DE102006054718B4

DE102006054718B4 - Verfahren zur Befestigung eines Flachleiters

Info

Publication number: DE102006054718B4
Application number: DE102006054718.7A
Authority: DE
Inventors: Volker Wehrmeyer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2006-11-21
Publication date: 2022-09-08
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: DE102006054718A1

Abstract

Verfahren zur Befestigung eines Flachleiters (2, 11), aufweisend wenigstens einen flachen elektrischen Leiterzug und eine diesen umschließende Isolationsschicht (4), wobei an der Isolationsschicht (4) wenigstens ein flächiger Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) aus einem Kunststoffmaterial zur Befestigung des Flachleiters (2, 11) angeordnet ist, wobei der Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) einstückig an der Isolationsschicht (4) angeformt und/oder zwischen zwei Leiterzügen (L1, L2; 23/ 23) einstückig ausgebildet ist, auf einem Kunststoffbauteil (1), und der Flachleiter (2, 11) mit dem Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) in vorbestimmter Position auf dem Kunststoffbauteil (1) angeordnet wird, und dass auf den Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) eine Sonotrode (7) eines Ultraschallschweißgerätes aufgesetzt und der Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) mit dem Kunststoffbauteil (1) verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) mit wenigstens einem von einer Auflagefläche (8, 27) abstehenden Positionierungsstift (9) für den Eingriff mit einer im Befestigungsabschnitt (12, 14, 19) ausgebildeten Öffnung (13, 15, 20) oder mit einer am Befestigungsabschnitt (5) ausgebildeten Ausnehmung (6) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befestigung eines Flachleiters auf einem Kunststofftbauteil.
Flachleiter werden in Kraftfahrzeugen insbesondere als Bestandteil des Bordnetzes eingesetzt. Die auch als Leiterfolien bezeichneten Flachleiter zeichnen sich durch hohe Flexibilität, geringen Platzbedarf und geringes Gewicht aus.
Aus der gattungsbildenden DE 100 64 696 A1 ist ein Flachleiter - FPC (Flat Pinted Circuit), FFC-I (Flat Flexible Cable laminated) und FFC-e (Flat Flexible Cable extrudet) - bekannt, der mehrere parallel nebeneinander angeordnete elektrische Leitungen, also Strom- und/ oder Signalleitungen, eine diese einschließende Isolationsschicht und einen in oder im Wesentlichen in der vom Flachleiter aufgespannten Ebene verlaufenden flächigen Abschnitt aus einem Kunststoffmaterial aufweist, der der Fixierung des Flachleiters dient. Dieser Abschnitt ist auf der Isolationsschicht angebracht, überragt diese seitlich und ist mit dieser stoffschlüssig durch Schweißen oder Kleben, verbunden. Vermittels des Abschnittes kann der Flachleiter durch Ultraschall, Kleben, Heften oder mittels Niet- oder Schraubverbindungen auf einem Träger bzw. Bauteil festgelegt werden. Der Vorteil liegt darin, dass der zu fixierende Flachleiter in seiner Bauhöhe unverändert oder im Wesentlichen unverändert ist, und dass die Gefahr von mechanischen Beschädigungen des Flachleiters durch dessen Befestigung auf dem Bauteil ausgeschlossen oder erheblich eingeschränkt ist, da ein Eingriff in den Flachleiter nicht erfolgt. Als nachteilig kann angesehen werden, dass der Befestigungsabschnitt mit seiner vorbestimmten Gestalt und Größe separat hergestellt und in einem separaten Arbeitsgang am Flachleiter angeordnet werden muss.
Des Weiteren beschreibt die DE 10 2004 063 061 A1 ein Modul mit wenigstens einem Flachleiter, insbesondere für ein Fahrzeug, das ein Formoberteil und ein Formunterteil aufweist, zwischen denen als elektrische Verkabelung der Flachleiter angeordnet ist. Das Modul weist im Bereich außerhalb des Flachleiters Befestigungsmittel, wie Ausprägungen und/ oder Befestigungslöcher auf, mittels denen es an und/ oder in einer Komponente angeordnet werden kann, oder mittels denen auch Bauteile am Modul befestigbar sind. Zur Herstellung des Moduls wird das Formober- und/ oder -unterteil einseitig mit einem Kleber benetzt, anschließend wird der Flachleiter an der benetzten Seite des jeweiligen Formteils angeordnet und danach werden die beiden Formteile, bevorzugt mittels Kleben, Laminieren, Verpressen, Umspritzen, Nähen und/ oder Schäumen, miteinander verbunden.
