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EP4174295B1 - Anschlussstift - Google Patents

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Publication number
EP4174295B1
EP4174295B1 EP22197618.6A EP22197618A EP4174295B1 EP 4174295 B1 EP4174295 B1 EP 4174295B1 EP 22197618 A EP22197618 A EP 22197618A EP 4174295 B1 EP4174295 B1 EP 4174295B1
Authority
EP
European Patent Office
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pin
cooling
region
connection
terminal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP22197618.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4174295A1 (de
Inventor
Holger BRENNER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberspaecher Exhaust Technology GmbH and Co KG
Original Assignee
Purem GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Purem GmbH filed Critical Purem GmbH
Publication of EP4174295A1 publication Critical patent/EP4174295A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4174295B1 publication Critical patent/EP4174295B1/de
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    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2215/00—Fins
    • F28F2215/04—Assemblies of fins having different features, e.g. with different fin densities

Definitions

  • connection pin which is used, for example, in a connection unit for electrically contacting a heating conductor of an exhaust gas heater of an exhaust system of an internal combustion engine in order to electrically contact an exhaust gas heater arranged in an exhaust gas guide component and around which an exhaust gas flow of an internal combustion engine guided in the exhaust gas guide component can flow.
  • connection units used in connection with exhaust systems of internal combustion engines comprise a generally one-piece connection pin which is electrically insulated and carried in a pin carrier and is carried via the pin carrier on an exhaust gas routing component, for example an exhaust pipe or a housing that carries the exhaust gas.
  • the connection pin projects with an inner connection area into the inner volume of the exhaust gas routing component and is electrically connected in this inner connection area to a heating conductor connection area of a heating conductor of such an exhaust gas heater, for example by soldering.
  • the connection pin In an outer connection area located outside the exhaust gas routing component, the connection pin can be connected to a voltage source via a cable or the like.
  • the various components of an exhaust system heat up due to the exhaust gas flowing through it.
  • the operation of the exhaust gas heater also leads to a heating of the various components carrying the heating current, in particular the connection units used for the electrical connection to the heating conductor of the exhaust gas heater or the connection pins thereof.
  • This also heats a cable connected to such a connection pin in the outer connection area, which generally has an electrically conductive core and a surrounding sheath made of electrically insulating material, for example plastic material. If the cable heats up too much, this can damage the sheath and, in extreme cases, even cause it to catch fire.
  • connection pin according to the preamble of claim 1 is known from DE 695 01 049 T2
  • a cooling element with a ring-like cooling element body surrounding the cooling area of the connection pin and a plurality of disk-like cooling fins that follow one another in the direction of a pin body longitudinal axis of the connection pin and extend radially outward from the cooling element body is arranged on the cooling area.
  • connection pin in particular for a connection unit for electrically contacting a heating conductor of an exhaust gas heater of an exhaust system of an internal combustion engine, in which an excessive thermal load on components in contact therewith is avoided.
  • the cooling surface formation comprises a plurality of successive cooling surfaces spaced apart in the circumferential direction around the longitudinal axis of the pin body. Cooling fins preferably extending substantially in the direction of the longitudinal axis of the pin body.
  • connection pin By providing the cooling surface formation, an enlarged surface is provided on the connection pin, via which heat absorbed or generated in the connection pin can be released to the environment. Overheating of, for example, a cable connected to such a connection pin can thus be prevented.
  • An easy-to-implement, yet stable connection of the cooling element to the pin body can be achieved, for example, by securing the cooling element to the cooling area by means of a press fit and/or material bond.
  • a large surface area available for the dissipation of heat can be provided, for example, by the cooling element comprising a ring-like cooling element body surrounding the cooling region and a plurality of cooling fins extending radially outward from the cooling element body.
  • the cooling surface formation can comprise a plurality of cooling fins that follow one another at a mutual distance in the direction of the pin body longitudinal axis and surround the pin body longitudinal axis in a ring-like manner.
  • the thickness of at least one, preferably each, cooling fin can increase in the radially outward direction.
  • cooling area is designed to expand radially in the direction of the feedthrough area, when providing the cooling surface formation at a cooling element is pressed onto this radially expanding cooling area of the cooling element body of the cooling element.
  • At least a part of the cooling surface formation can be formed as an integral part of the cooling region.
  • the cooling surface formation comprises at least one groove-like depression, preferably a plurality of groove-like depressions arranged at a mutual distance from one another, in the cooling region.
  • At least one groove-like depression can preferably be designed to completely surround the longitudinal axis of the pin body and/or at least one groove-like depression can preferably be designed to extend substantially in the direction of the longitudinal axis of the pin body.
  • the cooling region is arranged in the direction of the pin body longitudinal axis between the outer connection region and the feedthrough region.
  • the invention further relates to a connection unit for electrically contacting a heating conductor of an exhaust gas heater of an exhaust system of an internal combustion engine, comprising a connection pin designed according to the invention and carried in an electrically insulated manner on a pin carrier.
  • connection pin can be supported on the pin carrier by preferably ceramic insulating material.
