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Title:
HIGH CURRENT CONTACT DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/008339
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a high current contact device, especially for automobiles, comprising a cable receiving part (2) to which a cable carrying a high current can be mechanically connected with a cable guide (6), and a contact fixing part (10) for fixing to a contact point (15) located on an insulating support. The cable receiving part (2) and the contact fixing part (10)are interconnected electrically and mechanically by a contact connecting part (12). A high current contact device which is able to ensure reliable electrical contacting in spite of the vibration that it has to absorb has at least one opening (13) in the contact connecting part (12).

Inventors:
ULLRICH HORST (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/004826
Publication Date:
February 18, 1999
Filing Date:
August 03, 1998
Export Citation:
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Assignee:
MANNESMANN VDO AG (DE)
ULLRICH HORST (DE)
International Classes:
B60R16/02; H01R4/28; H01R4/30; H01R4/58; H01R12/04; H01R12/51; H01R11/12; (IPC1-7): H01R9/09; H01R4/58; B60R16/02
Foreign References:
DE2035326B11971-07-15
EP0584506A11994-03-02
DE9411457U11995-10-12
US4239324A1980-12-16
DE19630424A11998-01-29
Attorney, Agent or Firm:
MANNESMANN VDO AG (Patentwesen Kruppstrasse 105 Frankfurt, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Hochstromkontakteinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, be stehend aus einem Kabelaufnahmeteil, an welchem ein Hochstrom führendes Kabel mechanisch mit einer Kabelführungsschiene ver bindbar ist und einem Kontaktbefestigungsteil zur Befestigung an ei ner auf einem isolierenden Träger angeordneten Kontaktstelle, wo bei das Kabelaufnahmeteil und das Kontaktbefestigungsteil elek trisch und mechanisch über ein Kontaktverbindungsteil miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktverbin dungsteil (12) mindestens eine Öffnung (13) aufweist.
2. Hochstromkontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sich die Öffnung (13) längs der Verbindungsrichtung von Kontaktbefestigungsteil (10) und Kabelaufnahmeteil (2) er streckt.
3. Hochstromkontakteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Kontaktverbindungsteil (12) federnd ausge bildet ist.
4. Hochstromkontakteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Kontaktverbindungsteil (12) mindestens eine schleifenartige Ausformung aufweist.
5. Hochstromkontakteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verformung zwischen Kabelaufnahmeteil (2) und Kontaktbefestigungsteil (10) angeordnet ist.
6. Hochstromkontakteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ausformung mindestens einen Schenkel aufweist, welcher parallel zum Kabelaufnahmeteil (2) ausgebildet ist.
7. Hochstromkontakteinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabelaufnahmeteil (2), das Kontaktbefestigungsteil (10) und das Kontaktverbindungsteil (12) einstückig als Stanzbiegeteil ausgebildet sind.
8. Hochstromkontakteinrichtung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabelaufnahmeteil (2) und eine Buchse (9) bei der Herstellung der Kabelführungsschiene (6) durch Umspritzen mit einem Isolator miteinander verbunden sind.
Description:
Beschreibung Hochstromkontakteinrichtung Die Erfindung betriffl eine Hochstromkontakteinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Kabelaufnahmeteil, an welchem ein Hochstrom führendes Kabel mechanisch mit einer Kabelführungsschiene verbindbar ist und einem Kontaktbefestigungsteil zur Befestigung an einer auf einem isolierenden Träger angeordneten Kontaktstelle, wobei das Ka- belaufnahmeteil und das Kontaktbefestigungsteil elektrisch und mecha- nisch über ein Kontaktverbindungsteil miteinander verbunden sind.

Es sind Hochstromkontakteinrichtungen für viele Anwendungen bekannt, welche ein Hochstrom führendes Kabel mit einer Leiterplatte verbinden.

Die Hochstromkontakteinrichtung ist dabei ein starres Teil, an dessen ei- nem Ende das Kabelaufnahmeteil über eine Nietverbindung mit einer Ka- belführungsschiene verbunden ist, welche die Lage des Kabels fixiert. Am anderen Ende ist die Hochstromkontakteinrichtung mit einer Leiterbahn einer Leiterplatte verlötet. Die mechanische Stabilisierung des Kabels als auch die Stromübertragung erfolgt dabei über dieses starre Metallteil.

