DE102016103439A1

DE102016103439A1 - Kontaktstelle eines Flachleiters

Info

Publication number: DE102016103439A1
Application number: DE102016103439.8A
Authority: DE
Inventors: Benedikt NIEDERMEIER; Wolfgang Wimmer
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2017-08-31
Anticipated expiration: 2036-02-27
Also published as: DE102016103439B4; US20170250510A1; CN107134662A; CN107134662B; US10027077B2

Abstract

Eine erfindungsgemäße Kontaktstelle für einen Flachleiter umfasst ein Kontaktteil, das mit dem Flachleiter in einem Anschlussbereich des Flachleiters verbunden ist. Weiterhin umfasst die Kontaktstelle einen Leiter, der mit dem Kontaktteil verbindbar ist. Ein mehrschaliges Gehäuse deckt das Kontaktteil und den Anschlussbereich des Flachleiters ab und ist am Flachleiter befestigt. Die Kontaktstelle hat hiermit eine hohe Funktionalität bei möglichst wenig Bauraum. Mit wenige Bauteilen und günstigen Herstellkosten kann eine lösbare und gut abgedichtete Verbindung, insbesondere für Anwendungen eines Fahrzeugbordnetzes, bereitgestellt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktstelle für einen Flachleiter, die eine elektrische Verbindung an dem Flachleiter herstellt und diese abdichtet. Solche Verbindungen werden insbesondere in Bordnetzanwendungen im Automobilbau benötigt.
Stand der Technik
Verbindungsmöglichkeiten von elektrischen Leitern und Kontaktteilen, beispielsweise wenn die Kontaktteile Flachleitern zugeordnet sind, werden in DE102012214161 A1 , DE102014004432 A1 oder DE102014004433 A1 aufgezeigt. Für eine wirksame elektrische Verbindung wird in der Regel die Isolation sowohl von Leiter als auch von Kontaktteil entfernt werden, um beide miteinander, beispielsweise durch Schweissen, zu verbinden.
Die DE102014004431 A1 und DE102014004430 A1 geben Extrudieren mit einem selbsthafteten Polyprophylen als eine Lösungsmöglichkeit zur Abdichtung der freigelegten Übergänge von Leiter und Kontaktteil an. Hierbei gibt es jedoch bei den unterschiedlichen Flachleitern und Kontaktteile kein einheitliches Isolationsmaterial, zu dem ein passendes Material zur Extrusion ausgewählt werden kann. Alternativ kann ein Flachleiter nach DE102012217618 A1 auch umgossen werden.
Aus der DE102015222582 ist zudem eine Lösung bekannt, um mittels zusätzlichem hülsenförmigen Adapter und anschließendem Umgießen der Verbindung eine gute Abdichtung zu erhalten.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktstelle für einen Flachleiter anzubieten, die eine gute Abdichtung gewährleistet und lösbar ist.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Eine erfindungsgemäße Kontaktstelle für einen Flachleiter umfasst ein Kontaktteil, das mit dem Flachleiter in einem Anschlussbereich des Flachleiters verbunden ist. Weiterhin umfasst die Kontaktstelle einen Leiter, der mit dem Kontaktteil verbindbar ist. Ein mehrschaliges Gehäuse deckt das Kontaktteil und den Anschlussbereich des Flachleiters ab und ist am Flachleiter befestigt. Die Kontaktstelle hat hiermit eine hohe Funktionalität bei wenig Bauraum. Mit wenigen Bauteilen und günstigen Herstellkosten kann eine lösbare und gut abgedichtete Verbindung bereitgestellt werden.
Vorteilhafterweise ist die Befestigung des Gehäuses selbsttragend, d.h. muss nicht an weiteren Komponenten eines Fahrzeugbordnetzes abgestützt werden, sondern hält am Flachleiter. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass das Gehäuse aus zumindest zwei Schalen besteht, die aneinander befestigbar sind. In dem die Schalen des Gehäuses um den Flachleiter, zumindest im Anschlussbereich, und das Kontaktteil gelegt und miteinander verbunden werden, entsteht ein fester Halt und Schutz für die Kontaktstelle.
