JP6738441B2 - 液冷式コンタクト要素 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項１の上位概念に記載された液冷式コンタクト要素を出発点とする。本発明は、さらに、このようなコンタクト要素を使用するプラグコネクタに関する。

このようなコンタクト要素は、特に、大きな電流を伝送するために使用され、例えば充電プラグコネクタに使用される。

電動車両においては、内燃機関を備えた従来の車両に対してこの技術を定着させようとする場合には、高速の充電が必要である。内燃機関を備えた車両は、数分内に満タンにすることが可能である。電動車両は、これに対抗できなければならない。高速充電過程では、特に大きな電流を使用しなければならず、これにより、充電プラグコネクタにおいて大きな熱が発生することになる。

仏国特許出願公開第２７２３４６６号明細書（FR 2 723 466 A1）には、溶接装置またはこれに類する装置用の接続手段が示されている。この接続手段は、結合片と、これに一体成形されたボディとから成り、この接続手段は、一体でもしくはワンピースで構成されている。接続手段のボディには、ねじ結合を介してアダプタが結合されている。このアダプタを介し、冷媒としての水が接続手段に供給される。水は、ボディの中空室に流れ、ボディにねじ嵌められた別のアダプタを介して再び排出される。

独国特許発明第１０２０１００５０５６２号明細書（DE 10 2010 050 562 B3）には、電動車両用の充電プラグコネクタが示されている。充電過程の際に発生するプラグコネクタの加熱は、実質的にプラグコネクタのグリップ領域を走るらせん状の液体導管によって減じられる。この液体導管を通り、閉じられた冷却循環路において冷却液が流れる。

説明したプラグコネクタでは、プラグコネクタだけが冷却される。コンタクト要素およびこれに接続される電気的な導体では、動作時に依然として熱が滞留することがあり、これは、プラグコネクタの出力損失に結び付き、これに付随して充電過程が長くなってしまうことにもなり得る。

本発明の課題は、特に充電プラグコネクタにおける使用に関して、効率のよいコンタクト要素を形成することである。

この課題は、独立請求項１の特徴的構成によって解決される。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項に示されている。

本発明による電気コンタクト要素は、充電プラグコネクタにおける使用に最適である。このような充電プラグコネクタは、例えば、電動車両の充電に使用される。

コンタクト要素は、コンタクト部および接続部を有する。接続部は、これが、ケーブルの電気的な導体に接続可能であるように形成されている。このコンタクト要素には冷却液を供給可能である。コンタクト要素の接続部には、中空室が設けられており、この中空室を冷却液が通流し、その際に熱を吸収して排出することができる。このために接続部は、冷却液用の流入導管に接続可能である。電気的な導体および流入導管は、コンタクト要素に接続可能である。

有利には、電気コンタクト要素は、少なくとも２つの部分から構成されている。接続部およびコンタクト部は、それぞれ別の構成部分から形成される。これらの別の構成部分は、互い可逆的に結合可能である。２つの部分から構成することの利点は、所定数のプラグインサイクルの後、コンタクト部を交換できるのに対し、接続部を引き続いて利用できることである。プラグコネクタは、コンタクト部を交換することにより、極めて迅速に再使用可能である。これらの構成方式の別の利点は、接続部およびコンタクト部を異なる材料から形成できることである。この材料は、必要に応じて選択可能である。例えば、コンタクト部には、特に良好な導電性の被覆を、例えば銀合金または金合金の被覆を施すことができる。接続部には、このような被覆は不要である。ここでは、被覆を相応に省略可能である。

本発明の有利な一実施形態において、接続部およびコンタクト部は、互いにねじ結合可能に構成可能である。これにより、様々なプラグインサイクルによって摩耗したコンタクト部を、プラグコネクタ側においてプラグコネクタから取り除き、新しいコンタクト部によって交換することができる。

有利には、コンタクト要素のコンタクト部は、有利には４つまたは６つの薄片を備えたいわゆるブッシュとして形成されている。接続部は、略円筒形に形成されており、そこから軸方向に離隔している中空円筒部を有する。接続部には、少なくとも１つの開口部が加工されるが、好適には２つ、３つまたは４つの開口部が加工される。

