Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden von Hochvoltleitern umfas send wenigstens einen ersten Hochvoltleiter, wenigstens einen zweiten Hochvolt leiter, eine Einrichtung zur Aufnahme des ersten und zweiten Hochvoltleiters und wenigstens eine Verbindungsvorrichtung zum ström leitenden Verbinden des we nigstens einen ersten Hochvoltleiters mit dem wenigstens einen zweiten Hochvolt leiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .

Elektrische Verbindungen für eine Übertragung hoher elektrischer Leistungen werden bisher meistens als Schraubverbindungen in speziell für jeden Anwen dungszweck neu geformten Gehäusen ausgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Verbinden von Hochvoltleitern zu schaffen, mittels der wenigstens zwei Hochvoltleiter kostengünstig prozesssi cher verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung sind Anwendungen im Automobilbe reich, insbesondere Anwendungen in der Elektromobilität. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine kostengünstig herstellbare, prozesssichere Verbindung von Hochvoltleitern zu erreichen, die noch dazu ein fach zu handhaben ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verbinden von Hochvoltleitern umfasst wenigstens einen ersten Hochvoltleiter, wenigstens einen zweiten Hochvoltleiter, ein Gehäuseteil als Einrichtung zur Aufnahme des ersten und zweiten Hochvoltlei ters und wenigstens einer Verbindungsvorrichtung zum ström leitenden Verbinden des wenigstens einen ersten Hochvoltleiters mit dem wenigstens einen zweiten Hochvoltleiter. Erfindungsgemäß weist das Gehäuseteil einen ersten Aufnahme raum für den ersten Hochvoltleiter und einen zweiten Aufnahmeraum für den zweiten Hochvoltleiter auf und ist als Strangpressprofil ausgebildet.

Ein Strangpressprofil kann sehr kostengünstig als Meterware hergestellt werden, auch komplexe Strukturen der Aufnahmeräume darstellen und für unterschiedli che Vorrichtungen in beliebiger Länge abgeschnitten werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese hen, dass das die Aufnahmeräume aufweisende Gehäuseteil aus einem hoch wärmeleitfähigen Kunststoff hergestellt ist.

Hierfür hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der hoch wärmeleitfähige Kunststoff aus einem mit wärmeleitfähigen Bornitridfüllstoffen versehenen poly meren Werkstoff, insbesondere aus PA6, PA66, PBT, PPS, PEEK, LPS oder TPE besteht. Ein derartiger Werkstoff kann beispielsweise bei der Firma 3M® bezogen werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Einrichtung zur Aufnahme der Hochvoltleiter wenigstens einen ersten Aufnahmeraum für den ers ten Hochvoltleiter und wenigstens einen zweiten Aufnahmeraum für den zweiten Hochvoltleiter auf, die durch eine Aussparung einen gemeinsamen offenen Ver bindungsbereich aufweisen, der eine unmittelbar berührende Anlage des ersten Hochvoltleiters und des zweiten Hochvoltleiter aneinander ermöglicht. Die Auf nahmeräume sind an die Kontur der Hochvoltleiter angepasst, die beispielsweise als im Querschnitt rechteckige Stromschienen ausgebildet und in einfacher Weise von außen in die Aufnahmeräume einschiebbar sind. Die Aufnahmeräume bewir ken somit zum einen eine formschlüssige Lagerung der Hochvoltleiter zumindest in zwei Dimensionen und bilden zum anderen auch ein Widerlager gegen eine von einer Feder einer Verbindungseinrichtung ausgeübte Druckkraft.

Vorteilhaft ist außer den Aufnahmeräumen für die ersten und zweiten Hochvoltlei ter zumindest ein weiterer Aufnahmeraum für wenigstens eine Verbindungsvor richtung in dem gemeinsamen Gehäuseteil der Vorrichtung angeordnet. Dies er möglicht eine besonders kompakte Bauweise und eine Vormontage der Verbin dungsvorrichtungen in diesem Gehäuseteil vor dessen Verbindung mit benach barten Gehäuseteilen.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass benachbart zu den Aufnahmeräumen für die Hochvoltleiter Kühlkanäle zur Führung eines insbe sondere flüssigen Kühlmediums vorgesehen sind.

Durch eine Ausbildung des Strangpressprofils aus einem hoch wärmeleitfähigen Kunststoff werden mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht:

• der Wärmeübergang von den Hochvoltleitern zu den Kühlkanälen funktio niert ausgezeichnet,

• komplexe Konturen der Aufnahmeräume sind in einem Extrusionswerk zeug für Kunststoff einfach darstellbar,

• die Vorrichtung ist gewichtssparend herstellbar, was insbesondere für eine Verwendung im Automobilbereich nützlich ist,

• der Kunststoff sorgt für eine hervorragende elektrische Isolierung der Hochvoltleiter gegenüber der Umgebung.

