DE102016122218B4 - Method for electrically conductive and/or mechanical connection of an electrical conductor to a contact element and a contact element assembly - Google Patents

Method for electrically conductive and/or mechanical connection of an electrical conductor to a contact element and a contact element assembly Download PDF

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Abstract

Verfahren zum elektrisch leitenden und/oder mechanischen Verbinden eines elektrischen Leiters (120, 140) mit einem Kontaktelement (160, 180, 200), wobei der elektrische Leiter (120, 140) mittels eines Fügeverfahrens mit dem Kontaktelement (160, 180, 200) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Durchführen des Fügeverfahrens ein Dämpfungselement (300) mechanisch mit dem Kontaktelement (160, 180, 200) verbunden wird, sodass das Kontaktelement (160, 180, 200) und das Dämpfungselement (300) eine schwingfähige Kontaktelement-Baugruppe (400) bilden.Method for electrically conductively and/or mechanically connecting an electrical conductor (120, 140) to a contact element (160, 180, 200), the electrical conductor (120, 140) being connected to the contact element (160, 180, 200) by means of a joining method is connected, characterized in that before the joining process is carried out, a damping element (300) is mechanically connected to the contact element (160, 180, 200), so that the contact element (160, 180, 200) and the damping element (300) form an oscillatable contact element -Form assembly (400).

Description

Aus DE 20 2016 100 110 U1 ist eine Schweißvorrichtung zum Ultraschweißen zum Verbinden eines Kontaktelements mit einer Leitung offenbart. Dabei wird eine maschinengebunde Lösung mit vorrichtungsseitiger Dämpfungsvorrichtung vorwendet. Die Vorrichtung umfasst einen Amboß zur Auflage des zu verschweißenden Kontaktelements, wobei das Kontaktelement ein Verbindungsteil und ein Schweißteil aufweist und während des Verbindens mit der Leitung das Schweißteil auf dem Amboß aufliegt und das Verbindungsteil von dem Amboß beabstandet ist. Zudem ist ein Auflageelement vorgesehen, das zwischen einer Unterseite des Verbindungsteils und dem Amboß angeordnet ist, wobei das Auflageelement ein federndes Dämpfungselement zur Aufnahme von Schwingungen des Kontaktelements umfasst.Out of DE 20 2016 100 110 U1 discloses a welding device for ultrasonic welding for connecting a contact element to a lead. A machine-bound solution with a device-side damping device is used. The device comprises an anvil for supporting the contact element to be welded, the contact element having a connecting part and a welding part and during connection to the lead the welding part rests on the anvil and the connecting part is spaced from the anvil. In addition, a support element is provided, which is arranged between an underside of the connecting part and the anvil, the support element comprising a resilient damping element for absorbing vibrations of the contact element.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem Kontaktelement gemäß dem Patentanspruch 1 und auf eine Kontaktelement-Baugruppe gemäß Anspruch 7.The present invention relates generally to a method of connecting an electrical conductor to a contact element according to claim 1 and to a contact element assembly according to claim 7.

Die Erfindung findet beispielsweise Anwendung in der Automobilindustrie, wo durch den Einbau zusätzlicher elektrischer Komponenten vermehrt elektrische Leiter in Form von beispielsweise Flachbandleitern eingesetzt werden, um die größer werdenden Stromflüsse über einen größeren Leiterquerschnitt besser leiten zu können. Ferner können der Einbauraum und das Leitergewicht reduziert werden. Die Erfindung kann bei allen Arten von Leitern, insbesondere Flachbandleitern eingesetzt werden, die beispielsweise laminiert, gedruckt, geätzt oder extrudiert hergestellt wurden.The invention is used, for example, in the automotive industry, where the installation of additional electrical components means that electrical conductors in the form of flat conductors, for example, are increasingly being used in order to be able to better conduct the increasing current flows over a larger conductor cross section. Furthermore, the installation space and the ladder weight can be reduced. The invention can be used with all types of conductors, in particular ribbon conductors, which have been produced, for example, in a laminated, printed, etched or extruded manner.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum elektrisch leitenden und/oder mechanischen Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem Kontaktelement. Grundsätzlich sind zur Verbindung eines Steckverbinders bzw. Kontaktelements mit einem Leiter verschiedene Fügeverfahren, wie Crimpkontaktierungen, stoffschlüssige Kontaktierungen oder Klemmkontaktierungen bekannt. Bei stoffschlüssigen Kontaktierungen kann die Verbindung beispielsweise durch Löten, Kleben oder Schweißen hergestellt werden, wobei Schweißverfahren bessere mechanische und elektrische Eigenschaften für die Kontaktierungsstelle liefern als Löten oder Kleben. Beim Verschweißen der Leiterbahn mit dem Kontaktelement eines Steckverbinders kann die Verschweißung durch Widerstandsschweißen, Laserschweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen. Auf dem vorliegenden Gebiet der Steckkontakte findet das Ultraschallschweißen eine breite Anwendung, da dieses einfach, schnell und kostengünstig durchgeführt werden kann.The present invention relates in particular to a method for the electrically conductive and/or mechanical connection of an electrical conductor to a contact element. In principle, various joining methods, such as crimp contacts, material-to-material contacts or clamp contacts, are known for connecting a plug connector or contact element to a conductor. In the case of materially bonded contacts, the connection can be produced, for example, by soldering, gluing or welding, with welding methods providing better mechanical and electrical properties for the contact point than soldering or gluing. When welding the conductor track to the contact element of a connector, the welding can be done by resistance welding, laser welding or ultrasonic welding. Ultrasonic welding is widely used in the present field of plug contacts, since this can be carried out easily, quickly and inexpensively.

