WO2012110138A1

WO2012110138A1 - Interlockschalter-montagevorrichtung, hochvoltsystem mit einer derartigen interlockschalter-montagevorrichtung und elektro- oder hybridfahrzeug mit derartigen interlockschalter-montagevorrichtung und einem hochvoltsystem

Info

Publication number: WO2012110138A1
Application number: PCT/EP2011/072468
Authority: WO
Inventors: Raphael Fischer; Tobias Vogler; Mark Lauger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2013-08-16
Also published as: DE102011080005A1; WO2012110134A1; DE112011104897A5

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung (30) zum lösbaren, mechanischen und elektrischen Verbinden eines Sicherheitssensors (Interlock-Schalters) (10) mit einem Hochvoltsystem (20), insbesondere einem Elektromotor und/oder Radnabenantrieb, beispielsweise für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug. Um eine einfache und sichere, mehrfache Montage und Demontage des Sicherheitssensors (10) am Hochvoltsystem (20) zu gewährleisten wird eine Montagevorrichtung vorgeschlagen, welche ein Grundelement (32), mindestens ein Sicherheitssensorverbindungselement (34,35) zum mechanischen Verbinden des Sicherheitssensors (10) mit dem Grundelement (32), mindestens zwei Kontaktierungselemente (36,37) zum elektrischen Kontaktieren des Sicherheitssensors (10) und mindestens ein Hochvoltsystemverbindungselement (38,39,39a) zum lösbaren, mechanischen Verbinden des Grundelements (32) mit dem Hochvolt-System (20) und zum lösbaren, elektrischen Verbinden der Kontaktierungselemente (36,37) mit elektrischen Leitungen (21) des Hochvoltsystems (20) umfasst.

Description

Bezeichnung der Erfindung

INTERLOCKSCHALTER -MONTAGEVORRICHTUNG , HOCHVOLTSYSTEM MIT EINER DERARTIGEN INTERLOCKSCHALTER -MONTAGEVORRICHTUNG UND ELEKTRO- ODER HYBRIDFAHRZEUG MIT EINER DERARTIGEN INTERLOCKSCHALTER -MONTAGEVORRICHTUNG UND EINEM HOCHVOLTSYSTEM

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Beschreibung

Gebiet der Erfindung

10 Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung zum lösbaren, mechanischen und elektrischen Verbinden eines Sicherheitssensors (Interlockschalters) mit einem Hochvoltsystem sowie ein entsprechendes Hochvoltsystem.

Einige elektrische Systeme, wie Elektromotoren und insbesondere Radnaben- 15 antriebe für Elektro- oder Hybridfahrzeuge, werden mit Spannungen betrieben, die zumeist über 60 Volt betragen. Derartige Spannungen können für den menschlichen Organismus gefährlich sein, sodass Hochvoltsysteme nur von entsprechend geschultem Personal gewartet und repariert werden dürfen. Kommt es zu einer Störung innerhalb des Hochvoltsystems oder wird dieses 20 geöffnet, so muss sichergestellt sein, dass von dem Hochvoltsystem keine Gefahr ausgeht.

Bei elektrischen Anlagen wird dies zumeist durch einen Sicherheitssensor, einen sogenannten Interlockschalter beziehungsweise Unterbrecherkontakt, 25 gewährleistet, welcher beim Öffnen der Anlage eine Sicherheits- beziehungsweise Zwangsabschaltung der Anlage veranlasst.

Eine besondere Ausführungsform eines Hochvoltsystems ist ein Elektromotor und/oder Radnabenantrieb. Ein Radnabenantrieb umfasst einen Elektromotor, 30 welcher direkt in ein Rad eines Fahrzeuges eingebaut ist und gleichzeitig die Radnabe trägt, so dass ein Teil des Motors mit dem Rad umläuft. Bei einem als Innenläufer ausgebildeten Radnabenantrieb ergibt sich häufig ein äußerst knapp bemessener radialer Bauraum innerhalb des Gehäuses. Bei Hochvoltsystemen mit beengtem Bauraum, wie Elektromotoren und Radnabenantrieben, kann es beispielsweise bei Wartungsarbeiten vorkommen, dass Baugruppen, wie der Sicherheitssensor, demontiert und später wieder erneut montiert werden müssen, um an dahinter liegende Baugruppen gelangen zu können. Insbesondere zum Ausbau des Rotors eines Radnabenantriebs kann die Demontage des Sicherheitssensors notwendig sein.

Derzeit erhältliche Sicherheitssensoren sind in der Regel jedoch nicht dazu ausgelegt häufiger montiert und demontiert zu werden, so dass bereits bei einer Zweitmontage eines Sicherheitssensors mechanische und elektrische Anschlussprobleme auftreten können.

Gegenstand der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische und elektrische Anbindung eines Sicherheitssensors zur Sicherheitsabschaltung eines Hochvoltsystems zur Verfügung zu stellen, welche unter beengten Bauraumbedin- gungen auch bei häufigen Montage/Demontagevorgängen sicher funktioniert.

Diese Aufgabe wird durch eine Montagevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Unter einem Hochvoltsystem kann dabei insbesondere ein System verstanden werden, von dem zumindest ein Bauteil zumindest zeitweilig mit einer Spannung von mehr als 60 V, beispielsweise von mehr als 100 V, zum Beispiel von mehr als 300 V, betrieben wird. Zum Beispiel kann ein Hochvoltsystem ein E- lektromotor und/oder ein Radnabenantrieb, beispielsweise für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, sein.

