WO2021197778A1 - Verbindungsanordnung und verfahren zum verbinden einer verbindungsanordnung mit einem bauteil - Google Patents

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WO2021197778A1
WO2021197778A1 PCT/EP2021/056021 EP2021056021W WO2021197778A1 WO 2021197778 A1 WO2021197778 A1 WO 2021197778A1 EP 2021056021 W EP2021056021 W EP 2021056021W WO 2021197778 A1 WO2021197778 A1 WO 2021197778A1
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projection
connection
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PCT/EP2021/056021
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Marie REDDER
Oliver Scharkowski
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Auto-Kabel Management Gmbh
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    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • connection arrangement with a metallic flat conductor and a connection console, as well as a method for connecting a connection arrangement to a component.
  • Flat conductors are used more and more frequently to distribute electrical energy in automotive applications, in particular in motor vehicles, be it cars or trucks.
  • Flat conductors are particularly suitable for power distribution, as from certain conductor cross-sections they have larger surfaces than round conductors and thus have an improved current-carrying capacity.
  • flat conductors are used to transfer electrical energy between a battery, a starter and / or a generator.
  • a flat cable serves as a so-called energy backbone for distributing electrical energy from a battery to a plurality of consumers and between a drive battery and a drive motor in electrically operated vehicles.
  • the flat conductors have large conductor cross-sections.
  • aluminum is used as a metallic material for the flat conductors, as it is lighter than copper.
  • the object was therefore based on the task of providing a connection bracket for flat conductors which, when used in dynamic environments, guarantees a consistently low contact resistance with a long service life
  • connection bracket according to claim 1 and a method according to claim 15.
  • connection arrangement includes a metallic flat conductor.
  • a metallic flat conductor is formed in particular from aluminum or an aluminum alloy. This can be E-aluminum or aluminum 99.5, for example.
  • the aluminum can in particular be soft annealed.
  • the flat conductor can be at least partially surrounded by an electrical insulator, for example made of plastic, for example silicone or PVC.
  • the flat conductor can be free of insulation.
  • the flat conductor can also be free of insulation in a central area. End area or middle area can be viewed as connecting areas.
  • the flat conductor has a polygonal cross-sectional profile, in particular an at least square cross-sectional profile. In particular, rectangular or square cross-sectional profiles are preferred. Such a cross-sectional profile is characterized in that the flat conductor has at least two surfaces lying opposite one another and running parallel to one another in at least one connection area in the longitudinal direction.
  • the flat conductor has a first through opening in the connection area.
  • the through opening can e.g. be drilled, punched, sawed, milled or shaped in any other way.
  • the through opening runs between the surfaces which run parallel to one another in the connection area.
  • the through-opening is formed to receive a bolt, which is inserted through the through-opening to arrange the connecting arrangement on a component / as will be described below.
  • the flat conductor has at least one second through opening between the surfaces in the connection area.
  • This second through opening is used to accommodate a metallic connection bracket.
  • a projection of the connection bracket is inserted into this second through opening, as will be described below.
  • the metallic connection console can be made of aluminum or an aluminum alloy. It is also possible for the metallic connection console, like the flat conductor, to be formed from copper or a copper alloy.
  • the connection bracket is designed as a flat part and has a flat area that is designed as a contact surface with the flat conductor. The contact area rests on one of the surfaces of the flat conductor in the connection area. In the connection area, the contact area and / or the surface of the flat conductor can be coated with metal, in particular nickel-plated and / or tin-plated. Alternatively or cumulatively, on the flat conductor or on the connection console the metallic coating may be provided.
  • connection bracket in particular the contact surface of the connection bracket, through which an electrical current with low contact resistance can flow.
  • the aim is now to make this connection at the contact surface between the connection bracket and flat conductor stable over the long term and to protect it from degradation, especially in dynamic environments.
  • connection bracket have a first through recess.
  • the through recess can be shaped in accordance with the through opening, for example congruent thereto.
  • the through recess can also be drilled, punched, sawed, milled or shaped in some other way. If the connection bracket with the contact area is placed on the flat conductor in the connection area, the passage opening and passage recess are aligned with one another.
  • the aligned first openings / recesses serve to receive a bolt, as will be described below.
  • connection bracket At least one projection is formed on the connection bracket. This projection preferably protrudes essentially perpendicularly from the contact surface.
  • connection bracket When the connection bracket rests against the flat conductor with its contact surface in the connection area, not only is the first through-opening aligned with the first through-opening, but the projection is also arranged in the second through-opening. In addition, the connection bracket is firmly connected with its contact surface to the flat conductor in the connection area.
  • the connection bracket which is preferably formed from a different metal than the flat conductor, enables long-term stable contacting of the flat conductor via the connection arrangement with a component.
  • connection console to the flat conductor
  • connection console is preferably carried out by means of ultrasonic welding, friction welding, friction stir welding, resistance welding, laser welding or the like.
  • a full-area or partial connection between the contact surface and the flat conductor in the connection area is made possible in particular by friction welding, in particular ultrasonic welding.
  • Resistance welding is also suitable for ensuring a full-surface connection of the contact surface with the flat conductor.
  • the flat conductor is thus connected to the flat conductor over a large area via the contact surface and is arranged on it in a mechanically stable manner via the projections.
  • the projection protrude essentially perpendicularly from the contact surface.