本発明の有利な一変形形態では、１つの開口部の１つの中空室または複数の開口部の複数の中空室は、中空円筒部の中空室に接続されている。接続部の１つまたは複数の開口部には、冷却液が流入可能であり、中空円筒部を通って冷却液は再び流出可能である。冷却液は、ここでは、コンタクト要素に直接に作用することが可能である。冷却作用は、動作時に熱も発生するまさにその個所において生じる。したがってここで示した、コンタクト要素の冷却は、特に、電動車両用の充電プラグコネクタにコンタクト要素が使用される場合にも特に効果的である。このような充電プラグコネクタには、付加的な冷却は不要である。

本発明によるコンタクト要素に接続されるケーブルは、断面で見て、中央の冷却液導管から成る。冷却液導管の周りには、ここでは銅心線である個々の導体が配置されている。銅心線は、液密のシートによって包囲される。このシート上に、いわゆる緩衝要素が載置され、この緩衝要素は、最終的に硬いケーブルのカバーによって包囲される。緩衝要素も同様に中空であり、これにより、液密のシートとケーブルカバーとの間の領域に冷却液が通流可能である。

有利には、中空円筒部は、端部が先細りになっており、出口開口部を有する。出口開口部から見て上流側で、中空円筒部上に、連続した薄片構造が被着されている。この薄片構造は、導体とコンタクト要素との間の良好な導電性の接触接続に使用される。

中空円筒部の出口開口部は、中央の冷却液導管に押し込まれる。出口開口部の外径および中央の冷却液導管の内径は、このために互いに調整されている。

中空円筒部の薄片構造上に、上で説明したケーブルの個々の導体が載置される。圧着スリーブにより、導体は薄片構造に堅固に圧着される。薄片構造の役割は、導体を接続部に特に良好に導電接続することである。

コンタクト要素は、一方の側で少なくとも部分的に接続部を覆うスリーブを有する。接続部には、それぞれ１つの封止リングが嵌め込まれる、周囲を取り囲む２つの溝が入れられている。これらの封止部により、スリーブと接続部とが重なる領域は、媒体密にシーリングされる。スリーブの他方の端部は、ケーブルのケーブルカバー上で延在している。スリーブの内径およびケーブルの外径は、互いに調整されている。スリーブの圧潰を介して、スリーブとケーブルとが重なる領域を媒体密にシーリングすることができる。

本発明によるコンタクト要素の冷却は、次のように行われる。すなわち、緩衝要素の領域を流れる冷却液が、コンタクト要素の接続部に到達し、１つまたは複数の開口部に入り、この領域においてコンタクト要素に入るように行われる。液体は、熱エネルギを吸収することが可能である。中空円筒部を介して、冷却液は、再度、接続部から出て、ケーブルの中央の冷却液導管を介して再度排出される。ここで説明している冷却過程は、循環プロセスである。コンタクト要素の回りを、継続的に新鮮な冷却液が流過する。

本発明の一実施例を図面に示し、以下で詳しく説明する。

ケーブルが接続されたコンタクト要素の斜視断面図である。 接続部にスリーブを備えたコンタクト要素の斜視分解組立図である。 コンタクト要素のコンタクト部の斜視図である。 コンタクト要素の接続部の斜視図である。 圧着スリーブの斜視図である。 冷却液導管が組み込まれたケーブルの斜視図である。 コンタクト要素の分解斜視図である。 コンタクト要素が組み込まれたプラグコネクタの断面斜視図である。 接続されたケーブルと、２つの部分から成る圧着スリーブとを備えたコンタクト要素の斜視図である。 接続部の断面図である。

図面には、部分的に簡略化された概略図が含まれている。同様の要素ではあるが、場合によって完全には同一ではない要素に、同じ参照符号が一部では使用されている。同じ要素であっても視る方向が変われば、縮尺も変わり得る。

図１には、冷却液導管が組み込まれたケーブル２に電気的に接続されているコンタクト要素１が示されている。コンタクト要素１は、接続部３およびコンタクト部４から成る。接続部３には軸方向の孔２５が含まれており、コンタクト部４には軸方向の貫通孔２６が含まれている。孔２５も貫通孔２６も共にそれぞれ雌ねじ５を含んでおり、ねじ（図示せず）を介して互いに可逆的に結合可能である。コンタクト部４には、接続部３とコンタクト部４との間の回動を阻止するローレット２７が形成されている。コンタクト部４が多くのプラグインサイクルの後に摩耗したら、新しいコンタクト部４を装着することが可能であり、ケーブル２を新たにコンタクト要素１に接続しなくてよい。ケーブル２は、継続的に接続部３に保持されてよい。

