JP2023041645A - 高電流接続部締め付けねじデバイスならびに高電流電気コネクタおよび高電流ラインコネクタ - Google Patents

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Abstract

【課題】堅牢であり、製造環境において容易に取り扱える高電流ねじコンタクト接続部を提供する。【解決手段】特に自動車分野向けの、高電流電気コネクタのための高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)であって、締め付けねじデバイス(12)の軸方向(Ar)に延び、回転可能ねじ頭部(210)、ねじ込み可能ねじ本体(220)、および好ましくはねじ足部(230)に分けられる締め付けねじ(200)を有し、ねじ頭部(210)は、電磁シールド(214)および/またはシール(216)を備える電気絶縁部(212)を外側に備える、高電流接続部機械的締め付けねじデバイスにより実現する。【選択図】図5

Description

本発明は、特に自動車分野向けの、高電流電気コネクタのための高電流接続部機械的締め付けねじデバイスに関する。加えて、本発明は、いずれの場合も自動車分野向けの、銅またはアルミニウムからなる高電流ラインのための高電流電気コネクタ、高電流ラインコネクタ、および電気エンティティに関する。
地上ベースの電力工学およびそれに類するものよりも先進の電気分野(電気学、電気工学、電力工学等)において、中程度のまたは高い電流もしくは電圧の範囲における電流および電圧を伝送する目的を果たす多数の電気ラインコネクタが知られている。この場合、例えば、短期間にかつ/または恒久的に、温暖な、場合によっては高温の、汚染された、湿潤なかつ/または化学的に過酷な環境において、電力供給および/または電気エネルギーの分配を行うためのラインコネクタは、問題のない電気エネルギー伝送を確実にする。広範な用途に起因して、多数のそのようなラインコネクタが非自動車分野および自動車分野で知られている。
そのような高電流ラインコネクタは例えば、例えば充電式バッテリもしくは充電式バッテリモジュール、または(トラクション)バッテリもしくはバッテリモジュール、インバータ、スイッチギヤアセンブリ等のような電気エンティティに設置され得る。高い燃料コスト、および環境影響を削減する取組みは、例えば自動車分野において、ハイブリッド車または電気自動車を必要とする。これらの車両の一態様は、高い充電および動作用の電流および/または電圧を扱うことであり、ハイブリッド車または電気自動車の該当する構成要素は、それに対応して設計される必要がある。これは例えば、ラインコネクタの高電流/高電圧ライン(例えば銅または好ましくはアルミニウムからなる撚線、導体バー、バスバー等)およびコンタクトデバイス(例えばアルミニウムまたは好ましくは銅からなる端子フィッティング、平坦コンタクト、バスバー等)に関する。
電気エンティティと高電流ラインコネクタとの間の電気的接触を形成するために、厳しい条件も満たすパワー電気機械ねじコンタクト接続部(power electromechanical screw contact connections)を用いることができる。そのような高電流ねじコンタクト接続部により、機械的経路を電気的経路から機能的に分離することができる。機械的経路は、ねじフィッティング、特に鋼-鋼ねじフィッティングの機械的引張応力を伝達するように機能し、電気的経路は、高電流ねじコンタクト接続部の低抵抗電気コンタクト接続部、特に銅-銅接続部として用いられる。
結果として、堅牢であり、典型的な製造環境において容易に取り扱い可能な高電流ねじコンタクト接続部が提供される。加えて、そのような高電流ねじコンタクト接続部は、容易に分離可能(診断、再生利用)であり、同時に耐衝撃性である。そのような高電流ねじコンタクト接続部は、バッテリモジュールとの接触を形成するため、および電力アーキテクチャの様々な終端パネルにおける他の接続部のために、多様にかつフレキシブルに用いることができる。高電流ラインコネクタを改善するため、特にそれらをより効果的に設計し、その過程でそれらのコスト効果を高めるための取組みが、継続的になされている。したがって、本発明の目的は、改善された高電流ねじコンタクト接続部を提示することにある。
本発明の目的は、独立請求項に係るいずれの場合も自動車分野向けの、高電流電気コネクタのための高電流接続部機械的締め付けねじデバイスにより、銅またはアルミニウムからなる高電流ラインのための高電流電気コネクタにより、高電流ラインコネクタにより、および電気エンティティにより実現される。本発明の有利な発展形、追加の特徴および/または利点が、従属請求項および以下の説明から収集され得る。
本発明の範囲内において、高電流ラインコネクタの高電流電気コネクタの構造の複数の層におけるねじ込み可能な接続部を不可避的にもたらす「孔」は、適用例によっては問題となる場合があることが判明している。本発明によれば、これは、本発明に係る(高電流接続部)機械的締め付けねじデバイスにより、すなわち生じる孔に関わらず、解決される。
本発明に係る締め付けねじデバイスは、締め付けねじデバイスの軸方向に延び、回転可能ねじ頭部、ねじ込み可能ねじ本体、および好ましくはねじ足部に分けられる締め付けねじを備え、ねじ頭部は、電磁シールドおよび/またはシールを備える電気絶縁部を外側に備える。この場合、電気絶縁部は、締め付けねじデバイスの周方向において実質的に完全にまたは完全にねじ頭部を取り囲んでいてよい。
本発明によれば、特に材料の不所望な移動および/またはシールドに対する干渉の原因となっていたこれらの「孔」が「塞がれる」。これは、特に追加の生産工程または追加の別個の構成部品なしで、すなわち追加の組み立て工程なしでまたは追加の要素が組み付けられる必要なく、本発明に従って実現される。本発明によれば、既存の締め付けねじデバイスを本発明に従って設計すれば十分である。締め付けねじデバイスは、この場合、例えば射出成形機械において(この目的で、場合によっては電磁シールドのみが追加の挿入部品として必要となる)、単一の自動化可能な生産工程で製造されてよい。この場合、場合によっては高電流コネクタのハウジングを適合させる必要があるが、これは同様に、追加の生産工程および追加の構成部品なしで管理される。
