WO2018007162A1 - Anordnung zur abdichtung einer hochvolt-schnittstelle - Google Patents

Anordnung zur abdichtung einer hochvolt-schnittstelle Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for sealing a high-voltage interface, in particular to an arrangement comprising a housing and a busbar for connecting a housing provided in the circuit arrangement with an existing outside of the housing power source or current sink, wherein the housing has an opening, from the busbar protrudes.
  • the object of the invention is to provide a generic arrangement in which electronic components of a power electronics are housed protected media-tight while ensuring a high-voltage supply.
  • the invention proceeds from an arrangement comprising a housing and a busbar for connecting a circuit arrangement present in the housing to a current source or current sink existing outside the housing, the housing having an opening from which the busbar projects.
  • the arrangement is characterized by a breakthrough cross-holding element for the busbar, wherein the holding element surrounds the busbar. Further, between the busbar and the holding element, a first seal is present and between the holding element and housing a breakthrough circumferential second seal.
  • the busbar support member having the second seal is connected to the housing for the circuitry, e.g. sealed the power electronics.
  • the bus bar on a circumferential recess, in which the first seal is inserted.
  • the circumferential indentation is designed such that the first seal is displaceable within the indentation in the longitudinal direction of the conductor rail.
  • the housing has a groove in which the second seal is inserted.
  • the depth and width of the groove is designed such that the second seal is squeezed or compressed in the groove during the merging of the holding element and the housing by the holding element.
  • a holder is present, which presses the holder element for the busbar against the housing. With this holder on the one hand an attachment of the retaining element is made on the housing and on the other hand, a pressing force built up for pressing the second seal between the retaining element and the housing.
  • FIG. 1 shows an exemplary schematic sectional view through an inventive arrangement with a busbar
  • Fig. 3 is an exemplary illustration of an arrangement according to the invention with a holder for the holding element of the busbar.
  • Fig. 1 shows an exemplary schematic sectional view of an inventive arrangement with a busbar.
  • the arrangement has a housing 5 with an opening 5a, a busbar 1 and a holding element 2 for the busbar 1.
  • the busbar 1 is enclosed by the holding element 2.
  • the holding element 2 and the busbar 1 engage through the opening 5a, so that a first portion of the holding element 2 and a first portion of the busbar 1 are within the housing 5 and a respective second section outside the housing 5.
  • the busbar 1 has a first end 1 b, which is connected to a (not shown) power electronics within the housing 5.
  • the busbar 1 has a second end 1 c, which is connected to a (not shown) power source or current sink outside the housing 5.
  • a power source can be a battery or a generator.
  • a current sink may be an electrical consumer, e.g. an electric machine.
  • the holding element 2 has an inner surface 2c, which faces the busbar 1.
  • the busbar 1 has an um- ongoing indentation 1 a on.
  • a circumferential sealing element 3 is arranged in this recess 1 a. This sealing element 3 bears against the inner surface 2c of the holding element 2 and thus seals the holding element 2 against the busbar 1.
  • the dimension of the recess 1 a is formed such that in the longitudinal direction Z, the width z of the recess 1 a is greater than the diameter of the sealing element 3. This ensures that the sealing element 3 is displaceable within the recess 3 in the Z direction, to optionally absorb vibrations or displacement forces as well as tolerances of the components or tolerances during assembly while ensuring a reliable seal.
  • the recess 1 a is further formed such that the depth T is smaller than the diameter of the sealing element 3. This ensures that the sealing element 3 is compressed between the busbar 1 and retaining element 3.
  • the housing 5 has a groove 5b.
  • This groove 5b runs as a closed curve around the aperture 5a in the housing 5 around.
  • a second sealing element 4 is arranged in the groove 5b.
  • the dimensions of the groove 5b are chosen such that the sealing element 4 protrudes from the groove 5b, i. the sealing element 4 projects, relative to the upper side 5d of the housing 5.
  • the holding element 2 forms a collar 2b.
  • This collar 2b rests against the housing 5 and serves inter alia as a stop for the retaining element 2 on the upper side 5d of the housing 5.
  • the underside 2d of the collar 2b is designed essentially parallel to the upper side 5d of the housing 5.