Elektrische Kontaktelemente sind beim Anschweißen von Leitungen mittels Ultraschallschweißen, beispielsweise bei der Erstellung eines Kabelbaumes, starken Schwingungen ausgesetzt. Infolge konstruktionsbedingter Eigenschaften kann ein Kontaktelement bei Ultraschallschweißungen Veränderungen erfahren, die nicht erwünscht sind, wobei nachteilig ist, dass geringste Toleranzschwankungen, wie zum Beispiel diejenige der verwendeten Blechdicken, eine der vielen Eigenfrequenzen des jeweiligen Kontaktelementes unkalkulierbar verschieben. Werden elektrische Leiter mit einem Kontaktelement versehen, so werden beim Verschweißen mittels Ultraschall die auftretenden Schwingungen über die elektrischen Leiter auf die Kontaktelemente übertragen, wodurch das Problem entstehen kann, dass Einzeldrähte beschädigt, beispielsweise durchtrennt werden. Bei den Kontaktelementen kann es sich z. B. um Steckkontakte, Steckverbinder, Stecker oder Buchsenteile handeln.Electrical contact elements are exposed to strong vibrations when lines are welded on by means of ultrasonic welding, for example when creating a cable harness. As a result of design-related properties, a contact element can undergo undesirable changes during ultrasonic welding, the disadvantage being that the smallest tolerance fluctuations, such as those of the sheet metal thicknesses used, incalculably shift one of the many natural frequencies of the respective contact element. If electrical conductors are provided with a contact element, the vibrations occurring during ultrasonic welding are transmitted via the electrical conductors to the contact elements, which can cause the problem that individual wires are damaged, for example severed. The contact elements can be z. B. be plug contacts, connectors, plugs or socket parts.

Um die Schwingung zu dämpfen sind maschinengebundene Lösungen mit Dämpfungsvorrichtungen an den Schweißanlagen bekannt. Dies kann in Form von zueinander zu verstellende Dämpfungsbacken erfolgen, wobei ein Dämpfungselement auf den elektrischen Leiter gedrückt wird. Allerdings hat sich herausgestellt, dass zum einen die Wirkung der Dämpfung nicht sehr effektiv ist und zum anderen derart unterschiedliche Universalanlagen an weltweit verteilten Standorten existieren, dass eine maschinengebundene Universallösung in der Praxis nicht umsetzbar ist.In order to dampen the vibration, machine-based solutions with damping devices on the welding systems are known. This can be done in the form of damping jaws that can be adjusted relative to one another, with a damping element being pressed onto the electrical conductor. However, it has been found that, on the one hand, the damping effect is not very effective and, on the other hand, there are such different universal systems at locations around the world that a machine-bound universal solution cannot be implemented in practice.

Alternative Versuche, beispielsweise die Konstruktion der Kontaktelemente derart zu gestalten, dass diese beim Verschweißen mittels Ultraschall unbeschädigt bleiben, waren bisher erfolglos.Alternative attempts, for example to design the construction of the contact elements in such a way that they remain undamaged during ultrasonic welding, have so far been unsuccessful.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, ein Verfahren und eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass eine einfach durchzuführende, zuverlässige und kostengünstige mechanisch und elektrisch haltbare Verbindung eines elektrischen Leiters mit einem Kontaktelement erfolgt, wobei Beschädigungen der Kontaktelemente weitestgehend ausgeschlossen werden können.The object of the present invention is therefore to develop a method and an arrangement of the type mentioned at the outset in such a way that an electrical conductor can be connected to a contact element in a simple, reliable and cost-effective manner with a mechanical and electrical durability, with damage to the contact elements being largely ruled out.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum elektrisch leitenden und/oder mechanischen Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem Kontaktelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Kontaktelement-Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for electrically conductive and/or mechanical connection of an electrical conductor to a contact element having the features of claim 1 and by a contact element assembly having the features of claim 7. Preferred developments are specified in the dependent claims.

