(57)【要約】  コネクタのための導電接点素子（２）が提案される。導電接点素子（２）は、相手側コネクタの相手側接点素子を取外し可能に電気接触するための接触領域（４）、及び、ケーブルを接続するためのケーブル接続領域（６）を含む。接点素子（２）は、ケーブル接続領域（６）の、接触領域（４）とは反対側に配置された遠位側開口（２２）に連通する冷却空洞（２４）を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接点素子（２）に接続されたケーブル（３６）を備え、前記導電接点素子（２）は、相手側コネクタ（１１２）の相手側接点素子（１２２）を取外し可能に電気接触するための接触領域（４）、及び、前記ケーブル（３６）を接続するためのケーブル接続領域（６）を含む、コネクタ（１１０）のための導電接点素子（２）であって、
前記接点素子（２）は、前記ケーブル接続領域（６）の、前記接触領域（４）とは反対側に配置された遠位側開口部（２２）に連通する冷却空洞（２４）を含み、
前記ケーブル（３６）の径方向内側に位置するチューブ（４０）の遠位側開口部（６０）は、前記ケーブル接続領域（６）の前記遠位側開口部（２２）を通って案内され、前記冷却空洞（２４）内に配置されている、ことを特徴とする導電接点素子。
【請求項２】
前記ケーブル接続領域（６）は、周側の接続部（３４）を含み、前記周側の接続部（３４）は、前記開口部（２２）を基準にして近位側に配置されており、前記ケーブル（３６）の電気導体（４６）は、前記周側の接続部（３４）に、電気的かつ機械的に接触している、請求項１に記載の導電接点素子（２）。
【請求項３】
前記ケーブル接続領域（６）は、シール部（３２）を含み、前記ケーブル（３６）の前記径方向内側のチューブ（４０）を包囲するチューブ（４４）の遠位端（５４）は、前記シール部（３２）に液密に配置されている、請求項１又は２に記載の導電接点素子（２）。
【請求項４】
本体（２０）は、接触ソケット（８）を備える前記接触領域（４）を含み、前記冷却空洞（２４）は、前記本体（２０）に入り込むように延在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電接点素子（２）。
【請求項５】
前記冷却空洞（２４）は、前記接触領域（４）の接触ピン（７０）に入り込むように延在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の導電接点素子（２）。
【請求項６】
前記冷却空洞（２４）は、止まり孔として構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の導電接点素子（２）。
【請求項７】
前記径方向内側のチューブ（４０）内部の第１の容積は、前記冷却流体のためのインフロー部又はリターンフロー部（６２）を形成し、前記チューブ（４０）の外壁と前記冷却空洞（２４）の内壁との間の第２の容積は、前記冷却流体用の前記リターンフロー部又は前記インフロー部（６６）を形成する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の導電接点素子（２）。
【請求項８】
自動車（１０４）に充電するための充電ステーション（１００）であって、
−定置ユニット（１０６）と、
−請求項１〜７のいずれか一項に記載の少なくとも２つの導電接点素子（２Ａ、２Ｂ）を備えるコネクタ（１１０）と、
−前記コネクタ（１１０）と前記定置ユニット（１０６）との間に配置されており、かつ前記接点素子に配置された少なくとも２本のケーブル（３６）を含む充電ケーブル（１０８）と、を含む充電ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、接点素子に接続されたケーブルを備える電気コネクタのための導電接点素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
相手側コネクタの相手側接点素子を取外し可能に電気接触するための接触領域、及び、ケーブルを接続するためのケーブル接続領域を含む導電接点素子は公知である。
【０００３】
