WO2023078765A1 - Electrical current feedthrough - Google Patents

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WO2023078765A1
WO2023078765A1 PCT/EP2022/080021 EP2022080021W WO2023078765A1 WO 2023078765 A1 WO2023078765 A1 WO 2023078765A1 EP 2022080021 W EP2022080021 W EP 2022080021W WO 2023078765 A1 WO2023078765 A1 WO 2023078765A1
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electrical
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electrical current
metal part
sheet metal
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PCT/EP2022/080021
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Bernd TRABER
Sergio MORENO-LECHADO
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Elringklinger Ag
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    • H01M8/2465Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks

Definitions

  • the present invention relates to an electrical current feedthrough at an opening of a thin-walled sheet metal part, which is designed as part of a thermal and/or acoustic shielding device with thermal insulation for inserting a temperature-controlled object, in particular a fuel cell, an internal combustion engine or an exhaust system of a Motor vehicle to enclose at least partially, wherein the electrical current feedthrough has a terminal which is arranged in an electrically insulated manner at the opening of the sheet metal part.
  • bushings include, for example, control cabinet bushings or connections for commercially available cold device plugs.
  • plastic components, glass or ceramic components are used as electrical insulation material for current-carrying components.
  • contact pins or pins are used as current-carrying components, which consist largely of metallic materials.
  • Such a bushing can be attached to the component housing in question, depending on the requirements, e.g. by clamping, gluing, screwing, welding, soldering, etc.
  • a power connection for example from EP 0 783 621 B1, which is connected through an opening in a casing tube into a telrohr welded connector protrudes.
  • an electrical current bushing on a shielding device in the area of a temperature-controlled object in particular a fuel cell, an internal combustion engine or an exhaust system of a motor vehicle, does not have to be designed to be gas-tight or pressure-tight, but is mechanically stressed to a greater extent by vibrations and thermal expansion.
  • the object of the present invention is to create an electrical current feedthrough of the type mentioned which, with a simplified structure, takes up less space.
  • an electrical current feedthrough at an opening of a thin-walled sheet metal part which is designed as part of a thermal and/or acoustic shielding device with thermal insulation, is used in a temperature-controlled object, in particular a fuel cell, an internal combustion engine, a Fluid line or an exhaust line of a motor vehicle, characterized in that the connection is fixed as an external electrical contact in the area of the opening by an insulating body on the sheet metal part of the shielding device, the connection being extended through the opening and carries an electrical distribution device with a plurality of internal connections at a free end.
  • a layer of insulation is arranged between the sheet metal part of the shielding device and the distribution device in such a way that the electrical distribution device is arranged insulated from the sheet metal part of the shielding device.
  • the connection of a bushing according to the invention is securely fixed in relation to the sheet metal part in a defined manner with little installation space and at the same time also electrically isolated.
  • a further advantage of a current bushing according to the invention is that the insulating body itself, depending on the application and thermal stress, consists for example of a ceramic, glass, mica and/or a plastic or eg Teflon, which in addition to thermal insulation also has a high electrical resistance.
  • a number of known materials and well-engineered manufacturing methods can thus be used to produce an electrical current feedthrough according to the invention, for example to reliably supply an electrical heating device within a shielding device, as disclosed, for example, in DE 10 2019 119 294.3.
  • the insulation of the shielding device is multilayered, so that at least the distribution device is surrounded by layers of insulation of the shielding device.
  • Thermal insulation always also acts as electrical insulation, so that at least the distribution device itself does not require any further electrical insulation.
  • electrical lines and in particular heating lines are accessible between the layers for connecting or making contact.
  • the insulating body is advantageously fixed to the sheet metal part by screwing, welding, folding, clinching.
  • the insulating body has an outer jacket in the area of the opening of the thin-walled sheet metal part, via which the insulating body is fixed to the sheet metal part.
  • the outer casing of the insulating body is designed as a metallic cylinder.
  • the outer jacket of the insulating body is attached to a metallic cylinder.
  • the outer casing of the insulating body has an external thread, or the outer casing is z. B. designed for welding or by folding or clinching for fixing to the thin-walled sheet metal part in the area of the opening.
  • the insulating body has a shoulder whose diameter is larger than a diameter of the opening of the sheet metal part of the shielding device.
  • the insulating body can be inserted through the opening of the sheet metal part of the shielding device only as far as this shoulder, so that there is a consistent arrangement of bushings on shielding parts during manufacture. It is possible to mount the bushing on a shielding part from both sides, as will be shown and explained in concrete terms below using an exemplary embodiment.
  • This shoulder is then followed by one of the above-mentioned options for fixing the insulating body to or with the sheet metal part.
  • the electrical distribution device is arranged in one piece on the free end of the connection.
  • the connection is designed, for example, as a piece of pipe, the free end area of which has been cut into individual tongues to form a distribution device.
  • the free end of the connector terminates in at least one arm.
  • the arm is oriented at an angle relative to a central axis of the connection, preferably by approx. 90 degrees.
  • the electrical distribution device is fixed to the free end of the connection by welding, riveting, folding or clinching.
  • the electrical distribution device is designed as a stamped and bent part, essentially flat or. even .
  • the electrical distribution device can thus be produced quickly, inexpensively and precisely reproducibly from sheet metal with largely free shaping.
  • the electrical distribution device preferably has self-defined connections, in particular in the form of specific connection lugs to which plugs can be fixed, or which are designed so that electrical conductors, but e.g. B. also heating wires can be fixed in particular by folding.
  • the connections are arranged on the electrical distribution device in the form of a comb and/or fan.
  • Figure 1 A sectional view of a first exemplary embodiment of an electrical feedthrough as a substantially rotationally symmetrical component with two alternative fixations on a shielding device an installation position;
  • FIG. 2 a sectional representation of a second exemplary embodiment of an electrical feedthrough analogous to the representation in FIG. 1;
  • FIG. 3 a sectional representation of a third exemplary embodiment of an electrical feedthrough analogous to the representation in FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of an exemplary embodiment of an electrical feedthrough with two connection poles based on the exemplary embodiment according to FIG. 3;
  • FIG. 7 a plan view of an arrangement of electrical distribution devices according to FIG. 6 for an exemplary embodiment of an electrical bushing according to FIG.
  • thermal insulation also has good acoustic damping properties.
  • a shielding device 2 is also implemented with only one sheet metal part 5 with a layer 3 of thermal insulation.
  • This expanded design according to the invention can be used in particular where a component to be shielded arranged adjacent to layer 3 is electrically non-conductive, or an insulating air layer of sufficient thickness is provided around the component to be shielded during use in a possible contact area with the shielding device 2.
  • the layers 3, 4 are different from each other or. different layer thicknesses using ceramic fleece bodies as thermal insulation to reduce heat radiation.
  • the layer 4 preferably has a lower thermal insulation effect than the layer 3 , the layer 4 being arranged with the adjoining outer panel 6 facing a heat source in one application. Due to their thermal insulation properties, these layers 3, 4 are effective even at high temperatures of over 400° C. to approx. 700 ° C sufficiently electrically isolating .
  • Layer 3 causes u . a. electrical insulation of the distribution device 11 relative to the sheet metal part 5 , the layer 4 providing electrical insulation of the distribution device 11 relative to an outer sheet metal part 6 .
  • the layer 4 would form electrical insulation of the distribution device 11 with respect to a temperature-controlled component to be shielded, in particular a fluid line.
  • a thermal and/or acoustic Shielding device 2 with only one metal outer sheet 5 and one insulating layer 3 is indicated in FIG. 4 by the dashed lines on outer sheet 6 to complete the disclosure.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first exemplary embodiment of an electrical feedthrough 1 as a substantially rotationally symmetrical component with two alternative fixations on a shielding device 2 in one installation position.
  • the electrical current bushing 1 is inserted through an opening 7 in the thin-walled metallic outer panel 5 into the layer 3 of the thermal insulation of the shielding device 2 for use in the area of a temperature-controlled fluid line, a fuel cell, an internal combustion engine or an exhaust system of a motor vehicle.
  • the power feedthrough 1 is fixed in a manner that is described below in variants.
  • the electrical current bushing 1 has a connection 8 which is connected to or is arranged electrically isolated from the opening 7 of the sheet metal part 5 in that the connection 8 is fixed in the region of the opening 7 by an insulating body 9 on the sheet metal part 5 .
  • connection 8 is designed as a piece of pipe and is extended through the opening 7 and the adjoining layer 3 of thermal insulation.
  • the connection 8 carries an electrical distribution device 11 on a free end area 10 .
  • This distribution device 11 is essentially thermally and electrically insulated by the layer 3 and the adjoining layer 4 , ie surrounded by the insulation of the shielding device 2 .
  • At least the distribution device 11 is surrounded or covered by the insulation of the shielding device 2 . enclosed by being sandwiched between layers 3, 4 of thermal insulation.
  • the connection 8 is designed as a pipe section, the free end area 10 of which has been cut into individual tongues 12 to form the electrical distribution device 11 .
