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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Interlock-Verbindung.
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Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise R-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan) oder R-744 (Kohlenstoffdioxid), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels eines (Kältemittel-)Verdichters beziehungsweise Kompressors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.
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In derartigen Anwendungen sind beispielsweise Scroll-Maschinen als Kompressoren beziehungsweise Verdichter für das Kältemittel grundsätzlich möglich. Derartige Scrollverdichter weisen typischerweise zwei relativ zueinander bewegbare Scroll-Teile auf, die im Betrieb nach Art einer Verdrängerpumpe arbeiten. Die beiden Scroll-Teile sind hierbei typischerweise als ein ineinander verschachteltes (schneckenförmiges) Spiralen- oder Scrollpaar ausgeführt. Mit anderen Worten greift eine der Spiralen zumindest teilweise in die andere Spirale ein. Die erste (Scroll-)Spirale ist hierbei in Bezug auf ein Verdichtergehäuse feststehend (stationärer Scroll, Statorscroll, engl.: fixed scroll), wobei die zweite (Scroll-)Spirale (beweglicher Scroll, Rotorscroll, engl.: movable/orbiting scroll) mittels eines Elektromotors innerhalb der ersten Spirale orbitierend angetrieben ist.
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Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische (Drehstrom-)Maschine weist üblicherweise einen mit einer mehrphasigen Feld- oder Statorwicklung versehenen Stator auf, welcher koaxial zu einem Rotor mit einem oder mehreren Permanentmagneten angeordnet ist. Sowohl der Rotor als auch der Stator sind beispielsweise als Blechpakete aufgebaut, wobei Statorzähne in dazwischenliegenden Statornuten die Spulen der Statorwicklung tragen.
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Bei einem bürstenlosen Elektromotor wird der zur Speisung der Statorwicklung vorgesehene Wechselstrom üblicherweise von einem Umrichter (Wechselrichter) erzeugt. Bei kleineren Elektromotoren ist dieser Umrichter zusammen mit einer zugeordneten Steuerelektronik als Motorelektronik häufig in einem Elektronikgehäuse, welches beispielsweise als Elektronikfach in ein Motorgehäuse integriert ist, aufgenommen. Die Motorelektronik ist über einen Anschlussbereich des Elektronikgehäuses mit einem Steckverbinder an ein Fahrzeugbordnetz angeschlossen.
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Bei dem elektrischen Kältemittelantrieb handelt es sich in der Regel um eine Hochvolt-Komponente, dies bedeutet, dass der Kältemittelantrieb beziehungsweise die Motorelektronik an eine hohe Gleichspannung, beispielsweise größer oder gleich 60 V (Volt), insbesondere 470 V, angeschlossen ist. Entsprechend wird durch die Steckverbindung mit dem Steckverbinder eine Hochvoltspannung geführt.
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Wird der Steckverbinder beziehungsweise die Kontaktierung zum Wechselrichter der Motorelektronik gelöst, ist es möglich, dass die im Wechselrichter gespeicherte elektrische Energie und/oder die Energie einer angeschossenen Fahrzeugbatterie nicht rechtzeitig beziehungsweise sicher abgebaut werden kann. Zum allgemeinen Personenschutz sowie zur Vermeidung von Beschädigungen ist daher in der Regel eine elektrische Sicherheitsverriegelung des Hochvolt-Steckverbinders mit der Motorelektronik vorgesehen.
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Bei einer solchen elektrischen (Sicherheits-)Verriegelung, auch Interlock oder Hochvolt-Interlock (HV-Interlock) genannt, wird die korrekte Verbindung von Steckverbindungen des Bordnetzes überwacht, um ein unbeabsichtigtes, unsachgemäßes oder anderweitig bedingtes Trennen der Kontaktierung bei aktivem Bordnetz zu vermeiden. Hierzu ist beispielsweise eine Pilot- oder Sicherheitsleitung vorgesehen, welche als Serien- oder Reihenschaltung (UND-Verknüpfung) von Steckverbindung zu Steckverbindung geführt ist. In die Sicherheitsleitung wird beispielsweise ein Niedervolt- oder Verriegelungs-Signal, auch als Interlock-Signal bezeichnet, eingespeist, welches durch die Steckverbinder jede am Bordnetz angeschlossene Komponente durchschleift.