Insbesondere bei der Anwendung in Kraftfahrzeugen werden im Fahrbe- trieb die Vibrationen des Fahrzeuges auf den Kontakt übertragen. Da am Kabel aufgrund seines Querschnitts starke Zugkräfte wirken, wird die Löt- stelle zwischen Kontakt und Leiterbahn mechanisch stark belastet, was zum Abriß führen kann. Erhöht wird dieser Effekt dadurch, daß durch die Übertragung des Laststromes das Metall erwärmt wird. Die unterschiedli- che Wärmeleitfähigkeit von Metall und Leiterplatte unterstützt dabei die Ablösung des Kontaktes.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Hochstromkon- takteinrichtung anzugeben, welcher trotz aufzunehmender Vibrationen eine sichere elektrische Kontaktierung gewährleistetet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Kontaktver- bindungsteil mindestens eine Öffnung aufweist.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein solcher Kontakt gegen- über Vibrationen unempfindlich ist. Mechanische und thermische Ver- spannungen werden aufgenommen und ausgeglichen. Insbesondere die Querelastizität der Einrichtung wird dadurch vergrößert. Außerdem wird durch die geschlitzte Ausführung die Oberfläche des Kontaktverbin- dungsteils vergrößert und somit eine verbesserte Wärmeabfuhr an die Umgebung gewährleistet.

In einer Ausgestaltung erstreckt sich die Öffnung längs der Verbindungs- richtung von Kontaktbefestigungsteil und Kabelaufnahmeteil.

Insbesondere dann, wenn die Länge des Kontakverbindungsteiles größer ist als der zu überbrückende Abstand zwischen Kabelaufnahmeteil und Kontaktbefestigungsteil, ist eine Anpassung an den vorhanden Bauraum und die problemlose Aufnahme der auftretenden Vibrationen möglich.

In einer vorteilhaften Ausführung ist das Kabelverbindungsteil federnd ausgebildet. Die entlang des Kontaktverbindungsteiles wirkenden Längskräfte werden durch die knickfederartige Ausbildung kompensiert. Dies gilt sowohl für die Zugkräfte des Kabels als auch für die Fügekräfte, mittels welchem das Kabel bei der Montage an der Kabelführungsschiene befestigt wird. Es werden somit keine mechanischen Kräfte auf die Kontaktstelle der Leiter- bahn übertragen und ein Ablösen des Kontaktes sicher verhindert.

In einer Weiterbildung weist das Kontaktverbindungsteil mindestens eine schleifenähnliche Ausformung in Form eines Ausgleichsbogens auf.

Diese Ausformung ist annähernd senkrecht zur Verbindungsrichtung zwi- schen Kabelaufnahmeteil und Kontaktbefestigungsteil ausgebildet. Vor- teilhafterweise ist die Ausformung zwischen Kabelaufnahmeteil und Kon- taktbefestigungsteil angeordnet.

In einer Weiterbildung weist die Ausformung mindestens einen Schenkel auf, welcher parallel zum Kabelaufnahmeteil ausgebildet ist.

Ein solcher Kontakt eignet sich besonders für ein maschinelles Fügen.

Das Kabelaufnahmeteil, das Kontaktbefestigungsteil und das Kontaktver- bindungsteil sind in einer einfachen Ausführung einstückig als Stanz- Biege-Teil ausgebildet.

Vorteilhafterweise sind das Kabelaufnahmeteil und die Kabelführungs- schiene über eine Nietverbindung miteinander verbunden. Der Kontakt kann so fest an der Kabelführungsschiene angebracht werden, ohne daß befürchtet werden muß, daß Drehmomente übertragen werden, die die Kontaktstelle belasten. Die auf die übertragenen hohen Stromstärken zurückzuführende Erwär- mung der Schraubverbindung wirkt sich ebenfalls nicht nachteilig auf die Kontaktstelle aus.

Die Erfindung äßt zahireiche Ausführungformen zu. Eines davon soll an- hand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.

