DE102013111963A1

DE102013111963A1 - Plattenelement mit Tiefziehbohrung für Einpresskontakte

Info

Publication number: DE102013111963A1
Application number: DE102013111963.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Betz; Werner Biermann; Jean-Georges Kühm
Original assignee: Walter Sohner & Co KG GmbH
Current assignee: Walter Sohner & Co KG GmbH
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2014-05-15
Also published as: WO2014076122A1; EP2920847A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plattenelement (10) zur Stromführung, mit mindestens einer Aussparung (12) zur Bereitstellung einer Kontaktaufnahme für ein Kontaktelement (32), wobei das Plattenelement (10) eine Dicke (22) aufweist, wobei das Plattenelement (10) auf zumindest einer Seite (21) einen die mindestens eine Aussparung (12) umgebenden Kragenabschnitt (16) aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Bauteilanordnung mit einem solchen Plattenelement, wobei die Bauteilanordnung des Weiteren ein Kontaktelement aufweist, das an einem Ende mindestens zwei Schenkelabschnitte aufweist, und wobei die mindestens zwei Schenkelabschnitte jeweils mit einer Innenoberfläche einer der mindestens einen Aussparung in Kontakt sind. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines Plattenelements und ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilanordnung vorgeschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Plattenelement zur Stromführung mit mindestens einer Aussparung zur Bereitstellung einer Kontaktaufnahme für ein Kontaktelement, wobei das Plattenelement eine Dicke aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Bauteilanordnung mit einem solchen Plattenelement. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Plattenelements einer solchen Bauteilanordnung.
Derartige Plattenelemente und Bauteilanordnungen sind im Stand der Technik bekannt. Derartige Plattenelemente werden beispielsweise auch als ”Stromschiene” oder als ”Busbar” oder als ”Stanzgitter” bezeichnet.
Das Plattenelement dient zur Verbindung mit einem oder mehreren Kontaktelementen, insbesondere in Hochstromanwendungen. Üblicherweise werden in solche bekannten Plattenelemente Löcher eingefräst, gebohrt oder gestanzt. In diese Löcher werden dann die Kontaktelemente eingeschweißt oder eingelötet, um eine stoffschlüssige Verbindung bereitzustellen, die den Strom von dem Kontaktelement in das Plattenelement führt.
Eine Vorrichtung zur Stromführung ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2004 006 575 A1 bekannt, bei der ein Leistungsverteiler für ein Kraftfahrzeug mit mindestens einem Stanzgitter vorgesehen ist, in das Kontakte eingepresst werden. Die Kontakte sind lötfrei mit dem Stanzgitter verbunden. Die Kontaktflächen in dünnen Stanzgittern können zu klein für die Übertragung hoher Ströme ausgebildet sein. Außerdem ist die mechanische Stabilität unter Umständen nicht ausreichend.
Aus der Druckschrift WO 2005 079 127 A1 ist eine elektrische Baugruppe mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktstift zum Einpressen in eine Öffnung einer Leiterplatte bekannt. Die Öffnung der Leiterplatte hat vorgegebene Abmaße und der Kontaktstift hat zu mindestens in einem Teilbereich zum Ausbilden einer Pressverbindung ein definiertes Übermaß. Die eingeführte Länge des Kontaktstiftes ist grösser als die Tiefe der Leiterplattenöffnung. Der eingeführte Kontaktstift setzt mit einem Randbereich auf der Leiterplatte auf und kontaktiert in einem Anpressbereich die dort liegende Kontaktzone, die vorzugweise gasdicht kalt verschweißt und auf der gegenüberliegenden Seite mit der dortigen Kontaktzone schwallverlötet wird.
Häufig wird aufgrund von Montagetoleranzen des Kontaktelements eine gewisse Dicke des Plattenelements bzw. eine gewisse Tiefe der Löcher gefordert, um die Kontaktierung zufriedenstellend abschließen zu können. Zur Stromführung wird jedoch häufig gar nicht die gesamte Dicke des Plattenelements benötigt, da die Ströme relativ gering sind. Daher wird in der Praxis bei solchen Plattenelementen in der Regel sehr viel Material verbraucht, was aufgrund der zu verwendenden Rohstoffe teuer sein kann. Des Weiteren ist der Vorgang des Verschweißens bzw. Verlötens relativ zweitaufwendig und damit kostspielig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Plattenelement zur Stromführung, eine Bauteilanordnung und Verfahren zu deren jeweiliger Herstellung anzugeben, die eine Material- und Kosteneinsparung ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird daher gemäß einem Aspekt vorgeschlagen, das eingangs genannte Plattenelemente dahingehend weiterzubilden, dass es auf zumindest einer Seite ein die mindestens eine Aussparung gegebenen Kragenabschnitt aufweist.