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Wird einer der angeschlossenen Steckverbinder gelöst oder dessen Kontaktierung getrennt, ist die gesamte Schleife aufgrund der daraus resultierenden Trennung der Pilotkontakte im Steckverbinder geöffnet. Der Zustand beziehungsweise das Interlock-Signal werden von einem Steuergerät überwacht, welches im Falle eines Fehlerzustands - bei welchem die Kontaktierung unterbrochen ist - beispielsweise das Bordnetz des Kraftfahrzeugs spannungsfrei schaltet.
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Hierzu sind in den Gerätesteckern zusätzlich zu den elektrischen (Hochvolt-)Anschlüssen weitere Interlock-Kontakte angeordnet, welche bei einer Steckverbindung des Gerätesteckers einen Stromkreis mit dem Steuergerät schließen. Dieses Steuergerät schaltet schließlich das (Hochvolt-)Potential an den Verbraucher. Somit ist es notwendig eine Verbindung zwischen den Interlock-Kontakten innerhalb des Gerätesteckers und des Steuergerätes herzustellen. Das Steuergerät liegt dabei auf einem niedrigeren Potentialniveau (z.B. 12V-Bordnetz im Fahrzeug).
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Zur Sicherstellung geeigneter Abstände für Luft- und Kriechstrecken ist es notwendig, dass der Interlock-Stromkreis und der HV-Stromkreis mit ausreichend Abstand zueinander geführt sind. Die nötigen Abstände vergrößern hierbei jedoch die nötige Fläche auf einer Flachbaugruppe, wenn der Stromkreis auf dieser geschlossen wird.
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Aus der
DE 10 2019 111 691 B4 ist eine Anordnung zum Steckverbinden elektrischer Anschlüsse durch ein Gehäuse bekannt, bei welcher die Anordnung eine erste Steckverbindung mit ersten Steckverbindern und eine zweite Steckverbindung mit zweiten Steckverbindern zum Übertragen von elektrischer Energie in unabhängigen Übertragungsbereichen sowie ein Aufnahmeelement zur Aufnahme von Steckverbindern aufweist. Dabei ist das Aufnahmeelement mit den ersten Steckverbindern sowie den zweiten Steckverbindern als eine integrale und zusammenhängende Einheit sowie einteilige Komponente ausgebildet. Die Anordnung weist zudem eine als eine elektrische Verriegelung konfigurierte Interlockverbindung auf, welche mit den Steckverbindern der Steckverbindungen elektrisch leitend verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders geeignete Vorrichtung zur Herstellung einer Interlock-Verbindung anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Kontaktelement anzugeben.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Herstellung einer Interlock-Verbindung, also zur Herstellung einer elektrischen (Sicherheits-)Verriegelungsverbindung, vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Die Vorrichtung weist hierbei eine Steckerbaugruppe als Steckverbinder oder Gerätestecker, und einen Schaltungsträger auf. Der Schaltungsträger ist beispielsweise als Leiterplatte oder Flachbaugruppe ausgeführt. Ebenso denkbar ist beispielsweise ein Stanzgitter, insbesondere ein umspritztes Stanzgitter, als Schaltungsträger. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich insbesondere auf eine Leiterplatte als Schaltungsträger, wobei die Ausführungen jedoch sinngemäß auch auf andere Schaltungsträger übertragbar sind.
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Die Steckerbaugruppe weist hierbei zwei Steckanschlüsse mit jeweils mindestens einem zugeordneten Interlockkontakt auf. Auf dem Schaltungsträger ist ein topfförmiges Gehäuseteil als Strukturelement angeordnet, welches den Schaltungsträger mechanisch versteift oder stabilisiert. Das Strukturelement weist ein Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung der Interlockkontakte auf. Mit anderen Worten wird die Interlock-Verbindung mittels des Kontaktelements des Strukturelements realisiert. Dadurch ist eine besonders geeignete Vorrichtung zur Herstellung einer Interlock-Verbindung realisiert.
