WO2013110490A1 - Gewinkelter hochvolt-stecker - Google Patents

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WO2013110490A1
WO2013110490A1 PCT/EP2013/050186 EP2013050186W WO2013110490A1 WO 2013110490 A1 WO2013110490 A1 WO 2013110490A1 EP 2013050186 W EP2013050186 W EP 2013050186W WO 2013110490 A1 WO2013110490 A1 WO 2013110490A1
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WO
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conductor part
outer conductor
inner conductor
housing
plug
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/050186
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Saller
Christian Wimmer
Stefan Wimmer
Original Assignee
Lisa Dräxlmaier GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Dräxlmaier GmbH filed Critical Lisa Dräxlmaier GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38—Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/10—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to an angled high-voltage connector for use in motor vehicles.
  • connections must be designed so that the vibrations generated during vehicle operation do not negatively affect the quality of the connection in the medium and long term
  • Hybrid vehicles have high requirements in terms of
  • Tightness Penetration of media, such. B. Oil, antifreeze, road salt, liquid water or dust, which could affect the quality of the connection in the medium term, must be avoided safely.
  • Connection concepts should be as resource-efficient as possible, d. H . the capital, time and material costs should be minimal.
  • Object of the present invention is an angled high-voltage connector, in the electrical system of motor vehicles can be used, as well as a method for its
  • An inventive high-voltage connector for use in the electrical system of motor vehicles has a one-piece, electrically insulating housing made of a suitable
  • the housing is made of a material that is suitable both for the in the use of the connector in automobiles retendering temperatures of up to 200 ° C, as well as absorb and transmit forces without significant deformation or breakage tendency.
  • a particularly suitable material would be a plastic or a plastic mixture with a significant polyamide content,
  • a partially aromatic copolyamide which is preferably used fiber-reinforced, with a glass or mineral fiber content of more than 20 weight percent, preferably 25 weight percent.
  • Such plastics are additionally characterized by a very low
  • Interference media such as water molecules in the housing is effectively prevented.
  • Such a housing can be inexpensively manufactured in a common injection molding process.
  • the housing has at least one cavity in which further components of the plug can be arranged. If the housing for producing a multiple, For example, a two- or three-way connector is to be used, several can side by side
  • a single sufficiently large cavity in the housing can be arranged and the individual plugs of a multi-pin connector are to be arranged between them insulation
  • the outer conductor In the cavity of the housing, at least one outer conductor and an inner conductor are arranged.
  • the outer conductor consists of a first line-side outer conductor part and a second plug-side outer conductor part.
  • the cavity is designed so that through a first opening a first
  • the cavity is configured in sections and corresponding to the shape of the first outer conductor part such that the first outer conductor part is inserted in only one angular position relative to the insertion direction and is fixed in position with respect to the angular position after insertion in the housing.
  • the housing may, for example, in the cavity parallel to the insertion direction extending webs, which in corresponding grooves on the outside of the first
  • the first outer conductor part is floatingly mounted. This has the advantage that tolerances in the Connection of the plug with a corresponding one
  • Plug receptacle can be compensated.
  • a second outer conductor part can be introduced through the second opening of the cavity, wherein the cavity in this region, in contrast to the area discussed above with respect to the first outer conductor part, is designed such that the second outer conductor part 1 can be arranged in the cavity in a form-fitting but rotatable manner ,
  • Opening is preferably cylindrical, wherein the
  • the second outer conductor part is used on the plug side as
  • Umbrella sleeve for mechanical and electrical connection with a shield contact a correspondingly shaped
  • the two parts of the outer conductor are components which have an outer contour, by which a linear insertion or pressing of the first and second outer conductor part in the j eweils provided and corresponding to the contour of the outer conductor parts designed openings in the housing is possible.
  • the first outer conductor part additionally has laterally an opening which serves to receive the second outer conductor part and accordingly
  • the outer conductor surrounds the inner conductor with the exception of the areas on the line side and plug side to the
  • the existing in the first outer conductor part opening is designed such that both a second inner conductor part to
  • second outer conductor part can be arranged within the opening.
  • Outer conductor part in the housing to ensure that the two parts of the outer conductor are positioned in the housing with respect to the press-contacting correctly to each other.
  • Inner conductor is given in the region of the plug.
  • the inner conductor is composed of a first line-side inner conductor part and a second line-side inner conductor part
  • the first inner conductor part serves for contacting a load conductor of a line of the electrical system and the second
  • Inner conductor part contacts a load conductor of a
  • the first and second mecaniclei erteil are designed as components that have an outer contour through which a linear insertion or. Pressing in the first and second inner conductor part in the respectively provided, and according to the contour of the inner conductor parts with
  • the first inner conductor part additionally has an opening which serves for the lateral reception of the second inner conductor part and accordingly geometrically with the outer contour of the second inner conductor part
  • the first inner conductor part is surrounded by an insulator and the insulator is positively and positionally fixed, preferably non-positively arranged in the first outer conductor part.
  • the insulator has a lateral opening which is penetrated by the second inner conductor part.
  • the first inner conductor part and the second inner conductor part are connected to one another via a press fit. This press connection ensures that the first inner conductor part and the second inner conductor part are connected to one another via a press fit. This press connection ensures that the first inner conductor part and the second inner conductor part are connected to one another via a press fit. This press connection ensures that the first inner conductor part and the second inner conductor part are connected to one another via a press fit. This press connection ensures that the
  • On-board network such as electronics, can lead.
  • an electrical contact between the first and the second inner conductor part is created by the interference fit, which is characterized by a low
  • machined component ie this is milled from a block of material and / or turned or otherwise machined.
  • Such can easily be the aforementioned
  • Geometries for the arrangement or optimal connection of the first outer conductor part with the adjacent to this other components of the plug, such as the second outer conductor part, the insulator or the housing, are produced.
  • the first outer conductor part consists of copper or a copper alloy. Preferably, it is a short-chipping copper alloy. This allows a particularly efficient production of the first outer conductor part in high quality in a machining process.
  • the surface of the first outer conductor part and the further current-conducting components of the plug can be completely or partially connected to another
  • first outer conductor part is in a connection region and a connection region
  • the areas are two separate components. In this case, only the connecting portion of the first outer conductor part is manufactured in a machining process.
  • Connecting region has the opening in which the second outer conductor part is arranged.
  • connection area is a geometrically simple design, and preferably available as a commodity, for example, tubular section, which is connected before assembly of the plug with the connection area, for example, also pressed, is.
  • the first inner conductor part preferably has one
  • connection region Connecting region with an opening in which the two e inner conductor part is arranged. Adjacent, the first inner conductor part has a connection region, which leads to the
  • the centers of the openings in the connecting regions of the first inner conductor part and the first outer conductor part lie on a common axis. This has the advantage that the second inner conductor and the second
  • Inner conductor part occurring in the first inner conductor part forces not to damage or destruction of the
  • the insulator consists in particular of a material which is suitable both for the occurring in the use of the connector in motor vehicles temperatures of up to 200 ° C, as well as in the compression of the
  • An example for a particularly suitable material would be a plastic or a plastic mixture having a significant polyamide content, in particular a partially aromatic copolyamide, which
  • Inner conductor part consists of a one-sided with an opening for receiving the second inner conductor part provided, dimensionally stable plate or strip-shaped component.
  • the insulator has in this case a parallel to the longitudinal axis of the insulator, partially slot-shaped
  • the opening ring with one or more according to the shape of the opening
  • such a configuration has the further advantage that the part of the second inner conductor part arranged in the opening can also slightly protrude through the first inner conductor part, without it being necessary for the
  • the housing adjacent to the connection region of the first outer conductor part has an inner and an outer, that is two parallel, preferably plane-parallel, bearing surfaces, which in turn are arranged parallel to the Aufläge Chemistry the first outer conductor part.
  • Housing a closure bracket is arranged, in particular in the connection of the high-voltage connector with the
  • Locking clip is detachably arranged on the housing. This allows the arrangement of the closure bracket on the housing after the compression of the inner and outer conductor parts has been performed. Alternatively, the closure clip is arranged pivotably on the housing in such a way that it does not adversely affect the pressing process in a pivoting position.
  • Locking clip with a lock to protect the connection of the plug and the corresponding plug-in receptacle from unintentional or unauthorized opening.
  • the first inner conductor is welded to the load conductor of the line. This has the advantage that identical first inner conductors can also be used with load conductors made of different materials (eg copper or aluminum or their alloys).
  • Umbrella surrounding support sleeve is pressed.
  • the support sleeve leads to a defined connection with the screen (screen braid, shielding foil) of the line and the compression of the first outer conductor part ensures with the support sleeve, that arranged in the first outer conductor part components, such as the first inner conductor part and this surrounding insulator captive and fixed in position enclosed become .
