EP3206258A1 - System zur herstellung einer elektrischen verbindung, elektrische verbindung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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EP3206258A1
EP3206258A1 EP16199039.5A EP16199039A EP3206258A1 EP 3206258 A1 EP3206258 A1 EP 3206258A1 EP 16199039 A EP16199039 A EP 16199039A EP 3206258 A1 EP3206258 A1 EP 3206258A1
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EP
European Patent Office
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flat conductor
aluminum flat
metal clip
electrical connection
aluminum
Prior art date
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Granted
Application number
EP16199039.5A
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English (en)
French (fr)
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EP3206258B1 (de
Inventor
Dipl.-Ing. Frank GRONWALD
Dipl.-Ing. Wacim TAZARINE
Dipl.-Ing. Martin Schloms
Dipl.-Ing. Sebastian Martens
Franz-Heinz Kaszubowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Auto Kabel Management GmbH
Original Assignee
Auto Kabel Management GmbH
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Publication date
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Publication of EP3206258B1 publication Critical patent/EP3206258B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/48—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R25/00—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits
    • H01R25/14—Rails or bus-bars constructed so that the counterparts can be connected thereto at any point along their length
    • H01R25/145—Details, e.g. end pieces or joints
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/58—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation characterised by the form or material of the contacting members
    • H01R4/62—Connections between conductors of different materials; Connections between or with aluminium or steel-core aluminium conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a system for producing an electrical connection with an aluminum flat conductor designed as a motor vehicle energy conductor, in particular a motor vehicle battery conductor, and having an electrical connection element which is designed to be connected to the aluminum flat conductor. Furthermore, the invention relates to an electrical connection produced using such a system, in particular for use in motor vehicles, and to a method for producing an electrical connection.
  • Bordnetze of motor vehicles are provided for many years by a classic harness structure.
  • this classic harness structure will in future be replaced by a so-called energy backbone structure.
  • an energy main backbone is provided in the vehicle, which leads from front to back through the entire vehicle.
  • the energy backbone may be formed, for example, as an aluminum flat conductor and possibly several layers for different voltage levels, such as 0 volts (ground), 12 volts or 48 volts.
  • a threaded bolt welded by means of friction welding on the aluminum flat conductor
  • a Reibsch spauge by the Aluminum flat conductor welded or welded a so-called pigtail to the line.
  • connection element which is adapted to be connected to the aluminum flat conductor such that an electrical connection is established between the aluminum flat conductor and the connection element
  • the connection element comprises a metal clip, which is adapted to be laterally attached to the aluminum flat conductor, that between the aluminum flat conductor and the metal clip, an electrical connection is made.
  • an electrical connection in particular for use in motor vehicles, manufactured using the system described above, wherein the metal clip of the electrical connection element is mounted laterally on the aluminum flat conductor, that the aluminum flat conductor and the metal clip electrically are connected.
  • the above object is achieved according to the invention at least partially by a method for producing the electrical connection described above using the system described above, comprising the following steps: stripping the aluminum flat conductor in a connection area, if necessary, and laterally attaching the metal clip on the Aluminum flat conductor in the connection area such that an electrical connection between the aluminum flat conductor and the electrical connection element is produced.
  • the metal clip is adapted to be laterally attached to the aluminum flat conductor.
  • the size of the metal clip is adapted to the cross-sectional size of the aluminum flat conductor.
  • the height of the metal clip is adapted to the height of the aluminum flat conductor.
  • a metal clip is to be understood in particular as meaning a metal element having at least two opposite side regions, so that a Aluminum flat conductor is arranged after the attachment of the metal element between the two opposite side parts.
  • the metal clip is plugged in the course of aluminum flat conductor at a desired location from the side of the aluminum flat conductor. In this way, the position of the contact in the course of aluminum flat conductor can be selected as needed.
  • a plurality of connection elements can be plugged with corresponding metal brackets at different positions on the aluminum flat conductor, so that a multiple power tap is made possible by the aluminum flat conductor to supply, for example, arranged in different areas of the motor vehicle components.
