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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren eines mehrschichtigen Flachleiters, insbesondere zum elektrischen Verbinden von Anschlusselementen mit elektrisch leitenden Schichten des Flachleiters. Dabei kommt die vorliegende Erfindung insbesondere für mehrschichtige Flachleiter im Automobilbereich in Frage, wobei der Flachleiter der Energieversorgung (Niedervolt- oder Hochvoltanwendungen) und/oder der Signalübertragung und/oder zur Erdung dienen kann.
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Bisher werden im automobilen Bereich Kabelbäume in Form von Rundleitern mit zum Teil starken Durchmessern verwendet. Diese dienen neben der Energieversorgung auch zur Erdung im Kfz.
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In den letzten Jahren kommen jedoch vermehrt Flachleiter, insbesondere aus Aluminium zum Einsatz. Dadurch können der Einbauraum und das Leitergewicht stark reduziert werden. Weiterhin hat die geometrische Form der Flachleiter elektrotechnische Vorteile gegenüber Rundleitern.
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Ein großes Problem besteht jedoch darin, die zum Teil sehr dünn und mehrschichtigen Flachleiter zu kontaktieren, das heißt Anschlusselemente mit den elektrisch leitenden Schichten der Flachleiter elektrisch zu verbinden. Hierbei erschwert auch die hohe Kriech- bzw. Fließneigung des Aluminiums eine dauerhaft feste Verbindung.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zum Kontaktieren eines Anschlusselements mit einem mehrschichtigen Flachleiter vorzuschlagen, das einfach ist und eine dauerhaft feste Verbindung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.
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Dabei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zunächst das Bereitstellen eines, bevorzugt bereits zu einer Kontur umgeformten, starren Flachleiters mit mehreren elektrisch leitenden Schichten und zwischen den elektrisch leitenden Schichten angeordneten elektrisch isolierenden Schichten. Insbesondere kann der Flachleiter aus mehreren Strom leitenden und in gleicher Anzahl Masse leitenden Schichten mit zwischen liegenden Isolationsschichten ausgebildet sein. Auch auf den jeweiligen außen liegenden Flächen können Isolationsschichten als Abschluss vorgesehen sein. Beispielsweise kann es sich bei den elektrisch leitenden Schichten um Schichten aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung handeln. Aufgrund der Gewichtseinsparung sollten die elektrisch leitenden Schichten aus zum Beispiel Aluminium mit einer Schichtstärke zwischen 0,3 mm und 5 mm ausgeführt sein. Der Flachleiter kann im Kfz der Energieversorgung (Niedervolt- oder Hochvoltanwendungen) und/oder zur Signalübertragung und/oder zur Massenrückführung dienen. Typische Abmessungen bei 12 V bzw. 48 V (Niedervoltanwendung) für die elektrisch leitenden Schichten aus Aluminium sind 1 × 60 × 4000 mm.
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Insbesondere bei Verwendung der mehrschichtigen Flachleiter als Hauptenergieleiter in einer Kfz-Bodenwanne ist eine Kontaktierungslösung von ca. vier bis fünf Hauptanschlussstellen über Adapterstecker vorgesehen. Um dies als ein Beispiel zu realisieren, wird erfindungsgemäß wenigstens ein Anschlusselement mit wenigstens einem Kontaktbereich vorgesehen. Der Kontaktbereich ist vorzugsweise als flache Kontaktfahne ausgebildet. Unter „flach” ist hierbei zu verstehen, dass eine Dimension deutlich kleiner ist als die anderen beiden Dimensionen, wenigstens halb so klein, bevorzugt mehr als dreimal so klein. Alternativ zur Kontaktfahne wäre auch ein Endabschnitt des Anschlusselements als Kontaktbereich denkbar. Insbesondere, wenn ein Leiter als Anschlusselement dient, kann ein abisolierter Endbereich des Leiters als Kontaktbereich festgelegt sein. Weiterhin kann selbstverständlich ein Mittenbereich des Leiters als Kontaktbereich, beispielsweise abisoliert oder mit einem Kontaktelement versehen, festgelegt sein. Auch wenn nachfolgend in der Beschreibung von einer Kontaktfahne die Rede ist, sollte selbstverständlich sein, dass weitere Ausführungsformen und Ausgestaltungen eines Kontaktbereichs denkbar und möglich sind, wobei lediglich zur Vereinfachung eine Kontaktfahne verwendet wird.