Bei einem derartigen Verfahren zum elektrisch leitenden und/oder mechanischen Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem Kontaktelement wird der elektrische Leiter mittels eines Fügeverfahrens mit dem Kontaktelement verbunden, wobei vor dem Durchführen des Fügeverfahrens ein Dämpfungselement mechanisch mit dem Kontaktelement verbunden wird, sodass das Kontaktelement und das Dämpfungselement eine schwingfähige Kontaktelement-Baugruppe bilden. Eine derart schwingfähige Kontaktelement-Baugruppe ist universal an jeder Fügevorrichtung einsetzbar.In such a method for electrically conductive and/or mechanical connection an electrical conductor with a contact element, the electrical conductor is connected to the contact element by means of a joining method, with a damping element being mechanically connected to the contact element before the joining method is carried out, so that the contact element and the damping element form an oscillatable contact element assembly. Such an oscillatable contact element assembly can be used universally on any joining device.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Dämpfungselement derart ausgebildet, dass sich zumindest eine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe um einen vorbestimmten Faktor von einer korrespondierenden Eigenfrequenz des Kontaktelements unterscheidet.In a particularly preferred embodiment, the damping element is designed in such a way that at least one decisive natural frequency of the contact element assembly differs from a corresponding natural frequency of the contact element by a predetermined factor.

Vorzugsweise ist das Fügeverfahren ein Ultraschallschweißverfahren, wobei bei dem Ultraschallschweißverfahren ein Körperschall mit einer Schweißfrequenz auf die Kontaktelement-Baugruppe übertragen wird.The joining method is preferably an ultrasonic welding method, with structure-borne noise at a welding frequency being transmitted to the contact element assembly in the ultrasonic welding method.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das Dämpfungselement so auf das Kontaktelement und die Schweißfrequenz abgestimmt, dass sich keine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe in einem Frequenzbereich befindet, der die Schweißfrequenz selbst oder ein Vielfaches der Schweißfrequenz ist.According to a preferred embodiment, the damping element is matched to the contact element and the welding frequency in such a way that there is no decisive natural frequency of the contact element assembly in a frequency range that is the welding frequency itself or a multiple of the welding frequency.

Entsprechend ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement Vorspannungen in dem Kontaktelement erzeugt, wobei die Vorspannungen insbesondere ausreichend hoch sind, um von der Schweißfrequenz angeregte Schwingungsamplituden der Kontaktelement-Baugruppe unterhalb eines festgelegten Grenzwertes zu halten. Auf diese Weise können Eigenschwingungen des Kontaktelementes weitestgehend verhindert oder in Frequenzbereiche verschoben werden, die keine Vielfachen der Schweißfrequenz oder die Eigenfrequenz selbst sind.Accordingly, it is advantageous if the damping element generates prestresses in the contact element, the prestresses being in particular sufficiently high to keep vibration amplitudes of the contact element assembly excited by the welding frequency below a specified limit value. In this way, natural vibrations of the contact element can be largely prevented or shifted to frequency ranges that are not multiples of the welding frequency or the natural frequency itself.

Ferner ist von Vorteil, wenn das Dämpfungselement in Form eines elastischen Überzugs oder einer elastischen Klammer über das Kontaktelement gestreift wird. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass das Dämpfungselement bereits bei Herstellung des Kontaktelementes vormontiert wird oder ein fester Lieferbestandteil der gesamten Baugruppe ist.It is also advantageous if the damping element is slipped over the contact element in the form of an elastic covering or an elastic clip. It proves to be particularly advantageous that the damping element is already preassembled when the contact element is manufactured or is a fixed delivery component of the entire assembly.

Desweiteren wird die Aufgabe auch durch eine Kontaktelement-Baugruppe gelöst, wobei die Kontaktelement-Baugruppe ein Kontaktelement, das zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem korrespondierenden Gegenkontaktelement geeignet ist, und ein Dämpfungselement umfasst. Das Kontaktelement weist einen Fügebereich auf, wobei der Fügebereich derart gestaltet ist, dass ein elektrischer Leiter mit dem Kontaktelement mittels eines Fügeverfahrens elektrisch und/oder mechanisch verbindbar ist. Das Dämpfungselement ist mechanisch zur Ausbildung eines schwingfähigen Systems mit dem Kontaktelement verbunden.Furthermore, the object is also achieved by a contact element assembly, wherein the contact element assembly includes a contact element that is suitable for establishing an electrical connection with a corresponding mating contact element, and a damping element. The contact element has a joining area, the joining area being designed in such a way that an electrical conductor can be electrically and/or mechanically connected to the contact element by means of a joining process. The damping element is mechanically connected to the contact element to form a system capable of oscillating.

Vorteilhafterweise ist das Dämpfungselement derart ausgebildet, dass sich zumindest eine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe um einen vorbestimmten Faktor von einer korrespondierenden Eigenfrequenz des Kontaktelements unterscheidet.The damping element is advantageously designed in such a way that at least one decisive natural frequency of the contact element assembly differs from a corresponding natural frequency of the contact element by a predetermined factor.