Der Sicherheitssensor zur Sicherheitsabschaltung beziehungsweise Zwangsabschaltung des Hochvoltsystems kann insbesondere ein Sicherheitsschalter, beispielsweise ein so genannter Interlockschalter oder Unterbrecherkontakt, sein. Die Sicherheitssensorverbindungselemente können daher auch als Si- cherheitsschalterverbindungselemente bezeichnet werden. Über die elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems kann der Sicherheitssensor mit elektrischer Energie versorgt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können die elektrischen Leitungen zur Signalübertragung, insbesondere des Sensorsignals, dienen. Durch die Montagevorrichtung, und insbesondere durch deren lösbare Hoch- voltsystemverbindungselemente, kann vorteilhafterweise eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Sicherheitssensor und dem Hochvoltsystem, beispielsweise dem Wickelkopfbereich eines Elektromotors und/oder Radnabenantriebs, gewährleistet werden, welche im Bedarfsfall, bei- spielsweise um den zur Verfügung stehenden Raum, zum Beispiel zum Entfernen des Rotors eines Radnabenantriebs, zu vergrößern, auf einfache Weise gelöst und zu einem späteren Zeitpunkt, zum Beispiel nach dem Wiedereinsetzen des Rotors, auf einfache Weise wieder hergestellt werden kann, ohne dabei die mechanische und elektrische Verbindung zwischen Montagevorrichtung und Sicherheitssensor lösen zu müssen. Dies hat den Vorteil, dass an den Sicherheitssensor und dessen mechanische und elektrische Verbindung an die Montagevorrichtung keine hohen Anforderungen, insbesondere bezüglich der Montier- und Demontierbarkeit, gestellt werden müssen. So können vorteilhafterweise auf dem Markt erhältliche Sicherheitssensoren, welche beispielsweise unlösbar oder nur schlecht lösbar montierbar sind, eingesetzt werden, welche dank der Montagevorrichtung dennoch auf einfache Weise, mehrfach an Hochvoltsystemen demontiert und wieder montiert werden können.

Grundsätzlich ist es möglich, dass die Montagevorrichtung nur ein Hochvolt- Systemverbindungselement aufweist, welches dazu ausgelegt ist sowohl eine lösbare mechanische Verbindung mit dem Hochvoltsystem als auch eine lösbare elektrische Verbindung der Kontaktierungselemente, insbesondere von zwei Kontaktierungselementen, mit elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems zu gewährleisten. Beispielsweise kann das Hochvoltsystemverbindungselement in Form einer hinterschnittenen Nut-Feder-Verbindung, beispielsweise Schwalbenschwanzverbindung, ausgestaltet sein, in deren Bauteile elektrische Leitungen derart eingearbeitet sind, dass diese als Kontaktierungselemente zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors fungieren und im geschlossenen Zustand der Verbindung nicht nur eine mechanische Verbindung, sondern auch elektrische Verbindungen resultieren, über welche der Sicherheitssensor mit elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems elektrisch verbindbar ist.

Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst die Montagevorrichtung jedoch mindestens zwei Hochvoltsystemverbindungselemente. In dieser Ausführungsform kann insbesondere jeweils ein Kontaktierungselement über ein Hochvolt- systemverbindungselement mit einer elektrischen Leitung des Hochvoltsystems lösbar, elektrisch verbindbar sein.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das Hochvoltsystemverbin- dungselement beziehungsweise sind die Hochvoltsystemverbindungselemente als Schraubverbindung und/oder Steckverbindung, beispielsweise als Schiebe- Verbindung und/oder Rastverbindung, zum Beispiel hinterschnittene Nut-Feder- Verbindung, ausgestaltet. Durch diese Verbindungsarten kann eine lösbare, elektrische und mechanische Verbindung auf besonders einfache und robuste Weise gewährleistet werden. Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist das Hochvoltsys- temverbindungselement beziehungsweise sind die Hochvoltsystemverbin- dungselemente als Schraubverbindung ausgestaltet, wobei das Grundelement mit einem Gewindebolzen, insbesondere einer Schraube, zur Montage am Hochvoltsystem versehen ist und wobei das Hochvoltsystem ein Einlegeteil umfasst. Das Einlegeteil umfasst dabei ein zum Gewindebolzen korrespondierendes Innengewinde und ein, mit einer elektrischen Leitung des Hochvoltsystems elektrisch verbundenes Anschlusselement, welches durch Einschrauben des Gewindebolzens in das Innengewinde des Einlegeteils elektrisch kontak- tierbar ist.

Eine besonders einfache Möglichkeit das Grundelement mit einem Gewinde- bolzen zu versehen, ist es das Grundelement in Form einer mit einer Bohrung versehenen Platte auszugestalten, durch welche eine Schraube, insbesondere zur Montage am Hochvoltsystem, derart hindurchsteckbar ist, dass der Kopf der Schraube zur Montage am Hochvoltsystem an einer Seite der Platte anliegt und sich der Gewindebolzen der Schraube durch die Bohrung und von der ge- genüberliegenden Seite der Platte weg erstreckt. Eine derartig ausgestaltete Montagevorrichtung kann vorteilhafterweise besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.

Einlegeteile können in Hochvoltsystemen zumindest teilweise durch Gießen und/oder Spritzen, beispielsweise durch Kunststoffgießen und/oder -spritzen, ausgebildet werden. Die Einlegeteilherstellung kann dabei zumindest teilweise gleichzeitig mit oder im Anschluss an die Herstellung einer anderen Baugruppe des Hochvoltsystems erfolgen. Zum Beispiel kann das Einlegeteil in einen Sta- torverguss eines Radnabenantriebs, insbesondere zwischen den Wickelköpfen des Stators, eingebracht werden.