  • the metal clip is adapted to be laterally fitted over a narrow side of the aluminum flat conductor on the aluminum flat conductor, that between the aluminum flat conductor and the metal clip, an electrical connection is made.
  • the metal clip is thus plugged from a narrow side of the aluminum flat conductor. In this way, a particularly small space for the electrical connection is achieved.
  • the metal clip is formed of copper or a copper alloy. In this way, an electrical connection with low electrical resistance can be produced.
  • the aluminum flat conductor is provided with a conductive coating at least in a connection region provided for connection of the electrical connection element, wherein the coating is preferably nobler than the aluminum alloy of the aluminum flat conductor.
  • the aluminum flat conductor can be provided over the entire length with such a coating.
  • the coating can be applied, for example, during the production of the aluminum flat conductor in a continuous process, in particular before the application of the insulating material to the aluminum flat conductor.
  • the coating can also be subsequently applied to the aluminum flat conductor, for example in the assembly of the aluminum flat conductor for a motor vehicle.
  • the coating can be single or multi-layered.
  • the conductive coating is based on copper, tin, zinc, nickel, silver, gold or alloys of one or more of these metals.
  • the coating can be applied mechanically, for example by plating, but also electrochemically, by spraying or by physical vapor phase separation (PVD).
  • the metal clip is U-shaped. In this way, the metal clip can be pushed onto the aluminum flat conductor in such a way that it protrudes on two opposite sides on the flat conductor rests and so has a firm hold on the aluminum flat conductor and allows reliable contact.
  • the metal clip comprises a spring element, which is designed to hold the metal clip non-positively on the aluminum flat conductor.
  • a firm connection of the electrical connection element with the aluminum flat conductor can already be achieved by plugging, so that an electrical contact is reliably ensured.
  • the metal clip is for example U-shaped, then one or both legs of the U-shape can be formed as a spring element or have a spring element. In this way, the metal clip can pinch the flat conductor between them.
  • the distance between the two legs of the U-shaped metal clip in the relaxed state is less than the thickness of the aluminum flat conductor.
  • the metal clip is widened when attaching the metal clip on the aluminum flat conductor, so that it exerts a clamping force on the aluminum flat conductor and is fixed to this.
  • the metal clip by means of a pressing and / or crimping with the aluminum flat conductor.
  • the metal clip is non-positively and / or positively connected to the aluminum flat conductor, preferably by means of a pressing and / or crimping connection.
  • this comprises a positive and / or positive connection of the metal clip to the aluminum flat conductor, preferably to produce a press and / or crimp connection. In this way, a permanent electrical connection can be achieved.
  • the metal clip is materially connected to the aluminum flat conductor, preferably welded, in particular by ultrasonic welding, laser welding or Friction spot welding. In this way, a secure and permanent connection between the metal clip and the aluminum flat conductor is ensured.
  • this comprises a material-locking connection of the metal clip to the aluminum flat conductor, preferably welding, in particular by ultrasonic welding, laser welding or friction spot welding.
  • the metal clip is additionally provided with a spring element in order to frictionally hold the metal clip on the aluminum flat conductor, this has the advantage that the metal clip can initially be frictionally positioned at the desired position of the aluminum flat conductor so that the subsequent cohesive joining is facilitated.
  • the metal clip has a first leg with a first contact surface and a second leg with a second contact surface opposite the first contact surface, wherein the distance between the first and the second contact surface is adapted to the thickness of the aluminum flat conductor, so that the metal clip with the first and the second leg on the aluminum flat conductor can be plugged.
  • the legs are in particular designed so that the first and / or second contact surface in the plugged state lies flat against the broad sides of the aluminum flat conductor.
  • the metal clip can simply be plugged or pushed onto the aluminum flat conductor, so that the aluminum flat conductor is arranged between the two legs.
  • the contact surfaces also provide a frictional connection between the metal bracket and the aluminum flat conductor to provisionally position the metal bracket on the aluminum flat conductor before making a permanent connection between the metal bracket and the aluminum flat conductor.