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Die Anschlusselemente können bereits als vorgefertigte Bauteile bereitgestellt werden. Jedoch ist es auch denkbar, dass die Anschlusselemente während oder nach der Kontaktierung mit bearbeitet, insbesondere mit weiteren Bauteilen versehen bzw. in elektrischen Kontakt gebracht werden. Die Anschlusselemente sollten aufgrund der besseren Formstabilität vorzugsweise aus Kupfer ausgeführt sein, können aber ebenfalls aus anderen Materialien, zum Beispiel Aluminium, bestehen. Die Kontaktfahne kann dabei in einer Aufsicht rechteckig, oval, kreisrund, etc. gestaltet sein. Sie weist vorteilhafterweise eine Länge auf, die wenigstens der Hälfte der Breite der elektrisch leitenden Schicht, mit der sie zu kontaktieren ist, entspricht. Sie kann eine Stärke von ca. 0,5–1,2 mm, bevorzugt 0,8 mm besitzen. Das Anschlusselement kann darüber hinaus auch einen Stecker, zum Beispiel den erwähnten Adapterstecker, umfassen, der elektrisch mit der flachen Kontaktfahne verbunden ist. Vorteilhafterweise wird der Stecker jedoch erst nach dem Einbringen und physischen Verbinden der Kontaktfahne mit elektrisch leitender Schicht mit der Kontaktfahne elektrisch verbunden, so dass die Positionierung der Kontaktfahnen beim Einbringen in den vorzugsweise bereits umgeformten Flachleiter unkompliziert vonstatten gehen kann (siehe später).
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Der Flachleiter ist vorzugsweise vor der Kontaktierung bereits umgeformt und analog an die Kontur im Automobil, zum Beispiel die Kontur der Bodengruppe, angepasst. Dabei kann die Umformung zweidimensional oder dreidimensional erfolgen.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird in dem bevorzugt zur Kontur umgeformten, starren Flachleiter ein Hohlraum ausgebildet, der zwischen einer der elektrisch leitenden Schichten und einer der elektrisch isolierenden Schichten des Flachleiters angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende Schicht der elektrisch isolierenden Schicht bevorzugt unmittelbar benachbart ist. In diesen Hohlraum wird die Kontaktfahne eingebracht und im Anschluss die Kontaktfahne mit der elektrisch leitenden Schicht elektrisch wie auch physisch bzw. mechanisch verbunden, um eine dauerhafte Verbindung zu realisieren. Das physische Verbinden erfolgt dabei vorzugsweise ohne das Einbringen von Wärme, das heißt es handelt sich nicht um einen thermischen Prozess, so dass die metallischen Eigenschaften im Bereich der Verbindung im Wesentlichen erhalten bleiben. Zum Beispiel kann das sogenannte EMPT-Schweißen oder Kontaktschweißen zum Einsatz kommen. Auch Löten, Clinchen oder Verkleben sind denkbar allerdings denkbar.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein einfaches Verfahren zum Kontaktieren eines mehrschichtigen Flachleiters geschaffen, das eine dauerhafte Verbindung sichert. Darüber hinaus ist es durch dieses Verfahren möglich, den mehrschichtigen Flachleiter standardisiert herzustellen und sogar erst nach dem Umformen die Kontaktierung entsprechend den Anforderungen vorzunehmen.
