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Der
Inhalt der Prioritätsanmeldung, d. h. der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-111024 ,
auf welche diese Patentanmeldung basiert, wird hiermit durch Bezugnahme
aufgenommen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungsverfahren, welches
ein Paar von Metallplatten verbindet, und eine verbundene Einheit
mit einem Paar von Metallplatten, die miteinander verbunden sind.
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Im
Allgemeinen sind verschiedene elektrische Vorrichtungen, beispielsweise
Lampen, wie Scheinwerfer oder ein Rücklicht, und ein Motor,
wie zum Beispiel ein Startermotor oder ein Motor für eine Klimaanlage,
als mobiles Objekt in einem Fahrzeug montiert.
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Ein
Kabelstrang und eine elektrische Verbindungsbox sind in dem Fahrzeug
angeordnet, um den verschiedenen oben genannten elektrischen Vorrichtungen
elektrische Spannung zuzuführen. Der Kabelstrang enthält
natürlich mehrere elektrische Leitungen und einen Stecker.
Der Stecker hat einen Kontakt, der aus einer leitenden Platte gemacht
ist, und ein Steckergehäuse, das aus einem isolierenden synthetischen
Harz gemacht ist. Der Stecker ist mit verschiedenen elektrischen
Vorrichtungen gekoppelt.
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Die
elektrische Verbindungsbox hat ein Gehäuse, das aus einem
isolierenden synthetischen Harz gemacht ist, und eine Leiterplatte,
die in dem Gehäuse angeordnet ist. Verschiedene elektrische Module,
zum Beispiel ein Relais und eine Sicherung, und ein Stecker eines
Kabelstrangs sind auf dem Gehäuse montiert.
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Die
Leiterplatte hat eine Mehrzahl von leitenden Stromanschlüssen
bzw. Stromanschlussschienen (Englisch: "bus bars") (die mit Metallplatten
korrespondieren) und eine isolierende Platte, welche jeden Stromanschluss
elektrisch isoliert. Der Stromanschluss wird durch Stanzen und Biegen
in einer leitenden Platte gemacht. Die isolierende Platte ist aus
einem isolierenden synthetischen Harz gemacht und ist in eine flache
Form gebracht worden.
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Die
Leiterplatte, d. h. die elektrische Verbindungsbox stellt die elektrische
Verbindung für die verschiedenen elektrischen Module, wie
zum Beispiel ein Relais und eine Sicherung und die elektrische Leitung
des Kabelstrangs nach einem vorbestimmten Muster her. Dann teilt
die elektrische Verbindungsbox die aus einer Spannungsquelle gelieferte
elektrische Leistung auf verschiedene elektrische Geräte
auf.
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Die
oben genannten Stromanschlüsse sind durch Stanzen und Biegen
einer dicken Platte gemacht. Wenn die Stromanschlüsse miteinander
verbunden werden, werden dazu verschiedene Schweißverfahren
verwendet. Jedoch wird, wenn die Stromanschlüsse jedoch
durch Schweißen miteinander verbunden werden, bei diesem
Schweißen verwendetes Lötmetall zu einem vorstehenden
Teil geformt. Demzufolge ist es schwierig, die Stromanschlüsse
in eine isolierende Platte zu setzen, wenn die Stromanschlüsse
in einer Leiterplatte montiert werden. In diesem Fall können
die Stromanschlüsse nicht in der isolierenden Platte positioniert
werden. Dabei ist es schwierig, die obigen elektrischen Module und
die obigen elektrischen Leitungen des Kabelstrangs nach einem vorbestimmten Muster
elektrisch zu verbinden.
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Andererseits
können die Stromanschlüsse durch Verstemmen verbunden
werden. In diesem Fall ist es schwierig, jeden Stromanschluss vollständig
elektrisch zu verbinden, so dass ein Spalt in einem Verbindungsbereich
der Stromanschlüsse gebildet wird. Ferner korrodieren nach
längerer Zeit der Verwendung die Stromanschlüsse
bei dem oben genannten Spalt durch Feuchtigkeit in der Luft. Dadurch steigt
der elektrische widerstand zwischen den Stromanschlüssen.