  • the invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine, comprising an exhaust gas heater arranged in an exhaust gas guide component with a heating conductor with at least one heating conductor connection region, preferably two heating conductor connection areas, wherein a connection unit constructed according to the invention is provided in association with at least one heating conductor connection area, preferably each heating conductor connection area, wherein the pin carrier of the connection unit is fixed to the exhaust gas guide component and the connection pin of the connection unit passes through an opening provided in the exhaust gas guide component and is electrically conductively connected in its inner connection area to a heating conductor connection area of the heating conductor.
  • the Fig. 1 and 2 show a section of an exhaust system of an internal combustion engine for a motor vehicle, generally designated 10.
  • the exhaust system 10 comprises a tube-like exhaust gas guide component 12, in the inner volume of which an exhaust gas flow emitted by an internal combustion engine is guided.
  • An exhaust gas heater 14, only partially shown, is arranged in the exhaust gas guide component 12.
  • the exhaust gas heater 14 comprises a Design example with heating conductor 16 constructed from flat material with two heating conductor connection areas 18, 20.
  • connection units 22, 24 which are identical to one another, for example, and not according to the invention, to cables 26, 28 used as voltage supply lines leading to a voltage source.
  • connection units 22, 24, which are preferably identical in construction, comprises a pin carrier 30, which is constructed, for example, from metal material and is fixed in the area of a through-opening 32 of the exhaust gas guide component 12 on the outer surface thereof, for example by welding or soldering to produce a gas-tight seal.
  • a connection pin, generally designated 36, is carried in the pin carrier 30 and electrically insulated from it by electrically insulating material 34, for example ceramic material.
  • the connection pin 36 has a pin body 38, which is constructed, for example, in one piece or possibly composed of several parts, which is elongated in the direction of a pin body longitudinal axis L.
  • the pin body 38 is carried on the pin carrier 30 by means of the electrically insulating material 34.
  • the lead-through region 40 can be embedded in the electrically insulating material and can thereby be fixed to the pin carrier 30.
  • Other configurations are also conceivable in which the lead-through region 40 is supported on the pin carrier 30 with respect to the pin carrier 30 via disk-like elements made of the electrically insulating material and prestressing elements or the like inserted therein.
  • connection unit 22 shown in the example is connected to the heating conductor connection area 18 in a mechanically stable and electrically conductive manner, for example by soldering or welding.
  • the cable 26 is connected to the cable 26 by a connection unit 22 shown in more detail.
  • the cable 26 has a core 46 made of copper material or another electrically conductive material, for example, and a jacket 48 surrounding it made of electrically insulating material, for example plastic material.
  • the cable 26 has a connection element 50 which grips around the jacket 48 like a clamp and is thus firmly connected to it.
  • the end region of the core 46 protruding beyond the jacket 48 is electrically conductively connected to the connection element 50, for example by clamping and/or soldering.
  • connection element 50 also has a sleeve-like connection region 52 which is pressed onto the outer connection region 44 of the pin body 38 in the direction of the pin body longitudinal axis L and is thus connected to it in an electrically conductive and mechanically stable manner.
  • the pin body 38 can be designed to expand radially, for example conically, towards the inner connection region 42, at least in its length section providing the outer connection region 44, so that a stable connection is achieved by pressing on the connection element 50.
  • the connection region 52 could be fixed to the outer connection region 44 by a fastening element, such as a nut or the like screwed onto the outer connection region, or/and by material bonding to the outer connection region 44.
  • the pin body 38 or the connecting pin 36 has a cooling area generally designated 54.
  • a cooling surface formation generally designated 56 is provided on the connecting pin 36, which provides a comparatively large surface for thermal interaction with the ambient air surrounding the connecting pin 36.
  • a cooling surface formation 56 described below in various embodiments, is characterized in that it has a larger outer surface for thermal interaction with the ambient air, than a connection pin 36 constructed in this length range, i.e. the cooling area 54, with a purely cylindrical outer surface.
  • the cooling surface formation 56 is provided on a cooling element 58 that is separate from the pin body 38, i.e. designed as an independent component.
  • the cooling element 58 which is constructed, for example, from metal material, has a sleeve-like cooling element body 60, which has a preferably ring-like closed structure and surrounds the cooling region 54 of the pin body 38.
  • the cooling element 58 can be secured to the pin body 38 by a press fit.
  • the pin body 38 could, for example, also be designed to expand radially in its cooling region 54 in the direction of the inner connection region 42, for example conically.
  • it is also possible to provide a material-locking connection between the pin body 38 and the cooling element body 60 for example by welding, soldering or gluing.
  • a connection by form-fitting, for example screwing, is also possible.
  • the cooling element 58 has heat transfer fins 62 which extend radially outward from the cooling element body 60 and surround the cooling element body 60 or the pin body longitudinal axis L in a ring-like manner.
  • the ring-like or plate-like cooling fins 62 which follow one another in the direction of the pin body longitudinal axis 38 form ring-like or groove-like depressions 64 between them.
  • This structure of cooling fins 62 which are arranged at a distance from one another and follow one another in the direction of the pin body longitudinal axis L provides a very large surface area. On this surface, heat generated in the pin body 38 or the connection pin 36 by the electrical current flowing therein or heat transferred to it by the exhaust gas flowing around the inner connection area 42 can be released to the air surrounding the cooling element 58. Excessive heating of the cable 26 or 28 connected to a respective connection unit 22 or 24 can thus be avoided.
  • connection unit or a connection pin therefor is described in Fig. 3
  • Components previously described with reference to the Fig. 1 and 2 Components that correspond to those described in terms of structure or function are designated by the same reference numerals.