  • the connecting region of the first outer conductor to the screen of the line can preferably be provided with an additional seal which is arranged, for example, before the connection of the load conductor of the line to the inner conductor together with a cover on the line.
  • the lid has notches with correspondingly shaped
  • Locking receptacles can be connected to the housing to position the seal in its operative position by the connection of the lid with the housing of the plug.
  • a seal can be provided, which enters into an operative connection with the correspondingly designed plug receptacle.
  • the plug is designed as a multiple plug, it is preferably a
  • housing wall arranged so that these all plug-in areas of the multiple plug rotates and seals after mounting the plug in the socket.
  • annular detent element is connected to the housing, preferably pressed into the housing.
  • the latching element is designed at the same time for receiving an interruption detection (so-called "interlock") of the plug connection
  • Interruption detection is used in particular for monitoring the correct positioning of the plug in the
  • Break detection on the locking element can this easily and inexpensively manufactured and in one of the last
  • Mounting steps are attached to the housing of the plug, so that damage to this component during assembly of the plug can be largely avoided.
  • an electric or hybrid motor vehicle on an angled high-voltage plug with the properties described above.
  • the housing described above is in a
  • the load conductor of a line of a vehicle electrical system of a motor vehicle can be connected to the first inner conductor part, preferably by welding the load conductor to the first inner conductor part.
  • a cover and a seal can be arranged on the line, the later sealing of the housing in the area of
  • an insulator is arranged at least around the connection region of the first inner conductor part. At the same time or in a subsequent step, the first
  • Outer conductor can be arranged around the insulator around.
  • a support sleeve is arranged prior to assembly of the first outer conductor on the shield of the line, for example by being pressed with the shield.
  • the first outer conductor is connected in a subsequent step to the shield of the line, preferably via the shielding sleeve, preferably crimped, most preferably crimped.
  • the first outer conductor connected to the line and the first inner conductor located therein, which in turn is surrounded by the insulator for electrical isolation from the first outer conductor, are arranged in the housing.
  • the lid located on the conduit can be used to define the first outer conductor relative to the housing.
  • the second outer conductor and the second inner conductor are arranged in the housing.
  • At least the second outer conductor is connected to the first outer conductor via a press fit
  • Inner conductor is connected via a press fit.
  • a circumferential seal in the housing is arranged, which is connected via a preferably annular locking element, which optionally additionally may have an interruption detection, with the housing.
  • a closure clip is fastened to the housing, for example latched or
  • the angled high-voltage plug according to the invention can be produced by a few easily automatable and qualitatively easy to monitor production steps and is particularly suitable for use in electrical systems of motor vehicles, preferably electric or hybrid vehicles.
  • Fig. 1 shows an angled high-voltage plug according to the invention in a perspective view
  • Fig. 2 also shows an angled high-voltage plug according to the invention in an exploded view
  • Fig. 3 shows a bent high-voltage plug according to the invention in a sectional view
  • Fig. 4 shows a sectional view of a first one
  • Fig. 5 shows a sectional view of a first
  • FIG. 6a-d illustrate schematically a mounting diagram in chronological order in the manufacture of a device according to the invention
  • Fig. 1 shows an inventive angled high-voltage connector 1.
  • the angled high-voltage connector 1 is as
  • Lines 6a, 6b connected to a vehicle electrical system of a motor vehicle.
  • the housing 2 of the plug 1 On the line side, the housing 2 of the plug 1 is closed with two lids 2.15a, 2.15b.
  • the covers 2.15a, 2.15b can be latched to the housing 2 and these simultaneously position one (not shown)
  • High-voltage connector 1 to a correspondingly designed (not shown) plug receptacle to facilitate.
  • the illustrated closure bracket 2.2 additionally has a portion of a lock 2.20 with which the connector can be secured from plug and plug receptacle against unwanted loosening.
  • the angled bracket 2.2 On the plug side, the angled
  • Isolator caps 4.2a, 4.2b is an annular locking element 2.3 recognizable. This annular locking element 2.3 serves to define a (not shown) plug-side
  • an interruption detection 2.35 is arranged on the annular detent element 2.3.
  • This interruption detection 2.35 is a
  • FIG. 2 likewise shows an angled Hcohvolt plug 1 according to the invention, but in an exploded view.
  • a line 6 of a vehicle electrical system of a motor vehicle is shown on which several components of the angled high-voltage connector 1 are already arranged. Slid on the line are a cover 2.15 and a seal 2.10, which serve to seal and seal the line-side end of the housing 2.
  • the line 6 is a shielded cable with a
  • first inner conductor part 5.1 of the angled Hochvol connector 1 Adjacent to the first inner conductor part 5.1, an insulator 4.1 is shown in which the first inner conductor part 5.1 is arranged.
  • the insulator 4.1 has a lateral opening, through which the first inner conductor part 5.1 can be contacted.
  • the illustrated first outer conductor part 3.1 has a tubular receiving portion. Furthermore, the first one
  • Outer conductor part 3.1 has a lateral opening, through which the after assembly of the plug in the first outer conductor part 3.1 arranged first inner conductor part 5.1 can be contacted.
  • the first outer conductor part 5.1 has an outer contour, which makes it possible this linear in one
  • Plug side are in the cavity in the
  • Housing 2 a second outer conductor part 3.2 and arranged in this second inner conductor part 5.2 introduced. Between the second inner conductor part 5.2 and the second
  • Outer conductor part 3.2 is arranged for isolating the two parts from each other an insulator cap 4.2. Both the second outer conductor part 3.2 and the second Inner conductor part 5.2 have at their inner periphery a recess, in each of which a contact element 3.20, 5.20 is arranged.
  • the contact element is an annular contact lamella.
  • the first and second outer conductor parts 3.1, 3.2 are pressed together according to the arrangement in the housing 2 in such a way that an interference fit is created between the two parts.
  • the first and the second inner conductor part 5.1, 5.2 connected to each other via a press fit.
  • Sealing of the connector, the angled high-voltage connector 1 according to the invention has a circumferential seal 2.30, by an annular locking element 2.3 on
  • Housing 2 is determined.
  • High-voltage connector 1 is shown in Fig. 3 shown.
  • the housing 2 In the housing 2, the first outer conductor part 3.1 and the second outer conductor part 3.2, which is connected to the latter via a press fit, are positively arranged in a cavity.
  • the housing has on its underside two parallel bearing surfaces 2.111. With the outer bearing surface of the housing 2 2.111 this can be arranged to connect the outer conductor parts 3.1, 3.2 in a press. Parallel to the
  • the housing 2 also has a parallel to this support surface 3.111.
  • the insulator 4.1 is arranged with the first inner conductor part 5.1 located in it.
  • the first inner conductor part 5.1 is formed as a plate-shaped component with at least two parallel sides. One of the sides forms a contact surface 5.111 with which the first inner conductor 5.1 is formed on the insulator 4.1
  • first inner conductor 5.1 is welded to the load conductor of the line 6 and is penetrated at the opposite end of the second inner conductor part 5.2 and is connected thereto via a press fit.
  • the second inner conductor 5.2 has at its inner periphery an incision in which a
  • lamellar contact element 5.20 is arranged.
  • the second outer conductor on its inner circumference on an incision, in which also a lamellar
  • the lamellar contact elements 3.20, 5.20 are identical with the exception of the diameter, d. H. these were separated from an identical band-shaped semi-finished product and subsequently bent differently.
  • Fig. 4 shows a sectional view of a first one
  • Outer conductor part 3.1 with a connection region 3.11 for connection to the second outer conductor part 3.2 and a connection area 3.12 for connection to a braided shield 6.3 a line 6 of a vehicle electrical system of a motor vehicle.
  • the first outer conductor part 3.1 has a cavity in which further components can be arranged.
  • Cavity has two openings 3.110, 3.120 and is designed so that the other components, such as the two parts of an inner conductor 5.1, 5.2 can be arranged by one of the openings at an angle to each other.
  • one of the directions A corresponds to the direction in which a pressing pressure (arrow) is exerted on the first outer conductor part 3.1 for connection to the second outer conductor part 3.2 and corresponds to one of the directions B
  • Fig. 5 schematically illustrates a sectional view of a first inner conductor part 5.1.
  • the first inner conductor part 5.1 is designed as a plate-shaped component with at least two parallel sides and has a connection region 5.11 and a connection region 5.12.
  • an opening 5.110 is arranged, which is penetrated by the second inner conductor part 5.2 for contacting.
  • the axis A of the opening 5.110 runs parallel to the direction (arrow) in which a pressing pressure in the connection of the first and second inner conductor part 5.1, 5.2 is exercised.
  • Perpendicular to this axis A is a Aufläge Structure 5. III over which a pressing pressure to the first inner conductor part 5.1 surrounding insulator 4.1 can be dissipated.
