DE-102024210550-A1 - Verbindungsstift zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Einheiten

Abstract

Die Erfindung betrifft Verbindungsstift (100) zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Einheiten (210; 220), wobei sich der Verbindungsstift (100) entlang einer Einführachse (EA) erstreckt und entlang der Einführachse (EA) betrachtet zumindest einen ersten Kopplungsabschnitt (110) aufweist, wobei der erste Kopplungsabschnitt (110) durch ein erstes Kopfelement (111) und eine c-schienenförmig erste Vertiefung (112) zum Aufnehmen und Führen des ersten Kopfelements (111) entlang einer sich senkrecht zu der Einführachse (EA) erstreckenden ersten Kopplungsachse (KA1) ausgebildet ist, wobei die erste Vertiefung (112) und das erste Kopfelement (111), entlang der Einführachse und einer sich senkrecht zu der Einführachse und der ersten Kopplungsachse (KA1) erstreckenden zweiten Kopplungsachse (KA2) betrachtet, jeweils eine gleichschenklige Trapezform aufweisen, wobei sich die Trapezformen jeweils entlang einer parallel zu der Einführachse (EA) verlaufenden Anpressrichtung von einem jeweiligen ersten Durchmesser zu einem zweiten Durchmesser verjüngen, derart, dass das erste Kopfelement (111) in einer ersten Einstellposition in der ersten Vertiefung (112) ein vorbestimmtes erstes Spiel entlang der zweiten Kopplungsachse (KA2) aufweist und das erste Kopfelement (111) in einer ersten Klemmposition mit der ersten Vertiefung (112) verklemmt, wobei das erste Kopfelement (111) durch Verschieben entlang der Anpressrichtung von der ersten Einstellposition in die erste Klemmposition bringbar ist.

Inventors

• Heinz Reichert

Assignees

• ZF FRIEDRICHSHAFEN AG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241104

Claims (15)