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Dabei ist es, wie eingangs erwähnt, vielfach erforderlich eine Kontaktierung an vorzugsweise vier bis fünf Hauptanschlussstellen über Adapterstecker zu realisieren. Diese können beispielsweise Stirnseitig an dem Flachleiter und/oder an einer seitlichen Fläche des Flachleiters angeordnet sein. Vor diesem Hintergrund werden bei einer bevorzugten Ausführungsform vorzugsweise mehrere Hohlräume zwischen jeweils einer der elektrisch leitenden Schichten und einer der elektrisch isolierenden Schichten des Flachleiters ausgebildet und jeweils eine Kontaktfahne in einen entsprechenden der Hohlräume eingebracht. Dabei versteht sich, dass die Hohlräume jeweils nur im Bereich einer zu kontaktierenden Oberfläche der elektrisch leitenden Schichten positioniert sind und bei mehreren übereinanderliegenden durch elektrisch isolierende Schichten getrennten elektrisch leitenden Schichten ebenfalls übereinander und vorzugsweise in Längsrichtung des Flachleiters zueinander versetzt angeordnet sind, um das Einbringen der Kontaktfahnen zu erleichtern.
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Um das Verfahren weiter zu vereinfachen, ist es besonders bevorzugt die eingebrachten Kontaktfahnen, zumindest aber zwei davon, in einem gemeinsamen Fügeverfahren mit der entsprechenden elektrisch leitenden Schicht physisch zu verbinden. Unter „physisch Verbinden” ist diesbezüglich ein Kraft- und/oder Stoffschluss zu verstehen, bei dem auch eine elektrische Verbindung zwischen den Fügepartnern realisiert wird.
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Die erwähnten Hohlräume bzw. der Hohlraum kann durch verschiedene Varianten erzielt werden. Gemäß einer Ausführungsform wird der Hohlraum durch einen Einleger ausgebildet, der bei der Bildung des mehrschichtigen Flachleiters und bevorzugt vor dem Umformen zwischen der elektrisch leitenden Schicht und elektrisch isolierenden Schicht des Flachleiters positioniert ist und gegebenenfalls zusammen mit den Schichten zu der Kontur umgeformt wird. Zur Ausbildung des Hohlraums wird der Einleger aus dem Hohlraum entfernt. Letzteres kann vor oder beim Einbringen der Kontaktfahnen erfolgen. So ist es beispielsweise denkbar den Einleger vor dem Einbringen der Kontaktfahnen zu entfernen oder aber durch Einbringen der Kontaktfahnen aus dem Hohlraum heraus zu drücken oder zu verdrücken. Bei Verwendung der Einleger kann der Hohlraum exakt auf die einzubringende Kontaktfahne abgestimmt sein. Durch passgenaue, vorgeformte Einleger werden beim Einbringen der Kontaktfahnen weitere unerwünschte Hohlräume vermieden. Das Einbringen der Einleger kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann der Flachleiter aus mehreren zu einem Paket zusammengefügten Aufbauten mit jeweils einer elektrisch leitenden Schicht und wenigstens einseitig auf die elektrisch leitende Schicht aufgebrachten elektrisch isolierenden Schicht gebildet werden. Sprich, es werden mehrere Aufbauten mit elektrisch leitender Schicht und wenigstens einseitig, beidseitig, dreiseitig oder umhüllend aufgebrachter elektrisch isolierender Schicht ausgebildet. Diese werden übereinander positioniert und paketiert, um den mehrschichtigen Flachleiter zu bilden. Um den Einleger in wenigstens einen Aufbau einzubringen, wird vor der Isolation der elektrisch leitenden Schicht auf der zu kontaktierenden Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht der Einleger platziert und gegebenenfalls fixiert. Beim Aufbringen der Isolation verhindert der Einleger die Isolation der zu kontaktierenden Oberfläche durch die elektrisch isolierende Schicht. Nach dem Entfernen des Einlegers entsteht in diesem Bereich der Hohlraum. Beim Umformen können die einzelnen Aufbauten ferner voneinander abgleiten, so dass eine Scherung der einzelnen Schichten vermieden werden kann.
