Titel

Befestigungsvorrichtung für ein elektrisches Anschlusselement

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung für ein elektrisches Anschlusselement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Als Befestigungselemente für elektrische Leitungen werden an elektrischen Maschinen Gewindeanschlussbolzen vorgesehen, an denen Leitungskabel befestigt werden können. Um eine sichere elektrische Verbindung zu gewährleisten, werden die elektrischen Leitungskabel am Gewindeanschlussbolzen verschraubt. Bei dem Verschraubungsvorgang können hohe Drehmomentbelastungen am Gewindeanschlussbolzen auftreten, weshalb dieser an der elektrischen Maschine möglichst sicher befestigt sein sollte.

Es ist bekannt, als Befestigungselement für ein Leitungskabel an einem Generator einen an einer abgewinkelt ausgebildeten Stromschiene angebrachten Gewindeanschlussbolzen vorzusehen. Die Stromschiene stellt dabei die elektrische Verbindung zwischen dem Leitungskabel und den zugehörigen elektrischen Einrichtungen der elektrischen Maschine her. Zum Schutz gegen Korrosion oder als Berührungsschutz kann die Stromschiene mit einer elektrisch nicht leitenden Schutzkappe versehen sein.

Aus der US 7,554,232 B2 ist eine Befestigungs Vorrichtung für ein elektrisches Anschlusselement eines Generators bekannt, welches eine aus einem abgewinkelten Blechteil bestehende Stromschiene verwendet, an welcher ein als Anschlussbolzen abragendes elektrisches Anschlusselement absteht. Die Stromschiene ist mit einer Baugruppe der elektrischen Maschine verschraubt. Beim Festschrauben eines Stromkabels am Anschlussbolzen treten hohe Drehmomente auf, die auf die Stromschiene übertragen werden.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung für ein elektrisches Anschlusselement einer elektrischen Maschine mit Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen der Stromschiene und einem Grundkörper der elektrischen Baugruppe (8) erreicht wird, dass beim Festschrauben eines Anschlusskabels die dabei auftretenden hohen Drehmomente weitgehend gleichmäßig verteilt auf den Grundkörper übertragen werden. Von der Stromschiene abstehende Ankerelemente stellen dabei sicher, dass unabhängig von der Ausrichtung der auftretenden Kräfte eine sichere Kräfteübertragung von der Stromschiene über den Kunststoffkörper auf den Grundkörper erfolgen kann. Der Grundkörper besteht vorzugsweise aus Metall und kann an seiner dem Kunststoffkörper zugewandten Seite Zwischenräume haben oder gerippt oder in anderer Weise strukturiert sein, um zwischen dem Grundkörper und dem Kunststoffkörper eine sichere Formschlussverbindung oder eine Kraftschlussverbindung herzustellen.

Besonders vorteilhaft ist es, Ankerelemente beidseitig an der Stirnseite der Stromschiene vorzusehen, da das Anschlusselement an dieser Stirnseite abragt und somit beim Festschrauben eines Stromkabels am Anschlusselement in diesem Bereich die größte Drehmomentbelastung auftritt. Ankerelemente mit einem größeren Abstand zur drehmomentbelasteten Stelle sind dabei sehr vorteilhaft. Die an der Stirnseite der Stromschiene in Form von Laschen abstehenden Ankerelemente sorgen dafür, dass auch hohe auftretende Kräfte gleichmäßig auf den die Ankerelemente und die Stromschiene umschließenden Kunststoffkörper übertragen werden. Damit können Beschädigungen an der Stromschiene und ihrer zu einem Gleichrichter der elektrischen Maschine führenden elektrischen Verbindung vermieden werden.

Weitere Ankerelemente können von einem zu einer elektrischen Baugruppe verlaufenden Teil der Stromschiene abragen, um auch in diesem Bereich eine sichere Verankerung mit dem die Stromschiene und die Ankerelemente umgebenden Kunststoffkörper zu erreichen. Die Ankerelemente sind vorzugsweise abgewinkelt an der Stromschiene abstehende, T- förmige Laschen. Dabei wird durch die T-Form der Laschen eine sehr gute Verankerung der Stromschiene im umgebenden Kunststoffkörper erreicht. Eine vorteilhafte Kräfteübertragung von der Stromschiene auf den Kunststoffkörper wird dabei durch weit abstehende Laschen erreicht.

Die Stromschiene lässt sich sehr einfach aus einem ausgestanzten Blechteil herstellen, wobei die Ankerelemente und die Stromschiene in die gewünschte Form gebogen werden.