  • tongues 12 and Arms serve as connections for electrical lines, the conductor 13 etc. by welding or folding. are connected to the individual arms 12 in a defined manner.
  • the conductors 13 then run between the layers 3, 4 in an electrically insulated manner and therefore, in principle, do not require any further electrical insulation of their own.
  • FIG. 1 shows a sectional illustration of the first exemplary embodiment of an electrical bushing 1 in one installation position, two alternative fixings of the bushing 1 via the insulating body 9 on the sheet metal part 5 of the shielding device 2 .
  • the opening 7 in the sheet metal part 5 has a diameter d
  • the insulating body 9 having a shoulder 14 with a diameter D, which is significantly larger than the diameter d of the opening 7 .
  • the insulating body 9 rests with the shoulder 14 in the region of the opening 7 on the sheet metal part 5 and has an extension 15 through the opening 7, this extension 15 having a radius R ⁇ d/2.
  • the extension 15 serves to position the insulating body 9 relative to the opening 7 and has an external thread 17 on an outer lateral surface 16, into which a thread of a nut 18 engages in the first form of fixing, so that the sheet metal 5 the opening 7 around is enclosed between the shoulder 14 and the nut 18 for fixing the insulating body 9 .
  • the nut 18 itself does not have to consist of an insulation material. A standard metal nut can therefore be used.
  • the right half of FIG. 1 shows that the opening 7 has a thread to match the external thread 17 of the lateral surface 16 .
  • the insulating body 9 is thus designed to be screwed directly into the area of the opening 7 on the sheet metal part 5 up to the stop on the shoulder 14 .
  • a nut 18 can be saved here, or it is also used for a locking counter screw connection.
  • a thread is provided on the opening 7, and a press-in nut is fastened in the opening 7 on the sheet metal part 5 in order to implement the described type of screw fixation.
  • the material of the insulating body 9 is matched to the sheet metal part 5 in the area of the opening 7 so that the external thread 17 of the lateral surface 16 at the opening 7 automatically forms a corresponding thread when it is screwed in.
  • the external thread 17 of the lateral surface 16 is designed as a self-tapping thread, which creates a corresponding thread on the opening 7 during assembly.
  • the outer casing 16 of the insulating body 9 is designed in one exemplary embodiment as a metallic cylinder fixed to the extension 15 of the insulating body 9 .
  • the design measures described above for fixing are to be provided on an opposite side of the sheet metal part 5 .
  • the insulating body 9 is thus designed to be screwed in in the area of the opening 7 on the sheet metal part 5 up to the stop on the shoulder 14 from a free outer space into the layer 3 and, compared to the exemplary embodiments described above, in relation to the sheet metal part 5 reflected on that Connection 8 arranged.
  • a structure of the shielding device 2 is only fully completed after electrically conductive fixing of lines 13 to the connections 12 and covering of the electrical distribution device 11 by the layer 4 with the sheet metal layer 6 by fixing the edges of the two sheets 5 , 6 .
  • FIG. 2 shows a sectional illustration of a second exemplary embodiment of an electrical feedthrough 1 analogous to the illustration in FIG.
  • an extension 15 is inserted through the opening 7 into the layer 3 and is thus used again as an insulating guide.
  • a radially closed metal collar 19 is arranged over the shoulder 14 and is welded to the outer panel 5 around the opening 7 .
  • the actual fixing of the electrical feedthrough 1 is thus carried out here via the shoulder 14 .
  • a further extension 20 of the insulating body 9 is provided on the shoulder 14 for the enclosing insulating of the connection 8 designed as a pipe section, on which such an electrical line can be fixed internally by plugging or screwing.
  • the structure of the electrical distribution device 11 between the layers 3 , 4 is indicated in accordance with the embodiment of FIG.
  • the free end 10 of the connection 8 terminates in at least one arm 12 ; three arms 12 are shown here in section.
  • Each of the arms 12 is oriented at an angle relative to a central axis M of the connection 8 .
  • a bend at an angle a of approx. 90° is preferred in order to be able to arrange conductors 13 connected to the arms 12 in one plane between the layers 3, 4 of the thermal and thus also electrical insulation.
  • a spot weld is provided here, the contact surface of which is enlarged by a corresponding bend compared to the illustration in FIGS. FIG.
  • FIG. 3 shows a section of a third exemplary embodiment of an electrical feedthrough 1 analogous to the illustration in FIGS. 1 and 2.
  • the insulating body 9 has only one shoulder 14 for contact with the metal sheet 5 in the area of the opening 7 .
  • the outer casing 16 is provided with a ring 21 which has an L-shaped cross section.
  • One leg 22 includes the outer jacket 16 non-positively, with the ring 21 being joined to the metal sheet 5 via the other leg 23 by welding, folding or clinching, etc. is attached.
  • the electrical distribution device 11 is no longer formed in one piece on the free end region 10 of the connection 8 . Rather, the electrical distribution device 11 is designed as a largely flat stamped and bent part and is fixed to the free end area 10 of the connection 8 , for example by welding, riveting, folding or clinching to a contact area 24 .
  • FIG. 4 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an electrical feedthrough with two connection poles 8, which is structurally based on the exemplary embodiment according to FIG.
  • Two connections 8 are now fixed here in an insulating body 9 which rests on the shoulder 14 for contact with the sheet metal 5 .
  • the two connections 8 run fixed in the common insulating body 9 through an opening 7 in the thin-walled sheet metal part 5 .
  • a ring 21 with an L-shaped cross section also encloses the outer casing 16 in a non-positive manner.
  • the ring 21 in an exemplary embodiment that is not shown in detail is an oval instead of a circle in adaptation to an insulating body 9 that is reduced in weight.
  • FIG. 4 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an electrical feedthrough with two connection poles 8, which is structurally based on the exemplary embodiment according to FIG.
  • Two connections 8 are now fixed here in an insulating body 9 which rests on the shoulder 14 for contact with the sheet metal 5 .
  • connection poles 8 have two external threads 26 at their respective free ends.
  • external electrical connection lines are securely and permanently fixed with good electrical conductivity via the poles 8 by screwing.
  • detachable connections z.
  • B Known plugs that are pushed over the connection poles 8 .
  • FIGS. 5 and 6 represent top views of exemplary embodiments of electrical distribution devices 11 .
  • the electrical distribution device 11 is arranged in one piece on the free end area 10 of the connection 8 , the connection 8 being designed in particular as a piece of pipe.
  • the electrical distribution device 11 is designed as a stamped and bent part.
  • such an electrical distribution device 11 is fixed to the contact surface 24 by welding to the free end region 10 of the connection 8 and has arms or connections 12 in the form of connection lugs 25 which have a comb on one or both sides. create like structure.
  • Corresponding periodic continuations are indicated by the broken-line arrows on the broken edges of FIGS. Not shown electrical lines are here on the terminal lugs 25 by terminals or. Folds are electrically conductive and mechanically permanently fixed, with other exemplary embodiments using welding or clinching as permanent and high-temperature-stable connections.
  • FIG. 7 shows a top view of an arrangement of two electrical distribution devices 11 according to FIG. nander while maintaining a minimum distance at the free end areas 10 of the connections 8 via contact surfaces 24 are fixed.
  • This structure with connection lugs 25 arranged on one or both sides can also be continuously continued parallel to the central and symmetrical axis shown with sufficient current-carrying capacity in order to provide a corresponding number of distributed connection options for electrical lines that are not shown in more detail.
  • the exemplary embodiments described above can also be adapted in the same way in that at least one of the thermal insulation layers 3, 4 is replaced by a high-temperature-resistant coating, for example by a thin ceramic layer , which is attached at least on one side to the electrical distribution device 11 as electrical isolation by a printing or dipping process.
  • Distribution device 11 with the free end area 10 of the connection 8 5 connection lug 6 external thread for external electrical connections d diameter of the opening 7 in the sheet metal part 5 D diameter of the shoulder 14 of the insulating body 9 M central axis of the connection 8 of the electrical current bushing 1

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Abstract

The present invention relates to an electrical current feedthrough (1) at an opening (7) of a thin-walled sheet metal part (5) which, for use as a thermal and/or acoustic shielding device (2), is provided with thermal insulation and is designed, in one application, to enclose at least part of a temperature-controlled object, in particular a fuel cell, an internal combustion engine, a temperature-controlled fluid line or an exhaust tract of a motor vehicle, the electrical current feedthrough (1) having a connection (8) which is mounted at the opening (7) of the sheet metal part (5) in an electrically insulated manner. In order to create an electrical current feedthrough of the aforementioned type, which takes up less installation space with a simplified structure, according to the invention the connection (8) is fixed in the region of the opening (7) by an insulating body (9) on the sheet-metal part (5) of the shielding device (2), the connection (8) being extended through the opening (7) and carrying, at a free end region (10), an electrical distribution device (11) having several internal connections, a layer (3) of the insulation of the shielding device (2) being located between the sheet-metal part (5) of the shielding device (2) and the distribution device (11).