  • FIGs. 6a-6d schematically illustrate various stages of an assembly scheme in the manufacture of angled high-voltage connector 1 according to the invention.
  • 6a shows a cable 6 of an electrical system of a motor vehicle assembled with several components of the angled high-voltage connector 1 according to the invention.
  • the load conductor 6.5 at one end of the line 6 was connected to a first
  • High-voltage connector 1 connected via a welding process. Before the connection of the load conductor 6.5 with the first
  • FIG. 6b schematically illustrates a subsequent step, in which an insulator 4.1 and a first outer conductor part 3.1 at least around the
  • Connecting region 5.11 of the first inner conductor part 5.1 are arranged.
  • the connecting region 3.11 of the first outer conductor part 3.1 is connected at least to the support sleeve 3.10, here crimped.
  • the corresponding manufactured component is shown in FIG. 6c shown.
  • the line 6 is fixed to the first
  • Outer conductor part 3.1 is inserted linearly through a first opening in a cavity of the housing 2, wherein the contour of the cavity is designed so that the first
  • Outer conductor 3.1 is rotationally fixed in the cavity of the housing 2 is arranged.
  • the first outer conductor part 3.1 is determined by a locking of the lid 2.15 on the housing 2 in this.
  • the opening arranged laterally on the first outer conductor part 3.1 points in the direction of the second opening of the cavity of the housing 2, through which a second outer conductor part 3.2, a second inner conductor part 5.2 and an insulator cap 4.2 are arranged in the cavity of the housing in subsequent steps.
  • a pressing step not shown, now the first and the second outer conductor part 3.1, 3.2 connected to each other by a press fit between the parts is brought about.
  • the first and the second inner conductor part 5.1, 5.2 are pressed together to form an interference fit.
  • Insulator 4.1 projects that the parts of the inner conductor 5.1, 5.2 are completely electrically isolated from the parts of the outer conductor 3.1, 3.2.
  • Fig. 6d shows schematically last assembly steps in which the plug-side of the angled high-voltage connector 1 according to the invention a circumferential seal 2.30 in the housing 2 is arranged, which via an annular
  • Detent element 2.3 is set in the housing 2.
  • the annular locking element 2.3 additionally has a
  • Connector receptacle arranged element interacts.
  • a closure bracket 2.2 is clipped to the housing 2.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)

Abstract

Gewinkelter Hochvolt-Stecker (1) zur Verwendung im Bordnetz von Kraftfahrzeugen mit einem Aussenleiter (3.1, 3.2) und einem Innenleiter (5.1, 5.2) die in einem elektrisch isolierenden, einstückigen Gehäuse angeordnet sind, wobei der Aussenleiter (3.1, 3.2) aus einem leitungsseitigen ersten Aussenleiterteil (3.1) und einem steckseitigen zweiten Aussenleiterteil (3.2) besteht wobei das erste Aussenleiterteil (3.1) und das zweite Aussenleiterteil (3.2) über eine Presspassung miteinander verbunden sind.

Description

GEWINKELTER HOCHVOLT - STECKER
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen gewinkelten Hochvolt-Stecker zum Einsatz in Kraftfahrzeugen.
STAND DER TECHNIK
Abnehmende Ressourcen petrochemischer Rohstoffe , die in den vergangenen Jahrzehnten überwiegend als Kraftstoff in
Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kamen, führen dazu, dass derzeit verstärkt Mobilitätskonzepte entwickelt werden, in denen der Antrieb der Fahrzeuge über batterie- bzw. akkumulatorgespeiste Elektromotoren alleinig oder in Kombination mit einer weiteren nichtelektrischen Energiequelle , als sogenannter Hybrid-Antrieb, erfolgt .
Dies hat zur Konsequenz , dass klassische 14V-Bordnetze zukünftig ergänzt oder vollständig ersetzt werden durch
(Traktions- ) Bordnetze mit erheblich höheren Spannungen von 200 - 750V . In der Folge können die bisherigen zur Herstellung der Bordnetze eingesetzten VerbindungsSysteme nicht mehr genutzt werden, da die mit derart hohen Spannungen
verbundenen Phänomene von diesen nicht gehandhabt werden können .
Gleichzeitig ist ein einfaches Heranziehen von
Verbindungskonzepten aus stationär eingesetzten Technologien, in denen ähnlich hohe Spannungen zum Einsatz kommen, nicht möglich, da diese nicht für die in Kraftfahrzeugen
herrschenden Bedingungen ausgelegt sind .
Insbesondere müssen die Verbindungen so gestaltet sein, dass die im Fahrzeugbetrieb entstehenden Vibrationen die Qualität der Verbindung mittel - und langfristig nicht negativ
beeinflussen . Dies betrifft vor allem die Güte der Kontaktierung der Leitungen, häufig geschirmten Leitungen, mit im Querschnitt erheblich größeren
Innenleiterquerschnitten von 50 mm2 oder mehr aus
Kupfer ( - legierungen) oder aber zunehmend auch aus
Aluminium ( - legierungen) .
Weiterhin werden an Verbindungen für Elektro- und
Hybridfahrzeuge hohe Anforderungen in Bezug auf die
Dichtigkeit gestellt . Ein Eindringen von Medien, wie z. B . Öl , Frostschutzmitteln, Streusalz , flüssigem Wasser oder Staub, durch welches die Verbindungsgüte mittelfristig negativ beeinflusst werden könnte , muss sicher vermieden werden .
Die Verbindungen müssen so gestaltet sein, dass die in
Fahrzeugen auftretenden Temperaturen von bis zu 200°C keinen Einfluss auf die Funktionalität des Bordnetzes haben .
Durch die räumliche Nähe zu elektronischen Geräten, wie beispielsweise den Infotainment- Systemen von Kraftfahrzeugen muss eine vollständige Schirmung des Bordnetzes auch im
Verbindungsbereich gewährleistet werden .
Zusätzlich muss vermieden werden, dass Personen durch Kontakt mit den stromführenden Leitungen im Betrieb oder bei der Montage beziehungsweise Wartung der Fahrzeuge oder bei
Unfällen geschädigt werden.
Letztendlich muss die Herstellung und Montage der
Verbindungskonzepte möglichst ressourceneffizient erfolgen, d . h . der Kapital- , Zeit- und Materialaufwand sollte minimal sein .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen gewinkelten Hochvolt-Stecker, der im Bordnetz von Kraftfahrzeugen verwendet werden kann, sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen gewinkelten Hochvolt- Stecker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahre zu dessen Herstellung mit den in Anspruch 11 beschriebenen Verfahrensschritten . Vorteilhafte Ausgestaltungen folgen aus den Unteransprüchen, der Beschreibung der Erfindung und aus den Zeichnungen .
Ein erfindungsgemäßer Hochvolt -Stecker zur Verwendung im Bordnetz von Kraftfahrzeugen weist ein einstückiges , elektrisch isolierendes Gehäuse aus einem geeigneten
Kunststoff auf .
Das Gehäuse besteht aus einem Material , dass sowohl für die bei der Verwendung des Steckverbinders in Kraftfahrzeugen auf retenden Temperaturen von bis zu 200°C geeignet ist , als auch Kräfte ohne signifikante Verformung oder Bruchneigung aufnehmen und weiterleiten kann . Ein Beispiel für ein besonders geeignetes Material wäre ein Kunststoff oder ein Kunststoffgemisch mit signifikantem Polyamidanteil ,
insbesondere ein teilaromatisches Copolyamid, welches vorzugsweise faserverstärkt verwendet wird, mit einem Glasoder Mineralfaseranteil von mehr als 20 Gewichtsprozent , vorzugsweise 25 Gewichtsprozent . Derartige Kunststoffe zeichnen sich zusätzlich durch eine sehr geringe
Permeabilität aus , so dass das Eindiffundieren von
Störmedien, wie beispielsweise Wassermolekülen in das Gehäus wirksam verhindert wird .
Ein derartiges Gehäuse kann kostengünstig in einem gängigen Spritzgussverfahren hergestellt werden .
Das Gehäuse weist dabei zumindest einen Hohlraum auf in dem weitere Komponenten des Steckers angeordnet werden können . Wenn das Gehäuse zur Herstellung einer Mehrfach- , beispielsweise einer Zwei- oder Dreifach- , Steckverbindung genutzt werden soll , können mehrere nebeneinander
angeordnete , elektrisch voneinander isolierte Hohlräume im Gehäuse vorgesehen werden . Alternativ kann auch ein einzelner ausreichend großer Hohlraum in dem Gehäuse angeordnet werden und die einzelnen Stecker einer Mehrfachsteckverbindung werden über zwischen diesen anzuordnende Isolierung
( IsoIierstücke oder Isolierstrecke) elektrisch voneinander getrennt .