Das elektrische Anschlusselement ist vorzugsweise ein zum Festschrauben eines Anschlusskabels geeigneter Gewindeanschlussbolzen. Ein derartiger

Gewindeanschlussbolzen lässt eine verhältnismäßig einfache Befestigung eines Anschlusskabels mit einer Anschlussklemme und eine Kontaktierung mit der Stromschiene zu.

Der Kunststoffkörper, der die Stromschiene mit ihren Ankerelementen umschließt, ist eine Kunststoffumspritzung, die wenigstens an einem Teil des Grundkörpers der zugehörigen elektrischen Baugruppe formschlüssig angreifen kann. Durch die Ausführung des Kunststoffkörpers als Kunststoffumspritzung wird eine sichere Kraftübertragung zwischen Stromschiene und Grundkörper erreicht.

Der Grundkörper ist vorzugsweise ein metallischer Körper, der als Kühlkörper für die elektrische Baugruppe, an der die Stromschiene angeschlossen ist, dient. Der Grundkörper kann somit Kühlrippen oder andere Oberflächenstrukturen haben, die eine sichere Formschlussverbindung oder Kraftschlussverbindung zu dem im Spritzgussverfahren an der Stromschiene angebrachten Kunststoffkörper ergeben, wenn ein Teil des Kunststoffkörpers in wenigstens eine Aussparung oder einen Zwischenraum am Grundkörper eingreift. Der Kunststoffkörper kann auch zur Herstellung einer oder mehrerer Kraftschlussverbindungen mit dem Grundkörper verklebt sein.

Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung ist sehr vorteilhaft für ein elektrisches Anschlusselement eines elektronischen Gleichrichters eines Generators einsetzbar, wobei der Grundkörper des Gleichrichters als gerippter, metallischer Kühlkörper ausgebildet ist. Das Anschlusselement bildet dabei den Pluspol des Generators, der zur Unterstützung des Bordnetzes in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Ansicht einer elektrischen Maschine,

Figur 2 eine elektrische Baugruppe einer elektrischen Maschine mit einem Gewindeanschlussbo lzen,

Figur 3 eine Detailansicht der in Figur 2 dargestellten Baugruppe im Bereich des Gewindeanschlussbolzens ohne Kunststoffumspritzung,

Figur 4 eine weitere Ansicht im Bereich des Gewindeanschlussbolzens der Detailansicht von Figur 3 und

Figur 5 eine Schnittansicht der Baugruppe von Figur 2 im Bereich des Gewindeanschlussbolzens.

Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 1, die als Generator betreibbar ist. In einem Maschinengehäuse 2 befindet sich der von einem Stator 3 umgebene hier nicht sichtbare Rotor, an dessen Rotorwelle eine Riemenscheibe 4 montiert ist, über die der Rotor antreibbar ist. Im rechten Teil der elektrischen Maschine 1 befindet sich eine Baugruppe 5, die einen elektronischen Gleichrichter beinhaltet, der als Synchrongleichrichter oder kurz SAR (Synchronous Active Rectifier) bezeichnet werden kann. An der elektronischen Baugruppe 5 ragt an einem stirnseitigen Teil einer Stromschiene 6 ein elektrisches Anschlusselement in Form eines Gewindeanschlussbolzens 7 ab. Der Gewindeanschlussbolzen 7 stellt den Pluspol der Baugruppe 5 dar, an dem ein hier nicht dargestelltes Anschlusskabel mit einer Anschlussklemme festgeschraubt werden kann.

Die in Figur 1 dargestellte elektrische Maschine 1 kann als Generator in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, um einen Ladestrom zum Aufladen der im Kraftfahrzeug befindlichen Akkumulatoren bereitzustellen.

In Figur 1 ist eine elektrische Baugruppe 5 dargestellt, die wesentliche Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht aufweist.

Die in Figur 2 dargestellte elektrische Baugruppe 8 ist für eine elektrische Maschine 1, wie diese in Figur 1 dargestellt ist, als Gleichrichter einsetzbar. Das Gehäuse 9 der Baugruppe 8 wird oben von einem Deckel 10 dicht abgeschlossen, während an der Unterseite sich der Grundkörper 11 der Baugruppe 8 befindet. Zwischen dem Deckel 10 und dem Grundkörper 11 befinden sich die erforderlichen elektronischen Bauelemente eines Gleichrichters, dessen Pluspol eine Stromschiene 12 mit einem daran befestigten Gewindeanschlussbolzen 7 darstellt. Der Gewindeanschlussbolzen 7 bildet ein Anschlusselement, an welchem ein Stromkabel mittels einer Anschlussklemme festgeschraubt werden kann. Die Anschlussklemme kontaktiert dabei die Stirnseite 13 der Stromschiene 12.

