eine vergleichsweise hohe Bauhöhe auf. Des Weiteren ist es für das Ausführung einer Glas-Metall Durchführung erforderlich, dass das Gehäuseteil ausreichend stabil und dick ist, um eine hermetisch dichte und mechanisch belastbare Einglasung bereitzustellen. Um Gehäuse mit derartigen Durchführungen insgesamt kompakter ausführen zu können, ist es eine Aufgabe der Erfindung eine Durchführung mit einem Anschlussterminal bereitzustellen, welche eine geringe Bauhöhe aufweist und auch bei dünnwandigen Gehäusen mechanisch stabil und dicht ist. Die bekannten Rohrführungen müssen elastisch sein, um Längenänderungen durch Wärmeausdehnung eines Anschlussterminals aufnehmen zu können. Ist für eine hermetische Abdichtung eine Druckeinglasung gewünscht, kann der dazu notwendige Gegendruck durch die bekannten Rohrführungen aber nicht aufgebracht werden. Des Weiteren muss auch das Gehäusematerial eine entsprechende Wandstärke aufweisen, um einen ausreichenden Druck für die Druckeinglasung ausüben zu können. Entsprechend kann eine Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden eine Durchführung bereitzustellen, welche bei Verwendung eines dünnwandigen Gehäuses für eine Druckeinglasung geeignet ist.
Bei der Verwendung von Schraubverbindungen zwischen einem Anschlussterminal und einer Zuleitung können beim Anziehen der Verbindungsschrauben hohe Drehmomente auftreten, welche von den bekannten hermetisch abgedichteten Anschlussterminals nicht optimal aufgenommen werden können. Entsprechend kann eine weitere Aufgabe der Erfindung darin gesehen werden eine Durchführung mit einem Anschlussterminal bereitzustellen, bei der die Aufnahme und Weitergabe von am Anschlussterminal eingebrachten Drehmomenten verbessert ist.
Offenbarung der Erfindung
Es wird eine Durchführung mit einem Anschlussterminal vorgeschlagen, welche insbesondere für ein Hochleistungsrelais geeignet ist. Die Durchführung umfasst ein Gehäuseteil mit einer Durchgangsöffnung und eine Anschlussterminalanordnung, welche durch die Durchgangsöffnung hindurchgeführt ist und mit einem Fixiermaterial gegen die Durchgangsöffnung abgedichtet ist. Die Durchführung weist zudem ein Verstärkungsbauteil auf, welches das Gehäuseteil im Bereich der Durchgangsöffnung verstärkt, wobei eine Einglasungslänge EL des Fixier- materials größer ist als die Dicke des Gehäuseteils. Die Anschlussterminalanordnung umfasst ein Anschlussterminal aus einem ersten Material und eine Rohrführung aus einem zweiten Material, wobei die Rohrführung zumindest einen Teil des Anschlussterminals umgibt und das Fixiermaterial zur Abdichtung der Anschlussterminalanordnung zwischen einer Außenwand eines Hülsenabschnitts der Rohrführung und einer Innenwand der Durchgangsöffnung angeordnet ist, wobei zwischen einer Innenwand des Hülsenabschnitts und dem Anschlussterminal ein erster Spalt vorhanden ist. Das Fixiermaterial fixiert dabei die Anschlussterminalanordnung mechanisch in der Durchgangsöffnung und isoliert diese elektrisch von dem Gehäuseteil. Ferner ist vorgesehen, dass die Anschlussterminalanordnung ein flexibles Element umfasst, über das die Rohrführung mit dem Anschlussterminal verbunden ist, wobei das flexible Element einen Pinabschnitt des Anschlussterminals umgibt, und wobei ein zweiter Spalt zwischen dem Pinabschnitt des Anschlussterminals und dem flexiblen Element vorhanden ist. Das flexible Element ist in einer ersten Variante i) einstückig mit der Rohrführung als ein Abschnitt der Rohrführung mit verringerter Dicke ausgebildet. In einer zweiten Variante ii) ist das flexible Element aus einem dritten Material gefertigt. In einer dritten Variante iii) ist das flexible Element einstückig mit dem Anschlussterminal ausgebildet.
Das Anschlussterminal weist einen Pinabschnitt auf, der in der Durchführung insbesondere als ein Stromleiter dient. Der Pinabschnitt ist bevorzugt im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet, insbesondere in Form eines Kreiszylinders, wobei aber auch andere Formen denkbar sind. So wären beispielsweise auch Zylinderformen mit ovalem, rechteckigem oder quadratischem Querschnitt denkbar. Des Weiteren wäre es denkbar, dass der Pinabschnitt ganz oder teilweise konisch geformt ist. Die Rohrführung mit dem Hülsenabschnitt sowie das flexible Element umgeben den Pinabschnitt zumindest teilweise. Bevorzugt ist deren Querschnittsform entsprechend zur Querschnittsform des Pinabschnitts gewählt. Bei der ersten Variante der Erfindung wird die Elastizität des als flexiblen Element dienenden Teils der Rohrführung durch eine Reduzierung der Dicke erhöht. Diese Reduzierung der Dicke erfolgt dabei insbesondere in Bezug auf den Hülsenabschnitt, so dass eine Dicke, insbesondere eine Wandstärke, der Rohrführung im Bereich des flexiblen Elements kleiner ist als die Dicke im Bereich des Hülsenabschnitts.
In der zweiten Variante der Erfindung wird die Elastizität des flexiblen Elements gesteigert, indem dieses aus einem anderen Material gefertigt wird. Das dritte Material wird dabei bevorzugt so gewählt, dass dessen Elastizitätsmodul geringer ist als das des zweiten Materials der Rohrführung. Hierdurch wird auch dann, wenn das flexible Element die gleiche Wandstärke wie die Rohrführung im Hülsenbereich aufweist, die Elastizität gesteigert. Zusätzlich kann aber selbstverständlich auch eine Dicke bzw. Wandstärke des flexiblen Elements kleiner gewählt werden, als die Dicke der Rohrführung im Hülsenbereich, um die Elastizität noch weiter zu steigern.
In der dritten Variante wird das flexible Element einstückig mit dem Anschlussterminal ausgeführt und somit aus demselben Material wie das Anschlussterminal gefertigt. Das erste Material des Anschlussterminals weist üblicherweise ein geringeres Elastizitätsmodul auf als das zweite Material der Rohrführung. Auch kann eine Dicke bzw. eine Wandstärke des flexiblen Elements unabhängig von der Dicke des Hülsenabschnitts der Rohrführung gewählt werden, so dass ein flexibles Element mit guten elastischen Eigenschaften erhalten wird. Insbesondere kann hierbei die Dicke bzw. eine Wandstärke des flexiblen Elements kleiner gewählt werden als eine Dicke der Rohrführung im Hülsenabschnitt.
Alle drei Varianten erlauben es, gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Durchführungen die Flexibilität des flexiblen Elements unabhängig von den Eigenschaften des Hülsenbereichs der Rohrführung einzustellen und ermöglichen es, die Länge des flexiblen Elements zu reduzieren, wodurch sich die Bauhöhe der Durchführung reduziert. Als Bauhöhe wird hierbei insbesondere die Länge verstanden, um die die Anschlussterminalanordnung über das Gehäuseteil übersteht. Zudem ermöglicht es das Verstärkungsbauteil, die vorgeschlagene Durchführung auch bei Gehäusebauteilen mit geringer Dicke d einzusetzen und dennoch eine hohe mechanische Stabilität und eine sichere und hermetisch dichte Durchführung zu erhalten. Das ist insbesondere bei als Blechteilen ausgestalteten Gehäusebauteilen vorteilhaft.
Ein Verbinden des flexiblen Elements mit dem Anschlussterminal oder der Rohrführung erfolgt bevorzugt mittels Schweißen oder Löten.
Diese Verbindung ist bevorzugt hermetisch dicht ausgeführt. Ebenso ist die Abdichtung zwischen der Rohrführung und der Innenwand der Durchgangsöffnung mit dem Fixiermaterial bevorzugt hermetisch dicht ausgeführt.
Unter hermetisch dicht wird insbesondere verstanden, dass bei einem Druckunterschied von 1 bar die Helium-Leckrate kleiner 1 ■ 10-8 mbar l/s -1 , bevorzugt kleiner 1 ■ 10’9 mbar l/s -1 ist.
