DE102015106466A1

DE102015106466A1 - Elektrische Leitungsanordnung für ein Fahrzeug-Bordnetz und Verfahren zur Herstellung einer solchen Leitungsanordnung

Info

Publication number: DE102015106466A1
Application number: DE102015106466.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Mayer; Franz Xaver Zehrer; Michael Elias; Lutz Litke
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: DE102015106466B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitungsanordnung (1) für ein Fahrzeug-Bordnetz, mit einem elektrischen Stromverteilerelement (2) des Fahrzeug-Bordnetzes, welches Stromverteilerelement (2) zur Versorgung von einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeug-Bordnetzes mit elektrischer Energie eingerichtet ist, und mit einem elektrischen Litzenleiter (4). Der Litzenleiter (4) ist zur Versorgung eines einzelnen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeug-Bordnetzes mit elektrischer Energie vorgesehen und ist mit dem Stromverteilerelement (2) verbunden. Erfindungsgemäß ist an dem Stromverteilerelement (2) ein integraler Direktkontaktverbinder (3) ausgeformt, durch den der Litzenleiter (4) direkt mit dem Stromverteilerelement (2) verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Leitungsanordnung (1).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Leitungsanordnung für ein Fahrzeug-Bordnetz, insbesondere für das elektrische und/oder elektronische Bordnetz eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Leitungsanordnung für ein Fahrzeug-Bordnetz.
Stand der Technik
Aus der Praxis ist bekannt, dass in der Fahrzeugtechnik eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern eingesetzt wird, die in einem Fahrzeug jeweils mit elektrischer Energie oder mit elektrischen Signalen versorgt werden sollen. Hierfür weist ein modernes Fahrzeug zum Beispiel ein elektrisches und/oder elektronisches Bordnetz und/oder ein im Wesentlichen zentrales Energieversorgungssystem auf, wobei jede Variante eine Vielzahl von Bordnetzelementen aufweist. Diese Bordnetzelemente umfassen beispielsweise elektrische Stromverteilerelemente, wie etwa elektrische Stromverteiler, Sicherungsträger oder -kästen, Relaisträger oder Stromschienen beziehungsweise Multischienen sowie eine Vielzahl von elektronischen Komponenten. Zur elektrisch leitfähigen Verbindung dieser Elemente ist üblicherweise eine Mehrzahl von jeweiligen elektrischen Leitungen vorgesehen.
Um einen elektrischen Verbraucher oder eine elektronische Komponente des Fahrzeugs durch das Bordnetz mit elektrischer Energie oder elektrischen Signalen zu versorgen, ist in der Regel eine elektrisch leitfähige Verbindung zu bewerkstelligen, die häufig über eine elektrische Leitungsanordnung erfolgt. Beispielsweise kann eine derartige elektrische Verbindung zwischen einer Stromschiene beziehungsweise einer Multischiene und dem oder den elektrischen Verbrauchern über eine dahin geführte elektrische Leitung vorgesehen sein. Hierfür ist es in der Regel notwendig, dass ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen einem Leitungsende und der Stromschiene hergestellt wird, wobei hierfür häufig stoffschlüssige Verbindungen vorgesehen sind, wie beispielsweise eine Löt- oder (Ultraschall- oder Laser-)Schweißverbindung. Aus Gründen der Prozesssicherheit oder durch technische Einschränkungen wird eine solche Verbindung auch meist durch ein zwischengeschaltetes Kontaktelement oder einen Anschlusskontakt hergestellt, die zum einen mit der elektrischen Leitung und zum anderen mit der Stromschiene elektrisch leitfähig zu verbinden sind.
