CN115398750A - 连接装置和用于将连接装置与部件连接的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接装置，具有金属扁平导体，该金属扁平导体具有至少四边形的横截面轮廓和至少两个彼此相对的、至少在一个端部区域中在纵向方向上彼此平行延伸的表面，在端部区域中的表面之间的第一通孔，其中该第一通孔形成用于容纳销栓，在端部区域中的表面之间的至少一个第二通孔，其中第二通孔形成用于容纳金属连接托架，其中，连接托架成型为扁平件并且面状地通过接触面在端部区域中贴靠在扁平导体的其中一个表面上。

Description

连接装置和用于将连接装置与部件连接的方法

技术领域

本发明涉及一种具有金属扁平导体和连接托架的连接装置以及一种用于将连接装置与部件连接的方法。

背景技术

为了在汽车应用中，尤其是在机动车中分配电能，无论是小客车还是载重汽车，越来越多地使用扁平导体。扁平导体特别适合于能量分配，因为从特定的导体横截面积开始，它们具有比圆形导体更大的表面，并且因此具有改善的载流能力。尤其使用扁平导体，以便在电池、起动机和/或发电机之间传输电能。在电驱动的车辆中，扁平导线用作所谓的能量骨干(Energy Backbone)，用于将电能从电池分配到多个用电器，以及在驱动电池和驱动马达之间分配。在所有情况下扁平导体具有大的导体横截面。由于导体横截面大，铝经常被用作扁平导体的金属材料，因为与铜相比，铝具有较小的重量。

然而，在车辆中分配电能时，需要将扁平导体电连接至用电器，这需要在机械和电气特性方面必须长期稳定的电传递点。在传递点处的接触电阻必须小，以便在那里将电损耗保持得很小，并且以便避免过热。特别是在车辆的传动系中流动非常高的电流，如果接触电阻过高，会导致在传递点处的高欧姆损耗。

尤其是在设想在较长的时间段在动态环境中使用的情况下，接触电阻会随着时间而提高。这尤其可能在由于动态负载而减小扁平导体与连接件之间的接触面时出现。因此，特别是在铝的情况下，因为铝具有延展性而在动态环境中发生塑性变形。因此，必须确保铝不会由于接触位置处的机械负荷而塑性变形或仅轻微地塑性变形，从而不会由此对接触电阻产生不利影响。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于扁平导体的连接托架，其在动态环境中使用时在长的使用寿命的情况下确保不变的小的接触电阻。

该目的通过根据权利要求1的连接托架以及根据权利要求15的方法来实现。

连接装置具体地包括金属扁平导体。在此，金属扁平导体尤其由铝或铝合金形成。这例如可以是E-铝或铝99.5。铝在此尤其可以被软退火。

扁平导体可以至少部分地被电绝缘体包围，例如由塑料、例如硅酮或PVC。在端部区域中，扁平导体可以没有绝缘部。扁平导体也可以在中间区域中没有绝缘部。端部区域或中间区域可以看作是连接区域。

扁平导体具有多边形的横截面轮廓，尤其是至少四边形的横截面轮廓。在此，尤其优选矩形的或正方形的横截面轮廓。这种横截面轮廓的特征在于，扁平导体具有至少两个彼此对置的、至少在连接区域中沿纵向彼此平行延伸的表面。

在连接区域中，扁平导体具有第一通孔。在此，该通孔例如可以是例如钻成的，冲压的、锯切的、铣削或以任何其他方式成形。通孔在表面之间延伸，这些表面在连接区域中彼此平行地延伸。通孔形成用于接收销栓，该销栓被插入穿过通孔以将连接装置设置在部件上，如下文仍将描述的。

除了两个表面之间的第一通孔外，扁平导体在连接区域中的表面之间具有至少一个第二通孔。该第二通孔用于接收金属连接托架。特别地，如将在下面描述的，将连接托架的突出部插入到该第二通孔中。

与扁平导体一样，金属连接托架可以由铝或铝合金制成。也可能的是，金属连接托架、像扁平导体一样由铜或铜合金构成。连接托架构造为扁平件并且具有一个面状区域，该区域作为与扁平导体的接触面构成。接触面在连接区域中贴靠在扁平导体的其中一个表面上。在连接区域中，扁平导体的接触面和/或表面可以是金属镀层的，尤其镀镍和/或镀锡。在此，可以替代地或附加地在扁平导体上或在连接托架上设置金属涂层。通过连接托架，尤其是连接托架的接触面，提供了大的接触面，电流可以通过该接触面以小的接触电阻流动。