1. Verbindungsstift (100) zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Einheiten (210; 220), wobei sich der Verbindungsstift (100) entlang einer Einführachse (EA) erstreckt und entlang der Einführachse (EA) betrachtet zumindest einen ersten Kopplungsabschnitt (110) aufweist, wobei der erste Kopplungsabschnitt (110) durch ein erstes Kopfelement (111) und eine c-schienenförmig erste Vertiefung (112) zum Aufnehmen und Führen des ersten Kopfelements (111) entlang einer sich senkrecht zu der Einführachse (EA) erstreckenden ersten Kopplungsachse (KA1) ausgebildet ist, wobei die erste Vertiefung (112) und das erste Kopfelement (111), entlang der Einführachse und einer sich senkrecht zu der Einführachse und der ersten Kopplungsachse (KA1) erstreckenden zweiten Kopplungsachse (KA2) betrachtet, jeweils eine gleichschenklige Trapezform aufweisen, wobei sich die Trapezformen jeweils entlang einer parallel zu der Einführachse (EA) verlaufenden Anpressrichtung von einem jeweiligen ersten Durchmesser zu einem zweiten Durchmesser verjüngen, derart, dass das erste Kopfelement (111) in einer ersten Einstellposition in der ersten Vertiefung (112) ein vorbestimmtes erstes Spiel entlang der zweiten Kopplungsachse (KA2) aufweist und das erste Kopfelement (111) in einer ersten Klemmposition mit der ersten Vertiefung (112) verklemmt, wobei das erste Kopfelement (111) durch Verschieben entlang der Anpressrichtung von der ersten Einstellposition in die erste Klemmposition bringbar ist.
2. Verbindungsstift (100) nach Anspruch 1 , wobei der Verbindungsstift (100) weiter entlang der Einführachse (EA) betrachtet einen zweiten Kopplungsabschnitt (120) aufweist, wobei der zweite Kopplungsabschnitt (110) durch ein zweites Kopfelement (121) und eine c-schienenförmig zweite Vertiefung (122) zum Aufnehmen und Führen des zweiten Kopfelements (121) entlang der zweiten Kopplungsachse (KA2) ausgebildet ist, wobei die zweite Vertiefung (122) und das zweite Kopfelement (121), entlang der Einführachse und der ersten Kopplungsachse (KA1) betrachtet, jeweils eine gleichschenklige Trapezform aufweisen, wobei sich die Trapezformen jeweils entlang oder entgegen der Anpressrichtung von einem jeweiligen dritten Durchmesser zu einem vierten Durchmesser verjüngen, derart, dass das zweite Kopfelement (121) in einer zweiten Einstellposition in der zweiten Vertiefung (122) ein vorbestimmtes zweites Spiel entlang der ersten Kopplungsachse (KA1) aufweist und das zweite Kopfelement (121) in einer zweiten Klemmposition mit der zweiten Vertiefung (122) verklemmt, wobei das zweite Kopfelement (121) durch Verschieben entlang der Anpressrichtung von der zweiten Einstellposition in die zweite Klemmposition bringbar ist.
3. Verbindungsstift (100) nach Anspruch 1 oder 2 , wobei in der ersten und/oder zweiten Klemmposition eine Außenfläche des jeweiligen Kopfelements (111; 121) und eine Innenfläche der das jeweilige Kopfelement (111; 121) aufnehmenden Vertiefung (112; 122) in Kontakt stehen und/oder miteinander verklemmt sind, und/oder wobei in der ersten und/oder zweiten Einstellposition die Außenfläche des jeweiligen Kopfelements (111; 121) und die Innenfläche der das jeweilige Kopfelement (111; 121) aufnehmenden Vertiefung (112; 122) zumindest teilweise voneinander durch das vorbestimmte Spiel beabstandet sind.
4. Verbindungsstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei, entlang der Anpressrichtung betrachtet, die Trapezform der ersten und/oder zweiten Vertiefung (112; 122) eine Höhe aufweist, die größer als eine Höhe der Trapezform des in die jeweilige Vertiefung (112; 122) aufnehmbaren Kopfelements (111; 121) ist, sodass das jeweilige Kopfelement (111; 121) von der Einstellposition in die Klemmposition entlang der Anpressrichtung verschiebbar ist.
5. Verbindungsstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste und/oder zweite Kopplungsabschnitt (110; 120) derart ausgebildet ist, dass das jeweilige Kopfelement (111; 121) oder die jeweilige Vertiefung (112; 122) eine Rückstelleinheit (130) umfasst, die zwischen dem Kopfelement (111; 121) und der Vertiefung (112; 122) des jeweiligen Kopplungsabschnitts (110; 120) anordenbar und dazu ausgebildet ist, eine vorbestimmte Gegenkraft entgegen der Anpressrichtung bereitzustellen, wobei die Rückstelleinheit (130) dazu ausgebildet ist, basierend auf einer entlang der Anpressrichtung wirkenden Anpresskraft das Verschieben von der Einstellposition zu der Klemmposition des jeweiligen Kopplungsabschnitts (110; 120) zu ermöglichen, wenn die Anpresskraft größer als die Gegenkraft ist.
6. Verbindungsstift (100) nach Anspruch 5 , wobei die Rückstelleinheit (130) ein Klemmstift oder eine Federeinheit mit einer Feder ist.
7. Verbindungsstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verbindungsstift (100) an einem ersten Endabschnitt des Verbindungsstift (100) eine Kontaktstelle zum elektrischen Verbinden mit einer der zwei elektrischen Einheiten aufweist, wobei die Kontaktstelle einen Gabelkontaktabschnitt (130) zum Aufnehmen eines Einführabschnitts der elektrischen Einheit aufweist oder als Rundstecker ausgeführt ist.
8. Verbindungsstift (100) nach Anspruch 7 in Kombination mit Anspruch 1 , wobei der Gabelkontaktabschnitt (130) derart ausgebildet ist, dass dieser eine Bewegung des in den Gabelkontaktabschnitt (130) eingeführten Einführabschnitts entlang der ersten Kopplungsachse (KA1) blockiert.
9. Verbindungsstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der Verbindungsstift (100) von einer Vorder- zu einer Rückseite entlang der ersten Kopplungsachse (KA1) erstreckt, wobei die erste Vertiefung (112) durchgängig von der Vorder- zu der Rückseite ausgebildet oder auf der Vorder- oder Rückseite abgeschlossen ist.
10. Verbindungsstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei sich der Verbindungsstift (100) von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite entlang der zweiten Kopplungsachse (KA2) erstreckt, wobei die zweite Vertiefung (122) durchgängig von der ersten Seite zu der zweiten Seite ausgebildet oder auf der ersten Seite oder der zweiten Seite abgeschlossen ist.
11. Verbindungsstift (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, weiter umfassend: eine erste Absicherungseinheit, die an dem Verbindungsstift (100) anordenbar ist und, entlang der Einführachse (EA) betrachtet, zum zumindest teilweisen Umgeben des ersten Kopplungsabschnitts (110) ausgebildet ist, um das erste Kopfelement (111) in der ersten Vertiefung (112) zu sichern, und/oder eine zweite Absicherungseinheit, die an dem Verbindungsstift (100) anordenbar ist und, entlang der Einführachse (EA) betrachtet, zum zumindest teilweisen Umgeben des zweiten Kopplungsabschnitts (120) ausgebildet ist, um das zweite Kopfelement (121) in der zweiten Vertiefung (122) zu sichern.
12. System (200), umfassend eine erste und eine zweite elektrische Einheit (210; 220) und einen Verbindungsstift (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die erste und zweite elektrische Einheit (210; 220) durch den Verbindungsstift (100) miteinander verbunden sind.
13. System (200) nach Anspruch 12 , wobei die erste Einheit (210) eine erste elektrisch leitende Kontaktstelle und die zweite Einheit eine zweite elektrisch leitende Kontaktstelle aufweisen, wobei die erste und zweite Kontaktstelle entlang der Einführachse (EA) übereinander positionierbar sind, derart, dass der Verbindungsstift (100) zwischen der ersten und zweiten Kontaktstelle anordenbar ist, wobei durch ein Anpressen der ersten und zweiten Einheit (210; 200) entlang der Anpressrichtung der Verbindungsstift (100) in die Klemmposition zum elektrischen Verbinden der ersten und zweiten Einheit (210; 220) bringbar ist.
14. System (200) nach Anspruch 12 oder 13 , wobei die erste elektrische Einheit (210) eine Leistungselektronik und die zweite elektrische Einheit (220) eine Verbindungsschnittstelle eines elektrischen Motors ist.
15. Fahrzeug (300), umfassend einen Verbindungsstift (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und/oder ein System (200) nach einem der Ansprüche 12 bis 14 .

