(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的に近接して配置される第１の電気部品および第２の電気部品を導電性接続するための接続装置であって、
前記第１の電気部品に対応する相手側コンタクト要素（７）と接触するための第１コンタクト要素（１）と、
前記第２の電気部品に対応する相手側コンタクト要素（７）と接触するための第２コンタクト要素（１）と、
前記接続装置を前記第１の電気部品に固定する第１取付部（２）と、前記接続装置を前記第２の電気部品に固定する第２取付部（２）と、前記第１取付部（２）および前記第２取付部（２）を接続するハウジング部（４）とを含み、前記第１取付部（２）内に前記第１コンタクト要素（１）を有し、かつ前記第２取付部（２）内に前記第２コンタクト要素（１）を有し、前記ハウジング部（４）は、エラストマーにより形成されて柔軟性を有し、前記第１取付部（２）と前記第２取付部（２）との相対的な移動を限定的に可能にするように形成されているハウジングと、
前記ハウジング内に収容された状態において、前記第１コンタクト要素（１）と前記第２コンタクト要素（１）とを導電性接続するとともに、前記ハウジングに収容されていない初期状態においては、前記ハウジング内部の範囲でカーブ形状に延設されるフレキシブル導体（５）とを備え、
前記ハウジングは、前記フレキシブル導体（５）のシールドを形成し、
前記フレキシブル導体（５）は、前記第１取付部（２）および前記第２取付部（２）が受ける外部荷重に応じて、前記第１取付部（２）および前記第２取付部（２）の相対的な移動を吸収する
ことを特徴とする接続装置。
【請求項２】
前記ハウジングは、材料として金属粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
【請求項３】
前記エラストマーは、金属粒子を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の接続装置。
【請求項４】
前記第１コンタクト要素（１）および前記第２コンタクト要素（１）は、プラグコンタクト要素の形状に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に載の接続装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の接続装置を用いて導電性接続される少なくとも２つの部品を備える自動車の電気駆動ユニット。
【請求項６】
パワーエレクトロニクスシステムは、高電圧により作動される電気駆動モータと、前記接続装置を用いて接続されることを特徴とする請求項５に記載の電気駆動ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気部品、例えば自動車の電気駆動ユニットの部品を接続する導電性の接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型電気駆動ユニットは、少なくとも１つの電気駆動モータと、電動駆動モータおよびパワーエレクトロニクスシステムに直接フランジ接続された変速装置とを備える電動自動車（一部のみ電動のものを含む）に組み込まれることが知られている。このような駆動ユニットとしては、例えば特許文献１が知られている。特許文献１において、パワーエレクトロニクスシステムは、駆動モータのすぐ近傍に配置されるが、駆動モータには直接固定されず、自動車のシャシのクロスビームに固定される。パワーエレクトロニクスシステムと駆動モータとの電気的な接続は、ケーブルを経由する既知の方法で実行できる。ケーブルを用いた接続による距離は、駆動モータ及びパワーエレクトロニクスシステムが空間的に近接しているため、非常に短い。パワーエレクトロニクスシステムと駆動モータとをケーブルを用いて電気的に接続する利点の１つは、ケーブルの柔軟性の結果として、接続される部品間の相対的な移動を吸収することができるので、自動車の組み立てに際して相互に独立して取り付けが可能となることである。一方、このようなタイプの電気的な接続の不利な点は、特に、組み立てにかかわる作業量の増加である。
【０００３】