Zum Beispiel beschreibt die DE 10 2014 004 432 A1 eine Möglichkeit für das elektrisch leitfähige Verbinden eines als Bordnetzelement und/oder Stromverteilerelement anzusehenden Hauptleiters, der beispielsweise in Form einer Stromschiene ausgebildet ist, mit einem elektrischen Leiter oder einem Litzenleiter. Dabei ist an dem Hauptleiter ein separater elektrischer Anschlusskontakt angebracht, wobei die Anbringung beispielsweise mittels elektromagnetischer Pulstechnologie (EMPT) erfolgt. Obwohl diese Lösung eine vergleichsweise gute elektrisch leitfähige Kontaktierung eines Leiters an einen Hauptleiter erlaubt, hat sich herausgestellt, dass der Wunsch nach einer konstruktiv und/oder fertigungstechnisch einfacheren Lösung besteht.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine Möglichkeit für eine vergleichsweise einfache Verbindung zwischen einem elektrischen Stromverteilerelement und einem elektrischen Litzenleiter zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Eine erfindungsgemäße elektrische Leitungsanordnung, die sich insbesondere für ein Fahrzeug-Bordnetz eignet, weist ein insbesondere flächig, blechförmig oder dergleichen ausgebildetes elektrisches Stromverteilerelement, das zur insbesondere gleichzeitigen Versorgung von einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeug-Bordnetzes mit elektrischer Energie eingerichtet ist, und einen elektrischen Litzenleiter auf. Der Litzenleiter ist zur Versorgung eines einzelnen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeug-Bordnetzes mit elektrischer Energie vorgesehen beziehungsweise dafür eingerichtet und ist mit dem Stromverteilerelement vorzugsweise permanent verbunden. Erfindungsgemäß ist an beziehungsweise in dem Stromverteilerelement ein integraler Direktkontaktverbinder einstückig mit dem Stromverteilerelement selbst ausgeformt, durch den der Litzenleiter direkt mit dem Stromverteilerelement verbunden ist.
In anderen Worten verfügt die elektrische Leitungsanordnung über eine elektrisch leitfähige Direktkontaktierung zwischen einem vorzugsweise flächig, insbesondere blechförmig ausgebildeten Trägermaterial, insbesondere dem elektrischen Stromverteilerelement, und dem Litzenleiter. Das heißt, dass der Direktkontaktverbinder durch einstückiges Ausformen mit dem Stromverteilerelement ein integraler Bestandteil des Stromverteilerelements ist. Ein wesentlicher Unterschied gegenüber einer herkömmlichen Crimp-Verbindung ist, dass kein zusätzliches Zwischen- oder Verbindungselement, wie etwa ein Stecker oder dergleichen, vorgesehen sein muss. Dabei kann unter einer vorzugsweise permanenten Verbindung verstanden werden, dass diese feste Verbindung dauerhaft besteht oder zumindest dauerhaft vorgesehen ist, um während des gesamten Produktlebenszyklus eines Fahrzeugs zu bestehen. Insbesondere handelt es sich um eine nur schwer oder zumindest nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung, wie sie aus der Verbindungstechnik, beispielsweise von dem so genannten Crimpen bekannt ist. Die direkt kontaktierende Verbindung zwischen dem Stromverteilerelement und dem Litzenleiter ist insbesondere stoffunschlüssig ausgebildet. Unter direkter Verbindung kann verstanden werden, dass kein zusätzliches Kontakt- oder Zwischenelement zwischen dem Stromverteilerelement und dem damit zu verbindenden Litzenleiter angeordnet ist, sondern eine Direktkontaktierung erfolgt.
Mit der erfindungsgemäßen elektrischen Leitungsanordnung können die einzelnen Litzen eines Leiters direkt an beispielsweise einer Stromschiene beziehungsweise Multischiene, einem elektrischen Stromverteiler, einem Sicherungsträger oder einem Relaisträger eines Fahrzeug-Bordnetzes angebunden oder befestigt werden. Zudem ist es möglich, den Direktkontaktverbinder geometrisch so auszugestalten, dass er auch eine Zugentlastung der elektrischen Litzenleitung bewirkt. Dies ist beispielsweise dadurch realisierbar, dass sich wenigstens eine (Blech-)Lasche des Direktkontaktverbinders bis zu einer Leiterisolierung des Litzenleiters hin erstreckt.
Es ist auch möglich, so genannte Splice-Verbindungen mit dem Stromverteilerelement zu verbinden. Des Weiteren können die Litzenleiter nicht nur im Bündel, sondern auch im Wesentlichen flach nebeneinander angeordnet werden. Dabei kann ein Abdichten der elektrischen Verbindung beziehungsweise der elektrischen Leitungsanordnung vergleichsweise einfach gestaltet werden, da sich ein Abdichtmittel (zum Beispiel eine Abdichtmasse oder (hoch-)viskoses Abdichtmaterial) zwischen die einzelnen Leiterlitzen einbringen lässt. So können auch bislang verwendete Schrumpfschläuche durch das Abdichtmittel ersetzt werden. Das Aufbringen des Abdichtmittels kann vorteilhafterweise durch ein Tauchverfahren erfolgen, bei dem die elektrische Leitungsanordnung in ein entsprechend bereitgestelltes Abdichtmittel eingetaucht wird.
