JP6219917B2 - 電気的に加熱可能なハニカム体のための回転に対して緊締される電気的接続 - Google Patents

Description

本発明は、特に自動車両の、内燃機関の排ガスシステムにおける電気部品の分野に関する。現代の排ガス浄水プラントは、給電ラインが外側から排ガスシステム内へと電気的に絶縁された仕方で通過することを必要とする電気部品も、しばしば含む。特に、比較的大きい電流（例えば電気的に加熱可能なハニカム体等）を必要とする電気部品の場合、十分に大きい電流を通すことができるために比較的大きな電気的接続が必要である。

典型的な電気的に加熱可能なハニカム体は、特許文献１から公知である。この種のハニカム体は、少なくとも１つの電気的接続を有する。そしてそれは、これまで実質的に回転対称であった。

特許文献２はまた、電気伝導体およびブッシングを備えて、そしてそこから電気伝導体が絶縁層によって電気的に絶縁されるこの種の接続の特定の設計を開示した。電気伝導体は、給電ラインの接続片への接続のための接触面をもつ外側接続部を有する。そしてこの記載の場合、接続部は、わずかに円錐であるように構成される。

本発明は、この先行技術に基づく。排ガスシステムの電気部品は、作動の間、高温にしばしばさらされる。そしてそれは、導電率が良好な熱伝導率と概して結びつくので、電気的接続にあてはまり、その結果、金属製ジャケットの外側に位置する電気的接続のそれらの部分でさえ非常に熱くなりうる。これは、接触面またはねじ山の酸化および／または腐食に結果としてなりうる。接続片が接続部に固定されるときでさえ、特に、２つが円錐構成を有する場合、新しい状態でさえ、特定の力は、電気的接続上に働かされることを必要とする。同軸のねじ山が内側においてまたは外側において電気的接続上に配置される場合、ねじまたはナットが締められるときに、トルクは、電気的接続上に必然的に働かされる。電気伝導体がセラミック絶縁層（特に圧縮セラミック粉体）によって概して囲まれる回転対称の配置は、電気伝導体に作用するトルクによって損傷を受けることがありうるかまたは分離されることさえありうることが、この場合、判明した。概して、電気伝導体はまた、同様に排ガスシステムの内部の電気部品に特に溶接されるかまたははんだ付けされて電気的に導電的に接続している。そして、このジョイントも電気部品も高トルクに耐えることができないかまたは耐えてはならない。

したがって、フィッティングの間、適用されるトルクを制限することは、これまで慣習的であった。しかし、これは、例えば円錐形に設計された接続部の場合には、表面圧を制限する。次の保守の場合、または電気的接続が取り外される必要のある他のタイプの修繕工事の場合、状況は、さらに課題を含む。このために必要なトルクは、フィッティングの間、必要とされるトルクよりもかなり高くなりうる。その結果、電気部品またはブッシングまたは電気的絶縁は、損傷を受けることがありうる。

欧州特許第０７８３６２１Ｂ１号 国際公開第９７／４７０５７号

本発明の目的は、記載された課題を回避するかまたは減らして、特に、排ガスシステムの内部において大きい電流を供給される高いトルクに耐えることができない敏感な電気部品も許容する、単純な設計を電気的接続に提供することにある。

この課題を解決するために、独立請求項１または独立請求項２による電気的接続が、使われる。有利な構成は、従属請求項において特定される。そして、これらの構成は、個々にまたは技術的に好都合な組み合わせにおいて使用されることができる。さらに、請求項の特徴は、説明の特徴と組み合わされることもできて、本発明の別の実施形態を定義することもできる。

本発明による実施形態は、フィッティング、解体および作動の間の必要なトルクがブッシングまたはプロセスにおいて損傷を受ける内部の電気部品なしで電気的接続に外部的に働かされることができる（同じ）概念に基づく。

