DE102005049955A1

DE102005049955A1 - Connecting device for electrical high-current connection esp. in vehicles, uses screw connection of electrical conductor to sub-assembly

Info

Publication number: DE102005049955A1
Application number: DE200510049955
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Müller (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-10-19
Filing date: 2005-10-19
Publication date: 2007-04-26

Abstract

Connecting device for electric high-current connection of two mutually movable contact elements (10,20), in which a first contact element is joined to an electrical conductor and a second contact element is arranged on a sub-assembly, where the first contact element can be connected by a relative movement with the second contact element, and the electrical and mechanical connection of the electric conductor to the sub-assembly results via a screw connection (30) which is formed perpendicularly to the direction of the relative movement.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Hochstromverbindung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a connecting device for electrical High current connection according to the preamble of patent claim 1.

Herkömmliche Verbindungsvorrichtungen stellen eine Kontaktierung beispielsweise mit Kabelschuhen im spannungsfreien Zustand her. Wegen der fehlenden Berührsicherheit können bei dieser Art der Kontaktierung jedoch Probleme auftreten. Ein alternativer Einsatz von Steckverbindern mit Berührschutz, ist wegen der hohen Ströme, bei einer Brennstoffzelle ist beispielsweise ein Dauerstrom von 500 Ampere möglich, problematisch, da solche Steckverbinder wegen der großen Leitungsquerschnitte von z.B. 95 bzw. 120 mm² und der ungünstigen Umgebungsbedingungen, z.B. 200°C Umgebungstemperatur, nicht wirtschaftlich herstellbar sind.Conventional connection devices make contact with, for example, cable lugs in the voltage-free state. Because of the lack of contact safety problems can occur with this type of contacting. An alternative use of connectors with contact protection, because of the high currents, in a fuel cell, for example, a continuous current of 500 amps is possible, problematic because such connectors because of the large cross-sections of eg 95 or 120 mm ² and the unfavorable environmental conditions, eg 200 ° C ambient temperature, can not be produced economically.

In der Offenlegungsschrift DE 101 40 177 A1 wird eine Verbindungsvorrichtung für hohe Ströme von bis zu mehreren hundert Ampere beschrieben. Um Vibrationen, Maßtoleranzen und andere Abstandsänderungen im Betrieb von einer zugeordneten Steckverbindung fernhalten zu können, ist ein Stiftkontakt an einem Gerät radial und/oder axial verstellbar an einer Kontaktführung gehalten, sowie mittels eines flexiblen Hochstromleiters an einem Stromanschluss dieses Gerätes elektrisch angeschlossen.In the published patent application DE 101 40 177 A1 a connection device for high currents of up to several hundred amperes is described. In order to keep vibrations, dimensional tolerances and other distance changes during operation of an associated connector, a pin contact on a device is held radially and / or axially adjustable on a contact guide, and electrically connected by means of a flexible high-current conductor to a power connector of this device.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Hochstromverbindung anzugeben, welche eine sicherer Kontaktierung von elektrischen Komponenten, insbesondere in Fahrzeugen, bei hohen Strömen und/oder hohen Umgebungstemperaturen ermöglicht.task The invention is a connection device for electrical High current connection specify which a secure contact of electrical components, especially in vehicles, at high Stream and / or high ambient temperatures.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Hochstromverbindung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.The Invention solves this object by providing a connecting device for high-current electrical connection with the features of the claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein erstes Kontaktelement mit einer elektrischen Leitung verbunden und ein zweites Kontaktelement ist an einer Baugruppe angeordnet. Das erste Kontaktelement ist durch eine Relativbewegung mit dem zweiten Kontaktelement verbindbar, z.B. über einen Reibschluss. Die endgültige elektrische und mechanische Verbindung der elektrischen Leitung mit der Baugruppe erfolgt über eine Schraubverbindung, welche senkrecht zur Richtung der Relativbewegung herstellbar ist.According to the invention is a first contact element connected to an electrical line and a second contact element is arranged on an assembly. The first Contact element is connectable by a relative movement with the second contact element, e.g. above a frictional connection. The final electrical and mechanical connection of the electrical line with the module via a Screw connection, which is perpendicular to the direction of relative movement can be produced.