したがって、パワーエレクトロニクスのコンタクト要素を、駆動モータの対応する相手側コンタクト要素に直接的に接触させる場合に、特許文献１のように、駆動ユニット内のパワーエレクトロニクス及び駆動モータ間の空間的近接を利用することは、それら２つの部品を互いに電気的に直接接続するために好適である。自動車の構造に対して部品を独立して取り付けることに起因するコンタクト要素間の相対的な移動は、２つの部品の対応するコンタクト要素が互いに摺動できることにより吸収される。しかし、この場合に摺動に起因する摩耗は、耐用年数や、特に電気的な接続に関する動作についての信頼性にも負の影響を与える場合があるので、問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０４０８９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この先行技術から出発して、本発明は、特に特許文献１などで知られている自動車の電気駆動ユニットにおける駆動モータ及びパワーエレクトロニクスシステムのように、互いに空間的に近接して配置され、かつ一定の範囲内で、相対的に移動可能な部品の電気的な接続を、好適に可能にするという目的に基づくものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１による接続装置によって解決される。このような接続装置を好適に利用した自動車の電気駆動ユニットは、請求項１２の主題である。本発明による接続装置及び本発明による駆動ユニットの好適な態様は、従属請求項の主題であり、その態様を以下の発明の記載において説明する。
【０００７】
本発明による電気部品の導電性接続のための接続装置は、
−  電気部品の第１に対応する１つまたは複数の相手側コンタクト要素と接触するための少なくとも１つの、好ましくは複数の第１コンタクト要素と、
−  電気部品の第２に対応する１つまたは複数の相手側コンタクト要素と接触するための少なくとも１つの、好ましくは複数の第２コンタクト要素と、
−  各々が、第１コンタクト要素を第２コンタクト要素に導電性接続する、具体的には第１コンタクト要素又は第２コンタクト要素の数に対応する複数のフレキシブル導体と、
−  フレキシブル導体を収容し、かつ第１取付部内に第１コンタクト要素を（好ましくは固定して）有し、かつ第２取付部内に第２コンタクト要素を（好ましくは固定して）有するハウジングであって、第１取付部と第２取付部との相対的な移動を可能にするか、又は妨げないように形成される（好ましくは大部分が閉鎖、又は完全に閉鎖された）ハウジングとを少なくとも備える。
【０００８】
互いに空間的に近接して配置された電気部品は、本発明による接続装置を用いて互いに電気的に接続することができる。フレキシブル導体を収容するハウジングの構造とフレキシブル導体の柔軟性との組み合わせにより、相対的な移動は、摺動接点を利用することなく吸収することができる。したがって本発明による接続装置は、相対的な移動に起因するいかなる摩耗増加も受けず、かつ長期間にわたる安全な電気的接続を保証することができる。先行技術のような単純なケーブルを用いた電気部品の接続と比較すると、本発明による接続装置は、個別の伝送路を含むユニットとしての取り扱いが簡易である。
【０００９】
本発明による接続装置の好ましい実施態様において、取付部は、構造的に固定される場合があるが、その結果、コンタクト要素の固定した位置決めが可能となり、対応する相手側コンタクト要素との信頼性の高い接触を確実にすることができる。
【００１０】
相対的な移動が可能なハウジングの特性は、好ましくは、取付部を接続するハウジング部が、柔軟性を有することにより実現される。このように変形可能である結果、接続装置を用いて電気的に接続された部品に関する相対的な移動は吸収することができる。一方、別の実施態様によれば、相対的な移動が可能なハウジングの特性は、２つ以上のハウジング部が、互いに対して可動であり、かつ、特に入れ子状に伸縮自在であることにより実現できる。
【００１１】
取付部を接続するハウジング部の可撓性は、ハウジング部に利用される材料（又は複数種類の材料）の可撓性及び弾性に起因する。このようなハウジング部は、少なくとも一部が（例えば天然ゴム又はシリコーンゴムを主成分とする）エラストマーにより形成することができる。また、構造的手段（例えば一体型連接部）によってハウジング部の可撓性を実現することも可能である。
【００１２】
接続装置を用いて、部品の安全かつ長持ちする接続を確実に行うために、取付部は、接続装置を部品に固定する接続手段（例えばボア、プランジャーピン又はクランプピン、スナップインフック等）を備えても良い。取付部の固定のための構造により、接続装置の部品への固定を強化することができる。
【００１３】