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Das Kontaktelement kann hierbei an einer Außenseite des Strukturelements angeordnet sein. Ebenso möglich ist jedoch auch eine innenseitige Anordnung oder eine Integration in das Strukturelement selbst, beispielsweise indem das Kontaktelement mit dem Strukturelement umspritzt ist.
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Vorzugsweise weist die Steckerbaugruppe einen Hochvoltanschluss mit Hochvolt-Steckkontakten und mit mindestens einem Hochvolt-Interlockkontakt, sowie einen Niedervoltanschluss mit Niedervolt-Steckkontakten und mit mindestens einem Niedervolt-Interlockkontakt auf. Die Hochvolt-Steckkontakte und Niedervoltsteckkontakte sowie der mindestens eine Hochvolt-Interlockkontakt und der mindestens eine Niedervolt-Interlockkontakt sind in einem gemeinsamen Gehäuse der Steckerbaugruppe eingebettet, und ragen freiendseitig aus diesem empor. Mit anderen Worten ist die Steckerbaugruppe vorzugsweise als eine integrale oder einteilige Baugruppe ausgeführt.
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Auf dem Schaltungsträger sind hierbei geeigneter Weise Gegenkontakte für die Hochvolt- und Niedervolt-Steckkontakte vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Strukturelement hierbei als eine gehäuse- oder topfförmige Abdeckung oder Kappe ausgeführt, welche die Gegenkontakte abdeckt. Beispielsweise ist das Strukturelement als eine Kunststoffkappe ausgeführt. Zweckmäßigerweise sind hierbei Durchführöffnungen für die Hochvolt- und Niedervolt-Steckkontakte in das Strukturelement eingebracht. Dies bedeutet, dass die Gegenkontakte innerhalb des Strukturelements angeordnet sind, wobei beispielsweise an einer dem Schaltungsträger abgewandten Außenseite des Strukturelements das Kontaktelement angeordnet ist. Die Kontaktierung der Hochvolt- und Niedervolt-Steckkontakte mit den Gegenkontakten erfolgt somit vorzugsweise innerhalb des Strukturelements, und die Interlock-Verbindung erfolgt beispielsweise außerhalb des Strukturelements. Dadurch werden die Abstände für Luft- und Kriechstrecken mittels des Strukturelements realisiert und müssen nicht auf dem Schaltungsträger vorgehalten werden.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, die nötige Verbindung zwischen den Interlock-Kontakten der Steckerbaugruppe zu einem Steuergerät über ein geeignetes Strukturelement, das über Kontakte und elektrische Leiter verfügt, herzustellen. Im Unterschied zur Ausführung der Interlock-Verbindung in einer Steckerbaugruppe gemäß dem Stand der Technik, wird die Interlock-Verbindung mittels des Strukturelements beziehungsweise mittels des Kontaktelements hergestellt. Vorteilhaft dabei ist, dass gleichartige Steckerbaugruppen verwendet werden können, und die Interlockverbindung nicht auf dem Layout der Elektronik beziehungsweise dem Schaltungsträger realisiert werden muss. Die produktspezifische Adaption erfolgt hierbei über eine geeignete Leiterführung im Strukturelement.
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Durch geeignete konstruktive Maßnahmen wie Isolation der Leiter im Strukturelement und eine geeignete Werkstoffwahl für das Strukturelement, wie kriechstromfester Kunststoff, kann das Strukturelement miniaturisiert ausgeführt werden.
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Das Strukturelement kann wahlweise mit dem Schaltungsträger form-, kraft oder stoffschlüssig gefügt sein. Das Strukturelement kann dabei weitere Funktionen erfüllen, wie z. B. Führen der Steckerkontakte zum Toleranzausgleich, Versteifen des Schaltungsträgers und Abstützen großer elektrischer Bauelemente. Das Strukturelement kann auch ausschließlich zum Herstellen der Interlock-Verbindung dienen.
