用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间建立电气连接的连接系统

摘要

用于在用于汽车工业的电气设备（3）和至少一对以终端终止的电缆（4；7）之间建立电气连接的连接系统（5a；5b），该连接系统（5a；5b）具有：提供有支撑底（11）的固定部（10），其适于牢固地固定到电气设备（3）的壁（12）上，对于每个电缆（4；7），具有金属连接螺钉（13）；和提供有外周框架（16）的运动部（15），其适于机械地安装到支撑底（11）上并提供有通道壁（17），其对于每个电缆（4；7）包括通道通孔（18），电缆（4；7）的端部通过所述通道通孔。

说明书

技术领域

本发明涉及用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间建立电气 连接的连接系统。

本发明有利地应用于电力牵引车辆，尤其是用于通过三个电缆在电子 控制单元和旋转电机之间建立电气连接的混合车辆，不失一般性，下面的 说明中将明确地将其作为参考。

背景技术

结合有传统的热力牵引以进行混合牵引的电力牵引在道路车辆中日益 受欢迎。

电力牵引通常包括采用三相（典型地，永磁型的同步）可逆旋转电机 （也即其可以用作吸收电能并产生动力机械扭矩的电动机，还可以用作吸 取机械能并产生电力的发电机），其一边机械地连接或可连接到驱动轮上， 另一边电气地连接到电子控制单元（含有电子电力变换器）。旋转电机和电 子控制单元之间的连接通过三个电缆发生，所述电缆名义上是弹性的，但 是在实际中只具有非常有限的弹性，因为它们具有大的横截面积（在50-70 mm2每个的数量级）和外部电磁干扰屏蔽。

每个电缆一端固定到旋转电机相应的接头上，另一端固定到电子控制 单元相应的接头上。通常，每个电缆在构建旋转电机的同时连接到旋转电 机的接头上，因而旋转电机与车辆断开，关于旋转电机本身有宽阔的工作 可能性；即使电缆只具有相对有限的弹性，每个电缆和旋转电机的接头之 间的连接也能简单和快捷地建立。相反，当电子控制单元和旋转电机都已 经安装在它们的最终位置时，每个电缆连接到在车辆上的电子控制单元的 接头上，从而电子控制单元不是很容易被接近，具有很小的运动自由；结 果，每个电缆和电子控制单元的接头之间的连接是复杂和累人的。

当前，每个电缆以孔眼（eyelet）终端终止，该孔眼终端必须一次一个 地插入在电子控制单元的相应的终端的连接螺钉周围，该孔眼连接通过耦 接到一个或多个垫圈上的螺母而固定到连接螺钉上。这样的连接方法是划 算和可靠的（也即不会通过振动作用而随着时间的流逝而分开），但是相反 地，由于（如上所述）不易接近电子控制单元而非常复杂和累人。

为了使连接操作更简单，提议将公接头用于电缆上，而相应的母接头 提供在电子控制单元上；这样，电缆的公接头可以简单地插入在电子控制 单元的相应的母接头中，以建立连接。然而，由于接头高得多的成本和较 差的可靠性，该方案非常费钱，因为车辆的长期振动可以确定公接头和相 应的母接头之间的分离（也只是部分地）。

发明内容

本发明的目的在于提供用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之 间建立电气连接的连接系统，该连接系统不具有上述缺点，同时制造简单、 成本有效。

根据本发明，提供用于在汽车工业的电气设备和至少一对电缆之间建 立电气连接的连接系统，每个电缆以电缆终端终止；该连接系统包括：

提供有支撑底的固定部，其适于牢固地安装到电气设备的壁上，对于 每个电缆，具有金属连接螺钉，其从支撑底突出并能够电气地连接到电气 设备上；和

提供有外周框架的运动部，其具有矩形的形状，适于机械地安装到固 定部的支撑底上并具有通道壁，对于每个电缆，其包括通道通孔，电缆的 端部通过所述通道通孔，从而使得相应的电缆终端设置在外周框架的里面， 当外周框架机械地安装到支撑底处时，其与支撑底的相关连接螺钉对齐。

