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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Konversionsanschlussvorrichtung zum elektrischen Koppeln von Komponenten aus unähnlichem Metall.
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HINTERGRUND
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Einige bekannte Fahrzeuge erfordern eine elektrische Kopplung zwischen Komponenten oder Ausstattung. Ein isoliertes, kupferbasiertes Kabel wird gewöhnlicherweise in einer Kraftfahrzeugverdrahtung aufgrund der hohen Leitfähigkeit, der guten Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit sowie geeigneter mechanischer Festigkeit von Kupfer verwendet. Jedoch sind Kupfer sowie kupferbasierte Metalle relativ schwer und teuer.
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Kosten- und Gewichtseinsparungen in elektrischen Verdrahtungsanwendungen für Kraftfahrzeuge haben Kabel auf Aluminiumbasis zu einer attraktiven Alternative für kupferbasierte Drähte gemacht. Jedoch können einige bekannte Verdrahtungen und elektrische Verbinder kupferbasiert bleiben. Somit kann ein Übergang irgendwo in dem elektrischen Schaltkreis zwischen einem aluminiumbasierten Abschnitt des Schaltkreises und einem kupferbasierten Abschnitt des Schaltkreises vorhanden sein. Oftmals kann dieser Übergang an dem Anschluss auftreten, der aus Gründen der Größe und Komplexität der Form kupferbasiert bleiben kann, die mit kupferbasierten Materialien im Gegensatz zu aluminiumbasierten Materialien leichter erreichbar sind. Jedoch kann eine Verbindung zwischen unähnlichen Metallen, wie aluminiumbasiertem Kabel und einem kupferbasierten Anschluss, eine ungewollte galvanische Korrosion erzeugen. Dies wird durch die galvanische Unverträglichkeit der beiden Materialien bewirkt und resultiert in der Zerstörung eines oder beider der Materialien sowie einem reduzierten oder beseitigten elektrischen Kontakt dazwischen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine erfindungsgemäße Konversionsanschlussvorrichtung ist zum elektrischen Koppeln von Komponenten aus unähnlichem Metall vorgesehen. Die Vorrichtung weist einen Körper auf, der eine erste Schicht besitzt, die mit einer zweiten Schicht gekoppelt ist. Die erste Schicht ist aus einem ersten Metall geformt, und die zweite Schicht ist aus einem zweiten Metall geformt, das von dem ersten Metall verschieden ist. Der Körper weist einen ersten Verbinderabschnitt und einen zweiten Verbinderabschnitt auf. Der erste Verbinderabschnitt ist derart konfiguriert, mit einer ersten elektrischen Komponente, die aus dem ersten Metall besteht, zu koppeln, und der zweite Verbinderabschnitt ist derart konfiguriert, mit einer zweiten elektrischen Komponente, die aus dem zweiten Metall besteht, zu koppeln, um eine elektrische Kopplung der ersten elektrischen Komponente mit der zweiten elektrischen Komponente zu unterstützen. Der erste Verbinderabschnitt umfasst ein Kontaktelement und ein erstes Paar von Laschen, die sich von dem Kontaktelement erstrecken, wobei die Laschen zum Falten auf die erste elektrische Komponente konfiguriert sind, um ein Sichern der ersten elektrischen Komponente an dem Kontaktelement zu unterstützen. Die Laschen weisen jeweils Innenflächen, die aus der ersten Schicht gebildet sind, und Außenflächen auf, die aus der zweiten Schicht gebildet sind. Die erste elektrische Komponente ist mit den Innenflächen der Laschen gekoppelt. Der zweite Verbinderabschnitt umfasst ein Anschlussende, das derart konfiguriert ist, mit der zweiten elektrischen Komponente in Form eines Sicherungsblocks, der aus dem zweiten Metall hergestellt ist, zu koppeln. Das Anschlussende umfasst eine Basisplatte und ein Paar von Aufnahmeflügeln, die sich von der Basisplatte erstrecken. Die erste elektrische Komponente ist auf der Seite des Körpers, auf der sich die erste Schicht befindet, angeordnet, und der Sicherungsblock ist auf der anderen Seite des Körpers, auf der sich die zweite Schicht befindet, angeordnet. Ein Brückenelement ist winkelig derart zwischen dem ersten Verbinderabschnitt und dem zweiten Verbinderabschnitt angeordnet, dass der erste Verbinderabschnitt und der zweite Verbinderabschnitt versetzt sind und die erste elektrische Komponente und der Sicherungsblock in Reihe orientiert sind.