ねじ頭部は、電気絶縁部に埋め込まれてよい。この場合、電気絶縁部は、ねじ頭部の軸方向において実質的に完全にまたは完全に延びていてよい。電気絶縁部は、電磁シールドが径方向外方に直接配置され、かつ/またはシールが径方向外方に直接または間接的に配置されている周面を備えてよい。この場合、軸方向においてさらに延びる周面は、電気絶縁部において卵形、楕円形または円形であるように設計されてよい。電気絶縁部は、ねじ頭部の外側において、電磁シールドの内側において、またはねじ頭部と電磁シールドとの間において射出成形されてよい。
電気絶縁部は、電磁シールドが外側に配置されている端面を備えてよい。シールは、電磁シールドの周面の径方向外方に周方向に配置されてよい。加えて、ねじ頭部および/または電磁シールドは、ねじ回し器具のための外側プロファイルまたは内側プロファイルを備えてよい。ねじ頭部は、電気絶縁部に固定的に置かれてよい。加えて、電気絶縁部は、電磁シールドに固定的に置かれてよい。さらに、シールは、電気絶縁部に固定的に置かれてもよく、または電磁シールドに固定的に置かれてもよい。
電磁シールドは、ねじ頭部を完全に覆うポットの形態であってよい。好ましくは、電磁シールドは、シュラウドの形態である。電磁シールドは、深絞り加工された電磁シールドの形態であってよい。シールは、好ましくは少なくとも1つの封止リップを有するリングシールまたはスリーブシールの形態であってよい。好ましくは、シールは、エラストマーシールの形態である。シールは、電気絶縁部または電磁シールドに射出成形されてよい。好ましくは、締め付けねじは、金属または金属合金、および特に鋼から作製される。加えて、電気絶縁部は、プラスチックから作製されることが好ましい。
ねじ頭部は、高電流コネクタの高電流電気コンタクトデバイスを機械的に締め付けることを可能とする顎部(chin)を備えてよい。この場合、通常はリング面の形態である顎部を介して、コンタクトデバイスへのねじ頭部の力の移送が生じる。ねじ本体は、実質的に平滑なねじ軸部、および上記ねじ軸部と軸方向に隣接するねじ山付き軸部を備えてよい。この場合、ねじ山付き軸部は、雄ねじ(好適)または雌ねじを備えてよい。
ねじ山付き軸部またはねじ足部は、ねじ山付き軸部から離れる向きに突出するタッチガードを備えてよい。この場合、ねじ足部は、ねじ山付き軸部の自由長手方向終端部分の形態であってよく、例えば、ねじ山付き軸部およびねじ足部から離れる向きに突出するタッチガードが挿入される凹部を備えてよい。好ましくは、タッチガードは、ねじ山付き軸部および/またはねじ足部に射出成形されてもよく、またはねじ足部の周囲に射出成形されてもよい。タッチガードは、当然、プラスチックから形成されることが好ましい。
一実施形態において、ねじ頭部は、外側プロファイル(例えばn角形の外側プロファイルまたはそれに類するもの)(のみ)を備えてよく、場合により、電磁シールドは、外側プロファイルの電気絶縁部の前端部および径方向外方に配置されてよく、電気絶縁部は、径方向外周壁(形態)を備えてよく、周壁は、外側プロファイルに対して、かつ場合により外側プロファイルの電磁シールドに対して離隔していてよく、場合により、電磁シールドは、少なくとも一方側または両側(比較的大きい領域)において周壁を覆っていてよく、かつ/または、場合により、シールは、周壁の径方向外方または電磁シールドの径方向外方に配置されてよい。
一実施形態において、ねじ頭部は、内側プロファイル(例えばn角形の内側プロファイルまたはそれに類するもの)を備えてよく、場合により、電磁シールドは、内側プロファイルの電気絶縁部の前端部および径方向内方に配置されてよく、電気絶縁部は、径方向外周壁(面)を備えてよく、この周壁は、内側プロファイルに対して、かつ場合により内側プロファイルの電磁シールドに対して離隔していてよく、場合により、電磁シールドは、少なくとも部分的に周壁を覆っていてよく、かつ/または、場合により、シールは、周壁または電磁シールドの径方向外方に配置されてよい。
本発明に係る高電流コネクタは、(高電流接続部)機械的締め付けねじデバイス、および電気的(高電流)相手側コンタクトデバイスと電気的接触を形成するための電気的(高電流)コンタクトデバイスを備え、コンタクトデバイスは、締め付けねじデバイスにより相手側コンタクトデバイスに対して機械的に締め付けることが可能であり、高電流コネクタの機械的締め付けねじデバイスは、本発明に従って設計される。
特に、高電流(プラグタイプ)コネクタは、ハイブリッド車または電気自動車、すなわち電気トラクションエンジンを有する自動車において、電気エネルギーの伝送のために用いられてよい。この場合、高電流コネクタは、特に車両の(トラクション)バッテリへの(充電、充電動作モード、回復動作モード)、および/またはバッテリからの((電気)走行動作モード、回復動作モード)エネルギーの伝送のために用いられてよい。コンタクトデバイスは、好ましくはバスバーの形態であってよい。
コンタクトデバイスは、高電流ラインのための電気コンタクト部分と、機械的締め付け部分と、接触面を有する電気コンタクト部分とを備えてよい。この場合、コンタクトデバイスは特に、角度が付けられるように設計されてよく、高電流ラインのためのコンタクト部分および締め付け部分は、(場合により段差を含んで)主にまたは実質的に一方向において互いに一体に隣接し、コンタクト部分は、接触面が締め付け部分から実質的に垂直に突出する。コンタクト部分は、この場合、実質的に中空円筒状であるように設計されることが好ましく、締め付けねじデバイスは、コンタクト部分を通して延びる。この(可能な限り)厚い中空円筒の自由端面は、接触面を形成する。
高電流コネクタは、締め付けねじデバイスの電磁シールドにより電気的に接触可能である電磁シールドを備えてよい。この場合、特に締め付けねじデバイスの電磁シールドの実質的に全周または全周により、高電流コネクタの電磁シールドと電気的接触を形成することができる。追加の要素、例えばEMCシールにより、締め付けねじと締め付けねじのシールドおよび/または締め付けねじデバイスのシールドと高電流コネクタのシールドとの間の電気的接触を生成することもできる。加えて、高電流コネクタは、締め付けねじデバイスを挿入するための貫通凹部を有するハウジングを備えてよい。電気絶縁ハウジングは、当然、プラスチックから形成されることが好ましい。