Für eine Abdichtung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn sich die Schalen nach der Befestigung überlappen, so dass keine Feuchtigkeit im Spalt zwischen den Schalen eindringen kann. Die obere Schale wird dabei vorteilhafter über die untere Schale gestülpt. Die Schalen sind dabei vorteilhafterweise mit einer Rastverbindung aneinander befestigt. Eine ausreichende, beispielsweise jeweils zwei oder mehr jeweils beidseitig von Flachleiter und/oder Kontaktteil angeordnete Rastverbindungen geben dem Gehäuse Halt am Flachleiter.
Die Funktionalität der Kontaktstelle wird vorteilhafterweise dadurch erhöht, dass Kontaktteil und Leiter über eine Sicherung miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuse auch die Sicherung abdeckt. Zum Einen wird dadurch eine Einzelleitungsabsicherung bereitgestellt, zum Anderen kann die Sicherung durch das gleiche Gehäuse abgedeckt und abgedichtet werden. Wird die Sicherung zudem mit dem Kontaktteil und dem Leiter lösbar verbunden, Schraubverbindungen haben sich hierfür als besonders geeignet erwiesen, dann kann die Sicherung im Auslösefall leicht gewechselt werden.
Zur rüttelfesten Aufnahme der Sicherung weist das Gehäuse an der Innenseite Aufnahmekonturen auf. Die Konturen folgen dabei der Form der Sicherung und/oder ihrer Befestigung, indem beispielsweise für die Schraubverbindungen den Schraubköpfen bzw. Muttern entsprechend geformte Aushöhlungen im Gehäuse vorgesehen sind. Darin kann die Sicherung ausgerichtet werden.
Zur Verbesserung der Abdichtung der Kontaktstelle sieht das Gehäuse, das mittels Spritzgießen aus einem glasfaserverstärktem Polyamid hergestellt wird, zumindest drei Öffnungen für Flachleiter (2 Öffnungen) und Leiter (1 Öffnung) vor, wobei zumindest an einem Teil der Öffnungen eine Dichtung angebracht ist. Es ist auch möglich zwei oder mehr Leiter und deren Absicherung in die Kontaktstelle zu integrieren. Die Anzahl der Öffnungen erhöht sich dann dementsprechend.
Das Anbringen der Dichtung erfolgt vorteilhafterweise in einem 2K-Spritzgussverfahren, d.h. beim Spritzgießen des Gehäuses wird eine Dichtung aus einem zweiten Material mit hergestellt, beispielsweise aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE), Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) oder Silikon, und kann sich so gut an die Isolation des Flachleiters bzw. Leiters anschmiegen. Besteht die Dichtung zudem aus zwei "U-förmige" Dichtringen, so kann durch eine Überlappung von mehreren Dichtzonen die Abdichtung weiter verbessert werden.
Eine weitere Verbesserung ist es, wenn das Gehäuse zumindest eine Entfeuchtungsöffnung, insbesondere im Bereich einer Sicherung, aufweist. Restfeuchtigkeit kann somit entweichen.
Eine weitere Verbesserung erfährt das Gehäuse durch eine Abtropfkante an einer Außenkontur der oberen Schale, die im verbauten Zustand nach unten ausgerichtet ist. Eventuell auf das Gehäuse auftreffendes Spritz- oder Abtropfwasser kann an den Seitenwänden ablaufen und an der Abtropfkante abtropfen, ohne durch adhäsive Kräfte entlang der Oberfläche des Gehäuses in den Zwischenraum zwischen den Schalen des Gehäuses einzudringen.
Um den Bauraum gering zu halten, wird vorgeschlagen, das Kontaktteil an einer Schmalseite des im Wesentlichen rechteckigen Flachleiters anzubringen und die Sicherung parallel zum Flachleiter auszurichten. Dazu steht das Kontaktteil senkrecht auf der Schmalseite des Flachleiters und die Sicherung ist am Kontaktteil so befestigt, dass diese dann wieder parallel zum Flachleiter ausgerichtet ist. Der Flachleiter selbst ist aus einem weichgeglühtem Aluminium gefertigt und wie auch der Leiter von einer Isolationsschicht umgeben.