本発明による接続装置の別の好ましい実施態様において、ハウジングに収容されていない初期状態（すなわち、部品に由来する力を受けない状態）で、フレキシブル導体は、ハウジング内部の範囲でカーブ形状（同様に多重にカーブした、例えばＳ字形状の）に延設される。この構成により、コンタクト要素間の距離を初期状態よりも長くする原因となる部品間の相対的な移動は拡大されることなく、フレキシブル導体によって確実に吸収可能となる。
【００１４】
好ましくは、フレキシブル導体は、アース用ストラップとして形成されるか、又はアース用ストラップにより形成されても良い。これらの導体は、特に（例えば銅線でできた）ワイヤ編組からなる矩形又はヒモ状の可撓性の導体である。このようなフレキシブル導体は、高電流においても良好な可撓性を示すので、部品間の高電流（特に１００Ａ以上になり得る電流）の伝送を目的とした本発明による接続装置の好ましい利用に特に適している。
【００１５】
本発明による接続装置の別の好ましい実施態様において、ハウジングは、その少なくとも一部が導電性を有するシールドを形成する。そのために、ハウジングは、例えば、全部又は少なくとも一部が金属により形成される。同様に、ハウジングの全部又は少なくとも一部は、金属コーティングにより形成される。好ましくは、ハウジングの材料は、金属粒子を含み、その結果遮蔽効果が得られる。この結果は、ハウジングの少なくとも一部が、金属粒子を含む１種類又は複数種類のエラストマーにより形成される場合に、特に好ましく実現される。
【００１６】
本発明による接続装置のコンタクト要素と、部品の相手側コンタクト要素との間において簡便かつ安全な接触を確実に行うために、コンタクト要素は、相手側プラグコンタクト要素とのプラグ接続を形成するプラグコンタクト要素の形状に合わせて形成されることが好ましい。特に好ましくは、本発明による接続装置のプラグコンタクト要素は、ピン形状であっても良く、かつ部品のソケット形状に対応した相手側プラグコンタクト要素に差し込むような形状であっても良い。特に、このような形状は、相手側プラグコンタクト要素を、部品に皿穴を開けるように一体化することを可能にし、その結果として、相手側プラグコンタクト要素に関して接点保護を実現することができるので、結果として、高電圧に対応できる可能性がある。
【００１７】
本発明による接続装置を好適に利用することにより、自動車の電気（牽引）駆動ユニットの少なくとも２つの部品を導電性接続することができる。このような結果は、それらの部品が互いに空間的に近接して配置され、かつ／又は、自動車の作動中に部品の間で相対的な移動が限定的に可能なように自動車に一体化されて形成される場合に、特に当てはまる。
【００１８】
接続装置は、特に、パワーエレクトロニクスシステムを、高電圧で作動される電気駆動モータに接続するために利用できる（すなわち、自動車の電気牽引駆動としての機能を果たす）。このようなパワーエレクトロニクスシステムは、例えば自動車のトラクションバッテリによって供給される直流電圧を交流電圧、特には駆動モータ用の３相交流電圧に変換する少なくとも１つのインバータを含む。
【００１９】
本発明においては、「高電圧」とは、交流電圧の場合には３０Ｖ以上の電圧を意味し、かつ直流電圧の場合には６０Ｖ以上の電圧を意味する。
【００２０】
本発明を、図面に例示する代表的な実施態様を参照して、以下で更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による接続装置の斜視図を示す。
【図２】図１による接続装置の斜視断面図を示す。
【図３】図１及び図２の接続装置を用いて導電性接続される２つの部品が一体となった本発明による駆動ユニットの斜視図を示す。
【図４】図３による駆動ユニットの斜視断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図に示した本発明による接続装置の実施態様は、３本のピン形状で金属性の（プラグ）コンタクト要素１を２グループ備える。各グループのコンタクト要素１は、それぞれハウジングの取付部２に固定して配置される。取付部２は、固定のための貫通開口部を備え、コンタクト要素１は、貫通開口部の内部を伸長する。コンタクト要素１のプラグ側端部は、ハウジング外部に突出して形成され、コンタクト要素１の導体側端部は、ハウジング内部に突出して形成される。コンタクト要素１と取付部２との接続は、例えば摩擦による係合方法又は形状による係合方法で実現され、かつ／又は材料による係合を用いて（例えば接着剤による固着によって）実現される。