Zur Anordnung weiterer Komponenten des Steckers ist der
Hohlraum über zwei Öff ungen zugänglich, wobei die Öffnungen so gestaltet sind, dass die Komponenten zur Verbindung mit einer Leitung des Bordnetzes und die Komponenten zur
Verbindung mit einem korrespondierenden Element , wie einer Steckeraufnahme , in einem Winkel , vorzugsweise 90°,
zueinander angeordnet sind .
In dem Hohlraum des Gehäuses sind zumindest ein Außenleiter und ein Innenleiter angeordnet . Dabei besteht der Außenleiter aus einem ersten leitungsseitigen Außenleiterteil und einem zweiten steckseitigen Außenleiterteil . Der Hohlraum ist dabei so gestaltet , dass durch eine erste Öffnung ein erstes
Außenleiterteil formschlüssig eingeführt werden kann . Der Hohlraum ist hierzu abschnittsweise und korrespondierend zur Form des ersten Außenleiterteils so gestaltet , dass das erste Außenleiterteil bezogen auf die Einführrichtung in lediglich einer WinkelStellung eingeführt und nach dem Einführen im Gehäuse in Bezug auf die Winkelstellung lagefixiert ist .
Hierzu kann das Gehäuse beispielsweise im Hohlraum parallel zur Einführrichtung verlaufende Stege aufweisen, die in korrespondierende Nuten an der Außenseite des ersten
Außenleiterteils eingreifen .
In Einführrichtung ist das erste Außenleiterteil schwimmend gelagert . Dies hat den Vorteil , dass Toleranzen bei der Verbindung des Steckers mit einer korrespondierenden
Steckeraufnahme ausgeglichen werden können .
Durch die zweite Öffnung des Hohlraums kann ein zweites Außenleiterteil eingeführt werden, wobei der Hohlraum in diesem Bereich im Gegensatz zu dem zuvor in Bezug auf das erste Außenleiterteil diskutierten Bereich so gestaltet ist , dass das zweite Außenleitertei 1 formschlüssig aber auch drehbar im Hohlraum angeordnet werden kann . Die zweite
Öffnung ist dabei vorzugsweise zylindrisch, wobei die
Längsachse der zweiten Öffnung zu der Längsachse der ersten Öffnung in der gewünschten Winkelsteilung des Steckers angeordnet ist , gestaltet .
Dabei dient das zweite Außenleiterteil steckseitig als
Schirmhülse zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit einem Schirmkontakt einer korrespondierend gestalteten
Steckeraufnahme , wohingegen das erste Außenleiterteil leitungsseitig zur elektrischen und mechanischen
Kontaktierung mit der Schirmung einer Leitung des Bordnetzes vorgesehen ist .
Bei den beiden Teilen des Außenleiters handelt es sich um Bauteile die eine äußere Kontur aufweisen, durch welche ein lineares Einschieben bzw. Einpressen des ersten und zweiten Außenleiterteils in die j eweils dafür vorgesehenen und entsprechend der Kontur der Außenleiterteile gestalteten Öffnungen im Gehäuse möglich ist . Der erste Außenleiterteil weist zusätzlich seitlich eine Öffnung auf , die zur Aufnahme des zweiten Außenleiterteils dient und entsprechend
geometrisch mit der zur Verbindung vorgesehenen Außenkontur des zweiten Außenleiterteils korrespondiert .
Der Außenleiter umhüllt den Innenleiter mit Ausnahme der Bereiche , die leitungsseitig und steckseitig zur
Kontaktierung vorgesehen sind . Die im ersten Außenleiterteil vorhandene Öffnung, ist derart gestaltet, dass sowohl ein zweites Innenleiterteil zur
Kontaktierung des ersten Innenleiterteils als auch ein konzentrisch um das zweite Innenleiterteil vorgesehenes , oben bereits beschriebenes , zweites Außenleiterteil innerhalb der Öffnung angeordnet werden kann .
Erfindungsgemäß werden das erste und das zweite
Außenleiterteil über eine Presspassung miteinander verbunden . Eine derartige kraftschlüssige , vorzugsweise lückenlose , Verbindung zwischen den zwei Teilen eines Außenleiters eines Steckers kann äußerst einfach hergestellt werden und
gewährleistet durch die Überlappung der beiden Teile im
Bereich der Presspassung gleichzeitig, dass eine vollständige Schirmung des Innenleiterteils besteht . Dabei kann durch die oben beschriebene Aufnahme des ersten und zweiten
Außenleiterteils im Gehäuse sichergestellt werden, dass die beiden Teile des Außenleiters im Gehäuse im Hinblick auf die Presskontaktierung korrekt zueinander positioniert sind .
Durch diese Anordnung des Außenleiters im Gehäuse und die sehr robuste Pressverbindung ist weiterhin gewährleitstet , dass beim Einsatz in einer Steckverbindung in einem Bordnetz eines Kraftfahrzeugs die notwendige Schirmung des
Innenleiters im Bereich des Steckers gegeben ist .
Bevorzugt ist , wenn der Innenleiter sich aus einem ersten leitungsseitigen Innenleiterteil und einem zweiten
steckseitigen Innenleiterteil zusammensetzt .
Das erste Innenleiterteil dient dabei zur Kontaktierung eines Lastleiters einer Leitung des Bordnetzes und das zweite
Innenleiterteil kontaktiert einen Lastleiter einer
korrespondierend gestalteten Steckeraufnahme .
Dabei sind das erste und zweite Innenlei erteil als Bauteile ausgeführt, die eine äußere Kontur aufweisen, durch welche ein lineares Einschieben bzw . Einpressen des ersten und zweiten Innenleiterteils in die jeweils dafür vorgesehenen, und entsprechend der Kontur der Innenleiterteile mit
Öffnungen versehenen, weiteren im Gehäuse zum Zeitpunkt der Montage des Innenleiters vorhandenen Komponenten des Steckers vorgenommen werden kann . Das erste Innenleiterteil weist zusätzlich eine Öffnung auf , die zur seitlichen Aufnahme des zweiten Innenleiterteils dient und entsprechend geometrisch mit der Außenkontur des zweiten Innenleiterteils
korrespondiert .
Das erste Innenleiterteil ist von einem Isolator umgeben und der Isolator ist formschlüssig und lagefixiert, vorzugsweise kraftschlüssig, im ersten Außenleiterteil angeordnet . Der Isolator weist eine seitliche Öffnung auf , die vom zweiten Innenleiterteil durchdrungen ist.
Vorzugsweise werden das erste Innenleiterteil und das zweite Innenleiterteil über eine Presspassung miteinander verbunden. Diese PressVerbindung gewährleistet dabei , dass die
elektrische Kontaktierung der beiden Teile des Innenleiters auch bei mechanischen Beanspruchungen , bei Anordnung des erf indungsgemäßen Steckers im Bordnetz eines Kraftfahrzeugs , zuverlässig funktioniert , ohne dass es zu Unterbrechungen oder gar zu Lichtbögen kommt , die zu einer Schädigung der Kontaktteile , des Gehäuses oder anderer Komponenten des
Bordnetzes , wie beispielsweise Elektroniken, führen können . Insbesondere wird durch die Presspassung ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Innenleiterteil geschaffen, der sich durch einen niedrigen
Übergangswiderstand auszeichnet und in der Folge im Betrieb bei angelegten hohen Spannungen nur zu einer geringen
Temperaturerhöhung im Bereich der Presspassung führt .
Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt , wenn es sich bei dem ersten Außenleiterteil um ein in einem
spanabhebenden Verfahren hergestelltes Bauteil handelt , d. h. dieses wird aus einem Materialblock herausgefräst und/oder gedreht oder anderweitig spanabhebend hergestellt . Derartig können auf einfache Art und Weise die zuvor genannten
Geometrien zur Anordnung beziehungsweise optimalen Verbindung des ersten Außenleiterteils mit den zu diesem benachbarten weiteren Komponenten des Steckers , wie zum Beispiel des zweiten Außenleiterteils , des Isolators oder des Gehäuses , hergestellt werden .
Weiterhin bevorzugt ist es, wenn das erste Außenleiterteil aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht . Vorzugsweise handelt es sich um eine kurzspanende Kupferlegierung . Diese ermöglicht eine besonders effiziente Herstellung des ersten Außenleiterteils in hoher Qualität in einem spanabhebenden Verfahren . Die Oberfläche des ersten Außenleiterteils und der weiteren Strom leitenden Komponenten des Steckers kann zusätzlich vollständig oder partiell mit einem weiteren
Material beschichtet werden, beispielsweise Zinn, Silber oder Gold, um dadurch einen verbesserten Übergangswiderstand, d. h. eine erhöhte Leitfähigkeit an der Verbindungsstelle von zwei Komponenten und/oder aber eine reduzierte
Oxidationsneigung de Komponente zu erzielen .