コンタクト部４は、全部で６つの薄片７を有するいわゆるブッシュとして形成されている。接続部３は、略円筒形に形成されている。本体から軸方向に離隔された個所に中空円筒部６が形成されている。中空円筒部６は、中空ニードルと見なすことも可能である。中空円筒部６は、端部に向かって先細りになっており、出口開口部１３において開口している。出口開口部１３と本体との間では、中空円筒部６上に薄片構造１４が被着されている。接続部３には、接続部３内の中空室１６への通路を形成する開口部１５が加工されている。ここでは、接続部３の外周面に沿って複数の開口部１５が回転対称に設けられている。開口部１５は、それぞれ互いに同じ間隔を有する。中空室１６も同様に、中空円筒部６が形成する中空室に同様に接続されている。

コンタクト要素１に接続されているケーブル２は、断面で見ると、中央の冷却液導管８から成る。冷却液導管８を取り囲んで、この例では銅心線である個々の導体９が配置されている。銅心線は、液密のシート１０（描画上の理由から単に示唆されている）によって包囲される。このシート１０上にいわゆる緩衝要素１１が載置されており、緩衝要素１１は、最終的に硬いケーブルカバー１２によって包囲されている。緩衝要素１１も同様に中空に形成されており、これにより、液密のシート１０とケーブルカバー１２との間の領域に冷却液が通流可能である。ケーブル２は、スリーブ１７を介してコンタクト要素１に固定される。接続部３は、それぞれ１つの封止リング（描画上の理由から図示していない）が配置された、周囲を取り囲む２つの溝１９を有する。封止リングを介し、スリーブ１７は、媒体密にシーリングされている。

中空円筒部６の出口開口部１３は、ケーブル２の中央の冷却液導管８に押し込まれる。冷却液導管８の内径は、中空円筒部６もしくは出口開口部１３の外径に合わせて調整されている。出口開口部１３の幾何学形状により、冷却液導管８からの、中空円筒部６の滑落が阻止される。中空円筒部６の薄片構造１４上に、ケーブル２の電気的な導体９が導電的に載置されている。圧着スリーブ１８（図５）を介して、導体９は、中空円筒部６に固定される。ケーブル２に向かって、圧着スリーブ１８は、液密のシート１０の一部分を覆う。他方の端部に向かって、圧着スリーブ１８は、接続部３の本体に対して液密にシーリングする。こうすることにより、導体９は液密にシーリングされる。

接続部３は、冷却液が通流可能な中空室１６を有する。中空室の容積は、冷却液を介して十分な熱が排出可能であるが、接続部が依然として十分な堅牢さを有するように調整可能である。

冷却液は、ケーブルカバー側において矢印２０に沿ってスリーブ１７を通って流入し、そこから矢印２１に沿って接続部３の開口部１５に流入する。接続部３の中空室１６を冷却液が通流する。動作時にここで発生した熱は、冷却液によって吸収され、中空円筒部６の中空室を介して矢印２２の方向に、中央の液体導管８を介して再度排出される。遠隔システムにおいて冷却液を再度冷却し、循環させて再度開口部１５に供給することが可能である。

図８には、コンタクト要素１が組み込まれかつケーブル２に接続された、プラグコネクタ２３の開かれたケーシングが示されている。一般に、プラグコネクタ２３には、少なくとも２つのコンタクト要素１が含まれており、またこれに接続され、冷却導管を含む２つのケーブル２も含まれている。プラグコネクタ２３は、例えば制御信号用の冷却されない別のコンタクト要素（図示せず）を含むことができ、これらのコンタクト要素は、それぞれ冷却機能のないケーブルに接続される。２つのケーブル２および別のケーブルは、プラグコネクタ２３のケーブル出口２４から出されるフレキシブルチューブ（描画上の理由から図示せず）にまとめられる。

図９には、接続されかつ冷却液を導くケーブル２を備えたコンタクト要素１の択一的な実施形態が示されている。ここでは圧着スリーブ１８’は、２つの部分から構成されている。図９には描画上の理由から、２つの部分から成る圧着スリーブ１８’の一部分だけが示されている。

