Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung, die einen elektrischen Schirm aufweist,
der mit einer zusätzlichen Leitung kontaktiert ist und eine Schirmausleitung bildet.
Hintergrund
[0002] Elektrische Leitungen der eingangs genannten Art werden beispielsweise im Automobilbereich
dazu verwendet, um elektrische Aggregate und Komponenten miteinander zu verbinden.
Um Material und Gewicht zu sparen, ist dabei eine generelle Tendenz zu immer höheren
Betriebsspannungen zu beobachten, die geringere Leitungsquerschnitte gestatten. Das
gilt insbesondere für Fahrzeuge mit einem rein elektrischen Antrieb oder mit einem
Hybridantrieb. In solchen Fahrzeugen werden Geräte und Verbraucher in zunehmendem
Maße daher aus Stromquellen mit erhöhter Spannung versorgt. Die dabei eingesetzten
Stromquellen können für Spannungen von bis zu 1000 V ausgelegt sein. Verbraucher sind
beispielsweise Klimakompressoren und insbesondere bei Elektrofahrzeugen ein Antriebsmotor
sowie vorhandene Heizgeräte. Ein aktives Gerät ist beispielsweise das Ladegerät zum
Aufladen einer Batterie. Für die Verbindung von Verbrauchern und Geräten mit einer
entsprechenden Batterie bzw. mit einer an dieselbe angeschlossenen Steuerelektronik
werden mit einem elektrisch wirksamen Schirm versehene elektrische Leitungen eingesetzt.
Vielfach ist es bei solchen Leitungen erforderlich, den Schirm der elektrischen Leitungen
mit Masse zu verbinden. Bei der Verwendung der Leitungen in Fahrzeugen sind sie rauen
Einsatzbedingungen ausgesetzt, insbesondere mechanischen Erschütterungen, Schmutz,
und Spritzwasser. Trotzdem wird verlangt, dass die betreffenden elektrischen Leitungen
und deren Anschlüsse über eine lange Einsatzdauer zuverlässig funktionieren.
[0003] Aus der
DE 33 21 936 A1 ist ein koaxialer Kabelstecker bekannt, der dazu eingerichtet ist, um an den Schirm
einer koaxialen Leitung eine Masseleitung anzuschließen. Dazu wird der Schirm der
koaxialen Leitung mit einer Masseleitung verbunden und dann in ein Steckergehäuse
eingesteckt. Das Steckergehäuse weist einen Hohlraum auf, der es gestattet, den Hohlraum
und insbesondere den Anschlussbereich, wo die Masseleitung an den Schirm angeschlossen
ist, mit einer Vergussmasse zu verschließen. Nachteilig ist, dass diese Art der Abdichtung
aufwändig ist und bei Silikonmantelleitungen nur für Temperaturbereiche von maximal
90-100 °C geeignet ist.
[0004] Hiervon ausgehend hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, elektrische Leitung
mit einer Schirmausleitung zu schaffen, die einfacher herzustellen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
[0005] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine elektrische Leitung mit mindestens
einem isolierten Leiter vor, der von einem elektrischen Schirm umgeben ist, der an
einer Kontaktstelle mit einem zusätzlichen Leiter kontaktiert ist, der eine Schirmausleitung
bildet. Um die Kontaktstelle ist ein dicht abschließendes Gehäuse auf der elektrischen
Leitung montiert.
[0006] Bei einem Ausführungsbeispiel kann die elektrische Leitung mehrere isolierte Leiter
aufweisen.
[0007] Die vorgeschlagene Lösung ist so konzipiert, dass einadrige und mehradrige Leitungen
zum Beispiel HV-Silikon-Mantelleitungen in Temperaturbereichen bis 180 °C eingesetzt
werden können. Der Kontaktbereich zwischen dem elektrischen Schirm der Leitung und
der Schirmausleitung ist durch das Gehäuse zuverlässig vor Umwelteinflüssen und insbesondere
vor Korrosion geschützt. Das montierte Gehäuse ist auch bei Leitungen einsetzbar,
deren Außenmantelmaterial, wie zum Beispiel Silikon, eine wasserdichte Umspritzungslösung,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, nicht realisierbar ist.
[0008] Vorteilhafterweise ist in das Gehäuse wenigstens eine Dichtung eingesetzt, die das
Gehäuse nach außen abdichtet. Die Dichtung kann zusätzlich noch auf ihrem Außenumfang
profiliert sein, insbesondere umlaufende Wülste aufweisen, um die Dichtwirkung noch
weiter zu verbessern.