Auf diese Weise wird der Vorteil erreicht, dass das Plattenelement an sich mit einer Dicke ausgebildet werden kann, die geringer als die gesamte Tiefe der Aussparung bzw. des Lochs bzw. der Bohrung ist. Beispielsweise kann die Aussparung, die sich durch das Plattenelement und den Kragenabschnitt erstreckt, eine Tiefe von 2 mm aufweisen. Davon kann beispielsweise 1,2 mm Tiefe durch den Kragenabschnitt gebildet sein. Für die Dicke des Plattenelements wird dann nur eine Dicke von 0,8 mm benötigt. Daher kann eine Materialeinsparung von über 50% erzielt werden. Insbesondere kann beispielsweise das Plattenelement aus Kupfer ausgebildet sein, was ein relativ teurer Rohstoff ist, wodurch diese Materialeinsparung signifikant ist und eine wesentliche Kosteneinsparung erzielt.
Bei einer „Aussparung” kann es sich um ein Durchgangsloch handeln. Es kann sich bei einer „Aussparung” aber auch um ein hinsichtlich der Einpressung des Kontaktelements genügend tiefgezogenes Sackloch handeln.
Insbesondere bei hohen Stückzahlen kann der Kragenabschnitt durch Kaltumformung, insbesondere durch Tiefziehen ausgebildet werden. Anstatt des Bohrens oder Fräsens oder Stanzens wird ein Tiefziehvorgang durchgeführt, bei hohen Stückzahlen rechtfertigt die signifikante Materialeinsparung einen solchen Tiefziehvorgang.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Bauteilanordnung zur Stromführung vorgeschlagen, die ein Plattenelement gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder einer seiner Ausgestaltungen aufweist, und wobei die Bauteilanordnung des Weiteren ein Kontaktelement aufweist, das an mindestens einem Ende mindestens zwei Schenkelabschnitte aufweist, und wobei die mindestens zwei Schenkelabschnitte jeweils mit einer Innenoberfläche einer der mindestens einen Aussparung in Kontakt sind, insbesondere in die mindestens eine Aussparung eingepresst sind.
Auf diese Weise wird es möglich, das Kontaktelement in die Aussparung einzupressen und zumindest kraftschlüssig zu verbinden. Durch den Einpressdruck und die damit zwischen den Schenkelabschnitten und einer Innenoberfläche der Aussparung bewirkten Kräfte, kann es zudem zu einem Kaltverschweißen zwischen den Oberflächen des Kontaktelements und den Oberflächen der Aussparung kommen. Somit kann zusätzlich auch eine stoffschlüssige Verbindung bereitgestellt sein. Auf Schweiß- oder Lötvorgänge kann verzichtet werden. Um das Einpressen eines Kontaktelements zu ermöglichen, kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Innendurchmesser der mindestens einen Aussparung geringer als ein Außendurchmesser eines jeweiligen Kontaktelements ist.
Die erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch die Verwendung eines Zugdruckumformens in dem Plattenelement offene Aussparungen mit Kragenabschnitten ohne gewollte Veränderung der Dicke des Plattenelements geschaffen werden, die bei Verwendung der Einpresstechnik die Einpresskontakte allseitig aufnehmen. Ein Tiefziehen an sich ist bekannt. Es kann beispielsweise mit Formwerkzeugen, wie beispielsweise einem Stempel, Ziehringen oder einem Blechhalter, aber auch mit Wirkmedien, wie z. B. Gasen oder Flüssigkeiten, durchgeführt werden. Auch das Verwenden von Wirkenergien, wie etwa bei einem Hochgeschwindigkeitsumformen, kann durchgeführt werden. Es können natürlich auch andere Materialumformende Verfahren zum Einsatz kommen. Beim Einpressvorgang kann ohne Temperatureinwirkung eine Verschweißung der Grundstoffe des Kontakthohlkörpers und des Einpresskontaktes entstehen. Der Einpresskontakt kann die eigene und die Lagetoleranz ausgleichen. Es entsteht kein Drehmoment, keine Achsverlagerung beim Einpressen des Einpresskontakts in den Kontakthohlkörper. Durch die beträchtliche Erhöhung der Kontaktfläche im Kontakthohlkörper sind niedrige Leitungswiderstände und geringe Übergangswiderstände die Folge, so dass hohe Ströme übertragen werden können.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Plattenelements vorgeschlagen, das die Schritte des Bereitstellens eines Plattenelements und des Tiefziehens mindestens eines einer jeweiligen Aussparung in dem Plattenelement umgebenen Kragenabschnitts aufweist. Grundsätzlich ist es auch möglich, den Kragenabschnitt durch andere Kaltumformungsverfahren auszubilden.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Verfahren zum Herstellen einer Bauteilanordnung vorgeschlagen, das zunächst eine Durchführung des Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung oder einer seiner Ausgestaltungen aufweist und letztlich einen Schritt des Einpressens eines an einem Ende mindestens zwei Schenkelabschnitte aufweisenden Kontaktelements in eine der mindestens einen Aussparung aufweist.