Description

Elektrische Stromdurchführung Electrical power feedthrough
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Stromdurchführung an einer Öffnung eines dünnwandigen Blechteils, das als Teil einer thermischen und/oder akustischen Abschirmvorrichtung mit einer thermischen Isolierung versehen dazu ausgebildet ist, in einem Einsatz einen temperierten Gegenstand, insbesondere eine Brennstoffzelle, eine Brennkraftmaschine oder einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, mindestens teilweise zu umschließen, wobei die elektrische Stromdurchführung einen Anschluss aufweist, der an der Öffnung des Blechteils elektrisch isoliert angeordnet ist. The present invention relates to an electrical current feedthrough at an opening of a thin-walled sheet metal part, which is designed as part of a thermal and/or acoustic shielding device with thermal insulation for inserting a temperature-controlled object, in particular a fuel cell, an internal combustion engine or an exhaust system of a Motor vehicle to enclose at least partially, wherein the electrical current feedthrough has a terminal which is arranged in an electrically insulated manner at the opening of the sheet metal part.
Aus dem Stand der Technik sind elektrische Stromdurchführungen an Gehäusen seit langer Zeit und in großer Vielfalt bekannt. Zu den wohl einfachsten Durchführungen zählen beispielsweise Schaltschrankdurchführungen oder Anschlüsse für handelsübliche Kaltgeräte-Stecker . Als elektrisches Isolationsmaterial stromführender Komponenten kommen je nach Einsatzbereich Kunststoff komponenten, Glas- oder Keramikkomponenten zum Einsatz. Als stromführende Komponenten werden in einem jeweiligen Anschlussbereich z.B. Kontaktstifte oder Pins verwendet, die weitestgehend aus metallischen Werkstoffen bestehen. Eine Befestigung einer derartigen Durchführung an dem betreffenden Bauteil-Gehäuse kann je nach Anforderung z.B. durch Klemmen, Kleben, Schrauben, Schweißen, Löten, etc. erfolgen. Electrical feedthroughs on housings have been known for a long time and in great variety from the prior art. The probably simplest bushings include, for example, control cabinet bushings or connections for commercially available cold device plugs. Depending on the area of application, plastic components, glass or ceramic components are used as electrical insulation material for current-carrying components. In a respective connection area, e.g. contact pins or pins are used as current-carrying components, which consist largely of metallic materials. Such a bushing can be attached to the component housing in question, depending on the requirements, e.g. by clamping, gluing, screwing, welding, soldering, etc.
Für den Anwendungsfall einer elektrischen Speisung eines durch einen Wabenkörper aktiv beheizbaren Katalysators ist z.B. aus der EP 0 783 621 Bl ein Stromanschluss bekannt, der durch eine Öffnung eines Mantelrohrs in ein an der Öffnung mit dem Man- telrohr verschweißtes Verbindungsstück hineinragt . Eine elektrische Stromdurchführung an einer Abschirmvorrichtung im Bereich eines temperierten Gegenstands , insbesondere einer Brennstof f zelle , einer Brennkraftmaschine oder eines Abgasstrangs eines Kraftfahrzeugs , muss demgegenüber weder gas- noch druckdicht ausgebildet sein, wird aber mechanisch durch Vibrationen und thermische Dehnungen stärker beansprucht . For the application of an electrical supply of a catalytic converter that can be actively heated by a honeycomb body, a power connection is known, for example from EP 0 783 621 B1, which is connected through an opening in a casing tube into a telrohr welded connector protrudes. In contrast, an electrical current bushing on a shielding device in the area of a temperature-controlled object, in particular a fuel cell, an internal combustion engine or an exhaust system of a motor vehicle, does not have to be designed to be gas-tight or pressure-tight, but is mechanically stressed to a greater extent by vibrations and thermal expansion.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe , eine elektrische Stromdurchführung der genannten Art zu schaf fen, die bei vereinfachtem Aufbau weniger Bauraum einnimmt . The object of the present invention is to create an electrical current feedthrough of the type mentioned which, with a simplified structure, takes up less space.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst . Demnach zeichnet sich eine elektrische Stromdurchführung an einer Öf fnung eines dünnwandigen Blechteils , das als Teil einer thermischen und/oder akustischen Abschirmvorrichtung mit einer thermischen I solierung versehen dazu ausgebildet ist , in einem Einsatz einen temperierten Gegenstand insbesondere eine Brennstof f zelle , eine Brennkraftmaschine , eine Fluidleitung oder einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs , mindestens teilweise zu umschließen, dadurch aus , dass der Anschluss als externer elektrischer Kontakt im Bereich der Öf fnung durch einen I solierkörper an dem Blechteil der Abschirmvorrichtung fixiert ist , wobei der Anschluss durch die Öf fnung hindurch verlängert ist und an einem freien Ende eine elektrische Verteilvorrichtung mit mehreren internen Anschlüssen trägt . Dabei ist eine Schicht einer I solierung zwischen dem Blechteil der Abschirmvorrichtung und der Verteilvorrichtung derart angeordnet , dass die elektrische Verteilvorrichtung gegenüber dem Blechteil der Abschirmvorrichtung isoliert angeordnet ist . Damit ist der Anschluss einer erfindungsgemäßen Durchführung gegenüber dem Blechteil in definierter Weise bei geringem Bauraum sicher fixiert und zugleich auch elektrisch isoliert. Ein weiterer Vorteil einer erfindungsgemäßen Stromdurchführung liegt darin, dass der Isolierkörper selber je nach Anwendungsfall und thermischer Beanspruchung beispielsweise aus einer Keramik, Glas, Glimmer und/oder einem Kunststoff oder z.B. Teflon besteht, die neben einer thermischen Dämmung auch einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Es kann damit zur Herstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Stromdurchführung auf eine Reihe bekannter Materialien und ausgereifte Fertigungsverfahren zurückgegriffen werden, um beispielsweise eine elektrische Heizvorrichtung innerhalb einer Abschirmvorrichtung sicher zu versorgen, wie z.B. in der DE 10 2019 119 294.3 offenbart. According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1 . According to this, an electrical current feedthrough at an opening of a thin-walled sheet metal part, which is designed as part of a thermal and/or acoustic shielding device with thermal insulation, is used in a temperature-controlled object, in particular a fuel cell, an internal combustion engine, a Fluid line or an exhaust line of a motor vehicle, characterized in that the connection is fixed as an external electrical contact in the area of the opening by an insulating body on the sheet metal part of the shielding device, the connection being extended through the opening and carries an electrical distribution device with a plurality of internal connections at a free end. A layer of insulation is arranged between the sheet metal part of the shielding device and the distribution device in such a way that the electrical distribution device is arranged insulated from the sheet metal part of the shielding device. In this way, the connection of a bushing according to the invention is securely fixed in relation to the sheet metal part in a defined manner with little installation space and at the same time also electrically isolated. A further advantage of a current bushing according to the invention is that the insulating body itself, depending on the application and thermal stress, consists for example of a ceramic, glass, mica and/or a plastic or eg Teflon, which in addition to thermal insulation also has a high electrical resistance. A number of known materials and well-engineered manufacturing methods can thus be used to produce an electrical current feedthrough according to the invention, for example to reliably supply an electrical heating device within a shielding device, as disclosed, for example, in DE 10 2019 119 294.3.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Demnach ist die Isolierung der Abschirmvorrichtung mehrschichtig ausgebildet, so dass zumindest die Verteilvorrichtung von Schichten der Isolierung der Abschirmvorrichtung umschlossen ist. Eine thermische Isolierung wirkt stets auch als elektrische Isolierung, so dass zumindest die Verteilvorrichtung nun selber keiner weiteren elektrischen Isolierung bedarf. Zugleich ist aber zwischen den Schichten zum Anschließen bzw. Kontaktieren elektrischer Leitungen und insbesondere von Heizleitungen zugänglich. Advantageous developments are the subject of the subclaims. Accordingly, the insulation of the shielding device is multilayered, so that at least the distribution device is surrounded by layers of insulation of the shielding device. Thermal insulation always also acts as electrical insulation, so that at least the distribution device itself does not require any further electrical insulation. At the same time, however, electrical lines and in particular heating lines are accessible between the layers for connecting or making contact.
Vorteilhafterweise ist eine Fixierung des Isolierkörpers durch Verschrauben, Verschweißen, Falten, Durchsetzfügen an dem Blechteil realisiert. The insulating body is advantageously fixed to the sheet metal part by screwing, welding, folding, clinching.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Isolierkörper im Bereich der Öffnung des dünnwandigen Blechteils einen Außenmantel auf, über den der Isolierkörper an dem Blechteil fixiert ist. In einer bevorzugten Aus führungs form der Erfindung ist der Außenmantel des I solierkörpers als metallischer Zylinder ausgeführt . Alternativ ist der Außenmantel des I solierkörpers an einem metallischen Zylinder befestigt . In a development of the invention, the insulating body has an outer jacket in the area of the opening of the thin-walled sheet metal part, via which the insulating body is fixed to the sheet metal part. In a preferred embodiment of the invention, the outer casing of the insulating body is designed as a metallic cylinder. Alternatively, the outer jacket of the insulating body is attached to a metallic cylinder.