高電流コネクタの電磁シールドは、コンタクトデバイスの電気絶縁被覆(electrically insulating cladding)(ハウジング)に配置されてよい。電気絶縁被覆は、当然、プラスチックから形成されることが好ましい。電気絶縁被覆は、外側に電磁シールドのシールド部分を各々が備える2つの被覆部分を備えてよい。この場合、被覆部分は、上側被覆部分および下側被覆部分の形態であってよく、シールド部分は同様に、上側シールド部分および下側シールド部分の形態であってよい。2つの被覆部分は、互いにラッチにより保持されてよく、2つのシールド部分は、互いに導電接触している。
締め付けねじデバイスのシールを、貫通凹部の内面と封止接触させることが可能であってよく、または封止接触させていてよい。代替として、または加えて、シールを、貫通凹部の内側および締め付けねじデバイスの外側に封止接触させることが可能であってよく、または封止接触させていてよい。締め付けねじデバイスは、紛失防止を図るようにハウジングにおける貫通凹部に収容されてよい。ハウジングは、コンタクトデバイスがその電気絶縁被覆および電磁シールドと共に間に収容されている2つのハウジング部分を備えてよい。この場合、ハウジング部分は、2つのハウジングサイド部分の形態であってよく、ハウジング部分またはハウジングサイド部分は、互いにラッチにより保持される。
ハウジングにおける貫通凹部は、保護キャップにより覆われることが可能であってよく、保護キャップは、ハウジングに軸受により取り付けられた保護キャップスライダの形態であってよい。
高電流コネクタは、少なくとも約100A、200A、300A、400A、500A、750A、1kAまたは1.25kAの常時電流を対象に設計されてよい。この場合、高電流コネクタはさらに、いずれの場合もより大幅に高い短期的な電流(例えば動的駆動モード、約+175%、+200%、+250%、+300%、+350%、+400%、+500%)に耐え得るように構成されてよい。高電流コネクタは、少なくとも約200V、300V、400V、500V、600V、750V、1kV、1.25kV、1.5kV、1.75kVまたは2kVの電圧を対象に設計されてよい。この場合、高電流コネクタはさらに、いずれの場合もより大幅に高い短期的な電圧(例えば動的駆動モード、約+175%、+200%、+250%、+300%、+350%、+400%、+500%)に耐え得るように構成されてよい。
高電流コネクタは、例えばLV214またはそれに類するものに従って、クラスのまたは厳格度2、3および/または4による振動要件を満たしていてよい。特に、クラスのまたは厳格度3による振動要件が、高電流コネクタにより満たされる。加えて、高電流コネクタが、例えばLV214またはそれに類するものに従って、クラスのまたは厳格度4および/またはそれ以上による振動要件を満たさないことも可能であり得る。高電流コネクタは、約40℃~約80℃、約40℃~約100℃、約40℃~約120℃、約40℃~約140℃、約40℃~約150℃、約40℃~約160℃、約40℃~約170℃または約40℃~約180℃の使用温度を対象に設計されることが好ましい。
本発明に係る(高電流)ラインコネクタは、本発明に係る少なくとも1つの(高電流接続部)機械的締め付けねじデバイスおよび/または本発明に係る少なくとも1つの高電流電気コネクタを備える。この場合、高電流ライン接続部のまたは高電流ラインの単一の長手方向終端部分または両方の長手方向終端部分が、本発明に係る高電流コネクタを備えてよい。加えて、第1の場合において、第2の長手方向終端部分が、例えば入口のためのソケット等のような別の高電流コネクタを備えてよい。高電流コネクタまたはラインコネクタは、バッテリモジュール、およびバッテリとは別のさらなる高電流接続部との接触を形成し、それらを接続するための、フレキシブルに使用可能な、コンパクト、堅牢かつ接触安全性のソリューションである。
コンタクトデバイスは、そのコンタクト部分において高電流ラインを備えてよい。コンタクト部分と高電流ラインとの間の電磁的接続は、物質的に一体のものであることが好ましい。コンタクト部分またはコンタクトデバイスを高電流ラインと一体に形成することも可能である。高電流コネクタの電磁シールドは、高電流ラインとのコンタクトデバイスのコンタクト部分の接続領域を遮蔽してよい。加えて、ラインコネクタは、本発明に係る厳密に2つの高電流電気コネクタを備えてよく、場合によっては2つよりも多くが用いられてもよい。
高電流ラインは、電磁的に遮蔽された高電流ライン接続部に埋め込まれてよい。加えて、高電流コネクタの電磁シールドは、高電流ラインの電磁シールドと導電接触していてよい。さらに、高電流ラインの外側電気絶縁部が、ハウジングに対して封止され、ラッチ手段により固定されてよい。
本発明に係るエンティティは、本発明に係る(高電流接続部)機械的締め付けねじデバイス、本発明に係る高電流電気コネクタ、および/または本発明に係る電気的(高電流)ラインコネクタを備える。この場合、エンティティは、例えば強電ユニット、強電デバイス、強電モジュール、強電装置、強電設備、強電システム、充電式電池または電池のモジュール、充電式電池または電池、強電インバータ(前輪駆動および/または後輪駆動用)、強電スイッチギヤアセンブリ等の形態であってよい。この場合、ラインコネクタは、例えば2つのそのようなエンティティの間に配置されてよい。
縮尺通りでない添付の模式的図面を参照して、例示的実施形態に基づき、本発明を以下でより詳細に説明する。同一、固有または類似の構成および/または機能を有する部分、要素、構成部品、ユニット、構成要素および/またはパターンは、図面の説明(以下を参照)、符号の説明、特許請求の範囲、および図面の各図において、同じ参照符号により識別される。本発明の説明(上記を参照)において説明されていない、図面に示されていない、および/または確定的でない可能な代替例、本発明の例示的実施形態に関する静的および/または運動学的な反転、組み合わせ等、またはその構成要素、パターン、ユニット、構成部品、要素または部分が、符号の説明および/または図面の説明からさらに収集されてよい。