  • the cooling surface formation 56 forms an integral part of the pin body 38 in its cooling region 54.
  • the cooling surface formation 56 comprises a plurality of cooling fins 62 surrounding the pin body longitudinal axis L in a ring-like manner with ring-like or groove-like depressions 64 formed between them.
  • the provision of the plurality of cooling fins 62 following one another in the direction of the pin body longitudinal axis L provides a comparatively large surface area on which heat can be transferred to the air surrounding the pin body 38.
  • connection unit 22 is shown in Fig. 4 shown.
  • the cooling surface formation 56 comprises a cooling element 58 designed as a separate component with a cooling element body 60 that surrounds the cooling region 54 of the pin body 54 in a ring-like manner.
  • a plurality of cooling fins 62 extend radially outwards from the cooling element body 60, so that a fan-like or, in axial view, star-like structure is formed by cooling fins 62 that are elongated in the direction of the pin body longitudinal axis L and gaps 64 that form between them.
  • the fin thickness i.e. the dimension of the cooling fins 62 in the circumferential direction, increases from the radially inside to the radially outside. This means that the cooling fins 62 provide comparatively large end faces 66 in their radially outer end regions, which also contribute to the surface area that can be used to release heat into the ambient air.
  • Cooling surface formation 56 comprises two groove-like depressions 68, 70 provided at an axial distance in the cooling region 54 and surrounding the longitudinal axis L of the pin body in a ring-like manner, preferably without interruption.
  • These groove-like depressions 68, 70 which are located at a greater axial distance from one another, also contribute to enlarging the surface of the pin body 38 in its cooling region 54 and thus to an increased thermal interaction with the ambient air.
  • such groove-like depressions could also be designed to extend in the direction of the pin body longitudinal axis L.
  • axially extending groove-like depressions could also be formed between the two groove-like depressions 68, 70 surrounding the pin body longitudinal axis L in a ring-like manner, as in Fig. 5 illustrated by the groove-like depression 72 shown with dashed lines.
  • cooling surface formation that increases the surface area that can be used for thermal interaction with the ambient air, efficient dissipation of heat generated in the connection pin 38 or transferred to it to the outside is ensured, so that in particular thermal overloading of a cable connected to such a connection pin 36 can be avoided.
  • the dimensioning of the cooling surface formation for example the number of cooling fins or groove-like depressions, can be adjusted depending on the expected amount of heat to be dissipated to the environment. For this purpose, the axial extent, the radial extent and also the number of cooling fins or groove-like depressions can be selected accordingly.
  • the cooling fins can also be designed in the form of rod-like or pin-like projections extending from radially inward to radially outward, which can be arranged one after the other in a ring-like structure in the circumferential direction around the longitudinal axis of the pin body and/or can be arranged one after the other in a line-like structure in the direction of the longitudinal axis of the pin body.
  • Such structures which increase the surface area available for dissipating heat to the environment can be used in particular These can also be contours that occur during production, such as wave relief cuts or draft angles when the pen body is manufactured as a cast part.
  • one or more cooling elements can have both axially extending cooling fins, as in Fig. 4 shown, as well as ring-like cooling fins, as in Fig. 2
  • the cooling surface formation is provided as an integral component of the connecting pin 38, such a combination of different types of cooling fins or of structures serving to provide a larger heat transfer surface, such as groove-like depressions, is possible.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anschlussstift, der beispielsweise in einer Anschlusseinheit zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters eines Abgasheizers einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine dazu genutzt wird, einen in einer Abgasführungskomponente angeordneten und von einem in der Abgasführungskomponente geführten Abgasstrom einer Brennkraftmaschine umströmbaren Abgasheizer elektrisch zu kontaktieren.
  • Die in Verbindung mit Abgasanlagen von Brennkraftmaschinen eingesetzten Anschlusseinheiten umfassen einen im Allgemeinen einstückig ausgeführten Anschlussstift, welcher elektrisch isoliert in einem Stiftträger getragen ist und über den Stiftträger an einer Abgasführungskomponente, beispielsweise einem Abgasrohr oder einem das Abgas führenden Gehäuse, getragen ist. Der Anschlussstift ragt mit einem inneren Verbindungsbereich in das Innenvolumen der Abgasführungskomponente hinein und ist in diesem inneren Verbindungsbereich mit einem Heizleiter-Verbindungsbereich eines Heizleiters eines derartigen Abgasheizers beispielsweise durch Verlöten elektrisch leitend verbunden. In einem außerhalb der Abgasführungskomponente liegenden äußeren Verbindungsbereich kann der Anschlussstift über ein Kabel oder dergleichen an eine Spannungsquelle angeschlossen werden.
  • Im Betrieb einer Brennkraftmaschine erwärmen sich die verschiedenen Komponenten einer Abgasanlage durch das darin strömende Abgas. Auch der Betrieb des Abgasheizers führt zu einer Erwärmung der verschiedenen den Heizstrom führenden Komponenten, insbesondere auch der die elektrische Verbindung mit dem Heizleiter des Abgasheizers eingesetzten Anschlusseinheiten bzw. der Anschlussstifte derselben. Dadurch wird auch ein im äußeren Verbindungsbereich an einen derartigen Anschlussstift angeschlossenes Kabel erwärmt, welches im Allgemeinen einen elektrisch leitenden Kern und einen diesen umgebenden Mantel aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise Kunststoffmaterial, aufweist. Eine zu starke Erwärmung des Kabels kann zu einer Beschädigung des Mantels, im Extremfall sogar zur Entzündung desselben führen.
