JP6567682B2 - 高圧ケーブルセット - Google Patents

Description

本発明は高圧ケーブルセットに関する。

このような高圧ケーブルセット、すなわちＨＶケーブルセットは例えば、特に電気車両の車両電気系において、高圧コンポーネント、すなわちＨＶコンポーネントを接続するために使用される。普通の使用は、電気車両の電気駆動ユニットを、車両電気系の高圧給電部に接続することである。この場合、高圧とは、特に約６０〜１０００Ｖの電圧であると理解される。高圧ケーブルセットは端側に、通常はコネクタまたは接続部材を備えている。このコネクタまたは接続部材によって、それぞれの高圧コンポーネントへの接続が行われる。

電気的な出力を伝送するために、高圧ケーブルセットは１本または複数本のケーブルを有する。環境からの電磁的な外乱に対しておよび系に起因する固有の妨害電圧に対して、車両のコンポーネントを保護するために、ケーブルはしばしば共通のシールド、特に集合シールドによって取り囲まれている。このシールドはさらに、高圧ケーブルセットの端側で、通常は電気的な接地電位に接続されており、例えば接地電位に接続されたコネクタ、例えば高圧プラグを介して間接的に接続されている。この高圧プラグには個々のケーブルが挿入されている。シールドは例えばコネクタの接続部材にクリンプ止めされるかまたはケーブル結束具によって接続部材に固定される。

一般的な最適の遮蔽のためには、シールドを持続して電気的に接触および固定しなければならない。特に機械的な応力と、車両範囲内の変化する天候の影響とに基づいて、できるだけ丈夫な連結が必要である。この場合、特に、接触遷移抵抗とも呼ばれる、大きな接触抵抗が問題である。この接触抵抗は不十分な押圧力に基づいて接触力とも呼ばれる。大きな接触抵抗は特に、接続部材がアルミニウムで作られているときにも生じるという欠点がある。このアルミニウムの表面には適当な酸化層が形成される。さらに、しばしば異なる材料で作られているシールドと接続部材との間の移行部には、接触腐食およびそれに伴う接続の悪化の危険が存在する。

この背景をふまえて、本発明の課題は、特に高圧コンポーネントに対する電気的接続が改良された集合シールドを備えた高圧ケーブルセットを提供することである。その際、特に、接触腐食の危険を低減または完全に回避すべきである。

この課題は本発明に従い、請求項１の特徴を有する高圧ケーブルセットによって解決される。有利な実施形態、発展形態および変形は従属請求項の対象である。

高圧ケーブルセットは特に車両電気系で使用するために設けられかつ設計され、そして共通のシールド、特に接地シールドによって取り囲まれた複数のケーブルを備えている。高圧ケーブルセットはさらに、導電材料からなる接続部材を備えている。シールドを固定した接触スリーブが接続部材に組み込まれていることにより、接続部材はシールドに電気的に連結されている。

本発明によって得られる重要な効果は特に、シールドと接続部材が接触スリーブを介して間接的にのみ連結され、それによりシールドと接続部材の直接的な接触が回避されることにある。その際、シールドと接続部材は互いに空間的に分離され、特に縦方向に離隔されるが、接触スリーブによって完全な遮蔽、すなわち隙間のない遮蔽が保証される。特に、シールドと接続部材が異なる材料で作られている場合に、この両部品の間の接触腐食が有利な方法で回避される。他の効果は特に、接続部材とシールドを製作するための材料が、その電気的な共同作用を考慮せずに選択可能であることにある。それによって、材料の選択、ひいては高圧ケーブルセットの形成においてきわめて高い自由度が生じる。

接触スリーブと接続部材との間の接触腐食は、接触スリーブが接続部材に組み込まれていることにより、有利に回避される。それによって、接触スリーブと接続部材が接触する接触範囲における湿気の侵入が効果的に防止される。換言すると、接触スリーブと接続部材との間に局部電池を形成するための電解液の侵入が阻止される。それによって、接触スリーブと接続部材の材料の選択時に有利な高い自由度が生じる。