Durch das Einpressen des Kontaktelements ergeben sich darüber hinaus mehr Gestaltungsmöglichkeiten. Die Investitions- und Prozesskosten können darüber hinaus herabgesetzt werden.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
In einer Ausgestaltung des Plattenelements gemäß dem ersten Aspekt kann vorgesehen sein, dass der Kragenabschnitt sich von einer Oberfläche des Plattenelements aus mit einer Kragenabschnittshöhe erstreckt und wobei die Kragenabschnittshöhe mindestens die Hälfte der Dicke des Plattenelements ist, insbesondere wobei die Kragenabschnittshöhe das Doppelte der Dicke ist.
Auf diese Weise kann eine zufriedenstellende Einpressung durchgeführt werden, wobei aber noch genügend Material eines Plattenelements zur Stromführung vorhanden ist. Des Weiteren ist die Materialeinsparung bei derartigen Verhältnissen signifikant.
In einer weiteren Ausgestaltung des Plattenelements kann vorgesehen sein, dass eine Tiefe der mindestens eine, sich durch das Plattenelement und den Kragenabschnitt erstreckenden Aussparung mindestens das 1,5-fache der Dicke des Plattenelements ist, insbesondere wobei die Tiefe das 2-fache der Dicke ist.
Auch hierdurch kann eine signifikante Materialeinsparung mit zufriedenstellenden Einpressergebnissen bereitgestellt sein. Die Dicke des Plattenelements ist zur Stromführung häufig ausreichend.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Dicke 0,8 mm ist, wobei die Kragenabschnittshöhe 1,2 mm ist.
In noch einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Dicke 0,8 mm ist und die Tiefe 2 mm ist. Auf diese Weise kann eine Kontaktfläche zwischen dem Plattenelement und einem Kontaktelement quasi verdoppelt werden. Dies ermöglicht ein Ableiten höherer elektrischer Ströme bzw. eine Materialeinsparung aufgrund der verringerten Dicke des Plattenelements.
In einer weiteren Ausgestaltung des Plattenelements kann vorgesehen sein, dass der Kragenabschnitt mit einem Radius auf eine Oberfläche des Plattenelements übergeht.
Insbesondere kann der Radius 0,2 mm betragen. An einem dem Kragenabschnitt gegenüberliegenden Ende der Aussparung kann ebenfalls ein Radius zum Übergang der Innenoberfläche der Aussparung auf die Oberfläche des Plattenelements ausgebildet sein. Dieser kann beispielsweise ebenfalls 0,2 mm betragen.
Eine Oberflächengüte des Plattenelements kann Ra 0,8 betragen. Eine Oberflächengüte der Aussparung und/oder des Kragenabschnitts kann Ra 0,05 bis 3,0 betragen. Ra steht dabei für die Mittelrautiefe in um. Eine solche glatte Oberfläche ermöglichst ein gutes Einschiebe eines Kontaktelements und ein sicheres Kaltverschweißen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Plattenelement aus Kupfer ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich um ein hochleitfähiges und hochtemperaturbeständiges Material. Das Plattenelement kann darüber hinaus alternativ aus Messing oder Silber ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der mindestens einen Aussparung als ein das Plattenelement und den Kragenabschnitt durchdringendes Durchgangsloch ausgebildet ist.
Hierdurch lässt sich ein Kontaktelement sicher in das Plattenelement einpressen. Ein Querschnitt der mindestens einen Aussparung kann dabei kreisförmig sein. Alternativ sind auch andere Querschnittsformen denkbar, bspw. ein rechteckiger oder ovaler Querschnitt.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass eine Innenoberfläche der mindestens einen Aussparung mit Zinn beschichtet ist.