  • the collar 2b of the retaining element 2 presses the second sealing element 4 during insertion of the retaining element 2 in the opening 5a in the groove 5b.
  • a fastening means By means of a fastening means, the holding element 2 is pressed and held in the direction of the housing 5.
  • a fastening means is shown by way of example in FIG. 3.
  • FIG. 2 shows an exemplary schematic sectional view of an inventive arrangement with two bus bars.
  • the arrangement has two bus bars 1, 1 1, each with a holding element 2, 22 and, respectively, a common holding element.
  • the holding elements 2, 22 are in particular electrically insulating, so that between the busbar 1, 1 1 and the housing 5 or other components, not shown, an electrical short circuit can occur.
  • the housing 5 has an opening 5a, which is covered by the holding element 2, 22.
  • a groove 4a is made on the upper side 5d of the housing 5, in which a sealing element 4 is inserted, which seals the retaining element 2, 22 against the housing 5.
  • a bracket 6 is provided, which is connected on the one hand to the housing 5, e.g. via a screw connection and on the other hand presses on the holding element 2, 22 and thereby causes a contact pressure on the holding element 2, 22 in the direction of the housing 5.
  • the holder 6, which presses the holding element 2 for the busbar 1 against the housing 5 can be seen in Fig. 3.
  • the holder 6 extends in the form of a closed curve, for example in an annular manner around the holding element 2 and lies on the upper side 2e of the collar 2b.
  • the holder 6 is fastened to the housing 5 by means of a screw 7.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend ein Gehäuse (5) und eine Stromschiene (1, 11,1 b,1 c) zur Verbindung einer in dem Gehäuse (5) vorhandenen Schaltungsanordnung mit einer außerhalb des Gehäuses (5) vorhandenen Stromsenke oder Stromquelle, wobei das Gehäuse (5) einen Durchbruch (5a) aufweist, aus dem die Stromschiene (1, 11, 1b, 1c) vorsteht, wobei ein den Durchbruch (5a) durchgreifendes Halteelement (2, 22) für die Stromschiene (1, 11, 1b, 1c) vorhanden ist, welches die Stromschiene (1, 11, 1b, 1c) umschließt, dass zwischen Stromschiene (1, 11, 1b, 1c) und Halteelement (2, 22) eine erste Dichtung (3) vorhanden ist und dass zwischen Halteelement (2, 22) und Gehäuse (5) eine den Durchbruch (5a) umlaufende zweite Dichtung (4) vorhanden ist.

Description

Anordnung zur Abdichtung einer Hochvolt-Schnittstelle
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Abdichtung einer Hochvolt-Schnittstelle, insbesondere auf eine Anordnung umfassend ein Gehäuse und eine Stromschiene zur Verbindung einer in dem Gehäuse vorhandenen Schaltungsanordnung mit einer außerhalb des Gehäuses vorhandenen Stromquelleoder Stromsenke, wobei das Gehäuse einen Durchbruch aufweist, aus dem die Stromschiene vorsteht.
Bei Kraftfahrzeugen besteht die Notwendigkeit in einer Batterie gespeicherte bzw. mithilfe eines Generators erzeugte elektrische Energie verschiedenen Komponenten und Aggregaten des Fahrzeugs bereitzustellen. Hierzu werden die Verbraucher, z.B. Leitungselektronikschaltungen zur Steuerung von Motor- oder Getriebesteuergeräten, mittels Stromschienen mit den Energiequellen verbunden. Diese Stromschienen sind üblicherweise derart ausgebildet Spannungen im Hochvolt- Bereich zu transportieren. Zusätzlich muss aber auch gewährleistet sein, dass die elektronischen Komponenten, z.B. Leiterplatten mediendicht abgeschlossen sind, so dass auch durch Umwelteinflüsse, z.B. Wasser, es zu keinen Beschädigungen der elektronischen Komponenten kommt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Anordnung anzugeben, in welcher elektronische Komponenten einer Leistungselektronik unter Gewährleistung einer Hochvolt-Zuführung mediendicht geschützt untergebracht sind.
Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des geltenden Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Anordnung umfassend ein Gehäuse und eine Stromschiene zur Verbindung einer in dem Gehäuse vorhandenen Schaltungsanordnung mit einer außerhalb des Gehäuses vorhandenen Stromquelle oder Stromsenke, wobei das Gehäuse einen Durchbruch aufweist, aus dem die Stromschiene vorsteht. Die Anordnung zeichnet sich durch ein den Durchbruch durchgreifendes Halteelement für die Stromschiene aus, wobei das Halteelement die Stromschiene umschließt. Ferner ist zwischen Stromschiene und Halteelement eine erste Dichtung vorhanden und zwischen Halteelement und Gehäuse eine den Durchbruch umlaufende zweite Dichtung.
Damit ist sichergestellt, dass die Stromschiene mit der ersten Dichtung zum Halteelement abgedichtet ist, derart, dass die erste Dichtung einerseits an der Stromschiene und andererseits an einer Innenwandung des die Stromschiene umschließenden Halteelements anliegt. Andererseits ist das Halteelement für die Stromschiene mit der zweiten Dichtung zum Gehäuse für die Schaltungsanordnung, z.B. die Leistungselektronik abgedichtet.
Insbesondere weist die Stromschiene eine umlaufende Einbuchtung auf, in welcher die erste Dichtung eingelegt ist. Die umlaufende Einbuchtung ist derart ausgebildet, dass die erste Dichtung innerhalb der Einbuchtung in Längsrichtung der Stromschiene verschiebbar ist. Damit ist ein Toleranzausgleich der ersten Dichtung axial in Richtung der Längsachse, d.h. in Längserstreckung der Stromschiene möglich. Damit ist es möglich, dass Vibrationen der Stromschiene in Längsrichtung der Stromschiene ausgeglichen werden können, ohne dass es zu einer Undichtigkeit in der ersten Dichtung kommt. Ferner können dadurch Toleranzen der einzelnen Einzelteile ausgeglichen werden, ohne dass es zu einer Undichtigkeit in der ersten Dichtung kommt. Schließlich ist es möglich, ohne dass es zu einer Undichtigkeit in der ersten Dichtung kommt, Toleranzen beim Montageprozess der einzelnen Bauteile auszugleichen.
Zweckmäßig weist das Gehäuse eine Nut auf, in welcher die zweite Dichtung eingelegt ist. Insbesondere ist die Tiefe und Breite der Nut derart ausgeführt, dass die zweite Dichtung beim Zusammenführen des Halteelements und des Gehäuses durch das Halteelement in die Nut gequetscht bzw. verpresst wird. Damit ist ein Toleranzausgleich des Halteelements mit Stromschiene gegenüber dem Gehäuse senkrecht zur Längsachse der Stromschiene möglich. Zweckmäßig ist eine Halterung vorhanden, welche das Halterelement für die Stromschiene gegen das Gehäuse presst. Mit dieser Halterung wird einerseits eine Befestigung des Haltelements am Gehäuse hergestellt und andererseits eine Preßkraft aufgebaut zum Verpressen der zweiten Dichtung zwischen Halteelement und Gehäuse.
Weitere Vorteile der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Es zeigen:
Fig. 1 eine beispielhafte schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Stromschiene,
Fig. 2 eine beispielhafte schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei Stromschienen,
Fig. 3 eine beispielhafte Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Halterung für das Halteelement der Stromschiene.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Stromschiene. Die Anordnung weist ein Gehäuse 5 mit einem Durchbruch 5a, eine Stromschiene 1 und ein Halteelement 2 für die Stromschiene 1 auf. Die Stromschiene 1 ist dabei von dem Halteelement 2 umschlossen. Das Halteelement 2 und die Stromschiene 1 greifen durch den Durchbruch 5a durch, so dass ein erster Abschnitt des Halteelements 2 sowie ein erster Abschnitt der Stromschiene 1 innerhalb des Gehäuses 5 liegen und ein jeweils zweiter Abschnitt außerhalb des Gehäuses 5. Die Stromschiene 1 weist dabei ein erstes Ende 1 b auf, welches mit einer (nicht dargestellten) Leistungselektronik innerhalb des Gehäuses 5 verbunden ist. Ferner weist die Stromschiene 1 ein zweites Ende 1 c auf, welches mit einer (nicht dargestellten) Stromquelle oder Stromsenke außerhalb des Gehäuses 5 verbunden ist. Bei einer Stromquelle kann es sich um eine Batterie oder einen Generator handeln. Bei einer Stromsenke kann es sich um einen elektrischen Verbraucher handeln, z.B. eine E-Maschine.