Durch die Schraubverbindung ermöglicht die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Hochstromverbindung eine kostengünstige Kontaktierung der elektrischen Leitung mit der zugehörigen Baugruppe, welche in vorteilhafter Weise einfach aufgebaut ist und verglichen mit einer herkömmlichen Steckerlösung einen geringeren Bauraum beansprucht. Zudem weist die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung auch bei hohen Umgebungstemperaturen eine sehr hohe Stromtragfähigkeit und eine gute mechanische Anbindung der elektrischen Leitung an die zu kontaktierende Baugruppe, beispielsweise eine Brennstoffzelle auf.By allows the screw the connecting device according to the invention for electrical high-current connection an inexpensive contact the electrical line with the associated assembly, which in advantageously simple and compared with a usual connector solution claimed a smaller space. In addition, the connection device according to the invention even at high ambient temperatures a very high current carrying capacity and a good mechanical connection to the electrical line the module to be contacted, for example a fuel cell on.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist eines der Kontaktelemente als berührsichere elektrisch isolierte Schraublasche mit einem Isolierkörper ausgeführt, welche über einen Schlitz zugänglich ist. Innerhalb der Schraublasche ist eine unverlierbare Schraube berührsicher angeordnet, welche beispielsweise einen Bund aufweist und über eine Bohrung im Isolierkörper zugänglich ist.In Embodiment of the connecting device according to the invention is one of the contact elements as a touch-safe electrically isolated Schraublasche with an insulating body executed which about one Slot accessible is. Inside the screw tab is a captive screw arranged safe to touch, which, for example, has a collar and is accessible via a bore in the insulating body.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung weist das eine Kontaktelement in einem oberen Teil eine Bohrung zur Führung der Schraube und in einem unteren Teil eine Gewindebohrung zum Einschrauben der Schraube auf. Der untere Teil des einen Kontaktelements kann beispielsweise als Nutenstein mit Gewindebohrung zum Einschrauben der Schraube ausgeführt sein.In further embodiment of the connecting device according to the invention the one contact element has a bore in an upper part to the leadership the screw and in a lower part a threaded hole for screwing the screw on. The lower part of the one contact element can, for example as a sliding block with threaded hole for screwing in the screw accomplished be.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist das andere Kontaktelement als geschlitzte Stromschiene ausgeführt. Die Schlitzbreite ist an den Schraubendurchmesser des einen Kontaktelements angepasst, so dass eine geführte Relativbewegung zur Kontaktierung entsteht.In further embodiment of the connecting device according to the invention the other contact element is designed as a slotted busbar. The Slot width is at the screw diameter of a contact element adapted, so that a guided Relative movement for contacting arises.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist das zweite Kontaktelement berührsicher hinter einer Öffnung der Baugruppe angeordnet, über welche das erste Kontaktelement zur Kontaktierung mit dem zweiten Kontaktelement einführbar ist.In further embodiment of the connecting device according to the invention is the second contact element safe to touch behind an opening of the module arranged over which the first contact element for contacting with the second Contact element insertable is.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist das erste Kontaktelement als Schraublasche und das zweite Kontaktelement als Stromschiene ausgeführt. Alternativ kann das erste Kontaktelement als Stromschiene und das zweite Kontaktelement als Schraublasche ausgeführt sein.In Embodiment of the connecting device according to the invention is the first contact element as Schraublasche and the second contact element as Busbar executed. Alternatively, the first contact element as a busbar and the second Contact element be designed as Schraublasche.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.A advantageous embodiment The invention is illustrated in the drawings and will become apparent below described.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine Seitenansicht von Teilen einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Hochstromverbindung, 1 a side view of parts of a connecting device according to the invention for electrical high-current connection,

2 eine Draufsicht von Teilen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung gemäß 1, 2 a plan view of parts of the connecting device according to the invention according to 1 .