Auf diese Weise kann eventuell eine Verbesserung der Kontakteigenschaften zwischen Plattenelement und Kontaktelement bereitgestellt werden. Grundsätzlich kann jedoch auch vorgesehen sein, dass auch das Kontaktelement aus Kupfer ausgebildet ist und weder das Kontaktelement noch das Bauteilelement eine Beschichtung aufweist.
In einer Ausgestaltung der Bauteilanordnung kann vorgesehen sein, dass jeder Schenkelabschnitt nach außen gewölbte Seitenflächen aufweist, wobei ein jeweiliger Scheitelpunkt einer Wölbung mit der Innenoberfläche in Kontakt ist.
Auf diese Weise kann an mehreren Seiten eines Schenkelabschnitts ein Kontakt zu der Innenoberfläche der Aussparung bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement zwei einander entgegengesetzte Enden aufweist, wobei das Kontaktelement an jedem Ende mindestens zwei Schenkelabschnitte aufweist. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise zwei verschiedene Plattenelemente einfach verbinden.
Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Bauteilanordnung ein einziges Kontaktelement mit nur einem Ende aufweist, an dem die mindestens zwei Schenkelabschnitte ausgebildet sind. Auf diese Weise kann eine gezielte Einzelverbindung ausgebildet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Schenkelabschnitte des Kontaktelements aus Kupfer ausgebildet sind.
Auf diese Weise kann besonders ein hochleitfähiges und hochtemperaturbeständiges Material für die Schenkelabschnitte, das zudem relativ elastisch ist, bereitgestellt werden. Grundsätzlich kann auch eine Kupferlegierung zur Fertigung wohl zumindest der Schenkelabschnitte sowohl des Kontaktelements als auch zur Fertigung des Plattenelements herangezogen werden.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Oberfläche der zumindest zwei Schenkelabschnitte mit Zinn beschichtet ist.
Auf diese Weise kann ähnlich wie bei der Beschichtung der Oberflächen bei der Aussparung ein verbesserter Kontakt bereitgestellt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Bauteilanordnung kann vorgesehen sein, dass das Plattenelement und/oder das mindestens eine Kontaktelement als Stanzgitter ausgebildet ist.
Ein Stanzgitter ist eine durch Stanzen erzeugte flache Struktur. Im Falle des Plattenelements kann in diese flache Struktur dann beispielsweise durch Tiefziehen der mindestens eine Kragenabschnitt eingebracht werden. Eine übliche Anwendung für Stanzgitter ist das Erstellen eines Systems elektrischer Leiter in nur einem Fertigungsschritt, hergestellt aus einem Metallstreifen. Das Produkt ähnelt dann einer Leiterplatte, wie sie sich in elektronischer Massenware findet. In weiteren Veredelungsschritten kann das Stanzgitter galvanisch veredelt werden.
Anwendungen für Stanzgitterpakete finden sich in Bereichen, bei denen hohe elektrische Ströme auf engem Raum verteilt werden müssen. Solche Stromverteiler kommen u. A. im Automobil zum Einsatz. Häufig sind Stanzgitter derart ausgelegt, dass ein direkter Anschluss an einen Kabelsatz über mehrpolige Steckverbinder möglich ist. Diskrete Komponenten wie Relais oder Sicherungen können durch Einbringen geeigneter Verbinder auf ein Stanzgitterpaket montiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Bauteilanordnung kann vorgesehen sein, dass die Bauteilanordnung eine mehrere, mittels einem Schienenabschnitt miteinander verbundene Kontaktelemente aufweisende Kontaktelementgruppe aufweist, und wobei das Plattenelement eine Gruppe von Aussparungen, die jeweils einen Kragenabschnitt aufweisen, zugeordnet ist.
Auf diese Weise können durch die Ausbildung vieler Einzelverbindungen auch hohe Stromstärken, beispielsweise bis zu 100 A, beherrscht werden.
Auch bei den Verfahren zum Herstellen eines Plattenelements kann vorgesehen sein, dass das Plattenelement aus Kupfer bereitgestellt wird. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass in einem weiteren Schritt eine Innenoberfläche der Aussparung verzinnt wird.
Gleiches gilt für das Verfahren zum Herstellen einer Bauteilanordnung, auch dort kann vorgesehen sein, dass eine Oberfläche der mindestens zwei Schenkelabschnitte vor dem Einpressen verzinnt wird.
Letztlich wird gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein Plattenelement vorgeschlagen, das durch ein Verfahren zum Herstellen eines Plattenelements gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung hergestellt ist. Letztlich wird eine Bauteilanordnung vorgeschlagen, die mittels eines Verfahrens zum Herstellen einer Bauteilanordnung gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung hergestellt ist.
Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Schweiß- oder Lötverbindungen zwischen dem Kontaktelement und dem Plattenelement bzw. der Busbar können mittels der Einpressverbindung eine höhere Gestaltungsmöglichkeit bei geringeren Investitionskosten und Prozesskosten bereitgestellt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Plattenelements,
2 eine schematische isometrische Ansicht einer möglichen weiteren Ausführungsform eines Plattenelements mit einer Mehrzahl von Aussparungen,
3 eine weitere isometrische Ansicht des Plattenelements von 2,
4 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Bauteilanordnung,
5 eine schematische Draufsicht auf eine Aussparung in einer Ausführungsform einer Bauteilanordnung,
6 eine schematische Draufsicht auf eine Aussparung in einer weiteren Ausführungsform einer Bauteilanordnung,
7 eine schematische Draufsicht auf noch eine weitere Ausführungsform einer Bauteilanordnung,
8 eine schematische Ansicht der Formgebung eines Schenkelabschnitts entlang einer Linie XIII-XIII in 4,
9 eine weitere Ausgestaltung eine Kontaktelements,
10 noch eine weitere Ausgestaltung eine Kontaktelements,
11 eine weitere Ausführungsform einer Bauteilanordnung,
12 noch eine weitere Ausführungsform einer Bauteilanordnung,
13 eine Detailansicht eines Ausschnitts X in der 12, und
14 eine schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Plattenelements und eines Verfahrens zum Herstellen einer Bauteilanordnung.
1 zeigt ein Plattenelement 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der 1 ist ein Ausschnitt aus dem Plattenelement um eine Aussparung 12 herum dargestellt. Grundsätzlich weist das Plattenelement 10 mindestens eine Aussparung, insbesondere jedoch eine Mehrzahl von Aussparungen auf.
Die Aussparung weist eine Innenoberfläche 14 auf. Die Aussparung weist einen kreisförmigen Querschnitt auf, grundsätzlich kann jedoch jedwede Querschnittsform vorgesehen sein.
Die Aussparung ist auf einer Seite 21 des Plattenelements 10 von einem Kragenabschnitt 16 umgeben. Die Aussparung 12 erstreckt sich durch einen Plattenkörper 18 des Plattenelements 10 und den Kragenabschnitt 16 hindurch.
Der Kragenabschnitt erstreckt sich auf der Seite 21 von einer Oberfläche 20 des Plattenkörpers 18 aus. Von der Plattenoberfläche 20 ragt er somit um eine Kragenabschnittshöhe 25 hervor. Eine Dicke des Plattenkörpers 18 des Plattenelements 10 ist mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet. Eine Tiefe der Aussparung 12 ist mit dem Bezugszeichen 24 gekennzeichnet. Ein Durchmesser der Aussparung ist mit dem Bezugszeichen 26 gekennzeichnet. Eine Kragenabschnittshöhe 25 bezeichnet das Maß, um das der Kragenabschnitt 16 von der Oberfläche 20 hervorsteht.
Insbesondere kann eine Dicke 22 des Plattenkörpers 18 etwa 0,8 mm betragen. Die Kragenabschnittshöhe 25 kann dabei 1,2 mm betragen. Für die Tiefe 24 der Aussparung 12 ergibt sich somit insgesamt eine Tiefe von 2 mm, die für einen Einpressvorgang ausreichend ist. Ein Durchmesser 26 der Aussparung 12 kann ebenfalls 2 mm betragen.
Eine Oberflächengüte der Plattenanordnung kann Ra 0,8 betragen. Ein Radius 28, mit dem der Kragenabschnitt 16 auf die Oberfläche 20 übergeht, kann 0,2 mm betragen.
In einer weiteren Ausgestaltung kann auch vorgesehen sein, dass der Durchmesser 26 1,45 mm beträgt und die gesamte Tiefe 24 1,5 mm.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass die Tiefe 24 mindestens das 1,5-fache der Dicke 22 ist.
Die 2 zeigt eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform eines Plattenelements 10. Wie dargestellt ist, können grundsätzlich mehrere Aussparungen 12 in dem Plattenelement 10 vorgesehen sein.
In der 3 ist eine von der Darstellung in 2 abgewandte Seite dargestellt. Wie dargestellt ist, weist jede Aussparung 12 einen Kragenabschnitt 16 auf.
Die 4 zeigt eine Ausführungsform einer Bauteilanordnung 30.
Gleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden im Folgenden nicht erneut erläutert.