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Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.
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Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrechterhalten und somit gelöst werden.
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Unter einem „Stoffschluss“ oder einer „stoffschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile an Ihren Kontaktflächen durch stoffliche Vereinigung oder Vernetzung (beispielsweise aufgrund von atomaren oder molekularen Bindungskräften) gegebenenfalls unter Wirkung eines Zusatzstoffs zusammengehalten werden.
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Das Kontaktelement kann als ein separates Bauteil ausgeführt sein. Mit anderen Worten ist das Kontaktelement separat zur Steckerbaugruppe und separat zu dem Strukturelement ausführbar.
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In einer zweckmäßigen Ausbildung ist das Kontaktelement an dem Strukturelement, insbesondere lösbar oder austauschbar, befestigt. Dadurch ist eine besonders einfache und flexible Anpassung des Strukturelements an unterschiedliche Leiter- oder Kontaktanordnungen einer Steckerbaugruppe ermöglicht.
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In einer möglichen Ausführung ist das Kontaktelement form- und/oder kraftschlüssig an dem Strukturelement befestigt, beispielsweise geklemmt, verrastet oder verriegelt. Dadurch ist eine einfache und zuverlässige Befestigung des Kontaktelements realisiert. Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.
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Ein zusätzlicher oder weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Kontaktelement mindestens einen elektrischen Leiter zur elektrischen Kontaktierung der Interlockkontakte aufweist, welcher abschnittsweise in einem Körper aus einem elektrisch nichtleitenden Material eingebettet ist. Mit anderen Worten ist der Leiter zumindest teilweise in einen Isolierkörper integriert, wobei der Leiter freiendseitig aus dem Körper hinausragt und mit den Interlockkontakten kontaktiert oder kontaktierbar ist. Der Leiter ist beispielsweise ein Biegeteil, insbesondere ein Stanzbiegeteil. Der Körper ist beispielsweise ein Kunststoffkörper, insbesondere in Form eines Spritzgussteils, welches den Leiter als Einlegeteil abschnittsweise umgibt. Der Körper ist beispielsweise aus einem kriechstromfesten Kunststoff hergestellt. Dadurch ist ein einfaches und kostengünstiges Kontaktelement realisiert.
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In einer alternativen Ausgestaltungsform weist das Kontaktelement keinen Isolierkörper auf, dadurch können die Leiter einzeln verlegt und geeignet befestigt (beispielsweise durch Umspritzen oder mittels einer Klipsbefestigung) in oder auf dem Strukturelement verlaufen.
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In einer bevorzugten Ausführung weist der Körper mindestens ein einstückig, also einteilig oder monolithisch, angeformtes Befestigungselement zur mechanischen Befestigung an dem Strukturelement auf. Dadurch werden keine zusätzlichen Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, für die Befestigung des Kontaktelements an dem Strukturelement benötigt.
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In einer denkbaren Ausbildung ist das Befestigungselement hierbei insbesondere für eine Pilzkopfverriegelung mit dem Strukturelement ausgeführt ist. Beispielsweise ist das Befestigungselement als ein im Querschnitt pilzkopfförmiger Druckknopf ausgeführt, welcher in eine Aufnahme oder einen Hohlraum des Strukturelements eingepresst wird, und diese(n) formschlüssig hintergreift. Der Druckknopf ist hierbei beispielsweise durch mehrere umlaufend angeordnete Drucklaschen gebildet. Dadurch ist eine besonders einfache Befestigung des Kontaktelements ermöglicht.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der im Körper eingebettete Abschnitt des Leiters einen insbesondere stufenförmigen Versatz auf, welcher quer zu einer sich zwischen den Interlockkontakten erstreckenden Längsrichtung orientiert ist. Diese Weiterbildung ist insbesondere von Vorteil, wenn die Anschlüsse der Steckerbaugruppe einen Versatz aufweisen. Ein solcher Versatz in den Leitern ergibt sich konstruktiv durch eine vorteilhafte stanz-biegerechte Gestaltung eben der Leiter. Dadurch wird sichergestellt, dass die Kontaktflächen der Leiter stets parallel an die jeweiligen Kontakte oder Anschlüsse der Steckerbaugruppe geführt werden. Erfolgt die Ausformung der Kontaktflächen an den Leitern mittels Stanzbiegens ist eine rechtwinkelige Biegung zur Längsrichtung des Leiters vorteilhaft. Der Versatz in der Ebene zwischen den Interlock-Anschlüssen der Steckerbaugruppe wird somit durch einen Versatz der Leiterführung ausgeglichen. Der Versatz in den Leitern braucht dabei jedoch nicht zwingend rechtwinkelig zu sein und muss auch nicht zwingend im beschriebenen Isolierkörper erfolgen. Erfolgt die Ausformung der Kontaktflächen durch eine andere Technologie, beispielsweise durch Anschweißen eines Kontaktelementes kann gegebenenfalls auf den Versatz quer zur Längsrichtung verzichtet werden.