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Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
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Figurenliste
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Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften, nicht erfindungsgemäßen Konversionsanschlussvorrichtung ist;
- 2 eine andere perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Konversionsanschlussvorrichtung ist;
- 3 eine Schnittansicht der Konversionsanschlussvorrichtung, die in 1 gezeigt ist, entlang Linie 3-3 ist;
- 4 eine Schnittansicht der Konversionsanschlussvorrichtung, die in den 1 - 3 gezeigt und mit elektrischen Komponenten aus unähnlichem Metall gekoppelt ist, ist;
- 5 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Konversionsanschlussvorrichtung ist; und
- 6 eine Schnittansicht einer anderen alternativen, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform der Konversionsanschlussvorrichtung ist.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Es sei zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
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Es sind hier beispielhafte Konversionsanschlussvorrichtungen zum Koppeln von zwei Komponenten beschrieben, die aus unähnlichen Metallen hergestellt sind. Die Vorrichtungen weisen allgemein einen Körper auf, der aus Schichten aus unähnlichem Metall geformt ist, wobei eine Schicht zum Koppeln mit einer Komponente aus ähnlichem Metall und eine andere Schicht zum Koppeln mit einer anderen Schicht aus ähnlichem Metall vorgesehen ist. Demgemäß reduzieren oder verhindern die vorliegenden Vorrichtungen eine galvanische Korrosion, die beispielsweise auftreten kann, wenn einige bekannte Anschlüsse zur Kopplung mit elektrischen Komponenten aus unähnlichem Metall verwendet werden.
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Die 1 - 3 zeigen eine beispielhafte Konversionsanschlussvorrichtung 10, die allgemein einen Körper 11 aufweist, der einen ersten Verbinderabschnitt 12 und einen zweiten Verbinderabschnitt 14 besitzt. Der Körper 11 ist aus unähnlichen Metallschichten hergestellt, so dass der Körper 11 eine erste Schicht oder Fläche 13 und eine gegenüberliegende zweite Schicht oder Fläche 15 aufweist. Die erste Fläche 13 ist aus einem ersten Metall (z.B. Aluminium, Aluminiumlegierung) hergestellt, und die zweite Fläche 15 ist aus einem zweiten Metall hergestellt, das von dem ersten Metall verschieden ist (z.B. Kupfer, Kupferlegierung). Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die Vorrichtung 10 durch Koppeln der ersten Schicht 13 und der zweiten Schicht 15 über eine Plattierung, d.h. eine metallurgische Bindung, die zwischen zwei Metallen erzeugt ist, wenn sie unter hohem Druck zusammengepresst werden, dann erhitzt werden, um die Spannung zu entlasten, und eine metallurgische Diffusion im festen Zustand ermöglicht wird, gebildet.