Mit dieser erfindungsgemäßen Konfiguration einer Leitungsanordnung können gleich mehrere Vorteile erreicht werden. So ist es möglich, auf ein zusätzliches Kontakt- oder Zwischenelement zu verzichten, wodurch sich der konstruktive Aufbau sowie gleichzeitig auch die Montage vereinfachen und somit kostengünstiger gestalten. Ein für die Prozesssicherheit entscheidender Vorteil ist die gegenüber beispielsweise Crimp-Verbindungen einfachere Möglichkeit einer zerstörungsfreien Prüfung durch vergleichsweise einfaches (Aus-)Messen der Verbindungsgeometrie der Direktkontaktverbindung. Damit kann auf vergleichsweise einfache Weise eine Qualitätssicherung der elektrischen Verbindung zwischen Stromverteilerelement und dem Litzenleiter erfolgen. Außerdem ist es möglich, auf eine stoffschlüssige Verbindung zu verzichten, die durch Löten oder Schweißen unter Wärmeeintrag in das Stromverteilerelement und/oder den Litzenleiter erfolgen würde. Dadurch lässt sich der Montageaufwand reduzieren, insbesondere dann, wenn die Verbindung mit dem Stromverteilerelement an einem vergleichsweise schlecht erreichbaren Einbauort in einem Fahrzeug vorgesehen ist. Des Weiteren können die Herstellungskosten der Leitungsanordnung vergleichsweise gering gehalten werden, da eine vergleichsweise einfache Fertigung mit besonders kurzen Taktzeiten möglich ist.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Litzenleiter zumindest kraftschlüssig mit dem Stromverteilerelement verbunden. Darüber hinaus können der Direktkontaktverbinder und/oder der Litzenleiter aber auch für eine formschlüssige Verbindung ausgebildet sein, so dass ein kraftschlüssiges und/oder formschlüssiges Verbinden des Litzenleiters mit dem Stromverteilerelement möglich ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Direktkontaktverbinder vorzugsweise durch Stanzen oder einem ähnlichen Trennverfahren als Ausschnittteil ausgeformt ist. Der Direktkontaktverbinder kann somit auf besonders kostengünstige Weise ausgeformt werden, da die hierfür notwendige Werkzeugmaschine vergleichsweise kostengünstig bereitstellbar ist. Hierfür kann das Stromverteilerelement aus einem blechförmigen, schneidfähigen Material, wie beispielsweise einem (auch legierten) Aluminiumblech oder dergleichen, vorgesehen sein.
Für ein möglichst einfaches Ausformen des integrierten Direktkontaktverbinders hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Direktkontaktverbinder zungenförmig ausgeformt ist. Dies lässt sich zum Beispiel mit einem Trennverfahren, beispielsweise durch Stanzen mit einem entsprechend ausgeformten Stempel als Schneidwerkzeug bewerkstelligen.
Für eine möglichst stabile Verbindung und eine einfache Montage ist es von Vorteil, wenn der Direktkontaktverbinder kabelschuhförmig ausgeformt ist. Bei der kabelschuhförmigen Ausformung kann es sich um eine Art Crimp-Kabelschuh mit vorzugsweise zwei Blechlaschen als Litzenleiter-Aufnahme handeln, welche Blechlaschen sich durch Biegen in Richtung des zu verbindenden Litzenleiters und unter Aufbringen einer Presskraft mit dem Litzenleiter verpressen lassen. Es kann sich bei der kabelschuhförmigen Ausformung aber unter anderen auch um eine Art Presskabelschuh handeln, der eine eher hülsenförmige Leiteraufnahme aufweist. Beiden beispielhaften Kabelschuh-Formen ist gemeinsam, dass sich durch den Kabelschuh mit dem Litzenleiter eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Direktkontaktverbinder und Litzenleiter bewerkstelligen lässt.