Es zeigt Figur 1 : Hochstromkontakteinrichtung gemäß Stand der Technik, Figur 2 : prinzipieller Aufbau der erfindungsgemäßen einstückigen Hochstromkontakteinrichtung, Figur 3 : Seitenansicht der erfindungsgemäßen Hochstromkontaktein- richtung, Figur 4 : Hochstromkontakteinrichtung im eingebauten Zustand, Figur 5 : Draufsicht der erfindungsgemäßen Hochstromkontakteinrich- tung.

In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen ge- kennzeichnet.

Aus dem Stand der Technik ist eine Hochstromkontakteinrichtung be- kannt, wie sie in Figur 1 schematisch dargestellt ist. Ein an jedem Ende einfach gekröpftes Metallteil 1 weist ein Kabelaufnahmeteil 2 mit einer Öffnung 3 auf. Ein Hochstrom führendes Kabel 4, das bekanntlicherweise einen großen Leiterquerschnitt hat, ist mittels einer Schraube 5 an einer Kabelführungsschiene 6 befestigt. Die Kabelführungsschiene 6 dient zur Fixierung des Kabels 4 in seiner Lage.

Zur Aufnahme der Schraube 5 besitzt das Kabelaufnahmeteil 2 eine Buchse 9 mit Innengewinde, die in der Öffnung 3 mit dem Kabelaufnah- meteil 2 vernietet ist. Die Buchse 9 weist dabei einen an dieser integrier- ten Verdrehschutz 7 auf.

Die Führungsschiene 6 ist so gebaut, daß sie die Buchse 9 umschließt, wobei aber immer ein minimaler Abstand als Spiel zu diesen Bauteilen gegeben ist, was deren lockeren Sitz in der Kabelführungsschiene 6 zur Folge hat.

Am entgegensetzten Ende weist der Kontakt ein Kontaktbefestigungsteil 10 auf, das mit einer Leiterbahn 14 auf der Leiterplatte 11 über eine Löt- stelle 15 verlötet ist.

Bei den in Kraftfahrzeugen existierenden Bedingungen betragen die an dem Kabelaufnahmeteil 2 anliegenden, vom Kabel 4 ausgehenden Hebel- kräfte ungefähr 10... 40 N. Hinzu kommen noch Schub-und Zugkräfte an der Kontaktstelle mit der Leiterplatte 11.

Bei einer Vergrößerung des Übergangswiderstandes um nur 5 mQ, bei- spielsweise durch ein leichtes Anziehen der Schraube oder Schäden der Lötstelle, kommt es bei einem Strom von ungefähr 75 A zu einem Ver- lustleistungsumsatz vom 25 W. Bezogen auf eine Fläche von ca. 10 mm2 sorgt dies für eine starke Erhitzung.

Diesen Bedingungen trägt die nachfolgend beschriebene Hochstromkon- takteinrichtung Rechnung. In Figur 2 ist ein Stanz-Biege-Teil für die erfindungsgemäße Hochstrom- kontakteinrichtung dargestellt. Das Metallteil besteht aus dem Kabelauf- nahmeteil 2 mit der Öffnung 3, das um die Biegekante A um vorzugsweise 90° biegbar ist und einen Kontaktbefestigungsteil 10, welcher um die Bie- gekante B in die entgegengesetzte Richtung ebenfalls um 90° gebogen ist. Das Kabelaufnahmeteil 2 und das Kontaktbefestigungsteil 10 sind an den jeweiligen Enden des Metallteiles ausgebildet.

Ein Kabelverbindungsteil 12 verbindet das Kabelaufnahmeteil 2 mit dem Kontaktbefestigungsteil 10 untereinander.

Innerhalb des Verbindungsteiles 12 sind in dessen Längsausdehnung 3 Schlitze 13 ausgebildet die an den Stegen 18 und 19 enden. Dadurch ist sichergestellt, daß das Verbindungsteil 12 federnde Eigenschaften auf- weist.

Das Verbindungsteil 12 nimmt in horizontale Richtung wirkende Kräfte über die Schlitze 13 auf und gleicht diese aus. Auch Drehwirkungen, die durch die relative Verschiebung von Leiterplatte 11 und Kabelaufnahme- teil 2 bzw. Kabelführungschiene 6 hervorgerufen werden, können so aus- geglichen werden.