In die Aussparung 12 wird ein Kontaktelement 32 eingepresst, so dass es die in der 4 dargestellte Lage erreicht. Das Kontaktelement 32 weist zwei Schenkelabschnitte 34, 36 auf, die durch das Einpressen zumindest an Kontaktpunkten 40, 42 mit der Innenoberfläche 14 in Kontakt treten. Die Schenkelabschnitte 34, 36 sind an einem Ende 37 des Kontaktelements 32 angeordnet. Die Schenkelabschnitte 34, 36 weisen eine Oberfläche 38 auf. Die Oberfläche kann verzinnt sein. Gleiches gilt für die Innenoberfläche 14, die ebenfalls verzinnt sein kann. Die Innenoberfläche 14 und die Schenkelabschnitte 34, 36 können jedoch auch unbeschichtet ausgeführt sein. Für ein Material sowohl der Schenkelabschnitte 34, 36 oder auch des gesamten Kontaktelements 32 kann Kupfer vorgesehen sein. Auch das Plattenelement 10 kann aus Kupfer ausgebildet sein.
5 zeigt eine Draufsicht auf die Aussparung 12. Man schaut hierbei auf ein Ende 44 der Schenkelabschnitte 34, 36. Eine Seitenfläche 39 der Schenkelabschnitt 34, 36 kann geradeaus gebildet sein, so dass sich in etwa die in der 5 ersichtliche Anlage der Schenkelabschnitte 34, 36 an die Innenoberfläche 14 ergibt. Wie zu erkennen ist, kann ein Querschnitt der Schenkelabschnitte 34, 36 derart ausgebildet sein, dass sich für jeden Schenkabschnitt zwei Kontaktpunkte 40, 40' bzw. 42, 42' ergeben. Auf diese Weise kann eine stabile 4-Punkt-Kontaktierung bereitgestellt werden.
In der 6 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt. Es kann auch grundsätzlich vorgesehen sein, dass die Seitenflächen 39 mit jeweils einer Wölbung 46 ausgestaltet sind. Auf diese Weise können die Schenkelabschnitte 34, 36 jeweils auch seitlich in Anlage mit der Innenoberfläche 14 kommen und somit weitere Kontaktpunkte bereitstellen.
In der 7 ist dargestellt, dass grundsätzlich auch mehr als zwei Schenkelabschnitte vorgesehen sein können, nämlich weitere Schenkelabschnitte 48, 50. Das Kontaktelement kann somit auch beispielsweise drei oder vier Schenkelabschnitte aufweisen, um mehrere Kontaktstellen zu der Innenoberfläche 14 bereitzustellen, als dies mit zwei Schenkelabschnitte 34, 36 möglich ist.
In der 8 ist eine schematische Ansicht entlang einer Linie XIII-XIII dargestellt, wie dieser beispielsweise bei der Ausführungsform in 6 ausgestaltet sein würde. Aus der 8 ist damit die Ausgestaltung der Seitenfläche 39 der Schenkelabschnitte ersichtlich. Wie bereits voranstehend beschrieben wurde, weisen die Seitenflächen 39 Wölbungen 46 auf. Dadurch ergeben sich zusätzlich Kontaktpunkte 52, 54 zu der Innenoberfläche 14 der Aussparungen.
In der 9 ist eine weitere Ausgestaltung eines Kontaktelements 32 dargestellt. Das Kontaktelement weist an zwei einander entgegengesetzten Enden 74 und 76 jeweils mindestens zwei Schenkelabschnitte 34, 36 bzw. 34', 36' auf. So besteht die Möglichkeit an einem als Anschlusskörper 32 zwei sich einander gegenüberliegende Plattenelemente 10 anzuordnen.
In der 10 ist eine Gruppe 80 von mehreren Kontaktelementen 32, 32', 32'', 32'' dargestellt. Diese sind mittels eines Schienenabschnitts miteinander verbunden. Sind beispielsweise hohe elektrische Ströme, etwa von 200 A, aufzunehmen, kann ein Schienenabschnitt 78 mit vier Kontaktelementen 32, 32', 32'', 32'' zum Einsatz kommen. Jedes Kontaktelementen 32, 32', 32'', 32 kann dabei mit jeweils zwei Schenkabschnitten 34, 36 versehen sein.