[0009] Zweckmäßigerweise kann die Dichtung eine Durchgangsöffnung oder mehrere Durchgangsöffnungen
aufweisen.
[0010] Mit Vorteil ist jede Dichtung mittels einer auf dem Gehäuse befestigten Haltekappe
in dem Gehäuse gehalten. Die Haltekappe hat darüber hinaus den Vorzug, dass die Dichtung
vor mechanischen Einflüssen geschützt wird, die zu einer Beeinträchtigung der Dichtwirkung
führen könnten. An dem Gehäuse und der Haltekappe können Rastmittel vorgesehen seien,
die eine einfache Montage und gleichzeitig sicheren Sitz der Haltekappe gewährleisten.
[0011] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist außerdem ein Halteelement vorgesehen, das
die Kontaktstelle in dem Gehäuse fixiert. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich
die Kontaktstelle in dem Gehäuse hin und her bewegt, was im schlimmsten Fall zu einer
Beschädigung der Kontaktstelle oder sogar zum Bruch einer Leitung führen könnte.
[0012] In einer zweckmäßigen Weiterbildung stellt ein Kontaktelement einen elektrischen
Kontakt zwischen dem elektrischen Schirm und dem weiteren Leiter her. Das Kontaktelement
ermöglicht eine schnelle und einfache Herstellung des Kontaktes zwischen der zusätzlichen
Leitung und dem elektrischen Schirm. Das Kontaktelement kann insbesondere ein Kabelschuh
sein.
[0013] Mit Vorteil ist eine Stützhülse vorgesehen, die unter dem elektrischen Schirm angeordnet
ist. Die Stützhülse schützt den darunterliegenden inneren Mantel Leitung sowie die
in dem inneren Mantel eingebetteten Adern vor einer mechanischen Beschädigung durch
einen nachfolgenden Crimp-Prozess.
[0014] In einer vorteilhaften Weiterbildung umschließt eine Crimphülse das Kontaktelement
fest, wodurch der elektrische Schirm zwischen der Stützhülse und dem ringförmigen
Kabelschuh festgeklemmt ist. Der Kontakt zu dem elektrischen Schirm wird somit durch
einen einfachen standardmäßigen Crimp-Prozess erreicht.
[0015] In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung trägt die Haltekappe, durch die
eine oder mehrere isolierte Leitungen sowie der zusätzliche Leiter hindurchtreten,
Kennzeichnungen, welche die einzelnen Leiter sichtbar identifizieren. Zum Beispiel
bei der Montage der Leitungen in einem Automobil kann die einfache Identifizierung
der Adern der Leitung Vorteile in der Fertigung bringen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
[0016] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf
die begleitenden Figuren exemplarisch näher erläutert. Alle Figuren sind rein schematisch
und nicht maßstäblich. Es zeigen:
- Fig. 1A
- eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leitung im zusammengebauten Zustand;
- Fig. 1B
- einen Querschnitt einer geschirmten Leitung mit zwei Adern;
- Fig. 1C
- eine Explosionsdarstellung der Leitung aus Figur 1A;
- Fig. 2A
- ein Kabelschuh mit einer angeschlossenen zusätzlichen Leitung;
- Fig. 2B
- einen Kabelschuh in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung;
- Fig. 3A-3C
- Zwischenzustände bei der Herstellung der Leitung aus Figur 1A; und
- Fig. 4A-4B
- eine teilweise zusammengebaute Leitung in zwei unterschiedlichen perspektivischen
Ansichten.
[0017] Gleiche oder ähnliche Elemente sind in den Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen
versehen.
Ausführunasbeispiel
[0018] Fig. 1A zeigt eine erfindungsgemäße Leitung, die als Ganzes mit dem Bezugszeichen
100 bezeichnet ist. Die Leitung 100 umfasst eine geschirmte Leitung 101 und ein zylinderförmiges
Gehäuse 102 für eine Schirmausleitung. Die geschirmte Leitung 101 tritt an einer ersten
Stirnseite 103 in das Gehäuse 102 ein. Auf einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite
104 treten zwei Adern 106, 107 der Leitung 101 sowie eine zusätzliche Leitung 108
aus dem Gehäuse 102 aus. Die zusätzliche Leitung 108 ist mit elektrischen Schirm 109
(Figur 1B) der Leitung 101 verbunden und bildet die Schirmausleitung. Der elektrische
Schirm ist insbesondere aus einem Drahtgeflecht aus Kupferdrähten gebildet.
[0019] Fig. 1B zeigt einen Querschnitt durch die Leitung 101, die zwei Adern 106, 107 aufweist.