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Daher
ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren zum Verbinden von Metallplatten
zu schaffen, welches zwei Metallplatten verbinden kann ohne dass
ein Vorsprung auf einer Oberfläche der Metallplatten gebildet
wird und ohne einen Spalt, und eine verbundene Einheit mit Metallplatten,
welche ohne einen von den Oberflächen der Metallplatten
vorstehenden Vorsprung und ohne einen Spalt verbunden sind.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung enthält ein Verfahren zum Verbinden
eines Paars von Metallplatten die folgenden Schritte: Versehen einer von
dem Paar von Metallplatten (im Folgenden als die eine Metallplatte
bezeichnet) mit einem Loch, Versehen der anderen von dem Paar von
Metallplatten (im Folgenden als die andere Metallplatte bezeichnet)
mit einem vorstehenden Teil mit einer Höhe geringer als
die Dicke der einen Metallplatte, Durchführen des Vorsprungs
durch das Loch, Platzieren der einen Metallplatte auf der anderen
Metallplatte, Quetschen eines zentralen Bereichs der Endfläche des
vorstehenden Teils. Dadurch werden die Metallplatten miteinander
verbunden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird, wie oben erwähnt, das
Quetschen unter der Bedingung ausgeführt, dass ein konischer
Vorsprung 12 auf den zentralen Bereich der Endfläche 5a des
vorstehenden Teils 5 gedrückt wird.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung hat eine verbundene Einheit ein Paar
von Metallplatten, welche miteinander verbunden sind. Die eine Metallplatte
enthält ein Loch, und die andere Metallplatte enthält
einen vorstehenden Teil. Die Höhe des vorstehenden Teils
ist geringer als die Dicke der einen Metallplatte. Der vorstehende
Teil ist in das Loch eingefügt, und die eine Metallplatte
ist auf der anderen Metallplatte platziert. Danach wird ein zentraler Bereich
der Endfläche des vorstehendes Teils in dem Loch gequetscht,
und die Außenumfangsoberfläche des vorstehendes
Teils hält fest an der Innenumfangsoberfläche
des Lochs.
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Gemäß der
Erfindung ist ein vorstehender Teil, der auf der anderen Metallplatte
ausgebildet ist, in ein Loch in der einen Metallplatte eingeführt.
Dabei ist ein zentraler Bereich der Endfläche des vorstehenden
Teils gequetscht. Die Höhe des vorstehenden Teils ist kleiner
gemacht als die Dicke der einen Metallplatte. Dadurch ist der vorstehende
Teil, bei dem der zentrale Bereich der Endfläche gequetscht ist,
in dem Loch in eine breitere Form gebracht. Dadurch hält
die Außenumfangsoberfläche des vorstehenden Teils
an der Innenumfangsoberfläche. Auch wird kein Vorsprung
von den Oberflächen der Metallplatten erzeugt, so dass
der auf der anderen Metallplatte gebildete vorstehende Teil vergrößert
ist innerhalb des Lochs.
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Daher
können die Metallplatten verbunden sein, ohne dass eine
Oberfläche der Metallplatten vorsteht. Demzufolge können,
wenn die Metallplatten als ein Stromanschluss einer Leiterplatte
einer elektrischen Verbindungsbox verwendet werden, die Metallplatten
sicher auf einer isolierenden Platte angeordnet werden. Ferner ist
es möglich, eine verbundene Einheit zu schaffen, welche
elektrische Module, die auf der elektrischen Verbindungsbox montiert sind,
und elektrische Leitungen eines Kabelstrangs nach einem vorbestimmten
Muster verbinden.
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Außerdem
kann bei der verbundenen Einheit vermieden werden, dass der Verbindungsbereich
der Metallplatten korrodiert, so dass kein Spalt erzeugt wird. Dadurch
vergrößert sich bei längerer Verwendung
der elektrische Widerstand zwischen den Stromanschlüssen
nicht.