Wenn der Litzenleiter aus Aluminium (Al) oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, kann es vorteilhaft sein, wenn zwischen dem Direktkontaktverbinder und dem Litzenleiter ein Nachsetzausgleichselement vorgesehen ist. Denn Aluminium neigt zu einem gegenüber Kupferleitern stärkeren Kriechen, das durch (Nach-)Setzen des Litzenleiters zu einer Lockerung der Verbindung und zu einem Wackelkontakt oder dergleichen führen kann. Durch das Nachsetzausgleichselement, das beispielsweise als elastisch verformbares Element ausgebildet sein kann, lässt sich der Direktkontaktverbinder mit dem darin aufgenommenen Litzenleiter zunächst auf eine möglichst kleine Passung verpressen, wobei sich das durch (Nach-)Setzen beziehungsweise Kriechen des Materials der Litzen mit der Zeit aufweitende Passung durch das Nachsetzausgleichselement durch dessen Elastizität ausgleichen lässt, so dass die Verbindung weiterhin dauerhaltbar ist. Das Nachsetzausgleichselement kann dabei aus einem Gummimaterial gefertigt sein.
Auf fertigungstechnisch besonders einfache Weise lässt sich die elektrische Verbindung zwischen Direktkontaktverbinder und Litzenleiter realisieren, wenn der Direktkontaktverbinder mit dem darin aufgenommenen Litzenleiter verpresst ist. Hierfür kann der Direktkontaktverbinder eine der oben beschriebenen geometrischen Ausformungen aufweisen. Das Verpressen lässt sich auf werkzeugtechnisch bekannte Weise realisieren.
Für mechanisch vergleichsweise hoch belastete Verbindungen ist es vorteilhaft, wenn ein zusätzliches Federhalterelement vorgesehen ist, das eine zusätzliche Federhaltekraft auf den Direktkontaktverbinder ausübt. Dieses Federhalterelement dient als eine Art Verstärkungselement der Verstärkung der elektrischen Verbindung zwischen dem Stromverteilerelement und dem Litzenleiter. Das Federhalterelement kann beispielsweise aus einem vorzugsweise blechförmigen Material gefertigt sein, wobei das Material vorzugsweise hinsichtlich seiner physikochemischen Wechselwirkung mit dem Stromverteilerelement und/oder dem Litzenleiter ausgewählt ist. Beispielsweise kann das Federhalterelement aus einem Stahl bestehen oder diesen umfassen. Das Federhalterelement kann als Stanz-/Biegeteil ausgebildet sein, also gestanzt, gebogen oder gestanzt und gebogen sein.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Federhalterelement ein Halbrohr mit einer Federzunge aufweist. Die Federzunge kann so ausgeformt sein, dass sie eine Federkraft in Richtung des Direktkontaktverbinders aufbringt. Das Federhalterelement mit seinen Bestandteilen kann als integrales Bauteil ausgeformt sein. Beispielsweise kann es als Stanz-/Biegeteil ausgebildet sein.
Für eine besonders einfache Montage sowie eine stabile elektrische Verbindung kann das Federhalterelement auf den Direktkontaktverbinder aufgesetzt sein. Das heißt, dass das Federhalterelement so angeordnet ist, dass der zu verbindende Litzenleiter im Wesentlichen zwischen dem Direktkontaktverbinder und dem Federhalterelement angeordnet ist.
Es hat sich für eine möglichst einfache Montage als vorteilhaft erwiesen, wenn das Federhalterelement durch vorzugsweises Durchsetzfügen an dem Stromverteilerelement befestigt ist. Es sind aber auch andere Fügeverfahren oder Verbindungstechniken wie Nieten oder dergleichen denkbar.
Um ein (Nach-)Setzen beziehungsweise Kriechen des Materials des Litzenleiters für eine dauerhaltbare Verbindung ausgleichen zu können, kann vorteilhafterweise zwischen dem Federhalterelement und dem Direktkontaktverbinder ein Nachsetzausgleichselement angeordnet sein. Dieses Nachsetzausgleichselement kann, wie weiter oben bereits beschrieben, beispielsweise aus einem (feder-)elastischen Material gefertigt sein. Dieses lässt sich bei der Montage zunächst auf eine möglichst kleine Passung verpressen und kann bei einem setzungsbedingen oder kriechbedingten Aufweiten der Verbindung über die Zeit dieses Aufweiten ausgleichen. Hierfür kann das Nachsetzausgleichselement beispielsweise aus einem Gummimaterial gefertigt sein. Auf diese Weise können zum Kriechen neigende Leitermaterialien, wie beispielsweise Aluminium(-Legierungen), eingesetzt und dennoch Wackelkontakte vermieden werden.