附图说明

现在将参考附图描述本发明，所述附图表示其非限制性的实施方式， 其中：

图1是混合的热力和电力牵引车辆的电力系统的视图；

图2是图1的电力系统的电子控制单元的透视视图；

图3是图2中的电子控制单元的透视视图，其没有根据本发明的第一 三极连接系统的运动部；

图4是图3中细节的放大图，表示第一连接系统的固定部；

图5是图2中的电子控制单元的透视视图，其处在第一连接系统的运 动部和固定部之间的连接过程中；

图6是图5中细节的放大图，其表示第一连接系统的运动部；

图7是第一连接系统的运动部的一部分的横截面图；

图8是图2中的电子控制单元的透视视图，其中第一连接系统的运动 部没有盖；

图9是图2中的电子控制单元的另一个透视视图；

图10是图2中的电子控制单元的透视视图，其没有根据本发明的第二 二极连接系统的运动部；

图11是图2的电子控制单元的透视视图，其中第二连接系统的运动部 没有盖；和

图12是图2的电子控制单元的其他透视视图。

具体实施方式

在图1中，数字1整体上表示混合的热力和电力牵引车辆的电力系统。

电力系统1包括三相（典型地永磁型同步）可逆电机2（也即其可以 用作抽吸电力并产生机械运动扭矩的电动机或抽吸机械能并产生电力的发 电机），其典型地连接到或可连接到车辆的驱动轮上。而且，电力系统1包 括电子控制单元3（含有电子电力变换器），其通过三个电缆4电气地连接 到电机2上。

每个电缆4以可分开的方式（或以不容易分开的方式）固定到电机2 上（电缆4只在对电机2进行的辅助修理的情形下才从电机2上分开），并 以可分开的方式（也即容易分开的方式）固定到电子控制单元3上。特别 地，连接系统5a通过这样提供，使得三个电缆4可以简单和快速地连接到 电子控制单元3上/从电子控制单元3上卸下。

电力系统1还包括高压存储系统6（典型地600V），其适于存储电并通 过一对电缆7电气地连接到电子控制单元3上。每个电缆7以不可分开的 方式（或以不易分开的方式）固定到存储系统6上，并以可分开的方式（也 即以容易分开的方式）固定到电子控制单元3上。特别地，连接系统5b这 样提供，使得两个电缆7可以简单和快速地连接到电子控制单元3上/从电 子控制单元3上卸下。

最后，电力系统1包括低压存储系统8（典型地12V），其通过一对电 缆9电气地连接到电子控制单元3上，所述电缆9以传统方式固定到电子 控制单元3上；如图所示，例如如图2所示，每个电缆9以孔眼终端终止， 该孔眼终端安装在从电子控制单元3上突出的连接螺钉周围，并通过螺旋 到连接螺钉上的螺母保持在位。

高压存储系统6包括锂电池堆，并具有存储/释放大量通过电力牵引作 用进行交换的能量的功能。低压存储系统8通常包括单个铅电磁，具有为 以低压运行的车辆的辅助设施供电的功能。

如图2-9所示，连接系统5a（其在电子控制单元3和三个电缆4之间 建立电气连接）包括提供有支撑底11的固定部10，并适于牢固地固定（典 型地螺纹连接）到电子控制单元3的侧壁12上。三个连接螺钉13，每个 电气地连接到电子控制单元3上并接收相应的电缆4，从固定部10的支撑 底11上悬垂突出（也即垂直于支撑底11）。根据优选实施方式，每个电缆 4以具有孔眼形状的终端终止，其安装在支撑底11的各个连接螺钉13周围， 并通过螺母14（图11中示出）保持在位，该螺母螺纹连接到连接螺钉13 上。

如图2-9所示，连接系统5a还包括提供有矩形形状的外周框架16的 运动部15，其适于机械地固定到固定部10的支撑底11上。换句话说，外 周框架16成形为框架并内部地为空（也即只沿着外周延伸以限定出内部空 间）。外周框架16具有通道壁17，其包括用于每个电缆4的通道通孔18， 电缆4的端部通过其，从而相应的电缆设置在外周框架16的里面，并在外 周框架16机械地固定到支撑底11（如图8所示）上之后，与支撑底11的 各个连接螺钉13对齐。

优选地，电缆4在外周框架16中具有相应（reciprocal）不同的长度， 以增加终端之间的距离。

根据优选实施方式，运动部15包括盖19，其可通过螺钉机械地连接 到外周框架16上，以外部地闭合自身形成杯状本体的外周框架16，当安 装到固定部10的支撑底11上（如图9所示）时，该外周框架16不能够从 外部被接近。电缆4终端的从外部不可达到性是绝对必要的，因为连接电 缆4在高压下（典型地600V）工作，从而这样的有电部必须防止偶然的接 触。