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbindungsstift zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Einheiten, ein System mit einem solchen Verbindungsstift und den zwei elektrischen Einheiten sowie ein Fahrzeug. Zum Verbinden zweier elektrischer Einheiten können Schrauben und/oder Steckverbindungen verwendet werden. Dazu kann die Schraube bzw. die Steckverbindung selbst als elektrische Verbindung zwischen den zwei elektrischen Einheiten dienen. Ein Beispiel für eine solche notwendige Verbindung ist bei einem Elektromotor eines Fahrzeugs vorzufinden. Der Elektromotor muss mit einer Leistungselektronik verbunden werden, welche zum Steuern des Elektromotors ausgebildet ist. Die Leistungselektronik kann dazu eine Busbar aufweisen, welche beispielsweise flexibel in Form eines Kupferdrahtgeflechts ausgebildet ist. Eine solche flexible Busbar bedeutet jedoch einen erhöhten Platzbedarf. Vorteilhaft an der flexiblen Busbar ist auf der anderen Seite, dass beim Anordnen der Leistungselektronikverbindungsschnittstelle relativ zu einer Verbindungsschrittstelle des Elektromotors eine größere Toleranz bezüglich der genauen Anordnung bereitstellbar ist. Starre Busbars können im Vergleich zu den flexiblen Busbars weniger Platzbedarf aufweisen, jedoch ist aufgrund der starren Eigenschaft eine Toleranz deutlich kleiner. Generell ist es beim Verbinden zweier elektrischer Einheiten, welche vorbestimmte Anordnungspositionen relativ zueinander aufweisen, wichtig, eine einfache und sichere elektrische Verbindung zwischen diesen bereitzustellen. Da beispielsweise Schrauben nur eine sehr kleine Toleranz bereitstellen können, führt dies zu Schwierigkeiten bei der Verbindung der beiden Einheiten. Insbesondere während dem Betrieb des Fahrzeugs kann es weiter zu Vibrationen und Schwingungen kommen, sodass dies weiter zu Schwierigkeiten bei einer Verbindung mit Schrauben führen kann. CN 202749553 U beschreibt einen flexiblen elektrischen Verbindungsstift. Der Stift besteht hauptsächlich aus einem beweglichen Kontakt, einem äußeren Schalenkörper, einer Druckfeder und einem Endkontakt. Der äußere Schalenkörper ist mit dem Endkontakt durch Schraubgewinde verbunden. Die Druckfeder ist innerhalb eines Hohlraums angeordnet, der durch Verbinden des äußeren Schalenkörpers und des Endkontakts gebildet wird. Ein Ende des beweglichen Kontakts ist innerhalb eines Hohlraums angeordnet, der durch Verbinden des äußeren Schalenkörpers und des Endkontakts gebildet wird. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbindungsstift, ein System und ein Fahrzeug bereitzustellen, die einen oder mehrere der zuvor genannten Nachteile zumindest verbessern. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine toleranzausgleichende Beweglichkeit bei der Montage bzw. dem Verbinden zweier elektrischer Einheiten mittels des Verbindungsstifts bereitzustellen. Weiter ist es insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbindungstift bereitzustellen, welcher hohen Strömen und Belastungen standhält und einen geringen Platzbedarf aufweist. Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch einen Verbindungsstift zum elektrischen Verbinden von zwei elektrischen Einheiten gelöst, wobei sich der Verbindungsstift entlang einer Einführachse erstreckt und entlang der Einführachse betrachtet zumindest einen ersten Kopplungsabschnitt aufweist. Der Verbindungsstift kann sich von einem ersten zu einem zweiten Endabschnitt entlang der Einführachse erstrecken, wobei der erste Kopplungsabschnitt sowie weitere Kopplungsabschnitte zwischen diesen befindlich sein können. Der erste Kopplungsabschnitt ist durch ein erstes Kopfelement und eine c-schienenförmig erste Vertiefung zum Aufnehmen und Führen des ersten Kopfelements entlang einer sich senkrecht zu der Einführachse erstreckenden ersten Kopplungsachse ausgebildet. Die erste Vertiefung und das erste Kopfelement weisen, entlang der Einführachse und einer sich senkrecht zu der Einführachse und der ersten Kopplungsachse erstreckenden zweiten Kopplungsachse betrachtet, jeweils eine gleichschenklige Trapezform auf. Die Trapezformen verjüngen sich jeweils entlang einer parallel zu der Einführachse verlaufenden Anpressrichtung von einem jeweiligen ersten Durchmesser zu einem zweiten Durchmesser verjüngen, derart, dass das erste Kopfelement in einer ersten Einstellposition in der ersten Vertiefung ein vorbestimmtes erstes Spiel entlang der zweiten Kopplungsachse aufweist und das erste Kopfelement in einer ersten Klemmposition mit der ersten Vertiefung verklemmt. Das erste Kopfelement ist durch Verschieben entlang der Anpressrichtung von der ersten Einstellposition in die erste Klemmposition bringbar. Durch das vorbestimmte erste Spiel entlang der zweiten Kopplungsachse ist eine größere Toleranz beim Verbinden der zwei Einheiten mittels des Verbindungsstifts bereitstellbar. Weiter kann damit beispielsweise eine starre Busbar verwendet werden, was zu einem Platzersparnis führen kann. Sind die zwei Einheiten und