Eine vorteilhafte Ergänzung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens zwei Kühl kanäle durch wenigstens einen Verbindungskanal verbunden sind, der in zumin- dest einem an wenigstens eine Stirnseite des Strangpressprofils dicht angrenzen den Abschlussteil ausgebildet ist. Durch ein derartiges Abschlussteil mit darin in tegrierten Verbindungskanälen ist zum einen ein sauberer stirnseitiger Abschluss eines als Strangpressprofil hergestellten Gehäuseteils gewährleistet und wird zum anderen eine einfache mäanderförmige Verbindung und Führung eines Kühlmedi ums durch die Kühlkanäle möglich.

Zwischen dem Abschlussteil und dem stirnseitigen Ende des Strangpressprofils ist bevorzugt eine Dichtung angeordnet, in der die Verbindungsbereiche zwischen den Kühlkanälen und den Verbindungskanälen entsprechend ausgespart sind. Anstelle einer Verbindung mittels einer Dichtung und einer Verschraubung kann das Abschlussteil auch dauerhaft mit der Stirnseite des Strangpressprofils dicht verklebt werden. Vorteilhaft weist das die Aufnahmeräume bildende Gehäuseteil Befestigungsvor richtungen zur Verbindung mit wenigstens einem benachbarten Gehäuseteil auf. Diese können als senkrecht zur Extrusionsrichtung des Gehäuseteils einge- brachte Gewindebohrungen oder alternativ dazu als unmittelbar im Extrusionsver fahren mit geformte formschlüssige Aufnahmeräume für Sechskant- oder Vier- kantmuttern ausgebildet sein.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine seitlich aufgebrochene perspektivische Ansicht der erfindungsge mäßen Vorrichtung; Fig. 2 einen vertikalen Teilschnitt durch die in einem mittleren Gehäuseteil an geordnete Einrichtung zur Aufnahme der Hochvoltleiter und der Verbin dungsvorrichtungen;

Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung aus Figur 1 ; und Fig. 4 einen horizontalen Schnitt durch die Kühlkanäle des die Aufnahme räume bildenden Gehäuseteils und das stirnseitig am Gehäuseteil ange ordnete Abschlussteil mit den Verbindungskanälen. Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Verbinden von Hochvoltleitern. Eine derartige Vorrichtung 10 kommt beispielsweise im Bereich der Elektromobilität zum Einsatz. Über Hochvolt-Zuleitungen 25 in die Vorrichtung 10 eingespeiste elektrische Energie, die beispielsweise von einem nicht dargestellten Batteriemo dul geliefert wird, wird im Inneren der Vorrichtung 10 über eine erste Hochvoltlei tung 20, die einen horizontalen Abschnitt 21 und vertikale Abschnitte 22 aufweist, in eine leitende Verbindung mit wenigstens einem zweiten Hochvoltleiter 30 ge bracht.

Die Vorrichtung 10 weist insgesamt drei Gehäuseteile 12 ,14 und 16 auf, von de nen ein erstes oberes Gehäuseteil 12 die Verbindung von den Hochvolt-Zuleitun- gen 25 zum ersten Hochvoltleiter 20 herstellt.

Ein zweites, mittleres Gehäuseteil 14 bildet erste Aufnahmeräume 143 für die ver tikalen Abschnitte 22 des ersten Hochvoltleiters 20, zweite Aufnahmeräume 142 für die zweiten Hochvoltleiter 30 und weitere Aufnahmeräume 147 für Verbin dungsvorrichtungen 40.