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In einer alternativen Ausführungsform ist es denkbar den oder die Hohlräume durch Auseinanderziehen zweier benachbarter Schichten des Flachleiters bevorzugt nach dem Umformen auszubilden. Zum Beispiel können die elektrisch leitenden Schichten einseitig mit Isolationsmaterial beschichtet werden, um einen Aufbau zu bilden. Diese Aufbauten werden wie bei der oben erwähnten Ausführungsform übereinander gelegt und paketiert. Im Anschluss erfolgt gegebenenfalls eine gemeinsame Umformung, wobei auch hier die einzelnen Schichten bei der Umformung voneinander abgleiten können und somit eine Scherung der einzelnen Schichten stark reduziert ist. Dabei sind die Isolationsschichten so angeordnet, dass sich bei der Paketierung jeweils eine Isolationsschicht zwischen zwei elektrisch leitenden Schichten befindet. Zum Ausbilden der Hohlräume bzw. des Hohlraums wird im Bereich der Kontaktierung eine der elektrisch isolierenden Schichten sowie ein die benachbarte elektrisch leitende Schicht auseinandergezogen, um dadurch den Hohlraum zu bilden.
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Dies kann durch Einbringen eines Eingriffselements erfolgen. Sollen gleichzeitig mehrere Hohlräume ausgebildet werden, ist die Verwendung eines Kamms oder mehrere Kämme bevorzugt, wobei die Zähne des Kamms dem Eingriffselement entsprechen. Diesbezüglich ist die Stärke der Zähne des Kamms bzw. des Eingriffselements vorzugsweise derart gestaltet, dass sie der Höhe des zu erzielenden Hohlraums entspricht.
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Das Eingriffselement oder der Kamm bzw. die Kämme werden vor dem physischen Verbinden der Kontaktfahne mit der elektrisch leitenden Schicht wieder entfernt.
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Um Kräfte zwischen dem mehrschichtigen Flachleiter und dem gegebenenfalls mit den Kontaktfahnen elektrisch verbundenen Stecker zu entkoppeln, ist es besonders bevorzugt, dass das Anschlusselement einen flexiblen (biegeschlaffen) Leiter, zum Beispiel einen Rundleiter umfasst, der mit einem Ende der Kontaktfahne quer zum Flachleiter elektrisch verbunden ist.
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An dem anderen Ende des flexiblen Leiters wird, wie bereits erwähnt, nach dem Einbringen und physischen Verbinden der Kontaktfahne der erwähnte Stecker, zum Beispiel Adapterstecker, angebracht. Bei mehreren Kontaktfahnen, zum Beispiel den erwähnten vier bis fünf Hauptanschlussstellen, werden die flexiblen Leiter vorzugsweise über den Stecker zusammengeführt.
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Insofern der Hohlraum entweder nicht auf die Kontaktfahne exakt abgestimmt ist oder aber das Auseinanderziehen der benachbarten Schichten zum Einsatz kommt, können Hohlräume nach dem physischen Verbinden der Kontaktfahne mit der elektrisch leitenden Schicht verbleiben. Um dies zu vermeiden, kann ein Füllmaterial, zum Beispiel eine elektrisch leitfähige Paste, Lötmaterial oder ein anderer Füllstoff, mit der Kontaktfahne in den Hohlraum eingebracht werden. Bevor das physische Verbinden der Kontaktfahne mit der elektrisch leitenden Schicht erfolgt oder währenddessen bzw. gegebenenfalls im Anschluss, wird der Verbund im Bereich der Kontaktierung und damit auch der Füllstoff verpresst, um etwaige Hohlräume auszufüllen.
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Darüber hinaus kann es erforderlich sein, dass beim Positionieren des Flachleiters, insbesondere im Nassbereich das Risiko eines Kurzschlusses ausgeschlossen werden muss. Hierfür ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Flachleiter nach dem physischen Verbinden der eingebrachten Kontaktfahne mit der elektrisch leitenden Schicht zumindest im Bereich, in dem die Kontaktfahne liegt, zu isolieren. Dies kann durch Umgießen (zum Beispiel HP-RTM-Verfahren) oder Umschäumen (Polyurethan, Silikon oder PVC) erfolgen. Weist das Anschlusselement die erwähnten flexiblen Leiter auf, so erfolgt das Isolieren, insbesondere derart, dass nur die flexiblen Leiter herausstehen, welche über einen Stecker zusammengeführt sein können, so dass lediglich der Stecker für die weitere Kontaktierung außerhalb des Nassbereichs, zum Beispiel des Bodenwannenbereichs, in einem Trockenbereich des Automobils zur Verfügung steht.