Die Adern 106, 107 umfassen jeweils einen elektrischen Leiter 111, der von einer Isolierung
112 umgeben ist. Die zwei Adern 106, 107 sind von einem inneren Mantel 113 eingeschlossen,
der von dem elektrischen Schirm 109 umgeben ist. Schließlich weist die Leitung 101
einen isolierenden Außenmantel 116 auf. Der Außenmantel ist beispielsweise aus Silikon
hergestellt. In Fig. 1B ist zwischen dem Außenmantel 116 und dem Schirm 109 der Übersichtlichkeit
halber ein Abstand 114 dargestellt, der in Wirklichkeit nicht vorhanden ist.
[0020] In Fig. 1C ist der Aufbau der Leitungen 100 in einer Explosionsdarstellung in größerer
Einzelheit gezeigt. Neben den bereits in den Figuren 1A und 1B gezeigten Elementen
sind weitere Bauteile dargestellt, deren Funktion im Folgenden noch näher beschrieben
wird. Zu diesen weiteren Bauteilen gehört eine Stützhülse 117 und ein Kabelschuh 118.
Bei dem Bezugszeichen 119 ist der elektrische Schirm 109 in einem aufgeweiteten Zustand
dargestellt, weil im zusammengebauten Zustand der Leitung 100 die Stützhülse 117 an
dieser Stelle unter dem elektrischen Schirm 109 angeordnet ist. Weiterhin ist eine
Crimphülse 121 gezeigt. Eine erste Dichtung 122 sowie eine erste Haltekappe 123 sind
an der ersten Stirnseite 103 des Gehäuses 102 vorgesehen. Die Dichtung 122 weist eine
zentrale Durchgangsöffnung 124 auf, die dicht an dem Außenmantel der Leitung 101 anliegt.
Die erste Haltekappe 123 weist eine Durchgangsöffnung 126 auf, die den Durchtritt
der Leitung 101 durch die Haltekappe 123 ermöglicht. An der gegenüberliegenden zweiten
Stirnseite 104, wo die Adern 106, 107 sowie die Leitung 108 aus dem Gehäuse 102 austreten,
sind ein Niederhalter 127, eine zweite Dichtung 128 und eine zweite Haltekappe 129
vorgesehen. Die zweite Dichtung 128 weist drei Durchgangsöffnungen 131 für die Adern
106, 107 sowie die zusätzliche Leitung 108 auf. Die Durchgangsöffnungen 131 schließen
dicht mit der jeweiligen Isolierung der Adern bzw. der zusätzlichen Leitung ab. In
der zweiten Haltekappe 129. sind entsprechende Durchlässe vorgesehen, die den Durchritt
der Adern 106, 107 sowie der zusätzlichen Leitung 108 gestatten, wie aus Figur 1A
ersichtlich ist. Die Dichtungen 123 und 128 weisen eine profilierte Umfangsfläche
auf, um die Dichtwirkung gegen über dem Gehäuse 102 zu verbessern. Die Dichtungen
123 und 128 sind somit dazu eingerichtet und geeignet, um den Innenraum des Gehäuses
102 gegenüber Umwelteinflüssen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Schmutz, dicht
abzuschließen
[0021] In Fig. 2A ist der Kabelschuh 118 in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung
gezeigt. Der Kabelschuh 118 weist einen zylinderförmigen Anschlussbereich 201 auf,
der in Montagelage die Stützhülse 117 umschließt. Der zylinderförmige Anschlussbereich
201 ist mit einem Längsschlitz 202 versehen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der
Innendurchmesser des Anschlussbereiches 201 geringfügig kleiner als der Außendurchmesser
der Stützhülse 117 gewählt, so dass der Kabelschuh auf der Stützhülse 117 einen federnden
Sitz hat. Das ist vorteilhaft bei der Montage der Leitung 100, weil der Kabelschuh
118 auf die Stützhülse 117 aufsetzbar ist, aber nicht einfach wieder von der Stützhülse
117 abfällt. Der Anschlussbereich 201 geht in einen länglichen Montageabschnitt 203
über, der mit zwei Paaren von Klemmlappen 204 und 206 versehen ist. Bei der Montage
der zusätzlichen Leitung 108 werden auf einen Leiter der Leitung 108 die Klemmlappen
204 gepresst, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Die Klemmlappen 206 werden
auf die Isolierung der Leitung 108 gepresst und halten damit die Leitung 108 fest
und bilden eine Zugentlastung.
[0022] Figur 2B zeigt den Kabelschuh 118 mit der montierten zusätzlichen Leitung 108.