本発明の場合において、特徴(部分、要素、構成部品、ユニット、構成要素、機能、変数等)は、肯定的構成、すなわち存在していてもよく、または否定的構成、すなわち存在しなくてもよい。本明細書(説明(本発明の説明(上記を参照)、図面の説明(以下を参照))、符号の説明、特許請求の範囲、図面)において、否定的特徴は、それが本発明に従って存在しないことに意義がない場合には、特徴として明示的に説明されていない。すなわち、実際に実施され、先行技術により構成されない本発明は、上記特徴を省略することで成り立つ。
本明細書の特徴は、指定された方式および/または態様のみならず、別の方式および/または態様(分離、組み合わせ、置換、追加、単独、省略等)において用いられてもよい。特に、説明、符号の説明、特許請求の範囲および/または図面において、特許請求の範囲および/または説明における特徴を、参照符号およびそれに割り当てられた特徴に基づいて置換、追加または省略することが可能であり、またはその逆も同様である。さらに、特許請求の範囲における特徴は、結果として、より詳細に解釈および/または指定されてよい。
説明の特徴は、((最初には大部分が未知の)先行技術に鑑みて)任意選択的特徴として解釈されてもよく、すなわち、各特徴は、任意選択的、随意または好適な特徴、すなわち必須でない特徴として見なされてよい。したがって、特徴を、場合によってはその周辺を含め、例示的実施形態から分離することが可能であり、その場合、上記特徴を一般化された発明概念に転換することが可能である。例示的実施形態における特徴の不存在(否定的特徴)は、その特徴が本発明に関して任意選択的であることを示す。加えて、特徴に関する種類用語の場合、その特徴に関する一般的用語も暗示的に理解されてよく(場合によっては副区分へのさらなる階層的分類等)、その結果、例えば等価的効果および/または等価性を考慮して、その特徴の一般化が可能である。
例示にすぎない図面は、以下の通りである。
高電流相手側コネクタと共にプラグ接続された、本発明に係る高電流ライン接続部の本発明に係る高電流電気コネクタの一実施形態の中央切断斜視図である。 本発明に係る高電流電気コネクタにおける本発明に係る電気的締め付けねじデバイスの第1の実施形態の、全ての側において切り取られた中央切断斜視図(図2)である。 本発明に係る高電流電気コネクタにおける本発明に係る電気的締め付けねじデバイスの第1の実施形態の、全ての側において切り取られた中央切断側面図(図3)である。 本発明に係る高電流電気コネクタにおける本発明に係る電気的締め付けねじデバイスの第2の実施形態の、全ての側において切り取られた中央切断斜視図(図4)である。 本発明に係る高電流電気コネクタにおける本発明に係る電気的締め付けねじデバイスの第2の実施形態の、全ての側において切り取られた中央切断側面図(図5)である。
(トラクション)バッテリは、ハイブリッド車または電気自動車のドライブトレインの電化の不可欠な部品である。そのようなバッテリは、バッテリモジュールを形成するように各々組み合わされる多数の個別セルからなる。充電、走行および回復の動作モード中における電気エネルギーの全てが、これらのバッテリモジュールの高電流ライン接続部を介してバッテリに安全に流れ込み、またはバッテリから除去可能でなければならない。したがって、そのようなライン接続部およびその強電コンタクト接続部は、物理的スペースに関する制約条件下において、高電力充電サイクル中の数分間にわたって、600Aまでの、および将来的にはさらにこれを超える常時電流を伝導することが可能でなければならず、一方で動的駆動モードでは、数秒間にわたって大幅に高い電流を移送する必要がある(少なくとも+175%~場合によっては+500%超)。これらの電流の電圧についても同様である。
加えて、バッテリモジュールのそのような高電流コンタクト接続部は、バッテリ保護(過熱保護)、バッテリ管理(充電状態)、セルバランシング(バッテリモジュール間の充電バランシング)、機械的保護等のための物理層を提供する。この目的で、良好な疲労強度を有するが取り外し可能なバッテリの各個別モジュールのコンタクト接続部が必要とされる。そのようなコンタクト接続部は、車両の寿命にわたり一体化されたシステムとして構成される必要があるのみならず、振動および温度の影響が寿命にわたって許容できない程度までコンタクト接続部の機械的特性および電気的特性に影響しないように堅牢である必要もある。加えて、このコンタクト接続部は、電動車などの高電圧システムにおける高電流および高電圧によるリスクが生じないようにするために、接触安全性(touch-safe)である必要がある。
以下および上記では単に締め付けねじデバイス(12)とも(同様に高電流接続部相手側締め付けねじデバイス52とも)称する本発明に係る高電流接続部機械的締め付けねじデバイス12、本発明に係る高電流コネクタ10、および、以下および上記では単にラインコネクタ(1)とも称する本発明に係る高電流ラインコネクタ1の別形の2つの実施形態の例示的実施形態に関して、本発明を以下でより詳細に説明する。
好適な例示的実施形態を用いて本発明をさらにより詳細に説明および例示するが、本発明は開示の例示的実施形態によって制約されるものではなく、より根本的な性質ものである。本発明の保護範囲から逸脱しない限りにおいて、それらおよび/または上記(本発明の説明)から他の変形例を導き出すことができる。本発明は、エンティティの場合(上記を参照)、概して電気分野において用いられ得る。ここで、地上ベースの電力工学およびそれに類するもの(超高~最大の電流および電圧)が1つの例外となる。
図面は、本発明の理解に必要な本発明の対象の物理的部分のみを示す。コネクタおよび相手側コネクタ、コンタクトデバイスおよび相手側コンタクトデバイス等のような記載は、同義に解釈されるべきであり、すなわち、いずれの場合も互いに交換可能であり得る。図面に関する本発明の説明は、以下において、締め付けねじデバイス12(図2~図5参照)およびその接続相手である相手側締め付けねじデバイス52(図1参照)の軸方向Ar(軸)、径方向Rr(径)および周方向Ur(接線)に関する。