  • the provisional frictional connection is in particular by adjusting the distance of the first and second contact surface to the Aluminum flat conductor thickness reinforced.
  • the first and second contact surfaces are preferably plane-parallel.
  • the distance of the first and second contact surface is adapted to the thickness of the aluminum flat conductor, that after pushing the metal clip on the aluminum flat conductor both contact surfaces are in contact with the aluminum flat conductor.
  • the distance of the first and second contact surface is adapted to the thickness of the aluminum flat conductor, that after pushing the metal clip on the aluminum flat conductor both contact surfaces are in contact with the aluminum flat conductor.
  • the metal clip can also be plugged at different angles on the aluminum flat conductor, for example, perpendicular or obliquely to the course of the aluminum flat conductor.
  • the metal clip is slotted accordingly obliquely to the course of the aluminum flat conductor on the aluminum flat conductor, for example at an angle to the course of the aluminum flat conductor between 10 ° and 80 °.
  • the metal clip which is plugged onto the flat conductor is preferably welded thereto, in particular by spot welding, preferably resistance spot welding.
  • the welding can be carried out in particular by contacting the two limbs of the metal clamp with two welding electrodes, so that a welding current flows through the two limbs and the flat conductor arranged therebetween, whereby, on the one hand, breaking up of oxide layers on the flat conductor and, on the other hand, welding of the limbs the flat conductor is effected.
  • the so-called delta spot welding method has been found in which electrode bands are arranged between the welding electrodes and the legs, so that the welding electrodes do not come into direct mechanical contact with the thighs. For each spot welding process, the electrode bands are each moved a small distance, so that a clean area of the electrode band is always applied to the welding electrodes. In this way, consistently good and clean spot welds can be achieved.
  • the metal clip and the aluminum flat conductor can also be connected to one another by a non-positive and / or positive connection, for example by a screw or rivet connection.
  • the metal clip may be a profile part.
  • the metal clip can be produced by first extruding an aluminum profile with a corresponding, in particular U- or Y-shaped cross-section, and then sawing it into individual metal clamps.
  • the metal clip may also be a milled part
  • the metal clip preferably has a connection surface for connecting a further electrical component to the metal clip.
  • the connection surface can be provided, for example, by a sheet-metal-shaped section of the metal clip, which attaches to the junction of the two legs and forms a Y-shape in cross-section with them.
  • connection element may have, in addition to the metal clip, a further electrical component connected to the metal clip, so that the connection element for the system forms a prefabricated unit of metal clip and one or more further components.
  • the further electrical component is connected in particular to the connection surface with the metal clip.
  • connection element may comprise a connecting bolt which is connected to the metal clamp, in particular welded, and which facilitates the connection of another electrical component, such as a cable, to the connection element.
  • connection element may also comprise a cable, which is optionally electrically conductively connected to the metal clip by means of a socket, in particular welded.
  • connection element for the system can be made available as a prefabricated component which comprises a cable with a metal clamp, in particular welded metal clamp, connected thereto for connection to a flat conductor.
  • the metal clip may be manufactured as a one-piece component.
  • the two legs and one for the connection surface at the junction of the two Schnekel appending sheet-like section can be made in one piece.
  • the metal clip may also be composed of several parts.
  • the metal clip has two interconnected metal clip parts, wherein the one metal clip part comprises the first and the other metal clip part the second leg.
  • the two metal clip parts are preferably non-positively and / or positively connected with each other, for example by a press connection or by latching means, such as a clip connection.
  • the production of the metal clip is simplified, since the individual metal clip parts have a simpler shape than the composite metal clip and therefore can be correspondingly easier to manufacture.
  • the individual metal clip parts can be produced not only as a milling or profile part, but alternatively as a stamped part or bent part.
  • the metal clip is preferably made of an aluminum alloy. In this way, contact corrosion is prevented to aluminum flat conductor.
  • the metal clip is at least partially coated, in particular with a nickel-phosphorus and / or tin coating. In this way a very good corrosion protection is achieved.