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In einer denkbaren Ausgestaltung weist ein sich zwischen dem Körper und dem Interlockkontakt, insbesondere dem Niedervolt-Interlockkontakt, erstreckender Abschnitt des Leiters einen axialen Versatz entlang einer senkrecht zur Schaltungsträgeroberfläche orientierten Axialrichtung auf. Geeigneter Weise ist der axiale Versatz hierbei entlang einer Gehäusewand des Strukturelements geführt. Dadurch folgen die Leiter der Kontur des Strukturelements. Das Strukturelement ist hierbei vorteilhaft so ausgeformt, dass es die darunterliegenden Bauteile konturnah umgibt, um somit weitere Funktionen wie Abstützen wahrnehmen zu können. Zudem ermöglicht der axiale Versatz im Strukturelement eine zeitlich versetzte Ausrichtung der Steckanschlüsse oder Kontakte der Steckerbaugruppe, welches einen verbesserten Toleranzausgleich bewerkstelligt und prozesstechnisch besser überwacht werden kann.
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Die Versätze in Längs- und/oder Axialrichtung sind beispielsweise durch konstruktive Rahmenbedingungen der Steckerbaugruppe vorgegeben und bieten die Möglichkeit eines Toleranzausgleichs. Die Leiter können jedoch auch ohne einen Versatz ausgebildet sein.
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Die Kontaktierung zwischen der Steckerbaugruppe und der Interlock-Verbindung auf dem Strukturelement kann beispielsweise über Steck-, Druck-, Stift/Buchsen-, Lamellen-, oder Schneidklemmkontakte, oder andere elektrische Verbindung erfolgen. In einer bevorzugten Ausführung sind die freiendseitigen Enden des Leiters als Bügel- oder Federkontakte ausgebildet, welche im kontaktierten Zustand federnd an den Interlockkontakten anliegen.
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In einer geeigneten Ausgestaltung greifen die Interlockkontakte der Steckerbaugruppe und/oder die freiendseitigen Enden des Leiters in Öffnungen des Strukturelements ein. Dies bedeutet, dass die Interlock-Verbindung oder Kontaktierung im Inneren des Strukturelements erfolgt, so dass die Kontaktstellen vor äußeren Einflüssen geschützt sind. Beispielsweise ist auch eine Weiterleitung der Interlock-Verbindung in den Schaltungsträger möglich.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführung einer Vorrichtung zur Herstellung einer Interlock-Verbindung, aufweisend eine Steckerbaugruppe und einer Leiterplatte mit einem Strukturelement,
- 2 in perspektivischer Darstellung die Interlock-Verbindung,
- 3 in perspektivischer Darstellung die Interlock-Verbindung ohne die Leiterplatte und das Strukturelement,
- 4 in Seitenansicht die Interlock-Verbindung,
- 5 in perspektivischer Darstellung ein Kontaktelement,
- 6 in Draufsicht das Kontaktelement,
- 7 in Seitenansicht das Kontaktelement,
- 8 in perspektivischer Darstellung eine zweite Ausführung der Vorrichtung, und
- 9 in perspektivischer Darstellung die Vorrichtung gemäß 8.