Um eine dichte Durchführung zu erhalten, ist eine ausreichend große Eingla- sunglänge EL erforderlich. Die Einglasungslänge ist dabei entlang der Längsachse der Durchgangsöffnung gesehen die Länge, entlang der das Fixiermaterial mit dem verstärkten Gehäusebauteil in Verbindung steht und das Gehäusebauteil sowie ggf. das Verstärkungsbauteil berührt. Ohne weitere Maßnahmen würde dabei die Dicke d des Gehäusebauteils der Einglasungslänge EL entsprechen.
Um Material und damit Gewicht und Volumen einzusparen, ist es wünschenswert, die Dicke d des Gehäuseteils möglichst klein zu wählen. Des Weiteren ist es bei geringen Materialstärken möglich das Gehäuseteil als ein Blechteil auszuführen und durch Umformverfahren wie beispielsweise Tiefziehen leicht in die gewünschte Form zu bringen. Mit der Dicke d ist hier insbesondere bei Ausführung als ein solches Blechteil die Materialstärke des Gehäuseteils gemeint.
Weist das Gehäuseteil eine variable Materialstärke auf, so bezieht sich die Dicke d auf die Materialstärke des Gehäuseteils im Bereich der Durchgangsöffnung.
Um die Einglasungslänge EL zu verlängern, ist bevorzugt das Verstärkungsbauteil so ausgestaltet und angeordnet, dass dieses eine innere Wandung der Durchgangsöffnung verlängert und zusammen mit dem Gehäuseteil die Einglasungslänge EL bereitstellt. In diesem Fall schließt sich eine Wandung des Verstärkungsbauteils an die innere Wandung der Durchgangsöffnung an und verlängert diese, wobei das Fixiermaterial direkt mit dem Verstärkungsbauteil in Kontakt steht und bevorzugt an dieses angeglast ist.
Alternativ dazu kann das Gehäuseteil im Bereich der Durchgangsöffnung umgebogen sein, um über die gesamte Einglasungslänge die innere Wandung der Durchgangsöffnung auszubilden, wobei das Verstärkungsbauteil den umgebogenen Abschnitt des Gehäuseteils stützt. Hierzu kann beispielsweise das Material eines als Blechteil ausgebildeten Gehäuseteils umgeformt werden und beispielsweise in einem Winkel von ca. 90° umgebogen sein. Dabei steht das Fixiermaterial über die gesamte Einglasungslänge in direktem Kontakt mit dem Gehäusebauteil und berührt das Verstärkungsbauteil nicht. Das Verstärkungsbauteil ist dabei bevorzugt so ausgeführt, dass es den umgebogenen Abschnitt des Gehäusebauteils direkt berührt und abstützt.
Das Verstärkungsbauteil wird bevorzugt mittels eines Fügeverfahrens wie Löten, Schweißen oder Kleben mit dem Gehäusebauteil verbunden.
Bevorzugt liegt die Materialdicke d des Gehäuseteils im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm. Die Einglasungslänge EL, welche größer sein soll als die Materialdicke d des Gehäuseteils, liegt bevorzugt im Bereich von 1 ,5 mm bis 3 mm, um eine her- metisch dichte und mechanisch belastbare Verbindung zu ermöglichen. Entsprechend ist es bevorzugt, eine Dicke D des Verstärkungsbauteils im Bereich von 0,5 mm bis 2,5 mm zu wählen.
Bevorzugt weist das Anschlussterminal zumindest einen Kragen auf. Der Kragen ist dabei insbesondere als ein Bereich des Anschlussterminals ausgebildet, innerhalb dem ein Außendurchmesser des Anschlussterminals gegenüber einem Außendurchmesser im Pinabschnitt vergrößert ist. Ein solcher Kragen kann einen konstanten Durchmesser aufweisen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass sich im Bereich des Kragens der Durchmesser in einer oder mehreren Stufen abrupt oder kontinuierlich ändert.
Der mindestens eine Kragen ist bevorzugt so an dem Anschlussterminal angeordnet und dermaßen dimensioniert, dass der Kragen außerhalb der Durchgangsöffnung angeordnet ist.
Bevorzugt ist das flexible Element gemäß Variante i) oder ii) an einer zur Durchgangsöffnung weisenden Seite des Kragens mit diesem verbunden. Im Fall einer einstückigen Ausführung des flexiblen Elements mit dem Anschlussterminal gemäß Variante iii) ist es bevorzugt, wenn der das flexible Element bildende Abschnitt des Anschlussterminals an der zur Durchgangsöffnung weisenden Seite des Kragens beginnt.
Der Außendurchmesser des Kragens und der Außendurchmesser des flexiblen Elements können identisch gewählt sein, so dass das flexible Element bündig an den Kragen anschließt. Alternativ dazu kann der Außendurchmesser des flexiblen Elements kleiner gewählt sein. Alternativ zu einer Anordnung des flexiblen Elements an einer zur Durchgangsöffnung weisenden Fläche des Kragens ist bevorzugt vorgesehen, dass das flexible Element gemäß Variante i) oder ii) an einer seitlichen Fläche des Kragens mit diesem verbunden ist.
Das Anschlussterminal kann an einer oder beiden Stirnseiten Verbindungsmittel umfassen, um den Anschluss einer elektrischen Zuleitung zu erleichtern. Diese Verbindungsmittel sind beispielsweise als eine Gewindebohrung ausgestaltet, die eine Schraubverbindung mit einem elektrischen Anschluss erlaubt. Bevorzugt ist zumindest an einer nach außen weisenden Seite der Durchführung eine solche Gewindebohrung angeordnet.
Alternativ dazu können die Verbindungsmittel aber beispielsweise auch in Form einer ebenen Fläche ausgestaltet sein, welche für eine Löt- oder Schweißverbindung geeignet ist. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, die Oberfläche zu Beschichten und/oder Aufzurauen, damit derartige Verbindungen besser haften.
Die Rohrführung bzw. das flexible Element, sofern dieses einstückig mit der Rohrführung ausgebildet ist, kann zur Vereinfachung der Verbindung mit dem Anschlussterminal, insbesondere mit dem Kragen des Anschlussterminal, einen Flansch umfassen. Dazu kann vorgesehen sein, eine Wandung der Rohrführung zu einem Flansch zu falten oder eine Endfläche der Rohrführung durch Anpassen von Außen- und/oder Innendurchmesser zu vergrößern.
Durch das Vorsehen eines solchen Flanschs kann auch ein Durchmesser einer Verbindungsstelle vergrößert werden, wodurch auf das Anschlussterminal einwirkende Drehmomente besser ohne Schaden an der Verbindungsstelle übertragen werden können. Ist das flexible Element nicht einstückig mit der Rohrführung ausgebildet ist bevorzugt vorgesehen, dass die Rohrführung an einer zum flexiblen Element weisenden Seite außerhalb der Durchgangsöffnung eine kontinuierliche oder sprunghafte Vergrößerung des Durchmessers aufweist und die Rohrführung mit dem flexiblen Element in diesem Bereich mit vergrößertem Durchmesser verbunden ist. Auch hierbei kann der sich dabei ergebende vergrößerte Durchmesser eine Übertragung von auf das Anschlussterminal einwirkende Drehmomente verbessern, so dass insbesondere bei der Verbindung eines Anschlusskabels mit dem Anschlussterminal durch Verschrauben keine Schädigung der Durchführung erfolgt.
Bevorzugt ist das flexible Element derart angeordnet und ausgestaltet, dass der zweite Spalt zwischen dem flexiblen Element und dem Pinabschnitt größer ist als oder genauso groß ist wie der erste Spalt zwischen dem Hülsenabschnitt und dem Pinabschnitt. Wird beispielsweise das flexible Element durch Verlängerung der Rohrführung mit verringerter Wandstärke gebildet, so wird bevorzugt zur Reduzierung der Dicke der Innendurchmesser vergrößert und der Außendurchmesser beibehalten.
Insbesondere dann, wenn die Durchführung für eine elektrische Verbindung mit hohen Spannungen von insbesondere mehr als 100 V und besonders bevorzugt mehr als 1000 V vorgesehen ist, wird eine durch das Fixiermaterial bereitgestellte Isolationsstrecke bevorzugt durch das Anordnen von weiterem Isolationsmaterial verlängert. Dadurch kann insbesondere das Auftreten von Kriechströmen und/oder Stromüberschlägen reduziert werden, welche die allein durch das Fixiermaterial bereitgestellte Isolationsstrecke andernfalls bei Vorliegen von Verunreinigungen und/oder Feuchtigkeit überwinden könnten.