本発明の一態様によれば、この目的は、内燃機関の排ガスシステムにおける電気部品（特に電気的に加熱可能なハニカム体）のための電気的接続であって、排ガスシステムは、金属製ジャケットを有し、金属製ジャケットを通して電気伝導体は、幾何学的な中心軸を有するブッシングによって電気的に絶縁された仕方で絶縁層を通過し、電気伝導体は、横断面において円形である外側接続部を有し、そして、給電ラインの接続片および／またはブッシングの中心軸と同軸である内ねじ山もしくは外ねじ山に接続するための接触面を有する、電気的接続によって達成される。ブッシングは、この場合、それが接続部および／またはその円周方向における内ねじ山もしくは外ねじ山上に作用する最大８Ｎｍ（ニュートン・メートル）の、好ましくは最大１０Ｎｍの、特に最大１５Ｎｍのトルクを吸収することができるというような方法で構成される。

本発明のさらなる態様によれば、同じ目的は、しかし接触面のサイズに依存して、すなわち概して伝達される電流の強さに依存して、達成される。より低いかより高い消費電力を有するより小さいかより大きい電気部品があるという事実を、これは、考慮する。その結果、吸収される力は、接触面に関してセットされる。対応して、この目的は、内燃機関の排ガスシステムにおける電気部品（特に電気的に加熱可能なハニカム体）のための電気的接続であって、排ガスシステムは、金属製ジャケットを有し、金属製ジャケットを通して電気伝導体は、ブッシングによって電気的に絶縁された仕方で絶縁層を通過し、電気伝導体は、横断面において円形である外側接続部を有し、そして、給電ラインの接続片に接続するための接触面（８）を有し、ブッシングは、その円周方向において接続部および／または内ねじ山もしくは外ねじ山上に作用する接触面のｃｍ^２（平方センチメートル）当たり最大３．６Ｎｍ（ニュートン・メートル）の、好ましくは最大４．５Ｎｍ／ｃｍ^２の、特に最大７Ｎｍ／ｃｍ^２の、トルクを吸収することができるように構成される、電気的接続によって達成される。

本発明によれば、ブッシングまたは電気伝導体は、特にブッシングの領域において、以前に概して許容されたものに比べてより高いトルクが吸収されうるというような方法で構成される。比較的高いトルクが適用されるときでさえ、ブッシングまたは電気部品への損傷は、したがって、防止されることができる。

本発明による電気的接続の好ましい実施形態において、その電気伝導体は、ブッシングの領域において回転に対する緊締のための緊締要素を有する。回転対称の配置の場合、高トルクが電気伝導体に適用されるときに、前記電気伝導体が電気的絶縁層のブッシングの範囲内で回転するという主たる危険がある。そしてその結果、トルクは、内部において電気部品に伝達されることができて、そこに損傷を引き起こすことがありえる。したがって、電気伝導体がブッシングの領域において回転に対する緊締手段を備える場合には、それはすでに充分でもよい。

本発明による適切な解決法は、電気伝導体がブッシングの領域において円形形状から逸脱する外側横断面、特に卵形またはポリゴン横断面形状を有することにある。この実施形態において、少なくとも電気的絶縁層の一部が回転とともにもたらされることを必要とするので、非常により高い力は、回転のために必要である。ブッシングに対して他のいかなる変化もなしに円形形状から逸脱する電気伝導体の外側横断面でさえ、相当な効果を達成する。ブッシング自体も円形形状から逸脱する対応する断面形状を内部的に有するときに、これは、自然に増加する。

相当なトルクを吸収することを可能にするさらなる例示的実施形態は、それが外部的に適する構造、特に電気伝導体の長手方向に延びておよび／またはそれに対してある角度で延びる構造、特に溝、チャネル、リブおよび／または隆起、を有する一般の横断面形状から独立しているような電気伝導体の構成である。このようにして、隆起（例えばリブ）が電気的絶縁層内に突出するときに、電気的絶縁層の粘着は、かなり増加する。

ブッシングが、その形状および／または内側表面構造に関して、電気伝導体の対応する領域に対する嵌合部分として作用して、セラミック絶縁層（特に圧縮セラミック粉体）によってそこから電気的に絶縁される実施形態は、特に好ましい。この構成において、圧縮セラミック粉体を通して伝達される、そして高トルクの場合でさえ回転を事実上除外する一種の形状フィッティング接続がある。