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform kann der Körper 11 eine beliebige Anzahl unähnlicher Metallschichten aufweisen. Beispielsweise kann der erste Verbinderabschnitt 12 eine dritte Metallschicht (nicht gezeigt) aufweisen, die aus einem dritten Metall hergestellt ist, das von dem ersten und zweiten Metall verschieden ist, um eine Kopplung mit einer elektrischen Komponente, die aus dem dritten Metall hergestellt ist, zu unterstützen. Überdies kann möglicherweise nur ein Abschnitt der ersten und zweiten Schicht 13 und 15 aus einem unähnlichen Metall hergestellt sein. Beispielsweise wird, wie in 6 gezeigt ist, die erste Schicht 13 des ersten Verbinderabschnitts 12 aus dem ersten Metall hergestellt, und die erste Schicht 13 des zweiten Verbinderabschnitts 14 wird aus dem zweiten Metall hergestellt. Alternativ dazu kann anstelle dessen, dass der zweite Verbinderabschnitt 14 aus zwei Schichten 13, 15 desselben Metalls geformt wird, der zweite Verbinderabschnitt 14 mit einer einzelnen Schicht geformt werden, die eine Dicke der zwei unähnlichen Metallschichten 13, 15 des ersten Verbinderabschnitts 12 besitzt. Jedoch kann ein beliebiger Abschnitt des Körpers 11 aus einem bestimmten Metall hergestellt werden, um einen geeigneten Kontaktpunkt für eine elektrische Komponente, die aus demselben jeweiligen Metall hergestellt ist, bereitzustellen.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform weist der erste Verbinderabschnitt 12 ein Kontaktelement 16 auf, das derart konfiguriert ist, eine elektrische Kontaktfläche für eine elektrische Komponente 18 bereitzustellen (4). Das Kontaktelement 16 weist gegenüberliegende erste und zweite Enden 20 und 22 und gegenüberliegende Seiten 24 und 26 auf. Der erste Verbinderabschnitt 12 weist auch ein erstes Paar gegenüberliegender Laschen 28 auf und kann ein zweites Paar gegenüberliegender Laschen 30 aufweisen, die sich jeweils von Kontaktelementseiten 24 und 26 erstrecken. Die Laschen 28 weisen jeweils Innenflächen 32, die aus der ersten Metallschicht 13 gebildet sind, und Außenflächen 34 auf, die aus der zweiten Metallfläche 15 gebildet sind. Gleichermaßen weisen die Laschen 30 jeweils Innenflächen 36, die aus der ersten Metallschicht 13 gebildet sind, und Außenflächen 38 auf, die aus der zweiten Metallschicht 15 gebildet sind.
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Jede Lasche des Paares 28, 30 ist so konfiguriert, dass sie einwärts zu der gegenüberliegenden Lasche umgekantet bzw. gefaltet oder gekrimpt werden kann, um ein Sichern der elektrischen Komponente 18 an dem Kontaktelement 16 zu unterstützen. Somit werden, wenn die elektrische Komponente 18 zwischen nicht gefalteten Laschen 28 und/oder 30 angeordnet ist (siehe 1 - 3), die Innenflächen 32 und/oder Innenflächen 36 zu und in Kontakt mit der elektrischen Komponente 18 gefaltet. Beispielsweise kann, wie in 4 gezeigt ist, die elektrische Komponente 18 ein elektrischer Draht 40 sein, der einen umhüllten Abschnitt 42 und einen freiliegenden Abschnitt 44 besitzt. Laschen 30 werden über den umhüllten Abschnitt 42 gefaltet bzw. Laschen 28 werden über den freiliegenden Abschnitt 44 gefaltet, um ein Sichern des umhüllten Abschnitts 42 und des freiliegenden Abschnitts 44 an der ersten Schicht 13 des Kontaktelements 16 zu unterstützen. Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Laschen 30 nicht länger als die Laschen 28, um den großen Durchmesser des umhüllten Abschnitts 42 im Vergleich zu dem kleineren Durchmesser des freiliegenden Abschnitts 44 aufzunehmen. Jedoch können die Laschen 28 und 30 eine beliebige Länge aufweisen, die ermöglicht, dass die Vorrichtung 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Obwohl der erste Verbinderabschnitt 12 mit Laschen 28, 30 gezeigt ist, um eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Verbinderabschnitt 12 und der elektrischen Komponente 18 zu ermöglichen, kann der Verbinderabschnitt 12 einen beliebigen geeigneten Befestigungsmechanismus aufweisen, der ermöglicht, dass die Vorrichtung 10 eine Komponente 18 daran sichert.