In der 11 ist eine weitere Ausführungsform einer Bauteilanordnung 30 dargestellt. Bei einem Einpressen der Gruppe 80 aus mehreren Kontaktelementen 32, 32', 32'' in eine Gruppe 82 aus einer entsprechenden Anzahl von Aussparungen 12, 12', 12'' bildet sich eine Mehrfach-Einpressverbindung aus. Jedes Kontaktelement 32, 32', 32'' passt sich dabei jeder Aussparung 12 und jedem Kragenabschnitt 16 an, indem er sich verformt. Zwischen der Plattenelement 10 und dem Schienenabschnitt 78 entsteht eine Hochstromverbindung. Die vergrößerten Kontaktlängen der Kragenabschnitte ermöglichen es, sehr hohe Ströme weiter zu leiten.
In den 12 und 13 ist eine weitere Ausführungsform einer Bauteilanordnung 30 dargestellt. 13 zeigt eine Detailansicht X in der 12.
Es sind mehre Kontaktelemente 32, 32', die separat voneinander ausgebildet sind, mit dem Plattenelement 10 verbunden. Unter Verwendung von Tiefziehen sind die Kragenabschnitte 16 derart ausgebildet, dass aus dem Plattenelement 10 durch Zugdruckumformen offene Kragenabschnitte 16 mit einem Innendurchmesser 26 und der Dicke 22 des Plattenelements 10 geformt werden. Die Tiefe 24 ist etwa doppelt so lang wie die Dicke 22, d. h. 24 kann hierbei 1,8-mal bis 2,5-mal so lang sein wie die Dicke 22. Ein Kontaktelement 32 weist zwei sich gegenüberliegenden gebogenen Schenkelabschnitte 34, 36 auf, die zwischen sich einen Schenkelspalt 35 frei lassen.
In 14 sind schematische Ablaufdiagramme eines Verfahrens 60 zur Herstellung eines Plattenelements und eines Verfahrens 62 zur Herstellung einer Bauteilanordnung dargestellt.
Das Verfahren 60 zur Herstellung eines Plattenelements beginnt in einem Startschritt 64, wobei zunächst in einem Schritt 66 ein Plattenelement bereitgestellt wird.
In einem Schritt 68 werden dann durch Tiefziehen die Kragenabschnitte 16 und die Aussparungen 12 in dem Plattenelement 10 bereitgestellt. Grundsätzlich können die Aussparungen 12, insbesondere mit geringerem Durchmesser, auch schon vor dem Tiefziehen bereitgestellt werden, bspw. bei einem Gießen des Plattenelements oder auf andere Art vorab eingebracht werden. In jedem Fall werden die Kragenabschnitte 16 durch Tiefziehen ausgebildet. Dieses Verfahren endet dann in einem Stoppschritt 72. Grundsätzlich kann nach dem Tiefziehen vorgesehen sein, die Innenoberfläche 14 der Aussparungen 12 zu verzinnen.
In dem Verfahren zum Herstellen einer Bauteilanordnung 62 werden zunächst auch die Schritte 64, 66, 68 und ggf. ein Verzinnen durchgeführt. Es erfolgt eine Bereitstellung eines voranstehend beschriebenen Kontaktelements mit mindestens zwei Schenkelabschnitten. Dieses Kontaktelement wird mit den Schenkelabschnitten 34, 36 bzw. zusätzlich 48, 50 in eine der mindestens einen Aussparungen 12 eingepresst. Grundsätzlich kann der Vorgang des Einpressens 70 wiederholt werden und so eine Mehrzahl von Kontaktelementen in jeweils eine Aussparung eingepresst werden. Auf diese Weise kann beispielsweise vorgesehen sein, dass wie in den 2 und 3 dargestellt, neun Aussparungen vorgesehen sind und neun Kontaktelemente eingepresst werden, jeweils ein Kontaktelement in eine Aussparung.
Beim Verbindungsvorgang in dem Schritt des Einpressens 70 wird das Kontaktelement 32 beispielsweise mit einem Hub in ca. 0,1 Sekunden mit der jeweiligen Aussparung 12 und dem zugeordneten Kragenabschnitt 16 verbunden. Dadurch, dass ein Innendurchmesser 26 kleiner als ein Außendurchmesser 84 der Schenkabschnitte 34, 36 des Kontaktelements 32 ist, entsteht ein sehr hoher Einpressdruck, der ohne Temperatureinwirkung zu einer Verschweißung der Werkstoffe des Kontaktelements 32 und des Plattenelements 10 führen. Es entsteht eine direkte, elastische Verbindung mit einem sehr hohen spezifischen elektrischen Leitwert. Dadurch, dass sich eine Kontaktfläche aufgrund eines Kragenabschnitts 16 vergrößert hat, können beispielsweise bei einem 12 V Bordnetz in einem Kraftfahrzeug Ströme von beispielsweise 20 A und mehr weiter geleitet werden.