  • the surfaces between which the second through opening runs are preferably parallel to one another, so that the second through opening runs perpendicular to the surface.
  • the projection in the second through-opening it is also preferably formed vertically on the contact surface.
  • the projection is essentially cylindrical, in particular hollow-cylindrical.
  • the second through-opening can have an inner jacket surface which is congruent to the outer jacket surface of the projection.
  • the projection starting from the contact surface, have a longitudinal extension which is equal to the distance between the Surfaces of the flat conductor in the connection area.
  • the length of the projection is thus equal to the length of the second through opening (which corresponds to the height of the flat conductor in the connection area), which means that in the inserted state the projection completely fills the through opening.
  • the projection with its outer lateral surface rests at least partially, in particular completely, on an inner lateral surface of the second through-opening.
  • a current flow is possible not only over the contact surface, but also the surface on which the projection rests on the inner circumferential surface of the through opening.
  • a particularly good connection is achieved when the projection and the second through opening have a transition fit or a press fit.
  • the projection is preferably formed in one piece with the connection bracket (the flat part).
  • the connection bracket can be reshaped by cutting or non-cutting, in particular by means of punching and / or bending.
  • punching When preparing the flat part, it is possible to press the projections out of the material of the flat part by means of punching.
  • a one-piece design of the projection with the flat part prevents a transition resistance between the projection and the flat part.
  • an end face of the projection is flush with the surface of the flat conductor.
  • the surface of the flat conductor which lies on the side facing away from the connection bracket is the surface which is flush with the projection.
  • the number of the second through-opening and the projections be the same. In particular, more than one second through opening and a projection are provided so that the number of mechanical connections between the connection bracket and the flat conductor is increased.
  • connection bracket can be inserted into the second through openings with its projections in alignment with the first through opening.
  • the second through-openings are arranged around the first through-opening at preferably equal angular distances from one another.
  • the second through-openings enclose the first through-opening, that is, the second through-openings lie circumferentially around the first through-opening.
  • the second through-openings are preferably located on an arc of a circle which runs around the first through-opening.
  • a second flat part for example in the form of a washer, be arranged on the surface of the flat conductor lying opposite the connection bracket.
  • This flat part preferably rests at least on the end faces of the projections, but in particular at the same time on the end faces of the projections as well as the surface of the flat conductor.
  • a bolt which has a flange-like bolt head and a bolt pin extending from the bolt head, can be inserted into the second flat part.
  • That second flat part has a receptacle for this "like, for example, an opening" bore or.
  • the bolt pin is guided through the second flat part, the first through opening and the first through hole and connected to a component in such a way that the second flat part is held in a clamping manner between the bolt head and the projection.
  • a clamping force can be exerted, which acts vertically on the second flat part in the direction of the flat conductor. This can be done in particular by screwing if the bolt pin is formed as a screw. This pressing force is absorbed by the projections, so that the mechanical load on the flat conductor is reduced in the connection area, which is particularly helpful for a long-term stable connection.
  • the bolt is a screw bolt. This can be screwed to the component.
  • the bolt press the second flat part against the projection in the connected state.
  • the projection absorbs the pressing force, so that a defined pressing force of the bolt on the flat part is made possible
  • the first through opening and / or the first through recess be formed as a round hole or as an elongated hole.
  • connection bracket is arranged on the flat conductor. At least the one projection is inserted into at least one through-opening, several projections also being inserted into several through-openings can. This arrangement ensures that the first through-opening and the first through-opening are aligned with one another, so that a bolt can be inserted through these two.
  • the contact surface of the connection bracket is joined to the surface of the flat conductor in a materially bonded manner.
  • a second flat part with a hole is placed on the first through opening.
  • a bolt is then inserted into the hole, the first through opening and the first through recess in order to connect the bolt to a component.
  • the second flat part is clamped between the bolt and the projection.
  • FIG. 2 shows a plan view of a flat conductor with a first
  • Fig. La shows a flat conductor 2 with an insulation 4.
  • the flat conductor 2 with the insulation 4 can also be referred to as a flat cable.
  • the flat cable is stripped in one end area, so that in one end area of the Flat conductor 2 is bare. This end area can be referred to as the connection area 6.
  • the flat conductor 2 has a rectangular cross-sectional profile, but square or other polygonal cross-sectional profiles are also conceivable.
  • the flat conductor 2 has two wide surfaces 2a, 2b lying opposite one another, which run parallel to one another in the connection area 6.
  • FIG. 1b shows the flat conductor 2 in which the connection area 6 lies between two areas with insulation 4.
  • the flat conductor 2 lies bare in the connection area 6.
  • wide surfaces 2a, 2b run parallel to one another.
  • the flat conductor 2 in the connection area 6, as shown in FIG. 2 be provided with a first through opening 8 and at least one, in the example shown, four second through openings 10.
  • the through openings 8, 10 can be punched, milled, drilled or cut from the flat conductor 2. It can be seen that the second through openings 10 enclose the first through opening 8.
  • the second through openings 10 are angularly spaced from one another around the first through opening 8.
  • the second through openings 10 can for example lie on an arc around the first through opening 8.
  • connection bracket 12 As shown in FIGS. 3 a, b, can be placed on the flat conductor 2.
  • 3a shows a view of a connection bracket 12.
  • the connection bracket 12 has a through recess 14.
  • the through recess 14 can be shaped in accordance with the through opening 8.