Vorzugsweise werden Einlegeteile derart in das Hochvoltsystem integriert, dass sie im Wesentlichen mit der Oberfläche des Hochvoltsystems, beispielsweise mit der Vergussoberfläche eines Stators eines Radnabenantriebs, ab- schließen, also nicht signifikant über die entsprechende Hochvoltsystemoberfläche hinaus stehen oder diesbezüglich zurückgesetzt sind. Bei Elektromotoren und/oder Radnabenantrieben, werden für eine gute Verdrehsicherheit vorzugsweise zwei Abschnitte eines Einlegeteils oder zwei Einlegeteile in unterschiedlichen Schlitzen/Zwischenräumen zwischen den Polzäh- nen/Wickelköpfen vorgesehen. Es ist möglich, dass ein Statorverguss und darin eingearbeitete Einlegeteile zumindest teilweise aus dem gleichen Kunststoffmaterial ausgebildet sind. Es ist jedoch ebenso möglich den Statorverguss und die Einlegeteile aus unterschiedlichen Kunststoffmaterialien auszubilden. Die Herstellung des Statorvergusses und des Einlegeteils kann dabei sowohl in einem als auch in mehreren Verfahrensschritten erfolgen.

In dem Einlegeteil kann eine Führung ausgebildet sein. Das Innengewinde und das Anschlusselement des Einlegeteils können sowohl durch unterschiedliche Bauteile als auch durch ein und dasselbe Bauteil realisiert werden. Beispielsweise kann in einer, in dem Einlegeteil ausgebildeten Führung eine metallische Hülse vorgesehen sein, in deren Innenwandung ein Innengewinde ausgebildet ist und die mit einer elektrischen Leitung des Hochvoltsystem elektrisch leitend verbunden ist. Eine derartig ausgebildete metallische Hülse kann vorteilhafterweise sowohl als Innengewinde als auch als Anschlusselement dienen.

Im Rahmen einer anderen Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist das Hochvoltsystemverbindungselement beziehungsweise sind die Hochvoltsys- temverbindungselemente als hinterschnittene Nut-Feder-Verbindung, insbesondere als Schwalbenschwanzverbindung, ausgestaltet. Vorzugsweise ist dabei der federförmige Teil der Verbindung am Grundelement und der nutför- mige Teil der Verbindung, beispielsweise durch ein Einlegeteil, am Hochvoltsystem ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass nach der Demontage der Montagevorrichtung ein freier Durchgang, beispielsweise innerhalb eines Stators zur Demontage des Rotors, entsteht. Insbesondere kann das Hochvoltsys- temverbindungselement beziehungsweise können die Hochvoltsystemverbin- dungselemente derart hinterschnittene Nut-Feder-Verbindung, insbesondere als Schwalbenschwanzverbindung, ausgestaltet sein, dass die Einschubrich- tung der Nut-Feder-Verbindung beziehungsweise Schwalbenschwanzverbindung senkrecht zur Abdeckung des Hochvoltsystems ausgebildet ist. Bei geöffneter Abdeckung kann die Nut-Feder-Verbindung beziehungsweise Schwalbenschwanzverbindung so in fünf Freiheitsgraden durch Formschluss und im sechsten Freiheitsgrad durch Reibschluss halten. Bei geschlossener Abde- ckung kann die Nut-Feder-Verbindung beziehungsweise Schwalbenschwanzverbindung so im sechsten Freiheitsgrad durch Formschluss mit der Abdeckung halten. Eine Ausgestaltung der Hochvoltsystemverbindungselemente als hinterschnittene Nut-Feder-Verbindung, insbesondere als Schwalbenschwanz- Verbindung, hat den Vorteil, dass die Montage und Demontage der Montiervorrichtung vereinfacht werden kann.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfassen die Kontaktierungsele- mente jeweils eine, mit einem der elektrischen Kontakte des Sicherheitssensors elektrisch verbundene oder verbindbare, beispielsweise zumindest teilweise kabeiförmige oder leiterbahnförmige, elektrische Leitung sowie eine mit dieser elektrischen Leitung elektrisch verbundene Kontakteinheit zum elektrischen Kontaktieren eines Hochvoltsystemverbindungselements. Derartig aus- gestaltete Kontaktierungselemente haben den Vorteil, dass diese eine besonders einfache und robuste elektrische Verbindung mit den elektrischen Kontakten von erhältlichen Sicherheitssensoren ermöglichen.

Im Rahmen einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform weisen die Kontakt- einheiten dabei eine Öffnung auf, durch welche ein Gewindebolzen, insbesondere eine Schraube, eines Hochvoltsystemverbindungselements hin- durchsteckbar ist. Beispielsweise können die Kontakteinheiten hierfür als Drahtgeflecht oder Unterlegscheibe ausgestaltet sein. Da die Lösbarkeit des Sicherheitssensors von dem Hochvoltsystem - wie bereits erläutert - durch die lösbare/n Hochvoltsystemverbindungsvorrichtung/en gewährleistet wird, muss das Sicherheitssensorverbindungselement beziehungsweise müssen die Sicherheitssensorverbindungselemente nicht zwangsläufig lösbar ausgestaltet sein. Die Sicherheitssensorverbindungselemente können daher beispielsweise in Form einer stoffschlüssigen Verbindung, zum Beispiel als Klebe- oder Lötverbindung, ausgestaltet sein. Natürlich ist es auch möglich die Sicherheitssensorverbindungselemente in Form einer lösbaren Verbindung, zum Beispiel als Schraub- oder Steckverbindung, auszugestalten. Insbesondere beim Einsatz von Sicherheitssensoren, welche ohnehin zur Mon- tage mittels Schraub- oder Steckverbindung ausgelegt sind, kann dies, beispielsweise um eine robuste mechanische Verbindung zu realisieren, von Vorteil sein. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist das Sicherheitssensorverbin- dungselement beziehungsweise sind die Sicherheitssensorverbindungsele- mente als Schraubverbindung ausgestaltet, insbesondere wobei das Grundelement mit einem Gewindebolzen, insbesondere einer Schraube, zum Befes- tigen des Sicherheitssensors versehen ist, wobei der Gewindebolzen zum Befestigen des Sicherheitssensors derart durch eine Aussparung in dem Sicherheitssensor durchführbar ist, dass der Sicherheitssensor durch Aufschrauben einer zum Gewindebolzen korrespondierenden Mutter mechanisch mit dem Grundelement verbindbar ist.