Eine weitere, vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Stromverteilerelement und/oder der Litzenleiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sind. Insbesondere bei einem aus Aluminium gefertigten Litzenleiter ist es vorteilhaft, wenn dessen elektrische Verbindung auf einfache Weise geprüft werden kann, wie es weiter oben beschrieben ist.
Besonders vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemäße Leitungsanordnung einsetzen, wenn das Stromverteilerelement insbesondere eine Stromschiene, eine so genannte Multischiene, also ein Multi- oder Mehrschichtleiter, ein Stromverteiler, ein Relaisträger oder ein Sicherungsträger beziehungsweise Sicherungskasten oder dergleichen eines Fahrzeugs ist. Es ist aber auch möglich, eine Prüfstation mit einer Stromschiene elektrisch leitfähig zu verbinden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leitungsanordnung für ein Fahrzeug-Bordnetz. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere die folgenden Schritte:

– Vorsehen eines Stromverteilerelements, über das eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeug-Bordnetzes mit elektrischer Energie versorgbar sind.
– Integrales Ausformen eines Direktkontaktverbinders an einem Stromverteilerelement. Dies kann beispielsweise bei einem blechförmig bereitgestellten Stromverteilerelement durch ein Trennverfahren, wie Stanzen oder dergleichen, erfolgen.
– Direktes Anordnen eines Litzenleiters an oder in dem Direktkontaktverbinder. Hierzu kann der Litzenleiter in den beispielsweise zungenförmig und/oder kabelschuhförmig ausgeformten Direktkontaktverbinder eingelegt werden.
– Verpressen des Direktkontaktverbinders mit dem darin aufgenommenen Litzenleiter. Hierzu können beispielsweise (Blech-)Laschen des Direktkontaktverbinders durch ein geeignetes Werkzeug, beispielsweise nach Art einer so genannten Crimp-Verbindung auf den Litzenleiter zu gebogen werden, so dass eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen Stromverteilerelement und Litzenleiter ausgebildet wird.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Federhalterelements vorgesehen wird, das eine Federhaltekraft auf den Direktkontaktverbinder ausübt. Dadurch lässt sich die Festigkeit, mechanische Belastbarkeit und Dauerhaltbarkeit der elektrischen Verbindung beziehungsweise der elektrischen Leitungsanordnung nochmals verbessern.
Für ein besonders einfaches Abdichten der elektrischen Leitungsanordnung gegen Umwelteinflüsse kann es vorteilhaft sein, wenn der Direktkontaktverbinder mit dem damit verbundenen Litzenleiter in ein Abdichtmittel getaucht wird. Dadurch kann ein Abdichtmittel, beispielsweise in Form eines (hoch-)viskosen Abdichtmaterials, zwischen die einzelnen Litzen des Litzenleiters eingebracht werden. So kann statt eines Schrumpfschlauchs ein Abdichtmittel durch ein vergleichsweise einfaches Tauchverfahren ersetzt werden.
Zudem kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der elektrischen Leitungsanordnung durch sämtliche vorstehenden Merkmale weitergebildet werden.
Besonders vorteilhaft lassen sich die elektrische Leitungsanordnung und das hierfür verwendete Herstellverfahren in einem elektrischen und/oder elektronischen Bordnetz oder in einem zentralen Energieversorgungssystem eines Fahrzeugs, wie beispielsweise einem Kraft- oder Nutzfahrzeug sowie in Elektro- und Hybridfahrzeugen, zum Einsatz bringen. Demnach betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeug, welches ein Bordnetz oder ein zentrales Energieversorgungssystem aufweist, das die elektrische Leitungsanordnung aufweist.
Kurze Figurenbeschreibung
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine grob schematische Draufsicht auf eine elektrische Leitungsanordnung mit einem Stromverteilerelement, das ein integral ausgebildetes Direktkontaktelement aufweist, und mit einer damit verbundenen elektrischen Litzenleitung,
2 das Stromverteilerelement aus 1, das hier beispielsweise in Form einer Stromschiene eines Fahrzeugs-Bordnetzes ausgebildet ist,
3 eine grob schematische, perspektivische Draufsicht auf eine elektrische Leitungsanordnung mit einem Stromverteilerelement, einer damit verbundenen elektrischen Litzenleitung und einem Federhalterelement, und
4 eine grob schematische, perspektivische Draufsicht auf das Federhalterelement aus 3, das einer mechanischen Verstärkung einer elektrischen Leitungsanordnung dient.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer grob schematischen Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer elektrischen Leitungsanordnung 1, wie sie zum Beispiel in einem Fahrzeug-Bordnetz eingesetzt werden kann.