図1は、本発明に係るラインコネクタ1:10、(20、)...;10、(20、)10;...、(20、)10により電気的に接触可能であるエンティティ0を示す。エンティティ0は、この目的で、この場合はエンティティ0における外側のソケット50として設置される高電流相手側コネクタ50を備える。高電流相手側コネクタ50は、相手側コンタクト部分516を有する、好ましくは中実の高電流相手側コンタクトデバイス51(以下では単に相手側コンタクトデバイス51)をハウジング55に備える。相手側コンタクト部分516は、この場合、実質的に中空円筒状であるように設計され、この(可能な限り)厚い(通電性能)中空円筒の自由端面は、相手側接触形成領域5160を形成する。相手側コンタクトデバイス51は、銅またはアルミニウムを含むことが好ましい。
相手側コンタクト部分516は、相手側コンタクトデバイス51の相手側機械的締め付け部分514から特に実質的に垂直に突出する。相手側締め付け部分514は、高電流ラインのための相手側コンタクトデバイス51の相手側コンタクト部分512と一体に結合することが好ましい。相手側締め付け部分514、および相手側接触形成領域5160を有する相手側コンタクト部分516は、相手側機械的締め付けねじデバイス52が収容され得る、相手側コンタクトデバイス51における(好ましくは一定の直径を有する)(同軸の)貫通凹部513を備える。当然、相手側コンタクトデバイス51の他の構成を用いることもできる。
相手側締め付けねじデバイス52は、この場合、相手側ねじ頭部610、および、上記相手側ねじ頭部610と軸方向Arに隣接して雌ねじを有する相手側ねじ本体620を有するねじ山付きスリーブの形態である。当然、別の実施形態では雄ねじを用いることもできる。好ましくは、リング状のタッチガード632が相手側ねじ本体620の自由端に配置される。相手側ねじ頭部610は、相手側コンタクト部分516に対向する顎部611で相手側コンタクトデバイス51の相手側締め付け部分514に載り、相手側締め付けねじデバイス52が相手側コンタクトデバイス51における貫通凹部513を通して差し込み可能となることを防止する。
高電流コネクタ10の好ましくは中実の高電流コンタクトデバイス11(以下では単にコンタクトデバイス11)のコンタクト部分116の接触面1160により、電気的相手側接触形成領域5160と電気的接触を形成することができる。コンタクト部分116は、コンタクトデバイス11の機械的締め付け部分114から特に実質的に垂直に突出する。締め付け部分114は、高電流ライン22のためのコンタクトデバイス11のコンタクト部分112と一体に結合することが好ましい。コンタクトデバイス11は、銅またはアルミニウムを含むことが好ましい。高電流ライン22は、全ての実施形態について、例えば(剛性の)導体バー、バスバー、(限定的に可撓性の)導体撚り線等の形態であってよく、アルミニウムまたは銅を含むことが好ましい。
コンタクト部分116は、この場合、相手側コンタクト部分516と同様に、実質的に中空円筒状であるように設計され、この(可能な限り)厚い(通電性能)中空円筒の自由端面は、接触面1160を形成する。締め付け部分514と、接触面1160を有するコンタクト部分516とは、機械的締め付けねじデバイス12が収容され得る、コンタクトデバイス11における(同軸の)貫通凹部113を備える。この場合、貫通凹部113は、段差を有するように設計されてよく、締め付けねじデバイス12の中心配置の理由(ねじ本体220、以下を参照)から、貫通凹部113がコンタクト部分116において有する半径よりも、貫通凹部113が締め付け部分114において有する半径の方が小さい。当然、コンタクトデバイス11の他の構成を用いることもできる。
締め付けねじデバイス12の本発明に係る実施形態を、図2~図5を参照して以下でさらにより詳細に説明する。
使用準備ができているラインコネクタ1の場合、好ましくは高電流ライン接続部20の高電流ライン22は、高電流コネクタ10のコンタクトデバイス11のコンタクト部分112に電気的に接続され、高電流ライン接続部20は、高電流ライン接続部20の2つの電気絶縁層の間に配置された電磁シールド24を備えることが好ましい(図1参照)。
本発明に係るラインコネクタ1は、締め付けねじデバイス12の本発明に係る一実施形態を有する本発明に係る少なくとも1つの高電流コネクタ10を備える。加えて、ラインコネクタ1は、本発明に係る1つの高電流コネクタ10に加えて、第2の高電流コネクタ(10)を備えてよく、これは、本発明に従って設計され[10、(20、)10;...]、または本発明に従って設計されない[10、(20、)...;...、(20、)10]。この場合、当然、例示されているものとは異なる高電流ライン接続部20が用いられることも可能である。
コンタクトデバイス11は、好ましくはそこに物質的に一体に固定された高電流ライン22と共に、電気絶縁被覆13に収容されることが好ましい。この場合、好ましくは、それに加えて、高電流ライン22への移行領域およびしたがって高電流ライン22の長手方向終端部分も、絶縁被覆13に収容される。絶縁被覆13は、2つの被覆部分131、132、特に上側被覆部分131および下側被覆部分132を備えてよい。
好ましくは、高電流コネクタ10の電磁シールド14が電気絶縁被覆13の外側に配置され、この電磁シールド14は、高電流ライン22の電磁シールド24と電気的接触を形成する。加えて、高電流コネクタ10および高電流相手側コネクタ50の差し込み状態において、高電流相手側コネクタ50の電磁シールドにより、高電流コネクタ10の電磁シールド14との電気的接触が形成される。電磁シールド14は、2つのシールド部分141、142、特に上側シールド部分141および下側シールド部分142を備えてよい。
高電流ライン22の長手方向終端部分、その電気絶縁被覆13およびその電磁シールド14を含めた、コンタクトデバイス11を含むこの積層体は、ハウジング15に収容されることが好ましい。コンタクトデバイス11の締め付け部分114の一領域において、ハウジング15は、好ましくは紛失防止を図るように(例えば器具のためのアクセス開口部を有するキャップの形態の紛失防止手段1532)締め付けねじデバイス12が収容される貫通凹部153を備える。