  • the through recess 14 has in particular a geometrically congruent or geometrically similar shape to the first through opening 8. This can be an oval hole or an elongated hole, but other shapes are also possible, in particular angular shapes.
  • connection bracket 12 also has at least one, preferably a plurality of projections 16.
  • the projections 16 are arranged around the through recess 14.
  • the geometric arrangement of through recesses 14 and projections 16 to one another is in particular geometrically congruent to the geometric arrangement of the first through opening 8 to the second through openings 10.
  • the first through opening 8 can then be aligned with the through recess 14.
  • the connection bracket 12 On the side of the projections 16, the connection bracket 12 has a contact surface 18.
  • connection bracket 12 is in particular made of copper or a copper alloy
  • flat conductor 2 is in particular made of aluminum or an aluminum alloy.
  • Suitable metallic coatings, in particular tin-plating, nickel-plating or the like, are alternatively or cumulatively possible both on the flat conductor 2 in the connection area 6 and on the connection bracket 12 on the contact surface 18.
  • connection bracket 12 To connect the connection bracket 12 to the flat conductor 2, the latter is inserted with its projections 16 into the second through openings 10.
  • FIG. 4 A top view of the surface 2a of the flat conductor 2 is shown in FIG. 4. It can be seen that the projections 16 are inserted into the second through openings 10. A cross section in the longitudinal direction of the flat conductor 2 as shown in FIG. 4 can be seen in FIG. It can be seen that the connection bracket 12 is in contact with the flat conductor 2 with its contact surface 18. The projections 16 are arranged in the second through openings 10. The contact surface 18 is, in particular, joined to the surface 2b of the flat conductor 2 in a materially bonded manner. This can be done, for example, by means of ultrasonic welding, resistance welding or the like.
  • a washer 20 or another flat part is placed on the flat conductor 2 and the projections 16.
  • a screw with a screw head 22a and a screw pin 22b is then screwed into a component 24.
  • the screw head 22a is pressed onto the washer 20, which in turn is pressed against the end faces of the projections 16.
  • the projections 16 absorb the vertical contact pressure, so that the washer 20 is clamped between the screw head 22a and the projections 16 and the flat conductor 2.

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Abstract

Verbindungsanordnung mit einem metallischen Flachleiter mit einem zumindest viereckigen Querschnittsprofil und zumindest zwei einander gegenüberliegenden, zumindest in einem Endbereich in Längsrichtung parallel zueinander verlaufenden Oberflächen, einer ersten Durchgangsöffnungen zwischen den Oberflächen im Endbereich, wobei die erste Durchgangsöffnung zur Aufnahme eines Bolzens gebildet ist, zumindest einer zweiten Durchgangsöffnungen zwischen den Oberflächen im Endbereich, wobei die zweite Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer metallischen Anschlusskonsole gebildet ist, wobei die Anschlusskonsole als Flachteil gebildet ist und flächig mit einer Kontaktfläche an einer der Oberflächen des Flachleiters in dem Endbereich anliegt.

Description

Verbindungsanordnung und Verfahren zum Verbinden einer Verbindungsanordnung mit einem Bauteil
Der Gegenstand betrifft eine Verbindungsanordnung mit einem metallischen Flachleiter und einer Anschlusskonsole sowie ein Verfahren zum Verbinden einer Verbindungsanordnung mit einem Bauteil.
Zur Verteilung elektrischer Energie in automotiven Anwendungen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, sei es Pkw oder Lkw, werden immer häufiger Flachleiter eingesetzt. Flachleiter eignen sich insbesondere für die Energieverteilung, da sie ab bestimmten Leiterquerschnitten gegenüber Rundleitern größere Oberflächen haben und somit eine verbesserte Stromtragfähigkeit aufweisen. Insbesondere werden Flachleiter eingesetzt, um elektrische Energie zwischen einer Batterie, einem Starter und/oder einem Generator zu übertragen. Als sogenannter Energy Backbone dient eine Flachleitung zur Verteilung elektrischer Energie von einer Batterie zu einer Mehrzahl von Verbrauchern als auch zwischen einer Antriebsbatterie und einem Antriebsmotor in elektrisch betriebenen Fahrzeugen. In allen Fällen haben die Flachleiter große Leiterquerschnitte. Häufig wird aufgrund der hohen Leiterquerschnitte Aluminium als metallischer Werkstoff für die Flachleiter eingesetzt, da dieses gegenüber Kupfer ein geringeres Gewicht hat.
Bei der Verteilung von elektrischer Energie in einem Fahrzeug ist es jedoch notwendig, den Flachleiter elektrisch mit den Verbrauchern zu verbinden, was elektrische Übergabepunkte erfordert, die hinsichtlich ihrer mechanischen als auch elektrischen Eigenschaften langzeitstabil sein müssen. Übergangswiderstände an den Übergabepunkten müssen gering sein/um dort elektrische Verluste gering zu halten, als auch um ein Überhitzen zu vermeiden. Gerade in Antriebssträngen der Fahrzeuge fließen sehr hohe Ströme, was zu hohen ohmschen Verlusten an den Übergabepunkten führt, wenn die Übergangswiderstände zu hoch sind. Insbesondere bei einem über einen längeren Zeitraum gedachten Einsatz in dynamischen Umgebungen kann sich der Übergangswiderstand mit Zeit erhöhen.