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Obwohl die vorliegende Erfindung oben anhand des Anwendungsfalls eines Automobils erläutert wurde, versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen Bereichen, zum Beispiel im Transportbereich, der Luftfahrt, bei der Unterhaltungselektronik, Medizintechnik, etc., umgesetzt werden kann. Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen:
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1 einen Ausschnitt eines exemplarischen, umgeformten, mehrschichtigen Flachleiters (Queransicht), bei dem zum Einführen der Kontaktfahnen des Anschlusselements jeweils benachbarte Schichten mittels Zähnen eines Kamms auseinandergezogen sind, zeigt;
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2 den Ausschnitt aus 1 beim physischen Verbinden der Kontaktfahnen mit den elektrisch leitenden Schichten durch ein EMPT-Verfahren zeigt;
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3 den Ausschnitt eines exemplarischen, umgeformten, mehrschichtigen Flachleiters (Queransicht) mit vorher fixierten und entfernbaren Einlegern zum Bilden der Hohlräume zeigt;
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4a ein Beispiel eines mit Anschlusselementen verbundenen mehrschichtigen Flachleiters in der Draufsicht im Schnitt beim vollständigen Isolieren und 4b den aus dem Isolationswerkzeug entnommenen isolierten Flachleiter zeigen; und
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5 mehrere Ausführungsformen eines Anschlusselements zeigt.
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Es versteht sich, dass in den verschiedenartigen Ansichten und unterschiedlichen Ausführungsformen gleiche oder vergleichbare Elemente die gleichen Bezugszeichen erhalten und auf wiederholte Beschreibungen verzichtet wird. Vielmehr werden in den unterschiedlichen Ausführungsformen nur die Unterschiede aufgezeigt und ansonsten Bezug auf die anderen Ausführungsformen genommen.
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1 zeigt einen mehrschichtigen Flachleiter. Dieser umfasst in der beispielhaften Ausführungsform vier elektrische leitende Schichten 2 aus Aluminium sowie jeweils zwischen den Schichten angeordnete elektrisch isolierende Schichten 3. Die jeweils außen liegenden elektrisch leitenden Schichten 3 sind durch eine außen liegende Isolationsschicht 4 elektrisch isoliert. Der Flachleiter 1 wird derart hergestellt, dass jeweils eine elektrisch leitende Schicht 2 zumindest einseitig, bevorzugt dreiseitig mit einer Isolationsschicht 3 versehen wird, um einen Aufbau zu bilden. Mehrere solche Aufbauten (hier vier) werden übereinander gelegt und paketiert. Dieser Verbund aus mehreren Aufbauten wird nachfolgend, zum Beispiel entsprechend der Bodengruppenkontur eines Kraftfahrzeugs zweidimensional oder dreidimensional umgeformt, so dass sich der Flachleiter 1 möglichst eng an die Bodengruppenkontur anpasst bzw. in dieser verlegt werden kann. Beim Umformen können die einzelnen elektrisch leitenden Schichten voneinander bzw. relativ zueinander abgleiten und somit kann eine Scherung der einzelnen Schichten stark reduziert werden. Dabei werden die Isolationsschichten 3 derart angeordnet, dass sich bei der Paketierung jeweils eine Isolationsschicht 3 zwischen zwei elektrisch leitenden Aluminiumschichten 2 befindet.
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Darüber hinaus ist in 1 ein Adapterstecker 5 dargestellt, der mehrere Kontaktstellen 6 (hier vier) zur elektrischen Verbindung mit anderen elektrischen Geräten, zum Beispiel Verbrauchern, aufweist. Ferner sind flexible Leiter 7, zum Beispiel mit einer Isolationsschicht versehene Rundleiter, vorgesehen, von denen ein Ende mit dem Stecker 5 verbunden und jeweils mit einer der Kontaktstellen 6 elektrisch kontaktiert ist. Das entgegengesetzte Ende ist elektrisch mit einer Kontaktfahne 8 verbunden. Diese kann beispielsweise aus Kupfer gebildet sein und in der Draufsicht (siehe 1) einen rechteckigen Querschnitt mit einer größeren Länge als Breite aufweisen. Die Länge kann dabei in etwa der Breite des Flachleiters 1 entsprechen.