プラグ接続及び例えば接点素子のようなコネクタ素子を冷却するために、例えば冷却コイルのような別体の冷却体を備える別体の冷却流体供給装置をコネクタ内に設けることは公知である。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０１１１００３８９号から、電気自動車又はハイブリッド車両のエネルギー蓄積装置に電気エネルギーを伝達する充電ケーブルが公知である。かかる充電ケーブルは、ケーブルシース、少なくとも１本の第１の電流導体及び少なくとも１つの冷媒案内装置を含む。第１の電流導体及び冷媒案内装置は、ケーブルシースの内部に配置されている。充電ケーブルは、直流送電用ケーブルである。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、コネクタ用接点素子の冷却を改善することにある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の課題は、請求項１記載の導電接点素子によって解決される。
【０００７】
接点素子が、接触領域の反対側に配置されたケーブル接続領域の遠位側開口部に連通する冷却空洞を含むことが提案される。さらに、ケーブルの径方向内側に位置するチューブの遠位側開口部は、ケーブル接続領域の遠位側開口部を通って案内され、冷却空洞内に配置されている。
【０００８】
チューブの径方向内側に位置する遠位側開口部を冷却空洞内に提案したとおりに配置することにより、ケーブルを介して接点素子に供給される冷却流体を接点素子内に注入することができる。こうして、一方では、冷却流体は、ケーブルの電気導体に接続するための接続部の近傍に送られる。他方では、冷却流体を、相手側接点素子を接触させるための接触領域に近接させることができる。これにより、接点素子の領域の効率的な冷却が達成され、かかる領域においては、電気接触によって、接点素子及び接点素子に接続された構成要素への大きな熱伝達が行われる。特に、過度に大きな熱伝達によるコネクタの破損が防止され、コネクタの寿命が延長される。
【０００９】
さらに、ケーブル端部からケーブル端部までケーブルの全長にわたって電気導体の冷却が行なわれるため、電力伝達を同一に維持しても、電気導体の導体断面積を小さくすることができる。さらに、提案された接点素子によって、媒体接続部の数が最小に低減されることで、冷却流体の流出に伴う漏電のリスクも低減する。
【００１０】
さらに、提案された接点素子は、冷却素子の配置に必要な設置スペースを大幅に縮小するのに役立つので、対応するコネクタ全体のサイズに有利に作用する。提案された接点素子とこれを用いて作製されたコネクタによって、接点素子が相応に冷却される場合、１０００  Ｖの電圧で３５０〜４００  Ａの電流を容易に伝達できるため、エネルギー蓄積装置に高い充電容量を提供することができる。このように高い充電容量を提供することにより、例えば自動車用のエネルギー蓄積装置における充電時間が大幅に短縮される。
【００１１】
有利な実施形態は、ケーブル接続領域が周側の接続部を含み、この周側の接続部は開口部を基準にして近位側に配置されることを特徴とする。ケーブルの電気導体は、周側の接続部に電気的かつ機械的に接触している。近位側に配置された接続部により、電気導体を冷却空洞に対して同軸に配置することが可能になる。このように、接続部は、ケーブル接続領域の壁によって隔離するだけで、冷却空洞内を流れる冷却流体を介して冷却することができる。
【００１２】
有利な実施形態は、ケーブル接続領域が周側のシール部を含むことを特徴とする。ケーブルの径方向内側のチューブを包囲するチューブの遠位端は、シール部に液密に配置される。こうして、漏れのリスクが大幅に低減される。
【００１３】
有利な実施形態は、本体が接触ソケットを備える接触領域を含み、冷却空洞は本体に入り込むまで延在することを特徴とする。それゆえ、冷却流体の作用は、有利には本体を介して接触ソケットまで及ぶ。
【００１４】
有利な代替の実施形態は、冷却空洞が接触領域の接触ピンに入り込むまで延在することを特徴とする。このようにして、冷却流体は接触ピンの内部まで流入するので、冷却に有利に寄与する。
【００１５】
有利な実施形態は、冷却空洞が止まり孔として形成されていることを特徴とする。これにより、接点素子用の製造費も、ケーブルを配置するための取付け費用も抑えられ、同時に望ましい冷却効果を提供することもできる。
【００１６】
有利な実施形態は、チューブ内部の第１の容積が、冷却流体用のインフロー部又はリターンフロー部を形成し、チューブ外壁と冷却空洞の内壁との間の第２の容積が、冷却流体用のリターンフロー部又はインフロー部を形成することを特徴とする。これにより、接点素子の安価かつ効率的な冷却が実現される。
【００１７】
有利には、１つの実施形態において、径方向内側に位置するチューブと、径方向内側に位置するチューブを包囲するチューブとの間の離間手段は、リターンフロー部が開放されたままとなるようにする。インフロー部は、好ましくは内側に位置するチューブ内の中心に配置され、このことは、冷却流体を常時供給することによって、インフロー部が開放されたままとなるようにする。冷却空洞の内壁を通過する冷却流体のリターンフロー部によって、ケーブル接続領域の直接の冷却が達成される。