Dies kann unter anderem dadurch auftreten, dass die Kontaktfläche zwischen dem Flachleiter und dem Verbindungsteil aufgrund der dynamischen Belastung verringert wird. So kommt es insbesondere bei Aluminium, aufgrund seiner duktilen Eigenschaft, zü plastischen Verformungen in dynamischen Umgebungen. Daher ist dafür Sorge zu tragen, dass das Aluminium aufgrund mechanischer Belastungen an der Kontaktstelle nicht oder nur gering plastisch verformt wird um dadurch den Übergangswiderstand nicht negativ zu beeinflussen.
Dem Gegenstand lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Anschlusskonsole für Flachleiter zur Verfügung zu stellen, welche bei einem Einsatz in dynamischen Umgebungen bei hohen Standzeiten einen gleichbleibend geringen Übergangswiderstand gewährleistet
Diese Aufgabe wird durch eine Anschlusskonsole nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst.
Die Verbindungsanordnung umfasst gegenständlich einen metallischen Flachleiter.
Ein metallischer Flachleiter ist dabei insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Dies kann beispielsweise E-Aluminium oder Aluminium 99, 5 sein. Das Aluminium kann dabei insbesondere weich geglüht sein.
Der Flachleiter kann zumindest teilweise von einem elektrischen Isolator umgeben sein, beispielsweise aus Kunststoff, z.B. Silikon- oder PVC, In einem Endbereich kann der Flachleiter frei von der Isolierung sein. Auch kann der Flachleiter in einem Mittenbereich frei von der Isolierung sein. Endbereich oder Mittenbereich können als Verbindungsbereiche angesehen werden. Der Flachleiter hat ein mehreckiges Querschnittsprofil, insbesondere ein zumindest viereckiges Querschnittsprofil. Dabei sind insbesondere rechteckige oder quadratische Querschnittsprofile bevorzugt. Ein solches Querschnittsprofil zeichnet sich dadurch aus, dass der Flachleiter zumindest zwei einander gegenüber liegende, zumindest in einem Verbindungsbereich in Längsrichtung parallel zueinander verlaufende Oberflächen hat.
In dem Verbindungsbereich hat der Flachleiter eine erste Durchgangsöffnung. Die Durchgangsöffnung kann dabei z.B. gebohrt, gestanzt, gesägt, gefräst oder in einer sonstigen Weise geformt werden. Die Durchgangsöffnung verläuft zwischen den Oberflächen, die im Verbindungsbereich parallel zueinander verlaufen. Die Durchgangsöffnung ist zur Aufnahme eines Bolzens gebildet, welcher zur Anordnung der Verbindungsanordnung an einem Bauteil durch die Durchgangsöffnung gesteckt wird/wie nachfolgend noch beschrieben werden wird.
Neben der ersten Durchgangsöffnung zwischen den beiden Oberflächen hat der Flachleiter zumindest eine zweite Durchgangsöffnung zwischen den Oberflächen im Verbindungsbereich. Diese zweite Durchgangsöffnung dient zur Aufnahme einer metallischen Anschlusskonsole. Insbesondere ein Vorsprung der Anschlusskonsole wird in diese zweite Durchgangsöffnung eingesetzt, wie nachfolgend beschrieben werden wird.
Die metallische Anschlusskonsole kann, wie der Flachleiter, aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Auch ist es möglich, dass die metallische Anschlusskonsole, wie der Flachleiter, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist. Die Anschlusskonsole ist als Flachteil gebildet und hat einen flächigen Bereich, der als Kontaktfläche zu dem Flachleiter gebildet ist. Die Kontaktfläche liegt an einer der Oberflächen des Flachleiters in dem Verbindungsbereich an. In dem Verbindungsbereich kann die Kontaktfläche und/oder die Oberfläche des Flachleiters metallisch beschichtet sein, insbesondere vernickelt und/oder verzinnt. Dabei kann alternativ oder kumulativ am Flachleiter oder an der Anschlusskonsole die metallische Beschichtung vorgesehen sein. Über die Anschlusskonsole, insbesondere die Kontaktfläche der Anschlusskonsole, wird eine große Kontaktfläche bereitgestellt, über die ein elektrischer Strom mit geringem Übergangswiderstand fließen kann. Ziel ist es nun, diese Verbindung an der Kontaktfläche zwischen Anschlusskonsole und Flachleiter langzeitstabil zu gestalten und insbesondere in dynamischen Umgebungen vor Degradation zu schützen.
Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Anschlusskonsole eine erste Durchgangsausnehmung aufweist. Die Durchgangsausnehmung kann entsprechend der Durchgangsöffnung geformt sein, beispielsweise kongruent dazu. Auch kann die Durchgangsausnehmung gebohrt, gestanzt, gesägt, gefräst oder in einer sonstigen Weise geformt werden. Wird die Anschlusskonsole mit dem Kontaktbereich an den Flachleiter im Verbindungsbereich angelegt, so fluchten Durchgangsöffnung und Durchgangsausnehmung zueinander.
Die fluchtenden ersten Öffnungen /Ausnehmungen dienen zur Aufnahme eines Bolzens, wie nachfolgend beschrieben werden wird.
Zur Verbesserung der Langzeitstabilität ist an der Anschlusskonsole zumindest ein Vorsprung angeformt. Dieser Vorsprung ragt bevorzugt im Wesentlichen senkrecht aus der Kontaktfläche heraus.