貫通凹部153の内面1530は、締め付けねじデバイス12のシール216のための封止面1530の形態であってよい。代替として、または加えて、これは逆に設計されてよく、すなわち、貫通凹部153は、締め付けねじデバイス12のための内側のシールを備える。貫通凹部153は、保護キャップ154により被覆可能であってよい。この場合、保護キャップ154は、保護キャップスライダ154の形態であってよい。当然、別の保護キャップ154、例えば折りたたみ可能保護キャップ、別個の保護キャップ等が用いられてもよい。
図2~図5および特に図3~図5が参照される締め付けねじデバイス12は、相手側締め付けねじデバイス52とのねじ込み相互作用において、高電流および高電圧を伝送するために、コンタクトデバイス11(締め付けねじデバイス12が対応)のコンタクト部分116の接触面1160を相手側コンタクトデバイス51(相手側締め付けねじデバイス52が対応)の相手側コンタクト部分516の相手側接触形成領域5160に対して機械的、恒久的かつ固定的に締め付ける目的を果たす。この目的で、締め付けねじデバイス12および相手側締め付けねじデバイス52は、互いにねじ込まれ、締め付けねじデバイス12(雄ねじ)が相手側締め付けねじデバイス52(雌ねじ)にねじ込まれることが好ましい。当然、これは運動学的に逆になるように設計されてもよい。
この場合、コンタクトデバイス11の締め付け部分114の外側に固定的に載る締め付けねじデバイス12(顎部211、以下を参照)から開始して、また相手側コンタクトデバイス51の相手側締め付け部分514の外側に固定的に載る相手側締め付けねじデバイス52(顎部611)から開始して、コンタクト部分116および相手側コンタクト部分516は、積み重なって押し付けられ、互いに対して固定的に保持される。この場合、締め付けねじデバイス12および相手側締め付けねじデバイス52からなるねじ複合体は、コンタクト部分116および相手側コンタクト部分516における貫通凹部113、513を通して延びる。
締め付けねじデバイス12の、図3および図5を参照のそれぞれの実施形態は、軸方向Arにおいて一列に並んで、ねじ頭部210、ねじ本体220、および、好ましくはそれらに加えて、特に目立つねじ足部230を一体に備える、部分ねじ山付きねじ200(ボルト200)の形態の締め付けねじ200を備える。この場合、ねじ足部230は、タッチガード232が設けられるねじ本体220の突出部の形態である。ねじ足部230を例えば凹部の形態でねじ本体220に一体化し、次いでタッチガード232をそこに嵌合することも可能である。タッチガードは次いで、ねじ足部230に置かれ、ねじ本体220から離れる向きに突出する。
ねじ本体220はこの場合、締め付けねじデバイス12をコンタクトデバイス11の締め付け部分114において中心に配置するために、実質的に平滑なねじ軸部222を備える。ねじ軸部222は、締め付けねじデバイス12を相手側締め付けねじデバイス52にねじ込むことを可能とする雄ねじ(場合によっては雌ねじも)を有するねじ山付き軸部224と結合する。この場合、ねじ頭部210は、コンタクト部分116に対向する顎部211で締め付け部分114に載り、締め付けねじデバイス12がコンタクトデバイス11における貫通凹部113を通して差し込み可能となることを防止する。
ねじ頭部210は、少なくとも部分的に、しかし好ましくは顎部211まで、電気絶縁部212に埋め込まれ、ねじ頭部210および電気絶縁部212は、固定された複合体を形成する。ねじ頭部210は、この場合、専らポジティブ型(ねじ頭部210の材料の存在、例えばn角形の外側プロファイルまたは類するもの、図3)または追加的にネガティブ型(ねじ頭部210の材料の不存在、例えばn角形の内側プロファイルまたはそれに類するもの、図5)を含んでよい。
ねじ頭部210は、その形態に関わらず、電磁シールド214および/またはシール216を備えてよい。電磁シールド214は、電気絶縁部212に埋め込まれてもよく、電気絶縁部212の外側に設けられてもよい。この場合、電磁シールド214は、高電流コネクタ10の電磁シールド14と電気的接触が形成可能なように、ねじ本体220の方向に軸方向Arに遠く延びる。この場合、シールド214は、シールド14と直接的な電気的接触を形成してよく、かつ/または、それらの間の追加の構成部品、例えばEMCシールなどの援助により電気的接触が生成されてよい。加えて、電磁シールド214は、好ましくは周方向Urにおいて完全に、電気絶縁部212および/またはねじ頭部210を取り囲む。
シール216は、ねじ頭部210の径方向外方において周方向Urの全周にわたって設けられることが好ましく、シール216は、電気絶縁部212(図3)または電磁シールド14(図5)のいずれかに置かれる。この場合、シール216は、別個の構成部品であってもよく、または、物質的に固定的に、特に射出成形プロセスにより、ねじ頭部210または電気シールド14に接続されてもよい。
第1の実施形態(図3)の締め付けねじ200のねじ頭部210は、ねじ軸部222の径方向Rr外方で鍔部と結合し、下側リムが顎部211を形成する外側プロファイルを備える。電気絶縁部212は、この外側プロファイルの外側に設けられ、電気絶縁部212の周壁2120が、電気的に絶縁されたねじ頭部210を好ましくは周方向Urにおいて完全に径方向Rrに間隔を空けて取り囲む。周壁2120は、電気絶縁部212にポット形状を与える。
シール216が、周壁2120の径方向Rrの周面2122に配置され、シール216の好ましくは少なくとも1つの封止リップが径方向Rr外方に突出する。シール216および電気絶縁部212により、締め付けねじデバイス12をハウジング15における貫通凹部153の封止面1530に対して封止することができる。加えて、締め付けねじ200の本実施形態においては、電磁シールド214が用いられてよい。
第2の実施形態(図5)の締め付けねじ200のねじ頭部210は、ねじ軸部222の径方向Rr外方で鍔部と結合し、下側リムが顎部211を形成するポット形状の内側プロファイルを備える。電気絶縁部212は、内側、端面および外側においてこの内側プロファイルに配置され、電気絶縁部212の外周壁2120は、ポット形状の内側プロファイルの外側に直接載る。