In einer Aus führungs form der Erfindung weist der Außenmantel des I solierkörpers ein Außengewinde auf , oder der Außenmantel ist z . B . zum Verschweißen oder durch Falten oder Durchsetz fügen zum Fixieren an dem dünnwandigen Blechteil im Bereich der Öf fnung ausgebildet . In one embodiment of the invention, the outer casing of the insulating body has an external thread, or the outer casing is z. B. designed for welding or by folding or clinching for fixing to the thin-walled sheet metal part in the area of the opening.
In einer besonders bevorzugten Aus führungs form der Erfindung weist der I solierkörper eine Schulter auf , deren Durchmesser größer als ein Durchmesser der Öf fnung des Blechteils der Abschirmvorrichtung ist . Damit kann der I solierkörper nur bis zu dieser Schulter durch die Öf fnung des Blechteils der Abschirmvorrichtung eingeführt werden, so dass sich in einer Fertigung eine gleichbleibende Anordnung von Durchführungen an Abschirmteilen ergibt . Dabei ist eine Montage von beiden Seiten der Durchführung an einem Abschirmteil möglich, wie nachfolgend anhand eines Aus führungsbeispiels noch konkret dargestellt und erläutert wird . An diese Schulter schließt sich dann eine der vorstehend genannten Möglichkeiten einer Fixierung des I solierkörpers an oder mit dem Blechteil an . In a particularly preferred embodiment of the invention, the insulating body has a shoulder whose diameter is larger than a diameter of the opening of the sheet metal part of the shielding device. In this way, the insulating body can be inserted through the opening of the sheet metal part of the shielding device only as far as this shoulder, so that there is a consistent arrangement of bushings on shielding parts during manufacture. It is possible to mount the bushing on a shielding part from both sides, as will be shown and explained in concrete terms below using an exemplary embodiment. This shoulder is then followed by one of the above-mentioned options for fixing the insulating body to or with the sheet metal part.
In einer Aus führungs form der Erfindung ist die elektrische Verteilvorrichtung einstückig an dem freien Ende des Anschlusses angeordnet . Dabei ist der Anschluss beispielsweise als Rohrstück ausgeführt , dessen freier Endbereich zur Ausbildung einer Verteilvorrichtung in einzelne Zungen geschnitten worden ist . In one embodiment of the invention, the electrical distribution device is arranged in one piece on the free end of the connection. In this case, the connection is designed, for example, as a piece of pipe, the free end area of which has been cut into individual tongues to form a distribution device.
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der Erfindung läuft das freie Ende des Anschlusses in mindestens einen Arm aus . Der Arm ist gegenüber einer Mittelachse des Anschlusses abgewinkelt ausgerichtet , vorzugsweise um ca . 90 ° . According to a preferred embodiment of the invention, the free end of the connector terminates in at least one arm. The arm is oriented at an angle relative to a central axis of the connection, preferably by approx. 90 degrees.
Die elektrische Verteilvorrichtung ist in bevorzugten Aus führungs formen der Erfindung durch Verschweißen, Nieten, Falten oder Durchsetz fügen an dem freien Ende des Anschlusses fixiert . In preferred embodiments of the invention, the electrical distribution device is fixed to the free end of the connection by welding, riveting, folding or clinching.
Vorteilhafterweise ist die elektrische Verteilvorrichtung als Stanz-Biegeteil ausgeführt , im Wesentlichen flächig bzw . eben . Als mehr oder weniger ebenes Bauteil ist die elektrische Verteilvorrichtung damit aus einem Blech bei weitgehend freier Formgebung schnell , preiswert und genau reproduzierbar herzustellen . Advantageously, the electrical distribution device is designed as a stamped and bent part, essentially flat or. even . As a more or less flat component, the electrical distribution device can thus be produced quickly, inexpensively and precisely reproducibly from sheet metal with largely free shaping.
Vorzugsweise weist die elektrische Verteilvorrichtung in einer Aus führungs form selber definierte Anschlüsse auf , insbesondere in Form von konkreten Anschluss-Fahnen, an denen Stecker fixierbar sind, oder die dazu ausgebildet sind, dass daran elektrische Leiter, aber z . B . auch Hei zdrähte insbesondere durch Falten fixierbar sind . Die Anschlüsse sind in einer Ausführungs form der Erfindung an der elektrischen Verteilvorrichtung kämm- und/oder fächerförmig angeordnet . In one embodiment, the electrical distribution device preferably has self-defined connections, in particular in the form of specific connection lugs to which plugs can be fixed, or which are designed so that electrical conductors, but e.g. B. also heating wires can be fixed in particular by folding. In one embodiment of the invention, the connections are arranged on the electrical distribution device in the form of a comb and/or fan.
Nachfolgend werden weitere Merkmale und Vorteile erfindungsgemäßer Aus führungs formen unter Bezugnahme auf Aus führungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert . Darin zeigen : Further features and advantages of embodiments according to the invention are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments based on the drawing. show in it :
Figur 1 : eine Schnittdarstellung eines ersten Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung als im Wesentlichen rotationssymmetrisches Bauteil mit zwei alternativen Fixierungen an einer Abschirmeinrichtung in einer Einbaulage ; Figure 1: A sectional view of a first exemplary embodiment of an electrical feedthrough as a substantially rotationally symmetrical component with two alternative fixations on a shielding device an installation position;
Figur 2 : eine Schnittdarstellung eines zweiten Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung analog der Darstellung von Figur 1 ; FIG. 2: a sectional representation of a second exemplary embodiment of an electrical feedthrough analogous to the representation in FIG. 1;
Figur 3 : eine Schnittdarstellung eines dritten Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung analog der Darstellung von Figuren 1 und 2 ; FIG. 3: a sectional representation of a third exemplary embodiment of an electrical feedthrough analogous to the representation in FIGS. 1 and 2;
Figur 4 : eine Schnittdarstellung eines Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung mit zwei Anschluss- Polen basierend auf dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 3 ; FIG. 4 shows a sectional illustration of an exemplary embodiment of an electrical feedthrough with two connection poles based on the exemplary embodiment according to FIG. 3;
Figuren 5 und 6 : Figures 5 and 6:
Draufsichten von Aus führungsbeispielen von elektrischen Verteilvorrichtungen und Top views of exemplary embodiments from electrical distribution devices and
Figur 7 : eine Draufsicht auf eine Anordnung von elektrischen Verteilvorrichtungen nach Figur 6 für ein Aus führungsbeispiel einer elektrischen Durchführung gemäß Figur 4 . FIG. 7: a plan view of an arrangement of electrical distribution devices according to FIG. 6 for an exemplary embodiment of an electrical bushing according to FIG.
Über die verschiedenen Abbildungen der Zeichnung hinweg werden für gleiche Elemente oder Verfahrensschritte stets die gleichen Bezugs zeichen verwendet . The same reference symbols are always used for the same elements or method steps throughout the various illustrations of the drawing.
Ohne Beschränkung der Erfindung wird nachfolgend über alle Aus führungsbeispiele hinweg ein Einsatz einer elektrischen Stromdurchführung 1 an einer thermischen und/oder akustischen Abschirmvorrichtung 2 mit zwei Schichten 3 , 4 von thermischer I solierung zwischen zwei Außenblechen 5 , 6 dargestellt und beschrieben . Eine thermische I solierung weist in aller Regel auch gute akustische Dämpfungseigenschaften auf . In einem nicht weiter darstellten Aus führungsbeispiel ist auch eine Abschirmvorrichtung 2 mit nur einem Blechteil 5 mit einer Schicht 3 einer thermischen I solierung realisiert . Diese erfindungsgemäß erweiterte Bauform ist insbesondere da einsetzbar, wo ein an die Schicht 3 angrenzend angeordnetes , abzuschirmendes Bauteil elektrisch nicht leitfähig ist , oder eine isolierende Luftschicht ausreichender Dicke um das im Einsatz abzuschirmendes Bauteil in einem möglichen Kontaktbereich mit der Abschirmvorrichtung 2 vorgesehen ist . Without restricting the invention, the use of an electrical current feedthrough 1 on a thermal and/or acoustic shielding device 2 with two layers 3, 4 of thermal I insulation between two outer panels 5, 6 shown and described. As a rule, thermal insulation also has good acoustic damping properties. In an exemplary embodiment that is not shown in more detail, a shielding device 2 is also implemented with only one sheet metal part 5 with a layer 3 of thermal insulation. This expanded design according to the invention can be used in particular where a component to be shielded arranged adjacent to layer 3 is electrically non-conductive, or an insulating air layer of sufficient thickness is provided around the component to be shielded during use in a possible contact area with the shielding device 2.