Auch ist es aus der DE 202 18 460 U1 bekannt, in einen Flachleiter eine Befestigungsschiene zu integrieren, die an der Längskante des Flachleiters seitlich vorsteht oder die parallel zu und zwischen den elektrischen Leitungen angeordnet und vollständig vom Isoliermaterial umschlossen ist. In letzterem Falle ist die Isolationsschicht zumindest im Bereich von Befestigungsstellen dünner als im Bereich der Leitungen des Flachbandkabels. Dabei kann die Befestigungsschiene mit Löchern zur Aufnahme eines Klebstoffs ausgestattet sein, über den die Befestigung des Flachleiters an einem Bauteil erfolgen kann.
CH 499 855 A und FR 959 946 A offenbaren jeweils Leiter, mit wenigstens einem elektrischen Leiterzug, bei denen die Isolationsschicht gleichzeitig Befestigungsabschnitte ausbildet.
US 2001 / 0 015 282 A1 offenbart einen Flachleiter mit wenigstens einem elektrischen Leiterzug, bei dem eine Isolationsschicht seitlich übersteht und dort einen Befestigungsabschnitt ausbildet.
JP H05 - 121 139 A offenbart ein Verfahren zur Befestigung eines Flachleiters mittels Ultraschallschweißens an einem Kunststoffbauteil.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Befestigung eines Flachleiters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu gestalten, dass dieser einfach und prozesssicher auf einem Bauteil anordbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Ein Flachleiter, der insbesondere mehrere parallel nebeneinander angeordnete elektrische Leiterzüge und eine diese umschließende Isolationsschicht aufweist, besitzt wenigstens einen flächigen Befestigungsabschnitt aus dem Material der Isolationsschicht zur Befestigung des Flachleiters, der einstückig an derselben angeformt und/ oder zwischen zwei Leitungen einstückig ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist der Befestigungsabschnitt in der vom Flachleiter aufgespannten Ebene angeformt und als Befestigungsfahne ausgebildet, die seitlich vom Flachleiter absteht.
Durch diese Gestaltung ist der Flachleiter erleichtert und prozesssicher auf einem Träger bzw. Bauteil, insbesondere einem Kunststoffbauteil, anordbar. Als Fügeverfahren bietet sich ein Ultraschallschweißverfahren an. Gegenüber dem Stand der Technik entfallen nachträglich an den Flachleiter angebrachte verschweißbare Befestigungsfahnen, wodurch die Befestigung des Flachleiters aufwandsreduziert durchgeführt werden kann.
Zur Erhöhung der Prozesssicherheit können die Begrenzungskanten des Befestigungsabschnitts eine vorbestimmte Kontur aufweisen, die eine Positionierungshilfe für die Kontur der Sonotrode eines für die Verschweißung eingesetzten Ultraschallschweißgerätes darstellt. Zu dem gleichen Zweck kann der Befestigungsabschnitt mit wenigstens einer Öffnung für den Eingriff eines an der Sonotrode ausgebildeten Positionierungselementes versehen sein.
Zur Befestigung des vorbeschriebenen Flachleiters auf einem Kunststoffbauteil wird erfindungsgemäß derart vorgegangen, dass der Flachleiter mit dem Befestigungsabschnitt in vorbestimmter Position auf dem Kunststoffbauteil angeordnet, danach die Sonotrode eines Ultraschallschweißgerätes auf den Befestigungsabschnitt aufgesetzt und letzterer mit dem Kunststoffbauteil verschweißt wird. Die Sonotrode ist dabei vorteilhaft mit einer Auflagefläche ausgestattet, die kleiner als die Auflagefläche des Befestigungsabschnittes ist, damit die Schweißstelle im Bereich des Befestigungsabschnitts ausgebildet wird. Die Auflagefläche der Sonotrode kann auch gleich oder größer als die Auflagefläche des Befestigungsabschnittes sein. Wichtig ist lediglich, dass die Auflagefläche der Sonotrode nicht den benachbarten Leiterzug erreicht und sich stets ein ausreichender Sicherheitsabstand zu diesem ergibt.
Zur Positionierung der Sonotrode ist diese mit wenigstens einem von der Auflagefläche abstehenden Positionierungsstift versehen, der beim Aufsetzen auf den Befestigungsabschnitt in eine an diesem ausgebildete Öffnung eingreift. Die vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Sonotrode erlauben nicht nur das prozesssichere Aufsetzen derselben, sondern verhindern auch deren Verrutschen während des Schweißvorganges.
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