電磁シールド214は、周壁2120の径方向Rrの周面2122、電気絶縁部212の軸方向Arの端面、および内側プロファイルにおける電気絶縁部212の内壁に配置される。シール216が、電磁シールド214の径方向Rrの周面2142に配置され、シール216の好ましくは少なくとも1つの封止リップが径方向Rr外方に突出する。シール216および電気絶縁部212により、締め付けねじデバイス12をハウジング15における貫通凹部153の封止面1530に対して封止することができる。加えて、締め付けねじ200の本実施形態においては、電磁シールド214が省略されてよい。
0 電気エンティティ
1 (電気的)(高電流)ラインコネクタ[10、(20、)...;10、(20、)10;...、(20、)10]

10 (電気的)高電流コネクタ
11 (電気的)高電流コンタクトデバイス
112 高電流ライン22のための(電気的)コンタクト部分
114 (機械的)締め付け部分
113 貫通凹部
116 接触面1160を有する(電気)コンタクト部分
1160 接触面
12 (機械的)(高電流接続部)締め付けねじデバイス
200 場合により部分ねじ山付きねじ(ボルト)の形態の締め付けねじ
210 ねじ頭部
211 顎部
212 電気絶縁部
2120 周壁
2122 電磁シールド214またはシール216の周面
2124 場合により電磁シールド214の端面
214 電磁シールド
2142 場合によりシール216の周面
216 シール
220 ねじ本体
222 ねじ軸部
224 雄ねじまたは雌ねじを有するねじ山付き軸部
230 ねじ足部
232 タッチガード
13 電気絶縁被覆
131 被覆部分、例えば上側被覆部分
132 被覆部分、例えば下側被覆部分
14 高電流コネクタ10の電磁シールド
141 シールド部分、例えば上側シールド部分
142 シールド部分、例えば下側シールド部分
15 ハウジング
153 貫通凹部
1530 貫通凹部153の内面、封止面
1532 紛失防止手段
154 保護キャップ、保護キャップスライダ
20 (電気的)高電流ライン接続部
22 (電気的)高電流ライン
24 高電流ライン22の電磁シールド

50 (電気的)高電流相手側コネクタ
51 (高電流)相手側コンタクトデバイス
512 高電流ラインのための(電気的)相手側コンタクト部分
513 貫通凹部
514 相手側(機械的)締め付け部分
516 相手側接触形成領域5160を有する(電気的)相手側コンタクト部分
5160 相手側接触形成領域
52 (高電流接続部)相手側(機械的)締め付けねじデバイス
610 相手側ねじ頭部
611 顎部
620 雄ねじまたは雄ねじを有する相手側ねじ本体
632 タッチガード
55 ハウジング

Ar 締め付けねじデバイス12および相手側締め付けねじデバイス52の軸方向
Rr 締め付けねじデバイス12および相手側締め付けねじデバイス52の径方向
Ur 締め付けねじデバイス12および相手側締め付けねじデバイス52の周方向

Claims (14)

  1. 特に自動車分野向けの、高電流電気コネクタ(10)のための高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)であって、
    前記高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)の軸方向(Ar)に延び、回転可能なねじ頭部(210)、ねじ込み可能なねじ本体(220)、および好ましくはねじ足部(230)に分けられる締め付けねじ(200)を有する、高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)において、
    前記ねじ頭部(210)が、電磁シールド(214)および/またはシール(216)を備える電気絶縁部(212)を外側に備える、
    ことを特徴とする、高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)。
  2. - 前記ねじ頭部(210)が、前記電気絶縁部(212)に埋め込まれ、
    - 前記電気絶縁部(212)が、前記電磁シールド(214)および/または前記シール(216)が径方向(Rr)外方に配置されている周面(2122)を備え、
    - 前記電気絶縁部(212)が、前記ねじ頭部(210)の外側において、前記電磁シールド(214)の内側において、または前記ねじ頭部(210)と前記電磁シールド(214)との間において射出成形されている、
    ことを特徴とする、請求項1に記載の高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)。
  3. - 前記電気絶縁部(212)が、前記電磁シールド(214)が外側に配置されている端面(2124)を備え、
    - 前記シール(216)が、前記電磁シールド(214)の周面(2142)の径方向(Rr)外方に周方向(Ur)に配置され、かつ/または、
    - 前記ねじ頭部(210)および/または前記電磁シールド(214)が、ねじ回し器具のための外側プロファイルまたは内側プロファイルを備える、
    ことを特徴とする、請求項1または2に記載の高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)。
  4. - 前記電磁シールド(214)が、前記ねじ頭部(210)を完全に覆うポットの形態であり、
    - 前記電磁シールド(214)が、深絞り加工された電磁シールド(214)の形態であり、
    - 前記シール(216)が、好ましくは少なくとも1つの封止リップを有するリングシールまたはスリーブシールの形態であり、かつ/または、
    - 前記シール(216)が、前記電気絶縁部(212)または前記電磁シールド(214)に射出成形されている、
    ことを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)。
  5. - 前記ねじ頭部(210)が、前記高電流電気コネクタ(10)の高電流電気コンタクトデバイス(11)を機械的に締め付けることを可能とする顎部(211)を備え、
    - 前記ねじ本体(220)が、実質的に平滑なねじ軸部(222)、および前記ねじ軸部(222)と軸方向(Ar)に隣接するねじ山付き軸部(224)を備え、かつ/または、