Das Halteelement 2 weist eine Innenoberfläche 2c auf, welche der Stromschiene 1 zugewandt ist. Im zweiten Abschnitt weist die die Stromschiene 1 eine um- laufende Einbuchtung 1 a auf. In dieser Einbuchtung 1 a ist ein umlaufendes Dichtelement 3 angeordnet. Dieses Dichtelement 3 liegt an der Innenoberfläche 2c des Haltelements 2 an und dichtet somit das Halteelement 2 gegen die Stromschiene 1 ab. Die Abmessung der Einbuchtung 1 a ist dabei derart ausgebildet, dass in Längsrichtung Z die Breite z der Einbuchtung 1 a größer ist als der Durchmesser des Dichtelements 3. Damit ist gewährleistet, dass das Dichtelement 3 innerhalb der Einbuchtung 3 in Z-Richtung verschiebbar ist, um gegebenenfalls Schwingungen oder Verschiebungskräfte sowie Toleranzen der Bauteile oder Toleranzen bei der Montage aufzunehmen und gleichzeitig eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten. Die Einbuchtung 1 a ist ferner derart ausgebildet, dass die Tiefe T kleiner ist als der Durchmesser des Dichtelements 3. Damit ist gewährleistet, dass das Dichtelement 3 zwischen Stromschiene 1 und Haltelement 3 verpresst ist.
Das Gehäuse 5 weist eine Nut 5b auf. Diese Nut 5b verläuft als geschlossene Kurve um den Durchbruch 5a im Gehäuse 5 herum. In der Nut 5b ist ein zweites Dichtelement 4 angeordnet. Die Abmessungen der Nut 5b sind derart gewählt, dass das Dichtelement 4 aus der Nut 5b hervorsteht, d.h. das Dichtelement 4 steht, bezogen auf die Oberseite 5d des Gehäuses 5 hervor.
Das Halteelement 2 bildet einen Kragen 2b aus. Dieser Kragen 2b liegt an dem Gehäuse 5 an und dient unter anderem als Anschlag für das Halteelement 2 auf der Oberseite 5d des Gehäuses 5. Die Unterseite 2d des Kragens 2b ist im Wesentlichen parallel zur Oberseite 5d des Gehäuses 5 ausgeführt. Der Kragen 2b des Halteelements 2 drückt das zweite Dichtelement 4 beim Einführen des Halteelements 2 in den Durchbruch 5a in die Nut 5b. Mittels eines Befestigungsmittels wird das Haltelement 2 in Richtung des Gehäuses 5 gedrückt und gehalten. Ein solches Befestigungsmittel ist beispielhaft in Fig. 3 gezeigt.
Somit wird eine zuverlässige Abdichtung zwischen Haltelement 2 für die Stromschiene 1 und Gehäuse 5 gewährleistet. Zusätzlich wird sichergestellt, dass das Halteelement 2 in x- und y-Richtung, d.h. parallel zur Oberseite 5d des Gehäuses 5 verschiebbar ist. Dadurch, dass das Haltelement 2 auf dem Dichtelement 4 aufliegt, ist das Halteelement 2 im Wesentlichen schwimmend gelagert. Somit kann die Anordnung Vibrationen und Toleranzen, welche in x- bzw. y-Richtung wirken kompensieren bei gleichzeitiger Gewährleistung einer zuverlässigen Abdichtung.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei Stromschienen. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird bei der Erklärung zu Fig. 2 auf die Erläuterungen zu Fig. 1 verwiesen. In Fig.2 ist zu erkennen, dass die Anordnung zwei Stromschienen 1 , 1 1 mit jeweils einem Haltelement 2, 22 bzw, einem gemeinsamen Halteelement aufweist. Die Halteelemente 2, 22 sind insbesondere elektrisch isolierend, so dass zwischen der Stromschiene 1 , 1 1 und dem Gehäuse 5 oder anderen nicht dargestellten Bauteilen ein elektrischer Kurzschluss entstehen kann. Das Gehäuse 5 weist einen Durchbruch 5a auf, welcher von dem Halteelement 2, 22 überdeckt wird. Entsprechend der Fig. 1 ist auf der Oberseite 5d des Gehäuses 5 eine Nut 4a ausgeführt, in welcher ein Dichtelement 4 eingelegt ist, welches das Halteelement 2, 22 gegen das Gehäuse 5 abdichtet.