  • the metal clip is preferably coated in the region of the connection surface, in particular on a sheet-metal-shaped section provided for this purpose.
  • connection element comprises a housing in which a contacting space is provided, wherein the aluminum flat conductor is guided through the housing such that a portion of the aluminum flat conductor extends through the contacting space and the metal clip is arranged such that it laterally on the through Contacting space extending portion of the aluminum flat conductor is attachable.
  • the electrical connection element comprises a housing in which a contacting space is provided, the aluminum flat conductor is passed through the housing such that a portion of the aluminum flat conductor passes through the contacting space, and the metal clip is laterally on the through the contacting space running portion of the aluminum flat conductor plugged.
  • the contacting of the aluminum flat conductor within a housing such as a power distribution box or fuse box done.
  • the housing protects the electrical connection and / or the aluminum flat conductor stripped in the connection region from, for example, moisture or chemical and / or thermal influences from the environment.
  • the transition between copper / aluminum between the metal clip and the aluminum flat conductor can be protected by the housing from corrosion.
  • the housing is preferably the housing of a power distributor and / or a fuse box. In this way, the contacting of the power distributor and / or the fuse box with the aluminum flat conductor can be done directly in the power distributor or in the fuse box.
  • the power distributor preferably comprises a plurality of electrical connections for connecting electrical components, wherein the electrical connections via the metal bracket are electrically connectable to the aluminum flat conductor.
  • the fuse box preferably comprises one or more fuses, for example fuses or semiconductor fuses, with which one or more electrical connections can be secured.
  • the housing is preferably opened laterally such that the housing can be slid laterally onto the aluminum flat conductor so that the connection region of the aluminum flat conductor is arranged in the contacting space. This facilitates the assembly of the housing.
  • the electrical connection in particular the transition between the metal clamp and the aluminum conductor, can also be protected against corrosion by other measures, for example by applying a coating such as, for example, a lacquer or by means of a heat-shrinkable tube.
  • connection profile has a stepped shape, wherein a contact region with the contact surface for connection to the flat conductor by a step of a portion with a
  • the connecting element has the further advantage that it can be produced very simply and inexpensively, for example as a profile part and in particular as a stamped or bent part. Accordingly, the above object according to this alternative aspect is also achieved by an electrical connection made with such a system.
  • the systems, methods and electrical connections described above, according to an alternative teaching, may be used not only for aluminum flat conductors but also for flat conductors of other materials, such as copper. Accordingly, further advantageous teachings result from the previously described systems, methods and electrical connections or their embodiments in that instead of the aluminum flat conductor, a flat conductor made of a different material, in particular of a different metal, is used. In this case, the material of the metal clip or the connecting element is preferably adapted to the material of the flat conductor. Thus, in a copper flat conductor, a metal brace made of copper is preferably used.
  • FIGS. 1a-b show a schematic plan view of an embodiment of a system 2 with an aluminum flat conductor designed as a motor vehicle power conductor 4, which is arranged as a so-called energy backbone in a motor vehicle 6, and with at least one or more electrical connection elements 8, 8 '.
  • connection elements 8, 8' are arranged at the desired position on the motor vehicle energy conductor 4 (FIG. Fig. 1a ) and the metal clip 10, 10 'is pushed laterally onto the motor vehicle energy conductor 4. If the motor vehicle energy conductor 4 has an insulation 14, the motor vehicle energy conductor 4 is stripped in the area 16, 16 'provided for the electrical connection 12, 12' (terminal area) before the metal clip 10, 10 'is plugged on.
  • the motor vehicle power conductor 4 may have a metallic coating 18 in the connection region, which is more noble than the aluminum flat conductor alloy. In this way, oxidation of the surface of the motor vehicle power conductor 4 in the connection region 16, 16 'is avoided, so that a low-resistance electrical connection 12, 12' can be produced.
  • the coating 18 may also extend over the entire length of the motor vehicle power conductor 4.
  • the aluminum flat conductor 4 can in principle be contacted at any point with an electrical connection element 8, 8 'in order to supply the components of a motor vehicle with electrical energy.