Dem Fachmann ist bekannt, dass die Schwingungsanregung eines schwingfähigen Systems im Bereich einer der Eigenfrequenzen des Systems zu sehr großen, unerwünschten Schwingungsamplituden führen kann, die sich unter Umständen zerstörerisch auf das System auswirken. Im vorliegenden Fall ist es bekannt, dass durch solche Schwingungsanregungen Teile der Kontaktelement-Baugruppe dauerhaft beschädigt werden können. Eine Verschiebung der maßgebenden Eigenfrequenzen durch das Dämpfungselement und weg von einer möglichen Erregerfrequenz, beispielsweise einer Schweißfrequenz beim Ultraschallschweißen, führt zu einer starken Verringerung der auftretenden Schwingungen, wodurch Beschädigungen der Kontaktelement-Baugruppe vermieden werden können.Those skilled in the art know that excitation of vibrations in a system capable of oscillating in the range of one of the natural frequencies of the system can lead to very large, undesired vibration amplitudes, which under certain circumstances can have a destructive effect on the system. In the present case, it is known that parts of the contact element assembly can be permanently damaged by such vibration excitations. A shift in the relevant natural frequencies by the damping element and away from a possible excitation frequency, for example a welding frequency in ultrasonic welding, leads to a strong reduction in the vibrations that occur, as a result of which damage to the contact element assembly can be avoided.

Darüber hinaus können Schwingungen oder Erregungen in kritischen Frequenzbereichen, die sich zerstörerisch auf die Kontaktelement-Baugruppe auswirken könnten, auch in einem eingebauten Zustand der Kontaktelement-Baugruppe auftreten, beispielsweise bei einem Kabelbaum eines Kraftfahrzeugs, in welchem die Kontaktelement-Baugruppe verbaut ist. Auch beim Betrieb von Kraftfahrzeugen treten oftmals Schwingungen auf, die auf die Kontaktelement-Baugruppe übertragen werden. Durch geeignete Wahl des Dämpfungselements kann die Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe in Frequenzbereiche verschoben werden, die von den Erregerfrequenzen ausreichend weit entfernt sind, sodass diese keine übermäßig hohen Schwingungsamplituden der Kontaktelement-Baugruppe hervorrufen.In addition, vibrations or excitations in critical frequency ranges, which could have a destructive effect on the contact element assembly, can also occur when the contact element assembly is installed, for example in a wiring harness of a motor vehicle in which the contact element assembly is installed. Vibrations, which are transmitted to the contact element assembly, also often occur during the operation of motor vehicles. By suitably selecting the damping element, the natural frequency of the contact element assembly can be shifted to frequency ranges that are far enough away from the excitation frequencies so that they do not cause excessively high vibration amplitudes in the contact element assembly.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung erzeugt das Dämpfungselement Vorspannungen in dem Kontaktelement, wobei die Vorspannungen insbesondere ausreichend hoch sind, um im Falle einer äußeren Anregung der Kontaktelement-Baugruppe Schwingungsamplituden der Kontaktelement-Baugruppe unterhalb eines festgelegten Grenzwertes zu halten.In a particularly preferred embodiment, the damping element generates prestresses in the contact element, the prestresses being particularly high enough to keep vibration amplitudes of the contact element assembly below a specified limit value in the event of an external excitation of the contact element assembly.

In einer bevorzugten Ausführungsform bildet das Dämpfungselement einen elastischen Überzug oder eine elastische Klammer aus, die das Kontaktelement umschließt, wodurch die Kontaktelement-Baugruppe stabilisiert wird.In a preferred embodiment, the cushioning element forms an elastic covering or an elastic clip which encloses the contact element, as a result of which the contact element assembly is stabilized.

Desweiteren ist es erfindungsgemäß grundsätzlich möglich, dass das Dämpfungselement wiederverwendbar ist. Eine erfindungsgemäße Kontaktelement-Baugruppe nach Anspruch 7, die zusätzlich das Merkmal aufweist, dass das Dämpfungselement wiederverwendbar ist, hat unter anderem den Vorteil einer möglichen Kostenersparnis.Furthermore, it is fundamentally possible according to the invention for the damping element to be reusable. A contact element assembly according to claim 7 according to the invention, which additionally has the feature that the damping element can be reused, has the advantage of possible cost savings, among other things.

Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, dass das Dämpfungselement als Steckergehäuse verwendbar ist. Eine erfindungsgemäße Kontaktelement-Baugruppe nach Anspruch 7, die dieses Merkmal aufweist, hat den Vorteil, dass die Verbindung zwischen dem Dämpfungselement und dem Kontaktelement sehr stabil ist, wodurch eine lange Verwendungsdauer gewährleistet werden kann. Außerdem hat eine solche Anordnung den synergetischen Effekt, dass einem Bauteil, nämlich dem Steckergehäuse, zwei Aufgaben zukommen, nämlich Griff- und Dämpfungsfunktionalität.Basically, it is possible according to the invention that the damping element can be used as a connector housing. A contact element assembly according to claim 7 according to the invention, which has this feature, has the advantage that the connection between the damping element and the contact element is very stable, as a result of which a long service life can be ensured. In addition, such an arrangement has the synergetic effect that one component, namely the connector housing, has two tasks, namely gripping and damping functionality.