Zusätzlich ist eine Halterung 6 vorhanden, welche einerseits mit dem Gehäuse 5 verbunden ist, z.B. über eine Schraubverbindung und andererseits auf das Halteelement 2, 22 drückt und dadurch eine Anpresskraft auf das Haltelement 2, 22 in Richtung des Gehäuses 5 bewirkt.
Die Halterung 6, welche das Halteelement 2 für die Stromschiene 1 gegen das Gehäuse 5 drückt ist in Fig. 3 zu erkennen. Zweckmäßig verläuft die Halterung 6 in Form einer geschlossenen Kurve, z.B. ringförmig um das Halteelement 2 herum und liegt auf der Oberseite 2e des Kragens 2b auf. An einem Befestigungspunkt 6a ist die Halterung 6 mittels einer Schraube 7 an dem Gehäuse 5 befestigt. Bezuqszeichen
1 Stromschiene
1 b Stromschiene erstes Ende
1 c Stromschiene zweites Ende
1 1 Stromschiene
1 a Einbuchtung
2 Halteelement
22 Halteelement
2b Kragen
2c Innenoberfläche
2d Unterseite Kragen
2e Oberseite Kragen
3 erstes Dichtelement
4 zweites Dichtelement
5 Gehäuse
5a Durchbrechung
5b Nut
5d Oberseite Gehäuse
6 Halterung
6a Befestigungspunkt
7 Schraube
z Breite Nut
T Tiefe Nut

Claims

Patentansprüche
1 . Anordnung umfassend ein Gehäuse (5) und eine Stromschiene (1 , 1 1 , 1 b, 1 c) zur Verbindung einer in dem Gehäuse (5) vorhandenen Schaltungsanordnung mit einer außerhalb des Gehäuses (5) vorhandenen Stromsenke oder Stromquelle, wobei das Gehäuse (5) einen Durchbruch (5a) aufweist, aus dem die Stromschiene (1 , 1 1 , 1 b, 1 c) vorsteht,
dadurch gekennzeichnet, dass ein den Durchbruch (5a) durchgreifendes Halteelement (2, 22) für die Stromschiene (1 , 1 1 , 1 b, 1 c) vorhanden ist, welches die Stromschiene (1 , 1 1 , 1 b, 1 c) umschließt, dass zwischen Stromschiene (1 , 1 1 , 1 b, 1 c) und Halteelement (2, 22) eine erste Dichtung (3) vorhanden ist und dass zwischen Halteelement (2, 22) und Gehäuse (5) eine den Durchbruch (5a) umlaufende zweite Dichtung (4) vorhanden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (1 , 1 1 , 1 b, 1 c) eine umlaufende Einbuchtung (1 a) aufweist, in welcher die erste Dichtung (3) eingelegt ist, wobei die umlaufende Einbuchtung (1 a) derart ausgebildet ist, dass die erste Dichtung (3) innerhalb der Einbuchtung (1 a) in Längsrichtung der Stromschiene (1 , 1 1 , 1 b, 1 c) verschiebbar ist.
3. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) eine Nut (5b) aufweist, in welcher die zweite Dichtung (4) eingelegt ist.
4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (2, 22) einen Kragen (2b) aufweist, welcher an dem Gehäuse anliegt.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (4) zwischen dem Gehäuse (5) und dem Kragen (2b) des Halteelements (2, 22) angeordnet ist.
6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung (6) vorhanden ist, welche mit dem Gehäuse (5) verbunden ist und derart ausgebildet ist, dass das Halteelement (2, 22) in Richtung des Gehäuses (5) gedrückt ist.
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