Bevorzugt wird hierzu das Fixiermaterial und ein angrenzender Abschnitt des Gehäuseteils an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite der Durchführung mit einem Isolationsmaterial überdeckt. Das Isolationsmaterial kann als eine Isolationsscheibe aus elektrisch isolierendem Material ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Isolationsmatenal in Form einer Beschichtung, insbesondere mit einer Vergussmasse, aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein.
Bei Ausführung als Isolationsscheibe kann das Isolationsmatenal insbesondere ausgewählt sein aus einem Glas, einer Glaskeramik, einer Keramik oder einem Kunststoff, wobei Kunststoffe bevorzugt sind. Das Isolationsmaterial könnte auch identisch mit dem Fixiermaterial gewählt werden.
Bevorzugt ist die Durchführung als eine Druckeinglasung ausgebildet, bei der ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäuseteils und/oder des Verstärkungsbauteils größer ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Fixiermaterials. Bevorzugt sind die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Verstärkungsbauteils und des Gehäuseteils aneinander angepasst, sie können aber auch verschieden gewählt werden. Dabei ist das Anordnen des Verstärkungsbauteils besonders vorteilhaft, da für das Ausbilden der Druckeinglasung Druckkräfte auf das Fixiermaterial übertragen werden müssen und dünnwandige Gehäusebauteile ohne eine Verstärkung keine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Das Fixiermaterial, welches hier bevorzugt ein Glas ist, wird dann beispielsweise als ein Pressling aus Glaspulver bereitgestellt und zusammen mit der Anschlussterminalanordnung oder zumindest zusammen mit der Rohrführung in die Durchgangsöffnung des Gehäuseteils eingesetzt. Durch Erhitzen dieser Anordnung wird aus dem Pressling das Fixiermaterial erhalten, welches an die Wandungen der Durchgangsöffnung und der Rohrführung anglast. Beim Abkühlen zieht sich dann das Gehäuseteil und/oder das Verstärkungsbauteil aufgrund der Wahl der Ausdehnungskoeffizienten stärker zusammen als das Fixiermaterial, so dass bei der fertigen Durchführung fortlaufend Druck durch das Gehäuseteil und/oder das Verstärkungsbauteil auf das Fixiermaterial ausgeübt. Hierdurch wird insbesondere erreicht, dass die Abdichtung eine hohe Qualität aufweist und auch unter schwierigen Bedingungen wie häufigen Temperaturwechseln und hohen mechanischen Anforderungen dauerhaft dicht bleibt und insbesondere hermetisch dicht bleibt. Die Rohrführung ist hierbei so ausgestaltet und ausgeführt, dass das Fixiermaterial in dieser Druckeinglasung von innen unterstützt wird. Dazu weist der Hülsenabschnitt eine Dicke auf, welche in Kombination mit der Materialwahl der Rohrführung so gewählt ist, dass der Hülsenabschnitt einen ausreichenden Gegendruck aufbringen kann.
Für eine Ausführung als Druckeinglasung werden bevorzugt das Material des Gehäuseteils bzw. des Verstärkungsbauteils und das Fixiermaterial derart gewählt, dass ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäuseteils und/oder des Verstärkungsbauteils C( Gehäuse mindestens 20% größer ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Fixiermaterials acias. Beispielsweise wird acehause im Bereich von 12 ' 10-6 1 ZK bis 19 ■ 10-6 1 ZK gewählt und acias im Bereich von 9 ■ 10’6 1/K bis 11 ■ 10’6 1 ZK gewählt. Sofern im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auf den Wärmeausdehnungskoeffizient Bezug genommen wird, wird hierunter der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient a im Bereich von 20°C bis 300°C verstanden.
Alternativ zu einer Druckeinglasung können die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Gehäuseteil, Verstärkungsbauteil, Fixiermaterial und Rohrdurchführung auch aneinander angepasst gewählt werden, so dass sich der Wärmeausdehnungskoeffizient des Fixiermaterials von denen des Gehäuseteils bzw. des Verstärkungsbauteils und/oder der Rohrführung um weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% und besonders bevorzugt um weniger als 5% unterscheiden.
Bevorzugt weist das erste Material, welches für das Anschlussterminal eingesetzt wird, einen geringeren elektrischen Widerstand auf als des zweite Material, welches für die Rohrführung eingesetzt wird. Da das Anschlussterminal bei der Durchführung als elektrischer Leiter dient, ist ein Material mit möglichst geringem elektrischen Widerstand bevorzugt. Dadurch wird insbesondere erreicht, dass sich die Durchführung auch bei großen Strömen nicht übermäßig erwärmt.
Insbesondere bei Varianten der Durchführung, bei denen das flexible Element einstückig mit dem Anschlussterminal ausgeführt ist, ist es bevorzugt, dass das erste Material ein kleineres Elastizitätsmodul aufweist als das zweite Material. Hierdurch kann auch bei größeren Materialstärken eine elastische Verformung des flexiblen Elements erfolgen.
Sofern das flexible Element aus einem dritten Material gefertigt ist und entsprechend als separate Komponente vorliegt, weist das dritte Material für das flexible Element gemäß Variante ii) bevorzugt ein kleineres Elastizitätsmodul auf als das zweite Material der Rohrführung. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das dritte Material zudem ein kleineres Elastizitätsmodul aufweist als das erste Material des Anschlussterminals.
Bevorzugt ist das erste Material des Anschlussterminals ausgewählt aus Buntmetallen wie Kupfer oder einer Buntmetalllegierung wie einer Kupferlegierung, insbesondere Messing, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
Bevorzugt ist zumindest eine nach innen weisende Stirnseite des Anschlussterminals mit einem Kontaktwerkstoff zur Reduzierung des Kontaktwiderstands und/oder zur Reduktion von Funkenbildung beschichtet. Optional können aber auch beide Stirnseiten mit einem solchen Kontaktwerkstoff versehen sein. Die Kontaktwerkstoffe zeichnen sich durch eine gute Beständigkeit gegen Oxidation aus und sind auch beständig gegen Abnutzung durch bei Schaltvorgängen auftretende Funken und Lichtbögen.
Geeignete Kontaktwerkstoffe umfassen insbesondere Silber, Gold und Platin. Geeignete Legierungen als Kontaktwerkstoff umfassen insbesondere Silber-Nickel und Silber-Zinn-Oxid. Die Rohrführung ist aus dem zweiten Material gefertigt. Bevorzugt ist das zweite Material ausgewählt ist aus einem Stahl, insbesondere einem femtischen Stahl, einer Stahllegierung, insbesondere Nickelstahllegierungen und Chromstähle.
Das Gehäuseteil ist bevorzugt aus einem Metall gefertigt, wobei die mit Bezug zur Rohrführung beschriebenen Materialien grundsätzlich auch als Material für das Gehäuseteil geeignet sind. Zusätzlich sind auch andere Stähle, insbesondere austenitische Stähle geeignet. Bevorzugt ist ein Material mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten der größer ist als der des verwendeten Fixiermaterials.
Insbesondere im Fall der Rohrführung kann das zweite Material auch ein Verbundmaterial sein, welches aus mehreren Schichten aufgebaut ist. Die Wahl eines Verbundmaterials wäre aber auch für ein separates flexibles Element oder für den Anschlusspin grundsätzlich denkbar.
Wird ein separates flexibles Element verwendet, so ist das dritte Material bevorzugt ausgewählt aus einem Buntmetall oder einer Buntmetalllegierung. Beispiele für geeignete Materialien umfassen Kupfer, Kupferlegierungen, insbesondere Messing.
Die Rohrführung kann als ein massives Bauteil ausgestaltet sein oder kann als gefaltetes Blechteil ausgeführt sein. Beispielsweise ist die Rohrführung als ein Blechteil ausgestaltet, wobei im Hülsenabschnitt durch ein oder mehrmaliges Falten des Blechteils die Dicke gegenüber dem als flexibles Element ausgestalteten Abschnitt vergrößert ist.
Bevorzugt ist das Blechteil ein einseitig beschichtetes Bleichteil, wobei das Bleichteil derart gefaltet und angeordnet ist, dass eine beschichtete Seite des Blechteils in Richtung einer Verbindung mit dem flexiblen Element oder dem Anschlussterminal zeigt und eine unbeschichtete Seite des Bleichteils in Richtung des Fixiermaterials weist
Bei der Beschichtung des Blechteils kann es sich insbesondere um eine Nickelschicht oder um eine andere Schicht handeln, welche das Verbinden insbesondere mit einem Lötprozess erleichtert. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Blechteil aus einem Stahl gefertigt ist.