Gemäß der Darstellung von Figur 1 sind die Schichten 3 , 4 in voneinander verschiedener bzw . unterschiedlicher Schichtmächtigkeit unter Verwendung keramischer Vlieskörper als thermische I solierungen zur Minderung einer Hitzeabstrahlung ausgebildet . Bevorzugt weist die Schicht 4 eine geringere thermische I solationswirkung als die Schicht 3 auf , wobei sich die Schicht 4 mit dem angrenzenden Außenblech 6 in einem Einsatzfall einer Wärmequelle zugewandt angeordnet befindet . Diese Schichten 3 , 4 wirken aufgrund ihrer thermischen I solationseigenschaften auch unter hohen Temperaturen über 400 ° C bis ca . 700 ° C ausreichend elektrisch isolierend . Schicht 3 bewirkt u . a . eine elektrische I solation der Verteilvorrichtung 11 gegenüber dem Blechteil 5 , wobei die Schicht 4 eine elektrische I solation der Verteilvorrichtung 11 gegenüber einem Außenblech 6 schaf ft . According to the representation of Figure 1, the layers 3, 4 are different from each other or. different layer thicknesses using ceramic fleece bodies as thermal insulation to reduce heat radiation. The layer 4 preferably has a lower thermal insulation effect than the layer 3 , the layer 4 being arranged with the adjoining outer panel 6 facing a heat source in one application. Due to their thermal insulation properties, these layers 3, 4 are effective even at high temperatures of over 400° C. to approx. 700 ° C sufficiently electrically isolating . Layer 3 causes u . a. electrical insulation of the distribution device 11 relative to the sheet metal part 5 , the layer 4 providing electrical insulation of the distribution device 11 relative to an outer sheet metal part 6 .
In einem als Abwandlung von Figur 1 nicht weiter dargestellten Aus führungsbeispiel ohne ein Außenblech 6 würde die Schicht 4 eine elektrische I solation der Verteilvorrichtung 11 gegenüber einem abzuschirmenden, temperierten Bauteil bilden, insbesondere einer Fluidleitung . Eine thermische und/oder akustische Abschirmvorrichtung 2 mit nur einem metallischen Außenblech 5 und einer isolierenden Schicht 3 ist zur Vervollständigung der Of fenbarung in Figur 4 durch die Strichelung des Außenblechs 6 angedeutet . In an exemplary embodiment not shown as a modification of FIG. 1 without an outer sheet 6, the layer 4 would form electrical insulation of the distribution device 11 with respect to a temperature-controlled component to be shielded, in particular a fluid line. A thermal and/or acoustic Shielding device 2 with only one metal outer sheet 5 and one insulating layer 3 is indicated in FIG. 4 by the dashed lines on outer sheet 6 to complete the disclosure.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines ersten Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung 1 als im Wesentlichen rotationssymmetrisches Bauteil mit zwei alternativen Fixierungen an einer Abschirmeinrichtung 2 in einer Einbaulage . Die elektrische Stromdurchführung 1 ist durch eine Öf fnung 7 des dünnwandigen metallischen Außenblechs 5 in die Schicht 3 der thermischen I solierung der Abschirmvorrichtung 2 zum Einsatz im Bereich einer temperierten Fluidleitung, einer Brennstof f zelle , einer Brennkraftmaschine oder eines Abgasstrangs eines Kraftfahrzeugs , eingeführt . Im Bereich der Öf fnung ist die Stromdurchführung 1 in einer nachfolgend noch in Varianten beschriebenen Weise fixiert . Die elektrische Stromdurchführung 1 weist einen Anschluss 8 auf , der an bzw . gegenüber der Öf fnung 7 des Blechteils 5 dadurch elektrisch isoliert angeordnet ist , dass der Anschluss 8 im Bereich der Öf fnung 7 durch einen I solierkörper 9 an dem Blechteil 5 fixiert ist . FIG. 1 shows a sectional view of a first exemplary embodiment of an electrical feedthrough 1 as a substantially rotationally symmetrical component with two alternative fixations on a shielding device 2 in one installation position. The electrical current bushing 1 is inserted through an opening 7 in the thin-walled metallic outer panel 5 into the layer 3 of the thermal insulation of the shielding device 2 for use in the area of a temperature-controlled fluid line, a fuel cell, an internal combustion engine or an exhaust system of a motor vehicle. In the area of the opening, the power feedthrough 1 is fixed in a manner that is described below in variants. The electrical current bushing 1 has a connection 8 which is connected to or is arranged electrically isolated from the opening 7 of the sheet metal part 5 in that the connection 8 is fixed in the region of the opening 7 by an insulating body 9 on the sheet metal part 5 .
Der Anschluss 8 ist in diesem Aus führungsbeispiel als Rohrstück ausgebildet und durch die Öf fnung 7 und die anschließende Schicht 3 von thermischer I solierung hindurch verlängert . An einem freien Endbereich 10 trägt der Anschluss 8 eine elektrische Verteilvorrichtung 11 . Diese Verteilvorrichtung 11 ist im Wesentlichen durch die Schicht 3 und die angrenzende Schicht 4 thermisch sowie elektrisch isoliert , also von der I solierung der Abschirmvorrichtung 2 umgeben . So ist zumindest die Verteilvorrichtung 11 von der I solierung der Abschirmvorrichtung 2 umgeben bzw . umschlossen, indem sie zwischen den Schichten 3 , 4 von thermischer I solierung eingebettet ist . Im vorliegenden Aus führungsbeispiel ist der Anschluss 8 als Rohrabschnitt ausgeführt , dessen freier Endbereich 10 zur Ausbildung der elektrischen Verteilvorrichtung 11 in einzelne Zungen 12 geschnitten worden ist . Diese Zungen 12 bzw . Arme dienen als Anschlüsse für elektrische Leitungen, deren Leiter 13 durch Schweißen oder Falten etc . an den einzelnen Armen 12 definiert angeschlossen sind . Die Leiter 13 verlaufen dann zwischen den Schichten 3 , 4 elektrisch isoliert und bedürfen daher prinzipiell keiner weiteren eigenen elektrischen I solierung . In this exemplary embodiment, the connection 8 is designed as a piece of pipe and is extended through the opening 7 and the adjoining layer 3 of thermal insulation. The connection 8 carries an electrical distribution device 11 on a free end area 10 . This distribution device 11 is essentially thermally and electrically insulated by the layer 3 and the adjoining layer 4 , ie surrounded by the insulation of the shielding device 2 . At least the distribution device 11 is surrounded or covered by the insulation of the shielding device 2 . enclosed by being sandwiched between layers 3, 4 of thermal insulation. In the present exemplary embodiment, the connection 8 is designed as a pipe section, the free end area 10 of which has been cut into individual tongues 12 to form the electrical distribution device 11 . These tongues 12 and Arms serve as connections for electrical lines, the conductor 13 etc. by welding or folding. are connected to the individual arms 12 in a defined manner. The conductors 13 then run between the layers 3, 4 in an electrically insulated manner and therefore, in principle, do not require any further electrical insulation of their own.
Die Darstellung von Figur 1 zeigt in einer Schnittdarstellung des ersten Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung 1 in einer Einbaulage zwei alternativen Fixierungen der Durchführung 1 über den I solierkörper 9 an dem Blechteil 5 der Abschirmeinrichtung 2 . In der linken Häl fte weist die Öf fnung 7 in dem Blechteil 5 einen Durchmesser d auf , wobei der I solierkörper 9 eine Schulter 14 mit einem Durchmesser D aufweist , der deutlich größer als der Durchmesser d der Öf fnung 7 ist . Damit liegt der I solierkörper 9 mit der Schulter 14 im Bereich der Öf fnung 7 an dem Blechteil 5 an und tritt mit einem Fortsatz 15 durch die Öf fnung 7 hindurch, wobei dieser Fortsatz 15 einen Radius R < d/ 2 aufweist . Der Fortsatz 15 dient einer Positionierung des I solierkörpers 9 relativ zu der Öf fnung 7 und trägt an einer äußeren Mantel fläche 16 ein Außengewinde 17 , in das bei der ersten Form der Fixierung ein Gewinde einer Mutter 18 eingrei ft , so dass das Blech 5 um die Öf fnung 7 herum zwischen der Schulter 14 und der Mutter 18 zur Fixierung des I solierkörpers 9 umschlossen ist . Zur Herstellung einer ausreichenden elektrischen I solation muss die Mutter 18 selber nicht aus einem I solator-Material bestehen . Es kann also eine metallische Standard-Mutter verwendet werden . In der alternativen Form der Fixierung ist in Figur 1 auf der rechten Häl fte dargestellt , dass die Öf fnung 7 ein Gewinde in Anpassung an das Außengewinde 17 der Mantel fläche 16 trägt . Damit ist der I solierkörper 9 direkt zum Einschrauben im Bereich der Öf fnung 7 an dem Blechteil 5 bis zum Anschlag an der Schulter 14 ausgebildet . Eine Mutter 18 kann hier eingespart werden, oder sie wird zusätzlich für eine sichernde Konterverschraubung genutzt . The illustration in FIG. 1 shows a sectional illustration of the first exemplary embodiment of an electrical bushing 1 in one installation position, two alternative fixings of the bushing 1 via the insulating body 9 on the sheet metal part 5 of the shielding device 2 . In the left half, the opening 7 in the sheet metal part 5 has a diameter d, with the insulating body 9 having a shoulder 14 with a diameter D, which is significantly larger than the diameter d of the opening 7 . Thus, the insulating body 9 rests with the shoulder 14 in the region of the opening 7 on the sheet metal part 5 and has an extension 15 through the opening 7, this extension 15 having a radius R<d/2. The extension 15 serves to position the insulating body 9 relative to the opening 7 and has an external thread 17 on an outer lateral surface 16, into which a thread of a nut 18 engages in the first form of fixing, so that the sheet metal 5 the opening 7 around is enclosed between the shoulder 14 and the nut 18 for fixing the insulating body 9 . In order to produce sufficient electrical insulation, the nut 18 itself does not have to consist of an insulation material. A standard metal nut can therefore be used. In the alternative form of fixing, the right half of FIG. 1 shows that the opening 7 has a thread to match the external thread 17 of the lateral surface 16 . The insulating body 9 is thus designed to be screwed directly into the area of the opening 7 on the sheet metal part 5 up to the stop on the shoulder 14 . A nut 18 can be saved here, or it is also used for a locking counter screw connection.