Die zweiten Aufnahmeräume 142 für den zweiten Hochvoltleiter 30 sind im Quer schnitt L-förmig ausgebildet. Unmittelbar anschließend an den horizontalen Schenkel der Wandung des L-förmige Hohlraums der zweiten Aufnahmeräume 142 schließt sich nach oben ein erster Aufnahmeraum 143 an, in den von oben kommend ein vertikaler Abschnitt 22 eines ersten Hochvoltleiters 20 einmündet. Der vertikale Abschnitt 22 durchdringt dabei eine Aussparung 149 in einer oberen horizontalen Deckplatte des Gehäuseteils 14. Die zwischen dem ersten Aufnah meraum 143 und dem zweiten Aufnahmeraum 142 liegende Trennwand des Ge häuseteils 14 weist im Bereich des vertikalen Abschnitts 22 eine Aussparung 1425 auf (siehe Figur 3). Durch diese Aussparung 1425 gelangen der vertikale Abschnitt 22 des ersten Hochvoltleiters 20 und der zweite Hochvoltleiter 30 in un mittelbare Anlage aneinander und werden dort durch den Druck einer nachfol gend beschriebenen Verbindungsvorrichtung zusammengepresst. Unmittelbar benachbart zu diesem Anlagebereich des ersten Hochvoltleiters 20, 22 und des zweiten Hochvoltleiters 30 bzw. zu den ersten Aufnahmeräumen 143 weist das Gehäuseteil 14 in horizontaler Lage einen weiteren Aufnahmeraum 147 für die Verbindungsvorrichtung 40 auf. Die Verbindungsvorrichtung 40 weist einen Kontaktbolzen 41 auf, der an seinem dem vertikalen Abschnitt 22 des ersten Hochvoltleiters 20 zugewandten Ende mit einem zylindrischen oder Quader-förmi gen Druckstück 43 verbunden ist. Das Druckstück 43 durchdringt einen in seiner Form an dessen Querschnitt angepassten Durchbruch 146 zwischen den Aufnah meräumen 147 und 143. Der Durchbruch 146 dient somit auch zur Führung des Druckstücks 43.

Das Druckstück 43 weist an seiner dem vertikalen Abschnitt 22 zugewandten Stirnseite eine Kugelkappen-förmige oder linsenförmige Kontur 44 auf.

Das Druckstück 43 wird auf seiner anderen Stirnseite von einem ersten Ende ei ner als Druckfeder ausgebildeten Feder 42 beaufschlagt, die den Kontaktbolzen 41 umgibt und sich mit einem zweiten Ende an einem den weiteren Aufnahme raum 147 begrenzenden Widerlager 148 abstützt. Mittels einer Einstellvorrichtung 45, die beispielsweise als Einstellmutter gebildet sein kann, kann die Vorspan nung der Feder 42 und/oder der Federweg, um den das Druckstück 43 gegen den Druck der Feder 42 ausweichen kann, vorzugsweise angepasst werden.

Mittels der Feder 42 wird das Druckstück 43 mit seiner gerundeten Kontur 44 ge gen den vertikalen Abschnitt 22 gepresst, wodurch der erste Hochvoltleiter 20 in eine leitende Verbindung mit dem zweiten Hochvoltleiter 30 gerät. Die Anpress kraft der Feder 42 ist dabei so gewählt, dass auch hohe Ströme von mehr als 100 A bei hohen Spannungen von beispielsweise 400 V unter allen auf ein Fahrzeug einwirkenden äußeren Bedingungen (Schwingungen, Erschütterungen, Tempera turschwankungen, Feuchtigkeit) zuverlässig und weitestgehend verlustfrei über tragen werden. Das untere Ende des vertikalen Abschnitts 22 ist vorzugsweise mit einer keilförmi gen Abschrägung 23 versehen. Diese Abschrägung 23 ermöglicht, dass der verti kale Abschnitt 22 bei bereits montiertem ersten Hochvoltleiter 30 von oben her in den Aufnahmeraum 143 eingeschoben werden kann und dabei das von der Feder 42 belastete Druckstück 43 mit seiner gerundeten Kontur 44 entsprechend zur Seite geschoben wird.

Im mittleren Gehäuseteil 14 sind benachbart zu den Aufnahmeräumen 142 und 143 für die Hochvoltleiter 22 bzw. 30 mehrere Kühlkanäle 144 vorgesehen. Durch die Kühlkanäle 144 wird ein flüssiges Kühlmittel gepumpt, das zur Wärmeabfuhr der aufgrund der Übertragung hoher elektrischer Leistungen unvermeidbar entste henden Wärme aus dem Verbindungsbereich der Hochvoltleiter 22 bzw. 30 dient.

Das mittlere Gehäuseteil 14 ist als Strangpressprofil 145, insbesondere bevorzugt aus einem hoch wärmeleitfähigen Kunststoff hergestellt. Durch diese Materialaus wahl werden mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht:

• der Wärmeübergang von den Hochvoltleitern 20, 21 , 22; 30 zu den Kühlka nälen 144 funktioniert ausgezeichnet,

• komplexe Konturen der Aufnahmeräume 142, 143, 147 sind in einem Extrusionswerkzeug für Kunststoff einfach darstellbar,

• die Vorrichtung 10 ist gewichtssparend herstellbar, was insbesondere für eine Verwendung im Automobilbereich nützlich ist,

• der Kunststoff sorgt für eine hervorragende elektrische Isolierung der Hochvoltleiter20, 21 , 22; 30 gegenüber der Umgebung.