Das beschichtete Blechteil ist bevorzugt immer derart gefaltet und angeordnet, dass die Beschichtung nicht mit dem Fixiermaterial in Berührung kommt. Entsprechend liegt die beschichtete Seite im Bereich des Hülsenabschnitts bevorzugt immer innen und grenzt nicht an das Fixiermaterial an. Wird die Rohrführung mit einem Flansch ausgestaltet, so weist die Beschichtung im Bereich dieses Flansches bevorzugt in Richtung des Fügepartners. Hierdurch wird erreicht, dass die Rohrführung mit einer schweiß- und/oder lötverbindungsfördernden Oberfläche versehen werden kann, auch wenn diese sich weniger gut mit dem Fixiermaterial verbindet. Durch entsprechende Faltung des Blechteils grenzt immer die zur Verbindung mit dem jeweiligen Fügepartner am besten geeignete Oberfläche an diesen an.
Auch eine als massives Bauteil ausgestaltete Rohrführung kann teilweise beschichtet sein, um das Fügen mit dem flexiblen Element und/oder dem Anschlussterminal insbesondere in einem Lötprozess zu vereinfachen. Auch hierbei kann insbesondere eine Nickelschicht eingesetzt werden. Die Beschichtung wird dabei bevorzugt selektiv nur auf den Flächen aufgebracht, welche dem Fügepartner gegenüberliegen. Insbesondere die in Richtung des Fixiermaterials weisenden Flächen bleiben dabei bevorzugt frei von der Beschichtung. Über das Fixiermaterial wird die Anschlussterminalanordnung sowohl mechanisch gehalten als auch gegenüber dem Gehäuseteil elektrisch isoliert. Bevorzugt ist das Fixiermaterial ausgewählt aus einem Glas, einer Glaskeramik oder einer Keramik.
Besonders bevorzugt wird als Fixiermaterial ein Glas verwendet, wobei das Glas ausgewählt ist aus einem Borosilikatglas, einem Natrium-Barium-Glas, einem Alkali-Glas, einem Silikatglas oder einem Soda-Glas. Dabei sind Borosilikatgläser, und Natrium-Barium-Gläser besonders für angepasste Einglasungen geeignet und Alkali-Gläser, einem Silikatgläser und Soda-Gläser sind besonders für Druckeinglasungen geeignet.
Ein Beispiel für die Materialauswahl der Durchführung ist Kupfer als erstes Material für das Anschlussterminal, ein ferritischer Stahl als zweites Material für die Rohrführung. Als Fixiermaterial kann beispielsweise ein Soda-Glas eingesetzt werden.
Kupfer weist hier mit ca. 110 GPa ein geringeres Elastizitätsmodul auf als der ferritische Stahl der Rohrführung mit ca. 200 GPa. Ein aus dem Kupfermaterial des Anschlusspins gebildetes elastisches Element kann sich somit bei gleicher Geometrie des elastischen Elements bereits bei geringerer Krafteinwirkung elastisch verformen und so die durch eine Wärmeausdehnung des Anschlusspins auftretende Formänderung aufnehmen, ohne schädliche Kräfte auf das Fixiermaterial zu übertragen. Bei Beibehaltung der Elastizität einer Rohrdurchführung aus ferritischem Stahl können entsprechend die Abmessungen eines aus Kupfer gefertigten elastischen Elements geringer ausfallen, wodurch die Durchführung kompakter ausfallen kann.
Die Anschlussterminalanordnung kann zusätzlich ein weiteres flexibles Element umfassen, welches mit der Rohrführung verbunden ist, wobei das flexible Element und das weitere flexible Element an entgegengesetzten Seiten bezogen auf die Durchgangsöffnung mit dem Anschlussterminal verbunden sind oder bei einstückiger Ausführung in diesen übergehen.
Auch das weitere flexible Element ist bevorzugt im wesentlichen hülsenförmig ausgestaltet und umgibt bevorzugt den Pinabschnitt des Anschlussterminals zumindest teilweise. Bezogen auf die Durchgangsöffnung im Gehäuseteil kann eines der flexiblen Elemente in Richtung der Oberseite und das jeweils andere flexible Element in Richtung der Unterseite orientiert sein, so dass das Anschlussterminal von beiden Seiten des Gehäuseteils gehalten werden kann.
Die beschriebenen Durchführungen sind insbesondere dazu geeignet, große Ströme im Bereich von mehreren Ampere, insbesondere mehr als 10 Ampere und besonders bevorzugt mehr als 100 Ampere sicher durch ein hermetisch abgeschlossenes Gehäuse hindurchzuführen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist das Bereitstellen eines Gehäuses, welches zumindest eine der hierin beschriebenen Durchführungen umfasst. Bei dem Gehäuse kann es sich beispielsweise um das Gehäuse einer elektrischen Sicherungseinrichtung, um das Gehäuse einer Steuereinrichtung wie eines Relais oder um das Gehäuse eines Batteriemoduls handeln.
Das Gehäuse umfasst bevorzugt als ein aus einem Blechrohling geformtes Tiefziehbauteil, welches Teil einer der hierin beschriebenen Durchführungen ist. Das Gehäuseteil ist dabei bevorzugt topfförmig bzw. becherförmig ausgebildet mit einem Boden und Seitenwänden. Dabei ist es bevorzugt, die Durchgangsöff- nung(en) für das Ausbilden einer oder mehrerer Durchführungen im Boden anzuordnen. Entsprechend ist es auch bei der hierin beschriebenen Durchführung bevorzugt, becherförmige Gehäuseteile einzusetzen. Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, das Gehäuseteil im Wesentlichen flach auszubilden, beispielsweise als ein Deckelteil für ein becherförmiges weiteres Gehäuseteil. Das Verstärkungsbauteil ist bevorzugt ringförmig ausgebildet, um die Durchgangsöffnung des Gehäuseteils zu verlängern und/oder zu unterstützen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Relais vorgeschlagen, welches ein Gehäuse mit zumindest zweien der hierin beschriebenen Durchführungen sowie eine Kontaktierungsvorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den Anschlussterminals der beiden Durchführungen umfasst.
Die Kontaktierungsvorrichtung kann dabei insbesondere einen Aktor umfassen, welcher über ein elektrisches Signal angesteuert werden kann, so dass abhängig von einem solchen Steuersignal ein Stromfluss zwischen den beiden Anschlussterminals gesteuert werden kann. Ein Beispiel für einen solchen Aktor ist ein elektromechanischer Aktor mit einem Elektromagneten und einem beweglichen Anker. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Kontaktierungsvorrichtung einen pyrotechnischen Aktor umfassen, bei dem über ein elektrisches Signal eine Sprengladung gezündet werden kann, welche ein rasches Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen den beiden Anschlussterminals bewirkt. Für die Durchführung der elektrischen Signale kann das Gehäuse weitere elektrische Durchführungen umfassen.
Das Gehäuse des Relais ist bevorzugt hermetisch dicht, so dass das Innere des Gehäuses zum einen vor Umwelteinflüssen geschützt ist und zum anderen nichts aus dem Inneren des Gehäuses nach Außen entweichen kann. Hierdurch ist es möglich, das Innere des Gehäuses oder zumindest einen Bereich um die Kontaktierungsvorrichtung herum, mit einem sogenannten Löschgas zu füllen. Ein derartiges Löschgas hat die Aufgabe, einen Lichtbogen, der beim Trennen des elektrischen Kontakts zu den Anschlussterminals auftreten kann, möglichst rasch zu löschen. Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren und ohne Beschränkung hierauf eingehender beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 : Eine erste Ausführungsform der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,
Fig. 2: eine zweite Ausführungsform der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,
Fig. 3: eine dritte Ausführungsform der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,
Fig. 4: eine vierte Ausführungsform der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,
Fig. 5: eine fünfte Ausführungsform der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,
Fig. 6: eine sechste Ausführungsform der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite,
Fig. 7: eine siebte Ausführungsform der Durchführung in einer schematischen Schnittansicht von der Seite und
Fig. 8: ein Ausführungsbeispiel eines Relais mit zwei erfindungsgemäßen Durchführungen gemäß der sechsten Ausführungsform in einer schematischen Schnittansicht von der Seite. Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Durchführung 10 mit einem Anschlussterminal 22. Die Durchführung 10 umfasst ein dünnwandiges Gehäuseteil 12 mit einer Durchgangsöffnung 14 darin, welches in der Umgebung der Durchgangsöffnung 14 eine Materialstärke bzw. Dicke d aufweist. Das Material des Gehäuseteils 12 ist an der Durchgangsöffnung 14 um 90° umgebogen. Der umgebogene Abschnitt des Gehäuseteils 12 wird mit einem Verstärkungsbauteil 18 verstärkt und gestützt. Eine Anschlussterminalanordnung 20 ist durch diese Durchgangsöffnung 14 hindurchgeführt und wird darin von einem Fixiermaterial 16 gehalten. Das Fixiermaterial 16 dichtet die Anschlussterminalanordnung 20 gegen die Wandungen der Durchgangsöffnung 14 hermetisch ab, so dass die Durchgangsöffnung 14 hermetisch abgeschlossen ist. Durch das Umbiegen des Materials des Gehäuseteils 12 wird für das Fixiermaterial 16 eine Einglasungs- länge EL bereitgestellt, welche wesentlich größer ist als die Dicke d des Gehäuseteils 12.