如图7所示，每个电缆4与外周框架16的通道壁17集成，以避免电 缆4和外周框架16之间的相对运动。特别地，活动部15的通道壁17包括 固定本体20，其设置在通道壁17的侧边附近，在外周框架16的外面，集 成到通道壁17上，并通过各个电缆压盖（cable gland）21与电缆4建立机 械连接。每个电缆压盖21外部地集成通道壁17的固定本体20，并内部地 集成电缆4，从而使得电缆4自身与外周框架16集成。根据优选实施方式， 通过固定本体20获得的通孔定尺寸为与电缆压盖21具有给定的机械接口， 并弹性地将电缆压盖21自身压缩在电缆4上。替代地，通道壁17的通道 孔18具有比电缆4的外径（稍微）更大的内径，从而使得电缆4不触及通 道壁17（如图6所示）。

根据优选实施方式，运动部15的外周框架16通过机械连接系统机械 地连接到固定部10的支撑底11上。该机械连接系统包括通过固定部10的 侧壁23承载的连接钩22（在图3和4中示出），其从支撑底11突出并展现 了弹性变形的特定能力；而且，该机械连接系统包括连接座24，其在外周 框架16中获得（部分在图5和6中示出），当外周框架16耦接到支撑底11 上时，适于通过连接钩22接合。特别地，连接座24在外周框架16的两个 侧壁25中获得，其垂直于通道壁17并设置在其通道壁17的相对侧上。

用于在三个电缆4和电子控制单元之间通过连接系统5a建立电气连接 的方法容易从上述对连接系统5a的详细描述中推导出。为了通过连接系统 5a在三个电缆4和电子控制单元3之间建立电气连接，开展的第一操作是 如图5所示那样机械连接运动部11的外周框架16和固定部10的支撑底11； 该机械连接非常简单和快速，因为其是基于机械连接的，该机械连接是“自 对中”型，并可以在固定部10的支撑底11不完全可视的情形下容易地开 展。运动部11的外周框架16和固定部10的支撑底11之间的机械连接还 限定了电缆4的孔眼终端和连接螺钉13之间的“自动”耦接（也即外周框 架16和支撑底11的耦接还限定电缆4的孔眼终端在连接螺钉13中的安装， 而没有操作者任何其他手动干预）。因此，这足以将螺母14螺纹连接到连 接螺钉13内，以阻止电缆4的孔眼终端的位置。最后，必要地，通过相应 的螺钉将盖19安装到外周框架16上。

图10-12所示的连接系统5b整个地类似于图2-9所示的连接系统5a， 仅有的区别在于，连接系统5a在电子控制单元3和三个电缆4之间建立电 气系统，而电子连接系统5b在电子控制单元3和两个电缆7之间建立电气 接触。为了对图10-12示例的连接系统5b进行详细的说明，参考了上述对 连接系统5a的详细说明。

根据优选实施方式，固定部10的支撑底11由模制塑料材料制成（也 即电绝缘材料）。盖19也由模制塑料材料制成（也即电绝缘材料）。运动部 11的外周框架16可选地由模制塑料材料（也即电绝缘材料）或金属材料（也 即电导材料）制成。当运动部11的外周框架16由金属材料制成（也即电 导材料）时，出于显而易见的安全理由，外周框架16自身必须连接到电气 系统1的电接地上（该接地还在电子控制单元3的壁12是金属并连接到电 气接地时自动产生）。

上述连接系统5具有许多优点。

首先，上述连接系统5能够简单和成本有效地建立，因为其包括一些 非复杂形状的元件。

而且，上述连接系统允许在用于汽车工业的电气设备和至少一对电缆 之间快速和简单地建立/分离电气连接。关于这点值得注意的是，不必单独 地或手动地将电缆4或7的孔眼终端插入到连接螺钉13中，因为当运动部 11的外周框架16安装到在固定部10上的支撑底11内时，孔眼终端“自动 地”都一起插入到连接螺钉13中。

最后，通过上述连接系统5建立的电气连接随着时间的推移非常可靠， 因为其不能以任何方式（例如延长的车辆振动）意外地中断。

显然，上述连接系统5允许在用于汽车工业的电气设备（电子控制单 元、存储系统、机械机构等）和至少一对电缆之间建立电气连接。