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Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt eine Vorrichtung 2 zur Herstellung einer Interlock-Verbindung. Die Vorrichtung 2 ist beispielsweise Teil eines elektrischen Kältemittelverdichters eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 2 weist eine Steckerbaugruppe 4 und einen Schaltungsträger 6 auf. Der Schaltungsträger 6 ist als eine Leiterplatte (engl.: Printed Circuit Board, PCB) ausgeführt, und nachfolgend auch als solche bezeichnet.
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Die Steckerbaugruppe 4 ist als ein Steckverbindung oder Gerätestecker des Kältemittelantriebs ausgeführt. Die Steckerbaugruppe 4 weist zwei Steckanschlüsse 8, 10 mit jeweils zwei zugeordneten Interlockkontakten 12, 14 auf.
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Der Steckanschluss 8 ist als ein Hochvoltanschluss, also als ein Anschluss für eine Hochvolt-Verbindung, insbesondere für Spannungen über 60 V, insbesondere 470 V, ausgeführt. Der Steckanschluss 8 weist zwei Steckkontakte 16 (Hochvolt-Plus, Hochvolt-Minus) und die zwei (Hochvolt-)Interlockkontakte 12 auf.
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Der Steckanschluss 10 ist hierbei als ein Niedervoltanschluss, also als ein Anschluss für eine Niedervolt-Verbindung, insbesondere für Spannungen unter 60 V, insbesondere 12 V, ausgeführt. Der Steckanschluss 10 weist drei Steckkontakte 18 und die zwei (Niedervolt-)Interlockkontakte 14 auf. Zwei der Steckkontakte 18 sind mit einer Fahrzeugbatterie kontaktiert oder Kontaktierbar (KL30, KL31) und einer der Steckkontakte 18 ist an eine Kommunikationsleitung (COM) geführt.
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Die Steckkontakte 16, 18 sowie die Interlockkontakte 12, 14 sind in einem gemeinsamen Gehäuse beziehungsweise einer gemeinsamen Umspritzung 20 der Steckerbaugruppe 4 eingebettet, und ragen freiendseitig in Richtung der Leiterplatte 6 aus dieser empor. Die Steckerbaugruppe 4 ist vorzugsweise als eine integrale oder einteilige Baugruppe ausgeführt, insbesondere bildet die Steckerbaugruppe 4 einen gemeinsamen Hochvolt-Niedervolt-Stecker (HV-LV-Stecker).
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Auf der Leiterplatte 6 sind nicht näher dargestellte Gegenkontakte für Steckkontakte 16, 18 angeordnet. Auf der Leiterplatte 6 ist ein topfförmiges oder kappenförmiges Gehäuseteil als Strukturelement 22 angeordnet, welches die Leiterplatte 6 zumindest lokal mechanisch versteift oder stabilisiert und die Gegenkontakte abdeckt. Das Strukturelement 22 ist beispielsweise als eine Kunststoffkappe ausgeführt, zum Beispiel in Form eines Spritzgussteils aus kriechstromfesten Kunststoff. Das Strukturelement 22 ist in dieser Ausführungsform an der Leiterplatte 6 schraubbefestigt. Das Strukturelement 22 ist wie in 1 ersichtlich in einem Eckbereich der Leiterplatte 6 montiert.
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An der der Steckerbaugruppe 4 zugewandten Außenseite des Strukturelements 22 ist ein Kontaktelement 24 montiert. Das Kontaktelement 24 realisiert hierbei die elektrische Verbindung zwischen den Interlockkontakten 16, 18 und bildet somit die Interlock-Verbindung.
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Die Interlock-Verbindung mittels des Kontaktelements 24 ist in den 2 bis 4 näher dargestellt. Wobei das Kontaktelement 24 in den 5 bis 7 einzeln dargestellt ist.