導体およびブッシングの横断面形状とは独立して、溝および舌の原理にしたがって相互作用するシステムが用いられることもできる。したがって、電気伝導体は、ブッシングの領域において溝および舌の原理にしたがってブッシングと相互作用する長手方向における少なくとも１つの構造を有することができる。

本発明の別の態様は、先に述べた特性に加えて、電気伝導体も気密な方法において外側に通過することを必要とする点にある。ブッシングの領域において円周方向に延びる、そしてブッシングの対応する嵌合構造と好ましくは相互作用する少なくとも１つの構造を電気伝導体が有するという事実によって、ガスシール気密は、改良されることができる。この構成は、一種のラビリンスシールとなるだけでなく、電気伝導体と電気的絶縁層との間の摩擦領域のサイズを増加させることにもなり、その結果、同時に、吸収されるトルクは、増加する。１つのまたはそれ以上の連続したこの種の構造は、したがって、ブッシングのガスシール気密および抗回転の保護を同時に増加させる。

対応して構成される接続片と共に自動ロック式にプラグ接続されることができる円錐構成を有する接続部を備える電気的接続にとって、本発明による記載された実施形態は、特に適している。この種の自動ロック式接続の構成に関して、本明細書において説明的な目的のために使われることもできる特許文献２の実施形態に、完全な範囲において参照はなされる。

この種の接続部を接続片と共に押圧するために、電気伝導体は、円錐接続部よりも上に外ねじ山を有することができる。接続片を締めつけるためのナットが前記外ねじ山上にねじ留めされることは、可能である。

本発明は、従来システムと比較して、接続部の同じ円錐形状を与えられるより高いトルク、したがってより大きい表面圧を適用することを可能にして、プロセスにおいて損傷を受ける電気部品なしで、酸化するねじ山または接続部の場合でさえも主に解体も可能にする。

接続片を締めつけるためのヘッドを有するねじがねじ留めされることができる内ねじ山を電気伝導体が有する場合、同じことはあてはまる。

本発明の先に述べた実施形態への補足またはそれ用の交換として、本発明の別の態様によれば、電気伝導体上（ブッシングよりも上）に対向する保持手段が設けられることができる。そしてその対向する保持手段は、適切なツールを用いて対向する保持（逆トルクの適用）を提供することによってブッシングにおける電気伝導体の回転を防止することを助ける。最も単純な場合、スパナか類似のツールが対向する保持を提供するために作用することができる横断面において複数のエッジ（好ましくは６つのエッジ）を有する電気伝導体の部分でもよい。この場合、対向する保持を提供することは、電気伝導体に作用しているトルクに反対に作用する第２のトルクの適用を意味する。

本発明は、内燃機関および排ガスシステムに統合される電気的に加熱可能なハニカム体を備える自動車両において特に用いられることができる。

本発明のさらなる詳細および利点は、いくつかの例示的実施形態を参照して以下に与えられる。しかし、本発明は、これらの例示的実施形態に制限されない。

図１は、組み立て前の電気部品および電気的接続を含む内燃機関の排ガスシステムの概略図を示す。 図２は、非円形断面の電気伝導体およびブッシングを有する本発明の第１の例示的実施形態を示す。 図３は、六角形断面の電気伝導体およびブッシングを有する本発明の第２の例示的実施形態を示す。 図４は、舌の溝の原理にしたがって相互作用する電気伝導体およびブッシングを有する本発明のさらなる例示的実施形態を示す。 図５は、ブッシングの領域内に電気伝導体上の外側構造を有する本発明のさらなる例示的実施形態を示す。 図６は、周辺構造を有するブッシングの例示的実施形態を示す。 図７は、図６に示すブッシングにマッチする周辺構造を有する電気伝導体の例示的実施形態を示す。 図８は、ブッシングの領域における本発明のさらなる例示的実施形態による縦断面を示す。 図９は、図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った横断面を示す。 図１０は、図８に示すようなブッシングの一部の概略的外観図を示す。 図１１は、追加の対向する保持手段を備える電気的接続の概略図を示す。