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform können eine oder beide Laschen der Paare 28 und/oder 30 einen oder mehrere Zähne 46 an Lascheninnenflächen 32, 36 aufweisen. Die Zähne 46 sind derart konfiguriert, mit einer elektrischen Komponente 18 in Eingriff zu treten und/oder diese zu ergreifen, um ein Sichern der elektrischen Komponente 18 an dem Kontaktelement 16 zu unterstützen, um eine elektrische Kopplung dazwischen herzustellen und beizubehalten. Beispielsweise wie in 4 gezeigt ist, Zähne 46, die in den Draht 40 schneiden oder anderweitig mit diesem in Eingriff stehen, um zu ermöglichen, dass eine axiale Bewegung des Drahtes 40 relativ zu dem ersten Verbinderabschnitt 12 verhindert wird. Bei der beispielhaften Ausführungsform sind die Zähne 46 im Wesentlichen rechtwinklig zu der Axiallänge des Drahtes 40 orientiert. Jedoch können die Zähne 46 eine beliebige Orientierung an den Innenflächen 32 und/oder 36 aufweisen, um zu ermöglichen, dass die Vorrichtung 10 funktionieren kann, wie hier beschrieben ist. Beispielsweise können die Zähne 46 diagonal zu der axialen Länge des Drahtes 40 orientiert sein.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform ist der zweite Verbinderabschnitt 14 ein Anschlussende, das derart konfiguriert ist, mit einer elektrischen Komponente 48 (4) elektrisch zu koppeln. Der zweite Verbinderabschnitt 14 weist eine Basisplatte 50 auf, die gegenüberliegende erste und zweite Enden 52 und 54 und gegenüberliegende Seiten 56 und 58 besitzt. Das erste Ende 52 der Basisplatte ist mit einem zweiten Ende 22 des Kontaktelementes gekoppelt. Der zweite Verbinderabschnitt 14 weist auch ein Paar gegenüberliegender Aufnahmeflügel 60 und ein Vorspannelement 62 auf. Die Aufnahmeflügel 60 weisen jeweils einen Verlängerungsabschnitt 64 und einen Laschenabschnitt 66 auf. Der Verlängerungsabschnitt 64 erstreckt sich von den Basisplattenseiten 56, 58 im Wesentlichen rechtwinklig dazu. Die Laschenabschnitte 66 erstrecken sich jeweils zueinander von den Verlängerungsabschnitten 64 und sind im Wesentlichen rechtwinklig zu der Basisplatte 50 orientiert. Das Vorspannelement 62 ist ein Abschnitt der Basisplatte 50, der sich zu Laschenabschnitten 66 erstreckt, wodurch eine elektrische Komponente 48 in Kontakt mit Laschenabschnitten 66 vorgespannt und eine elektrische Verbindung dazwischen hergestellt wird. Beispielsweise kann das Vorspannelement 62 ein Vorsprung oder eine Vertiefung, die in der Basisplatte 50 gebildet ist, sein, wie in den 1 - 3 gezeigt ist. Alternativ dazu kann das Vorspannelement 62 eine beliebige Form besitzen, die ermöglicht, dass die Vorrichtung 10 funktioniert, wie hier beschrieben ist. Überdies kann, obwohl der zweite Verbinderabschnitt 14 mit Aufnahmeflügeln 60 und einem Vorspannelement 62 gezeigt ist, um eine elektrische Verbindung zwischen dem zweiten Verbinderabschnitt 14 und der elektrischen Komponente 48 zu unterstützen, der zweite Verbinderabschnitt 14 einen beliebigen geeigneten Befestigungsmechanismus aufweisen, der ermöglicht, dass die Vorrichtung 10 die Komponente 48 daran sichert.