Die elektrische Leitungsanordnung 1 umfasst ein Stromverteilerelement 2, das hier als lediglich schematisch dargestellte elektrisch leitfähige Stromschiene beziehungsweise Multischiene, also als mehrschichtiger elektrischer Leiter, ausgeführt ist. Dieses Stromverteilerelement 2 ist als eine Art Hauptleiter prinzipiell dazu eingerichtet, eine Mehrzahl, also zwei oder mehr elektrische Verbraucher des Fahrzeug-Bordnetzes beziehungsweise Fahrzeugs (auch gleichzeitig) mit elektrischer Energie zu versorgen. Das Stromverteilerelement 2 ist hier beispielsweise im Wesentlichen aus Aluminium (Al) gefertigt.
An dem Stromverteilerelement 2 ist ein integraler Direktkontaktverbinder 3 einstückig ausgeformt, der somit einen integralen Bestandteil des Stromverteilerelements 2 darstellt. Dieser Direktkontaktverbinder 3 ist hier als zungenförmiges sowie kabelschuhförmiges Ausschnittteil ausgebildet, nämlich als Stanz-/Biegeteil. Die genauere geometrische Ausgestaltung des Direktkontaktverbinders 3 wird weiter unten detailliert beschrieben.
Des Weiteren umfasst die elektrische Leitungsanordnung 1 eine mit dem Stromverteilerelement 2 elektrisch verbundene elektrische Leitung, die hier als elektrischer Litzenleiter 4 ausgeführt ist. Dieser elektrische Litzenleiter 4 ist dazu vorgesehen, einen damit elektrisch leitfähig verbundenen, (nicht dargestellten) elektrischen Verbraucher eines Fahrzeugs mit elektrischer Energie und/oder elektrischen Signalen zu versorgen. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Litzenleiter 4 aus Aluminium, der sich durch ein vergleichsweise niedriges Eigengewicht auszeichnet.
Es ist in 1 zu erkennen, dass zwischen dem Stromverteilerelement 2 und dem elektrischen Litzenleiter 4 eine elektrisch leitfähige Direktkontaktierung erfolgt, nämlich durch das direkte in Kontakt bringen des Litzenleiters 4 mit dem integralen Direktkontaktverbinder 3 des Stromverteilerelements 2. Auf diese Weise kann auf ein zusätzliches beziehungsweise separates Kontaktelement oder Zwischenelement verzichtet werden, wodurch sich die Montage der elektrischen Leitungsanordnung 1 besonders einfach gestaltet.
Anhand von 2, die das Stromverteilerelement 2 aus 1 als Einzelteil in einer schematischen Draufsicht zeigt, soll nun die geometrische Ausgestaltung des Direktkontaktverbinders 3 erläutert werden. Es ist zu erkennen, dass der Direktkontaktverbinder 3 hier zungenförmig aus dem Stromverteilerelement 2 durch ein Trennverfahren wie Stanzen ausgeformt ist. Hierzu kann ein (nicht dargestellter) Werkzeugstempel verwendet werden. Für eine möglichst gute mechanische Spannungsverteilung weist der Direktkontaktverbinder 3 beziehungsweise das Stromverteilerelement 2 zwei leicht ausgebauchte Ausschnitte 5 und 6 auf, die auch ein vergleichsweise einfaches Stanzen des Direktkontaktverbinders 3 erlauben.
An seinen seitlichen Rändern weist der Direktkontaktverbinder 3 jeweils eine Lasche 7 und 8 auf, wie sie von (sonst separat ausgebildeten) Kabelschuhen, beispielsweise denen einer Crimp-Verbindung, bekannt sind. Diese sind in der hier gezeigten Draufsicht nur grob schematisch dargestellt. Die Laschen 7 und 8 lassen sich bei eingelegtem elektrischen Litzenleiter 4 durch eine entsprechend geführte Presskraft auf diesen zu und zumindest teilweise um diesen herum biegen, so dass eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Stromverteilerelement 2 und dem Litzenleiter 4 herstellbar ist. Dadurch sind der elektrische Litzenleiter 4 und der Direktkontaktverbinder 3 miteinander verpresst. Das Verpressen kann durch eine entsprechende Werkzeugmaschine oder auch eine Zange, wie eine Crimp-Zange erfolgen.