図が部分的に示された斜視図を有する概略図であり、この場合個々の部分の真のスケールを必ずしも示すわけではないという事実は、参照される。

図１は、内燃機関１１の排ガスシステム１０のジャケット３内への取り付け前の、そして、ジャケット３内に配置される電気部品２への接続前の、電気的接続１を示す。電気部品２は、好ましくは電気的に加熱可能なハニカム体１２である。そしてそれは、その取り付け後に電気伝導体４を介して電流を供給されることを目的とする。この目的のために、電気伝導体４は、ジャケット３を通して、電気的絶縁層６によって電気的に絶縁されるブッシング５を通過する。内部において、電気伝導体４は、電気部品２に接続される。外面的に、それは、接触面８およびこの領域において（長手方向１９に対して横方向に）円形の横断面１８を有する接続部７を有する。接続部７は、わずかに円錐であるように、しかしながら、その結果、対応する円錐状開口を有する接続片１４が自動ロック式に接続部７上に押されることができるように、好ましくは形づくられることができる。接触面８の領域における接触圧力は、電気伝導体４の内ねじ山（図示されない）に締めつけられる外ねじ山９上のナット１６によって、または締めつけられるねじ（図示されない）によって、増加されることができて、セットされることができる。このようにして、給電ライン１５は、電気伝導体４に確実に接続されることができる。その結果、電気的接続１は、３０アンペア以上の、数百アンペアまでの電流を引き出すことができる。先行技術によれば、この種の電気的接続が通常、幾何学的な中心軸１３のまわりに回転対称に設計されたとはいえ、本発明による電気的接続１は、ブッシング５によって吸収されることができるトルクを増加させるための手段８２を有する。回転に対する緊締用のこの種の手段のための特定の可能な実施形態は、例として以下の図に示される。

図２は、ブッシング５の領域において円形形状から逸脱する外側横断面２１を有する電気伝導体４を構成する可能性を示す。そして、好ましくは同時に、ブッシング５の内側横断面２２も、対応して円形形状から逸脱する。圧縮セラミック粉体から好ましくは構成される電気的絶縁層６は、事実上非圧縮性である。その結果、電気伝導体４およびブッシング５の示された形態のせいで、電気伝導体４の回転は、非常に高いトルクの場合でさえ実際に除外される。

図３は、ブッシング５の領域において六角形の外側横断面３１を有する電気伝導体４を示す。そして、ブッシング５は、対応して配置される六角形の内側横断面３２を有する。同様に、電気的絶縁層６は、２つの間に配置される。この図は、回転に対する保護をすべて増加させる任意のタイプのポリゴン横断面１８の典型である。

本発明の他の例示的実施形態は、図４に示される。そしてそれは、電気伝導体４上の舌４１とブッシング５の内側の溝４２との相互作用を示す。電気伝導体４の長手方向に延びて、溝４２および舌４１の相互作用する形態の、回転に対する１つ以上の緊締用の手段は、ブッシング５によって吸収されることができるトルクを同様に増加させる。

本発明のさらなる例示的実施形態は、図５に示される。そしてそれは、長手方向断面のブッシング５の場合にその外部特性を有する電気伝導体４を概略的に示す。本発明によれば、ブッシング５の範囲内の電気伝導体４の領域は、（この場合は、リブが互いにクロスオーバーして、ある角度で延びる）構造５１を備える。この構造５１は、電気伝導体４と電気的絶縁層６との間の実質的に増加した静摩擦を果たす。そしてそれは、回転の対するさらなる保護を意味する。図５はまた、円錐接続部を示す。そしてそれは、接触面８を提供する。外ねじ山９は、電気伝導体４の端部に示される。

本発明のさらに重要な例示的実施形態は、図６および図７に示される。そこに図示されるパーツの正確な横断面形状は、不可欠ではない。図６は、周辺の少なくとも内側上の中空構造６２を有するほぼ矩形の横断面１８を有する本ケースにおけるブッシングを示す。但し、本ケースにおいてこれは外側にも見える。