Das Verfahren zur Herstellung einer Bauteilanordnung endet dann ebenfalls in einem Stoppschritt 72.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004006575 A1 [0004]
WO 2005079127 A1 [0005]

Claims

Plattenelement (10) zur Stromführung, mit mindestens einer Aussparung (12) zur Bereitstellung einer Kontaktaufnahme für ein Kontaktelement (32), wobei das Plattenelement (10) eine Dicke (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenelement (10) auf zumindest einer Seite (21) einen die mindestens eine Aussparung (12) umgebenden Kragenabschnitt (16) aufweist.
Plattenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragenabschnitt (16) sich von einer Oberfläche (20) des Plattenelements (10) aus mit einer Kragenabschnittshöhe (25) erstreckt, und wobei die Kragenabschnittshöhe (25) mindestens die Hälfte der Dicke (22) des Plattenelements (10) ist, insbesondere wobei die Kragenabschnittshöhe (25) das Doppelte der Dicke (22) ist.
Plattenelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Tiefe (24) der mindestens einen, sich durch das Plattenelement (10) und den Kragenabschnitt (16) erstreckenden Aussparung (12) mindestens das 1,5fache der Dicke (22) des Plattenelements (10) ist, insbesondere wobei die Tiefe (24) maximal das dreifache der Dicke (22) des Plattenelements (10) ist, insbesondere wobei die Tiefe (24) das zweifache der Dicke (22) ist.
Plattenelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke 0,8 mm ist, wobei die Kragenabschnittshöhe (25) 1,2 mm ist.
Plattenelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (22) 0,8 mm ist und die Tiefe (24) 2 mm ist.
Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragenabschnitt (16) mit einem Radius (28) auf eine Oberfläche (20) des Plattenelements (10) übergeht.
Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der mindestens einen Aussparung (12) als ein das Plattenelement (10) und den Kragenabschnitt (16) durchdringendes Durchgangsloch ausgebildet ist.
Plattenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenoberfläche (14) der mindestens einen Aussparung (12) mit Zinn beschichtet ist.
Bauteilanordnung (30) zur Stromführung, gekennzeichnet durch ein Plattenelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und wobei die Bauteilanordnung (30) des Weiteren ein Kontaktelement (32) aufweist, das an mindestens einem Ende (37) mindestens zwei Schenkelabschnitte (34, 36, 48, 50) aufweist, und wobei die mindestens zwei Schenkelabschnitte (34, 36, 48, 50) jeweils mit einer Innenoberfläche (14) einer der mindestens einen Aussparung (12) in Kontakt sind, insbesondere in die mindestens eine Aussparung eingepresst sind.
Bauteilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schenkelabschnitt (34, 36, 48, 50) nach außen gewölbte Seitenflächen (39) aufweist, wobei ein jeweiliger Scheitelpunkt (52, 54) einer Wölbung (46) mit der Innenoberfläche (14) in Kontakt ist.
Bauteilanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die mindestens zwei Schenkelabschnitte (34, 36, 48, 50) des Kontaktelements (32) aus Kupfer ausgebildet sind.
Bauteilanordnung nach einem Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (38) der mindestens zwei Schenkelabschnitte (34, 36, 48, 50) mit Zinn beschichtet ist.
Verfahren (60) zum Herstellen eines Plattenelements (10) zur Stromführung, mit den folgenden Schritten: • Bereitstellen (66) eines Plattenelements (10), • Tiefziehen (68) mindestens eines eine jeweilige Aussparung (12) in dem Plattenelement (10) umgebenden Kragenabschnitts (16).
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Plattenelement (10) aus Kupfer bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren Schritt eine Innenoberfläche (14) der Aussparung (12) verzinnt wird.
Verfahren (62) zum Herstellen einer Bauteilanordnung (30), mit den folgenden Schritten: • Durchführen (60) eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 13 bis 15, und • Einpressen (70) eines an einem Ende (37) mindestens zwei Schenkelabschnitte (34, 36, 48, 50) aufweisenden Kontaktelements (32) in eine der mindestens einen Aussparung (12).
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche (38) der mindestens zwei Schenkelabschnitte (34, 36, 48, 50) vor dem Einpressen (70) verzinnt wird.
Plattenelement (10), hergestellt durch ein Verfahren (60) nach einem der Ansprüche 13 bis 15.
Bauteilanordnung (30) hergestellt durch ein Verfahren (62) nach Anspruch 16 oder 17.