Als hoch wärmeleitfähigen Kunststoff kommen insbesondere mit wärmeleitfähigen Bornitridfüllstoffen versehene polymere Werkstoff, insbesondere aus PA6, PA66, PBT, PPS, PEEK, LPS oder TPE in Betracht, wie sie beispielsweise von der Firma 3M® bezogen werden können.

Wie in Figur 2 dargestellt, können mehrere Hochvoltleiter 20, 21 , 22; 30 und meh rere Verbindungseinrichtungen 40 platzsparend durch eine gegenläufige nebenei nanderliegende Anordnung angeordnet werden. Wie in Figur 4 dargestellt, können mehrere Kühlkanäle 144 durch U-förmige Ver bindungskanäle 151 mäanderförmig miteinander verbunden werden, wobei die Verbindungskanäle 151 bevorzugt in einem Abschlussteil 150 angeordnet sind, das stirnseitig das als Strangpressprofil 145 ausgebildete mittlere Gehäuseteil 14 zumindest an einer Stirnseite dicht abschließt. Die Abdichtung wird dabei entwe der durch eine im Bereich der Kühlkanäle 144 bzw. der Verbindungskanäle 151 ausgesparte Dichtung 155 oder durch eine entsprechende dauerhafte Verklebung an gleicher Stelle bewirkt.

Das erste Gehäuseteil 12 und das mittlere Gehäuseteil 14 sind durch in Figur 1 gezeigte Verbindungsschrauben 18 und im mittleren Gehäuseteil 14 vorgesehene Befestigungsvorrichtungen 141 miteinander verbunden. Die Befestigungsvorrich tungen 141 können durch in das mittlere Gehäuseteil 14 eingearbeitete Gewinde gebildet sein. Alternativ dazu sind auch rechteckige Aufnahmekanäle zur form schlüssigen Aufnahme von für Sechskant- oder Vierkantmuttern mit darüber an geordneten Durchgangsbohrungen möglich, durch welche die Verbindungs schrauben 18 in die betreffenden Muttern eingeschraubt werden. In gleicher Weise ist das untere Gehäuseteil 16 durch Verbindungsschrauben 18A mit Befes tigungsvorrichtungen 141A am mittleren Gehäuseteil 14 verbunden.

In der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 können auch mehrere Flochvoltleiter als die im Ausführungsbeispiel gezeigten zwei Flochvoltleiter 20, 30 durch ent sprechende Verbindungseinrichtungen 40 verbunden werden. Es ist ebenso mög lich, zwei oder mehrere übereinander liegende Flochvoltleiter 20, 30 durch meh rere nebeneinander oder hintereinander angeordnete Verbindungseinrichtungen 40 zu verbinden, wobei dann durch mehrere durch Federn 42 erzeugte Anpress kräfte eine noch stärkere Verbindung der Flochvoltleiter erzielt wird.

Durch das mögliche nachträgliche Einpressen oder Fierausziehen des vertikalen Abschnitts 22 kann die leitende Verbindung ohne Verwendung von Werkzeugen in einfacher Weise hergestellt oder wieder aufgelöst werden. Bezugszeichenliste

10 Vorrichtung

12 (erstes) Gehäuseteil

14 (zweites) Gehäuseteil

141, 141 A Befestigungsvorrichtung (Gewinde oder Aufnahme für Mutter)

142 (zweiter) Aufnahmeraum (für 30) 1425 Aussparung (zwischen 142 und 143)

143 (erster) Aufnahmeraum (für 20 bzw. 22)

144 Kühlkanal

145 Strangpressprofil

146 Durchbruch

147 (weiterer) Aufnahmeraum (für 40)

148 Widerlager

149 Durchbruch

150 Abschlussteil

151 Verbindungskanal (in 150) 155 Dichtung 16 (drittes) Gehäuseteil

18, 18A Verbindungsschraube 20 (erster) Hochvoltleiter 21 (horizontaler) Abschnitt (von 20) 22 (vertikaler) Abschnitt (von 20) 23 Abschrägung 25 Hochvolt-Zuleitung 30 (zweiter) Hochvoltleiter

40 Verbindungsvorrichtung

41 Kontaktbolzen

42 Feder

43 Druckstück

44 (kugelabschnittsförmige oder linsenförmige) Kontur (an 43)

45 Einstellvorrichtung (z.B. Einstellmutter)