3 eine Seitenansicht eines ersten Kontaktelements der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung gemäß 1, 3 a side view of a first contact element of the connecting device according to the invention according to 1 .

4 eine Vorderansicht des ersten Kontaktelements gemäß 3, 4 a front view of the first contact element according to 3 .

5 eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform eines ersten Kontaktelements der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung, 5 a top view of an alternative embodiment of a first contact element of the connecting device according to the invention,

6 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform eines zweiten Kontaktelements der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung, und 6 a side view of an alternative embodiment of a second contact element of the connecting device according to the invention, and

7 eine Vorderansicht des zweiten Kontaktelements gemäß 6 mit eingestecktem erstem Kontaktelement gemäß 5. 7 a front view of the second contact element according to 6 with inserted first contact element according to 5 ,

Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung zur elektrischen Hochstromverbindung zwei relativ zueinander bewegbare Kontaktelemente 10, 20. Ein erstes Kontaktelement 10 ist als berührsichere elektrisch isolierte Schraublasche ausgeführt, welche über eine Buchse 11 mit einer nicht dargestellten elektrischen Leitung verbunden ist. Die Schraublasche 10 weist einen oberen Teil 12 mit einer Bohrung 13 zur Führung einer unverlierbaren Schraube 30 und einen unteren Teil 14 mit einer Gewindebohrung 16 zum Einschrauben der Schraube 30 auf. Der obere Teil 12 und der unterer Teil der Schraublasche sind durch einen Schlitz 15 getrennt, in welchen das zweite Kontaktelement 20 einführbar ist. Zur Umsetzung der Berührsicherheit ist das erste Kontaktelement 10 in einen in 3 dargestellten Isolierkörper eingebetet. 1 zeigt eine Seitenansicht des ersten Kontaktelements 10 ohne Isolierkörper und des zweiten Kontaktelements 20. 2 zeigt eine Draufsicht einer Schnittdarstellung des ersten Kontaktelements 10 entlang der Schnittlinie A-A in 1 und eine Draufsicht des zweiten Kontaktelements 20 gemäß 1.How out 1 and 2 can be seen, a connecting device according to the invention for electrical high-current connection comprises two relatively movable contact elements 10 . 20 , A first contact element 10 is designed as a touch-safe electrically insulated Schraublasche which via a socket 11 is connected to an electrical line, not shown. The screw tab 10 has an upper part 12 with a hole 13 for guiding a captive screw 30 and a lower part 14 with a threaded hole 16 for screwing in the screw 30 on. The upper part 12 and the lower part of the Schraublasche are through a slot 15 separated, in which the second contact element 20 is insertable. To implement the contact safety is the first contact element 10 into one in 3 embedded insulator illustrated. 1 shows a side view of the first contact element 10 without insulator and the second contact element 20 , 2 shows a plan view of a sectional view of the first contact element 10 along the section line AA in 1 and a plan view of the second contact element 20 according to 1 ,