Die Anschlussterminalanordnung 20 umfasst ein Anschlussterminal 22 und eine Rohrführung 26. Eine Längsachse des Anschlussterminals 22 verläuft in dem gezeigten Ausführungsbeispiel koaxial zu einer Längsachse der Rohrführung 26, wobei die Rohrführung 26 einen Teil des Anschlussterminals 22 umgibt. Das Fixiermaterial 16 zur Abdichtung der Anschlussterminalanordnung 20 ist zwischen einer Außenwand eines Hülsenabschnitts 27 der Rohrführung 26 und einer Innenwand der Durchgangsöffnung 14 angeordnet ist, wobei zwischen einer Innenwand des Hülsenabschnitts 27 und dem Anschlussterminal 22 ein erster Spalt 32 vorhanden ist. Wie der Darstellung der Figur 1 entnommen werden kann, ist der Hülsenabschnitt 27 somit der Abschnitt der Rohrführung 26, der direkt an das Fixiermaterial 16 angrenzend innerhalb der Durchgangsöffnung 14 angeordnet ist.
In der ersten Ausführungsform der Figur 1 weist die Rohrführung 26 einen Abschnitt verringerter Dicke auf, der als ein flexibles Element 28 dient. In dem Ab- schnitt verringerter Dicke bleibt der Außendurchmesser der Rohrführung 26 unverändert, es wird zur Reduzierung der Dicke nur der Innendurchmesser verringert, wodurch sich in diesem Abschnitt die Wandstärke der Rohrführung 26 und damit deren Dicke reduziert. Hierdurch fällt ein zweiter Spalt 34 zwischen dem flexiblen Element 28 und einem zylindrisch ausgestalteten Pinabschnitt des Anschlussterminals 22 größer aus als der erste Spalt 32. Des Weiteren wird durch die reduzierte Stärke die Flexibilität der Rohrführung 26 erhöht, so dass das gebildete flexible Element 28 gegenüber bekannten Durchführungen mit Rohrführungen vergleichsweise kurz ausfallen kann und dennoch durch elastische Verformung eine durch Temperaturschwankungen ausgelöste Veränderung der Abmessungen des Anschlussterminals 22 ausgleichen kann.
An einem oberen Ende weist das Anschlussterminal 22 einen Kragen 24 auf, der in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 in Form von zwei Stufen ausgebildet ist, in denen sich jeweils ein Durchmesser des zylindrisch ausgestalteten Anschlussterminals 22 jeweils vergrößert. Ferner weist das Anschlussterminal 22 an seiner Oberseite eine Gewindebohrung 23 auf. Die Gewindebohrung 23 ist insbesondere dazu eingerichtet, eine Verbindung mit einer elektrischen Zuleitung (nicht dargestellt) herzustellen, wobei die Zuleitung mit dem Anschlussterminal 22 verschraubt wird. In anderen Ausführungsformen können anstelle der Gewindebohrung 23 selbstverständlich auch andere Verbindungsmittel vorgesehen sein oder es kann auf Verbindungsmittel verzichtet werden, so dass das Anschlussterminal 22 beispielsweise an seiner Oberseite eine ebene Fläche aufweist, die beispielsweise mittels Löten oder Schweißen mit einer elektrischen Zuleitung verbunden werden kann.
Das durch den Bereich reduzierter Wandstärke der Rohrführung 26 gebildete flexible Element 28 ist in der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform mit einer Seitenwand der ersten Stufe des Kragens 24 des Anschlussterminals 22 verbunden. Entsprechend ist der Außendurchmesser der ersten Stufe des Kragens 24 kleiner als der Innendurchmesser des Fixiermaterials 16. Des Weiteren ist in dem dargestellten Beispiel der Außendurchmesser der zweiten, größeren Stufe des Kragens kleiner als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 14. In weiteren Ausführungsvananten könnte dieser Durchmesser aber auch größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 14 gewählt werden. Die Verbindung erfolgt im dargestellten Beispiel über eine Lötverbindung 30, wobei selbstverständlich auch andere Verbindungsverfahren wie z.B. Schweißen eingesetzt werden können. Die Verbindung zwischen dem flexiblen Element 28 und dem Kragen 24 ist ebenfalls hermetisch dicht ausgeführt, so dass die Durchführung 10 insgesamt die Durchgangsöffnung 14 des Gehäuseteils 12 hermetisch dicht verschließt.
Der zwischen Kragen 24 und Hülsenabschnitt 27 liegende Teil des flexiblen Elements 28 ist dazu eingerichtet und ausgebildet sich bei Krafteinwirkung elastisch zu verformen, wobei der erste Spalt 32 und der zweite Spalt 34 den dazu notwendigen Raum bereitstellen. Auf diese Weise ist es insbesondere ohne eine schädliche Krafteinwirkung auf das Fixiermaterial 16 möglich, durch eine Wärmeausdehnung des Anschlussterminals 22 auftretende Kraft über eine elastische Formänderung des flexiblen Elements 28 aufzunehmen. Eine derartige Wärmeausdehnung kann insbesondere dann auftreten, wenn das Anschlussterminal 22 mit hohen elektrischen Strömen belastet wird und sich aufgrund des vorhandenen elektrischen Widerstands erwärmt.
Vorteilhafter Weise ist eine Wandstärke der Rohrführung 26 im Hülsenabschnitt 27 nicht reduziert, so dass die Rührführung 26, das Fixiermaterial 16 und das Gehäuseteil 12 eine Druckeinglasung ausbilden können, bei der ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäuseteils 12 und des Verstärkungsbauteils 18 größer gewählt ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Fixiermaterials 16. Hierdurch zieht sich nach einem Einglasen des Fixiermaterials 16 das Gehäuseteil 12 sowie das Verstärkungsbauteil 18 stärker zusammen als das Fixiermaterial 16 und üben so einen Druck auf das Fixiermaterial 16 aus. Die Rohrführung 26 mit der höheren Wandstärke im Bereich des Hülsenabschnitts 27 kann dabei den notwendigen Gegendruck ausbilden, wobei gleichzeitig das flexible Element 28 die notwendige Elastizität aufweist, eine Wärmeausdehnung des Anschlussterminals 22 aufzunehmen.
Das Anschlussterminal 22 des ersten Ausführungsbeispiels der Figur 1 ist aus einem ersten Material und die Rohrführung 26 ist aus einem zweiten Material gefertigt. Dies erlaubt es, für beide Teile der Anschlussterminalanordnung 20 jeweils die Matenaleigenschaften optimal zu wählen. So kann insbesondere für das Anschlussterminal 22 ein Material mit geringem elektrischen Widerstand gewählt werden und für die Rohrführung 26 und insbesondere für deren Hülsenabschnitt 27 ein starres Material mit großem Elastizitätsmodul gewählt werden.
In Figur 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Durchführung 10 dargestellt. Im Unterschied zu der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Rohrführung 26 zweistückig ausgestaltet, so dass der Hülsenabschnitt 27 und das flexible Element 28 aus zwei Teilen zusammengesetzt sind und über eine Verbindung 30, welche beispielsweise als Lötverbindung oder Schweißverbindung ausgestaltet ist miteinander verbunden sind. Dies erlaubt es, den Abschnitt der Rohrführung 26, der als flexibles Element 28 dient, aus einem dritten Material zu fertigen und nur den Hülsenabschnitt 27 aus dem zweiten Material zu fertigen. Dabei wird das dritte Material bevorzugt derart gewählt, dass es ein geringeres Elastizitätsmodul als das zweite Material aufweist und daher bereits bei geringerer Krafteinwirkung eine elastische Verformung zeigen kann.