3 zeigt in einer perspektivischen Draufsicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektrischen Leitungsanordnung 1, wobei hier für eine noch höhere mechanische Belastbarkeit ein Federhalterelement 9 auf den Direktkontaktverbinder 3 und den damit verbundenen, zwischen Federhalterelement 9 und dem Direktkontaktverbinder 3 angeordneten Litzenleiter 4 aufgesetzt ist. Es ist zu erkennen, dass das Federhalterelement 9 durch ein oder mehrere Befestigungselemente 10 an dem Stromverteilerelement befestigt oder festgelegt ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Befestigungselemente Teil einer Durchsetzfügeverbindung, wobei hier insgesamt genau vier Durchsetzfügeverbindungen vorgesehen sind.
Anhand von 4, die das Federhalterelement 9 in einer perspektivischen Draufsicht als Einzelteil zeigt, wird nun die geometrische Ausgestaltung des Federhalterelements 9 erläutert. Es ist erkennbar, dass das Federhalterelement 9 ein im Wesentlichen mittig angeordnetes Halbrohr 11 aufweist, das idealerweise an den zu verbinden Leitungsquerschnitt des Litzenleiters 4 geometrisch angepasst ist. Von dem Halbrohr 11 erstrecken sich zu jeder Seite zwei im Wesentlichen flach ausgebildete Abschnitte 12 und 13, an denen auch die Befestigungselemente 10 angeordnet sind. An dem Halbrohr 11 ist zudem eine Art Federzunge 14 ausgeformt, was beispielsweise durch Stanzen und/oder Biegen bewerkstelligt werden kann. Die Federzunge 14 ist dabei so ausgeformt, dass die dadurch aufbringbare Federkraft in Richtung des Direktkontaktverbinders 3 wirkt, um so eine zusätzliche Federhaltekraft auf den Direktkontaktverbinder 3 sowie den damit verbundenen Litzenleiter 4 aufzubringen.
Die Herstellung der elektrischen Leitungsanordnung 1 kann wie nachfolgend erläutert ablaufen.
Zunächst wird an dem in den 1 bis 3 dargestellten Stromverteilerelement 2 der Direktkontaktverbinder 3 durch ein geeignetes Fertigungsverfahren zu einem zungenförmigen und kabelschuhförmigen Ausschnittteil ausgeformt, wobei dieses Ausformen hier beispielsweise durch Stanzen und anschließendem Biegen erfolgt. Die geometrische Ausgestaltung des Direktkontaktverbinders 3 erfolgt dabei unter anderen in Abhängigkeit von dem zu verbindenden Leitungsquerschnitt, der zu erwartenden mechanischen Belastung und nach ähnlichen Parametern.
Dann wird der zu verbindende Litzenleiter 4 in dem Direktkontaktverbinder 3 angeordnet beziehungsweise in diesen eingelegt, wobei die Litzen so angeordnet sein können, dass sie im Wesentlichen flach nebeneinander angeordnet sind.
Daraufhin wird der Direktkontaktverbinder 3 mit dem darin angeordneten Litzenleiter 4 verpresst. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Laschen 7 und 8 des Direktkontaktverbinders 3 durch Aufbringen einer entsprechend geführten Presskraft auf den Litzenleiter 4 zu gebogen werden. Die Qualität der elektrisch leitfähigen Verbindung elektrischen Leitungsanordnung 1 kann dann in einer zerstörungsfreien Prüfung durch Messen der Verbindungsgeometrie, also beispielsweise der Querschnittsgröße, überprüft werden.
Optional können der Direktkontaktverbinder 3 mit dem damit verbundenen Litzenleiter 4 auch in ein Abdichtmittel getaucht werden. Das Abdichtmittel kann zum Beispiel ein (hoch-)viskoses Abdichtmaterial sein, das so einen Schrumpfschlauch ersetzen kann.
Weiter optional kann auch das Federhalterelement 9 auf den Direktkontaktverbinder 3 aufgesetzt werden, das dann eine Federhaltekraft auf den Direktkontaktverbinder ausübt. Dieses wird dann durch die Befestigungselemente 10 an dem Stromverteilerelement 2 befestigt.