Analog zu den Ausführungen im Zusammenhang mit den Hochvoltsystemver- bindungselementen kann das Grundelement auch bei als Schraubverbindung ausgestalteten Sicherheitssensorverbindungselementen dadurch mit einem Gewindebolzen versehen werden, dass das Grundelement in Form einer mit einer Bohrung versehenen Platte ausgestaltet ist, durch welche eine Schraube zur Befestigung des Sicherheitssensors derart hindurchsteckbar ist, dass der Kopf der Schraube zur Befestigung des Sicherheitssensors an einer Seite der Platte anliegt und sich der Gewindebolzen der Schraube durch die Bohrung und von der gegenüberliegenden Seite der Platte weg erstreckt. Für jedes Hochvoltsystemverbindungselement und für jedes Sicherheitssensorverbin- dungselement kann dabei jeweils eine Bohrung und ein Gewindebolzen vorgesehen sein.

Im Rahmen einer Ausgestaltung sind sowohl die Hochvoltsystemverbindungs- elemente als auch die Sicherheitssensorverbindungselemente auf diese Weise realisiert, wobei sich die Schrauben zur Montage am Hochvoltsystem in umgekehrter Richtung zu den Schrauben zur Befestigung des Sicherheitssensors erstrecken. Die schraubenkopfseitigen Bohrungsöffnungen können dabei, insbesondere bei den Schrauben zur Befestigung des Sicherheitssensors, derart ausgestaltet sein, dass der Schraubenkopf in der Platte versenkbar ist. So kann eine einfache Herstellung gewährleistet und dennoch der Raumbedarf vorteilhafterweise optimiert werden. Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst die Montagevorrichtung den Sicherheitssensor, insbesondere wobei der Sicherheitssensor durch mindestens ein Sicherheitssensorverbindungselement mit dem Grundelement mechanisch verbunden ist und wobei die elektrischen Kontakte des Sicherheits- sensors mit mindestens zwei Kontaktierungselementen elektrisch verbunden sind.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Hochvoltsystem, insbesondere ein Elektromotor und/oder Radnabenantrieb, beispielsweise für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend eine Abdeckung zum Öffnen und Verschließen des Hochvoltsystems, einen Sicherheitssensor und eine erfindungsgemäße Montagevorrichtung, insbesondere wobei der Sicherheitssensor dazu ausgelegt ist, beim Öffnen der Abdeckung ein Signal auszugeben, um eine Sicherheitsabschaltung des Hochvoltsystems zu veranlassen.

Der Sicherheitssensor ist dabei insbesondere mechanisch und elektrisch mit der Montagevorrichtung verbunden. Durch die Montagevorrichtung ist der Sicherheitssensor insbesondere wiederum lösbar, mechanisch mit dem Hoch- voltsystem und lösbar, elektrisch mit elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems verbunden oder verbindbar. Die elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems können dabei sowohl zur Energieversorgung als auch zur Signalübertragung dienen. Grundsätzlich ist es jedoch ebenso möglich nur die Energieversorgung über die elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems zu gewährleis- ten und die Signalübertragung drahtlos auszugestalten, beispielsweise in dem die Signalübertragung per Funk, Infrarot, Mikrowelle oder aufmoduliert auf den Phasenstrom erfolgt. Hinsichtlich von Vorteilen und weiterer Merkmale wird auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der Montagevorrichtung, die Figurenbeschreibung und die Figuren verwiesen.

Im Rahmen einer Ausführungsform umfasst oder ist das Hochvoltsystem ein Radnabenantrieb mit einem Stator und einem Rotor. Die Montagevorrichtung kann dabei insbesondere an dem Stator oder Rotor, insbesondere Stator, lös- bar montiert oder montierbar sein. Insbesondere kann die Montagevorrichtung dabei am Innenumfang des Stators, insbesondere angrenzend an eine offenbare, den Radnabenabtrieb abdeckende Abdeckung, lösbar montiert oder montierbar sein.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform umfasst das Hochvoltsystem eine Kühlvorrichtung. Die Kühlvorrichtung kann insbesondere in einem Gehäuseabschnitt, beispielsweise dem Primärgehäuse, ausgebildet sein. Mindestens eine der, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors vor- gesehenen, elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems kann durch die Kühlvorrichtung beziehungsweise den mit der Kühlvorrichtung versehenen Gehäuseabschnitt hindurchgeführt sein. Insbesondere kann die elektrische Leitung des Hochvoltsystems, vorzugsweise mit einer elektrischen Isolation versehen, (längs) durch einen Kühlmittelkanal, insbesondere durch den Innenraum eines Kühlmittelkanals, der Kühlvorrichtung hindurchgeführt sein. So kann die elektrische Leitung des Hochvoltsystems vorteilhafterweise durch die Kühlvorrichtung hindurchgeführt werden, ohne weitere Hohlräume in der Kühlvorrichtung ausbilden zu müssen. Es ist jedoch ebenso möglich die elektrische Leitung des Hochvoltsystems durch einen offenen oder geschlossenen, in der Kühlvorrichtung beziehungsweise in dem mit der Kühlvorrichtung versehenen Gehäuseabschnitt ausgebildeten Kabelkanal (Nut im Primärgehäuse an Grenzfläche zwischen Stator und Kühlung) hindurchzuführen. Dabei kann der Kabelkanal insbesondere parallel zur Rotationsachse des Radnabenantriebs und/oder in einer, an den Stator angrenzenden Seite der Kühlvorrichtung beziehungsweise des mit der Kühlvorrichtung versehenen Gehäuseabschnitts ausgebildet sein.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine der, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors vorgesehenen, elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems durch einen offenen oder ge- schlossenen, in dem Stator ausgebildeten Kabelkanal hindurchgeführt, insbesondere wobei der Kabelkanal parallel zur Rotationsachse des Radnabenantriebs und/oder in einer, an die Kühlvorrichtung beziehungsweise an einen mit der Kühlvorrichtung versehenen Gehäuseabschnitt, angrenzenden Seite des Stators (Nut am Außenumfang eines Motorblechpakets) ausgebildet sein kann.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform weist der Stator und/oder der Ro- tor umfänglich angeordnete, beispielsweise in ein Vergussmaterial eingebettete, Polzähne und dazwischen liegende Schlitze auf. Dabei kann entlang mindestens eines Schlitzes, insbesondere parallel zur Rotationsachse des Radnabenantriebs, ein offener oder geschlossener Kabelkanal ausgebildet sein. Mindestens eine der, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicher- heitssensors vorgesehenen, elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems kann dabei durch einen der Schlitze (elektrische Leitung in Motorpacketschlitzen) oder durch einen, entlang eines Schlitzes ausgebildeten Kabelkanal (zusätzliche Nut im Grund eines Motorblechpaketschlitzes) hindurchgeführt sein. Auch ist es möglich mindestens eine der, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors vorgesehenen, elektrischen Leitungen des Hochvoltsystems gemeinsam mit den elektrischen Leitungen eines Temperatursensors zu verlegen.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend eine erfindungsgemäße Montagevorrichtung und/oder ein erfindungsgemäßes Hochvoltsystem. Hinsichtlich von Vorteilen und weiterer Merkmale wird auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit der Montagevorrichtung, die Figurenbeschreibung und die Figuren verwiesen.