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4 zeigt die Vorrichtung 10, die dazu verwendet wird, die elektrische Komponente 18 und die elektrische Komponente 48 mechanisch und elektrisch zu koppeln. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist die elektrische Komponente 18 ein Draht 40, der mit Komponenten verbunden sein kann, wie Empfängern, elektronischen Modulen oder Leistungsmodulen, und die elektrische Komponente 48 kann ein Sicherungsblock 72 eines elektrischen Fahrzeugsystems sein. Der Draht 40 und der Sicherungsblock 72 werden aus unähnlichen Metallen (z.B. Aluminium und Kupfer) hergestellt, so dass ein direktes Koppeln des Drahtes 40 mit dem Sicherungsblock 42 eine galvanische Reaktion bewirken kann, was eine Oxidation und/oder Korrosion zur Folge hat, die einen elektrischen Kontakt dazwischen reduzieren oder beseitigen kann. Demgemäß ist die Konversionsanschlussvorrichtung 10 zwischen dem Draht 40 und dem Sicherungsblock 72 gekoppelt, um ein Verhindern oder Reduzieren galvanischer Reaktionen zu unterstützen. Alternativ dazu können die elektrischen Komponenten 18 und 48 eine beliebige Anzahl verschiedener elektrischer Komponenten aufweisen, die aus unähnlichen Metallen hergestellt sind.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform ist ein freiliegender Abschnitt 44 des Drahtes elektrisch mit einer ersten Metallschicht 13 des Kontaktelements 16 gekoppelt. Der freiliegende Abschnitt 44 des Drahtes und das Kontaktelement 16 sind aus demselben Metallmaterial (z.B. Aluminium) hergestellt, so dass der Kontakt zwischen den beiden Komponenten keine galvanische Reaktion bewirkt. Der Sicherungsblock 72 ist zumindest teilweise zwischen Aufnahmeflügel 60 und das Vorspannelement 62 eingesetzt und elektrisch mit einer Basisplatte 50 über Aufnahmeflügel 60 und/oder ein Vorspannelement 62 gekoppelt. Gleichermaßen sind der Sicherungsblock 72 und der zweite Verbinderabschnitt 14 aus demselben Material (z.B. Kupfer) hergestellt, so dass ein Kontakt zwischen den Flächen keine galvanische Reaktion erzeugt. Demgemäß sind die unähnliche Anordnung aus Metalldraht 40 und Sicherungsblock 72 elektrisch ohne eine direkte mechanische Kopplung gekoppelt, was ein Verhindern von galvanischen Reaktionen zwischen den beiden elektrischen Komponenten unterstützt.
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5 zeigt eine Schnittansicht einer anderen, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung 10, die ein versetztes Brückenelement 74 aufweist. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das Brückenelement 74 winkelig zwischen dem ersten Verbinderabschnitt 12 und dem zweiten Verbinderabschnitt 14 orientiert. Da der erste Verbinderabschnitt 12 und der zweite Verbinderabschnitt 14 versetzt sind, können elektrische Komponente 18 und 48 im Wesentlichen in Reihe orientiert sein, was Raumeinsparanordnungen von Komponenten (nicht gezeigt), die die Vorrichtung 10 umgeben, unterstützen kann.
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6 zeigt eine Schnittansicht einer anderen, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung 10, die einen zweiten Verbinderabschnitt 14 aufweist, der eine Verbinderanordnung aufweist, die ähnlich dem ersten Verbinderabschnitt 12 ist. Bei der beispielhaften Ausführungsform weist der zweite Verbinderabschnitt 14 ein drittes Paar gegenüberliegender Laschen 76 und ein viertes Paar gegenüberliegender Laschen 78 anstelle der Anschlussendanordnung, die in den 1 - 4 gezeigt ist, auf. Die dritten Laschen 76 und vierten Laschen 78 erstrecken sich von Basisplattenseiten 56, 58 und weisen Innenflächen 80, die aus der zweiten Metallschicht 15 bestehen, und Außenflächen 82 auf, die ebenfalls aus der zweiten Metallschicht 15 bestehen. Wie in 6 gezeigt ist, ist die erste Schicht 13 des ersten Verbinderabschnitts 12 aus dem ersten Metall hergestellt, während die zweite Schicht 15 des ersten Verbinderabschnitts 12 und obere und untere zweite Metallschichten 15 des zweiten Verbinderabschnitts 14 aus dem zweiten Metall hergestellt sind. Die Laschen 76, 78 unterstützen ein Sichern der elektrischen Komponente 48 (z.B. einen Kupferdraht) auf eine Weise ähnlich den Laschen 28 und 30. Überdies können die Lascheninnenflächen 80 eine beliebige Anzahl von Zähnen 46 aufweisen, wie hier beschrieben ist.