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Das Strukturelement 22 weist an der der Steckerbaugruppe 4 zugewandten Seite Aussparungen oder (Durchführ-)Öffnungen 26 zur Aufnahme der Interlockkontakte 12, 14 auf. Die Interlockkontakte 12, 14 erstrecken sich im Interlockzustand also zumindest abschnittsweise in das Strukturelement 22 hinein. In einer alternativen Ausführungsform ragen die Interlockkontakte 12, 14 beispielsweise aus dem Strukturelement 22 heraus.
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Das Kontaktelement 24 ist in dieser Ausführung als ein separates Bauteil ausgeführt, welches lösbar oder austauschbar, kraft- und/oder formschlüssig in einer nicht näher bezeichneten Aufnahme des Strukturelements 22 befestigbar ist.
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Das Kontaktelement 24 ist montagegerecht ausgeführt und weist eine spezifische Ausformung zur galvanischen Kontaktierung der Interlockkontakte 12, 14 auf. Hierzu weist das Kontaktelement 24 einen etwa quaderförmigen Körper 28 auf, aus welchem zwei elektrische Leiter 30 hinausragen. Die Leiter 30 sind parallel und beabstandet zueinander geführt und an ihren Freienden 32 jeweils mit einem Interlockkontakt 12, 14 kontaktiert.
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Die Leiter 30 sind beispielsweise als Stanzbiegeteile, zum Beispiel als Stanzgitter, ausgeführt, welche zumindest abschnittsweise in den Körper 28 eingebettet oder integriert sind. Wie beispielsweise in den Darstellungen der 4 und 7 ersichtlich ist, sind die Freienden 32 hinsichtlich der Interlockkontakte 12, 14 konvex nach innen und in Richtung der Leiterplatte 6 gekrümmt, und bilden somit Bügel- oder Federkontakte, welche insbesondere im außenseitigen Scheitelbereich der Krümmung an den jeweils zugeordneten Interlockkontakten 12, 14 federnd anliegen. Wie beispielsweise in 2 ersichtlich ist, greifen die Freienden 32 hierbei zusammen mit den Interlockkontakten 12, 14 in die Öffnungen 26 des Strukturelements 22 ein.
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Der in Richtung der Interlockkontakte 14 aus dem Körper 28 ragende Abschnitt der Leiter 30 weist einen stufenförmigen axialen Versatz 34 in Richtung der Leiterplatte 6 auf. Der Versatz 34 verläuft hierbei parallel zu einer senkrecht zur Leiterplatte 6 orientierten Axialrichtung A. Wie insbesondere in 2 ersichtlich ist, ist der Leiter 30 somit entlang eines axialen stufenförmigen Versatzes des Strukturelements 22 geführt.
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Wie insbesondere in der 6 ersichtlich ist, weisen die Leiter 30 innerhalb des Körpers 30 einen weiteren stufenförmigen Versatz 36 auf. Der Versatz 36 ist hierbei quer zu einer sich zwischen den Interlockkontakten 12, 14 erstreckenden Längsrichtung L orientiert. Der Versatz 36 ist insbesondere parallel zu einer Querrichtung Q orientiert, welche senkrecht zu der Längsrichtung L und der Axialrichtung A orientiert ist.
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Der Körper 28 ist beispielsweise ein Kunststoffkörper, insbesondere in Form eines Spritzgussteils, welches die Leiter 30 als Einlegeteile, insbesondere im Bereich des Versatzes 36, abschnittsweise umgibt. Der Körper 28 ist beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden, insbesondere kriechstromfesten, Kunststoff hergestellt.
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Der Körper 28 weist an einer dem Strukturelement 22 zugewandten Unterseite zwei einstückig, also einteilig oder monolithisch, angeformte Befestigungselemente 38 zur form- und/oder kraftschlüssigen Befestigung an dem Strukturelement 22 auf. Die zwei Befestigungselemente 38 sind beabstandet zueinander angeordnet, so dass eine stabile und verdrehsichere Befestigung des Kontaktelements 24 ermöglicht ist.