Zeichnungen Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen und deren Beschreibung sollen zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Gegenstände dienen und nicht dazu herangezogen werden die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:

Fig. 1 a einen schematischen Querschnitt in der Ebene A-A durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung;

Fig. 1 b eine Draufsicht senkrecht zur Ebene A-A auf die in Fig. 1 a gezeigte Ausführungsform; Fig. 1 c eine Draufsicht parallel zur Ebene A-A auf die in Fig. 1 a und 1 b gezeigte Ausführungsform;

Fig. 1 d eine Draufsicht parallel zur Ebene A-A und in entgegengesetzter Richtung zur Draufsicht von Fig. 1 c auf die in Fig. 1 a, 1 b und 1 c gezeigte Aus- führungsform;

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung zur Veranschaulichung einer Ausführungsmöglichkeit der Führung einer elektrischen Leitung durch beziehungsweise entlang eines Kühlmittelkanals;

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Führung einer elektrischen Leitung durch eine Kühlvorrichtung quer zu einem Kühlmittelkanal; Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch einen Stator mit einer Kühlvorrichtung zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Führung einer elektrischen Leitung durch einen Kabelkanal in der Kühlvorrichtung; Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch einen Stator mit einer Kühlvorrichtung zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Führung einer elektrischen Leitung durch einen Kabelkanal in dem Stator, und Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch einen Stator mit einer Kühlvorrichtung zur Veranschaulichung einer weiteren Ausführungsmöglichkeit der Führung einer elektrischen Leitung durch einen Kabelkanal in dem Stator.

Die Figuren 1 a bis 1 d illustrieren eine Ausführungsform einer Montagevorrichtung 30, welche zum lösbaren, mechanischen und elektrischen Verbinden eines Sicherheitssensors (Interlockschalters) 10 mit einem Hochvoltsystem 20, beispielsweise einem Elektromotor und/oder Radnabenantrieb, insbesondere für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, ausgelegt ist. Dabei ist der Sicherheitssensor 10 dazu ausgelegt, beim Öffnen einer Abdeckung des Hochvoltsystems 20 ein Signal auszugeben, um eine Sicherheitsabschaltung des Hochvoltsystems 20 zu veranlassen. In der in den Figuren 1 a bis 1 d gezeigten Ausführungsform kann es sich bei dem mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichne- ten Bauteil insbesondere um den Stator eines als Innenläufer ausgebildeten Radnabenantriebs handeln.

Figur 1 a zeigt, dass die Montagevorrichtung 30 ein Grundelement 32, zwei Sicherheitssensorverbindungselemente 34,35 zum mechanischen Verbinden des Sicherheitssensors 10 mit dem Grundelement 32, zwei Kontaktierungsele- mente 36,37 zum elektrischen Kontaktieren des Sicherheitssensors 10 und zwei Hochvoltsystemverbindungselemente 38,39,39a zum lösbaren, mechanischen Verbinden des Grundelements 32 mit dem Hochvoltsystem 20 und zum lösbaren, elektrischen Verbinden der Kontaktierungselemente 36,37 mit elekt- rischen Leitungen des Hochvoltsystems 20 umfasst. Dabei ist jeweils ein Kon- taktierungselement 36,37 über ein Hochvoltsystemverbindungselement 38,39,39a mit einer elektrischen Leitung (nicht dargestellt) des Hochvoltsystems 20 lösbar, elektrisch verbindbar beziehungsweise verbunden. Im Rahmen der in Figur 1 a gezeigten Ausführungsform sind sowohl die Sicher- heitssensorverbindungselemente 34,35 als auch die Hochvoltsystemverbin- dungselemente 38,39,39a als Schraubverbindungen ausgestaltet. Dabei ist das Grundelement in Form einer mit vier Bohrungen versehenen Platte ausgestaltet.