    - 前記ねじ山付き軸部(224)または前記ねじ足部(230)が、前記ねじ山付き軸部(224)から離れる向きに突出するタッチガード(232)を備える、
    ことを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)。
  6. 特に自動車分野向けの、銅またはアルミニウムからなる高電流ライン(22)のための高電流電気コネクタ(10)であって、
    高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)と、高電流相手側電気コンタクトデバイス(51)と電気的接触を形成するための高電流電気コンタクトデバイス(11)とを備え、
    前記高電流電気コンタクトデバイス(11)は、前記締め付けねじデバイス(12)により前記高電流相手側電気コンタクトデバイス(51)に対して機械的に締め付けることが可能である、高電流電気コネクタ(10)において、
    前記高電流電気コネクタ(10)の前記機械的締め付けねじデバイス(12)が、請求項1から5のいずれか一項に従って設計されている、
    ことを特徴とする、高電流電気コネクタ(10)。
  7. - 前記高電流電気コンタクトデバイス(11)が、高電流ライン(22)のための電気コンタクト部分(112)と、機械的締め付け部分(114)と、接触面(1160)を有する電気コンタクト部分(116)とを備え、
    - 前記高電流電気コネクタ(10)が、前記締め付けねじデバイス(12)の前記電磁シールド(214)により電気的に接触可能である電磁シールド(14)を備え、かつ/または、
    - 前記高電流電気コネクタ(10)が、前記締め付けねじデバイス(12)を挿入するための貫通凹部(153)を有するハウジング(15)を備える、
    ことを特徴とする、請求項6に記載の高電流電気コネクタ(10)。
  8. - 前記高電流電気コネクタ(10)の前記電磁シールド(14)が、前記高電流電気コンタクトデバイス(11)の電気絶縁被覆(13)に設けられ、
    - 前記電気絶縁被覆(13)が、外側に前記電磁シールド(14)のシールド部分(141、142)を各々が備える2つの被覆部分(131、132)を備え、かつ/または、
    - 前記2つの被覆部分(131、132)が、互いにラッチにより保持され、2つの前記シールド部分(141、142)が、互いに導電接触している、
    ことを特徴とする、請求項6または7に記載の高電流電気コネクタ(10)。
  9. - 前記締め付けねじデバイス(12)の前記シール(216)を、前記貫通凹部(153)の内面(1530)と封止接触させることが可能であり、かつ/または封止接触させており、
    - シールを、前記貫通凹部(153)の内側および前記締め付けねじデバイス(12)の外側に封止接触させることが可能であり、かつ/または封止接触させており、
    - 前記ハウジング(15)が、前記高電流電気コンタクトデバイス(11)がその電気絶縁被覆(13)および前記電磁シールド(14)と共に間に収容されている2つのハウジング部分を備え、かつ/または、
    - 前記ハウジング(15)の前記貫通凹部(153)が、保護キャップ(154)により覆われることが可能であり、前記保護キャップ(154)が、好ましくは前記ハウジング(15)に軸受により取り付けられている保護キャップスライダ(154)の形態である、
    ことを特徴とする、請求項6から8のいずれか一項に記載の高電流電気コネクタ(10)。
  10. - 前記高電流電気コネクタ(10)が、少なくとも約100A、200A、300A、400A、750A、1kAまたは1.25kAの常時電流を対象に設計され、
    - 前記高電流電気コネクタ(10)が、少なくとも約200V、300V、400V、500V、600V、750V、1kV、1.25kV、1.5kV、1.75kVまたは2kVの電圧を対象に設計され、かつ/または、
    - 前記高電流コネクタ(10)が、好ましくはLV214に従って、クラスのまたは厳格度2、3および/または4による振動要件を満たす、
    ことを特徴とする、請求項6から9のいずれか一項に記載の高電流電気コネクタ(10)。
  11. 特に自動車分野向けの高電流ラインコネクタ(1)であって、
    前記高電流ラインコネクタ(1)が、請求項1から10のいずれか一項に記載の少なくとも1つの高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)および/または少なくとも1つの高電流電気コネクタ(10)を備える、
    ことを特徴とする、高電流ラインコネクタ(1)。
  12. 前記高電流電気コンタクトデバイス(11)が、そのコンタクト部分(112)において高電流ライン接続部(20)または高電流ライン(22)を備え、
    前記高電流電気コネクタ(10)の前記電磁シールド(14)は、前記高電流ライン(22)との前記高電流電気コンタクトデバイス(11)の前記コンタクト部分(112)の接続領域を遮蔽し、かつ/または、
    前記高電流ラインコネクタ(1)が、厳密に2つの高電流電気コネクタ(10)を備える、
    ことを特徴とする、請求項11に記載の高電流ラインコネクタ(1)。
  13. 前記高電流ライン(22)が、電磁的に遮蔽された高電流ライン接続部(20)に埋め込まれ、
    前記高電流電気コネクタ(10)の前記電磁シールド(14)が、前記高電流ライン(22)の電磁シールド(24)と導電接触し、かつ/または、
    前記高電流ライン(22)の外側電気絶縁部が、前記ハウジング(15)に対して封止され、ラッチ手段により固定されている、
    ことを特徴とする、請求項12に記載の高電流ラインコネクタ(1)。
  14. 自動車分野向けの電気エンティティ(0)であって、
    前記電気エンティティ(0)が、請求項1から13のいずれか一項に記載の高電流接続部機械的締め付けねじデバイス(12)、高電流電気コネクタ(10)、および/または高電流ラインコネクタ(1)を備える、
    ことを特徴とする、電気エンティティ(0)。
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