Bevorzugt ist ebenfalls , wenn das erste Außenleiterteil in einen Anbindungsbereich und einen Verbindungsbereich
unterteilt ist . Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Bereichen um zwei getrennte Bauteile . In diesem Fall ist lediglich der Verbindungsbereich des ersten Außenleiterteils in einem spanabhebenden Verfahren hergestellt . Der
Verbindungsbereich weist die Öffnung auf , in der das zweite Außenleiterteil angeordnet ist . Bei dem Anbindungsbereich handelt es sich um einen geometrisch einfach gestalteten und vorzugsweise als Massenware beziehbaren, beispielsweise rohrförmigen Abschnitt , der vor Montage des Steckers mit dem Verbindungsbereich verbunden, beispielsweise ebenfalls verpresst , wird . Das erste Innenleiterteil weist bevorzugt einen
Verbindungsbereich mit einer Öffnung auf , in der das zwei e Innenleiterteil angeordnet ist . Benachbart weist das erste Innenleiterteil einen Anbindungsbereich auf , der zur
Kontakt erung mit dem Lastleiter einer Leitung dient .
Vorzugsweise liegen die Mittelpunkte der Öffnungen in den Verbindungsbereichen des ersten Innenleiterteils und des ersten Außenleiterteils auf einer gemeinsamen Achse . Dies hat den Vorteil , dass der zweite Innenleiter und der zweite
Außenleiter in einem einzigen PressWerkzeug und vorzugsweise in einem einzigen Pressenhub miteinander verbunden v/erden können.
Dabei hat es sich zur Gewährleistung einer optimalen Qualität der PressVerbindung als vorteilhaft herausgestellt, wenn das erste Außenleiterteil und das erste Innenleiterteil im
Verbindungsbereich parallele , vorzugsweise planparallele , Auflägeflächen aufweisen . Eine derartige Gestaltung der beiden Komponenten führt dazu, dass die beim Einpressen des zweiten Außenleiterteils in das erste Außenleiterteil , beziehungsweise die beim Einpressen des zweiten
Innenleiterteils in das erste Innenleiterteil auftretenden Kräfte nicht zu einer Beschädigung oder Zerstörung des
Gehäuses oder des um das erste Innenleiterteil angeordneten Isolators führen und es kann gleichzeitig sichergestellt werden, dass zur Herstellung von qualitativ hochwertigen Presspassungen eine homogene Krafteinleitung in eine
Pressaufnahme erfolgt , in der das Gehäuse während der
Herstellung des Steckers angeordnet wird .
Der Isolator besteht insbesondere aus einem Material , das sowohl für die bei der Verwendung des Steckverbinders in Kraftfahrzeugen auftretenden Temperaturen von bis zu 200°C geeignet ist , als auch die bei der Verpressung des
Innenleiterteils auftretenden Kräfte ohne signifikante
Verformung aufnehmen und weiterleiten kann . Ein Beispiel für ein besonders geeignetes Material wäre ein Kunststoff oder ein Kunststoffgemisch mit signifikantem Polyamidanteil , insbesondere ein teilaromatisches Copolyamid, welches
vorzugsweise faserverstärkt verwendet wird, mit einem Glas - oder Mineralfaseranteil von mehr als 20 Gewichtsprozent , vorzugsweise 25 Gewichtsprozent .
Besonders vorteilhaft ist es , wenn der Isolator zu der
Auflagefläche des ersten Innenleiterteils parallele ,
vorzugsweise planparallele Auflageflächen aufweist .
Bei einem besonders vorteilhaften Aufbau des ersten
Innenleiterteils besteht dieses aus einem einseitig mit einer Öffnung zur Aufnahme des zweiten Innenleiterteils versehenen, formstabilen platten- oder streifenförmigen Bauteil .
Der Isolator weist in diesem Fall eine zur Längsachse des Isolators parallele , abschnittsweise schlitzförmige
Ausnehmung auf , die zur Aufnahme des ersten Innenleiterteils vorgesehen ist . Um eine besonders einfache Montage des ersten Innenleiterteils in dem Isolator zu ermöglichen ist die
Eintrittsöffnung der schlitzförmigen Ausnehmung größer bemessen als die zur Aufnahme vorgesehenen Bereiche des ersten Innenleiterteils , das heißt die Eintrittsöffnung ist höher und/oder breiter als die diese Öffnung zuerst
durchdringenden Bereiche des ersten Innenleiterteils. Um die beim Verbinden des ersten und zweiten Innenleiterteils auftretenden Kräfte aufzunehmen , weist die Ausnehmung, benachbart zur Öffnung im Verbindungsabschnitt des ersten Innenleiterteils , Auflägeflächen auf , die so gestaltet sind, dass diese das erste Innenleiterteil im Isolator fixieren. Vorzugsweise sind benachbart zur Öffnung an zwei sich
gegenüberliegenden Seiten der Ausnehmung zwei balkenförmige , in die Ausnehmung hereinragende , Auflageflächen vorgesehen . Alternativ können aber auch an drei oder vier Seiten die Öffnung umgebende Auflägeflächen vorgesehen sein .
Letztendlich ist es auch denkbar, die Öffnung ringförmig mit einer oder mehreren entsprechend der Form der Öffnung
gebogenen Auflägeflächen vollständig oder teilweise zu umgeben. Neben einer Fixierung hat eine derartige Gestaltung den weiteren Vorteil , dass der in der Öffnung angeordnete Teil des zweiten Innenleiterteils das erste Innenleiterteil auch geringfügig durchragen kann, ohne dass es bei der
Erzeugung der Presspassung zu einer Schädigung des Isolators kommt .
Besonders bevorzugt ist es , wenn das Gehäuse benachbart zum Verbindungsbereich des ersten Außenleiterteils eine innere und eine äußere, dass heißt zwei parallele , vorzugsweise planparallele , Auflageflächen aufweist , die wiederum parallel zu der Auflägefläche des ersten Außenleiterteils angeordnet sind .
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt , wenn an dem
Gehäuse ein Verschlussbügel angeordnet wird, der insbesondere bei der Verbindung des Hochvolt-Steckers mit der
korrespondierenden Steckaufnahme die zur Montage notwendigen Kräfte herabsetzt, beziehungsweise die Montage erleichtert . Dabei ist es insbesondere bei der Herstellung des
erfindungsgemäßen Hochvolt-Steckers bevorzugt , wenn der
Verschlussbügel lösbar am Gehäuse angeordnet ist . Dies ermöglicht die Anordnung des Verschlussbügels am Gehäuse , nachdem die Verpressung der Innen- und Außenleiterteile durchgeführt wurde . Alternativ ist der Verschlussbügel derart verschwenkbar am Gehäuse angeordnet , dass dieser in einer Schwenkstellung den PressVorgang nicht negativ beeinflusst .
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform umfasst einen
Verschlussbügel mit einer Verriegelung, um die Verbindung von Stecker und korrespondierender Steckaufnahme vor einem unbeabsichtigten oder unbefugten Öffnen zu schützen .
Insbesondere wenn die Kontaktierung des ersten Innenleiters mit dem Lastleiters Stoffschlüssig erfolgt , kann eine sehr robuste Anbindung erzielt werden . Vorzugsweise ist der erste Innenleiter mit dem Lastleiter der Leitung verschweißt . Dies hat den Vorteil , dass identische erste Innenleiter auch bei Lastleitern aus unterschiedlichen Materialien ( z . B . Kupfer oder Aluminium bzw . deren Legierungen) zum Einsatz kommen können .
Weiterhin bevorzugt ist es , wenn das erste Außenleiterteil leitungsseitig mit dem Schirm der Leitung über eine den
Schirm umgebende Stützhülse verpresst wird . Die Stützhülse führt dabei zu einer definierten Verbindung mit dem Schirm (Schirmgeflecht , Schirmfolie) der Leitung und die Verpressung des ersten Außenleiterteils mit der Stützhülse gewährleistet , dass die im ersten Außenleiterteil angeordneten Bauteile , wie das erste Innenleiterteil und der dieses umgebende Isolator verliersicher und lagefixiert umschlossen werden .
Der Verbindungsbereich des ersten Außenleiters mit dem Schirm der Leitung kann vorzugsweise mit einer zusätzlichen Dichtung versehen werden, die beispielsweise vor der Verbindung des Lastleiters der Leitung mit dem Innenleiter zusammen mit einem Deckel auf der Leitung angeordnet wird . Der Deckel weist Rasten auf , die mit entsprechend gestalteten
Rastaufnahmen am Gehäuse verbunden werden können, um durch die Verbindung des Deckels mit dem Gehäuse des Steckers die Dichtung in ihrer Wirkstellung zu positionieren .