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung reicht das Dämpfungselement in den späteren Kontaktierungsbereich des Kontaktelements hinein. Eine erfindungsgemäße Kontaktelement-Baugruppe nach Anspruch 7, die dieses Merkmal aufweist, hat den Vorteil, dass auftretende Schwingungen im Kontaktierungsbereich besonders effektiv unterdrückt werden können.In an embodiment according to the invention, the damping element extends into the later contact area of the contact element. A contact element assembly according to the invention according to claim 7, which has this feature, has the advantage that vibrations that occur in the contact area can be suppressed particularly effectively.

Grundsätzlich ist es erfindungsgemäß möglich, dass es sich bei dem elektrischen Leiter um einen Flachbandleiter, der beispielsweise durch Laminieren, Drucken, Ätzen oder Extrudieren hergestellt wird, handelt. Das erfindungsgemäße Verfahren und eine erfindungsgemäße Kontaktelement-Baugruppe ist jedoch nicht auf die Verbindung von Flachbandleitern mit Kontaktelementen begrenzt. Grundsätzlich kann der elektrische Leiter jegliche Form haben.In principle, it is possible according to the invention for the electrical conductor to be a flat strip conductor, which is produced, for example, by lamination, printing, etching or extrusion. However, the method according to the invention and a contact element assembly according to the invention are not limited to the connection of ribbon conductors with contact elements. In principle, the electrical conductor can have any shape.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt sind. Dabei ist zu beachten, dass die dargestellten Merkmale nur einen beschreibenden Charakter haben und auch in Kombination mit Merkmalen anderer oben beschriebener Weiterentwicklungen verwendet werden können und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description of the exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the figures. It should be noted that the features shown are only of a descriptive nature and can also be used in combination with features of other developments described above and are not intended to limit the invention in any way.

Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, wobei für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ultraschallschweißvorrichtung mit einer Kontaktelement-Baugruppe nach dem Stand der Technik; und
  • 2 eine perspektivische, schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kontaktelement-Baugruppe.
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying figures, the same reference numbers being used for the same features. Show it:
  • 1 a schematic representation of an ultrasonic welding device with a contact element assembly according to the prior art; and
  • 2 a perspective, schematic sectional view of a contact element assembly according to the invention.

Die 1 zeigt eine Ultraschallschweißvorrichtung 100, mittels der elektrische Leiter 120, 140 zu Schweißknoten, beispielsweise zu einem Durchgangsknoten oder einem Endknoten miteinander verschweißt werden. Bei den elektrischen Leitern 120, 140 handelt es sich um solche, die aus einer Vielzahl von Litzen oder feinen Adern bestehen, die außerhalb des herzustellenden Knotens eine Isolierung aufweisen. Entsprechende elektrische Leiter 120, 140 werden z. B. in der Automobilindustrie für ein Bordnetz benutzt. Dabei weisen die verschweißten elektrischen Leiter 120, 140 häufig an ihren freien Enden Kontaktelemente wie insbesondere wie Steckkontakte, Steckverbinder, Stecker- oder Buchsenteile auf, die filigran ausgebildet sein können. Auch besteht die Möglichkeit, dass jedes Ende eines elektrischen Leiters 120, 140 ein entsprechendes Kontaktelement 160, 180, 200 aufweist. So ist beispielsweise der elektrische Leiter 120, 140 in 2 mit einem Kontaktelement 200 in Form eines Steckverbinders verbunden.The 1 shows an ultrasonic welding device 100, by means of which electrical conductors 120, 140 are welded together to form welding nodes, for example a through node or an end node. The electrical conductors 120, 140 are those that consist of a large number of strands or fine wires that have insulation outside the node to be produced. Corresponding electrical conductors 120, 140 z. B. used in the automotive industry for a vehicle electrical system. In this case, the welded electrical conductors 120, 140 frequently have contact elements at their free ends, such as in particular plug contacts, plug connectors, plug or socket parts, which can be of filigree design. There is also the possibility that each end of an electrical conductor 120, 140 has a corresponding contact element 160, 180, 200. For example, the electrical conductor is 120, 140 in 2 connected to a contact element 200 in the form of a connector.