Wie weiter aus 1 ersichtlich ist, ist das zweite Kontaktelement 20 als geschlitzte Stromschiene ausgeführt. Die Breite des Schlitzes 26 ist an den Durchmesser der Schraube 30 des ersten Kontaktelements 10 angepasst, so dass das erste Kontaktelement 10 durch eine geführte Relativbewegung in Pfeilrichtung mit dem zweiten Kontaktelement 20 über einen Reibschluss verbindbar ist. Das zweite als Stromschiene ausgeführte Kontaktelement 20 ist berührsicher hinter einer nicht dargestellten Öffnung einer Baugruppe angeordnet, über welche das erste Kontaktelement 10 in die nicht dargestellte Baugruppe einführbar ist. Durch die geführte Relativbewegung taucht das zweite Kontaktelement 20 in den Schlitz 15 des ersten Kontaktelements 10 ein, bis eine Vorderkante 22 des zweiten Kontaktelements 20 an einem Anschlag 18 des ersten Kontaktelements 10 anliegt. Zusätzlich können das erste und zweite Kontaktelement 10, 20 korrespondierende Rastelemente 17, 24 umfassen, wobei beispielsweise eine gestrichelt dargestellte Rastnase 24 des zweiten Kontaktelements 20 nach dem vollständigen Eintauchen der Kontaktelemente 10, 20 in eine gestrichelt dargestellte Rastvertiefung 17 des ersten Kontaktelements 10 eingreift. Anschließend werden die beiden Kontaktelemente 10, 20 mit der Schraube 30 senkrecht zur Steckrichtung verschraubt, um die elektrische und mechanische Verbindung der elektrischen Leitung mit der Baugruppe zu ermöglichen.How farther 1 it can be seen, is the second contact element 20 designed as a slotted busbar. The width of the slot 26 is at the diameter of the screw 30 of the first contact element 10 adapted so that the first contact element 10 by a guided relative movement in the arrow direction with the second contact element 20 is connectable via a frictional engagement. The second designed as a busbar contact element 20 is arranged touch-safe behind an opening of an assembly, not shown, via which the first contact element 10 can be inserted into the module, not shown. Due to the guided relative movement, the second contact element emerges 20 in the slot 15 of the first contact element 10 one to a leading edge 22 of the second contact element 20 at a stop 18 of the first contact element 10 is applied. In addition, the first and second contact element 10 . 20 corresponding locking elements 17 . 24 include, for example, a latching lug shown in dashed lines 24 of the second contact element 20 after the complete immersion of the contact elements 10 . 20 in a detent recess shown in dashed lines 17 of the first contact element 10 intervenes. Subsequently, the two contact elements 10 . 20 with the screw 30 bolted perpendicular to the plug-in direction to allow the electrical and mechanical connection of the electrical line to the module.

3 und 4 zeigen eine Seitenansicht bzw. eine Vorderansicht des ersten Kontaktelements 10, welches über die Buchse 11 mit der elektrischen Leitung 40 verbunden ist und in einen Isolierkörper 19 eingebettet ist. Die innerhalb des Isolierkörpers 19 berührsicher angeordnete Schraube 30 ist über eine Bohrung 32 zugänglich und kann nach der Steckverbindung des ersten Kontaktelements 10 mit dem zweiten Kontaktelement 20 angezogen werden. 3 and 4 show a side view and a front view of the first contact element 10 , which over the socket 11 with the electric wire 40 is connected and in an insulating body 19 is embedded. The inside of the insulator 19 touch-safe arranged screw 30 is over a hole 32 accessible and can after the plug connection of the first contact element 10 with the second contact element 20 be attracted.

5 bis 7 zeigen eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung. Wie aus der Draufsicht gemäß 5 ersichtlich ist, ist ein erstes Kontaktelement 10' der alternativen Ausführungsform als geschlitzte Stromschiene ausgeführt, welcher über eine Buchse 11' mit einer nicht dargestellten elektrischen Leitung verbunden ist. 5 to 7 show an alternative embodiment of the connecting device according to the invention. As seen from the top view 5 it can be seen, is a first contact element 10 ' the alternative embodiment designed as a slotted busbar, which via a socket 11 ' is connected to an electrical line, not shown.