  • Ein Anschlussstift gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 695 01 049 T2 bekannt. Bei diesem bekannten Anschlussstift ist an dem Kühlbereich ein Kühlelement mit einem den Kühlbereich des Anschlussstifts umgebenden, ringartigen Kühlelementkörper und einer Mehrzahl von in Richtung einer Stiftkörper-Längsachse des Anschlussstifts aufeinander folgenden, von dem Kühlelementkörper nach radial außen sich erstreckenden, scheibenartigen Kühlrippen angeordnet.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Anschlussstift, insbesondere für eine Anschlusseinheit zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters eines Abgasheizers einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, bei welchem eine übermäßige thermische Belastung von damit in Kontakt stehenden Komponenten vermieden wird.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Anschlussstift, insbesondere für eine Anschlusseinheit zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters eines Abgasheizers einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend einen in Richtung einer Stiftkörper-Längsachse langgestreckten Stiftkörper mit:
    • einem äußeren Verbindungsbereich zur Verbindung einer Spannungsversorgungsleitung mit dem Anschlussstift,
    • einem Kühlbereich,
    • einem Durchführungsbereich zum elektrisch isolierten Durchführen des Stiftkörpers durch einen Stiftträger einer Anschlusseinheit,
    • einem inneren Verbindungsbereich zur Verbindung des Anschlussstifts mit einem Heizleiter eines Abgasheizers,
    wobei in dem Kühlbereich eine Kühlflächenformation vorgesehen ist.
  • Die Kühlflächenformation umfasst eine Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung um die Stiftkörper-Längsachse aufeinander folgenden, vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung der Stiftkörper-Längsachse sich erstreckenden Kühlrippen.
  • Durch das Vorsehen der Kühlflächenformation wird eine vergrößerte Oberfläche am Anschlussstift bereitgestellt, über welche im Anschlussstift aufgenommene bzw. generierte Wärme zur Umgebung abgegeben werden kann. Eine Überhitzung beispielsweise eines an einen derartigen Anschlussstift angeschlossenen Kabels kann somit verhindert werden.
  • Um eine derartige Kühlflächenformation unabhängig von der Struktur des Anschlussstifts in optimierter Art und Weise ausgestalten zu können, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Teil der Kühlflächenformation an einem im Kühlbereich an dem Stiftkörper festgelegten Kühlelement ausgebildet ist.
  • Eine einfach zu realisierende, gleichwohl stabile Verbindung des Kühlelements mit dem Stiftkörper kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Kühlelement durch Presspassung oder/und Materialschluss an dem Kühlbereich festgelegt ist.
  • Eine große für die Abgabe von Wärme zur Verfügung stehende Oberfläche kann beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass das Kühlelement einen den Kühlbereich umgebenden, ringartigen Kühlelementkörper und eine Mehrzahl von von dem Kühlelementkörper nach radial außen sich erstreckenden Kühlrippen umfasst.
  • Zusätzlich kann die Kühlflächenformation eine Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand in Richtung der Stiftkörper-Längsachse aufeinander folgenden, die Stiftkörper-Längsachse ringartig umgebenden Kühlrippen umfassen.
  • Zur weiteren Vergrößerung der zur Wärmeabgabe nutzbaren Oberfläche kann bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Kühlrippe eine Rippendicke in Richtung nach radial außen zunehmen.
  • Wenn der Kühlbereich in Richtung auf den Durchführungsbereich zu sich radial erweiternd ausgebildet ist, kann bei Bereitstellung der Kühlflächenformation an einem Kühlelement auf diesen sich radial erweiternden Kühlbereich der Kühlelementkörper des Kühlelements aufgepresst werden.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung kann wenigstens ein Teil der Kühlflächenformation als integraler Teil des Kühlbereichs ausgebildet sein.
  • Zum Erhalt dieser in den Kühlbereich integrierten Struktur der Kühlflächenformation wird vorgeschlagen, dass die Kühlflächenformation wenigstens eine nutartige Einsenkung, vorzugsweise eine Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordneten nutartigen Einsenkungen, am Kühlbereich umfasst.
  • Beispielsweise kann wenigstens eine nutartige Einsenkung die Stiftkörper-Längsachse vorzugsweise vollständig umgebend ausgebildet sein oder/und kann wenigstens eine nutartige Einsenkung sich vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung der Stiftkörper-Längsachse erstreckend ausgebildet sein.
  • Um vermittels der Kühlflächenformation auch eine Abschirmwirkung insbesondere für den Anschlussstift in einem Stiftträger elektrisch isoliert tragendes, beispielsweise keramisches Isoliermaterial zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass der Kühlbereich in Richtung der Stiftkörper-Längsachse zwischen dem äußeren Verbindungsbereich und dem Durchführungsbereich angeordnet ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Anschlusseinheit zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters eines Abgasheizers einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend einen elektrisch isoliert an einem Stiftträger getragenen, erfindungsgemäß ausgebildeten Anschlussstift.