Die Ultraschallschweißvorrichtung 100 in 1 weist einen aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau auf, der nicht weiter im Detail beschrieben wird. Dabei ist ein Generator ist mit einem Konverter verbunden, mittels dem die Ultraschallschwingungen - ggfs. durch einen Booster verstärkt - auf eine Sonotrode übertragen werden. Die Sonotrode führt Schwingungen um Ultraschallbereich aus, die auf die elektrischen Leiter 120, 140 übertragen werden, wodurch letztendlich eine Verschweißung der elektrischen Leiter 120, 140 mit dem Kontaktelement 160, 180, 200 erreicht wird. Dabei erweist es sich als Nachteil, dass die Kontaktelemente 160, 180, 200 derart in Schwingung versetzt werden können, dass sie dauerhaft beschädigt werden. Die Amplituden A0, A1, A2, A3 der Schwingungen sind in 1 zeichnerisch nur exemplarisch dargestellt und sollen verdeutlichen, dass die Amplituden in dem Bereich der Kontaktelemente 160, 180, 200 im Vergleich zu der im Verdichtungsraum 220 kaum gedämpft sind. Dabei ist A0 die Amplitude der Sonotrode und die Amplituden A1, A2, A3 diejenigen im Bereich der Kontaktelemente 160, 200, 180. Um die Amplituden A1, A2, A3 zu dämpfen, sind nach dem Stand der Technik bereits maschinenseitige Maßnahmen getroffen worden. So besteht die Möglichkeit, entweder die elektrische Leiter 120, 140 abzuwinkeln oder zwischen Dämpfungsbacken zu klemmen. In der Praxis hat sich allerdings gezeigt, dass solche maschinengebundene Lösungen in der Regel nicht universell genug umsetzbar sind.The ultrasonic welder 100 in 1 has a structure known from the prior art, which is not described in further detail. A generator is connected to a converter, by means of which the ultrasonic vibrations - amplified by a booster if necessary - are transmitted to a sonotrode. The sonotrode oscillates in the ultrasonic range, which are transmitted to the electrical conductors 120, 140, as a result of which the electrical conductors 120, 140 are ultimately welded to the contact element 160, 180, 200. It turns out to be a disadvantage that the contact elements 160, 180, 200 can be made to vibrate in such a way that they are permanently damaged. The amplitudes A0, A1, A2, A3 of the oscillations are in 1 are only shown as an example in the drawing and are intended to make it clear that the amplitudes in the area of the contact elements 160, 180, 200 are hardly damped compared to those in the compression space 220. In this case, A0 is the amplitude of the sonotrode and the amplitudes A1, A2, A3 are those in the area of the contact elements 160, 200, 180. In order to dampen the amplitudes A1, A2, A3, according to the prior art, there are already machine-side measures have been taken. It is thus possible either to bend the electrical conductors 120, 140 or to clamp them between damping jaws. In practice, however, it has been shown that such machine-based solutions cannot usually be implemented universally enough.

Die 2 zeigt eine Kontaktelement-Baugruppe 400 welche einen elektrischen Leiter 120, 140 und ein mit diesem verbundenes Kontaktelement 200 umfasst. Das Kontaktelement 200 ist in der dargestellten Ausführungsform als Steckverbinder ausgebildet und weist einen Fügebereich 110 auf, wobei der Fügebereich 110 derart gestaltet ist, dass der elektrische Leiter 120, 140 mit dem Kontaktelement 160, 180, 200 mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens elektrisch und/oder mechanisch verbindbar ist. Vor dem Durchführen des Fügeverfahrens wird ein Dämpfungselement 300 mechanisch mit dem Kontaktelement 160, 180, 200 verbunden, sodass das Kontaktelement 160, 180, 200 und das Dämpfungselement 300 eine schwingfähige Kontaktelement-Baugruppe 400 ausbilden. Dabei ist das Dämpfungselement 300 derart ausgebildet, dass sich zumindest eine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe 400 um einen vorbestimmten Faktor von einer korrespondierenden Eigenfrequenz des Kontaktelements 160, 180, 200 unterscheidet. Wie in 2 dargestellt, kann das Dämpfungselement 300 in Form eines elastischen Überzugs oder einer elastischen Klammer über das Kontaktelement 160, 180, 200 gestreift werden, wodurch einerseits die Kontaktelement-Baugruppe 400 stabilisiert und andererseits das Dämpfungselement 300 bereits bei Herstellung des Kontaktelementes 160, 180, 200 vormontiert werden kann.The 2 shows a contact element assembly 400 which includes an electrical conductor 120, 140 and a contact element 200 connected thereto. In the embodiment shown, the contact element 200 is designed as a plug connector and has a joining area 110, the joining area 110 being designed in such a way that the electrical conductor 120, 140 is electrically and/or mechanically connected to the contact element 160, 180, 200 by means of a method according to the invention is connectable. Before the joining method is carried out, a damping element 300 is mechanically connected to the contact element 160, 180, 200, so that the contact element 160, 180, 200 and the damping element 300 form a contact element assembly 400 that can vibrate. The damping element 300 is designed in such a way that at least one decisive natural frequency of the contact element assembly 400 differs from a corresponding natural frequency of the contact element 160, 180, 200 by a predetermined factor. As in 2 shown, the damping element 300 can be slipped over the contact element 160, 180, 200 in the form of an elastic cover or an elastic clip, which on the one hand stabilizes the contact element assembly 400 and on the other hand the damping element 300 is already preassembled during the production of the contact element 160, 180, 200 can be.