[0023] Die insoweit beschriebene Leitung 100 wird folgendermaßen hergestellt:
[0024] Wie in Fig. 3A dargestellt ist, wird in einem ersten Schritt von einer Leitung 101
in einem ersten Abschnitt 301 der Außenmantel 116, der elektrische Schirm 109 und
der innere Mantel 113 entfernt, um die Adern 106, 107 freizulegen. In einem zweiten
Abschnitt 302 wird das den elektrischen Schirm 109 bildende Drahtgeflecht aufgeweitet,
so dass sich ein von der Leitung 101 in radialer Richtung abstehender Kragen 303 bildet.
Dann wird die Stützhülse 117 auf die in dem zweiten Abschnitt 302 freiliegenden Innenmantel
113 aufgesetzt.
[0025] Aus Figur 3B ist ersichtlich, dass der Kabelschuh 118, an dem die zusätzliche Leitung
108 angeschlossen ist, auf die Stützhülse 117 aufgesetzt ist. Über den Kabelschuh
118 wird das aufgeweitete Drahtgeflecht des elektrischen Schirmes 109 gelegt.
[0026] Mit der Crimphülse 121, die in Figur 3C von links über den elektrischen Schirm 109,
den Kabelschuh und die Stützhülse 117 geschoben ist, wird der elektrische Schirm 109
auf den Kabelschuh 118 gepresst bzw. gecrimpt, wodurch eine elektrische Verbindung
zwischen dem Kabelschuh 118 und dem elektrischen Schirm 109 hergestellt ist. Auf diese
Weise entsteht eine in Fig. 3C mit einem Kreis gekennzeichnete Kontaktstelle V für
die Schirmausleitung 108. Die Stützhülse 117 verhindert bei dem Crimpen, dass mechanischer
Druck auf den inneren Mantel 113 sowie die darin eingebetteten Adern 106, 107 ausgeübt
wird, um die genannten Elemente wirksam vor einer mechanischen Beschädigung schützt.
[0027] Fig. 4A zeigt wie die insoweit vorbereitete Leitung 101 in das Gehäuse 102 gesteckt
wird. In Fig. 4A von links wird die erste Dichtung 122 auf die Leitung 101 aufgeschoben
und in das Gehäuse 102 gesteckt, wo die Dichtung auf der einen Seite die Leitung 101
und auf der anderen Seite das Gehäuse 102 abdichtet. Die Dichtung 121 wird in dem
Gehäuse 102 mit der ersten Haltekappe 123 fixiert. Zu diesem Zweck wird die Haltekappe
123 auf dem Gehäuse 102 verrastet, wobei an dem Gehäuse angeforderte Rastnasen 401
in entsprechenden Rastöffnungen 402 in der Abdeckkappe 123 eingreifen. Danach wird
der Niederhalter 127 in die noch offene Seite des Gehäuses 102 eingeschoben. Der Niederhalter
127 weist einen zylindrischen Mantel 403 auf, der sich jedoch nur über einem Teil
einer gedachten Umfangslinie erstreckt, wodurch eine Aussparung 404 in dem Mantel
403 entsteht. An einer Stirnseite ist der Mantel 403 mit einem Flansch 406 versehen,
der rechteckige Nuten 407 aufweist. Der Niederhalter 127 wird so in das Gehäuse 102
eingesetzt, dass der Montageabschnitt 203 des Kabelschuhs 118 in der Aussparung 404
zu liegen kommt, während die Nuten 407 in entsprechende Führungsrippen 408 eingreifen,
die an dem Gehäuse 102 an dessen Innenseite angeformt sind. Die Führungsrippen 408
enden vor dem stirnseitigen Rand 409 des Gehäuses 102, damit die zweite Dichtung 128
eine glatte kreisrunde Auflagefläche hat.
[0028] Fig. 4B zeigt das Gehäuse 102 mit dem eingesetzten Niederhalter in einer Seitenansicht
noch ohne die zweite Dichtung 128, die erst anschließend in das Gehäuse 102 eingesetzt
wird.
[0029] Wieder mit Bezug auf Fig. 4A sind die Durchgangsöffnung in 131 in der zweiten Dichtung
128 zu erkennen. Die zweite Dichtung 128 dichtet die Adern 106, 107 und die zusätzliche
Leitung 108 und das Gehäuse 102 ab. Im eingebauten Zustand liegt die zweite Dichtung
128 auf dem Niederhalter 127 auf. Schließlich wird die zweite Haltekappe 129 aufgesetzt
und auf dem Gehäuse 102 verrastet, wodurch die fertig zusammengebaute Leitung 100
entsteht, die in Figur 1A gezeigt ist. In diesem zusammengebauten Zustand drückt der
Niederhalter 127 auf den Anschlussbereich 201 des Kabelschuhs 118, wodurch die Leitung
101 in dem Gehäuse fixiert ist.