Wenn die Anschlusskonsole mit ihrer Kontaktfläche im Verbindungsbereich an dem Flachleiter anliegt, so ist nicht nur die erste Durchgangsausnehmung fluchtend an der ersten Durchgangsöffnung angelegt, sondern der Vorsprung ist zusätzlich in der zweiten Durchgangsöffnung angeordnet. Die Anschlusskonsole ist darüber hinaus mit ihrer Kontaktfläche stoffschlüssig mit dem Flachleiter im Verbindungsbereich verbunden. Durch die Anschlusskonsole, die bevorzugt aus einem anderen Metall gebildet ist als der Flachleiter, wird eine langzeitstabile Kontaktierung des Flachleiters über die Verbindungsanordnung mit einem Bauteil ermöglicht.
Das stoffschlüssige Fügen der Anschlusskonsole an dem Flachleiter erfolgt bevorzugt mittels Ultraschallschweißen, Reibschweißen, Rührreibschweißen, Widerstandsschweißen, Laserschweißen oder dergleichen. Eine vollflächige oder partielle Verbindung zwischen der Kontaktfläche und dem Flachleiter im Verbindungsbereich wird insbesondere durch ein Reibschweißen, insbesondere ein Ultraschallschweißen ermöglicht. Auch ist ein Widerstandsschweißen geeignet, eine vollflächige Verbindung der Kontaktfläche mit dem Flachleiter zu gewährleisten. Der Flachleiter ist somit über die Kontaktfläche großflächig an dem Flachleiter verbunden und über die Vorsprünge mechanisch stabil daran angeordnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Vorsprung im Wesentlichen senkrecht aus der Kontaktfläche ragt. Die Oberflächen, zwischen denen die zweite Durchgangsöffnung verläuft, sind bevorzugt parallel zueinander, so dass die zweite D urchgangs Öffnung senkrecht zu der Oberfläche verläuft. Um den Vorsprung in der zweiten Durchgangsöffnung anzuordnen, ist dieser ebenfalls bevorzugt senkrecht an der Kontaktfläche angeformt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Vorsprung im Wesentlichen zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch ist. Die zweite Durchgangsöffhung kann eine innere Mantelfläche haben, die kongruent zur äußeren Mantelfläche des Vorsprungs ist.
Zur Aufnahme von Klemmkräften und zur Entlastung des Flachleiters, wenn dieses an ein Bauteil angeschraubt wird, wird vorgeschlagen, dass der Vorsprung ausgehend von der Kontaktfläche eine Längserstreckung aufweist, die gleich dem Abstand der Oberflächen des Flachleiters im Verbindungsbereich ist. Somit ist die Länge des Vorsprungs gleich der Länge der zweiten Durchgangsöffnung (was der Höhe des Flachleiters im Verbindungsbereich entspricht), was dazu führt, dass im eingesteckten Zustand der Vorsprung die Durchgangsöffnung vollständig ausfüllt. Somit kann ein Flachteil an dem Vorsprung anliegen und der Vorsprung nimmt Anpresskräfte, die auf das Flachteil ausgeübt werden und in Richtung des Flachleiters, insbesondere senkrecht auf die Oberfläche des Flachleiters im Verbindungsbereich wirken, aufnehmen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Vorsprung mit seiner äußeren Mantelfläche zumindest teilweise, insbesondere vollständig an einer inneren Mantelfläche der zweiten Durchgangsöffnung anliegt. Dadurch ist ein Stromfluss nicht nur über die Kontaktfläche, sondern auch die Fläche, an dem der Vorsprung an der inneren Mantelfläche der Durchgangsöffhung anliegt, möglich. Eine besonders gute Verbindung wird dann erreicht, wenn der Vorsprung und die zweite Durchgangsöffnung eine Übergangspassung oder eine Presspassung aufweisen.
Der Vorsprung ist vorzugweise einstückig mit der Anschlusskonsole (das Flachteil) gebildet. Dabei kann die Anschlusskonsole spanhebend oder spanlos umgeformt werden, insbesondere mittels Stanzen und/oder Biegen. Es ist möglich, bei der Vorbereitung des Flachteils die Vorsprünge aus dem Material des Flachteils mittels Stanzen herauszudrücken. Eine einstückige Gestaltung des Vorsprungs mit dem Flachteil verhindert, dass ein Übergangswiderstand zwischen dem Vorsprung und dem Flachteil entsteht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine Stirnfläche des Vorsprungs bündig mit der Oberfläche des Flachleiters ist. Die Oberfläche des Flachleiters, welche auf der der Anschlusskonsole abgewandten Seite liegt, ist die Oberfläche, die bündig mit dem Vorsprung ist. Gemäß einem Aüsführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Anzahl der zweiten Durchgangsöffhung und der Vorsprünge gleich ist. Insbesondere sind mehr als eine zweite Durchgangsöffnung und ein Vorsprung vorgesehen, sodass die Anzahl der mechanischen Verbindungen zwischen der Anschlusskonsole und dem Flachleiter erhöht wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die geometrische Anordnung der Vorsprünge um die Durchgangsausnehmung herum kongruent zu einer geometrischen Anordnung der zweiten Durchgangsöffnung um die erste Durchgangsöffnung herum ist. Somit wird erreicht, dass die Anschlusskonsole fluchtend mit der ersten Durchgangsöffhung mit seinen Vorsprüngen in die zweiten Durchgangsöffnungen eingesetzt werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei zweite Durchgangsöffnungen in bevorzugt gleichen Winkelabständen zueinander um die erste Durchgangsöffhung herum angeordnet sind. Insbesondere schließen die zweiten Durchgangsöffnungen die erste Durchgangsöffnung ein, das heißt, die zweiten Durchgangsöffnungen liegen umlaufend um die erste Durchgangsöffhung herum. Bevorzugt liegen die zweiten D urchgangs Öffnungen auf einem Kreisbogen, der um die erste Durchgangsöffnung herum verläuft.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein zweites Flachteil, beispielsweise in der Form einer Unterlegscheibe auf der Anschlusskonsole gegenüber liegenden Oberfläche des Flachleiters angeordnet ist. Dieses Flachteil liegt bevorzugt zumindest an den Stirnflächen der Vorsprünge, insbesondere jedoch gleichzeitig an den Stirnflächen der Vorsprünge als auch der Oberfläche des Flachleiters an.