【００１８】
本発明のもう１つの態様は、自動車を充電するための充電ステーションに関し、これには、定置ユニットと、提案されている導電接点素子のうち少なくとも２つを備えるコネクタと、このコネクタと定置ユニットとの間に配置される充電ケーブルとが含まれている。
【００１９】
本発明の別の有利な実施形態、技術的特徴及び利点を、以下に図面を用いて説明する。機能面で同等な技術的特徴には、異なる実施形態の場合にも、全ての図面において同一の符号が使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】導電接点素子の模式的縦断面図である。
【図２】ケーブルのケーブル端が配置されている接点素子の模式的縦断面図である。
【図３】ケーブルのケーブル端が配置されている接点素子の模式的縦断面図である。
【図４】図２のケーブルの横断面図である。
【図５】接続装置の模式的横断面図である。
【図６】自動車のエネルギー蓄積装置、詳細にはバッテリーに充電するための充電ステーションの模式図である。
【図７】ケーブルのケーブル端が配置されている接点素子の模式的縦断面図である。
【図８】ケーブルのケーブル端が配置されている接点素子の模式的縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、電気コネクタ用の導電接点素子２の模式的縦断面図を示す。接点素子２は、相手側コネクタの相手側接点素子を接触させるための接触領域４、及び、ケーブル（図示していない）を接続するためのケーブル接続領域６を含む。本実施例においては、接触領域４は、図示していない接触ピンが、相手側コネクタの相手側接点素子として中にソケット開口部１０を介して差込み可能である接触ソケット８の一部である。接触領域４は、接触ソケット８の内部に形成された２つのリング溝１２及び１４を含み、これらのリング溝にはそれぞれ円環状の接触リング（図示していない）を差し込むことができる。接触リングは、接触ソケット８に差込まれた接触ピンと導電接点素子２との間で導電接続を形成する。もちろん、接触領域４は、以下に説明するとおり、接触ピンとしても実施可能であり、相手側接点素子としてのソケットに差し込むことができる。
【００２２】
もちろん、他の接触原理も想到できる。例えば、スロットを設けた接触部又は接触ばねを備える接触部を使用することができる。
【００２３】
接点素子２は、接触領域４とケーブル接続領域６との間に、溝状で接点素子２の縦延在方向に直交して延在する陥凹部１８を備える固定部１６を含み、陥凹部１８は、図示していないＯリングを収容するための溝である。かかるＯリングを用いて、絶縁体と接点素子２との間のシールが創出される。固定部１６の領域では、接点素子２はコネクタ内に保持される。
【００２４】
接触領域４及び固定部１６は、本体２０の一部である。本体２０からは、ケーブル接続領域６が、実質的に中空筒状に突出し、遠位側開口部２２で終端する。遠位側開口部２２は、接点素子２の中央縦軸２６に沿って本体２０に入り込むまで延在する冷却空洞２４を開放している。冷却空洞２４は止まり孔として実施されている。
【００２５】
開口部２２から始まって、周側には拡径部２８が続いている。拡径部２８は、実質的に直円すい台の円すい面の形状を有し、円すい台は遠位方向に先細りとなる。拡径部２８の近位側には、周側のリング溝３０が続いている。拡径部２８及びリング溝３０は、周側の遠位側シール部３２を形成する。シール部３２の近位側には、ケーブルの電気導体を接触させるための周側の接続部３４が隣接する。
【００２６】
図２は、ケーブル３６のケーブル端３５が配置されている接点素子２の模式的縦断面図である。ケーブル３６は、中央縦軸３８周りに実質的に同心に取り付けられている。本発明においては、ケーブル３６又はケーブル端３５の中央縦軸３８は、接点素子２の中央縦軸２６に一致する。ケーブル３６は、中央縦軸３８から始まって径方向外側に向かい、第１の内側のチューブ４０、中央縦軸３８に沿ってらせん状に延在する離間手段４２、第２の内側のチューブ４４、導体メッシュとして構成される電気導体４６、及び外側シェル４８を含む。接続方向５０に向かって開口部２２の手前から、ケーブル端３５は被覆剥離されている。これに応じて、外側シェル４８は、末端５２で終端する。
【００２７】