Abweichend zu dem ersten Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist das Material des Gehäusebauteils 12 im Bereich der Durchgangsöffnung 14 nicht umgebogen, so dass das Fixiermaterial 16 das Verstärkungsbauteil 18 direkt berührt. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, bei diesem Ausführungsbeispiel das Material des Gehäusebauteils 12 wie in Figur 1 umzubiegen und mit dem Verstärkungs- bauteil 18 abzustützen, so dass das Fixiermaterial 16 über die gesamte Eingla- sungslänge EL mit der vom Material des Gehäusebauteils 12 gebildeten inneren Wandung der Durchgangsöffnung 14 in Verbindung steht.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für eine Durchführung 10. Wie bereits mit Bezug zur Figur 1 beschrieben weist die Durchführung 10 ein Gehäuseteil 12 mit einer Durchgangsöffnung 14 auf, durch die eine Anschlussterminalanordnung 20 mit einem Anschlussterminal 22 und einer Rohrführung 26 hindurchgeführt ist. Die Anschlussterminalanordnung wird über ein Fixiermaterial 16 in der Durchgangsöffnung 14 gehalten und dichtet diese hermetisch ab.
Ähnlich wie in den ersten beiden Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 weist das Anschlussterminal 22 an einer Seite einen Kragen 24 auf, der hier aber einstufig ausgestaltet ist und bündig mit einer der Stirnseiten des Anschlussterminals 22 angeordnet ist. In dieser Stirnseite ist wieder eine Gewindebohrung 23 angeordnet, welche das Verschrauben mit einer elektrischen Zuleitung erlaubt.
Die Rohrführung 26 wird in dem dritten Ausführungsbeispiel der Figur 3 durch ein beschichtetes Blechteil gebildet, welches ein Blech 38 mit einer einseitig aufgebrachten Beschichtung 39 umfasst. Das Blechteil ist im wesentlich rohrförmig ausgestaltet und umgibt einen zylindrischen Pinabschnitt des Anschlussterminals 22, wobei eine Längsachse der Rohrführung 26 koaxial zu einer Längsachse des Anschlussterminals 22 verläuft. Das Bleichteil bildet an einem ersten Ende einen Hülsenbereich 27 mit erhöhter Dicke aus und bildet an einem zweiten Ende einen Flansch aus. Das Bleichteil ist dabei derart ausgestaltet, dass die Beschichtung 39 nach innen in Richtung des zylindrischen Pinabschnitts des Anschlussterminals 22 weist und die unbeschichtete Seite des Blechteils entsprechend nach außen weist. Der Hülsenbereich 27 wird durch ein- oder mehrmaliges Falten des Blechteils erhalten. Dabei wird das Blechteil derart umgeformt, dass die Beschichtung 39 des Blechs 38 aufeinander gefaltet wird und somit in- nen liegt. Entsprechend weist die unbeschichtete Seite des Blechs 38 im Hülsenbereich 27 in Richtung des Fixiermaterials 16. Der Flansch wird ebenfalls durch Umformen des Blechteils erhalten, wobei hier die Beschichtung 39 des Blechs 38 in Richtung des Kragens 24 des Anschlussterminals 22 weist und mit diesem über eine Verbindung 30, welche beispielsweise als Lötverbindung ausgestaltet ist, verbunden ist. Um eine möglichst große Fläche für die Verbindung 30 mit dem Flansch bereitzustellen, ist ein Außendurchmesser des Kragens wie dargestellt bevorzugt größer als ein Innendurchmesser des Fixiermaterials 16 gewählt. In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser des Kragens 24 kleiner als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 14 gewählt. Für eine weitere Vergrößerung der Verbindungsfläche kann der Außendurchmesser des Kragens 24 aber auch größer als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 14 gewählt werden.
Zwischen dem Flansch und dem Hülsenbereich 27 ist das Blechteil nicht gefaltet und bildet dort einen Abschnitt aus, der eine geringere Stärke als der Hülsenbereich 27 aufweist und der als flexibles Element 28 dient. Ein erster Spalt 32 zwischen dem Hülsebereich 27 und dem zylindrischen Pinabschnitt des Anschlussterminals 22 fällt dadurch geringer aus als ein zweiter Spalt 34 zwischen dem flexiblen Element 28 und dem zylindrischen Pinabschnitt des Anschlussterminals 22.
Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel für eine Durchführung 10. Die Durchführung 10 weist wieder ein Gehäuseteil 12 mit einer Durchgangsöffnung 14 auf, durch die eine Anschlussterminalanordnung 20 mit einem Anschlussterminal 22 und einer Rohrführung 26 hindurchgeführt ist. Die Anschlussterminalanordnung wird über ein Fixiermaterial 16 in der Durchgangsöffnung 14 gehalten und dichtet diese hermetisch ab.
Ähnlich wie in den ersten beiden Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 weist das Anschlussterminal 22 an einer Seite einen Kragen 24 auf, der hier ebenfalls mehrstufig ausgestaltet ist, wobei ausgehend von einer Unterseite, welche der Oberseite mit einer Gewindebohrung 23 entgegengesetzt ist, der Kragen 24 eine erste Stufe und eine zweite Stufe aufweist, wobei ein Durchmesser der ersten Stufe größer ist als ein Durchmesser der zweiten Stufe. In weiteren Ausführungsformen wäre es aber selbstverständlich auch möglich, den Kragen 24 abweichend auszugestalten, beispielsweise mit nur einer Stufe, welche bündig mit der Oberseite des Anschlussterminals 22 angeordnet ist.
An einer Unterseite des Kragens 24 ist die Rohrführung 26 mit dem Kragen 24 über eine Verbindung 30 verbunden, welche beispielsweise als eine Lötverbindung ausgestaltet ist. Die Rohrführung 26 ist hier zweistückig ausgestaltet, wobei ein dem Fixiermaterial 16 gegenüberliegender Hülsenabschnitt 27 aus dem zweiten Material gefertigt ist und ein als flexibles Element 28 dienender Teil aus einem dritten Material gefertigt ist, welches ein kleineres Elastizitätsmodul als das zweite Material aufweist. Die beiden Teile der Rohrführung 26 sind im gezeigten Beispiel ebenfalls über eine Verbindung 30 verbunden, welche beispielsweise als eine Lötverbindung ausgestaltet ist. Die Rohrführung 26 ist dabei derart angeordnet, dass das flexible Element 28 zum Kragen 24 weist. Die Rohrführung 26 ist insgesamt im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet und umgibt einen zylindrischen Pinabschnitt des Anschlussterminals 22 derart, dass die Längsachse der Rohrführung 26 koaxial zu einer Längsachse des Anschlussterminals 22 verläuft. Die Abmessungen des Kragens 24 und der Rohrführung 26 sind hier so gewählt, dass der Außendurchmesser der Rohrführung 26 dem größeren Durchmesser des Kragens 24 entspricht und die beiden Teile somit ohne Stufe ineinander übergehen.
Figur 5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel der Durchführung 10, welche dem vierten Ausführungsbeispiel der Figur 4 ähnelt. Abweichend von dem vierten Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser der Rohrführung 26 kleiner als der Durchmesser des Kragens 24. Des Weiteren ist zur Verbesserung einer Span- nungsfestigkeit der Durchführung 10 ein zusätzliches Isolationsmatenal 36 vorgesehen, welches hier als zwei Isolationsscheiben ausgestaltet ist. Eine erste Isolationsscheibe deckt dabei eine Oberseite des Fixiermaterials 16 sowie einen angrenzenden Teil der Oberseite des Gehäuseteils 12 ab. Eine zweite Isolationsscheibe deckt dabei eine Unterseite des Fixiermaterials 16 sowie einen angrenzenden Teil der Unterseite des Gehäuseteils 12 ab. Durch das angeordnete Isolationsmaterial 36 wird insbesondere eine Kriechstrecke zwischen der Anschlussterminalanordnung 20 und dem Gehäuseteil 12 vergrößert, so dass die Spannungsfestigkeit der Durchführung 10 verbessert wird. Anstelle von Isolationsscheiben könnte das Isolationsmaterial 36 auch beispielsweise als eine isolierende Beschichtung aufgebracht werden. Des Weiteren kann es je nach Anwendung ausreichend sein, das Isolationsmaterial 36 auch lediglich auf einer Seite, beispielsweise der Oberseite, der Durchführung 10 anzuordnen.
Figur 6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel für eine Durchführung 10. Die Durchführung 10 weist wieder ein Gehäuseteil 12 mit einer Durchgangsöffnung 14 auf, durch die eine Anschlussterminalanordnung 20 mit einem Anschlussterminal 22 und einer Rohrführung 26 hindurchgeführt ist. Die Anschlussterminalanordnung 20 wird über ein Fixiermaterial 16 in der Durchgangsöffnung 14 gehalten und dichtet diese hermetisch ab.