Kurze Figurenbeschreibung
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht der Kontaktstelle mit geschlossenem Gehäuse,
2 eine Draufsicht der Kontaktstelle mit geöffnetem Gehäuse,
3 eine Draufsicht auf die untere Schale des Gehäuses,
4 eine Seitenansicht der oberen Schale des Gehäuses,
5 eine Darstellung der Abdichtung am Leiter.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Kontaktstelle 1 nach der Montage aller Einzelteile. Dabei soll ein abgesicherter Einzelleiteranschluss von einem Flachleiter 2 geschaffen werden. Ein rechteckiger Flachleiter 2 aus Aluminium, beispielsweise mit den Maßen 30 × 2 mm und einer Isolation aus Polyprophylen (PP) oder Polyvinylchlorid (PVC) mit etwa 1 mm Dicke, ist abschnittsweise in einem Anschlussbereich 11 dargestellt. Dieser Flachleiter 2 soll mit einem Leiter 4, beispielsweise einem runden Litzenleiter aus Kupfer oder Aluminium mit einer Isolation aus PP oder PVC verbunden werden.
Die Verbindung erfolgt innerhalb eines Gehäuses 5, bestehend aus zwei aneinander befestigten Schalen 51, 52, das die Kontaktstelle 1 bedeckt. Dieses Gehäuse 5 hat drei Öffnungen. Zwei Öffnungen 8, 9, als Durchlass für den Flachleiter 2 und eine Öffnung 10 als Durchlass für den Leiter 4. Das Gehäuse 5 lässt Aufnahmekonturen 54 erkennen, die auf der später erläuterten Innenseite des Gehäuses 5 zur Aufnahme einer Sicherung 6 dienen.
Weitere Einzelheiten der erfindungsgemäßen Kontaktstelle 1 sind 2 entnehmbar, eine obere Schale 51 des Gehäuses 5 ist entfernt worden. Eine untere Schale 52 des Gehäuses nimmt zum Einen den Flachleiter 2 auf. An den mit den Schmalseiten des Flachleiters 2 korrespondierenden Wänden der unteren Schale 52 sind zur Mitte des Flachleiters 2 ausgerichtete Rastnasen 60 und eine Einführhilfe mit einer zur Mitte des Flachleiters 2 abfallenden Schräge angeordnet. Damit kann der Flachleiter 2 leicht eingelegt und an der unteren Schale 52 verrastet werden auch bevor die obere Schale 52 befestigt wird.
Am Flachleiter 2 ist ein plattiertes Kontaktteil 3, beispielsweise aus Kupfer/Aluminium, befestigt. Das Kontaktteil 3 wird aus einem walzplattierten Halbzeug mit Kupfer/Aluminium Übergang ausgestanzt. Nach dem Ausstanzen wird der Bereich einer späteren Befestigung mit einer Sicherung 6 und der Aluminium/Kupferübergang mit Nickel und Zinn oder Nickel und Silber beschichtet. Es gibt auch die Möglichkeit den Aluminium/Kupferübergang durch Lackieren, Umspritzen oder andere Beschichtungen gegen elektrochemischer Korrosion bzw. Elektrolyten zu schützen. Das partiell beschichtete, plattierte Kontaktteil 3 wird mit einer unbeschichteten Aluminiumseite an ein Anschlussteil (ebenfalls aus Aluminium) des Flachleiters 2 mit einem Laser angeschweißt. Dadurch entsteht eine gut leitende Aluminium/Aluminium Verbindung. Der plattierte, beschichtete Aluminium/Kupferübergang wird durch den Schweißvorgang nicht beschädigt.
Das Kontaktteil 3 weist eine Öffnung auf, in die eine Schraube eingeführt werden kann, so dass mittels einer lösbaren Schraubverbindung 22 eine Sicherung 6 mit dem Kontaktteil 3 verbunden werden kann. Da das Anschlussteil und das Kontaktteil 3 senkrecht von der Schmalseite des Flachleiters 2 abstehen und über die Schraubverbindung 22 die Sicherung 6 wiederum um 90° zum Kontaktteil 3 gedreht wird, so ist die Sicherung 6 im Wesentlichen parallel zum Flachleiter 2 ausgerichtet. Es ist jedoch auch möglich, die Sicherung und den Leitungsabgang senkrecht zum Flachleiter 2 auszurichten.