Wie aus der Seitenansicht gemäß 6 ersichtlich ist, ist das zweite Kontaktelement 20' als Stromschiene ausgeführt, welche einen oberen Teil 12' mit einer Bohrung zur Führung einer unverlierbaren Schraube 30' mit einem Bund und einen unteren Teil 14' aufweist, welcher als Nutenstein mit Gewindebohrung zum Einschrauben der Schraube 30' ausgeführt ist. Die Breite des Schlitzes 26' des ersten Kontaktelements 10' ist an den Durchmesser der Schraube 30' des zweiten Kontaktelements 20' angepasst. Durch die geführte Relativbewegung taucht die Schraube 30' des zweiten Kontaktelements 20' in den Schlitz 26' des ersten Kontaktelements 10' ein, bis die Schraube 30' am Ende des Schlitzes 26' anliegt. Anschließend werden die beiden Kontaktelemente 10', 20' mit der Schraube 30' senkrecht zur Steckrichtung verschraubt, um die elektrische und mechanische Verbindung der elektrischen Leitung mit der Baugruppe zu ermöglichen.As seen from the side view 6 it can be seen, is the second contact element 20 ' designed as a busbar, which is an upper part 12 ' with a bore for guiding a captive screw 30 ' with a waistband and a lower part 14 ' which, as a sliding block with threaded hole for screwing the screw 30 ' is executed. The width of the slot 26 ' of the first contact element 10 ' is at the diameter of the screw 30 ' of the second contact element 20 ' customized. Dive through the guided relative movement the screw 30 ' of the second contact element 20 ' in the slot 26 ' of the first contact element 10 ' one, until the screw 30 ' at the end of the slot 26 ' is applied. Subsequently, the two contact elements 10 ' . 20 ' with the screw 30 ' bolted perpendicular to the plug-in direction to allow the electrical and mechanical connection of the electrical line to the module.

7 zeigte eine Vorderansicht des zweiten Kontaktelements 20' gemäß 6 mit dem eingesteckten ersten Kontaktelement 10' gemäß 5. 7 showed a front view of the second contact element 20 ' according to 6 with the inserted first contact element 10 ' according to 5 ,

Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ermöglicht in vorteilhafter Weise mit Hilfe der Schraubverbindung eine sichere mechanische und elektrische Hochstromverbindung von zwei relativ zueinander bewegbaren Kontaktelementen ähnlich einem Kabelschuh. Zudem sind die Kontaktelemente elektrisch isoliert und mit Berührschutz nach VDE 0100 für höhere Spannungen ausgeführt.The Connecting device according to the invention allows advantageously with the help of the screw a secure mechanical and electrical high current connection of two relative to each other movable contact elements similar to one Cable shoe. In addition, the contact elements are electrically isolated and with contact protection according to VDE 0100 for higher Voltages carried out.

Claims

Connecting device for high-current electrical connection of two contact elements which can be moved relative to each other ( 10 . 20 ), characterized in that a first contact element ( 10 . 20 ' ) with an electrical line ( 40 ) and a second contact element ( 20 . 10 ' ) is arranged on an assembly, wherein the first contact element ( 10 . 20 ' ) by a relative movement with the second contact element ( 20 . 10 ' ) is connectable, and wherein the electrical and mechanical connection of the electrical line ( 40 ) on the module via a screw connection ( 30 ), which is perpendicular to the direction of the relative movement produced.

Connecting device according to claim 1, characterized in that one of the contact elements ( 10 ) as a touch-safe electrically isolated Schraublasche with an insulating body ( 19 ), which via a slot ( 15 ) is accessible.

Connecting device according to claim 1 or 2, characterized in that inside the screw lug ( 10 ) a captive screw ( 30 ) is arranged touch-safe, which via a bore ( 32 ) in the insulating body ( 19 ) is accessible.

Connecting device according to claim 3, characterized in that the one contact element ( 10 ) in an upper part ( 12 ) a hole ( 17 ) for guiding the screw ( 30 ) and in a lower part ( 14 ) a threaded hole ( 16 ) for screwing in the screw ( 30 ) having.

Connecting device according to claim 4, characterized in that the lower part ( 14 ) of a contact element ( 10 ' ) as a sliding block ( 14 ' ) with threaded hole for screwing in the screw ( 30 ' ) is executed.

Connecting device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the other contact element ( 20 ) is designed as a slotted busbar, wherein the width of the slot ( 26 ) to the screw diameter of a contact element ( 10 ) is adapted, so that a guided relative movement arises.

Connecting device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second contact element ( 20 ) is disposed touch-safe behind an opening of the assembly, via which the first contact element ( 10 ) is insertable.

Connecting device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first contact element as Schraublasche ( 10 ) and the second contact element as a busbar ( 20 ) is executed.

Connecting device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first contact element as a busbar ( 20 ' ) and the second contact element as Schraublasche ( 10 ' ) is executed.