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Gemäß der
Erfindung wird ein konischer bzw. sich verjüngender Vorsprung
auf den zentralen Bereichs der Endfläche des vorstehenden
Teils gedrückt. Dabei wird der zentrale Bereich des vorstehenden
Teils der anderen Metallplatte durch den konischen Vorsprung gequetscht.
Dadurch hält die Außenumfangsoberfläche
des vorstehenden Teils sicher an der Innenumfangsoberfläche
des Lochs, da der vorstehende Teil gespreizt wird.
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Die
obigen und andere Ziele und Merkmale der Erfindung werden offensichtlicher
aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels
einer verbundenen Einheit gemäß der Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht der verbundenen Einheit aus 1;
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3 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie III-III in 1;
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4 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie IV-IV in 2.
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5 ist
eine Querschnittansicht entlang der Linie V-V in 2;
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6 ist
eine Querschnittansicht des Zusammenplatzierens der Metallplatten
der verbundenen Einheit aus 1;
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7 ist
eine Querschnittansicht des Pressens eines Vorsprungs eines Stempels
auf einen zentralen Bereichs der Endfläche des vorstehenden Teils
der verbundenen Einheit aus 6;
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8 ist
eine Querschnittansicht, die zeigt, dass der zentrale Bereich der
Endfläche des vorstehenden Teils der verbundenen Einheit
aus 6 gequetscht ist; und
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9 ist
ein SIM-Bild des Querschnitts der verbundenen Einheit aus 3.
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Ein
Verbindungsverfahren und eine verbundene Einheit gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die 1 bis 9 erklärt.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt wird, hat die verbundene
Einheit 1 in den Ausführungsbeispielen ein Paar
von Metallplatten 2 und 3, die miteinander verbunden
sind. Die Metallplatten 2 und 3 sind in einer
flachen Form mit konstanter Dicke gebildet.
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Die
in den 1 und 2 gezeigte Metallplatte 2 hat,
wie in 4 gezeigt wird, ein durch die Metallplatte 2 hindurchgehendes
Loch. Das Loch 4 hat einen runden Querschnitt.
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Die
andere in den 1 und 2 gezeigte Metallplatte 3 hat
einen vorstehenden Teil 5, welcher von der Oberfläche
der anderen Metallplatte 3 vorsteht, wie in 5 gezeigt
wird. Bevor der zentrale Bereich der Endfläche 5a in
dem vorstehenden Teil 5a gequetscht wird hat der vorstehende
Teil 5 die Form eines runden Zylinders. Der Außendurchmesser
des vorstehenden Teils 5 ist geringfügig kleiner als
der Innendurchmesser des Lochs 4. Aus diesem Grund kann
der vorstehende Teil 5 in das Loch 4 hineingesteckt
werden. Auch ist die Höhe D des vorstehenden Teils 5,
von der Oberfläche der anderen Metallplatte bis zur Endfläche
des vorstehenden Teils, kleiner als die Dicke T der oben erwähnten
einen Metallplatte 2. Das heißt, der vorstehende
Teil 5 ist niedriger gebildet als die Dicke T der einen
Metallplatte 2. Demzufolge wird, wenn der vorstehende Teil 5 durch das
Loch 4 passiert, das gesamte vorstehende Teil 4 in
das Loch aufgenommen.
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Wie
in 3 gezeigt wird, passiert der vorstehende Teil 5 durch
das Loch 4 in der verbundenen Einheit 1 und sind
die Metallplatten 2 und 3 aufeinander angeordnet.
Ferner ist der zentrale Bereich der von der Oberfläche
der anderen Metallplatte 3 beabstandeten Endfläche 5a gegen
die andere Metallplatte 3 gequetscht. Dadurch halten die
Außenumfangsoberfläche des vorstehenden Teils 5 und
die Innenumfangsoberfläche des Lochs 4 aneinander
(sie sind durch gegenseitige intermolekulare Kräfte befestigt), und
das Paar von Metallplatten 2 und 3 ist miteinander
verbunden. Daher wird in der verbundenen Einheit 1 ein
Zahn gebildet auf dem zentralen Bereich der Endfläche 5a des
vorstehenden Teils 5.