In Figur 2 ist die abgewinkelt ausgebildete Stromschiene 12 nur teilweise im Bereich ihrer Stirnseite 13 sichtbar, an der der Gewindeanschlussbolzen 7 absteht. Der nicht sichtbare Teil der Stromschiene 12 verläuft in einem Kunststoffkörper 14 zu den elektronischen Einrichtungen in der Baugruppe 8. Der Kunststoffkörper 14 stellt eine Umspritzung der Stromschiene 12 und eines Teils des Grundkörpers 11 dar. Der Kunststoffkörper 14 greift insbesondere in Zwischenräume im Bereich der Stromschiene 12 und dem angrenzenden Grundkörper 11 ein, wobei der Kunststoffkörper 14 eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung zwischen der Stromschiene 12 und dem Grundkörper 11 herstellt.

Der Grundkörper 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein metallischer Kühlkörper mit Kühlrippen 15, über die im Gleichrichter der Baugruppe 8 entstehende Wärme abgeführt wird. In Figur 3 ist ein Ausschnitt der Baugruppe 8 von Figur 2 im Bereich der Stromschiene 12 dargestellt, jedoch ohne den Kunststoffkörper 14 von Figur 2. Die Stromschiene 12 besitzt einen im Bild horizontal verlaufenden Abschnitt 16, der in die abgewinkelte, vertikal ausgerichtete Stirnseite 13 übergeht. Beidseitig stehen an der Stirnseite 13 nach innen abgebogene Laschen 17, 18 ab, die T-förmig ausgebildet sind. Vom horizontal ausgerichteten Abschnitt 16 der Stromschiene 12 ragen ebenfalls beidseitig abgewinkelte Laschen 19, 20 nach oben ab. Sämtliche Laschen 17 bis 20 sind von dem Kunststoffkörper 14 in Figur 2 umschlossen, der auch in einen Zwischenraum 21 zwischen der Stirnseite 13, der Stromschiene 12 und dem Grundkörper 11 eingreift. Dadurch ergibt sich über den Kunststoffkörper 14 eine Formschlussverbindung zwischen der Stromschiene 12 und dem Grundkörper 11.

In der Darstellung von Figur 4 ist die Stromschiene 12 aus einer gegenüber Figur 3 geänderten Perspektive ersichtlich. Die hier verwendeten Bezugszahlen bezeichnen die gleichen Elemente wie bei Figur 3.

Die Laschen 17, 18 bilden T-förmige Ankerelemente, da diese sich in dem Kunststoffkörper 14 fest verankern. Obgleich im dargestellten Ausführungsbeispiel die nach oben gebogenen Laschen 19, 20 nicht T-förmig ausgebildet sind, handelt es sich aber auch hierbei um Verankerungen im Kunststoffkörper 14, sodass auch die Laschen 19, 20 als Ankerelemente bezeichnet werden können.

Figur 5 zeigt einen Längsschnitt der Baugruppe 8 von Figur 2 im Bereich des Gewindeanschlussbolzens 7 und der mit dieser verbundenen Stromschiene 12. Der Kunststoffkörper 14 umschließt die Stromschiene 12 und greift in einen zwischen dieser und dem Grundkörper 11 befindlichen Zwischenraum 21 mit einem nach unten gerichteten bolzenförmigen Teil 22 ein. Sämtliche Laschen 17 bis 20 (Figur 3 und Figur 4) sind zusammen mit der Stromschiene 12 vom Kunststoffkörper 14 umschlossen, sodass am Gewindeanschlussbolzen 7 auftretende Kippmomente oder Drehmomente beim Festschrauben eines Stromkabels zu keiner Verwindung oder Verbiegung der Stromschiene 12 führen. Vielmehr werden sämtliche Kräfte vom Kunststoffkörper 14 aufgenommen und auf den massiven, metallischen Grundkörper 11 übertragen. Im oberen Bereich ist der Kunststoffkörper 14 außerdem mittels Nut-Feder-Klebe- Verbindungen 23 kraftschlüssig mit dem Grundkörper 11 verbunden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel beinhaltet die Baugruppe 8 einen aktiven Synchrongleichrichter und ist für den Einsatz an einem Generator vorgesehen. Die Erfindung ist auch bei elektrischen Maschinen von Rekuperationssystemen einsetzbar.