1a bis 3: die Abschnitte verschiedener Ausführungen von Flachleitern mit einem angeformten Befestigungsabschnitt,
1b: einen Schnitt A - A durch den Flachleiter mit angedeuteter Ultraschallschweiß-Anordnung,
4a bis d: verschiedene Ausführungen von Flachleiter-Abschnitten und
5a bis e: einen Ultraschallschweißkopf einer Schweißpistole mit verschiedenen Sonotroden.

1a zeigt einen zur Befestigung auf einem Formhimmel 1 aus Kunststoff eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs positionierten Flachleiter 2 mit drei parallel nebeneinander angeordneten elektrischen Leiterzügen 3 und einer diese umschließenden durchscheinenden Isolationsschicht 4. An dieser (4) ist ein aus deren Material bestehender flächiger Befestigungsabschnitt 5 in der vom Flachleiter 2 bzw. der Isolationsschicht 4 bestimmten Ebene und in deren Dicke einstückig angeformt. Der Befestigungsabschnitt 5 steht als Befestigungsfahne seitlich vom Flachleiter ab und weist eine Ausnehmung 6 zur Positionierung einer Ultraschallschweiß-Sonotrode 7 auf diesem (5) auf.
1b zeigt die Schweißanordnung im Schnitt. Die Sonotrode 7 ist an ihrer Auflagefläche 8 mit zwei im Abstand angeordneten und von dieser (8) abstehenden Positionierungsstiften 9 für den Eingriff in die Ausnehmung 6 versehen, wobei die Achsen der Positionierungsstifte 9 im Wesentlichen mit den Mittelpunkten der Rundungen 10 korrespondieren.
Der Flachleiter 2 wird nach Aufsetzen der Sonotrode 7 auf den Befestigungsabschnitt 5 in der durch die Ausnehmung 6 und die Positionierungsstifte 9 vorbestimmten Position mit dem Formhimmel 1 ultraschallverschweißt und dadurch an diesem festgelegt. Der verschweißte Bereich S ist mit gestrichelten Linien angedeutet.
In den 2 und 3 sind weitere Ausführungsformen von Flachleitern mit Befestigungsabschnitten ohne einen Kunststoffträger dargestellt. Der in 2 gezeigte Flachleiter 11 weist auf einer seiner Längsseiten einen breiteren Randbereich als Befestigungsabschnitt 12 auf, in dem zwei Öffnungen 13 eingebracht sind. Diese dienen, wie bei der vorstehend beschriebenen Ausführung, als Positionierungshilfe für eine mit Positionierungsstiften oder Positionierungsdornen versehene Sonotrode. Bei der Ausführung gemäß 3 ist im Bereich einer Flachleiter-Abzweigung zwischen zwei Leiterzügen L1 und L2 ein Befestigungsabschnitt 14 mit einer Positionierungsöffnung 15 für einen an der Sonotrode des Ultraschallschweißkopfes angeordneten Positionierungssstift einstückig angeformt. In den 2 und 3 ist der mit einer Schweißpistole unter Verwendung einer Sonotrode jeweils ultraschallverschweißte Bereich S wie in 1 mit gestrichelten Linien angedeutet.
Die 4a bis 4d zeigen in Analogie zu den vorbeschriebenen Flachleitern Flachleiterabschnitte mit verschiedenen Lagen und Ausführungen von Befestigungsabschnitten an bzw. in einem Flachleiter-Abschnitt. 4a zeigt dabei ein solches Element 16, an dem auf dem seitlich vorstehenden Befestigungsabschnitt 17 die Auflagefläche 18 für eine Sonotrode markiert ist. Eine weitere Positionierungshilfe ist nicht vorgesehen, auch an der eingesetzten Sonotrode nicht. Bei der Ausführung gemäß 4b ist der Befestigungsabschnitt 19 mit Öffnungen 20 für jeweils einen Positionierungsstift versehen, angeordnet an der Auflagefläche der am Ultraschall-Schweißwerkzeug eingesetzten Sonotrode. In 4c ist der Befestigungsabschnitt 21 in der Mitte des Flachleiter-Abschnittes 22 zwischen zwei Leiterzügen 23 angeordnet. Dieser Befestigungsabschnitt 21 weist darstellungsgemäß keine Positionierungshilfe auf. Er kann jedoch auch mit solchen versehen sein. Schließlich zeigt 4c eine Ausführung eines Flachleiter-Verbindungselementes 24 mit einer an einem seitlich angeordneten Befestigungsabschnitt 25 ausgebildeten Positionierungskontur 26 zur Anlage einer mit dieser korrespondierenden, an der Auflagefläche der vorgesehenen Sonotrode ausgebildeten Positionierungsstufe.
Die in den 5a bis c gezeigten Ultraschallschweißköpfe sind mit verschiedenen Ausführungen von Sonotroden versehen, die, bei jeweils gleicher Auflagefläche 27, für einen der vorbeschriebenen Befestigungsabschnitte vorgesehen sind. 5a zeigt eine Auflagefläche 27 ohne weitere Positionierungshilfe, vorgesehen für einen markierten Befestigungsabschnitt 17 (4a). Die Sonotroden gemäß den 5b bis d sind mit Positionierungsmitteln versehen, davon die Sonotrode nach 5b mit einem Positionierungsdorn 28, der zum Durchdringen eines ungelochten Befestigungsabschnittes, beispielsweise 21 gemäß 4c, und Eindringen in den Formhimmel 1 aus Kunststoff vorgesehen ist, die erfindungsgemäße Sonotrode nach 5c mit zwei Positionierungsstiften 9 für einen Befestigungsabschnitt 5 gemäß 1 oder einem Befestigungsabschnitt (12) nach 2, die Sonotrode nach 5d mit einem seitlich von der Auflagefläche 27 angeordneten Positionierungsdorn 28 und die Sonotrode nach 5e mit einer Positionierungsstufe 29.
Bezugszeichenliste