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Die
oben erwähnte verbundene Einheit wird durch Verbinden der
Metallplatten 2 und 3 hergestellt. Das Verbinden
der Metallplatten 2 und 3 wird durch ein Paar
von Stempeln 10 und 11 durchgeführt,
welche sich einander nähern oder voneinander entfernt werden
können (gezeigt in den 7 und 8). Der
Stempel 10 hat eine obere Oberfläche 10a,
wie in den 7 und 8 gezeigt
ist. Die obere Oberfläche 10a ist flach ausgebildet.
Der andere Stempel 11 hat eine untere Oberfläche 11a und
hat einen Vorsprung 12, wie in den 7 und 8 gezeigt
ist. Die untere Oberfläche 11a ist (im Wesentlichen)
flach ausgebildet, wobei die untere Oberfläche 11a mit
einem Vorsprung 12 ausgestattet ist. Der Vorsprung 12 ist
in einer runden konischen Form gebildet, die sich allmählich
von der unteren Oberfläche 11a aus verjüngt.
Die Endfläche des Vorsprungs 12 ist parallel zur
unteren Oberfläche 11a gebildet.
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Wenn
die oben genannten Metallplatten 2 und 3 verbunden
sind, wie in 6 gezeigt wird, passiert der
vorstehende Teil 5 durch das Loch 4, und die Metallplatte 2 wird
mit der anderen Metallplatte 3 zusammen gesetzt. Ferner überlappt
sich die andere Metallplatte 3 mit der oberen Oberfläche 10a der
Metallplatte 10. Demzufolge nimmt das Loch 4 den
vorstehenden Teil 5 auf. Und dann wird der andere Stempel 11 dem
Stempel 10 angenähert. Wie in 7 gezeigt
ist, wird der auf dem anderen Stempel 11 gebildete Vorsprung 12 auf
den zentralen Bereich der Endfläche 5a des vorstehenden
Teils 5 gedrückt. Danach werden das Paar von Metallplatten 10 und 11 näher
zusammen gebracht, und der zentrale Bereich der Endfläche 5a des
vorstehenden Teils 5 wird mittels des Vorsprungs 12 gequetscht.
Dadurch wird, wie in 8 gezeigt ist, mit dem Vorsprung 12 der zentrale
Bereich der Endfläche 5a des vorstehenden Teils
gequetscht, und die Außenumfangsoberfläche des
Vorsprungs 12 quetscht einen Teil des vorstehenden Teils 5 gegen
die Innenumfangsoberfläche des Lochs 4. Dann bewirkt
der vorstehende Teil 5 eine plastische Deformation, wobei
der vorstehende Teil 5 in dem Loch 4 gespreizt
ist. Dadurch hafteten die Außenumfangsoberfläche
des vorstehenden Teils 5 und die Innenumfangsoberfläche
des Lochs 4 aneinander. Daher ist die verbundene Einheit 1 aus der
oben beschriebenen Komponente gemacht, in welcher die Außenumfangsoberfläche
des vorstehenden Teils 5 und die Innenumfangsoberfläche
des Lochs 4 einander haften.
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Gemäß Ausführungsbeispielen
wird der zentrale Bereich der Endfläche 5a des
vorstehenden Teils 5 gequetscht, indem der auf der anderen
Metallplatte 3 gebildete vorstehende Teil in das in der
Metallplatte 2 gebildete Loch eingefügt wird.
Außerdem ist die Höhe des vorstehenden Teils 5 niedriger
als die Dicke T der Metallplatte 2. Dadurch wird der vorstehende
Teil 5, in welchem der zentrale Bereich der Endfläche 5a gequetscht
wurde, in dem Loch 4 verbreitert, und die Außenumfangsoberfläche
des vorstehenden Teils 5 hält an der Innenumfangsoberfläche
des Lochs 4 fest. Ferner steht der vorstehende Teil 5 nicht
von der Oberfläche der Metallplatte 2 ab, so dass
der vorstehende Teil 5 sich ausdehnt innerhalb des Lochs 4.