  • Der Anschlussstift kann durch vorzugsweise keramisches Isoliermaterial an dem Stiftträger getragen sein.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen in einer Abgasführungskomponente angeordneten Abgasheizer mit einem Heizleiter mit wenigstens einem Heizleiter-Verbindungsbereich, vorzugsweise zwei Heizleiter-Verbindungsbereichen, wobei in Zuordnung zu wenigstens einem Heizleiter-Verbindungsbereich, vorzugsweise jedem Heizleiter-Verbindungsbereich, eine erfindungsgemäß aufgebaute Anschlusseinheit vorgesehen ist, wobei der Stiftträger der Anschlusseinheit an der Abgasführungskomponente festgelegt ist und der Anschlussstift der Anschlusseinheit eine in der Abgasführungskomponente vorgesehene Öffnung durchsetzt und in seinem inneren Verbindungsbereich mit einem Heizleiter-Verbindungsbereich des Heizleiters elektrisch leitend verbunden ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasheizer und einem Heizleiter des Abgasheizers zugeordneten Anschlusseinheiten;
    Fig. 2
    eine Teil-Längsschnittansicht des in der Fig. 1 dargestellten Abschnitts einer Abgasanlage mit nicht erfindungsgemäßen Anschlusseinheiten;
    Fig. 3
    eine der Fig. 2 entsprechende Teil-Längsschnittansicht einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltungsart einer Anschlusseinheit;
    Fig. 4
    eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausgestaltungsart einer Anschlusseinheit;
    Fig. 5
    eine perspektivische Ansicht einer weiteren nicht erfindungsgemäßen Ausgestaltungsart einer Anschlusseinheit.
  • Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Abschnitt einer allgemein mit 10 bezeichneten Abgasanlage einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Die Abgasanlage 10 umfasst eine rohrartig ausgebildete Abgasführungskomponente 12, in deren Innenvolumen ein von einer Brennkraftmaschine ausgestoßener Abgasstrom geführt ist. In der Abgasführungskomponente 12 ist ein nur abschnittsweise dargestellter Abgasheizer 14 angeordnet. Der Abgasheizer 14 umfasst einen im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel mit Flachmaterial aufgebauten Heizleiter 16 mit zwei Heizleiter-Verbindungsbereichen 18, 20. In jedem der Heizleiter-Verbindungsbereiche 18, 20 ist der beispielsweise aus mehreren Teilen zusammengesetzte Heizleiter 16 über zueinander beispielsweise baugleiche, nicht erfindungsgemäße Anschlusseinheiten 22, 24 mit zu einer Spannungsquelle führenden als Spannungsversorgungsleitungen eingesetzten Kabeln 26, 28 elektrisch leitend verbunden.
  • Jede der beiden zueinander vorzugsweise baugleichen Anschlusseinheiten 22, 24 umfasst einen beispielsweise mit Metallmaterial aufgebauten Stiftträger 30, der im Bereich einer Durchgriffsöffnung 32 der Abgasführungskomponente 12 an deren Außenoberfläche beispielsweise durch Verschweißen oder Verlöten zum Herstellen eines gasdichten Abschlusses festgelegt ist. Durch elektrisch isolierendes Material 34, beispielsweise Keramikmaterial, ist in dem Stiftträger 30 und bezüglich diesem elektrisch isoliert ein allgemein mit 36 bezeichneter Anschlussstift getragen. Der Anschlussstift 36 weist einen beispielsweise einstückig aufgebauten oder ggf. aus mehreren Teilen zusammengesetzten Stiftkörper 38 auf, der in Richtung einer Stiftkörper-Längsachse L langgestreckt ist. In seinen den Stiftträger 30 durchsetzenden Durchführungsbereich 40 ist der Stiftkörper 38 vermittels des elektrisch isolierenden Materials 34 am Stiftträger 30 getragen. Es ist darauf hinzuweisen, dass in der in Fig. 2 dargestellten Ausgestaltung beispielsweise der Durchführungsbereich 40 in das elektrisch isolierende Material eingebettet sein kann und dadurch am Stiftträger 30 festgelegt sein kann. Es sind auch andere Konfigurationen denkbar, bei welchen der Durchführungsbereich 40 bezüglich des Stiftträgers 30 über in diesen eingesetzte scheibenartige Elemente aus dem elektrisch isolierenden Material und Vorspannelemente oder dergleichen am Stiftträger 30 getragen ist.
  • In seinem im Inneren der Abgasführungskomponente 12 sich erstreckenden inneren Verbindungsbereich 42 ist der Stiftkörper 38 bzw. der Anschlussstift 36 mit einem der Heizleiter-Verbindungsbereiche 18, 20, in dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel der Anschlusseinheit 22 dem Heizleiter-Verbindungsbereich 18, beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen mechanisch stabil und elektrisch leitend verbunden.