Ein Bolzen, der einen flanschartigen Bolzenkopf und einen sich vom Bolzenkopf erstreckenden Bolzenstift hat, kann in das zweite Flachteil eingesteckt sein. Das zweite Flachteil hat hierfür eine Aufnahme» beispielsweise eine Öffnung» Bohrung oder dergleichen.
Zur Befestigung der Verbindungsanordnung an ein Bauteil wird der Bolzenstift durch das zweite Flachteil, die erste Durchgangsöffnung und die erste Durchgangsaufhahme geführt und mit einem Bauteil derart verbunden, dass das zweite Flachteil zwischen dem Bolzenkopf und dem Vorsprung klemmend gehalten ist. Durch die Verbindung des Bolzens mit dem Bauteil kann eine Klemmkraft, die senkrecht das zweite Flachteil in Richtung des Flachleiters wirkt, ausgeübt werden. Dies kann insbesondere durch ein Verschrauben erfolgen, wenn der Bolzenstift als Schraube gebildet ist. Diese Anpresskraft wird durch die Vorsprünge aufgenommen, so dass die mechanische Belastung des Flachleiters im Verbindungsbereich reduziert ist, was insbesondere für eine langzeitstabile Verbindung hilfreich ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Bolzen ein Schraubbolzen ist. Dieser lässt sich mit dem Bauteil verschrauben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Bolzen das zweite Flachteil im verbundenen Zustand gegen den Vorsprung drückt. Der Vorsprung nimmt die Anpresskraft auf, so dass eine definierte Anpresskraft des Bolzens auf das Flachteil ermöglicht ist
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die erste Durchgangsöffnung und/oder die erste Durchgangsausnehmung als Rundloch oder als Langloch gebildet sind.
Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zum Verbinden eines Bauteils mit einer Verbindungsanordnung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Dabei wird die Kontaktfläche der Anschlusskonsole an dem Flachleiter angeordnet. Zumindest der eine Vorsprung wird in zumindest die eine Durchgangsöffnung eingesteckt, wobei auch mehrere Vorsprünge in mehrere D urchgangs Öffnungen eingesteckt werden können. Bei dieser Anordnung wird sichergestellt, dass die erste Durchgangsöffhung und die erste Durchgangsausnehmung miteinander fluchten, so dass durch diese beiden ein Bolzen durchgesteckt werden kann. Nachdem die Anschlusskonsole an dem Flachleiter angeordnet wurde, wird die Kontaktfläche der Anschlusskonsole stoffschlüssig mit der Oberfläche des Flachleiters gefügt. Auf der der Anschlusskonsole gegenüber liegenden Seite des Flachleiters wird ein zweites Flachteil mit einem Loch an der ersten Durchgangsöffhung angelegt.
Anschließend wird ein Bolzen in das Loch, die erste Durchgangsöffnung und die erste Durchgangsausnehmung eingesteckt, um den Bolzen mit einem Bauteil zu verbinden. Dabei wird das zweite Flachteil zwischen dem Bolzen und dem Vorsprung verklemmt.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. la, b Flachleiter mit Verbindungsbereichen;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Flachleiter mit einer ersten
Durchgangsöffnung und vier zweiten Durchgangsöffnungen;
Fig. 3a, b eine Anschlusskonsole;
Fig. 4 einen Flachleiter mit einer angeschlossenen Anschlusskonsole;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Verbindungsanordnung mit einem
Bauteil.
Fig. la zeigt einen Flachleiter 2 mit einer Isolation 4. Der Flachleiter 2 mit der Isolation 4 kann auch als Flachkabel bezeichnet werden. In der Fig. la ist das Flachkabel in einem Endbereich abisoliert, so dass in einem Endbereich der Flachleiter 2 blank ist. Dieser Endbereich kann als Verbindungsbereich 6 bezeichnet werden.
Zu erkennen ist, dass der Flachleiter 2 ein rechteckiges Querschnittsprofil hat, es sind jedoch auch quadratische oder andere mehreckige Querschnittsprofile denkbar. Der Flachleiter 2 hat zwei einander gegenüber liegende breite Oberflächen 2a, 2b, die im Verbindungsbereich 6 parallel zueinander verlaufen.
Fig. lb zeigt den Flachleiter 2, bei dem der Verbindungsbereich 6 zwischen zwei Bereichen mit Isolation 4 liegt. Auch hier liegt der Flachleiter 2 im Verbindungsbereich 6 blank. Ebenfalls sind auch hier breite Oberflächen 2a, 2b parallel zueinander verlaufend.