Ebenso kann steckseitig eine Dichtung vorgesehen werden, die mit der korrespondierend gestalteten Steckeraufnahme in eine Wirkverbindung tritt . Wenn der Stecker als Mehrfach-Stecker ausgeführt ist , handelt es sich bevorzugt um eine
Summendichtung , d. h. die Dichtung ist benachbart zur
Gehäusewand so angeordnet , dass diese alle Steckbereiche des Mehrfachsteckers umläuft und nach Montage des Steckers in der Steckaufnahme abdichtet . Zur Festlegung der Dichtung ist ein entsprechend gestaltetes , beispielsweise ringförmiges Rastelement mit dem Gehäuse verbunden, vorzugsweise in das Gehäuse eingepresst.
Dabei hat ist es bevorzugt , wenn das Rastelement gleichzeitig zur Aufnahme einer Unterbrechungserkennung ( sogenannter „ Interlock" ) der Steckverbindung ausgeführt ist . Die
Unterbrechungserkermung dient insbesondere zur Überwachung der korrekten Positionierung des Steckers in der
Steckeraufnahme . Durch die Befestigung der
Unterbrechungserkennung am Rastelement kann diese einfach und kostengünstig hergestellt und in einem der letzten
Montageschritte am Gehäuse des Steckers befestigt werden, so dass eine Beschädigung dieses Bauteils bei der Montage des Steckers weitestgehend vermieden werden kann .
Vorteilhaft weist ein Bordnetz für ein Kraftfahrzeug,
vorzugsweise ein Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug einen gewinkelten Hochvolt- Stecker mit den zuvor beschriebenen Eigenschaften auf .
Zur Herstellung eines erf indungsgemäßen gewinkelten Hochvolt- Steckers sind die folgenden, zum Teil zuvor schon erwähnten, Schritte erforderlich :
Das zuvor beschriebene Gehäuse wird in einem
Spritzgießprozess hergestellt .
Zeitlich und räumlich unabhängig davon kann der Lastleiter einer Leitung eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs mit dem ersten Innenleiterteil verbunden werden, vorzugsweise indem der Lastleiter mit dem ersten Innenleiterteil verschweißt wird .
Vor der Verbindung mit dem Lastleiter kann auf der Leitung ein Deckel und eine Dichtung angeordnet werden, die zur späteren Abdichtung des Gehäuses im Bereich der
leitungsseitigen Verbindung vorgesehen sind .
In einem Folgeschritt wird ein Isolator zumindest um den Verbindungsbereich des ersten Innenleiterteils angeordnet . Zeitgleich oder in einem Folgeschritt kann der erste
Außenleiter um den Isolator herum angeordnet werden .
Bevorzugt wird vor der Montage des ersten Außenleiters auf der Schirmung der Leitung eine Stützhülse angeordnet , beispielsweise indem diese mit der Schirmung verpresst wird .
Der erste Außenleiter wird in einem Folgeschritt mit der Schirmung der Leitung, vorzugsweise über die Schirmhülse , verbunden, vorzugsweise verpresst , ganz besonders bevorzugt vercrimpt .
Danach wird der mit der Leitung verbundene erste Außenleiter und der darin befindliche erste Innenleiter, welcher wiederum zur elektrischen Trennung vom ersten Außenleiter von dem Isolator umgeben ist , im Gehäuse angeordnet .
In einer bevorzugten Ausführungsform kann der auf der Leitung befindliche Deckel genutzt werden, um den ersten Außenleiter relativ zum Gehäuse festzulegen .
In einem Folgeschritt werden der zweite Außenleiter und der zweite Innenleiter im Gehäuse angeordnet .
In der Folge wird zumindest der zweite Außenleiter mit dem ersten Außenleiter über eine Presspassung verbunden,
bevorzugt ist es , wenn gleichzeitig oder zeitlich unmittelbar benachbart auch der erste Innenleiter mit dem zweiten
Innenleiter über eine Presspassung verbunden wird .
In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird gleichzeitig oder unmittelbar folgend zu der Verbindung der Außenlei erteile und/oder der Innenleiterteile eine
Isolatorkappe in den Zwischenraum zwischen zweitem
Innenleiter eil und zweitem Außenlei erteil eingedrückt .
Vorzugsweise wird zur Komplettierung des Steckers steckseiti eine umlaufende Dichtung im Gehäuse angeordnet , die über ein vorzugsweise ringförmiges Rastelement , welches gegebenenfall zusätzlich eine Unterbrechungserkennung aufweisen kann, mit dem Gehäuse verbunden wird .
Letztendlich wird in einem Folgeschritt ein Verschlussbügel am Gehäuse befestigt , beispielsweise verrastet oder
verclipst .
Der erfindungsgemäße gewinkelte Hochvolt-Stecker ist durch wenige leicht automatisierbare und qualitativ einfach zu überwachende Fertigungsschritte herstellbar und eignet sich insbesondere zum Einsatz in Bordnetzen von Kraftfahrzeugen, vorzugsweise Elektro- oder Hybridkraftfahrzeugen .
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Fig . 1 zeigt einen erfindungsgemäßen gewinkelten Hochvolt- Stecker in einer perspektivischen Darstellung;
Fig . 2 zeigt ebenfalls einen erfindungsgemäßen gewinkelten Hochvolt-Stecker in einer Explosions-Darstellung;
Fig . 3 zeigt einen erfindungsgemäßen gewinkelten Hochvolt- Stecker in einer Schnittansicht ;
Fig . 4 zeigt eine Schnittansieht eines ersten
Außenleiterteils ;
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht eines ersten
Innenleiterteils ; Fig. 6a-d stellen schematisch ein MontageSchema in zeitlicher Abfolge bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen
gewinkelten HochvoltSteckers dar .
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN UND WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen gewinkelten Hochvolt- Stecker 1. Der gewinkelte Hochvolt-Stecker 1 ist als
Zweifachstecker ausgeführt und entsprechend mit zwei
Leitungen 6a, 6b eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs verbunden . Leitungsseitig ist das Gehäuse 2 des Steckers 1 mit zwei Deckeln 2.15a, 2.15b verschlossen . Die Deckel 2.15a, 2.15b können mit dem Gehäuse 2 verrastet werden und diese positionieren gleichzeitig je eine (nicht dargestellte)
Dichtung , um ein Eindringen von Medien an der j eweiligen Verbindungsstelle des Steckers mit einer der Leitungen zu unterbinden. Am Gehäuse 2 ist ein Verschlussbügel 2.2
befestigt , der insbesondere die Montage des gewinkelten
Hochvolt-Steckers 1 an einer korrespondierend gestalteten (nicht dargestellten) Steckaufnahme erleichtern soll . Der dargestellte Verschlussbügel 2.2 weist zusätzlich einen Teil einer Verriegelung 2.20 auf mit dem die Steckverbindung aus Stecker und Steckeraufnahme gegen ein ungewolltes Lösen gesichert werden kann . Steckseitig weist der gewinkelte
Hochvol -Stecker 1 zwei Kontakte auf , von denen in Fig .1 lediglich die beiden Isolatorkappen 4.2a, 4.2b sichtbar sind . Die Kontakte werden in einer korrespondierenden
Steckeraufnahme verrastet . Ringförmig um die beiden
Isolatorkappen 4.2a, 4.2b ist ein ringförmiges Rastelement 2.3 erkennbar . Dieses ringförmige Rastelement 2.3 dient zur Festlegung einer (nicht dargestellten) steckseitigen
Dichtung . Gleichzeitig ist am ringförmigen Rastelement 2.3 eine Unterbrechungserkennung 2.35 angeordnet . Bei dieser Unterbrechungserkennung 2.35 handelt es sich um eine
sogenannte Interlockbrücke , die in einer am ringförmigen Rastelement 2.3 vorgesehenen Ausnehmung angeordnet wird . Fig . 2 zeigt ebenfalls einen erfindungsgemäßen gewinkelten Hcohvolt-Stecker 1 allerdings in einer Explosions- Darstellung . Exemplarisch ist eine Leitung 6 eines Bordnetz eines Kraftfahrzeugs dargestellt, an der bereits mehrere Komponenten des gewinkelten Hochvoit-Steckers 1 angeordnet sind . Auf die Leitung aufgeschoben sind ein Deckel 2.15 und eine Dichtung 2.10, die zum Verschluss und zur Abdichtung des leitungsseitigen Endes des Gehäuses 2 dienen . Bei der Leitung 6 handelt es sich um eine geschirmte Leitung mit einem
Schirmgeflecht , dass im Anbindungsbereich der Leitung 6 über die äußere Isolation der Leitung umgelegt und mit einer Stützhülse 6.30 auf dieser festgelegt wurde . Der im
Verbindungsbereich aus der Leitung 6 herausragende Lastleiter 6.5 der Leitung wurde mit dem ersten Innenleiterteil 5.1 des gewinkelten Hochvol -Steckers 1 verschweißt. Benachbart zum ersten Innenleiterteil 5.1 ist ein Isolator 4.1 dargestellt in dem das erste Innenleiterteil 5.1 angeordnet wird. Der Isolator 4.1 weist eine seitliche Öffnung auf , durch die das erste Innenleiterteil 5.1 kontaktierbar ist . Zur
Kontaktierung der mit dem Schirmgeflecht der Leitung in elektrischer Wirkverbindung stehenden Stützhülse 6.30 weist der dargestellte erste Außenleiterteil 3.1 einen rohrförmigen Aufnahmeabschnitt auf . Weiterhin weist das erste
Außenleiterteil 3.1 eine seitliche Öffnung auf , durch welche das nach der Montage des Steckers im ersten Außenleiterteil 3.1 angeordnete erste Innenleiterteil 5.1 kontaktiert werden kann. Das erste Außenleiterteil 5.1 weist eine äußere Kontur auf , die es möglich macht dieses linear in einen
korrespondierend gestalteten Teil eines Hohlraums im Gehäuse 2 einzuschieben . Steckseitig werden in den Hohlraum im
Gehäuse 2 ein zweiter Außenleiterteil 3.2 und ein in diesem angeordneter zweiter Innenleiterteil 5.2 eingeführt . Zwischen dem zweiten Innenleiterteil 5.2 und dem zweiten
Außenleiterteil 3.2 wird zur elektrischen Isolierung der beiden Teile voneinander eine Isolatorkappe 4.2 angeordnet . Sowohl das zweite Außenleiterteil 3.2 als auch das zweite Innenleiterteil 5.2 weisen an ihrem inneren Umfang einen Einstich auf , in dem je ein Kontaktelement 3.20, 5.20 angeordnet ist . Bei dem Kontaktelement handelt es sich um eine ringförmige Kontaktlamelle . Das erste und das zweite Außenleiterteil 3.1, 3.2 werden erfindungsgemäß nach der Anordnung im Gehäuse 2 miteinander derart verpresst , das zwischen den beiden Teilen eine Presspassung entsteht .