  • In seinem vom inneren Verbindungsbereich 42 abgewandt bzw. am anderen axialen Ende des Stiftkörpers 38 liegenden äußeren Verbindungsbereich 44 ist der Stiftkörper 38 bzw. der Anschlussstift 36 im Falle der in Fig. 2 detaillierter dargestellten Anschlusseinheit 22 mit dem Kabel 26 verbunden. Das Kabel 26 weist einen beispielsweise mit Kupfermaterial oder anderem elektrisch leitenden Material aufgebauten Kern 46 und einen diesen umgebenden Mantel 48 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise Kunststoffmaterial, auf. Zum Anschluss an den Anschlussstift 36 weist das Kabel 26 ein Anschlusselement 50 auf, welches den Mantel 48 klammerartig umgreift und somit mit diesem fest verbunden ist. Der über den Mantel 48 hervorstehende Endbereich des Kerns 46 ist beispielsweise durch Verklemmen oder/und Verlöten an das Anschlusselement 50 elektrisch leitend angebunden. Das Anschlusselement 50 weist ferner einen hülsenartigen Anschlussbereich 52 auf, welcher in Richtung der Stiftkörper-Längsachse L auf den äußeren Verbindungsbereich 44 des Stiftkörpers 38 aufgepresst ist und dadurch mit diesem elektrisch leitend und mechanisch stabil verbunden ist. Dazu kann der Stiftkörper 38 zumindest in seinem dem äußeren Verbindungsbereich 44 bereitstellenden Längenabschnitt sich in Richtung zum Inneren Verbindungsbereich 42 hin radial erweiternd, beispielsweise konisch, ausgebildet sein, so dass durch Aufpressen des Anschlusselements 50 eine stabile Verbindung erreicht wird. Alternativ oder zusätzlich könnte der Anschlussbereich 52 am äußeren Verbindungsbereich 44 durch ein Befestigungsorgan, wie zum Beispiel eine auf den äußeren Verbindungsbereich aufgeschraubte Mutter oder dergleichen, oder/und durch Materialschluss am äußeren Verbindungsbereich 44 festgelegt werden.
  • Zwischen dem äußeren Verbindungsbereich 44 und dem Durchführungsbereich 40 weist der Stiftkörper 38 bzw. der Verbindungsstift 36 einen allgemein mit 54 bezeichneten Kühlbereich auf. In dem Kühlbereich 54 ist eine allgemein mit 56 bezeichnete Kühlflächenformation am Anschlussstift 36 vorgesehen, welche eine vergleichsweise große Oberfläche zur thermischen Wechselwirkung mit der den Anschlussstift 36 umgebenden Umgebungsluft bereitstellt. Insbesondere zeichnet eine derartige in verschiedenen Ausgestaltungen nachfolgend beschriebene Kühlflächenformation 56 sich dadurch aus, dass sie eine größere Außenoberfläche zur thermischen Wechselwirkung mit der Umgebungsluft aufweist, als ein in diesem Längenbereich, also dem Kühlbereich 54, mit einer rein zylindrisch ausgebildeten Außenoberfläche aufgebauter Anschlussstift 36.
  • In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel ist die Kühlflächenformation 56 an einem von dem Stiftkörper 38 separat, also als eigenständiges Bauteil ausgeführten Kühlelement 58 bereitgestellt. Das beispielsweise mit Metallmaterial aufgebaute Kühlelement 58 weist einen hülsenartigen Kühlelementkörper 60 auf, welcher eine vorzugsweise ringartig geschlossene Struktur aufweist und den Kühlbereich 54 des Stiftkörpers 38 umgibt. Das Kühlelement 58 kann durch Presspassung an dem Stiftkörper 38 festgelegt sein. Hierzu könnte beispielsweise der Stiftkörper 38 auch in seinem Kühlbereich 54 sich in Richtung auf den inneren Verbindungsbereich 42 zu sich radial erweiternd, beispielsweise konisch, ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, eine materialschlüssige Verbindung zwischen dem Stiftkörper 38 und dem Kühlelement Körper 60, beispielsweise durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben vorzusehen. Auch eine Verbindung durch Formschluss, beispielsweise Aufschrauben, ist möglich.
  • Das Kühlelement 58 weist, nach radial außen von dem Kühlelementkörper 60 sich weg erstreckende, den Kühlelementkörper 60 bzw. die Stiftkörper-Längsachse L ringartig umgebende Wärmeübertragungsrippen 62 auf. Die in Richtung der Stiftkörper-Längsachse 38 aufeinanderfolgenden, ringartigen bzw. tellerartigen Kühlrippen 62 bilden zwischen sich ringartige bzw. nutartige Einsenkungen 64. Durch diese Struktur von mit Abstand zueinander angeordneten und in Richtung der Stiftkörper-Längsachse L aufeinander folgenden Kühlrippen 62 wird eine sehr große Oberfläche bereitgestellt. An dieser Oberfläche kann in dem Stiftkörper 38 bzw. dem Anschlussstift 36 durch den darin fließenden elektrischen Strom generierte Wärme oder durch das den inneren Verbindungsbereich 42 umströmende Abgas auf diesen übertragene Wärme an die das Kühlelement 58 umgebende Luft abgeben. Eine übermäßige Erwärmung des an eine jeweilige Anschlusseinheit 22 bzw. 24 angeschlossenen Kabels 26 bzw. 28 kann dadurch vermieden werden.
  • Eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausgestaltungsform einer derartigen Anschlusseinheit bzw. eines Anschlussstifts dafür ist in Fig. 3 dargestellt. Komponenten, welche vorangehend mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 beschriebenen Komponenten hinsichtlich Aufbau bzw. Funktion entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die bei der in Fig. 3 dargestellten Anschlusseinheit 22 bildet die Kühlflächenformation 56 einen integralen Bestandteil des Stiftkörpers 38 in dessen Kühlbereich 54. Die Kühlflächenformation 56 umfasst auch bei dieser Ausgestaltungsform eine Mehrzahl von die Stiftkörper-Längsachse L ringartig umgebenden Kühlrippen 62 mit dazwischen jeweils gebildeten ringartigen bzw. nutartigen Einsenkungen 64. Auch bei dieser Ausgestaltung wird durch das Bereitstellen der Mehrzahl von in Richtung der Stiftkörper-Längsachse L aufeinander folgenden Kühlrippen 62 eine vergleichsweise große Oberfläche bereitgestellt, an welcher Wärme auf die den Stiftkörper 38 umgebende Luft übertragen werden kann.
  • Eine erfindungsgemäße Anschlusseinheit 22 ist in Fig. 4 dargestellt. Bei der in Fig. 4 dargestellten Anschlusseinheit 22 umfasst die Kühlflächenformation 56 ein als separates Bauteil ausgeführtes Kühlelement 58 mit einem den Kühlbereich 54 des Stiftkörpers 54 ringartig umgebenden Kühlelementkörper 60. Von dem Kühlelementkörper 60 erstreckt eine Mehrzahl von Kühlrippen 62 sich nach radial außen, so dass eine fächerartige bzw. in axialer Ansicht sternartige Struktur von in Richtung der Stiftkörper-Längsachse L langgestreckten und Zwischenräume 64 zwischen sich bildenden Kühlrippen 62 gebildet ist.
  • In Fig. 4 ist zu erkennen, dass die Rippendicke, also die Abmessung der Kühlrippen 62 in Umfangsrichtung, von radial innen nach radial außen zunimmt. Dies führt dazu, dass die Kühlrippen 62 in ihren radial äußeren Endbereichen vergleichsweise groß dimensionierte Stirnflächen 66 bereitstellen, welche ebenfalls einen Beitrag zu der zur Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft nutzbaren Oberfläche liefern.
  • Eine weitere nicht erfindungsgemäße Ausgestaltungsart mit einer als integraler Bestandteil des Kühlbereichs 54 des Stiftkörpers 38 bereitgestellten Kühlflächenformation 56 ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltungsart umfasst die Kühlflächenformation 56 zwei in axialem Abstand im Kühlbereich 54 vorgesehene, die Stiftkörper-Längsachse L vorzugsweise unterbrechungsfrei ringartig umgebende nutartige Einsenkungen 68, 70. Auch diese in größerem axialen Abstand zueinander liegenden nutartigen Einsenkungen 68, 70 tragen zur Vergrößerung der Oberfläche des Stiftkörpers 38 in dessen Kühlbereich 54 und somit einer verstärkten thermischen Wechselwirkung mit der Umgebungsluft bei.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass beispielsweise bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausgestaltungsbeispiel derartige nutartige Einsenkungen auch in Richtung der Stiftkörper-Längsachse L sich erstreckend ausgebildet sein könnten. Beispielsweise könnten auch zwischen den beiden die Stiftkörper-Längsachse L ringartig umgebenden nutartigen Einsenkungen 68, 70 sich axial erstreckende nutartige Einsenkungen ausgebildet sein, wie in Fig. 5 anhand der mit Strichlinien dargestellten nutartigen Einsenkung 72 veranschaulicht.
  • Durch das Bereitstellen einer die für die thermische Wechselwirkung mit der Umgebungsluft nutzbare Oberfläche vergrößernden Kühlflächenformation wird eine effiziente Abgabe von im Anschlussstift 38 generierter oder auf diesen übertragener Wärme nach außen gewährleistet, so dass insbesondere eine thermische Überlastung eines an einem derartigen Anschlussstift 36 angeschlossenen Kabels vermieden werden kann. Die Dimensionierung der Kühlflächenformation, also beispielsweise die Anzahl an Kühlrippen oder nutartigen Einsenkungen, kann abhängig von der zu erwartenden zur Umgebung hin abzuführenden Wärmemenge eingestellt werden. Hierzu kann die axiale Ausdehnung, die radiale Ausdehnung bzw. auch die Anzahl der Kühlrippen bzw. der nutartigen Einsenkungen entsprechend gewählt werden. Grundsätzlich können die Kühlrippen auch in Form von von radial innen nach radial außen sich erstreckenden stabartigen oder stiftartigen Vorsprüngen ausgebildet sein, die beispielsweise in ringartiger Struktur in Umfangsrichtung um die Stiftkörper-Längsachse aufeinander folgend angeordnet sein können oder/und in linienartiger Struktur in Richtung der Stiftkörper-Längsachse aufeinander folgend angeordnet sein können. Derartige die zur Abgabe von Wärme zur Umgebung nutzbare Oberfläche vergrößernde Strukturen können insbesondere auch fertigungsbedingt auftretende Konturen, wie zum Beispiel Wellenfreistiche, oder Entformungsschrägen bei Herstellung des Stiftkörpers als Gussteil sein.