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Um den Stecker 5, insbesondere die Kontaktstellen 6 jeweils mit einer der vier elektrisch leitenden Schichten 2 des Flachleiters 1 zu kontaktieren, kommt das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz.
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Gemäß diesem werden zunächst der Flachleiter 1 sowie zumindest die Kontaktfahnen 8 mit den daran angebrachten flexiblen Leitern 7 bereitgestellt. Gegebenenfalls kann auch der Stecker 5 bereits mit den flexiblen Leitungen 7 verbunden sein.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird entgegen der Richtung des Pfeils K in 1 ein Kamm 9 zwischen die einzelnen Schichten des Flachleiters 1 eingeführt, wobei die Zähne 10 des Kamms 9 (zumindest einige davon) zwischen eine elektrisch isolierende Schicht 3 und eine elektrisch leitende Schicht 2 eingeführt werden und diese Schichten auseinander spreizen bzw. auseinander schieben oder ziehen, wie es in 1 dargestellt ist. Dadurch entstehen zwischen jeweils einer elektrisch leitenden Schicht 2 und einer elektrisch isolierenden Schicht 3 ein Hohlraum 11, der in der Höhe der Stärke der Zähne 10 entspricht, welche zumindest der Stärke der Kontaktfahnen 8 entspricht.
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In diese Hohlräume 11 wird jeweils eine Kontaktfahne 8 eingeführt, wie es durch die Pfeile F in 1 angedeutet ist.
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Nach dem Einbringen der Kontaktfahnen und wie in 2 dargestellt, erfolgt ein physisches Verbinden der Kontaktfahnen 8 mit jeweils einer der elektrisch leitenden Schichten 2. Hierzu werden die in 2 schematisch dargestellten EMPT-Spulen im Bereich der Kontaktfahnen 8 am Flachleiter 1 positioniert und die Kontaktfahnen 8 mit den zugehörigen elektrisch leitenden Schichten physisch verbunden, hier mittels des EMPT-Schweißens verschweißt. Dies erfolgt nachdem der Kamm 9 in Richtung K in 1 nach dem Einführen der Kontaktfahnen 8 in die Hohlräume 11 entfernt wurde.
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In dieser Ausführung nicht dargestellt können Spulen 12 und/oder Gegenlager für ein EMPT-Verbinden auch in die Zähne des Kamms 9 integriert sein.
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Verbleiben nach dem physischen Verbinden, wie in Bezug auf 2 erläutert, noch immer Hohlräume im Bereich der Kontaktfahnen 8 und zwischen der jeweils zugehörigen isolierenden Schicht 3 und der elektrisch leitenden Schicht 2, ist es auch denkbar zusammen mit den Kontaktfahnen 8 und vor dem EMPT-Verschweißen einen Füllstoff mit in die Hohlräume 11 einzubringen. Dabei kann es sich um eine elektrisch leitfähige Paste, Lötmaterial oder andere Füllstoffe handeln. Vor dem in Bezug auf 2 beschriebenen EMPT-Verfahren kann der Bereich, in dem die Kontaktfahnen 8 angeordnet sind und in dem der Füllstoff vorgesehen wird, vorab verpresst werden, so dass der Füllstoff etwaige Hohlräume vor dem EMPT-Verschweißen ausfüllt.
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Alternativ zu der Schaffung der Hohlräume 11 durch den Kamm 9 ist es auch denkbar die Hohlräume durch Einleger zu schaffen. Dies wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 erläutert. Ansonsten unterscheidet sich die Ausgestaltung in 3 nicht von der in Bezug auf die 1 und 2 erläuterten. Auch das physische Verbinden erfolgt nach dem Einbringen der Kontaktfahnen 8 in die Hohlräume gemäß 3 durch das in Bezug auf 2 erläuterte EMPT-Verfahren unter Verwendung der Spule 12 bzw. Gegenlager.