现在的目的是，将连接托架与扁平导体之间的接触面上的该连接设计得长时间稳定并且尤其在动态环境中保护该连接免受退化。

为此建议，连接托架具有第一贯通凹部。贯通凹部可以根据通孔成形，例如与其一致地成形。贯通凹部也可以是钻成的，冲压的、锯切的、铣削或以任何其他方式成形。

如果连接托架通过接触区域在连接区域中贴靠到扁平导体上，则通孔和贯通凹部彼此对齐。

对齐的第一孔/凹部用于接收销栓，如将在下文描述的。

为了改善长期稳定性，在连接托架上成形至少一个突出部。该突出部优选基本上垂直地从接触面伸出。

如果连接托架以其接触面在连接区域中贴靠扁平导体，则不仅第一贯通凹部对齐地贴靠在第一通孔上，而且突出部也附加地布置在第二通孔中。

此外，连接托架以其接触面与扁平导体在连接区域中材料配合地连接。通过优选由与扁平导体不同的金属制成的连接托架，可以通过连接装置实现扁平导体与部件的长期稳定的接触。

连接托架与扁平导体的材料配合的接合优选借助超声波焊接、摩擦焊接、搅拌摩擦焊接、电阻焊接、激光焊接或类似方法实现。接触面与扁平导体在连接区域中的全面或局部的连接尤其通过摩擦焊接、尤其是超声波焊接来实现。电阻焊接也适合于确保接触面与扁平导体的全面连接。因此，扁平导体通过接触面大面积地连接在扁平导体上并且通过突出部机械稳定地布置在其上。

根据一个实施例提出，突出部基本上垂直地从接触面中伸出。在其之间延伸有第二通孔的表面优选地彼此平行，使得第二通孔垂直于表面延伸。为了将突出部设置在第二通孔中，该突出部同样优选垂直地成型在接触面上。

根据一个实施例提出，所述突出部基本上是圆柱形的，尤其是空心圆柱形的。第二通孔可以具有与突出部的外周面一致的内周面。

为了在扁平导体旋拧到部件上时接收夹紧力并且对该扁平导体进行卸载，本发明提出，所述突出部从接触面出发具有纵向延伸，该纵向延伸等于扁平导体在连接区域中的表面的间距。因此，突出部的长度等于第二通孔的长度(这对应于扁平导体在连接区域中的高度)，这导致在插入状态下突出部完全填充通孔。因此，扁平件可以贴靠在突出部上并且突出部承受施加到扁平件上的并且在连接区域中在扁平导体的方向上、尤其是垂直地作用到扁平导体的表面上的压紧力。

根据一个实施例提出，突出部以其外周面至少部分地、尤其完全地贴靠在第二通孔的内周面上。由此，电流不仅能够流过接触面，而且也能够流过突出部在通孔的内周面上所贴靠的面。如果突出部和第二通孔具有过渡配合或过盈配合，则实现了特别良好的连接。

突出部优选地与连接托架(扁平件)一体成型。在此，连接托架可以切削地或无切削地成型，尤其是借助于冲压和/或弯曲。在准备扁平件时，可以借助冲压将突出部从扁平件的材料中压出。突出部与扁平件的一体式设计防止了突出部与扁平件之间产生接触电阻。

根据一个实施例提出，突出部的端面与扁平导体的表面齐平。位于远离连接托架一侧的扁平导体的表面是与突出部平齐的表面。

根据一个实施例提出，第二通孔和突出部的数量相同。特别是，提供了多于一个的第二通孔和突出部，从而增加了连接托架和扁平导体之间的机械连接的数量。

根据一个实施例提出，围绕贯通凹部的突出部的几何布置与围绕第一通孔的第二通孔的几何布置一致。因此，实现了连接托架能够以与第一通孔对准的方式以其突出部插入到第二通孔中。

根据一个实施例提出，将至少两个、优选至少三个第二通孔以相互优选相等的角间距围绕第一通孔布置。尤其第二通孔包围第一通孔，即，第二通孔围绕第一通孔环绕地设置。优选地，第二通孔位于绕第一通孔延伸的圆弧上。

根据一个实施例提出，将例如垫片形式的第二扁平件布置在扁平导体的与连接托架相对的表面上。该扁平件优选至少贴靠在突出部的端面上，但尤其同时贴靠在突出部的端面和扁平导体的表面上。