Die Sicherung 6 ist auf einer dem Kontaktteil 3 abgewandten Seite mit dem Leiter 4 verbunden. Der Leiter 4 schließt mit einem Kontaktteil ab, das mit dem Leiter 4 vercrimpt oder verschweißt ist. Dieses Kontaktteil weist eine Öffnung auf, die mit einer weiteren Öffnung der Sicherung 6 fluchtet. Somit können Sicherung 6 und Kontaktteil des Leiters 4 mit einer weiteren Schraubverbindung 21 verbunden werden. Die Sicherung 6 ist damit lösbar mit Leiter 4 und Kontaktteil 3 verbunden, wodurch sich nach Auslösen der Sicherung 6 eine leichte Auswechselbarkeit ergibt.
Die untere Schale 52 dient auch als Ablage für die Sicherung 6, die Schraubverbindungen 21, 22 und das Kontaktteil 3, damit deckt das Gehäuse 5 die gesamte Kontaktstelle 1 ab und hat in etwa eine L-Form, bei senkrecht ausgerichteter Sicherung 6 eine T-Form. Das Gehäuse 5 hat damit Gesamtmaße von etwa 60 × 80 mm, bei einer Höhe von ca. 10 mm. Die untere Schale 52 weist eine Mehrzahl von Rastverbindungen 57, 58 auf, zu beiden Seiten des Flachleiters je zwei und beidseitig der Sicherung 6 eine bzw. drei Verrastungen 57, 58. Die Verrastungen 57, 58 bestehen jeweils aus einem Bügel, der von der unteren Schale 52 absteht und von unten kommend in Richtung obere Schale zeigt. In die Bügel wird mittig eine in 4 gezeigt Rastnase der Verrastungen 57, 58 der oberen Schale 51 eingreifen. Durch diese Konstruktion der Verrastungen 57, 58, bei der sich die obere Schale 51 zwischen Bügel und Seitenwand der untere Schale 52 schiebt, wird verhindert, dass durch Spritz- oder Tropfwasser bedingt Nässe in das Gehäuse 5 eindringen kann.
Zu Abdichtung der Kontaktstelle 1 weist das Gehäuse 5 weitere anhand von 3 erläuterte Eigenschaften auf. 3 zeigt die untere Schale 52 des Gehäuses 5, ohne eingelegten Flachleiter 2, Sicherung 6 und Leiter 4. Dadurch werden Entfeuchtungsöffnungen 56 an den tiefsten Stellen der Schale 52 – und zwar zwischen den Verschraubungen 21, 22 und unterhalb des Crimps für den Leiter 4 – sichtbar. Eventuell eingedrungene Feuchtigkeit kann über die Entfeuchtungsöffnungen 56 wieder entweichen.
An den Öffnungen 8, 9, 10, an denen der Flachleiter 2 bzw. der Leiter 4 aus dem Gehäuse austritt, sind Dichtungen 7 angebracht. Gleichartige Dichtungen 7 sind auch an der nicht dargestellten oberen Schale 51 vorgesehen. Die Dichtungen 7 sind mittels eines 2K-Spritzgiessens zusammen mit dem Gehäuse 5 hergestellt worden, wobei sich das Material des Gehäuses 5, hier glasfaserverstärktes Polyamid, und der Dichtung 7, hier ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), unterscheiden.
Die Dichtwirkung kann anhand von 5 verdeutlicht werden. Beispielhaft ist die Dichtung 7 für den Leiter 4 gezeigt. Die Dichtungen 7 für die beiden Schalen 51, 52 haben eine U-Form, deren Enden sich beim Aufstecken der oberen Schale auf die untere Schale deutlich überlappen. Desweiteren sind die Dichtungen 7 entlang der Längsausdehnung des Leiters 4 benachbart angeordnet und berühren sich. Die obere Schale 52 ist also entlang des Flachleiters 2 auch etwas länger als die untere Schale 51,
Eine weitere Dichtmaßnahme ist 4 entnehmbar. Die obere Schale 51 ist in Schnittdarstellung sichtbar. Die Schale 51 zeigt die Aufnahmekontur 54 für einen Schraubenkopf. Weiterhin sind an Seitenwänden der Schale 51 sowohl eine Rastnase der Rastverbindung 57, die mit dem Bügel der unteren Schale 52 zusammenwirken soll, als auch Abtropfkanten 59 angebracht. Die Abtropfkanten 59 befinden sich am unteren Ende der Seitenwand und weisen eine nach außen zulaufende Spitze auf. Eventuell entlang der oberen Schale 51 außen ablaufende Nässe würde sich an der jeweiligen Abtropfkante 59 sammeln und abtropfen, anstatt durch die Kapillarwirkung in den Spalt zwischen den Schalen 51, 52 hineingezogen zu werden.