Durch zwei der Bohrungen ist dabei jeweils eine Schraube 38 zur Montage am Hochvoltsystem 20 derart hindurch gesteckt, dass der Kopf der Schraube 38 an einer Seite der Platte 32 anliegt und sich der Gewindebolzen der Schraube 38 durch die Bohrung und von der gegenüberliegenden Seite der Platte weg in eine metallische Hülse mit Innengewinde 39a erstreckt, welches in einem, in dem Hochvoltsystem 20 ausgebildeten Einlegeteil 39 eingearbeitet ist und gleichzeitig als Anschlusselement dient. Die metallische Hülse 39a ist dabei mit einer elektrischen Leitung (nicht dargestellt) des Hochvoltsystems 20 elektrisch verbunden.

Durch die beiden anderen Bohrungen ist jeweils eine Schraube 35 zum Befes- tigen des Sicherheitssensors 10 hindurch gesteckt, wobei sich der Gewindebolzen der Schraube 35 derart durch eine Aussparung in dem Sicherheitssensor 10 hindurch erstreckt, dass der Sicherheitssensor 10 durch eine auf dem distalen Ende des Gewindebolzens 35 aufgeschraubte Mutter 34 mit korrespondierendem Gewinde mechanisch mit dem Grundelement 32 verbunden beziehungsweise verbindbar ist. Figur 1 a zeigt, dass dabei die schraubenkopfseitigen Bohrungsöffnungen, derart ausgestaltet sind, dass die Köpfe der Schrauben 35 zum Befestigen des Sicherheitssensors 10 in der Platte 32 versenkbar sind. Figur 1 a zeigt zudem, dass sich dabei die Schrauben 38 zur Montage am Hochvoltsystem 20 in umgekehrter Richtung zu den Schrauben 35 zur Befestigung des Sicherheitssensors 10 erstrecken.

Figur 1 a illustriert weiterhin, dass die Kontaktierungselemente 36,37 jeweils eine, mit einem der elektrischen Kontakte des Sicherheitssensors 10 elektrisch verbundene im zumindest teilweise kabeiförmige, elektrische Leitung 36 und eine, mit dieser elektrischen Leitung 36 elektrisch verbundene Kontakteinheit 37 zum elektrischen Kontaktieren eines Hochvoltsystemverbindungselements 38 umfassen. In der dargestellten Ausführungsform sind die Kontakteinheiten 37 als Unterlegscheiben ausgestaltet, durch welche die Schrauben 38 zur Montage am Hochvoltsystem 20 ebenfalls durchgesteckt beziehungsweise durchsteckbar sind. Es ist jedoch ebenso möglich die Kontakteinheiten auf Drahtgeflechtbasis oder durch einseitig geöffnete Metallringe zu realisieren.

Figur 1 a veranschaulicht, dass durch Einschrauben der Schrauben 38 zur Montage am Hochvoltsystem 20 in das Innengewinde 39a des Einlegeteils 39 über die Anschlusselemente 39a einerseits und die Kontaktierungselemente 36,37 andererseits ein elektrischer Kontakt zwischen den elektrischen Kontakten des Sicherheitssensors 10 und den elektrischen Leitungen (nicht dargestellt) des Hochvoltsystems 20 herstellbar ist.

Figur 1 b illustriert zudem das Sensorelement, insbesondere Schaltelement, 1 1 des Sicherheitssensors 10 bei geöffneter Abdeckung des Hochvoltsystems 20. Im Rahmen der gezeigten Ausführungsform ist das Sensorelement 1 1 als Schalthebel ausgestaltet. Es ist jedoch ebenso möglich das Sensorelement 1 1 als Tastschalter oder als einen andersartigen Sensor auszugestalten. Figur 1 b veranschaulicht zudem, dass in der gezeigten Ausführungsform bei geöffneter Abdeckung des Hochvoltsystems 20 der Schalthebel 1 1 sich von dem Sicherheitssensor 10 weg erstreckt.

In Figur 1 c ist insbesondere die elektrische Verbindung zwischen den Kontak- tierungselementen 36,37 und den elektrischen Kontakten des Sicherheitssen- sors 10 gut erkennbar.

Figur 1 d zeigt das Schaltelement 1 1 des Sicherheitssensors 10 im Fall einer geschlossenen Abdeckung des Hochvoltsystems 20. Figur 1 b veranschaulicht, dass in der gezeigten Ausführungsform bei geschlossener Abdeckung des Hochvoltsystems 20 der Schalthebel 1 1 an dem Sicherheitssensor 10 anliegt beziehungsweise durch die Abdeckung niedergedrückt wird. Figur 2 zeigt eine Ausführungsform einer Kühlvorrichtung 26 mit einem Kühlmittelkanal 27 und veranschaulicht, dass mindestens eine der, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors 10 vorgesehenen, elektrischen Leitungen 21 des Hochvoltsystems längs durch einen beziehungsweise innerhalb eines Kühlmittelkanals 27 geführt werden kann.

Figur 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Kühlvorrichtung 26 mit einem Kühlmittelkanal 27 und veranschaulicht, dass mindestens eine der, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors 10 vorgesehenen, elektrischen Leitungen 21 des Hochvoltsystem derart durch die Kühlvorrichtung 26 geführt werden kann, dass diese sogar einen Kühlmittelkanal 27 kreuzen kann.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen Draufsichten auf unterschiedliche Ausführungsfor- men von Radnabenantrieben aus einer zur Rotationsachse des Radnabenantriebs parallelen Blickrichtung. Die Figuren 4 bis 6 zeigen, dass die Radnabenantriebe jeweils neben dem nicht dargestellten Rotor, einen Stator 22 und eine an den Stator 22 angrenzende Kühlvorrichtung 26 umfassen kann. Dabei weist der Innenumfang des Stators 22 jeweils eine Vielzahl von mit Wickelanordnun- gen 24a ausgestatteten Polzähnen 24 auf, welche als Elektromagneten fungieren. Die Figuren 4 bis 6 zeigen, dass zwischen den Polzähnen 24 Schlitze 25, also Zwischenräume zwischen den Zähnen, ausgebildet sind. Anders herum beschrieben, lassen diese Schlitze 25 in Form von Nuten am Innenumfang des Stators 22 eine Vielzahl von Polzähnen 24 entstehen.