  • Auch ist es möglich, verschiedene Konfigurationen miteinander zu kombinieren. So können beispielsweise an einem oder mehreren Kühlelementen sowohl axial sich erstreckende Kühlrippen, wie in Fig. 4 dargestellt, als auch ringartige Kühlrippen, so wie in Fig. 2 dargestellt, vorgesehen sein. Auch bei Bereitstellung der Kühlflächenformation als integraler Bestandteil des Anschlussstifts 38 ist eine derartige Kombination verschiedener Arten von Kühlrippen bzw. von zur Bereitstellung einer größeren Wärmeübertragungsoberfläche dienenden Strukturen, wie zum Beispiel nutartige Einsenkungen, möglich.

Claims (15)

  1. Anschlussstift, insbesondere für eine Anschlusseinheit zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters eines Abgasheizers einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend einen in Richtung einer Stiftkörper-Längsachse (L) langgestreckten Stiftkörper (38) mit:
    - einem äußeren Verbindungsbereich (44) zur Verbindung einer Spannungsversorgungsleitung (26, 28) mit dem Anschlussstift (36),
    - einem Kühlbereich (54),
    - einem Durchführungsbereich (40) zum elektrisch isolierten Durchführen des Stiftkörpers (38) durch einen Stiftträger (30) einer Anschlusseinheit (22, 24),
    - einem inneren Verbindungsbereich (42) zur Verbindung des Anschlussstifts (36) mit einem Heizleiter (16) eines Abgasheizers (14),
    wobei in dem Kühlbereich (54) eine Kühlflächenformation (56) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflächenformation (56) eine Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung um die Stiftkörper-Längsachse (L) aufeinander folgenden Kühlrippen (62) umfasst.
  2. Anschlussstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Kühlflächenformation (56) an einem im Kühlbereich (54) an dem Stiftkörper (38) festgelegten Kühlelement (58) ausgebildet ist.
  3. Anschlussstift nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (58) durch Presspassung oder/und Materialschluss an dem Kühlbereich (54) festgelegt ist.
  4. Anschlussstift nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (58) einen den Kühlbereich (54) umgebenden, ringartigen Kühlelementkörper (60) und eine Mehrzahl von von dem Kühlelementkörper (60) nach radial außen sich erstreckenden Kühlrippen (62) umfasst.
  5. Anschlussstift nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflächenformation (56) eine Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand in Richtung der Stiftkörper-Längsachse (L) aufeinander folgenden, die Stiftkörper-Längsachse (L) ringartig umgebenden Kühlrippen (62) umfasst.
  6. Anschlussstift nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die mit gegenseitigem Abstand in Umfangsrichtung um die Stiftkörper-Längsachse (L) aufeinander folgenden Kühlrippen (62) sich im Wesentlichen in Richtung der Stiftkörper-Längsachse (L) erstrecken.
  7. Anschlussstift nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer, vorzugsweise jeder Kühlrippe (62) eine Rippendicke in Richtung nach radial außen zunimmt.
  8. Anschlussstift nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlbereich (54) in Richtung auf den Durchführungsbereich (40) zu sich radial erweiternd ausgebildet ist.
  9. Anschlussstift nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Kühlflächenformation (56) als integraler Teil des Kühlbereichs (54) ausgebildet ist.
  10. Anschlussstift nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlflächenformation (56) wenigstens eine nutartige Einsenkung (68, 70), vorzugsweise eine Mehrzahl von mit gegenseitigem Abstand zueinander angeordneten nutartigen Einsenkungen (68, 70, 72), am Kühlbereich (54) umfasst.
  11. Anschlussstift nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine nutartige Einsenkung (68, 70) die Stiftkörper-Längsachse (L) vorzugsweise vollständig umgebend ausgebildet ist, oder/und dass wenigstens eine nutartige Einsenkung (72) sich vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung der Stiftkörper-Längsachse (L) erstreckend ausgebildet ist.
  12. Anschlussstift nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlbereich (54) in Richtung der Stiftkörper-Längsachse (L) zwischen dem äußeren Verbindungsbereich (44) und dem Durchführungsbereich (40) angeordnet ist.
  13. Anschlusseinheit zur elektrischen Kontaktierung eines Heizleiters eines Abgasheizers einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend einen elektrisch isoliert an einem Stiftträger (30) getragenen Anschlussstift (36) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
  14. Anschlusseinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstift (36) durch vorzugsweise keramisches Isoliermaterial (34) an dem Stiftträger (30) getragen ist.
  15. Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, umfassend einen in einer Abgasführungskomponente (12) angeordneten Abgasheizer mit (14) einem Heizleiter (16) mit wenigstens einem Heizleiter-Verbindungsbereich (18, 20), vorzugsweise zwei Heizleiter-Verbindungsbereichen (18, 20), wobei in Zuordnung zu wenigstens einem Heizleiter-Verbindungsbereich (18, 20), vorzugsweise jedem Heizleiter-Verbindungsbereich (18, 20), eine Anschlusseinheit (22, 24) nach Anspruch 13 oder 14 vorgesehen ist, wobei der Stiftträger (30) der Anschlusseinheit (22, 24) an der Abgasführungskomponente (12) festgelegt ist und der Anschlussstift (36) der Anschlusseinheit (22, 24) eine in der Abgasführungskomponente (12) vorgesehene Öffnung (32) durchsetzt und in seinem inneren Verbindungsbereich (42) mit einem Heizleiter-Verbindungsbereich (18, 20) des Heizleiters (16) elektrisch leitend verbunden ist.
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