Gleichzeitig sind im dargestellten Ausführungsbeispiel auch das erste und das zweite Innenleiterteil 5.1, 5.2 miteinander über eine Presspassung verbunden. Zur steckseitigen
Abdichtung der Steckverbindung weist der erfindungsgemäße gewinkelte Hochvolt-Steckverbinder 1 eine umlaufende Dichtung 2.30 auf , die von einem ringförmigen Rastelement 2.3 am
Gehäuse 2 festgelegt wird .
Eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen gewinkelten
Hochvolt-Steckverbinders 1 ist in Fig . 3 dargestellt . Im Gehäuse 2 sind formschlüssig in einem Hohlraum das erste Außenleiterteil 3.1 und das über eine Presspassung mit diesem verbundene zweite Außenleiterteil 3.2 angeordnet . Das Gehäuse weist an seiner Unterseite zwei parallele Auflageflächen 2.111 auf. Mit der äußeren Auflagefläche 2.111 des Gehäuses 2 kann dieses zur Verbindung der Außenleiterteile 3.1, 3.2 in einer Presse angeordnet werden . Parallel zu den
Auflageflächen 2.111 weist das Gehäuse 2 ebenfalls eine zu diesen parallele Auflagefläche 3.111 auf . Innerhalb des ersten Außenleiterteils 3.1 ist der Isolator 4.1 mit dem sich in diesem befindenden ersten Innenleiterteil 5.1 angeordnet . Das erste Innenleiterteil 5.1 ist als plattenförmiges Bauteil mit zumindest zwei parallelen Seiten ausgebildet . Eine der Seiten bildet eine Auflagefläche 5.111 mit dem der erste Innenleiter 5.1 auf der am Isolator 4.1 ausgebildeten
parallelen Auflagefläche 4.111 aufliegt . An seinem einen Ende ist der erste Innenleiter 5.1 mit dem Lastleiter der Leitung 6 verschweißt und wird am gegenüber1legenden Ende vom zweiten Innenleiterteil 5.2 durchdrungen und ist mit diesem über eine Presspassung verbunden . Der beim Erzeugen der Presspassung zwischen erstem und zweiten Außenleiterteil 3.1, 3.2 und/oder erstem und zweitem Innenleiterteil 5.1, 5.2 vom PressWerkzeug ausgeübte Druck kann über die zuvor genannten parallel zueinander angeordneten Auflageflächen 2.111, 3.111 , 4.111, 5.111 der einzelnen Komponenten des Steckers effektiv
aufgenommen werden, so dass eine qualitativ hochwertige
Verbindung ohne Schädigung benachbarter Komponenten gefertigt werden kann . Der zweite Innenleiter 5.2 weist an seinem inneren Umfang einen Einschnitt auf , in dem ein
lamellenartiges Kontaktelement 5.20 angeordnet ist . Ebenso weist der zweite Außenleiter an seinem inneren Umfang einen Einschnitt auf , in dem ebenfalls ein lamellenartiges
Kontaktelement 3.20 angeordnet ist . Vorzugsweise sind die lamellenartigen Kontaktelemente 3.20, 5.20 mit Ausnahme des Durchmessers identisch aufgebaut , d. h. diese wurden von einem identischen bandförmigen Halbzeug abgetrennt und im Anschluss daran unterschiedlich gebogen .
Fig . 4 zeigt eine Schnittansicht eines ersten
Außenleiterteils 3.1 mit einem Verbindungsbereich 3.11 zur Verbindung mit dem zweiten Außenleiterteil 3.2 und einem Anbindungsbereich 3.12 zur Anbindung an ein Schirmgeflecht 6.3 einer Leitung 6 eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges . Das erste Außenleiterteil 3.1 weist einen Hohlraum auf , in dem weitere Komponenten angeordnet werden können . Der
Hohlraum weist zwei Öffnungen 3.110, 3.120 auf und ist so gestaltet , dass die weiteren Komponenten, wie beispielsweise die beiden Teile eines Innenleiters 5.1, 5.2 durch je eine der Öffnungen in einem Winkel zueinander angeordnet werden können . Dabei entspricht eine der Richtungen A der Richtung , in der ein Pressdruck (Pfeil) auf das erste Außenleiterteil 3.1 zur Verbindung mit dem zweiten Außenleiterteil 3.2 ausgeübt wird und eine der Richtungen B entspricht der
Richtung die parallel zu der im Verbindungsbereich 3.11 des ersten Außenleiters 3.1 angeordnete Auflagefläche 3.111 verläuft, die gleichzeitig der Richtung entspricht in der das erste Außenleiterteil 3.1 in das Gehäuse 2 linear eingeschoben wird.
Fig . 5 stellt schematisch eine Schnittansieht eines ersten Innenleiterteils 5.1 dar . Das erste Innenleiterteil 5.1 ist als plattenförmiges Bauteil mit zumindest zwei parallelen Seiten ausgebildet und weist einen Verbindungsbereich 5.11 und einen Anbindungsbereich 5.12 auf. Im Verbindungsbereich 5.11 ist eine Öffnung 5.110 angeordnet die von dem zweiten Innenleiterteil 5.2 zur Kontaktierung durchdrungen wird . Die Achse A der Öffnung 5.110 verläuft dabei parallel zu der Richtung ( Pfeil ) in der ein Pressdruck bei der Verbindung von erstem und zweitem Innenleiterteil 5.1, 5.2 ausgeübt wird . Senkrecht zu dieser Achse A verläuft eine Auflägefläche 5. III über die ein Pressdruck an den das erste Innenleiterteil 5.1 umgebenden Isolator 4.1 abgeführt werden kann .