【００２３】
矩形形状である取付部２は、概して剛性の材料（例えばプラスチック）から形成され、かつ固定アパーチャ３を有し、接続装置を電気接続される部品に固定するための固定手段（例えば係止ボルト又はねじ付きボルト）は固定アパーチャ３に挿入される。
【００２４】
ハウジングは、取付部２を接続するハウジング部４を備え、ハウジング部４は、エラストマーから形成され、そのために比較的高い可撓性（同様に、特には弾性）を示す。したがって、２つの取付部２は、範囲内で任意の方向に相対的に移動することが可能である。
【００２５】
ハウジングにおいて互いに反対向きに配置される２つのコンタクト要素１は、アース用ストラップとして形成された導体５により接続される。コンタクト要素１の導体側端部と導体５との接続は、例えば、はんだ付けによって実現される。導体５をアース用ストラップとして形成することで、導体５は、比較的大きな断面積による高電流の伝送に適合しつつ、比較的柔軟であり、その結果、取付部２同士の相対的な移動を妨げない。導体は、電気的に絶縁されたシース（外被）によって被覆される。
【００２６】
接続装置の初期状態において、すなわちいかなる外部荷重も受けない状態における固有の安定性の結果としてハウジングが取る形状において、導体５は、カーブ形状に延設される。この構成により、２つの取付部２の間の距離を長くする原因となる２つの取付部２の間の相対的な移動が拡大されることなく、導体５によって吸収可能となる。ハウジングの場合には、対照的に、取付部２を接続するハウジング部４は、伸長される。一方で、相対的な移動が、取付部２間の距離を短くする原因となる場合には、カーブ形状の曲率半径を下げることにより、導体５によって吸収することができる。ハウジング部４は、結果として圧縮又は他の方法で変形される（膨出又は屈曲される）。
【００２７】
複数の電気粒子（図示せず）が、取付部を接続するハウジング部４のエラストマー内部に分布している。これらは、ハウジング内に配置された導体５のシールドを形成し、電場又は磁場において、吸収と放出との少なくとも一方を低減する。この遮蔽効果は、導体５を被膜する部分に加えて、ハウジング部４が、３つの導体５のうち外側の（２つの）導体５を、中央の導体５から空間的に分離する２つの隔壁１０を備えることにより更に強化される。
【００２８】
図３及び図４は、本発明において、自動車の駆動ユニットにおける２つの電気部品が、接続装置を用いてどのように互いに導電性接続されるかを示す。
【００２９】
それぞれについて、ハウジング６並びに部品のプラグコネクタ部の一部のみを示す。プラグコネクタ部は、それぞれ３つの（相手側）コンタクト要素７を備え、そのプラグ側端部は、ソケット形状に形成され、プラグ側端部に対して接続装置の対応するピン形状のコンタクト要素１のプラグ側端部が差し込まれる。各場合において、それぞれの相手側コンタクト要素７におけるプラグ側端部内の周溝内に配置され、放射状に広げられた環状弦巻ばね８は、安全な電気接触を保証する。
【００３０】
相手側コンタクト要素７の導体側端部は、各々が、ケーブル導体（図示せず）の剥離された端部を（例えば、はんだ付けによって）収容及び固定するための止め穴状の開口部を有する。
【００３１】
相手側コンタクト要素７は、対応するプラグコネクタ部のハウジング９内に固定される。プラグコネクタ部のハウジング９は、次に関連する部品のハウジング６に固定される。部品と、接続装置のそれぞれの取付部２との機械的な接続は、接続装置の取付部２が有する固定アパーチャ３及び同様の固定手段（図示せず）を用いて（プラグ接続によって実現される機械的な接続に加えて）実現される。
【００３２】
接点の領域における部品と接続装置との基本的には固定した接続にもかかわらず、導体５と、取付部２を接続するハウジング部４との柔軟性は、２つの部品間の相対的な移動を可能にする。
【００３３】
部品間の相対的な移動は、例えば、部品が互いに固定されずに、自動車の構造に互いに独立して取り付けられる場合に、例えば１ｃｍに達し得る。
【００３４】
部品は、例えば自動車のパワーエレクトロニクスシステムと、電気駆動モータとを含んでも良い。パワーエレクトロニクスシステムは、駆動モータに電気エネルギーを３相交流電圧の形で供給する。したがって、接続装置は、３つの伝送路も形成する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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