Ausgehend von den dargestellten Ausführungsbeispielen können die erfindungsgemäße elektrische Leitungsanordnung und das dafür verwendete Herstellungsverfahren in vielerlei Hinsicht abgewandelt werden. So ist es beispielsweise denkbar, dass sich die Laschen 7 und 8 des Direktkontaktverbinders 3 entlang des zu verbindenden Litzenleiters 4 bis zu dessen Isolierung hin erstrecken, um so eine Zugentlastung für den Litzenleiter 4 zu realisieren.
Es ist auch möglich dass entweder zwischen den Laschen 7 und 8 und dem Litzenleiter 4 oder zwischen dem Direktkontaktverbinder 3 beziehungsweise dem darin angeordneten Litzenleiter 4 und dem Federhalterelement 9 ein (nicht dargestelltes) Nachsetzausgleichselement angeordnet ist. Dieses Nachsetzausgleichselement kann beispielsweise ein (feder-)elastisches Element sein, das mit dem Litzenleiter 3 verpresst wird und das sich bei einem (Nach-)Setzen oder Kriechen des Litzenleiters 4 wieder entspannen kann, um so ein Aufweiten und ein eigenständiges, ungewolltes Lösen der elektrischen Leitungsanordnung 1 zu vermeiden.
Bezugszeichenliste

1: elektrische Leitungsanordnung
2: Stromverteilerelement
3: Direktkontaktverbinder
4: elektrischer Leiter / Litzenleiter
5: Ausschnitt
6: Ausschnitt
7: Lasche
8: Lasche
9: Federhalterelement
10: Befestigungselement
11: Halbrohr
12: flacher Abschnitt
13: flacher Abschnitt
14: Federzunge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014004432 A1 [0004]

Claims

Elektrische Leitungsanordnung (1) für ein Fahrzeug-Bordnetz, mit einem elektrischen Stromverteilerelement (2) eines Fahrzeug-Bordnetzes, welches Stromverteilerelement (2) zur Versorgung von einer Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeug-Bordnetzes mit elektrischer Energie eingerichtet ist, und mit einem elektrischen Litzenleiter (4), der zur Versorgung eines einzelnen elektrischen Verbrauchers des Fahrzeug-Bordnetzes mit elektrischer Energie vorgesehen ist und der mit dem Stromverteilerelement (2) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Stromverteilerelement (2) ein Direktkontaktverbinder (3) einstückig mit dem Stromverteilerelement (2) ausgeformt ist, durch den der Litzenleiter (4) direkt mit dem Stromverteilerelement (2) verbunden ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (4) zumindest kraftschlüssig mit dem Stromverteilerelement (2) verbunden ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktkontaktverbinder (3) durch Stanzen als Ausschnittteil ausgeformt ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktkontaktverbinder (3) zungenförmig ausgeformt ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktkontaktverbinder (3) kabelschuhförmig ausgeformt ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktkontaktverbinder (3) mit dem darin aufgenommenen Litzenleiter (4) verpresst ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federhalterelement (9) vorgesehen ist, das eine Federhaltekraft auf den Direktkontaktverbinder (3) und/oder den Litzenleiter (4) ausübt.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Federhalterelement (9) ein Halbrohr (11) mit einer Federzunge (14) aufweist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federhalterelement (9) auf den Direktkontaktverbinder (3) aufgesetzt ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federhalterelement (9) mittels Durchsetzfügen an dem Stromverteilerelement (2) befestigt ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Federhalterelement (9) und dem Direktkontaktverbinder (3) ein Nachsetzausgleichselement angeordnet ist.
Elektrische Leitungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromverteilerelement (2) eine Stromschiene, ein Stromverteiler, ein Relaisträger oder ein Sicherungsträger oder dergleichen ist.
Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Leitungsanordnung (1) für ein Fahrzeug-Bordnetz, mit den Schritten: – Vorsehen eines Stromverteilerelements (2), über das eine Mehrzahl von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeug-Bordnetzes mit elektrischer Energie versorgbar sind, – Einstückiges Ausformen eines Direktkontaktverbinders (3) in dem Stromverteilerelement (2), – Direktes Anordnen eines Litzenleiters (4) an oder in dem Direktkontaktverbinder (3), und – Verpressen des Direktkontaktverbinders (3) mit dem darin aufgenommenen Litzenleiter (4).
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch ein Vorsehen eines Federhalterelements (9), das eine Federhaltekraft auf den Direktkontaktverbinder (3) ausübt.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Direktkontaktverbinder (3) mit dem damit verbundenen Litzenleiter (4) in ein Abdichtmittel getaucht wird.