具有凸缘状销栓头部和从销栓头部延伸的销栓杆的销栓可以插入到第二扁平件中。第二扁平件具有用于此销栓的容纳部，例如孔、钻眼等。

为了将连接装置固定到部件上，使销栓杆穿过第二扁平件、第一通孔和第一贯通容纳部并且与一个部件这样连接，即第二扁平件夹紧地保持在销栓头部和突出部之间。通过销栓与部件的连接，可以施加夹紧力，该夹紧力垂直于第二扁平件地朝向扁平导体的方向起作用。当销栓杆构造为螺杆时，这尤其可以通过拧紧来实现。该压紧力通过突出部来承受，从而减小扁平导体在连接区域中的机械负载，这尤其对于长期稳定的连接是有帮助的。

根据一个实施例提出，销栓是螺栓。该螺栓可以与部件拧紧。

根据一个实施例提出，销栓将第二扁平件在连接状态下压向突出部。突出部接收压紧力，从而能够实现销栓在扁平件上的限定的压紧力。

根据一个实施例提出，第一通孔和/或第一贯通凹部构造为圆孔或长孔。

另一方面是一种用于将部件与如前所述的连接装置连接的方法。在此，连接托架的接触面布置在扁平导体上。至少其中一个突出部被插入至少一个通孔中，其中，多个突出部也可以被插入多个通孔中。在这种布置中，确保第一通孔和第一贯通凹部彼此对准，使得销栓可插入穿过这两者。在连接托架已经布置在扁平导体上之后，连接托架的接触面材料配合地与扁平导体的表面接合。在扁平导体的与连接托架相对的一侧，第二扁平件以孔眼贴靠到第一通孔。

接着，将销栓插入到孔眼、第一通孔和第一贯通凹部，以将销栓与部件连接。在此，第二扁平件夹紧在销栓和突出部之间。

附图说明

下面借助示出实施例的附图进一步阐述本发明。其中示出了：

图1a、1b示出了具有连接区域的扁平导体；

图2示出了具有一个第一通孔和四个第二通孔的扁平导体的俯视图；

图3a、3b示出了连接托架；

图4示出了连接有连接托架的扁平导体；

图5示出了穿过与部件的连接装置的一个纵截面。

具体实施方式

图1a示出了具有绝缘部4的扁平导体2。具有绝缘部4的扁平导体2也可以称为扁平电缆。在图1a中，扁平电缆在端部区域中去绝缘，使得扁平导体2在端部区域中是裸露的。这个端部区域可以称为连接区域6。

可以看出，扁平导体2具有矩形的横截面轮廓，然而也可以考虑正方形或其它多边形的横截面轮廓。扁平导体2具有两个彼此对置的宽的表面2a、2b，所述表面在连接区域6中彼此平行地延伸。

图1b示出了扁平导体2，其中连接区域6位于具有绝缘部4的两个区域之间。扁平导体2在此也在连接区域6中裸露。同样地，在此，宽的表面2a、2b也彼此平行地延伸。

为了提供连接装置，现在提出扁平导体2在连接区域6中如在图2中所示出的那样设有第一通孔8和至少一个、在所示出的示例中四个第二通孔10。通孔8、10可以由扁平导体2冲压、铣削、钻孔或切割而成。可以看出，第二通孔10包围第一通孔8。尤其地，第二通孔10以彼此间的角间距围绕第一通孔8设置。在此，第二通孔10例如可以位于围绕第一通孔8的圆弧上。

在制造了具有通孔8、10的连接区域6之后，可以将连接托架12(如图3a、3b中所示)贴靠到扁平导体2上。图3a示出了连接托架12的视图。连接托架12具有一个贯通凹部14。贯通凹部14能够对应于通孔8成型。贯通凹部14尤其具有与第一通孔8几何形状一致的或几何形状相似的形状。这可以是一个圆孔或一个长孔，然而其他形状也是可能的，尤其是有角的形状。

此外，连接托架12具有至少一个、优选多个突出部16。突出部16围绕贯通凹部14布置。贯通凹部14和突出部16彼此间的几何布置尤其在几何上与第一通孔8相对于第二通孔10的几何布置一致。因此，连接托架12可以利用其突出部16插入到第二通孔10中。于是，第一通孔8可以与贯通凹部14对齐。在突出部16的侧面上，连接托架12具有接触面18。

图3b示出接触面18的俯视图。可以看出，突出部16空心圆柱形地成型。突出部16尤其借助于冲压、弯曲或类似方式由连接托架12一体地成型。连接托架12尤其由铜或铜合金制成，而扁平导体2尤其由铝或铝合金制成。合适的金属涂层，尤其是镀锌、镀镍等，在连接区域6中的扁平导体2上以及在接触面18上的连接托架12上可以替代地或附加地实现。