高圧ケーブルセットのケーブルは特に、電気出力を伝送するための高圧ケーブルである。特に高圧ケーブルセットは、この高圧が多相で伝送されるように形成されている。この場合、それぞれ１つの相が１本のケーブルによって伝送される。例えば高圧ケーブルセットは３相に形成され、３本のケーブルを備えている。このケーブルはそれぞれ、適切な絶縁物によって取り囲まれた１本の導体を備えている。共通のシールドにより、ケーブルの分離遮蔽、特に個々の遮蔽が省略される。

接続部材は接触スリーブと組み合わせて、シールドを接続する働きと、特にシールドを電気的な接地電位に接続する働きをする。接続部材は例えばコネクタ、特に差込み式コネクタの一部、接続部品の一部または接地電位に接続される通過案内部の一部である。その際、接続部材は接触スリーブと共に特に、シールドの端側の画成部である。シールドはケーブルが挿入された接触スリーブまでケーブルを取り囲んでいる。接続部材の背後において、特に対応する接続部に対するケーブル端部の接触が行われる。そして、このように形成された接続部分は例えば、接続部材を有するハウジング部分によって取り囲まれる。ケーブルを挿入するために、接続部材は特に、ケーブルが通過する通過案内部を有する。それによって、接続部材はケーブルを取り囲んでいる。接続部材と同様に、特に接触スリーブもケーブルを取り囲んでいる。すなわち、ケーブルは接触スリーブの通過案内部を通過している。その際、特に材料ひずみを回避するために、接触スリーブは縦スリットを有していてもよい。

特に隙間がなく撓曲可能であるケーブルの遮蔽部を実現するために、シールドは導電性材料で作られ、例えば編物として形成されている。その際、特に、シールドはケーブルを取り巻くホースのように形成されている。シールドは端側が接触スリーブに取付けられ、特に接触面に嵌め込まれている。半径方向において、すなわち縦方向に対して垂直方向において、シールドは接触スリーブの周りに配置されている。換言すると、半径方向においてシールドは端側が接触スリーブとオーバーラップしている。

接触スリーブは好ましくは、できるだけ電気化学的な標準電位の小さな材料、特に０．０５Ｖ以下だけしかシールドの材料と相違しない材料で作られている。シールドが特に接触スリーブに直接連結されているので、使用される材料の少なくとも類似の標準電位によって、接触腐食が大幅に低減される。適当な実施形態では、両材料は同一であり、同じ標準電位を有し、それによって接触腐食がきわめて効果的に回避される。従って、接触スリーブは互いに直接連結されないシールドと接続部材との間で特に仲介作用する。

接触スリーブとシールドが電気化学的に少なくとも類似の材料で作られ、電解液が侵入しないように接触スリーブが接続部材内に封止的に組み込まれていることによって、接触スリーブの範囲内で接触腐食が極力回避される。

接続部材は好ましくはアルミニウムで作られ、それによってきわめて低コストで製作される。接続部材はさらに、接続部材を付加的に保護する外側の酸化層を備えている。

シールドは好ましくは錫メッキされた多数の銅線からなる編物として作られ、それによって非常に可撓性がある。すなわち、特にシールドは高度の運動自由度を有する。さらに、銅はその高い導電性に基づいて、シールドの材料として適している。多数の線は特にそれによって増大した面積に基づいて、接触スリーブに対するきわめて良好な接触を可能にする。これにより特に、接触スリーブとシールドとの間の接触抵抗が非常に小さい。

接触スリーブが真鍮で作られると有利である。この場合、特に銅で作られたシールドと組み合わさって、両材料の電気化学的な標準電位の非常に小さな差が生じる。それによって、接触腐食の危険が大幅に低減される。