第２の内側のチューブ４４及び電気導体４６を含むケーブル端３５の径方向外側部分は、開口部２２の外側で、接点素子２のケーブル接続領域６の周りに接続方向５０に延在する。したがって、ケーブル端３５の径方向外側部分は、接点素子２のケーブル接続領域６を取り囲んでいる。第２の内側のチューブ４４は、その遠位側端部５４の方に向かって、シール部３２に液密に配置されている。
【００２８】
電気導体４６は、その末端５６の方に向かって、締付カラー５８を用いて接続部３４に配置されている。締付カラー５８は、電気導体４６のケーブルメッシュを径方向内側に押込むことで、電気導体４６と接続部３４との間で確実な電気的接触を形成する。もちろん、締付カラー５８を設置する代わりに又はこれに追加して、電気導体４６は、物質的結合による接続を形成するために、接続部３４に溶接することができる。ケーブル端３５の径方向内側部分は、第１の内側のチューブ４０及び離間手段４２を含む。ケーブル端３５の径方向内側部分の遠位側開口部６０は、冷却空洞２４内に突出している。特に、第１の内側のチューブ４０の開口部は、接点素子２の近位方向に、外側に位置する電気接続部３４を越えて冷却空洞２４内に突入している。
【００２９】
第１の内側のチューブ４０の実質的に筒状の内部スペースは、冷却流体用のインフロー部６２を形成する。冷却流体は、好ましくは電気絶縁性を有し、気体又は液体とすることができる。矢印６４に沿って、冷却流体は、インフロー部６２内に圧送される。離間手段４２は、インフロー部６２の径方向内側に配置されているリターンフロー部６６が開放されたままになるようにする。インフロー部６２を介して冷却空洞２４内に案内される冷却流体は、矢印６８に沿ってリターンフロー部６６内に案内される。リターンフロー部６６は、ケーブル３６自体の中に、第１のチューブ４０の外壁と第２のチューブ４４の内壁との間にある中空筒状の容積によって形成される。冷却流体用の還流領域２５は、冷却空洞２４の止まり孔端と遠位側開口部６０によって画定される。ケーブル接続領域６の領域において、リターンフロー部６６は、第１の内側のチューブ４０の外壁とケーブル接続領域６の冷却空洞２４の内壁との間にある実質的に中空筒状の容積によって形成される。このようにして接点素子２に接続されたケーブル３６は、ケーブル端３５の領域において、収縮チューブ４９によって取り囲まれている。もちろん、第１のチューブ４０の外側のスペースを、冷却流体のインフロー部に、第１のチューブ４０の内側スペースを、冷却流体のリターンフロー部に使用することもできる。
【００３０】
図３は、ケーブル３６のケーブル端３５が配置されている接点素子２の実施形態の別の模式的縦断面図を示す。図２とは異なり、図３の接点素子２は、接触ソケット８の代わりに接触ピン７０を含み、これが接触領域４を形成する。接触ピン７０は、相手側コネクタの対応する接触ソケットに引込み可能である。さらに、冷却空洞２４は、二段式の止まり孔として実施され、第１の止まり孔７２は、接点素子２の本体２０内に突入している。第１の止まり孔７２に第２の止まり孔７４が続いており、後者は第１の止まり孔７２より小さい断面を有する。第２の止まり孔７４は、接触ピン７０に入り込むよう延在する。
【００３１】
図４は、図２のケーブル３６のＡ−Ａ線での横断面図を示す。ケーブル３６の径方向外側部分７６は、電気導体４６及び第２の内側のチューブ４４を含む。径方向外側部分７６は、外側シェル４８によって取り囲まれている。径方向内側に、径方向内側部分７８は径方向外側部分７６に続いている。径方向内側部分７８は、離間手段４２及び内側のチューブ４０を含む。
【００３２】
図５は、ケーブル３６の第２のケーブル端８２が配置されている接続装置８０の模式的横断面図を示す。接続装置８０は、別の中空筒状のケーブル接続領域８６を有しており、この領域においてケーブル端８２は実質的に図２及び３と同様に接続されている。第１の内側のチューブ４０は、内部スペース８８内に突入しており、接続管９０の上に被せられている。
【００３３】
ケーブル接続領域８６は、導電接続素子９２の一部である。基体９４は、内部スペース８８の領域内に雌ねじを備える。接続素子９２はケーブル３６の反対側に雄ねじを備えており、雄ネジはブロック上の基体９４の雌ねじにねじ込み可能である。接続素子９２又は基体９４は、電流端子９６に導電的に接続されている。基体９４は、導電性に構成されている。
【００３４】
インフロー部６２とリターンフロー部６６は、基体９４と液密になるように、電気絶縁性に構成された接続素子９８及び９９にそれぞれ接続されている。インフロー部６２とリターンフロー部６６は、図示していない冷却流体ポンプに接続されている。