1: Formhimmel, Kunststoffbauteil
2: Flachleiter
3: Leiterzug
4: Isolationsschicht
5: Befestigungsabschnitt
6: Ausnehmung
7: Sonotrode
8: Auflagefläche
9: Positionierungsstift
10: Rundung
11: Flachleiter
12: Befestigungsabschnitt
13: Öffnung
14: Befestigungsabschnitt
15: Positionierungsöffnung, Öffnung
16: Flachleiter-Verbindungselement
17: Befestigungsabschnitt
18: Auflagefläche
19: Befestigungsabschnitt
20: Öffnung
21: Befestigungsabschnitt
22: Flachleiter-Verbindungselement
23: Leiterzug
24: Flachleiter-Verbindungselement
25: Befestigungsabschnitt
26: Positionierungskontur
27: Auflagefläche
28: Positionierungsdorn
29: Positionierungsstufe
L1: Leiterzug
L2: Leiterzug
S: verschweißter Bereich

Claims

Verfahren zur Befestigung eines Flachleiters (2, 11), aufweisend wenigstens einen flachen elektrischen Leiterzug und eine diesen umschließende Isolationsschicht (4), wobei an der Isolationsschicht (4) wenigstens ein flächiger Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) aus einem Kunststoffmaterial zur Befestigung des Flachleiters (2, 11) angeordnet ist, wobei der Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) einstückig an der Isolationsschicht (4) angeformt und/oder zwischen zwei Leiterzügen (L1, L2; 23/ 23) einstückig ausgebildet ist, auf einem Kunststoffbauteil (1), und der Flachleiter (2, 11) mit dem Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) in vorbestimmter Position auf dem Kunststoffbauteil (1) angeordnet wird, und dass auf den Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) eine Sonotrode (7) eines Ultraschallschweißgerätes aufgesetzt und der Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) mit dem Kunststoffbauteil (1) verschweißt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) mit wenigstens einem von einer Auflagefläche (8, 27) abstehenden Positionierungsstift (9) für den Eingriff mit einer im Befestigungsabschnitt (12, 14, 19) ausgebildeten Öffnung (13, 15, 20) oder mit einer am Befestigungsabschnitt (5) ausgebildeten Ausnehmung (6) versehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagefläche (8, 27) der Sonotrode (7) für den Befestigungsabschnitt (5, 12, 14, 17, 19, 21, 25) kleiner als dessen Flächenausdehnung ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (7) mit wenigstens einem von deren Auflagefläche (27) abstehenden Positionierungsdorn (28) zur Fixierung des Befestigungsabschnittes (21) auf dem Kunststoffbauteil (1) versehen ist.