  • FIG. 1b show in schematic representation various embodiments of electrical connections 20, 20 ', 20 "in sectional view.
  • the electrical connections 12, 12' from FIG. 1b be formed according to one of the electrical connections 20, 20 ', 20 ".
  • the electrical connection 20 in Fig. 2a comprises an aluminum flat conductor 22 with an aluminum core 24 made of an aluminum alloy and a coating 26 applied thereto made of a nobler alloy, for example a tin alloy. Furthermore, the electrical connection 20 comprises an electrical connection element 28 with a U-shaped metal bracket 30, whose two legs are each formed as a spring element 32, 32 '.
  • the spring elements 32, 32 ' are widened and therefore exert a force on the opposite broad sides of the aluminum flat conductor 22, so that the metal clip 30 clamps the aluminum flat conductor 22 between them and is thereby held on the aluminum flat conductor 22 ,
  • FIG. 2b shows an alternative electrical connection 20 '.
  • the electrical connection 20 ' differs from the electrical connection 20 FIG. 2a in that the metal clip 30 is welded to the aluminum flat conductor 22 at a welding point 34, for example by means of friction welding or ultrasonic welding. In this way, a permanent electrical connection between the metal bracket 30 and the aluminum flat conductor 22 is ensured.
  • the metal clip 30 can first be slid laterally onto the aluminum flat conductor 22 at the desired position and can be prefixed with the spring elements 32, 32' in a force-fitting manner (corresponding to FIG FIG. 2a ). Subsequently, the weld point 34 can be generated in a simple manner without requiring additional positioning of the metal clip 30 on the aluminum flat conductor 22.
  • Figure 2c shows an alternative electrical connection 20 ".
  • the electrical connection 20" differs from the electrical connection 20 FIG. 2a in that the metal clip 30 is pressed with the aluminum flat conductor 22, so that the metal clip 30 and the aluminum flat conductor 22 are permanently connected to one another by a press connection 36.
  • FIGS. 3a-b show a schematic representation of another embodiment of a system 38 for producing an electrical connection 40th
  • Fig. 3a shows a sectional view according to the in Fig. 3b with IIIa designated cutting plane.
  • Fig. 3a shows a sectional view according to the in Fig. 3a Section plane designated IIIb.
  • the system 38 includes an aluminum flat conductor 42 having an aluminum core 44, a zinc alloy coating 46, and insulation 48 disposed thereon.
  • the system 38 further includes an electrical connector 50 having a U-shaped metal bracket 52 and a housing 54, the metal bracket in FIG a contacting space 56 is arranged in the housing 54.
  • the aluminum flat conductor 42 is stripped in the desired connection region 57 and guided into the housing 54, so that the connection region 57 is positioned in the contacting space 56 and the metal clip 52 is laterally attached to the aluminum flat conductor 42.
  • the housing 54 is laterally opened at the contacting space 56, so that the housing 54 for contacting the aluminum flat conductor 42 can simply be attached laterally to the aluminum flat conductor 42.
  • attaching the housing 54 on the aluminum flat conductor 42 then it comes to attaching the metal clip 52 on the aluminum flat conductor 42nd
  • the two legs of the U-shaped metal bracket 52 are formed as spring elements 58, 58 'and clamp the aluminum flat conductor 42 between them, so that a reliable electrical connection 40 between the aluminum flat conductor 42 and the connection element 50 is ensured.
  • the housing 54 is preferably a Stromverteilerbox having a plurality of electrical taps 60 for connecting electrical consumers.
  • the housing 54 can furthermore be designed, in particular, as a fuse box and comprise fuses 62 for the individual taps 60.
  • the electrical connection 40 is protected from moisture and other environmental influences from the environment, so that the life of the electrical connection 40 is increased.
  • the aluminum flat conductor 42 can in particular be protected against corrosion, that it is stripped only within the housing 54, in particular within the contacting space 56.
  • the Fig. 4a-d show another embodiment of the system and the connection.
  • the system 70 comprises an aluminum flat conductor 72 with an insulation 74 and a connection element 76 with a metal clip 78.