Das Anschlussterminal 22 weist hier bündig mit einer Oberseite mit einer Gewindebohrung 23 einen Kragen 24 auf, wobei sich an einer zur Durchgangsöffnung 14 weisenden Unterseite des Kragens 24 ein als flexibles Element 28 dienender hülsenförmiger Abschnitt des Anschlussterminals 22 anschließt. Der Außendurchmesser des hülsenförmig ausgestalteten Abschnitts entspricht in diesem Beispiel dem Außendurchmesser des Kragens 24, wobei der Außendurchmesser aber abweichend davon auch kleiner gewählt werden kann. Ferner ist in dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Außendurchmesser des Kragens 24 größer als der Innendurchmesser des Fixiermaterials 16 und kleiner als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 14 gewählt. Der Außendurchmesser des Kragens 24 könnte alternativ aber auch größer als der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 14 gewählt werden.
Der hülsenförmige Abschnitt dient als ein flexibles Element 28 und ist über eine Verbindung 30, die beispielsweise als Lötverbindung ausgeführt ist, mit einer Rohrführung 26 verbunden. Die Rohrführung 26 umfasst einen Hülsenabschnitt 27, der an das Fixiermaterial 16 angrenzt. Zwischen dem Hülsenabschnitt 27, der einen zylindrischen Pinabschnitt des Anschlussterminals 22 umgibt, und dem Anschlussterminal 22 liegt ein erster Spalt 32 vor. In der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform ist der Hülsenabschnitt 27 nach oben hin verlängert und erweitert sich an einem dem Kragen 24 zugewandten Ende zu einem Verbindungsflansch. An dem Verbindungsflansch ist die Rohrführung 26 mit dem flexiblen Element 28 des Anschlussterminals 22 verbunden. Die Rohrführung 26 ist aus einem zweiten Material gefertigt, welches gegenüber einem ersten Material aus dem das Anschlussterminal 22 gefertigt ist ein größeres Elastizitätsmodul aufweist. Entsprechend werden bei einer Wärmeausdehnung des Anschlussterminals 22 auftretende Kräfte über eine elastische Formänderung des flexiblen Elements 28 des Anschlussterminals 22 aufgenommen. Vorteilhafter Weise wird somit keine aus der Wärmeausdehnung resultierende Kraft über die Rohrhülse 26 und insbesondere deren Hülsenabschnitt 27 auf das Fixiermaterial 16 übertragen oder eine solche Übertragung zumindest auf ein unbedenkliches Maß reduziert.
Der als flexibles Element 28 dienende hülsenförmige Abschnitt des Anschlussterminals 22 umschließt den zylindrischen Pinabschnitt des Anschlussterminals 22, wobei eine Längsachse des hülsenförmigen Abschnitts konzentrisch zu einer Längsachse des zylindrischen Pinabschnitts angeordnet ist und ein zweiter Spalt 34 zwischen einer Innenseite des hülsenförmigen Abschnitts bzw. dem durch diesen gebildeten flexiblen Elements 28 und dem zylindrischen Pinabschnitt vorliegt. Figur 7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel einer Durchführung 10, bei dem ähnlich wie im sechsten Ausführungsbeispiel der Figur 6 ein hülsenförmiger Abschnitt des Anschlussterminals 22 als ein flexibles Element 28 ausgebildet ist.
Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Figur 6 weist der als flexibles Element 28 dienende Abschnitt des Anschlussterminals 22 hier einen geringeren Außendurchmesser auf als der Kragen 24 auf und der Kragen 24 ist ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 4 und 5 mehrstufig ausgestaltet. Des Weiteren weist die Rohrführung 26 hier keinen als Verbindungsflansch dienenden Bereich mit vergrößertem Durchmesser auf. In dem dargestellten Beispiel sind Außen- und Innendurchmesser der Rohrführung 26 und des flexiblen Elements 28 identisch ausgestaltet. Da das erste Material des Anschlussterminals 22 und damit des einstückig damit ausgeführten flexiblen Elements 28 ein geringeres Elastizitätsmodul als das zweite Material der Rohrführung 26 aufweist werden durch Wärmeausdehnung des Anschlussterminals 22 auftretende Kräfte über eine elastische Verformung des flexiblen Elements 28 aufgenommen und die Form der Rohrführung 26 bleibt im Wesentlichen unverändert.
In Figur 8 ist ein Beispiel für ein Relais 200 dargestellt, welches beispielsweise als ein Hochleistungsrelais für ein Elektrofahrzeug ausgebildet ist. Das Relais 200 umfasst ein Gehäuse 100 mit einem becherförmigen Gehäuseteil 12. Das Gehäuseteil 12 weist einen Boden 101 und eine Seitenwand 102 auf. Das Gehäuseteil 12 ist mit einem Deckel 103 zu dem Gehäuse 100 gefügt. Das Gehäuseteil 12 umfasst zwei im Boden 101 angeordnete elektrische Durchführungen 10 mit Anschlussterminals 22, an die ein durch das Relais 200 zu schaltender Stromkreis angeschlossen werden kann. Beispielsweise können dazu elektrische Verbinder mit den Anschlussterminals 22 verschraubt werden. In dem in Figur 8 dargestellten Beispiel sind die Durchführungen 10 wie mit Bezug zu der Figur 6 beschrieben ausgestaltet. Es können aber selbstverständlich auch andere der hierin beschriebenen Durchführungen 10 eingesetzt werden. Im Inneren des Gehäuses 100 ist eine Kontaktierungsvorrichtung 110 angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, in einer ersten Position die beiden Anschlussterminals 22 elektrisch zu verbinden, so dass ein Stromfluss möglich ist, und in einer zweiten Position die beiden Anschlussterminals 22 elektrisch zu trennen, so dass kein Stromfluss möglich ist. Wie in der Darstellung der Figur 8 gezeigt können die Anschlussterminals 22 an ihrer der Kontaktierungsvorrichtung 110 zugewandten Stirnseite eine Kontaktbeschichtung 40 aufweisen, welche aus einem Kontaktwerkstoff besteht. Der Kontaktwerkstoff, beispielsweise Silber oder eine Silber-Kupfer oder Silber-Nickel Legierung, ist beständig gegen Oxidation und reduziert einen elektrischen Kontaktwiderstand zwischen dem jeweiligen Anschlussterminal 22 und der Kontaktierungsvorrichtung 110.
Um die Kontaktierungsvorrichtung von einer Position in die andere zu überführen, ist in dem in Figur 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Aktor 120 vorgesehen, der als ein elektromagnetischer Aktor ausgeführt ist. Für eine elektrische Kontaktierung des Aktors 120 verfügt das Gehäuse 100 über weitere elektrische Durchführungen, welche in der Schnittdarstellung der Figur 6 nicht sichtbar sind.
Über einen Elektromagneten 122 des Aktors 120 kann dann beispielsweise die Kontaktierungsvorrichtung 110 bei Bestromung des Elektromagneten 122 in die erste Position gebracht werden, so dass ein elektrischer Strom zwischen den beiden Anschlussterminals 22 fließen kann. Wird die Bestromung des Elektromagneten 122 beendet, kann beispielsweise über eine Feder 124 die Kontaktierungsvorrichtung 110 in die zweite Position gebracht werden, so dass kein Stromfluss mehr zwischen den beiden Anschlussterminals 22 möglich ist. Zum raschen Löschen eines beim Trennen der Kontaktierungsvorrichtung 110 von den Anschlussterminals 22 gegebenenfalls auftretenden Lichtbogens kann vorgesehen sein, das Innere des Gehäuses 100 mit einem sogenannten Löschgas zu füllen. Da die erfindungsgemäßen Durchführungen 10 hermetisch dicht sind kann das Löschgas nicht aus dem Gehäuse 100 entweichen. Bei dem Relais 200 kann vorgesehen sein, zusätzlich zu dem Aktor 120 eine weitere Betätigungsvorrichtung zum Bewegen der Kontaktierungsvorrichtung 110 vorzusehen. Beispielsweise kann eine pyrotechnische Vorrichtung vorgesehen sein (in der Figur 8 nicht dargestellt), welche bei Bestromen eines Anzünders eine Sprengladung auslöst, die dann die Kontaktierungsvorrichtung 110 rasch in die zweite Position überführt, bei der die Anschlussterminals 22 elektrisch voneinander getrennt sind.
Die Ansprüche sind nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, bei denen einzelne Merkmale der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden.