図１０には、圧着スリーブ１８の圧着の特別な形態が示されている。圧着スリーブ１８は、いわゆる六角星圧着形状にされている。これにより、均等かつ特に気密の圧着が得られる。この形態の圧着は、さらに、極めて小さな抵抗値を有する。個々の導体９は、圧着スリーブ１８の下で一緒に圧潰され、互いに接触接続される。これにより、閉じられておりかつ導電性の銅層が、接続部３の周りに形成される。緩衝要素１１の領域では、冷却液が、圧着スリーブ１８を介し、コンタクト要素１もしくはその接続部３に流れることが可能である。

１ コンタクト要素
２ ケーブル
３ 接続部
４ コンタクト部
５ 雌ねじ
６ 中空円筒部
７ 薄片
８ 中央の冷却液導管
９ 導体
１０ 液密のシート
１１ 緩衝要素
１２ ケーブルカバー
１３ 出口開口部
１４ 薄片構造
１５ 開口部
１６ 中空室
１７ スリーブ
１８ 圧着スリーブ
１９ 溝
２０ 矢印
２１ 矢印
２２ 矢印
２３ プラグコネクタ
２４ ケーブル出口
２５ 孔
２６ 貫通孔
２７ ローレット

Claims (13)

1. コンタクト部（４）および接続部（３）を有する電気コンタクト要素（１）であって、前記接続部（３）は、ケーブル（２）の電気的な導体（９）に接続可能であり、前記電気コンタクト要素（１）に冷却液を供給可能である、電気コンタクト要素（１）において、
   前記電気コンタクト要素（１）は、少なくとも２つの部分から構成されており、前記接続部（３）および前記コンタクト部（４）は、互いに可逆的に結合可能である、それぞれ別の構成部分として構成されており、
   前記接続部（３）は、冷却液が通流可能な中空室（１６）を有し、
   前記コンタクト部（４）は、一端において前記接続部（３）に結合可能であり、他端においてピンコンタクトを挿入するブッシュとして形成されている、ことを特徴とする、電気コンタクト要素。
2. 前記接続部（３）および前記コンタクト部（４）は、互いにねじ結合可能であることを特徴とする、
   請求項１記載の電気コンタクト要素。
3. 前記ブッシュは、４つまたは６つの薄片（７）を有することを特徴とする、
   請求項２記載の電気コンタクト要素。
4. 前記接続部（３）は、略円筒形に形成されており、かつ、中空円筒部（６）を有することを特徴とする、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の電気コンタクト要素。
5. 前記接続部（３）は、少なくとも１つの開口部（１５）を有することを特徴とする、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の電気コンタクト要素。
6. 前記接続部（３）は、２つ、３つまたは４つの開口部（１５）を有することを特徴とする、
   請求項５記載の電気コンタクト要素。
7. １つの前記開口部（１５）が開口するかまたは複数の前記開口部（１５）が開口する前記中空室（１６）は、前記中空円筒部（６）の中空室に接続されていることを特徴とする、
   請求項５記載の電気コンタクト要素。
8. 前記接続部（３）の１つまたは複数の前記開口部（１５）に冷却液が流入可能であり、前記中空円筒部（６）を通って前記冷却液が再び流出可能であることを特徴とする、
   請求項５から７までのいずれか１項記載の電気コンタクト要素。
9. 前記電気コンタクト要素（１）は、少なくとも部分的に前記接続部（３）を覆うスリーブ（１７）を有することを特徴とする、
   請求項１から８までのいずれか１項記載の電気コンタクト要素。
10. 前記中空円筒部（６）は、端部側に出口開口部（１３）を有し、前記中空円筒部上に薄片構造（１４）が被着されていることを特徴とする、
    請求項４記載の電気コンタクト要素。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気コンタクト要素（１）を少なくとも１つ備えたプラグコネクタ。
12. 前記プラグコネクタは、自動車充電プラグコネクタであることを特徴とする、
    請求項１１記載のプラグコネクタ。
13. 冷却液を導く少なくとも１つのケーブル（２）は、前記電気コンタクト要素（１）に接続されていることを特徴とする、
    請求項１１または１２のいずれか１項記載のプラグコネクタ。

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