Ist das Fügeverfahren ein Ultraschallschweißverfahren, beispielsweise in einer in 1 dargestellten Ultraschallschweißvorrichtung 100 wird ein Körperschall mit einer Schweißfrequenz auf die Kontaktelement-Baugruppe 400 übertragen. Dabei ist vorgesehen, dass das Dämpfungselement 300 derart auf das Kontaktelement 160, 180, 200 und die Schweißfrequenz abgestimmt ist, dass sich keine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe 400 in einem Frequenzbereich befindet, der die Schweißfrequenz selbst oder ein Vielfaches der Schweißfrequenz ist bzw. dass sich zumindest eine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe 400 um einen vorbestimmten Faktor von einer korrespondierenden Eigenfrequenz des Kontaktelements 160, 180, 200 unterscheidet. Um das zu gewährleisten erzeugt das Dämpfungselement 300 Vorspannungen in dem Kontaktelement 160, 180, 200, wobei die Vorspannungen insbesondere ausreichend hoch sind, um im Falle einer äußeren Anregung der Kontaktelement-Baugruppe 400 beispielsweise durch die von der Schweißfrequenz angeregten Schwingungsamplituden A0, A1, A2, A3, die Schwingungsamplituden der Kontaktelement-Baugruppe 400 unterhalb eines festgelegten Grenzwertes zu halten. Auf diese Weise können Eigenschwingungen des Kontaktelementes 160, 180, 200 weitestgehend verhindert oder in Frequenzbereiche verschoben werden, die keine Vielfachen der Schweißfrequenz oder die Eigenfrequenz selbst sind. If the joining process is an ultrasonic welding process, for example in an in 1 ultrasonic welding device 100 shown, a structure-borne noise with a welding frequency is transmitted to the contact element assembly 400. It is provided that the damping element 300 is matched to the contact element 160, 180, 200 and the welding frequency in such a way that no decisive natural frequency of the contact element assembly 400 is in a frequency range which is the welding frequency itself or a multiple of the welding frequency or that at least one decisive natural frequency of the contact element assembly 400 differs by a predetermined factor from a corresponding natural frequency of the contact element 160, 180, 200. In order to ensure this, the damping element 300 generates pre-stresses in the contact element 160, 180, 200, the pre-stresses being particularly high enough in the event of an external excitation of the contact element assembly 400, for example by the vibration amplitudes A0, A1, A2 , A3 to keep the vibration amplitudes of the contact element assembly 400 below a specified limit value. In this way, natural vibrations of the contact element 160, 180, 200 can be largely prevented or shifted to frequency ranges that are not multiples of the welding frequency or the natural frequency itself.

Grundsätzlich ist es in allen beschriebenen Ausführungsformen möglich, dass das Dämpfungselement 300 wiederverwendbar ist, dies hat unter anderem den Vorteil einer möglichen Kostenersparnis.In principle, it is possible in all of the described embodiments for the damping element 300 to be reusable, which has the advantage of possible cost savings, among other things.

Ferner ist es in allen beschriebenen Ausführungsformen möglich, dass das Dämpfungselement 300 als Steckergehäuse für das Kontaktelement 160, 180, 200 verwendbar ist. Dabei das Dämpfungselement 300 in einen Kontaktierungsbereich 190 des Kontaktelements 160, 180, 200 hineinrage, wodurch auftretende Schwingungen im Kontaktierungsbereich 190 besonders effektiv unterdrückt werden können.Furthermore, it is possible in all of the described embodiments that the damping element 300 can be used as a plug housing for the contact element 160, 180, 200. The damping element 300 projects into a contact area 190 of the contact element 160, 180, 200, as a result of which vibrations that occur in the contact area 190 can be suppressed particularly effectively.

Obwohl die Erfindung durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele im Detail näher erläutert wurde, können vom Fachmann auch andere Kombinationen der genannten Merkmale vorgesehen sein, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die Figurenbeschreibung dient lediglich dem Verständnis der Erfindung.Although the invention has been explained in more detail by the preferred exemplary embodiments, other combinations of the features mentioned can also be provided by a person skilled in the art without departing from the scope of protection of the invention. The description of the figures only serves to understand the invention.

Claims (10)