図７は、図６に示されるブッシング５の形状のための対応して構成される電気伝導体４を示す。この電気伝導体４は、外側上において周辺であり、そして、内側上において周辺である中空構造６２と相互作用することができる湾曲７１を有する。横断面形状によってすでに提供された回転に対する保護に加えて、丸い横断面形状の場合でさえ、外側上において周辺である湾曲７１と、内側上において周辺である中空構造６２と相互作用は、電気的絶縁層６との摩擦を増加させることによって、回転に対する追加的な保護を果たす。しかしながら、これは、ブッシング５におけるガスシール気密が増加することを意味する。それというのも、１つの、またはおそらくいくつかもの連続した周縁曲率または中空構造は、一種のラビリンスシールを形成して、その結果電気的絶縁層６の追加的圧縮をなすからである。そしてその両方は、ガスシール気密に関して有利である。

図８、図９および図１０は、本発明のさらなる例示的実施形態を示す。それ自体で円形の外側横断面を有する電気伝導体４および同様に円形の内側横断面を有するブッシング５は、ブッシング５のへこみ８２および、電気的絶縁層を介して電気伝導体４に対応して配置される窪み８１によって、いくつかの地点で事実上ぴったりの方法において互いに接続している。この種のへこみ８２および窪み８１は、回転対称に設計されて電気伝導体４を有するすでに組み立てられたブッシング５上の外側から遡及的に適合されることができて、簡単な方法において回転に対しての保護を増加させることができる。

図８は、この種の構成による概略的縦断面を示す。図９は、図８の線ＩＸ〜ＩＸに沿った概略的横断面を示す。図１０は、へこみ８２の領域をブッシング５の外側から示す。

図１１は、ブッシング５内における電気伝導体４および／または電気的絶縁６の回転を防止するための本発明によるさらなる解決法を示す。この場合は電気伝導体４の六角形の部分の形（好ましくは溶接されたナット）において対向する保持手段１７は、スパナによって、接続部７または内ねじ山もしくは外ねじ山９上に作用しているトルクに反対に作用するトルクを吸収することができる。この種の対向する保持手段１７は、電気伝導体よりも直径においてより大きい寸法を好ましくは有することができて、電気的絶縁のために必要であるブッシング５から間隔を有する一種のカラーを形成することができる。作動の間、これは、電気伝導体からの熱の消散を助けて、したがって、接続部７における接触面８の温度もさらに低下させる。

本発明は、排ガスシステムにおける電気部品のための電気的接続が外部的に適用されるトルクにより敏感でないようにする。そしてそれは、フィッティング、保守および修繕工事を単純化する。加えて、排ガスシステムにおける敏感な電気部品に電気的接続を提供すること、または、外側から内部に伝達されるトルクに耐えることがよりできないように電気部品を構成することも、可能である。これは、安価な電気部品（特に排ガス浄化システムにおける電気的に加熱可能なハニカム体）のための設計の可能性を増加させる。

１…電気的接続
２…電気部品
３…ジャケット
４…電気伝導体
５…ブッシング
６…絶縁層
７…接続部
８…接触面
９…内ねじ山もしくは外ねじ山
１０…排ガスシステム
１１…内燃機関
１２…ハニカム体
１３…幾何学的な中心軸
１４…接続片
１５…給電ライン
１６…ナットまたはねじ
１７…対向する保持手段
１８…横断面
１９…長手方向
２１…円形形状から逸脱する外側横断面
２２…円形形状から逸脱する内側横断面
３１…ポリゴン外側横断面
３２…ポリゴン内側横断面
４１…舌
４２…溝
５１…構造
６２…内側上の中空構造周辺
７１…外側上の湾曲周辺
８１…窪み
８２…へこみ

Claims (12)