[0030] Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind auf der zweiten Haltekappe 129 nach
außen sichtbare Kennzeichnungen vorgesehen, mit denen die beiden Adern 106, 107 bzw.
die zusätzliche Leitung 108 leicht identifizierbar sind.
[0031] In den Ansprüchen schließen die Wörter "aufweisen" und "umfassen" nicht andere Elemente
oder Schritte aus und der unbestimmte Artikel "ein" schließt eine Mehrzahl nicht aus.
[0032] Eine einzelne Einheit oder Vorrichtung kann die Funktionen mehrere Elemente durchführen,
die in den Ansprüchen aufgeführt sind. Die Tatsache, dass einzelne Funktionen und
Elemente in unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, bedeutet nicht,
dass nicht auch eine Kombination dieser Funktionen und Elemente vorteilhaft verwendet
werden könnte.
Bezuaszeichenliste
100 |
Leitung |
201 |
Anschlussbereich |
101 |
geschirmte Leitung |
202 |
Längsschlitz |
102 |
Gehäuse |
203 |
Montageabschnitt |
103,104 |
Stirnseiten des Gehäuses |
204 |
Klemmlappen |
|
|
206 |
Klemmlappen |
106,107 |
Adern der Leitung 101 |
|
|
108 |
zusätzliche Leitung |
301 |
Erster Abschnitt |
109 |
elektrischer Schirm |
302 |
Zweiter Abschnitt. |
|
|
303 |
Kragen (Schirm) |
111 |
elektrischer Leiter |
|
|
112 |
Isolierung |
401 |
Rastnasen |
113 |
innerer Mantel |
402 |
Rastöffnungen |
114 |
Abstand |
403 |
Mantel |
|
|
404 |
Aussparung |
116 |
isolierender Außenmantel |
|
|
117 |
Stützhülse |
406 |
Flansch |
118 |
Kabelschuh |
407 |
Nut |
119 |
aufgeweiteter elektrischer Schirm |
408 |
Führungsrippen |
|
|
409 |
stirnseitiger Rand |
121 |
Crimphülse |
|
|
122 |
erste Dichtung |
|
|
123 |
erste Haltekappe |
|
|
124 |
Durchgangsöffnung |
|
|
|
|
|
|
126 |
Durchlass |
|
|
127 |
Niederhalter |
|
|
128 |
zweite Dichtung |
|
|
129 |
zweite Haltekappe |
|
|
|
|
|
|
131 |
Durchgangsöffnung |
|
|
1. Elektrische Leitung mit mindestens einem isolierten Leiter (106, 107), der von einem
elektrischen Schirm (109) umgeben ist, der an einer Kontaktstelle (V) mit einem zusätzlichen
Leiter (108) kontaktiert ist, der eine Schirmausleitung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein dicht abschließendes Gehäuse (102) um die Kontaktstelle (V) auf der elektrischen
Leitung montiert ist.
2. Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung mehrere isolierte Leiter (106, 107) aufweist.
3. Elektrische Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse (102) wenigstens eine Dichtung (122, 128) eingesetzt ist, die das
Gehäuse nach außen abdichtet.
4. Elektrische Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (122, 128) eine Durchgangsöffnung (124) oder mehrere Durchgangsöffnungen
(131) aufweist.
5. Elektrische Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Dichtung (122, 128) mittels einer auf dem Gehäuse befestigten Haltekappe (123,
129) in dem Gehäuse (102) gehalten ist.
6. Elektrische Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halteelement (127) die Kontaktstelle in dem Gehäuse (102) fixiert.
7. Elektrische Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktelement (118) einen elektrischen Kontakt zwischen dem elektrischen Schirm
(109) und dem zusätzlichen Leiter (108) herstellt.
8. Elektrische Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement ein Kabelschuh (118) ist.
9. Elektrische Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stützhülse (117) vorgesehen ist, die unter dem elektrischen Schirm (109) angeordnet
ist.
10. Elektrische Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Crimphülse (121) das Kontaktelement (118) fest umschließt, wodurch der elektrischen
Schirm (109) zwischen der Stützhülse (117) und dem Kabelschuh festgeklemmt ist.
11. Elektrische Leitung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltekappe (123, 129), durch die eine oder mehrere isolierte Leitungen (106,
107) sowie der zusätzliche Leiter (108) hindurchtreten, Kennzeichnungen trägt, welche
die einzelnen Leiter (106,107, 108) sichtbar identifizieren.