接続部材が鋳造部品として形成され、接触スリーブの一部が接続部材によって鋳包みされていると合目的である。それによって、接触腐食がきわめて効果的に回避される。接触スリーブを鋳包みする際に、接続部材と接触スリーブが接触する接触範囲が生じる。鋳包みによって、接続部材と接触スリーブはこの接触範囲内で特に互いに封止的に連結されている。すなわち、電解液の侵入が極力回避される。さらに、接触範囲内では、特に接続部材上の酸化層の形成が回避されるので、接触スリーブと接続部材の間に、きわめて小さな接触抵抗が付加的に生じる。

有利な実施形態では、シールドが接触スリーブに材料結合式に連結され、特にろう付けまたは溶接されている。これにより、きわめて強固な連結が特にきわめて小さな接触抵抗と共に、シールドと接触スリーブとの間で達成される。特に編物として形成されたシールドの場合、連結をきわめて強固にするきわめて大きな連結面積が生じる。

きわめて簡単に製作可能な実施形態では、接触スリーブが接続部材内に縦方向に挿入されている。この場合、縦方向は特に高圧ケーブルセットの縦方向に一致している。縦方向に挿入することによってさらに、接続部材内での接触スリーブの最適な保持が実現される。その際、接触スリーブは縦方向に長さを有し、好ましくはこの長さの少なくとも４分の１、最大で半分だけ接続部材に挿入されている。これにより、きわめて適切な機械的安定性が得られると同時に、接触スリーブにシールドを連結するために十分な大きな接触面積が形成される。

特に、シールドと接続部材が互いに空間的に分離されているので、接触スリーブは特に半径方向外側に向いた周方向の隙間範囲を有する。有利な発展形態では、この隙間範囲は封止材料によって鋳包みされる。それによって、全体構造の封止作用が改善され、隙間範囲の近くにおける、接続部材と接触スリーブとの間の接触腐食が回避される。すなわち、隙間範囲からの電解液の侵入が封止材料によって防止される。その際、封止材料は特に外被を形成し、この外被内に、接続部材が少なくとも部分的に嵌め込まれ、接触スリーブが特に完全に嵌め込まれている。このようにして覆われた隙間範囲内で、酸化物形成と腐食が効果的に防止される。

鋳包みとは、ここでは特に発泡被覆または噴射コーティングであると理解される。封止材料は例えば硬化する発泡物質として接触スリーブの周りに装着される。特に、封止材料はハウジング半割り部材を形成する。特に、封止材料、すなわちハウジング半割り部材と接触スリーブの連結部の安定性を改善するために、接触スリーブは複数の切欠きを有する。封止材料がこの切欠きを通って延在している。これにより、封止材料は接触スリーブに係合し、切欠きを通って接触スリーブの内室に係合する。それによって、特に縦方向において高い安定性が得られ、内室に封止材料が有利な方法で充填されるので、ここでも接触腐食の危険が有利に低減される。従って、封止材料は特に全体構造体の露出した面を被覆する働きと、中空室を充填する働きをする。

封止材料によって形成されたハウジング半割り部材は好ましくは外側に、ケーブル結束具を収容するための周溝を有する。このケーブル結束具によって特にハウジング半割り部材のさらなる固定が可能であり、特に半径方向において付加的な締付け作用を実現することができる。周溝は好ましくは全周に形成され、ハウジング半割り部材に半径方向に穿設されていると合目的である。それによって特に、縦方向へのケーブル結束具の誤ったスライドが防止される。周溝は接触スリーブの周りに適切に配置されているので、締付け力が接触範囲に有利に直接作用する。

接触スリーブの内室には、張力軽減部材が適切に配置されている。この張力軽減部材によって、きわめて簡単にケーブルが縦方向に引き抜かれないように保持される。

合目的な実施形態では、高圧ケーブルセットが接続部品を介して、車両、特に電気車両の電気的な高圧コンポ−ネントに接続されている。この場合、接続部品は特に、高圧コンポーネントのハウジングに高圧ケーブルセットを連結する働きをする。同様に、接続部品は、高圧コンポーネントへの高圧ケーブルセットのケーブルの通過案内部を形成する。そのために、接続部品は好ましくは封止作用があり、かつ高圧コンポーネントのハウジングに導電的に連結されている。高圧コンポーネントは例えば車両の高圧蓄電器またはバッテリ、電気的な駆動機械、高圧配電器または高圧差込み式コネクタである。高圧コンポーネントのハウジングは接続部品とシールドに共通の電位、特に接地電位で連結されている。