1. 内燃機関（１１）の排ガスシステム（１０）における電気部品（２）のための電気的接続（１）であり、前記排ガスシステム（１０）は、金属製ジャケット（３）を有し、当該金属製ジャケットを通して電気伝導体（４）は、幾何学的な中心軸（１３）を有するブッシング（５）によって電気的に絶縁された仕方で絶縁層（６）を通過し、前記電気伝導体（４）は、横断面（１８）において円形である少なくとも１つの外側接続部（７）を有し、そして、給電ライン（１５）の接続片（１４）に接続するための接触面（８）または前記ブッシング（５）の前記中心軸（１３）と同軸である内ねじ山もしくは外ねじ山（９）を有する、電気的接続（１）であって、
   少なくとも前記ブッシング（５）または前記電気伝導体（４）は、その円周方向において少なくとも前記接続部（７）または前記内ねじ山もしくは外ねじ山（９）上に作用する最大８Ｎｍ（ニュートン・メートル）のトルクに対して前記ブッシング（５）または前記電気伝導体（４）が回転しないように構成されることを特徴とする、電気的接続（１）。
2. 内燃機関（１１）の排ガスシステム（１０）における電気部品（２）のための電気的接続（１）であり、前記排ガスシステム（１０）は、金属製ジャケット（３）を有し、当該金属製ジャケットを通して電気伝導体（４）は、ブッシング（５）によって電気的に絶縁された仕方で絶縁層（６）を通過し、前記電気伝導体（４）は、横断面（１８）において円形である少なくとも１つの外側接続部（７）を有し、そして、給電ライン（１５）の接続片（１４）に接続するための接触面（８）または前記ブッシング（５）の前記中心軸（１３）と同軸である内ねじ山もしくは外ねじ山（９）を有する、電気的接続（１）であって、
   少なくとも前記ブッシング（５）または前記電気伝導体（４）は、その円周方向において少なくとも前記接続部（７）または前記内ねじ山もしくは外ねじ山（９）上に作用する接触面（８）のｃｍ^２（平方センチメートル）当たり最大３．６Ｎｍ（ニュートン・メートル）のトルクに対して前記ブッシング（５）または前記電気伝導体（４）が回転しないように構成されることを特徴とする、電気的接続（１）。
3. 前記電気伝導体（４）は、前記ブッシング（５）の領域において回転トルクに対して回転しないための非回転要素（２１、２２；３１、３２；４１、４２；５１；６２、７１；８１、８２）を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の電気的接続（１）。
4. 前記電気伝導体（４）は、前記ブッシング（５）の領域において円形形状から逸脱する外側横断面（２１）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気的接続（１）。
5. 前記電気伝導体（４）は、前記ブッシング（５）の領域において前記電気伝導体の長手方向（１９）に延びるか、または外側上にある角度で延びる構造（５１）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気的接続（１）。
6. 前記ブッシング（５）は、少なくともその形状または内側表面構造に関して、前記電気伝導体（４）の対応する領域に対する嵌合部分として作用して、セラミック絶縁層（６）によってそこから電気的に絶縁されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気的接続（１）。
7. 前記電気伝導体（４）は、長手方向における少なくとも１つの構造（４１、４２）を有し、当該構造は、前記ブッシング（５）の領域において溝（４２）および舌（４１）の原理にしたがって前記ブッシング（５）と相互作用することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気的接続（１）。
8. 前記電気伝導体（４）は、前記ブッシング（５）の領域において前記ブッシング（５）のガスシール気密を増加させるために円周方向において延びる少なくとも１つの構造（７１）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気的接続（１）。
9. 前記接続部（７）は、当該接続部が対応して構成される接続片（１４）と共に自動ロック式にプラグ接続されることができるように円錐形に構成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気的接続（１）。
10. 前記電気伝導体（４）は、前記円錐形接続部（７）よりも上に外ねじ山（９）を有し、前記接続片（１４）を締めつけるためのナット（１６）が前記外ねじ山上にねじ留めされることが可能であることを特徴とする、請求項９に記載の電気的接続（１）。
11. 前記電気伝導体（４）は、前記接続片（１４）を締めつけるためのねじがねじ留めされることができる内ねじ山を有することを特徴とする、請求項９に記載の電気的接続（１）。
12. 前記電気伝導体（４）は、逆トルクを適用するための対抗する保持手段（１７）を有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の電気的接続（１）。

Images