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Die Befestigungselemente 38 sind hierbei insbesondere für eine Pilzkopfverriegelung mit dem Strukturelement 22 ausgeführt. In der gezeigten Ausführungsform sind die Befestigungselemente 38 als im Querschnitt pilzkopfförmige Druckknöpfe ausgeführt, welche jeweils in eine Aufnahme oder einen Hohlraum des Strukturelements 22 eingepresst werden, und diese(n) formschlüssig hintergreifen. Die Befestigungselemente 38 sind hierbei jeweils durch mehrere umlaufend angeordnete Drucklaschen gebildet, welche radial nach innen biegbar sind, und welche jeweils eine freiendseitige Rastnase aufweisen.
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Nachfolgend ist anhand der 8 und 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 2 näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel der 8 und 9 unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der 1 bis 7 insbesondere in den Ausgestaltungen der Interlock-Verbindung und des Kontaktelements 24.
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Das Kontaktelement 24 weist in dieser Ausführung keinen (Isolier-)Körper 28 auf. Die Leiter 30 sind insbesondere als stanzgebogene Leiterbahnen ausgeführt, welche an einer Außenseite des Strukturelements 22 geführt sind. Die Leiter 30 werden beispielsweise einzeln verlegt und an dem Strukturelement 22 befestigt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weisen die laschenförmigen Freienden 32 hierbei jeweils eine nicht näher bezeichnete Öffnung auf, welche jeweils mit einem emporstehenden Fügefortsatz 40 des Strukturelements 22 gefügt sind.
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Der Versatz 36 ist hierbei nicht rechtwinkelig ausgeführt, sondern ist etwa S-förmig ausgebildet. Das Strukturelement 22 weist hierbei drei parallel zueinander angeordnete Führungswände 42 auf, welche der Außenseite senkrecht emporstehen, und zwischen denen die Leiter 36 im Bereich des Versatzes 36 geführt sind.
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Die Freienden 32 sind im Bereich der Fügefortsätze 40 elektrisch leitend mit jeweils einem Kontaktende 44 verbunden. Die Kontaktenden 44 greifen hierbei nicht in das Strukturelement 22 ein und sind im Wesentlichen vollständig außerhalb des Strukturelements 22 angeordnet. Die Kontaktenden 44 weisen zu den Freienden 32 hin einen Schlitz auf, in welchen die Interlockkontakte 12, 14 im (interlock-)kontaktierten Zustand einsitzen. Eine sich an den Schlitz anschließende Kontaktzunge ist nach Art eines Bügelkontakts auf die Interlockkontakte 12, 14 beziehungsweise in Richtung der Freienden 32 zu gebogen, und liegen im kontaktierten Zustand vorzugsweise federnd an den Interlockkontakte 12, 14 an (8).
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Zur Abstützung und Stabilisierung der Kontaktzungen der Kontaktenden 44 sind zwei im Querschnitt etwa T-förmige Stützwände 46 an das Strukturelement 22 angeformt. Die Kontaktenden 44 sind hierbei jeweils an dem horizontalen T-Schenkeln der Stützwand 46 abgestützt, wobei sich der vertikale T-Schenkel entlang der Kontaktenden 44 bis zur Anbindungsstelle mit den Freienden 32 erstreckt.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Vorrichtung
- 4
- Steckerbaugruppe
- 6
- Schaltungsträger/Leiterplatte
- 8
- Steckanschluss
- 10
- Steckanschluss
- 12
- Interlockkontakt
- 14
- Interlockkontakt
- 16
- Steckkontakt
- 18
- Steckkontakt
- 20
- Umspritzung
- 22
- Strukturelement
- 24
- Kontaktelement
- 26
- Öffnung
- 28
- Körper
- 30
- Leiter
- 32
- Freiende
- 34
- Versatz
- 36
- Versatz
- 38
- Befestigungselement
- 40
- Fügefortsatz
- 42
- Führungswand
- 44
- Kontaktende
- 46
- Stützwand
- A
- Axialrichtung
- L
- Längsrichtung
- Q
- Querrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019111691 B4 [0012]