Zur Bereitstellung einer Verbindungsanordnung wird nun vorgeschlagen, dass der Flachleiter 2 im Verbindungsbereich 6 wie in der Fig. 2 gezeigt mit einer ersten Durchgangsöffnung 8 und zumindest einer, in dem gezeigten Beispiel vier zweiten Durchgangsöffnungen 10 versehen wird. Die Durchgangsöffnungen 8, 10 können aus dem Flachleiter 2 gestanzt, gefräst, gebohrt oder geschnitten werden. Zu erkennen ist, dass die zweiten Durchgangsöffnungen 10 die erste Durchgangsöffnung 8 umschließen. Insbesondere liegen die zweiten Durchgangsöffnungen 10 in Winkelabständen zueinander um die erste Durchgangsöffnung 8. Dabei können die zweiten Durchgangsöffnungen 10 beispielsweise auf einem Kreisbogen um die erste Durchgangsöffnung 8 liegen.
Nachdem der Verbindungsbereich 6 mit den Durchgangsöffnungen 8, 10 hergestellt wurde, kann eine Anschlusskonsole 12, wie sie in den Fig. 3a, b gezeigt ist, an den Flachleiter 2 angelegt werden. Fig. 3a zeigt eine Ansicht einer Anschlusskonsole 12. Die Anschlusskonsole 12 hat eine Durchgangsausnehmung 14. Die Durchgangsausnehmung 14 kann entsprechend der Durchgangsöffnung 8 geformt werden. Die Durchgangsausnehmung 14 hat insbesondere eine geometrisch kongruente oder geometrisch ähnliche Form zu der ersten Durchgangsöffnung 8. Dies kann ein Eundioch oder ein Langloch sein, andere Formen sind jedoch auch möglich, insbesondere eckige Formen.
Die Anschlusskonsole 12 weist darüber hinaus zumindest einen, bevorzugt mehrere Vorsprünge 16 auf. Die Vorsprünge 16 sind um die Durchgangsausnehmung 14 herum angeordnet. Die geometrische Anordnung von Durchgangsausnehmungen 14 und Vorsprüngen 16 zueinander ist insbesondere geometrisch kongruent zu der geometrischen Anordnung der ersten Durchgangsöffnung 8 zu den zweiten Durchgangsöffnungen 10. Die Anschlusskonsole 12 kann somit mit ihren Vorsprüngen 16 in die zweiten Durchgangsöffnungen 10 eingesteckt werden. Dann kann die erste Durchgangsöffnung 8 mit der Durchgangsausnehmung 14 fluchten. Auf der Seite der Vorsprünge 16 hat die Anschlusskonsole 12 eine Kontaktfläche 18.
Fig. 3b zeigt eine Draufsicht auf die Kontaktfläche 18. Zu erkennen ist, dass die Vorsprünge 16 hohlzylindrisch geformt sind. Die Vorsprünge 16 werden insbesondere mittels Stanzen, Biegen oder dergleichen einstückig aus der Anschlusskonsole 12 gebildet. Die Anschlusskonsole 12 ist insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, wohingegen der Flachleiter 2 insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist. Geeignete metallische Beschichtungen, insbesondere Verzinnen, Vernickeln oder dergleichen, ist sowohl am Flachleiter 2 im Verbindungsbereich 6 als auch an der Anschlusskonsole 12 an der Kontaktfläche 18 alternativ oder kumulativ möglich.
Zur Verbindung der Anschlusskonsole 12 an den Flachleiter 2 wird diese mit ihren Vorsprüngen 16 in die zweiten Durchgangsöffnungen 10 eingesetzt.
Eine Draufsicht auf die Oberfläche 2a des Flachleiters 2 ist in der Fig. 4 gezeigt. Zu erkennen ist, dass die Vorsprünge 16 in den zweiten Durchgangsöffnungen 10 eingesetzt sind. Ein Querschnitt in Längsrichtung zum Flachleiter 2 wie er in der Fig. 4 gezeigt ist, ist in der Fig. 5 zu erkennen. Zu erkennen ist, dass die Anschlusskonsole 12 mit ihrer Kontaktfläche 18 an dem Flachleiter 2 anliegt. Die Vorsprünge 16 sind in den zweiten Durchgangsöffnungen 10 angeordnet. Die Kontaktfläche 18 ist insbesondere stoffschlüssig mit der Oberfläche 2b des Flachleiters 2 gefügt. Dies kann beispielsweise mittels Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen oder dergleichen erfolgen.
Zu erkennen ist, dass die Vorsprünge 16 bündig mit der Oberfläche 2a des Flachleiters 2 abschließen.
Nachdem der Flachleiter 2 mit der Anschlusskonsole 12 gefügt wurde, wird eine Unterlegscheibe 20 oder ein anderes Flachteil auf den Flachleiter 2 und die Vorsprünge 16 aufgelegt. Anschließend wird eine Schraube mit einem Schraubenkopf 22a und einem Schraubenstift 22b in ein Bauteil 24 eingeschraubt. Dabei wird der
Schraubenkopf 22a auf die Unterlegscheibe 20 gedrückt, die ihrerseits gegen die Stirnflächen der Vorsprünge 16 gedrückt wird. Die Vorsprünge 16 nehmen die senkrechte Anpresskraft auf, so dass die Unterlegscheibe 20 zwischen dem Schraubenkopf 22a und den Vorsprüngen 16 sowie dem Flachleiter 2 eingeklemmt ist.