次に、図に基づいて本発明の実施形態を詳しく説明する。

高圧ケーブルセットを切り取って示す図である。 ハウジング半割り部材を省略した図１に係る構造体を示す図である。 図２に係る構造体の分解図である。 図１に係る構造体の切断図である。 高圧ケーブルセットの全体図である。

図１は高圧ケーブルセット２を切り取って示す斜視図である。高圧ケーブルセット２は複数のケーブル４を備えている。このケーブルはここでは高圧連結部の三相である。ケーブル４はそれぞれ別個のシールドを備えていない。すなわち、ケーブル４は個々のシールドなしに、むしろ共通の１つのシールド６によって取り囲まれている。ここではこのシールドは錫メッキされた銅線の編物として形成されている。ケーブル４はここでは張力軽減部材８内に保持され、接続部材１０を通って延びている。この接続部材は例えば、ここでは詳しく示していないコネクタハウジングの一部である。さらに、封止材料１２が配置されている。この封止材料はここでは付加的にハウジング半割り部材を形成している。このハウジング半割り部材は張力軽減部材８とケーブル４とシールド６と接続部材１０を取り巻いている。このハウジング半割り部材には全周にわたって延びる周溝１４が半径方向Ｒに穿設されている。この周溝はここでは図示していないケーブル結束具を収容する働きをする。

図２には、封止材料１２を省略した図１に係る構造体が示してある。この場合、封止材料１２によって取り囲まれた接触スリーブ１６が明瞭に見える。この接触スリーブは接続部材１０内に縦方向Ｌに組み込まれている。図示した実施形態では、接続部材１０がスリーブのように形成され、縦方向Ｌに前面を有し、この前面内に接触スリーブ１６が縦方向Ｌに挿入されている。その際、接触スリーブ１６と接続部材１０とからなる構造体は特に、接続部材１０を形成するための材料によって接触スリーブ１６の端側を鋳包みすることによって作られている。図示した実施形態では、接触スリーブ１６はさらに縦方向スリット１７を有する。図示していない代替的な実施形態では、接触スリーブ１６は例えば管部材を変形することによって製作され、その場合、縦方向スリット１７を有していない。

図３の分解図と図４の断面図によって、構造がさらに明らかになる。接触スリーブ１６が内室１８を有することがわかる。この内室には張力軽減部材８が挿入されている。シールド６は接触スリーブ１６に縦方向Ｌに嵌め込まれ、しかもこの接触スリーブの端側がシールド６に挿入されてシールドによって取り囲まれるように嵌め込まれている。それによって、接触スリーブ１６はシールド６との電気的な接続を行うために、半径方向Ｒ外側に向いた接触面２０を有する。特に、このシールドは接触面２０にろう付けまたは溶接されている。

特に図４から明らかなように、接触スリーブ１６の端部に隙間範囲２２が生じる。この隙間範囲は半径方向Ｒにおいてシールド６によっても接続部材１０によっても覆われていない。しかし、この隙間範囲２２はハウジング半割り部材１２の封止材料によって最適に覆われるので、湿気の侵入が防止される。それによって、隙間範囲２２のエッジにおける、接続部材１０と接触スリーブ１６との間の接触部の腐食が防止される。

さらに、接触スリーブ１６が縦方向Ｌに長さＬ１を有し、この長さＬ１の約３分の１だけ接続部材１０に挿入されていることが明らかである。それによって、接続部材１０と接触スリーブ１６との間に、接触範囲２４が形成されている。この接触範囲内では、ここでは製作に起因して空気が閉じ込められることがなく、かつ接続部材１０の材料の酸化が回避される。これにより、接触範囲２４内できわめて小さな接触抵抗が生じ、接触部の腐食、すなわち局部電池の形成が効果的に防止される。