In den Fig . 6a-6d sind schematisch verschiedene Stadien eines Montageschemas bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen gewinkelten Hochvolt-Steckers 1 dargestellt . Dabei zeigt Fig. 6a eine mit mehreren Komponenten des erfindungsgemäßen gewinkelten Hochvolt-Steckers 1 konfektionierte Leitung 6 eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs . Der Lastleiter 6.5 an einem Ende der Leitung 6 wurde mit einem ersten
Innenleiterteil 5.1 eines erfindungsgemäßen gewinkelten
Hochvolt-Steckers 1 über ein Schweißverfahren verbunden . Vor der Verbindung des Lastleiters 6.5 mit dem ersten
Innenleiterteil 5.1 wurden über die Isolation der Leitung 6 ein Deckel 2.15 und eine Dichtung 2.10 aufgeschoben . Zur Fixierung der Schirmung 6.3 der Leitung 6 wurde über diese eine Stützhülse 3.10 aufgebracht . Fig . 6b stellt schematisch einen Folgeschritt dar , bei dem ein Isolator 4.1 und ein erstes Außenleiterteil 3.1 zumindest um den
Verbindungsbereich 5.11 des ersten Innenleiterteils 5.1 angeordnet werden . In einem nicht dargestellten Folgeschritt wird der Verbindungsbereich 3.11 des ersten Außenleiterteils 3.1 zumindest mit der Stützhülse 3.10 verbunden, hier vercrimpt . Das entsprechend hergestellte Bauteil ist in Fig . 6c gezeigt. Die Leitung 6 ist fest mit dem ersten
Außenleiterteil 3.1 und dem in diesem angeordneten weiteren, zuvor genannten Komponenten verbunden und das erste
Außenleiterteil 3.1 wird durch eine erste Öffnung in einen Hohlraum des Gehäuses 2 linear eingeschoben, wobei die Kontur des Hohlraums so gestaltet ist , dass das erste
Außenleiterteil 3.1 verdrehfest im Hohlraum des Gehäuses 2 angeordnet ist . Das erste Außenleiterteil 3.1 wird durch ein Verrasten des Deckels 2.15 am Gehäuse 2 in diesem festgelegt . Die sich seitlich am ersten Außenleiterteil 3.1 angeordnete Öffnung zeigt in Richtung der zweiten Öffnung des Hohlraums des Gehäuses 2 , durch welche in Folgeschritten, ein zweites Außenleiterteil 3.2, ein zweites Innenleiterteil 5.2 und eine Isolatorkappe 4.2 im Hohlraum des Gehäuses angeordnet werden. In einem nicht dargestellten Pressschritt werden nun das erste und das zweite Außenleiterteil 3.1, 3.2 miteinander verbunden, indem zwischen den Teilen eine Presspassung herbeigeführt wird . Zeitgleich werden auch das erste und das zweite Innenleiterteil 5.1, 5.2 miteinander unter Bildung einer Presspassung verpresst . Zwischen das zweite
Innenleiterteil 5.2 und das zweite Außenleiterteil 5.1 wird eine Isolatorkappe 4.2 eingepresst , die derart in den
Isolator 4.1 hereinragt , dass die Teile des Innenleiters 5.1, 5.2 vollständig von den Teilen des Außenleiters 3.1, 3.2 elektrisch isoliert sind . Fig. 6d zeigt schematisch letzte Montageschritte in denen steckseitig am erfindungsgemäßen gewinkelten Hochvolt-Stecker 1 eine umlaufende Dichtung 2.30 im Gehäuse 2 angeordnet wird, die über ein ringförmiges
Rastelement 2.3 im Gehäuse 2 festgelegt wird . Das ringförmige Rastelement 2.3 weist dabei zusätzlich eine
Unterbrechungserkennung 2.35 auf , die mit einem in der
Steckeraufnahme angeordneten Element wechselwirkt . In ei em letzten Montageschritt wird ein Verschlussbügel 2.2 mit dem Gehäuse 2 verclipst .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Gewinkelter Hochvolt -Stecker (1) zur Verwendung im
Bordnetz von Kraftfahrzeugen mit einem Außenleiter (3.1, 3.2) und einem Innenlei ter (5.1, 5.2) die in einem elektrisch isolierenden, einstückigen Gehäuse angeordnet sind, wobei der Außenleiter (3.1, 3.2) aus einem leitungsseitigen ersten Außenleiterteil (3.1) und einem steckseitigen zweiten
Außenleiterteil (3.2) besteht , wobei das erste
Außenleiterteil (3.1) aus einem Verbindungsbereich (3.11) und einem Anbindungsbereich ( 3.12 ) besteht ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Außenleiterteil (3.1) und das zweite
Außenleiterteil (3.2) über eine Presspassung miteinander verbunden sind .
2. Gewinkelter Hochvolt -Stecker nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet , dass
der Innenleiter (5.1, 5.2) aus einem leitungsseitigen ersten Innenleiterteil (5.1) , das einen Verbindungsbereich (5.11) und einen Anbindungsbereich (5.12) aufweist , und einem steckseitigen zweiten Innenleiterteil (5.2) besteht , wobei das erste Innenleiterteil (5.1) und das zweite
Innenleiterteil (5.2) über eine Presspassung miteinander verbunden sind .
3. Gewinkelter Hochvolt -Stecker (1) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Außenleiterteil (3.1) in einem spanabhebenden Verfahren hergestellt ist .
4. Gewinkelter Hochvolt -Stecker (1) nach Anspruch 3 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Außenleiterteil (3.1) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, vorzugsweise einer kurzspanenden
Kupferlegierung, besteht .
5. Gewinkelter Hochvolt-Stecker (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Außenleiterteil (3.1) und das erste
Innenleiterteil (5.1) j eweils einen Verbindungsbereich (3.11, 5.11) mit je einer Öffnung (3.110, 5.110) aufweisen und die Mittelpunkte der Öffnungen (3.110 , 5.110) auf parallelen Achsen, vorzugsweise einer gemeinsamen Achse (A) , liegen .
6. Gewinkelter Hochvolt-Stecker (1) nach einem der
vorherigen Ansprüche ,
dadurch gekennzeichnet , dass
das erste Außenleiterteil (3.1) und das erste
Innenleiterteil (5.1) im j eweiligen Verbindungsbereich (3.11, 5.11) parallele , vorzugsweise planparallele Auflägeflächen (3.111, 5.111) aufweisen .
7. Gewinkelter Hochvolt -Stecker (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (2) benachbart zum Verbindungsbereich (3.11) des ersten Außenleiterteils (3.1) zwei parallele
Auflägeflächen (2.111) aufweist , die parallel , vorzugsweise planparallel , zu der Auflagefläche (3.111) des ersten
Außenleiterteils (3.1) angeordnet sind.
8. Bordnetz für ein Kraftfahrzeug , vorzugsweise ein
Elektro- oder Hybridkraftfahrzeug , mit einem gewinkelten Hochvolt -Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
9. Bordnetz nach Anspruch 8 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Innenleiterteil (5.1) des gewinkelten
Hochvolt -Steckers (1) mit einem Lastleiter (6.5) einer
Leitung (6) des Bordnetzes Stoffschlüssig verbunden,
vorzugsweise verschweißt , ist .
10. Bordnetz nach einem der Ansprüche 8 oder 9 , dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Außenleiterteil (3.1) des gewinkelten
Hochvolt-Steckers (1) mit einem Schirm (6.3) einer Leitung (6) des Bordnetzes über eine den Schirm (6.3) umgebende Stützhülse (6.30) verpresst , vorzugsweise vercrimpt , is .
11. Verfahren zur Anbindung eines gewinkelten Hochvolt- Steckers (1) an eine Leitung (6) eines Bordnetzes von
Kraftfahrzeugen mit den folgenden Verfahrensschritten
(a) Spritzgießen eines Gehäuses (2 )
(b) Verbinden eines ersten Innenieiterteils (5.1) mit einem Lastleiter (6.5) der Leitung (6) des
Bordnetzes
(c) Anordnen eines Isolators (4.1) und eines ersten Außenleiterteils (3.1) um einen Verbindungsbereich (5.11) des ersten Innenleiterteils (5.1)
(d) Verbinden des ersten Außenleiterteils (3.1) mit einer Schirmung (6.3) der Leitung (6) des Bordnetzes
(e) Anordnen des ersten Außenleiterteils (3.1) mit den mit diesem verbundenen Komponenten im Gehäuse (2 )
(f ) Anordnen des zweiten Außenleiterteils (3.2) im
Gehäuse (2)
(g) Erzeugen einer Presspassung zwischen dem ersten Außenleiterteil (3.1) und dem zweiten
Außenleiterteil (3.2) .
12. Verfahren nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet , dass
vorzugsweise gleichzeitig oder zeitlich unmittelbar benachbart zu den Schritten (f ) und (g) die Schritte
(h) Anordnen des zweiten Innenleiterteils (5.2) im
Gehäuse (2) und
( i ) Erzeugen einer Presspassung zwischen dem ersten Innenieiterteil (5.1) und dem zweiten
Innenleiterteil (5.2) ausgeführt werden .
13. Verfahren nach Anspruch 12 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
vorzugsweise gleichzeitig oder zeitlich unmittelbar benachbart zu Schritt ( i) Schritt
( j ) Eindrücken einer Isolatorkappe (4.2) in den
Zwischenraum zwischen dem zweitem Innenleiterteil (5.2) und dem zweitem Außenleiterteil (3.2) ausgeführt wird .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Verbindung in Schritt (b) ein Schweißverfahren genutzt wird .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Verbindung in Schritt (d) auf der Schirmung (6.3) der Leitung (6) eine Stützhülse (6.30) angeordnet wird und der erste Außenleiterteil (3.1) mit der Schirmung über die Stützhülse (6.30) verpresst , vorzugsweise vercrimpt , wird .
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