Bezugszeichenliste
10 Durchführung
12 Gehäuseteil
14 Durchgangsöffnung
16 Fixiermaterial
18 Verstärkungsbauteil
20 Anschlussterminalanordnung
22 Anschlussterminal
23 Gewindebohrung
24 Kragen
26 Rohrführung
27 Hülsenabschnitt
28 flexibles Element
30 Lötverbindung
32 erster Spalt
34 zweiter Spalt
36 Isolationsmaterial
38 Blech
39 Beschichtung
40 Kontaktbeschichtung
100 Gehäuse
101 Boden
102 Seitenwand
103 Deckel
110 Kontaktierungsvorrichtung
120 Aktor 122 Elektromagnet
124 Feder
200 Relais
EL Einglasungslänge d Dicke Gehäusebauteil
D Dicke Verstärkungsbauteil

Claims

Patentansprüche
1 . Durchführung (10) mit einem Anschlussterminal (22), insbesondere für ein Hochleistungsrelais (200), umfassend ein Gehäuseteil (12) mit einer Durchgangsöffnung (14) und eine Anschlussterminalanordnung (20), welche durch die Durchgangsöffnung (14) hindurchgeführt ist und mit einem Fixiermaterial (16) gegen die Durchgangsöffnung (14) abgedichtet ist, wobei die Durchführung (10) ein Verstärkungsbauteil (18) aufweist, welches das Gehäuseteil (12) im Bereich der Durchgangsöffnung (14) verstärkt, und eine Einglasungslänge (EL) des Fixiermaterials (16) größer ist als die Dicke (d) des Gehäuseteils (12), wobei die Anschlussterminalanordnung (20) ein Anschlussterminal (22) aus einem ersten Material und eine Rohrführung (26) aus einem zweiten Material umfasst, wobei die Rohrführung (26) zumindest einen Teil des Anschlussterminals (22) umgibt und das Fixiermaterial (16) zur Abdichtung der Anschlussterminalanordnung (20) zwischen einer Außenwand eines Hülsenabschnitts (27) der Rohrführung (26) und einer Innenwand der Durchgangsöffnung (14) angeordnet ist, wobei zwischen einer Innenwand des Hülsenabschnitts (27) und dem Anschlussterminal (22) ein erster Spalt (32) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussterminalanordnung (20) ferner ein flexibles Element (28) umfasst, über das die Rohrführung (26) mit dem Anschlussterminal (22) verbunden ist, wobei das flexible Element (28) einen Pinabschnitt des Anschlussterminals (22) umgibt, und wobei ein zweiter Spalt (34) zwischen dem Pinabschnitt des Anschlussterminals (22) und dem flexiblen Element (28) vorhanden ist, wobei i) das flexible Element (28) einstückig mit der Rohrführung (26) als ein Abschnitt der Rohrführung (26) mit verringerter Dicke ausgebildet ist, oder ii) das flexible Element (28) aus einem dritten Material gefertigt ist, oder iii) das flexible Element (28) einstückig mit dem Anschlussterminal (22) ausgebildet ist.
2. Durchführung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungsbauteil (18) eine innere Wandung der Durchgangsöffnung (14) verlängert und zusammen mit dem Gehäuseteil (12) die Einglasungs- länge (EL) bereitstellt, oder dass das Gehäuseteil (12) im Bereich der Durchgangsöffnung (14) umgebogen ist, um über die gesamte Eingla- sungslänge (EL) die innere Wandung der Durchgangsöffnung (14) auszubilden, wobei das Verstärkungsbauteil (16) den umgebogenen Abschnitt des Gehäuseteils (12) stützt.
3. Durchführung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialdicke (d) Gehäuseteils (12) im Bereich von 0,5 mm bis 1 mm gewählt ist, wobei bevorzugt eine Dicke (D) des Verstärkungsbauteils (18) so gewählt ist, dass die Einglasungslänge (EL) im Bereich von 1 ,5 bis 3 mm liegt.
4. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussterminal (22) einen Kragen (24) aufweist und das flexible Element (26) gemäß Variante i) oder ii) an einer zur Durchgangsöffnung (14) weisenden Seite des Kragens (24) mit diesem verbunden ist oder dass im Fall einer einstückigen Ausführung mit der Rohrführung (26) gemäß Variante iii) der das flexible Element (28) bildende Abschnitt des Anschlussterminals (22) an der zur Durchgangsöffnung (14) weisenden Seite des Kragens (24) beginnt.
5. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussterminal (22) einen Kragen (24) aufweist und das flexible Element (28) gemäß Variante i) oder ii) an einer seitlichen Fläche des Kragens (24) mit diesem verbunden ist.
6. Durchführung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (24) außerhalb der Durchgangsöffnung (14) angeordnet ist.
7. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrführung (26) an einer zum flexiblen Element (28) weisenden Seite außerhalb der Durchgangsöffnung (14) eine kontinuierliche oder sprunghafte Vergrößerung des Durchmessers aufweist und die Rohrführung (26) mit dem flexiblen Element (28) in diesem Bereich mit vergrößerten Durchmesser verbunden ist.
8. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussterminal (22) an einer nach außen weisenden Seite eine Gewindebohrung (23) zur Befestigung einer Anschlussleitung aufweist.
9. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermaterial (16) und ein angrenzender Abschnitt des Gehäuseteils (12) an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite der Durchführung (10) mit einem Isolationsmatenal (36) überdeckt sind, wobei das Isolationsmatenal (36) bevorzugt als eine Scheibe aus elektrisch isolierendem Material ausgebildet ist oder als eine Beschichtung aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist.
10. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (10) als eine Druckeinglasung ausgebildet ist, bei der ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Gehäuseteils (12) und/oder des Verstärkungsbauteils (18) größer ist als ein Wärmeausdehnungskoeffizient des Fixiermaterials (16).
11 . Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist als des zweite Material und/oder dass das erste Material ein kleineres Elastizitätsmodul aufweist als das zweite Material.
12. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Material gemäß Variante ii) ein kleineres Elastizitätsmodul aufweist als das zweite Material und bevorzugt ein kleineres Elastizitätsmodul aufweist als das erste Material.
13. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Material ausgewählt ist aus einem Buntmetall wie Kupfer oder einer Kupferlegierung, insbesondere Messing, Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
14. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite des Anschlussterminals (22) mit einem Kontaktwerkstoff zur Reduzierung des Kontaktwiderstands und/oder zur Reduktion von Funkenbildung beschichtet ist.
15. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrführung (26) als ein Blechteil ausgestaltet ist wobei im Hülsenabschnitt (27) durch ein oder mehrmaliges Falten des Blechteils die Dicke gegenüber dem als flexibles Element (28) ausgestalteten Abschnitt vergrößert ist.
16. Durchführung (10) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Blechteil ein einseitig beschichtetes Bleichteil ist und das Bleichteil derart gefaltet und angeordnet ist, dass eine beschichtete Seite des Blechteils in Richtung einer Verbindung (30) mit dem flexiblen Element (28) oder dem Anschlussterminal (22) zeigt und eine unbeschichtete Seite des Bleichteils in Richtung des Fixiermaterials (16) weist.
17. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ausgewählt ist aus einem Stahl, insbesondere einem ferntischen Stahl, oder einer Stahllegierung, insbesondere einer Nickelstahllegierung oder einem Chromstahl.
18. Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixiermaterial (16) ausgewählt ist aus einem Glas, einer Glaskeramik oder einer Keramik.
19. Durchführung (10) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Glas ausgewählt ist aus einem Borosilikatglas, einem Nat- rium-Barium-Glas, einem Alkali-Glas, einem Silikatglas oder einem Soda- Glas.
20. Durchführung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussterminalanordnung (20) ein weiteres flexibles Element umfasst, welches mit der Rohrführung (26) verbunden ist, wobei das flexible Element (28) und das weitere flexible Element an entgegengesetzten Seiten bezogen auf die Durchgangsöffnung (14) mit dem Anschlussterminal (22) verbunden sind oder bei einstückiger Ausführung in diesen übergehen.
21. Durchführung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (12) ein becherförmiges Gehäuseteil (12) mit einem Boden (101 ) und Seitenwänden (102) ist.
22. Gehäuse (100) umfassend zumindest eine Durchführung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 .
23. Relais (200) umfassend zumindest zwei Durchführungen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 oder ein Gehäuse nach Anspruch 22 sowie eine Kontaktierungsvorrichtung (110) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen den Anschlussterminals (22) der beiden Durchführungen (10).
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