In nicht weiter dargestellten Alternativen ist an der Öf fnung 7 ein Gewinde vorgesehen, eine Einpressmutter in der Öf fnung 7 an dem Blechteil 5 befestigt ist , um die beschriebene Art der Schraub-Fixierung zu realisieren . In einem weiteren alterati- ven Aus führungsbeispiel ist das Material des I solierkörpers 9 gegenüber dem Blechteil 5 im Bereich der Öf fnung 7 soweit entsprechend abgestimmt , dass das Außengewinde 17 der Mantel fläche 16 an der Öf fnung 7 beim Einschrauben selbsttätig ein entsprechendes Gewinde formt . Das Außengewinde 17 der Mantel fläche 16 ist in einem Aus führungsbeispiel als selbstgewindeschneidendes Gewindes ausgeführt , das sich bei der Montage ein entsprechendes Gewinde an der Öf fnung 7 schaf ft . Dazu ist der Außenmantel 16 des I solierkörpers 9 in einem Aus führungsbeispiel als an dem Fortsatz 15 des I solierkörpers 9 fixierter metallischer Zylinder ausgeführt . In alternatives that are not shown in more detail, a thread is provided on the opening 7, and a press-in nut is fastened in the opening 7 on the sheet metal part 5 in order to implement the described type of screw fixation. In a further alternative exemplary embodiment, the material of the insulating body 9 is matched to the sheet metal part 5 in the area of the opening 7 so that the external thread 17 of the lateral surface 16 at the opening 7 automatically forms a corresponding thread when it is screwed in. In one exemplary embodiment, the external thread 17 of the lateral surface 16 is designed as a self-tapping thread, which creates a corresponding thread on the opening 7 during assembly. For this purpose, the outer casing 16 of the insulating body 9 is designed in one exemplary embodiment as a metallic cylinder fixed to the extension 15 of the insulating body 9 .
In einer weiteren alternativen Aus führung sind die vorstehend beschriebenen konstruktiven Maßnahmen zur Fixierung an einer gegenüberliegenden Seite des Blechteils 5 vorzusehen . Damit ist der I solierkörper 9 also zum Einschrauben im Bereich der Öf fnung 7 an dem Blechteil 5 bis zum Anschlag an der Schulter 14 von einem freien Außenraum her in die Schicht 3 hinein ausgebildet und gegenüber den vorstehend beschriebenen Aus führungsbeispielen in Bezug zu dem Blechteil 5 gespiegelt an dem Anschluss 8 angeordnet . In j edem Fall ist ein Aufbau der Abschirmeinrichtung 2 erst nach Abschluss einer elektrisch leitenden Fixierung von Leitungen 13 an den Anschlüssen 12 und Überdecken der elektrischen Verteilvorrichtung 11 durch die Schicht 4 mit der Blechlage 6 durch randseitige Fixierung der beiden Bleche 5 , 6 fertig abgeschlossen . In a further alternative embodiment, the design measures described above for fixing are to be provided on an opposite side of the sheet metal part 5 . The insulating body 9 is thus designed to be screwed in in the area of the opening 7 on the sheet metal part 5 up to the stop on the shoulder 14 from a free outer space into the layer 3 and, compared to the exemplary embodiments described above, in relation to the sheet metal part 5 reflected on that Connection 8 arranged. In any case, a structure of the shielding device 2 is only fully completed after electrically conductive fixing of lines 13 to the connections 12 and covering of the electrical distribution device 11 by the layer 4 with the sheet metal layer 6 by fixing the edges of the two sheets 5 , 6 .
Figur 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines zweiten Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung 1 analog der Darstellung von Figur 1 . Hier wird ein Fortsatz 15 durch die Öf fnung 7 hindurch in die Schicht 3 eingesetzt und damit wiederum als isolierende Führung genutzt . Über der Schulter 14 i st ein radial geschlossener metallischer Kragen 19 angeordnet , der um die Öf fnung 7 herum mit dem Außenblech 5 verschweißt ist . Die eigentliche Fixierung der elektrischen Durchführung 1 erfolgt hier damit über die Schulter 14 . Außerhalb der Abschirmeinrichtung 2 ist an der Schulter 14 ein weiterer Fortsatz 20 des I solierkörpers 9 zur umschließenden I solierung des als Rohrabschnitt ausgeführten Anschlusses 8 vorgesehen, an dem so eine elektrische Leitung durch Einstecken oder Einschrauben innen fixierbar ist . Der Aufbau der elektrischen Verteilvorrichtung 11 zwischen den Schichten 3 , 4 ist der Aus führungs form von Figur 1 entsprechend angedeutet . Das freie Ende 10 des Anschlusses 8 läuft in mindestens einen Arm 12 aus , im Schnitt sind hier drei Arme 12 dargestellt . Jeder der Arme 12 ist gegenüber einer Mittelachse M des Anschlusses 8 abgewinkelt ausgerichtet . Eine Abwinkelung um einen Winkel a von ca . 90 ° wird bevorzugt , um an die Arme 12 angeschlossene Leiter 13 in einer Ebene zwischen den Schichten 3 , 4 der thermischen und damit auch elektrischen I solierung anordnen zu können . Dazu ist hier eine Punktverschweißung vorgesehen, deren Kontakt fläche durch eine entsprechende Abwinkelung gegenüber der Darstellung der Figuren 1 und 2 vergrößert wird . Figur 3 stellt einen Schnitt eines dritten Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung 1 analog der Darstellung der Figuren 1 und 2 dar . Hierin weist der I solierkörper 9 nur eine Schulter 14 zur Anlage an dem Blech 5 im Bereich der Öf fnung 7 auf . Der Außenmantel 16 ist mit einem Ring 21 versehen, der einen L- förmigen Querschnitt aufweist . Der eine Schenkel 22 umfasst den Außenmantel 16 kraf tschlüssig, wobei der Ring 21 über den anderen Schenkel 23 an dem Blech 5 durch Verschweißen, Falten oder Durchsetz fügen etc . befestigt ist . Ferner ist hier nun die elektrische Verteilvorrichtung 11 nicht länger einstückig an dem freien Endbereich 10 des Anschlusses 8 ausgebildet . Die elektrische Verteilvorrichtung 11 ist vielmehr als weitgehend ebenes Stanz-Biegeteil ausgeführt und an dem freien Endbereich 10 des Anschlusses 8 fixiert , beispielsweise durch Verschweißen, Nieten, Falten oder Durchsetz fügen an einem Kontaktbereich 24 . FIG. 2 shows a sectional illustration of a second exemplary embodiment of an electrical feedthrough 1 analogous to the illustration in FIG. Here, an extension 15 is inserted through the opening 7 into the layer 3 and is thus used again as an insulating guide. A radially closed metal collar 19 is arranged over the shoulder 14 and is welded to the outer panel 5 around the opening 7 . The actual fixing of the electrical feedthrough 1 is thus carried out here via the shoulder 14 . Outside the shielding device 2, a further extension 20 of the insulating body 9 is provided on the shoulder 14 for the enclosing insulating of the connection 8 designed as a pipe section, on which such an electrical line can be fixed internally by plugging or screwing. The structure of the electrical distribution device 11 between the layers 3 , 4 is indicated in accordance with the embodiment of FIG. The free end 10 of the connection 8 terminates in at least one arm 12 ; three arms 12 are shown here in section. Each of the arms 12 is oriented at an angle relative to a central axis M of the connection 8 . A bend at an angle a of approx. 90° is preferred in order to be able to arrange conductors 13 connected to the arms 12 in one plane between the layers 3, 4 of the thermal and thus also electrical insulation. For this purpose, a spot weld is provided here, the contact surface of which is enlarged by a corresponding bend compared to the illustration in FIGS. FIG. 3 shows a section of a third exemplary embodiment of an electrical feedthrough 1 analogous to the illustration in FIGS. 1 and 2. Here, the insulating body 9 has only one shoulder 14 for contact with the metal sheet 5 in the area of the opening 7 . The outer casing 16 is provided with a ring 21 which has an L-shaped cross section. One leg 22 includes the outer jacket 16 non-positively, with the ring 21 being joined to the metal sheet 5 via the other leg 23 by welding, folding or clinching, etc. is attached. Furthermore, here the electrical distribution device 11 is no longer formed in one piece on the free end region 10 of the connection 8 . Rather, the electrical distribution device 11 is designed as a largely flat stamped and bent part and is fixed to the free end area 10 of the connection 8 , for example by welding, riveting, folding or clinching to a contact area 24 .
Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Aus führungsbeispiels einer elektrischen Durchführung mit zwei Anschluss-Po- len 8 , die strukturell auf dem Aus führungsbeispiel gemäß Figur 3 basiert . Hier sind nun zwei Anschlüsse 8 in einem I solierkörper 9 fixiert , der an der Schulter 14 zur Anlage an dem Blech 5 auf liegt . Dabei verlaufen die zwei Anschlüsse 8 in dem gemeinsamen I solierkörper 9 fixiert durch j eweils eine Öf fnung 7 des dünnwandigen Blechteils 5 hindurch . Wie schon vorstehend zu dem dritten Aus führungsbeispiel beschrieben, so umschließt auch hier ein Ring 21 mit L- förmigen Querschnitt den Außenmantel 16 kraf tschlüssig . Dabei handelt es sich bei dem Ring 21 in einem nicht weiter dargestellten Aus führungsbeispiel in Anpassung auf einen im Gewicht reduzierten I solierkörper 9 statt um einen Kreis um ein Oval . Die zwei Anschluss-Pole 8 tragen in dem Aus führungsbeispiel von Figur 4 an ihren j eweiligen freien Enden beiden Außengewinde 26 . In einem Einsatz fall sind über die Pole 8 externe elektrische Anschlussleitungen durch Verschraubung sicher und bei guter elektrischer Leitfähigkeit dauerhaft fixiert . Als Alternativen sind für lösbare Verbindungen auch z . B . Stecker bekannt , die über die Anschluss-Pole 8 geschoben werden . FIG. 4 shows a sectional view of an exemplary embodiment of an electrical feedthrough with two connection poles 8, which is structurally based on the exemplary embodiment according to FIG. Two connections 8 are now fixed here in an insulating body 9 which rests on the shoulder 14 for contact with the sheet metal 5 . The two connections 8 run fixed in the common insulating body 9 through an opening 7 in the thin-walled sheet metal part 5 . As already described above for the third exemplary embodiment, a ring 21 with an L-shaped cross section also encloses the outer casing 16 in a non-positive manner. In this case, the ring 21 in an exemplary embodiment that is not shown in detail is an oval instead of a circle in adaptation to an insulating body 9 that is reduced in weight. In the exemplary embodiment of FIG. 4, the two connection poles 8 have two external threads 26 at their respective free ends. In an application, external electrical connection lines are securely and permanently fixed with good electrical conductivity via the poles 8 by screwing. As an alternative for detachable connections z. B. Known plugs that are pushed over the connection poles 8 .
Die Abbildungen der Figuren 5 und 6 stellen Draufsichten von Aus führungsbeispielen von elektrischen Verteilvorrichtungen 11 dar . Vorstehend ist die elektrische Verteilvorrichtung 11 einstückig an dem freien Endbereich 10 des Anschlusses 8 angeordnet , wobei der Anschluss 8 insbesondere als Rohrstück ausgeführt ist . In diesen Aus führungsbeispielen ist die elektrische Verteilvorrichtung 11 als Stanz-Biegeteil ausgeführt . Eine derartige elektrische Verteilvorrichtung 11 ist in diesem Beispiel an der Kontakt fläche 24 durch Verschweißen an dem freien Endbereich 10 des Anschlusses 8 fixiert und weist Arme oder Anschlüsse 12 in Form von Anschluss-Fahnen 25 auf , die ein- o- der beidseitig eine Kamm-artige Struktur erzeugen . Entsprechende periodische Fortsetzungen sind durch die gestrichelt angedeuteten Pfeile an gestrichelten Kanten der Figuren 5 und 6 angedeutet . Nicht weiter dargestellte elektrische Leitungen werden hier an den Anschluss-Fahnen 25 durch Klemmen bzw . Falten elektrisch leitend mechanisch dauerhaft fixiert , wobei in anderen Aus führungsbeispielen Verschweißen oder Durchsetz fügen als dauerhafte und hochtemperaturstabile Verbindungen benutzt werden . The illustrations in FIGS. 5 and 6 represent top views of exemplary embodiments of electrical distribution devices 11 . Above, the electrical distribution device 11 is arranged in one piece on the free end area 10 of the connection 8 , the connection 8 being designed in particular as a piece of pipe. In these exemplary embodiments, the electrical distribution device 11 is designed as a stamped and bent part. In this example, such an electrical distribution device 11 is fixed to the contact surface 24 by welding to the free end region 10 of the connection 8 and has arms or connections 12 in the form of connection lugs 25 which have a comb on one or both sides. create like structure. Corresponding periodic continuations are indicated by the broken-line arrows on the broken edges of FIGS. Not shown electrical lines are here on the terminal lugs 25 by terminals or. Folds are electrically conductive and mechanically permanently fixed, with other exemplary embodiments using welding or clinching as permanent and high-temperature-stable connections.
Die Abbildung von Figur 7 zeigt schließlich eine Draufsicht auf eine Anordnung aus zwei elektrischen Verteilvorrichtungen 11 gemäß Figur 6 , die für ein Aus führungsbeispiel einer elektrischen Durchführung gemäß Figur 4 spiegelbildlich zuei- nander bei Einhaltung eines Mindestabstands an den freien Endbereichen 10 der Anschlüsse 8 über Kontakt flächen 24 fixiert sind . Diese Struktur mit ein- oder beidseitig angeordneten Anschluss-Fahnen 25 kann auch parallel zu der eingezeichneten Mittel- und Symmetrieachse bei ausreichender Stromtragfähigkeit stetig fortgesetzt werden, um eine entsprechende Anzahl von verteilten Anschlussmöglichkeiten für nicht weiter dargestellte elektrische Leitungen bereitzustellen . Finally, the illustration in FIG. 7 shows a top view of an arrangement of two electrical distribution devices 11 according to FIG. nander while maintaining a minimum distance at the free end areas 10 of the connections 8 via contact surfaces 24 are fixed. This structure with connection lugs 25 arranged on one or both sides can also be continuously continued parallel to the central and symmetrical axis shown with sufficient current-carrying capacity in order to provide a corresponding number of distributed connection options for electrical lines that are not shown in more detail.
Es ist aber für den Fachmann of fensichtlich, dass in gleicher Weise auch Anpassungen der vorstehend beschriebenen Aus führungsbeispiele dahingehend möglich ist , dass mindestens eine der thermischen I solierungs-Schichten 3 , 4 durch eine hochtemperatur-beständige Beschichtung ersetzt ist , beispielsweise durch eine dünne Keramikschicht , die als elektrische I solation durch ein Druck- oder Tauchverfahren mindestens einseitig an der elektrischen Verteilvorrichtung 11 angebracht ist . However, it is obvious to the person skilled in the art that the exemplary embodiments described above can also be adapted in the same way in that at least one of the thermal insulation layers 3, 4 is replaced by a high-temperature-resistant coating, for example by a thin ceramic layer , which is attached at least on one side to the electrical distribution device 11 as electrical isolation by a printing or dipping process.