Die erfindungsgemäße Kontaktstelle 1 wurde anhand eines einlagigen Flachleiters erläutert, die Kontaktstelle könnte jedoch auch für mehrlagige Flachleiter realisiert werden. Soll ein einheitliches Gehäuse 5 für Anschlüsse von beliebigen der mehreren Lagen eines Flachleiters benutzt werden, dann ist das Kontaktteil 3 mittig zum Flachleiter 2 auszurichten und das jeweilige Anschlussteil hat die Höhendifferenz auszugleichen, steht also nicht nur senkrecht von der Schmalseite des Flachleiters 2 ab, sondern hat zudem einen Knick oder eine Schräge, um zur Höhenmitte des Flachleiters und zum Kontaktteil 3 zu führen. Der Knick oder die Schräge sollte jedoch außerhalb des Aluminium/ Kupferübergangs angeordnet werden.
Andererseits ist es auch möglich, für jede Lage des mehrlagigen Flachleiters, den in den 1–5 gezeigten Flachleiter einzusetzen, wenn im Anschlussbereich 11 des Flachleiters 2 zwischen den Lagen ein Hohlraum für eine Schale 51, 52 des Gehäuses 5 vorgesehen ist, beispielsweise indem die Lagen im Anschlussbereich 11 partiell beabstandet werden.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Bezugszeichenliste

1: Kontaktstelle
2: Flachleiter
3: Kontaktteil
4: Leiter
5: Gehäuse
6: Sicherung
7: Dichtung
8, 9, 10: Öffnungen
11: Anschlussbereich
21, 22: Schraubverbindungen
51, 52: Schalen
53: Innenseite
54, 55: Aufnahmekonturen
56: Entfeuchtungsöffnung
57, 58: Rastverbindung
59: Abtropfkante
60: Rastnasen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012214161 A1 [0002]
DE 102014004432 A1 [0002]
DE 102014004433 A1 [0002]
DE 102014004431 A1 [0003]
DE 102014004430 A1 [0003]
DE 102012217618 A1 [0003]
DE 102015222582 [0004]

Claims

Kontaktstelle (1) für einen Flachleiter (2) mit • einem Kontaktteil (3), das mit dem Flachleiter (2) in einem Anschlussbereich (11) verbunden ist, • einem Leiter (4), der mit dem Kontaktteil (3) verbindbar ist, • einem mehrschaligen Gehäuse (5), das Kontaktteil (3) und Anschlussbereich (11) abdeckt und am Flachleiter (2) befestigt ist.
Kontaktstelle (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Gehäuses (5) selbsttragend ist.
Kontaktstelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) aus zumindest zwei Schalen (51, 52) besteht, die aneinander befestigbar sind.
Kontaktstelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schalen (51, 52) nach der Befestigung zumindest abschnittsweise überlappen.
Kontaktstelle (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (51, 52) mit einer Rastverbindung (57, 58) aneinander befestigt werden, insbesondere jeweils beidseitig von Flachleiter (2) und Kontaktteil (3).
Kontaktstelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktteil (3) und Leiter (4) über eine Sicherung (6) miteinander verbunden sind, wobei das Gehäuse (5) auch die Sicherung (6) abdeckt.
Kontaktstelle (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherung (6) mit dem Kontaktteil (3) und dem Leiter (4) lösbar verbunden ist, insbesondere über Schraubverbindungen (21, 22).
Kontaktstelle (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) an der Innenseite (53) Aufnahmekonturen (54, 55) aufweist, die zur Ausrichtung der Sicherung (6) und/oder der Schraubverbindungen (21, 22) dienen.
Kontaktstelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) ein Spritzgussteil mit zumindest drei Öffnungen (8, 9, 10) für Flachleiter (2) und Leiter (4) ist, wobei zumindest an einem Teil der Öffnungen (8, 9, 10) eine Dichtung (7) angebracht ist.
Kontaktstelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) zumindest eine Entfeuchtungsöffnung (56), insbesondere im Bereich einer Sicherung (6), aufweist.
Kontaktstelle (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) eine Abtropfkante (59) aufweist, die im verbauten Zustand nach unten ausgerichtet ist.