【００３５】
図６は、自動車１０４のエネルギー蓄積装置１０２、特にバッテリーに充電するための充電ステーション１００の模式図である。充電ステーション１００は、定置ユニット１０６、定置ユニット１０６に固定された充電ケーブル１０８、及びコネクタ１１０を含む。コネクタ１１０は、自動車１０４の相手側コネクタ１１２に接続するために設けられている。
【００３６】
エネルギー蓄積装置１０２への充電が終了した後に、コネクタ１１０は、相手側コネクタ１１２から取外される。
【００３７】
定置ユニット１０６の第１のパワーエレクトロニクス１１４は、例えば公共又は個人用の電力網に接続されており、直流を生成する。定置ユニット１０６は、図４の各ケーブル３６Ａ及び３６Ｂの電気導体４６Ａ及び４６Ｂにパワーエレクトロニクス１１４を接続する図５の２つの接続装置８０Ａ及び８０Ｂを含む。図１〜３のコネクタ１１０の接点素子２Ａ及び２Ｂは、相手側コネクタ１１２の相手側接点素子１２２Ａ及び１２２Ｂに接続されている。相手側接点素子１２２Ａ、１２２Ｂは、自動車１０４の第２のパワーエレクトロニクス１２４にそれぞれ導電性に接続されている。これにより、生成された直流は、充電ステーション１００の第１のパワーエレクトロニクス１１４から自動車１０４の第２のパワーエレクトロニクス１２４まで流れる。パワーエレクトロニクス１２４は、供給される電気エネルギーに応じて、エネルギー蓄積装置１０２に充電する。
【００３８】
さらに、定置ユニット１０６は、冷却流体ポンプ１２６を含む。冷却流体は、接続装置８０Ａ及び８０Ｂを介して、ケーブル３６Ａ、３６Ｂのそれぞれのインフロー部６２Ａ及び６２Ｂ内に圧送される。このために、冷却流体ポンプ１２６は、ケーブル３６Ａ、３６Ｂのリターンフロー部６６Ａ及び６６Ｂから冷却流体を取り出す。冷却流体は、接点素子２Ａ及び２Ｂまで送られ、ここから、それぞれのリターンフロー部６６Ａ、６６Ｂを介して定置ユニット１０６内に戻る。
【００３９】
図７は、ケーブル３６のケーブル端３５が配置されている接点素子２の模式的縦断面図である。図２とは異なり、シール部３２は、冷却空洞２４用の止まり孔内の径方向内側に配置されている。締付リング１２６及び２つのＯリング１２８と１３０は、第２のチューブ４４の遠位端５４の外壁に液密に当接している。第２のチューブ４４は、締付リング１２６及び２つのＯリング１２８と１３０によって径方向外側から加えられる力に抗して作用するのに十分な内部応力を有する。締付リング１２６及び２つのＯリング１２８と１３０は、それぞれ対応するシール部３２の内面溝内に配置されている。冷却空洞２４は、直径方向段差１３２によって径方向内側にあるシール部３２に移行する。
【００４０】
接点素子２の接続部３４は、２つの環状のビード１３４及び  １３６を含む。さらに、収縮チューブ４９と電気導体４６との間のケーブル接続領域６には、導電性を有する金属スリーブ１３８が配置されている。ビード１３４及び１３６の領域では、電気導体４６及び金属スリーブ１３８から成る複合体が、ビード１３４及び１３６に突入するようにプレスされている。収縮チューブ２４は、接続部３４の領域で、電気接点を絶縁する。これにより、接点素子２とケーブル３６との間の結合部の機械的安定性が改善される。さらに、金属スリーブ１３８によって、電気導体４６と接続部３４との間を流れる電流量が、周方向に実質的に同じ大きさになることにより、個々の箇所で熱エネルギー入力が大きくなるリスクが低減される。
【００４１】
図８は、ケーブル３６のケーブル端３５が配置されている接点素子２の模式的縦断面図である。図７とは異なり、内側に位置するシール部３２内には、２つのＯリング１４２と１４４の間にクランプスリーブ１４０が配置されており、シール部３２は対応する内面形状を有している。クランプスリーブ１４０は、第１の領域１４６がシール部３２の内壁に支持されているので、第１の領域からスリーブの縦方向に離間した第２の領域１４８によって、第２のチューブ４４を液密に締め付ける。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019535097.tif 000009
【図８】
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【国際調査報告】
2019535097.tif 000011
2019535097.tif 000012
2019535097.tif 000013
2019535097.tif 000014
2019535097.tif 000015
2019535097.tif 000016