例えば図３に示すように、複数の切欠き２６が接触スリーブ１６に半径方向Ｒに穿設されている。封止材料１２がこの切欠きを通って接触スリーブ１６の内室１８に侵入する。これは図４からも明らかである。これにより、特に製作中に、構造体の内部から空気と湿気がすべて押しのけられ、電解液の侵入による接触部の腐食の危険が防止される。

図５には、高圧ケーブルセット２の一式が示してある。ここではシールド６によって取り囲まれた３本のケーブル４が明示されている。ケーブルは端側で高圧コンポーネント３０に入っている。この高圧コンポーネントから接続部材１０が延びている。この接続部材にはシールド６と接触スリーブ１６が装着されている。

２ 高圧ケーブルセット
４ ケーブル
６ シールド
８ 張力軽減部材
１０ 接続部材
１２ 封止材料
１４ 周溝
１６ 接触スリーブ
１７ 縦方向スリット
１８ 内室
２０ 接触面
２２ 隙間範囲
２４ 接触範囲
２６ 切欠き
３０ 高圧コンポーネント
Ｒ 半径方向
Ｌ 縦方向
Ｌ１ 長さ

Claims (12)

1. 共通のシールド（６）によって取り囲まれた複数のケーブル（４）と、導電性材料からなる接続部材（１０）とを備え、前記シールド（６）を固定する接触スリーブ（１６）が前記接続部材（１０）に組み込まれていることにより、互いに離間している前記シールド（６）と前記接続部材（１０）が前記接触スリーブ（１６）を介して電気的に連結され、
   前記接続部材（１０）が鋳造部品として形成され、前記接触スリーブ（１６）が前記接続部材（１０）によって部分的に鋳包みされ、前記接触スリーブの長さに延びる方向端部である接触範囲が前記接続部材に設けられる環状溝に挿入されて、当該接触範囲が前記接触スリーブと封止的に連結されている、車両電気系のための高圧ケーブルセット（２）。
2. 前記接触スリーブ（１６）の製作材料の電気化学的な標準電位が、前記シールド（６）の材料に対して０．０５Ｖ以下だけ相違していることを特徴とする請求項１に記載の高圧ケーブルセット（２）。
3. 前記接続部材（１０）がアルミニウムで製作されていることを特徴とする請求項１または２に記載の高圧ケーブルセット（２）。
4. 前記シールド（６）が錫メッキされた多数の銅線からなる編物として製作されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の高圧ケーブルセット（２）。
5. 前記接触スリーブ（１６）が真鍮で製作されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の高圧ケーブルセット（２）。
6. 前記シールド（６）が前記接触スリーブ（１６）にろう付けまたは溶接により連結されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の高圧ケーブルセット（２）。
7. 前記接触スリーブ（１６）が縦方向（Ｌ）において前記接続部材（１０）内に挿入されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の高圧ケーブルセット（２）。
8. 前記接触スリーブ（１６）が周方向に延在する隙間範囲（２２）を有し、この隙間範囲が封止材料（１２）によって鋳包みされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の高圧ケーブルセット（２）。
9. 前記接触スリーブ（１６）が複数の切欠き（２６）を有し、前記封止材料（１２）が前記切欠きを通って延在していることを特徴とする請求項８に記載の高圧ケーブルセット（２）。
10. 前記封止材料（１２）がハウジング半割り部材を形成し、前記ハウジング半割り部材がケーブル結束具を収容するため周溝（１４）をその外面に有することを特徴とする請求項８または９に記載の高圧ケーブルセット（２）。
11. 前記接触スリーブ（１６）が内室（１８）を有し、この内室内に張力軽減部材（８）が配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の高圧ケーブルセット（２）。
12. 前記高圧ケーブルセットが接続部品（３０）を介して車両の電気的な高圧コンポーネントに接続されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の高圧ケーブルセット（２）。

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