In dieser Ausgestaltung entspricht die Breite des Kontaktbefestigungstei- les 2 der Breite des Verbindungsteiies 12. Das Verbindungsteil 12 kann aber auch schmaler gestaltet sein als die Breite des Kontaktaufnahmetei- les 2.

Figur 3 zeigt schematisch das Stanz-Biege-Teil im eingebauten Zustand in Seitenansicht. Auch hier wird, wie bereits bekannt, das Hochstromkabel 4 mit einer durch die Öffnung 3 des Kabelaufnahmeteils 2 geführten Schraube 5 an der Kabelführungsschiene 6 mit der Buchse 9 befestigt.

Die Verbindung des Kabelaufnahmeteils 2 und der Buchse 9 mit der Ka- belführungsschiene 6 erfolgt bei der Herstellung der Kabelführungsschie- ne 6 durch Umspritzen von Kabelaufnahmeteil 2 und Buchse 9 mit einem elektrischen Isolator, vorzugsweise aus Kunststoff.

Die federnde Wirkung des Verbindungsteiles 12 wird in der speziellen Ausführung, zusätzlich durch eine Biegung des Verbindungsteiles 12 er- reicht, welche, wie aus Figur 3 ersichtlich, ein entgegen dem Uhrzeiger- sinn um 90° gedrehtes U darstellt. Dabei sind die beiden Schenkel 16,17 parallel zueinander geführt, wobei die Schenkel ebenfalls parallel zum Kabelaufnahmeteil 2 angeordnet sind. Das Verbindungsteil 12 nimmt die in vertikale Richtung (Pfeilrichtung) wirkenden Längskräfte auf und gleicht sie aus.

Diese Ausführung ist eine besonders platzsparende Variante, da die U- förmige Schleife des Verbindungsteiles gut unterhalb der Kabelführungs- schiene 6 positioniert werden kann, was die Bauform des Kontaktes ver- ringert und diesen kompakter gestalten läßt.

Es ist aber auch vorstellbar, daß diese Schleife annähernd C-förmig oder wie ein offenes O gestaltet wird.

Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Hochstromkontakteinrichtung im ein- gebauten Zustand. Das Kabel 4 ist über einen Polschuh 4a und die Schraube 5 mit dem Kontaktaufnahmeteil 2 verbunden. Das Kabelauf- nahmeteil 2 ist an einem Gehäuse 9 befestigt, wobei die Leiterplatte 11, auf welcher die Hochstromkontakteinrichtung mit dem Kontaktbefesti- gungsteil 10 verbunden ist, ebenfalls in dem Gehäuse 9 angeordnet ist.

Die Leiterplatte 11 trägt dabei nicht weiter dargestellte Bauelemente, wel- che zusammen eine Hybridschaltung bilden. Vorteilhafterweise wird das Kontaktbefestigungsteil 10 gemeinsam mit diesen Bauelementen in einem Arbeitsgang auf der Leiterplatte verlötet.

Eine solche Hochstromkontakteinrichtung findet Anwendung in einer elektrischen Pumpenansteuereinheit für eine Hilfskraftlenkung in einem Kraftfahrzeug.

Wie aus Figur 4 ersichtlich, ist die Lötstelle nun in allen Achsen relativ zum Kabelanschraubpunkt elastisch entkoppelt. Die Schlitze teilen den Querschnitt in schmale Stege und werden somit querelastisch.

In Figur 5a ist der Kontakt in einer Draufsicht dargestellt. Durch die Off- nung 3 des Kontaktaufnahmeteiles 2 ist der Schlitz 13 sichtbar.

Figur 5b zeigt eine gegenüber der Anordnung in Figur 5a um 90° gedrehte Ansicht. Dabei ist ausgehend vom Befestigungsteil 10 der teilweise ge- schlitte Schenkel der U-förmigen Biegung erkennbar.

Das Verbindungsteil 12 besteht aus Kupfer, um die hohen Ströme zu lei- ten.

Zur Verbesserung der Lötbarkeit ist es zumindest im Bereich des Befesti- gungsteiles 10 verzinnt.

Ein Vernieten der Ose nach dem Stand der Technik entfällt und ein ma- schinelles Fügen ist gewährleistet.

Der Kontakt wird somit direkt an der Führungsschiene 6 befestigt.