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Wie erwähnt, erfolgt das Erzeugen der Hohlräume 11 gemäß der Ausführungsform in 3 durch die Einleger 13. Der Flachleiter 1 wird bei dieser Ausführungsform durch Aufbauten hergestellt, die eine elektrisch leitende Schicht 2 aus Aluminium umfassen. Diese elektrisch leitenden Schichten aus Aluminium werden einseitig, beidseitig, dreiseitig oder gegebenenfalls umhüllend mit einem Isolationsmaterial versehen, welches die elektrisch isolierenden Schichten 3 bildet. Dort, wo nach der Umformung des Flachleiters 1 die Kontaktfahnen 8 angebracht werden sollen, werden vor der Anbringung der Isolation an der elektrisch leitenden Schicht Einleger 13 positioniert und fixiert. Erst im Anschluss wird einseitig, beidseitig oder gegebenenfalls umhüllend die elektrisch isolierende Schicht 3 aufgebracht. Durch die Einleger 13 wird verhindert, dass auch die zu kontaktierende Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht mit Isolationsmaterial verschlossen wird. Darüber hinaus ergibt sich nach Entfernen des Einlegers 13 in Entsprechung des Volumens des Einlegers 13 der Hohlraum 11. Nachdem ein solcher Aufbau mit dem Einleger hergestellt wurde, werden mehrere solche Aufbauten paketiert und übereinander geschichtet, so dass jeweils wenigstens eine isolierende Schicht zwischen zwei elektrisch leitenden Schichten positioniert ist, wie es in Bezug auf die Ausführungsformen in den 1 und 2 erläutert wurde. Im Anschluss erfolgt eine gemeinsame Umformung des Flachleiters 1 mit den Einlegern 13, wobei auch hier die einzelnen Schichten bei der Umformung voneinander abgleiten können und somit eine Scherung der einzelnen Schichten stark reduziert ist.
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In einem nächsten Schritt werden die Einleger 13 in Richtung K entfernt und bilden die Hohlräume 11. In diese Hohlräume 11 werden dann in Richtung F die einzelnen Kontaktfahnen 8 eingeführt. Alternativ ist es auch denkbar die Einleger 13 durch Einführen der Kontaktfahnen 8 in Richtung K herauszudrücken, wodurch die Hohlräume 11 unmittelbar durch die Kontaktfahnen 8 belegt werden.
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Dabei kann die Geometrie der Einleger 13 genau auf die spätere Kontaktfahne 8 abgestimmt sein. Durch derartige passgenaue, vorgeformte Platzhalter werden später Hohlräume verhindert, so dass auf den erwähnten Verfahrensschritt des Einbringens von Füllmaterial und dem nachträglichen Verpressen gegebenenfalls verzichtet werden kann.
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Nach dem Positionieren der Kontaktfahnen 8 erfolgt ebenfalls die physische Verbindung der Kontaktfahnen 8 mit der zugehörigen elektrisch leitenden Schicht 2, zum Beispiel mittels des EMPT-Verfahrens, wie es in Bezug auf 2 erläutert wurde.
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Im Anschluss ist es denkbar, dass ein so gefertigter Flachleiter mit entsprechenden Anschlusselementen aus Stecker 5, flexibler Leitung 7 und Kontaktfahne 8 vollständig isoliert wird. Dieses kann sowohl auf einen Flachleiter, der gemäß der Ausführungsform in den 1 und 2 hergestellt wurde als auch auf einen Flachleiter, der gemäß der Ausführungsform in 3 hergestellt wurde, angewendet werden. Eine solche Isolierung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4a und 4b erläutert.