Im Rahmen der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform ist eine, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors 10 vorgesehene, elektrische Leitung 21 durch einen offenen, in der Kühlvorrichtung 26 ausgebildeten Kabelkanal 28 hindurchgeführt, welcher parallel zur Rotationsachse des Rad- nabenantriebs und in einer, an den Stator 22 angrenzenden Seite der Kühlvorrichtung 26 ausgebildet ist und durch den an der Kühlvorrichtung 26 angrenzenden Stator 22 verschlossen wird. Im Rahmen der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform ist eine, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors 10 vorgesehene, elektrische Leitungen 21 durch einen offenen, in dem Stator 22 ausgebildeten Kabelkanal 23 hindurchgeführt, welcher parallel zur Rotationsachse des Radnabenantriebs und in einer, an die Kühlvorrichtung 22 angrenzenden Seite des Stators 22 ausgebildet ist und durch die an dem Stator 22 angrenzende Kühlvorrichtung 26 verschlossen wird.

Im Rahmen der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist entlang eines Schlit- zes 25, insbesondere parallel zur Rotationsachse des Radnabenantriebs, ein offener Kabelkanal 23 ausgebildet, durch welchen eine, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung des Sicherheitssensors vorgesehene, elektrische Leitung 21 hindurchgeführt ist.

Bezugszeichenliste

10 Sicherheitssensor (Interlockschalter)

1 1 Schaltelement, insbesondere Schalthebel

20 Hochvoltsystem

21 elektrische Leitung des Hochvoltsystems

22 Stator

23 Statorkabelkanal

24 Polzähne

24a Wicklungsanordnung

25 Schlitze

26 Kühlvorrichtung

27 Kühlmittelkanal

28 Kühlvorrichtungskabelkanal

30 Montagevorrichtung

32 Grundelement

34 Muttern der Sicherheitssensorverbindungselemente

35 Gewindebolzen der Sicherheitssensorverbindungselemente

36 elektrische Leitungen der Kontaktierungselemente

37 Kontaktierungseinheiten der Kontaktierungselemente

38 Gewindebolzen der Hochvoltsystemverbindungselemente

39 Einlegeteil der Hochvoltsystemverbindungselemente

39a Innengewinde und Anschlusselemente der Hochvoltsystemverbindungs- elemente

Claims

Patentansprüche

1. Montagevorrichtung (30) zum lösbaren, mechanischen und elektrischen Verbinden eines Sicherheitssensors, insbesondere Interlockschalters, (10) mit einem Hochvoltsystem (20), insbesondere einem Elektromotor und/oder Radnabenantrieb, beispielsweise für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, insbesondere wobei der Sicherheitssensor (10) dazu ausgelegt ist, beim Öffnen einer Abdeckung des Hochvoltsystems (20) ein Signal auszugeben, um eine Sicherheitsabschaltung des Hochvoltsystems (20) zu veranlassen, umfassend ein Grundelement (32), mindestens ein Sicherheitssensorverbindungselement (34,35) zum mecha- nischen Verbinden des Sicherheitssensors (10) mit dem Grundelement (32), mindestens zwei Kontaktierungselemente (36,37) zum elektrischen Kontaktieren des Sicherheitssensors (10) und mindestens ein Hochvoltsystemverbindungselement (38,39,39a) zum lösbaren, mechanischen Verbinden des Grundelements (32) mit dem Hochvoltsystem (20) und zum lösbaren, elektrischen Verbinden der Kontaktierungselemente (36,37) mit elektrischen Leitungen (21 ) des Hochvoltsys- tems (20).

2. Montagevorrichtung (30) nach Anspruch 1 , wobei die Montagevorrichtung (30) mindestens zwei Hochvoltsystemverbindungselemente (38,39,39a) umfasst, insbesondere wobei jeweils ein Kontaktierungselement (36,37) über ein Hochvoltsystemverbindungselement (38,39,39a) mit einer elektrischen Leitung (21 ) des Hochvoltsystems (20) lösbar, elektrisch verbindbar ist.

Montagevorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hochvoltsys- temverbindungselement/e (38,39,39a) als Schraubverbindung und/oder Steckverbindung, beispielsweise als Schiebeverbindung und/oder Rastverbindung, ausgestaltet sind.

Montagevorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hochvoltsystemverbindungselement/e (38,39,39a) als Schraubverbindung ausgestaltet sind, wobei das Grundelement (32) mit einem Gewindebolzen (38), insbesondere einer Schraube, zur Montage am Hochvoltsystem (20) versehen ist und wobei das Hochvoltsystem (20) ein Einlegeteil (39) um- fasst, wobei das Einlegeteil (39) ein zum Gewindebolzen (38) korrespondierendes Innengewinde (39a) und ein, mit einer elektrischen Leitung (21 ) des Hochvoltsystems (20) elektrisch verbundenes Anschlusselement (39a) umfasst, wobei das Anschlusselement (39a) durch Einschrauben des Gewindebolzens (38) in das Innengewinde (39a) des Einlegeteils (39) elektrisch kontaktierbar ist.

Montagevorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kontaktierungselemente (36,37) jeweils eine, mit einem der elektrischen Kontakte des Sicherheitssensors (10) elektrisch verbundene oder verbindbare, beispielsweise kabeiförmige oder leiterbahnförmige, elektrische Leitung (36) und eine mit dieser elektrischen Leitung (36) elektrisch verbundene Kontakteinheit (37) zum elektrischen Kontaktieren eines Hochvoltsys- temverbindungselements (38) umfassen.