Vorstehend wurde über diverse Aus führungsbeispiele hinweg eine elektrische Stromdurchführung als kompakte Komponente beschrieben, die eine Stromdurchführung auch im Bereich bis zu Stromstärken von ca . 100 A bei kompakter Bauweise und hoher thermomechanischer Beständigkeit unter geringem Bedarf an Bauraum gewährleistet . Dabei wird eine Anbindung elektrischer Komponenten, wie z . B . von Anschlusskabeln, auf beiden Seiten des von der Stromdurchführung durchdrungenen Bauteils mit der Möglichkeit der Stromverteilung auf mehrere elektrische Komponenten, wie z . B . Anschlusskabel mit oder ohne Kabelschuhe , vereinbart . Bezugs z ei chenl i s te elektrische Stromdurchführung Abschirmvorrichtung Schicht thermischer I solierung Schicht thermischer I solierung metallisches Außenblech metallisches Außenblech Öf fnung des dünnwandigen metallischen Außenblechs 5 Anschluss , außen I solierkörper 0 freier Endbereich des Anschlusses 8 1 elektrische Verteilvorrichtung als Anschlüsse innen 2 Zunge / Arm / Anschluss 3 elektrischer Leiter 4 Schulter des I solierkörpers 9 5 Fortsatz des I solierkörpers 9 6 Mantel fläche / Außenmantel 7 Außengewinde 8 Mutter 9 metallischer Kragen 0 zweiter Fortsatz , einstückig mit dem I solierkörper 9 1 Ring mit L- förmigen Querschnitt 2 Schenkel des Rings 21 , umschließt den Außenmantel 16 3 Schenkel des Rings 21 zur Befestigung am Blech 5 4 Kontakt fläche zur Verbindung d . elektr . Verteilvorrichtung 11 mit dem freien Endbereich 10 des Anschlusses 8 5 Anschluss -Fahne 6 Außengewinde für externe elektrische Anschlüsse d Durchmesser der Öf fnung 7 in dem Blechteil 5 D Durchmesser der Schulter 14 des I solationskörpers 9 M Mittelachse des Anschlusses 8 der elektrischen Stromdurchführung 1 An electrical power feedthrough was described above as a compact component across various exemplary embodiments, which also allows power feedthrough in the range up to current intensities of approx. 100 A guaranteed with a compact design and high thermomechanical resistance with little installation space required. Here, a connection of electrical components such. B. of connection cables, on both sides of the component penetrated by the current bushing with the possibility of current distribution to several electrical components, such as e.g. B. Connection cable with or without cable lugs , agreed . LIST OF REFERENCES Electrical current feedthrough Shielding device Layer of thermal insulation Layer of thermal insulation Metallic outer sheet Metallic outer sheet Opening of the thin-walled metallic outer sheet 5 Connection, outside Insulating body 0 Free end area of the connection 8 1 Electrical distribution device as connections inside 2 Tongue / arm / Connection 3 electrical conductor 4 shoulder of the insulating body 9 5 extension of the insulating body 9 6 lateral surface / outer jacket 7 external thread 8 nut 9 metal collar 0 second extension, integral with the insulating body 9 1 ring with L-shaped cross-section 2 legs of the ring 21 , encloses the outer shell 16 3 legs of the ring 21 for attachment to the sheet metal 5 4 contact surface for connection d . electr. Distribution device 11 with the free end area 10 of the connection 8 5 connection lug 6 external thread for external electrical connections d diameter of the opening 7 in the sheet metal part 5 D diameter of the shoulder 14 of the insulating body 9 M central axis of the connection 8 of the electrical current bushing 1
R Außenradius des Gewindes 17 des Außenmantels 16 R Outside radius of the thread 17 of the outer casing 16

Claims

Ansprüche Elektrische Stromdurchführung (1) an einer Öffnung (7) eines dünnwandigen Blechteils (5) , das als Teil einer thermischen und/oder akustischen Abschirmvorrichtung (2) mit einer thermischen Isolierung versehen dazu ausgebildet ist, in einem Einsatz einen temperierten Gegenstand, insbesondere einer Brennstoffzelle, eine Brennkraftmaschine, eine Fluidleitung oder einen Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs, mindestens teilweise zu umschließen, wobei die elektrische Stromdurchführung (1) einen Anschluss (8) aufweist, der an der Öffnung (7) des Blechteils (5) elektrisch isoliert angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (8) im Bereich der Öffnung (7) durch einen Isolierkörper (9) an dem Blechteil (5) der Abschirmvorrichtung (2) fixiert ist, wobei der Anschluss (8) durch die Öffnung (7) hindurch verlängert ist und an einem freien Endbereich (10) eine elektrische Verteilvorrichtung (11) mit mehreren internen Anschlüssen trägt, wobei zwischen dem Blechteil (5) der Abschirmvorrichtung (2) und der Verteilvorrichtung (11) eine Schicht (3) der Isolierung der Abschirmvorrichtung (2) angeordnet ist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ist die Isolierung der Abschirmvorrichtung (2) mehrschichtig ausgebildet, so dass zumindest die Verteilvorrichtung (11) von Schichten (3, 4) der Isolierung der Abschirmvorrichtung (2) umschlossen ist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der vorher- gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung des Isolierkörpers (9) an dem Blechteil (5) durch Verschrauben, Verschweißen, Falten, Durchsetzfügen realisiert ist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (9) einen Außenmantel (16) aufweist, über den der Isolierkörper (9) an dem Blechteil (5) fixiert ist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der AußenmantelClaims Electrical current bushing (1) at an opening (7) of a thin-walled sheet metal part (5), which is provided with thermal insulation as part of a thermal and/or acoustic shielding device (2) and is designed to insert a temperature-controlled object, in particular a To at least partially enclose a fuel cell, an internal combustion engine, a fluid line or an exhaust system of a motor vehicle, the electrical current bushing (1) having a connection (8) which is arranged in an electrically insulated manner at the opening (7) of the sheet metal part (5), characterized in that characterized in that the connection (8) is fixed in the area of the opening (7) by an insulating body (9) on the sheet metal part (5) of the shielding device (2), the connection (8) being extended through the opening (7). and carries an electrical distribution device (11) with several internal connections on a free end area (10), wherein between the sheet metal part (5) of the shielding device (2) and the distribution device (11) a layer (3) of the insulation of the shielding device (2) is arranged. Electrical current bushing (1) according to the preceding claim, characterized in that the insulation of the shielding device (2) is of multilayer design, so that at least the distribution device (11) is surrounded by layers (3, 4) of the insulation of the shielding device (2). Electrical feedthrough (1) according to one of the The preceding claims, characterized in that the insulating body (9) is fixed to the sheet metal part (5) by screwing, welding, folding, clinching. Electrical current bushing (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating body (9) has an outer jacket (16) via which the insulating body (9) is fixed to the sheet metal part (5). Electrical current bushing (1) according to the preceding claim, characterized in that the outer sheath
(16) des Isolierkörpers (9) als metallischer Zylinder ausgeführt oder der Außenmantel (16) an einem metallischer Zylinder befestigt ist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenmantel (16) des Isolierkörpers (9) ein Außengewinde (17) aufweist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (9) eine Schulter (14) aufweist, deren Durchmesser (D) größer als ein Durchmesser (d) der Öffnung (7) des Blechteils (5) der Abschirmvorrichtung (2) ist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verteilvorrichtung (11) einstückig an dem freien Endbereich (10) des Anschlusses (8) angeordnet ist, wobei der Anschluss (8) insbesondere als Rohrstück ausgeführt ist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende(16) of the insulating body (9) is designed as a metallic cylinder or the outer casing (16) is attached to a metallic cylinder. Electrical current bushing (1) according to one of the two preceding claims, characterized in that the outer casing (16) of the insulating body (9) has an external thread (17). Electrical current bushing (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the insulating body (9) has a shoulder (14) whose diameter (D) is greater than a diameter (d) of the opening (7) of the sheet metal part (5) of the Shielding device (2). Electrical current bushing (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical distribution device (11) is arranged in one piece on the free end region (10) of the connection (8), the connection (8) being designed in particular as a piece of pipe. Electrical current bushing (1) according to the preceding claim, characterized in that the free end
(10) des Anschlusses (8) in mindestens einen Arm (12) ausläuft, der gegenüber einer Mittelachse (M) des Anschlusses (8) abgewinkelt ausgerichtet ist, vorzugsweise um ca . 90 ° . Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verteilvorrichtung (11) durch Verschweißen, Nieten, Falten oder Durchsetzfügen an dem freien Endbereich (10) des Anschlusses (8) fixiert ist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5 und 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verteilvorrichtung (11) als im Wesentlichen flächiges Stanz-Biegeteil ausgeführt ist . Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verteilvorrichtung (11) Anschlüsse in Form von Anschluss-Fahnen (25) aufweist. Elektrische Stromdurchführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlüsse kämm- und/oder fächerförmig an der elektrischen Verteilvorrichtung (11) angeordnet sind. (10) of the connection (8) terminates in at least one arm (12) which is aligned at an angle relative to a central axis (M) of the connection (8), preferably by approx. 90°. Electrical current bushing (1) according to one of the preceding claims 1 to 5 and 7, characterized in that the electrical distribution device (11) is fixed to the free end region (10) of the connection (8) by welding, riveting, folding or clinching. Electrical current bushing (1) according to one of the preceding claims 1 to 5 and 7 to 8, characterized in that the electrical distribution device (11) is designed as a substantially flat stamped and bent part. Electrical current bushing (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical distribution device (11) has connections in the form of connection lugs (25). Electrical current bushing (1) according to one of the preceding claims, characterized in that connections are arranged on the electrical distribution device (11) in the form of a comb and/or fan.
18 18
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