为了将连接托架12连接到扁平导体2上，该连接托架以其突出部16插入到第二通孔10中。

在图4中示出了扁平导体2的表面2a的俯视图。可以看出，突出部16插入第二通孔10中。

在图5中可以看到沿如在图4中所示的扁平导体2的纵向方向的横截面。可以看出，连接托架12以其接触面18贴靠在扁平导体2上。突出部16设置在第二通孔10中。接触面18尤其是材料配合地与扁平导体2的表面2b接合。这例如可以借助超声波焊接、电阻焊接或类似方法实现。

可以看出，突出部16与扁平导体2的表面2a齐平地终结。

在扁平导体2与连接托架12接合之后，将垫片20或其他扁平件放置到扁平导体2和突出部16上。接着将具有螺钉头22a和螺钉销22b的螺钉旋入部件24中。在此，螺钉头22a被压到垫片20上，垫片20本身被压到突出部16的端面上。突出部16承受垂直的压紧力，使得垫片20被夹紧在螺钉头22a与突出部16以及扁平导体2之间。

通过突出部16接受挤压力使得能够实现扁平导体2与部件24之间的长期稳定的连接。

附图标记说明

2扁平导体

4绝缘部

6连接区域

8第一通孔

10第二通孔

12连接托架

14贯通凹部

16突出部

18接触面

20垫片

22螺钉

24部件

Claims (15)

1.一种连接装置，具有：

金属的扁平导体，该扁平导体具有

至少四边形的横截面轮廓和至少两个彼此相对的、至少在一个端部区域中在纵向方向上彼此平行延伸的表面，

在端部区域中的表面之间的第一通孔，其中该第一通孔形成用于容纳销栓，

在端部区域中的表面之间的至少一个第二通孔，其中第二通孔形成用于容纳金属的连接托架，其中

连接托架成型为扁平件并且面状地通过接触面在端部区域中贴靠在扁平导体的其中一个表面上，

其特征在于，

连接托架具有第一贯通凹部，该第一贯通凹部与第一通孔对齐地布置，

连接托架具有至少一个突出于连接托架的接触面的突出部，

突出部布置在第二通孔中，并且

连接托架至少通过接触面材料配合地与扁平导体连接。

2.根据权利要求1所述的连接装置，

其特征在于，

所述突出部从所述接触面基本上垂直地突出。

3.根据权利要求1或2所述的连接装置，

其特征在于，

所述突出部是基本上圆柱形的，特别是空心圆柱形的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述突出部从所述接触面开始具有纵向延伸，所述纵向延伸等于所述扁平导体在端部区域中的表面的间距。

5.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述突出部以其外周面至少部分地、尤其完全地贴靠在所述第二通孔的内周面上，尤其是所述突出部和所述第二通孔具有过渡配合或过盈配合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述突出部与所述扁平件是一体的并且由所述扁平件成形。

7.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述突出部的端面与所述表面齐平。

8.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述第二通孔和所述突出部的数量相同。

9.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述突出部围绕所述贯通凹部的几何布置与所述第二通孔围绕所述第一通孔的几何布置一致。

10.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

至少两个、优选至少三个第二通孔以彼此间的角间距围绕所述第一通孔布置。

11.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

第二扁平件布置在所述扁平导体的与所述连接托架相对的表面上，

所述销栓具有凸缘状销栓头部和从所述销栓头部延伸的销栓杆，

所述第二扁平件形成用于容纳所述销栓杆，

所述销栓杆引导穿过所述第二扁平件、第一通孔和第一贯通容纳部，并与部件连接，使得所述第二扁平件以夹紧的方式保持在所述销栓头部和所述突出部之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述销栓是螺栓。

13.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述销栓在连接状态下将第二扁平件压在突出部上。

14.根据前述权利要求中任一项所述的连接装置，

其特征在于，

所述第一通孔和/或所述第一贯通凹部形成为圆孔或长孔。

15.用于将部件与根据前述权利要求中任一项所述的连接装置连接的方法，具有以下步骤，

将连接托架的接触面布置在扁平导体上，其中，所述至少一个突出部布置在所述至少一个第二通孔中，从而第一通孔和第一贯通凹部彼此对齐，

将连接托架的接触面材料配合地与扁平导体连接，

将第二扁平件以孔眼贴靠在扁平导体的与连接托架相对的表面上的通孔上，

将销栓插入到孔眼、第一通孔和第二通孔中以将销栓与部件连接，使得扁平件夹紧在销栓和突出部之间。

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