Montagevorrichtung (30) nach Anspruch 5, wobei die Kontakteinheiten (37) jeweils eine Öffnung aufweisen, durch welche ein Gewindebolzen (38) zur Montage am Hochvoltsystem hindurchsteckbar ist, insbesondere wobei die Kontakteinheiten (37) als Drahtgeflecht oder Unterlegscheibe ausgestaltet sind.

7. Montagevorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Hochvoltsystemverbindungselement/e (38,39,39a) hinterschnittene Nut- Feder-Verbindung, insbesondere als Schwalbenschwanzverbindung, ausgestaltet sind, insbesondere wobei der federförmige Teil der Verbindung am Grundelement (32) und der nutförmige Teil der Verbindung, beispielsweise durch ein Einlegeteil, am Hochvoltsystem (20) ausgebildet ist.

8. Montagevorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Si- cherheitssensorverbindungselement/e (34,35) als Schraubverbindung aus- gestaltet sind, insbesondere wobei das Grundelement (32) mit einem Gewindebolzen (35), insbesondere einer Schraube, zum Befestigen des Sicherheitssensors (10) versehen ist, wobei der Gewindebolzen (35) zum Befestigen des Sicherheitssensors (10) derart durch eine Aussparung in dem Sicherheitssensor (10) durchführbar ist, dass der Sicherheitssensor (10) durch Aufschrauben einer zum Gewindebolzen (35) korrespondierenden Mutter (34) mechanisch mit dem Grundelement (32) verbindbar ist.

9. Montagevorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Montagevorrichtung (30) den Sicherheitssensor (10) umfasst, insbesonde- re wobei der Sicherheitssensor (10) durch mindestens ein Sicherheitssen- sorverbindungselement (34,35) mit dem Grundelement (32) mechanisch verbunden ist und wobei die elektrischen Kontakte des Sicherheitssensors (10) mit mindestens zwei Kontaktierungselementen (36,37) elektrisch verbunden sind.

10. Hochvoltsystem (20), insbesondere Elektromotor und/oder Radnabenantrieb, beispielsweise für ein Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend eine Abdeckung zum Öffnen und Verschließen des Hochvoltsystems, einen Sicherheitssensor (10), insbesondere wobei der Sicherheitssensor (10) dazu ausgelegt ist, beim Öffnen der Abdeckung ein Signal aus- zugeben, um eine Sicherheitsabschaltung des Hochvoltsystems (20) zu veranlassen, und eine Montagevorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Sicherheitssensor (10) mechanisch und elektrisch mit der Montagevorrichtung (30) verbunden ist, wobei der Sicherheitssensor (10) durch die Montagevorrichtung (30) lös- bar, mechanisch mit dem Hochvoltsystem (20) und lösbar, elektrisch mit elektrischen Leitungen (21 ) des Hochvoltsystems (20) verbunden oder verbindbar ist.

1 1. Hochvoltsystem (20) nach Anspruch 10, wobei das Hochvoltsystem (20) einen Radnabenantrieb mit einem Stator (22) und einem Rotor umfasst, insbesondere wobei die Montagevorrichtung (30) lösbar, an dem Stator (22) oder Rotor, insbesondere Stator, montiert oder montierbar ist.

12. Hochvoltsystem (20) nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei das Hochvoltsystem (20) eine Kühlvorrichtung (26) umfasst, insbesondere wobei mindestens eine der elektrischen Leitungen (21 ) des Hochvoltsystems (20) durch die Kühlvorrichtung (26) oder einen mit der Kühlvorrichtung (26) versehenen Gehäuseabschnitt hindurchgeführt ist, insbesondere wobei die elektrische Leitung (21 ) des Hochvoltsystems (20) durch einen Kühlmittelkanal (27) der Kühlvorrichtung (26) hindurchgeführt ist oder wobei die elektrische Leitung (21 ) des Hochvoltsystems (20) durch einen offenen oder geschlossenen, in der Kühlvorrichtung (26) oder in einem mit der Kühlvorrichtung (26) versehenen Gehäuseabschnitt ausgebildeten Kabelkanal (28) hindurchgeführt ist, insbesondere wobei der Kabelkanal (28) parallel zur Rotations- achse des Radnabenantriebs und/oder in einer, an den Stator (22) angrenzenden Seite der Kühlvorrichtung (26) beziehungsweise des mit der Kühlvorrichtung (26) versehenen Gehäuseabschnitts ausgebildet ist. Hochvoltsystem (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei mindestens eine der elektrischen Leitungen (21 ) des Hochvoltsystems (20) durch einen offenen oder geschlossenen, in dem Stator (22) ausgebildeten Kabelkanal (23) hindurchgeführt ist, insbesondere wobei der Kabelkanal (23) parallel zur Rotationsachse des Radnabenantriebs und/oder in einer, an die Kühlvorrichtung (26) beziehungsweise an einen mit der Kühlvorrichtung (26) versehenen Gehäuseabschnitt, angrenzenden Seite des Stators (22) ausgebildet ist.

Hochvoltsystem (20) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der Stator (22) und/oder der Rotor umfänglich angeordnete Polzähne (24) und dazwischen liegende Schlitze (25) aufweist, wobei entlang mindestens eines Schlitzes (25), insbesondere parallel zur Rotationsachse des Radnabenantriebs, ein offener oder geschlossener Kabelkanal (23) ausgebildet ist, wobei mindestens eine der elektrischen Leitungen (21 ) des Hochvoltsystems (20) durch einen der Schlitze (25) und/oder durch einen, entlang eines Schlitzes (25) ausgebildeten Kabelkanal (23) hindurchgeführt ist.

Elektro- und/oder Hybridfahrzeug, umfassend eine Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder ein Hochvoltsystem, insbesondere einen Elektromotor und/oder Radnabenantrieb, nach einem der Ansprüche 10 bis 14.