Verfahren zum elektrisch leitenden und/oder mechanischen Verbinden eines elektrischen Leiters (120, 140) mit einem Kontaktelement (160, 180, 200), wobei der elektrische Leiter (120, 140) mittels eines Fügeverfahrens mit dem Kontaktelement (160, 180, 200) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Durchführen des Fügeverfahrens ein Dämpfungselement (300) mechanisch mit dem Kontaktelement (160, 180, 200) verbunden wird, sodass das Kontaktelement (160, 180, 200) und das Dämpfungselement (300) eine schwingfähige Kontaktelement-Baugruppe (400) bilden.Method for electrically conductively and/or mechanically connecting an electrical conductor (120, 140) to a contact element (160, 180, 200), the electrical conductor (120, 140) being connected to the contact element (160, 180, 200) by means of a joining method is connected, characterized in that before the joining process is carried out, a damping element (300) is mechanically connected to the contact element (160, 180, 200), so that the contact element (160, 180, 200) and the damping element (300) form an oscillatable contact element -Form assembly (400). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (300) derart ausgebildet ist, dass sich zumindest eine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe (400) um einen vorbestimmten Faktor von einer korrespondierenden Eigenfrequenz des Kontaktelements unterscheidet.procedure after claim 1 , characterized in that the damping element (300) is designed such that at least one decisive natural frequency of the contact element assembly (400) differs by a predetermined factor from a corresponding natural frequency of the contact element. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeverfahren ein UltraschallSchweißverfahren ist, wobei bei dem Ultraschallschweißverfahren ein Körperschall mit einer Schweißfrequenz auf die Kontaktelement-Baugruppe (400) übertragen wird.Procedure according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the joining method is an ultrasonic welding method, wherein at the ultrasonic welding method, a structure-borne noise with a welding frequency is transmitted to the contact element assembly (400). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (300) so auf das Kontaktelement (160, 180, 200) und die Schweißfrequenz abgestimmt ist, dass sich keine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe (400) in einem Frequenzbereich befindet, der die Schweißfrequenz selbst oder ein Vielfaches der Schweißfrequenz ist.procedure after claim 3 , characterized in that the damping element (300) is tuned to the contact element (160, 180, 200) and the welding frequency in such a way that no decisive natural frequency of the contact element assembly (400) is in a frequency range which the welding frequency itself or a multiple of the welding frequency. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (300) Vorspannungen in dem Kontaktelement (160, 180, 200) erzeugt, wobei die Vorspannungen insbesondere ausreichend hoch sind, um von der Schweißfrequenz angeregte Schwingungsamplituden der Kontaktelement-Baugruppe (400) unterhalb eines festgelegten Grenzwertes zu halten.Procedure according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the damping element (300) generates prestresses in the contact element (160, 180, 200), the prestresses being in particular sufficiently high to keep vibration amplitudes of the contact element assembly (400) excited by the welding frequency below a specified limit value . Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (300) in Form eines elastischen Überzugs oder einer elastischen Klammer über das Kontaktelement (160, 180, 200) gestreift wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the damping element (300) in the form of an elastic covering or an elastic clip is slipped over the contact element (160, 180, 200). Kontaktelement-Baugruppe (400), umfassend ein Kontaktelement, das zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem korrespondierenden Gegenkontaktelement geeignet ist, wobei das Kontaktelement (160, 180, 200) einen Fügebereich (110) aufweist, und wobei der Fügebereich (110) derart gestaltet ist, dass ein elektrischer Leiter (120, 140) mit dem Kontaktelement (160, 180, 200) mittels eines Fügeverfahrens elektrisch und/oder mechanisch verbindbar ist; und ein Dämpfungselement (300), wobei das Dämpfungselement (300) mechanisch zur Ausbildung eines schwingfähigen Systems mit dem Kontaktelement (160, 180, 200) verbunden ist.Contact element assembly (400), comprising a contact element which is suitable for establishing an electrical connection with a corresponding mating contact element, wherein the contact element (160, 180, 200) has a joining area (110), and wherein the joining area (110) is designed in such a way is that an electrical conductor (120, 140) can be electrically and/or mechanically connected to the contact element (160, 180, 200) by means of a joining method; and a damping element (300), the damping element (300) being mechanically connected to the contact element (160, 180, 200) in order to form a system capable of oscillating. Kontaktelement-Baugruppe (400) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (300) derart ausgebildet ist, dass sich zumindest eine maßgebende Eigenfrequenz der Kontaktelement-Baugruppe (400) um einen vorbestimmten Faktor von einer korrespondierenden Eigenfrequenz des Kontaktelements (160, 180, 200) unterscheidet.Contact element assembly (400) according to claim 7 , characterized in that the damping element (300) is designed such that at least one decisive natural frequency of the contact element assembly (400) differs by a predetermined factor from a corresponding natural frequency of the contact element (160, 180, 200). Kontaktelement-Baugruppe (400) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (300) Vorspannungen in dem Kontaktelement (160, 180, 200) erzeugt, wobei die Vorspannungen insbesondere ausreichend hoch sind, um im Falle einer äußeren Anregung der Kontaktelement-Baugruppe (400) Schwingungsamplituden der Kontaktelement-Baugruppe (400) unterhalb eines festgelegten Grenzwertes zu halten.Contact element assembly (400) according to claim 7 or 8th , characterized in that the damping element (300) generates prestresses in the contact element (160, 180, 200), wherein the prestresses are in particular sufficiently high in order, in the event of an external excitation of the contact element assembly (400), to vibration amplitudes of the contact element assembly ( 400) below a specified limit. Kontaktelement-Baugruppe (400) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (300) durch einen elastischen Überzug oder eine elastische Klammer ausgebildet ist, die das Kontaktelement (160, 180, 200) umschließt.Contact element assembly (400) according to any one of Claims 7 until 9 , characterized in that the damping element (300) is formed by an elastic coating or an elastic clamp which encloses the contact element (160, 180, 200).
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