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So wird der Flachleiter 1 in einem Gieß-/Umschäumwerkzeug 14 positioniert, wobei die flexiblen Leiter 7 aus dem Werkzeug 14 herausgeführt sind. Das Werkzeug 14 definiert einen Hohlraum, in den ein Isolationsmaterial 15 eingegossen oder geschäumt wird. Dieses wird über die Mischköpfe bzw. -düsen 16 mit Angusskanal 17 realisiert. Beim Umgießen kommt zum Beispiel das sogenannte HP-RTM-Verfahren zum Einsatz. Als Isolationsmaterial beim Umschäumen kommen Polyurethan, Silikon oder PVC in Frage. Unabhängig von dem Isolationsprozess wird der Flachleiter 1 vollständig mit Isolationsmaterial 15 umgeben, das auch eine Teillänge der flexiblen Leiter 7 umgibt, die selbst bereits isoliert sind. Dies ist am besten aus 4b ersichtlich. Somit ist lediglich der Stecker 5 mit einer Teillänge der selbst isolierten Leiter 7 frei liegend und kann für eine weitere Kontaktierung beispielsweise außerhalb des Bodenwannenbereichs in einem Trockenbereich des Fahrzeugs zur Verfügung stehen.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein einfaches Verfahren geschaffen, bei dem die physische Verbindung mehrerer Kontaktfahnen 8 durch die Spule 12 bzw. Gegenlager in einem Schritt erfolgen kann. Darüber hinaus können einfache und standardisierbar hergestellte Flachleiter 1 zum Einsatz kommen. Durch die Verwendung flexibler Einzelleitungen zwischen dem Flachleiter 1 und dem Stecker bzw. der Kontaktfahne 8 und dem Stecker 5 können die Kräfte zwischen Stecker und Flachleiter 1 entkoppelt werden. Darüber hinaus ist eine einfache komplette Isolation durch Umgießen bzw. Umschäumen möglich, so dass das Risiko eines Kurzschlusses in der Bodenwanne eines Kraftfahrzeugs ausgeschlossen werden kann. Auch müssen die Kontaktfahnen 8 aufgrund der Einbringung im bereits umgeformten Zustand des Flachleiters 1 ohne Steckersystem nicht aufwändig positioniert und fixiert werden.
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Bei genauerer Betrachtung der 2 kann auch eine Kontaktierung zwischen Kontaktfahne 8 und leitender Schicht einzeln, d. h. separat zu einer anderen Kontaktfahne 8 ausgeführt werden. Dazu kann jeder Zahn 10 als Spule 12 und/oder als Gegenlager ausgeführt sein, so dass genau lediglich eine Kontaktfahne 8 auf eine leitende Schicht 2 aufgebracht wird. Selbstverständlich kann der Kamm 9 mit mehreren Zähnen 10 ausgeführt werden, so dass mit relativ geringem Energie- und Zeitaufwand mehrere Kontaktfahnen 8 auf die leitende Schicht 2 aufgeschweißt werden. Somit kann der Kamm 9 als EMPT-System ausgeführt werden.
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In der 5 sind mehrere Ausführungsformen eines Anschlusselements 8 dargestellt. Dabei ist das Anschlusselement 81 als elektrischer Leiter mit einer Leiterisolierung 812 versehen, wobei an einem Ende des Anschlusselements 81 die Leiterisolierung abgesetzt ist und der Kernleiter 811 zugänglich ist. Wie zu erkennen ist, wird zur Verbindung des Anschlusselements 81 mit der elektrisch leitenden Schicht 2 das abgesetzte Endes des Kernleiters 811 auf diese aufgelegt.
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Weiterhin ist das Anschlusselement 82 als blanker Leiter ausgeführt, d. h. das Anschlusselement 82 ist zumindest im Bereich der elektrisch leitenden Schicht 2 nicht mit einer Isolierung versehen. Das Anschlusselement 82 erstreckt sich dabei über Randbereiche 21 der elektrisch leitenden Schicht 2, so dass eine Kontaktierung von zwei Seiten der elektrisch leitenden Schicht 2 möglich ist. Das Anschlusselement 83 unterscheidet sich vom Anschlusselement 82 darin, dass es sich dabei um eine flache Anschlussfahne handelt.
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Darüber hinaus sind anhand der Anschlusselemente 84, 85, 86, 87 Ausgestaltungsvarianten einer elektrischen Leitung mit Anschlussfahne dargestellt, wobei sich die Anschlusselemente 84, 85, 86, 87 anhand ihrer Dimension relativ zur elektrisch leitenden Schicht 2 und evtl. der Kontaktierungsmöglichkeit zu anderen Bauteilen unterscheiden.