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Folglich
können die Oberflächen der Metallplatten 2 und 3 nun
flach bleiben, und die Metallplatten 2 und 3 können
ohne einen Spalt verbunden sein. Selbst wenn die Metallplatten als
ein Stromanschluss einer Leiterplatte einer elektrischen Verbindungsbox verwendet
werden, können die Metallplatten sicher auf einer isolierenden
Platte angeordnet sein. Ferner ist es möglich, eine verbundene
Einheit zu machen, welche elektrische Module, die auf der Verbindungsbox
montiert sind, und elektrische Leitungen eines Kabelstrangs mir
einem vorbestimmten Muster sicher verbinden.
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Zusätzlich
kann in der verbundenen Einheit Korrosion, die auf einem Verbindungsteil
der Metallplatten 2 und 3 auftritt, vermieden
werden, da zwischen den Metallplatten 2 und 3 kein
Spalt produziert wird. Auch steigt bei längerer Verwendung
der elektrische Widerstand zwischen den Metallplatten 2 und 3 nicht
an.
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Außerdem
wird, wenn der konische Vorsprung 12 auf den zentralen
Bereich der Endfläche des vorstehenden Teils 5 gedrückt
wird, der zentrale Bereich der Endfläche 5a des
vorstehenden Teils mittels des Vorsprungs 12 gequetscht.
Dadurch wird der vorstehende Teil 5 in dem Loch 4 mit
der Außenumfangsoberfläche des Vorsprungs 12 geschoben
und verbreitert. Demgemäß haften die Außenumfangsfläche
des vorstehenden Teils 5 und die Innenumfangsoberfläche 4 des
Lochs 4 eng einander.
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Die
Erfinder haben die oben genannte verbundene Einheit 1 tatsächlich
hergestellt. Die Metallplatte 2 der verbundenen Einheit 1 wurde
aus einer Kupferlegierung gemacht, und die Dicke T der Metallplatte 2 betrug
0,64 mm. Andererseits wurde die andere Metallplatte 3 der
verbundenen Einheit 1 aus reinem Kupfer gemacht, und die
Dicke T der Metallplatte 3 betrug 0,64 mm. Diese Metallplatten 2 und 3 wurden
verbunden. 9 ist ein SIM-Bild (SIM = "Scanning
Ion Microscopy") von einem Querschnitt einschließlich eines
Randes S zwischen der Außenumfangsoberfläche des
vorstehenden Teils 5 und der Innenumfangsoberfläche
des Lochs 4. Das SIM-Bild kann durch Detektieren von Sekundärelektronen
erhalten werden, die emittiert werden, wenn der oben genannte Querschnitt
mittels eines Ga-Ionenstrahls abgetastet wird. Wie aus 9 ersichtlich
ist, ist es offensichtlich, dass an der Grenze S die Außenumfangsoberfläche
des vorstehenden Teils 5 an der Innenumfangsoberfläche
des Lochs 4 haftet. Daher wurde gefunden, dass aufgrund
eines Quetschens des zentralen Bereichs der Endfläche 5a des
vorstehenden Teils 5, welcher von dem Loch aufgenommen wird,
die Innenumfangsoberfläche des Lochs 4 an der
Außenumfangsoberfläche des Vorsprungs 5 haftet.
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In
den oben genannten Ausführungsbeispielen sind die Metallplatten 2 und 3 aus
einem einzelnen Metall gemacht, dessen Außenumfangsoberfläche
nicht plattiert wurde. Jedoch wird es in der Erfindung geschätzt,
wenn die Beschichtung der Außenumfangsoberfläche
der Metallplatten 2 und 3 angepasst ist.
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Die
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nur exemplarisch,
und die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt. Alle Modifizierungen und Veränderungen
fallen innerhalb des Rahmens der Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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