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Bei der beispielhaften Ausführungsform weist ein Verfahren zum Herstellen einer Konversionsanschlussvorrichtung 10 ein Koppeln unähnlicher Metallschichten 13 und 15 auf, um einen Körper 11 zu bilden, der einen ersten Verbinderabschnitt 12 und einen zweiten Verbinderabschnitt 14 besitzt. Das Koppeln kann über eine Plattierung erreicht werden. Der erste Verbinderabschnitt 12 weist ein Kontaktelement 16, ein erstes Paar von Laschen 28 und ein zweites Paar von Laschen 30 auf. Die Laschen 28 und 30 sind so geformt, dass sie einwärts zueinander gefaltet werden können, um ein Sichern einer elektrischen Komponente an einem Kontaktelement 16 zu unterstützen. Zähne 46 können an den Laschen 28 und/oder 30 geformt sein, um ein Sichern der elektrischen Komponente an dem ersten Verbinderabschnitt 12 zu unterstützen. Der zweite Verbinderabschnitt 14 weist eine Basisplatte 50, gegenüberliegende Aufnahmeflügel 60 und ein Vorspannelement 62 auf. Die Aufnahmeflügel 60 sind jeweils so geformt, dass sie einen Verlängerungsabschnitt 64 und einen Laschenabschnitt 66 aufweisen. Das Vorspannelement 62 ist so geformt, dass das Element 62 eine zweite elektrische Komponente zu Aufnahmeflügeln 60 vorspannt, um eine elektrische Verbindung mit der Basisplatte 50, dem ersten Verbinderabschnitt 12 und der elektrischen Komponente, die an dem ersten Verbinderabschnitt 12 gesichert ist,. herzustellen. Ferner kann der Körper 11 mit einem Brückenelement 74 zwischen dem ersten Verbinderabschnitt 12 und dem zweiten Verbinderabschnitt 14 geformt sein.
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Alternativ dazu kann der zweite Verbinderabschnitt 14 so geformt sein, dass er ein drittes Paar von Laschen 76 und ein viertes Paar von Laschen 78 aufweist, die so geformt sein können, dass sie einwärts zueinander gefaltet sein können, um ein Sichern einer elektrischen Komponente an der Basisplatte 50 zu unterstützen. Zähne 46 können an den Laschen 76 und/oder 78 geformt sein, um ein Sichern der elektrischen Komponente an dem zweiten Verbinderabschnitt 14 zu unterstützen.
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Es sind hier beispielhafte elektrische Kopplungsvorrichtungen zum Koppeln elektrischer Komponenten aus unähnlichem Metall beschrieben. Die Vorrichtungen weisen einen Körper auf, der aus zwei oder mehr unähnlichen Metallen geformt ist, von denen jedes den Komponenten aus unähnlichem Metall entspricht. Die Metallflächen des Körpers sind jeweils mit einer elektrischen Komponente aus ähnlichem Metall gekoppelt, um eine elektrische Kopplung zwischen den Flächen, die aus demselben Metall geformt sind, bereitzustellen. Demgemäß unterstützen die Vorrichtungen eine elektrische Kopplung zwischen elektrischen Komponenten aus unähnlichem Metall, um einen elektrischen Pfad dazwischen mit verbesserter Leitfähigkeit und reduziertem Widerstand herzustellen. Somit können typische mechanische und elektrische Verbindungen zwischen Komponenten ersetzt werden, wobei übermäßige und teure Kupferverdrahtung reduziert wird, die Fahrzeugmasse reduziert wird, sowie Korrosion und Oxidation an Verbindungspunkten verhindert werden.