Durch die Aufnahme der Anpresskräfte durch die Vorsprünge 16 wird eine langzeitstabile Verbindung zwischen dem Flachleiter 2 und dem Bauteil 24 ermöglicht.
Bezugszeichenliste
2 Flachleiter 4 Isolation
6 Verbindungsbereich 8 erste Durchgangsöffnung
10 zweite Durchgangsöffnung
12 Anschlusskonsole 14 Durchgangsausnehmung
16 Vorsprung
18 Kontaktfläche
20 Unterlegscheibe
22 Schraube 24 Bauteil

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verbindungsanordnung mit einem metallischen Flachleiter mit einem zumindest viereckigen Querschnittsprofil und zumindest zwei einander gegenüberliegenden, zumindest in einem Endbereich in Längsrichtung parallel zueinander verlaufenden Oberflächen, einer ersten Durchgangsöffnungen zwischen den Oberflächen im Endbereich, wobei die erste Durchgangsöffnung zur Aufnahme eines Bolzens gebildet ist, zumindest einer zweiten Durchgangsöffnungen zwischen den Oberflächen im Endbereich, wobei die zweite Durchgangsöffnung zur Aufnahme einer metallischen Anschlusskonsole gebildet ist, wobei die Anschlusskonsole als Flachteil gebildet ist und flächig mit einer Kontaktfläche an einer der Oberflächen des Flachleiters in dem Endbereich anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskonsole eine erste Durchgangsausnehmung aufweist, die fluchtend an der ersten Durchgangsöffnung angeordnet ist, dass die Anschlusskonsole zumindest einen aus der Kontaktfläche der Anschlusskonsole ragenden Vorsprung aufweist, dass der Vorsprung in der zweiten D urchgangs Öffnung angeordnet ist und dass die Anschlusskonsole zumindest mit der Kontaktfläche stoffschlüssig mit dem Flachleiter verbunden ist.
2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung im Wesentlichen senkrecht aus der Kontaktfläche ragt.
3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung im Wesentlichen zylindrisch, insbesondere hohlzylindrisch ist.
4. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung ausgehend von der Kontaktfläche eine Längserstreckung aufweist, die gleich dem Abstand der Oberflächen des Flachleiters im Endbereich ist.
5. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung mit seiner äußeren Mantelfläche zumindest teilweise, insbesondere vollständig an einer inneren Mantelfläche der zweiten D urchgangsö ffnung anliegt, insbesondere dass der Vorsprung und die zweite Durchgangsöffnung eine Übergangspassung oder eine Presspassung aufweisen.
6. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung einstückig mit dem Flachteil ist und aus dem Flachteil umgeformt ist.
7. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche des Vorsprungs bündig mit der Oberfläche ist.
8. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zweiten Durchgangsöffnungen und der Vorsprünge gleich ist.
9. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine geometrische Anordnung der Vorsprünge um die Durchgangsausnehmung herum kongruent zu einer geometrischen Anordnung der der zweiten Durchgangsöffhungen um die ersten Durchgangsöffnung herum ist.
10. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei, bevorzugt zumindest drei zweite Durchgangsöffnungen in Winkelabständen zueinander um die ersten Durchgangsöffnung herum angeordnet sind. .
11. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ein zweites Flachteil auf der der Anschlusskonsole gegenüberliegenden Oberfläche des Flachleiters angeordnet ist, dass der Bolzen einen flanschartigen Bolzenkopf und einen sich vom Bolzenkopf erstreckenden Bolzenstift hat dass das zweite Flachteil zur Aufnahme des Bolzenstifts gebildet ist, dass der Bolzenstift durch das zweite Flachteil, die erste Durchgangsöffnung und die erste Durchgangsaufnahme geführt ist und mit einem Bauteil derart verbunden ist, dass das zweite Flachteil zwischen dem Bolzenkopf und dem Vorsprung klemmend gehalten ist.
12. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen ein Schraubbolzen ist.
13. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen das zweite Flachteil im verbundenen Zustand gegen den Vorsprung drückt.
14. Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchgangsöffnung und/oder die erste Durchgangsausnehmung als Rundloch oder als Langloch gebildet sind.
15. Verfahren zum Verbinden eines Bauteils mit einer Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüchen mit den Schritten,
Anordnen der Kontaktfläche der Anschlusskonsole an dem Flachleiter, wobei der zumindest eine Vorsprung in der zumindest einen zweiten Durchgangsöffnungen angeordnet wird, so dass die erste Durchgangsöffnung und die erste Durchgangsausnehmung miteinander fluchten, stoffschlüssiges Verbinden der Kontaktfläche der Anschlusskonsole mit dem Flachleiter,
Anlegen eines zweiten Flachteils mit einem Loch an der Durchgangsöffnung auf der der Anschlusskonsole gegenüberliegenden Oberfläche des Flachleiters, Einsetzen des Bolzens in das Loch, die erste Durchgangsöffnung und die zweite Durchgangsöffnung zum Verbinden des Bolzens mit dem Bauteil, so dass das Flachteil zwischen dem Bolzen und dem Vorsprung verklemmt wird.
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