  • the metal clip 78 has a first leg 80 with a first contact surface 82 and a second leg 84 with a second contact surface 86, wherein the two contact surfaces 82 , 86 lie opposite each other and are preferably plane-parallel to each other.
  • the distance between the two contact surfaces 82, 86 is adapted to the thickness of the flat conductor 72, so that the metal clip 78 can be pushed onto a stripped connection region 88 of the flat conductor 72, as shown in FIG Fig. 4b is shown.
  • the stripped connection region 88 can optionally be positioned at one end of the flat conductor 72 or at another position in the course of the flat conductor 72.
  • the space between the two legs 80, 82 is widened at the end of the two legs, for example by means provided at the ends of the legs 80,84 bevels 90th
  • the metal clip 78 is spot-welded to the flat conductor 72 in the region of the legs 80, 84 after being pushed onto the flat conductor 72.
  • the legs 80, 84 positioned on opposite sides of the flat conductor 72 are each contacted with a welding electrode 92, 94, through which a welding current is then conducted through the legs 80, 84 and the flat conductor 72, so that the legs 80, 84 and the flat conductor 72 are welded together.
  • the welding current also makes possible oxide layers on the flat conductor 72 broken, so that it comes to a good electrical connection 95 between the flat conductor 72 and the legs 80, 84 of the metal clip 78.
  • delta spot welding method proved to be particularly suitable.
  • one electrode strip 96, 98 is arranged between the electrodes 92, 94 and the components to be electrically contacted, in this case the legs 80, 84 of the metal clip 78, so that the electrodes 92, 94 are not in direct mechanical Contact with the legs 80, 84 to be contacted electrically.
  • the electrode belt 96, 98 is transported further by one piece after each spot welding (compare arrows 100 in FIG Fig. 4c ) so that a "fresh" electrode tape surface is used for each spot weld.
  • the metal clip 78 is then as in Fig. 4d represented by a welded joint 102 with the flat conductor 72 fixed and electrically conductive connected.
  • the metal clip 78 and the flat conductor 72 can also be positively and / or non-positively connected to each other, for example by a rivet connection 104, as in the in Fig. 5 illustrated alternative embodiment of the system is the case.
  • a rivet connection 104 for example, a rivet connection 104
  • corresponding bores 106, 108 may be provided in the legs 80, 84.
  • the legs 80, 84 and the flat conductor 72 can also be pierced together when the metal clip 78 is attached to the flat conductor 72.
  • connection element 76 can be used in particular as a connection piece or cable lug in order to connect a further electrical component to the flat conductor 72.
  • the metal clip 78 preferably has a pad 109 for connecting the metal clip 78 to another electrical component, such as a cable.
  • the terminal surface 109 of the metal clip 78 is formed by a sheet-like portion 110 which attaches to the junction of the two legs 80, 84 and forms a Y-shape in cross-section with these.
  • an electrical component such as a cable may be welded.
  • the sheet-like portion 110 of the metal bracket 78 may be as shown in FIG Fig. 5 shown a bore 112, so that, for example, a cable with the sheet-metal section 110 can be screwed or riveted.
  • the connection element 76 may comprise, in addition to the metal clip 78, a cable connected thereto and thus form a prefabricated connection element 76.
  • Fig. 6a-c show further embodiments of the connecting element 76 and in particular the connection region of the metal clip 78. Corresponding parts are in turn provided with the same reference numerals.
  • connection element 76 'in Fig. 6a comprises a flexible cable 114 which is electrically connected to the metal bracket 78 by welding one end of the cable 114 or a bushing 116 provided at the end of the cable 114 onto the connection surface 109, for example by ultrasonic welding.
  • the metal clip 78 and the welded cable 114 may be provided to the system as a pre-terminated connector 76 '.
  • connection element 76 "in Fig. 6b includes a terminal bolt 118 which is welded to the terminal surface 109 of the metal bracket 78, for example by Friction welding. In this way, various cables or components can be connected to the bolt 118.
  • the connecting element 76 '' in Fig. 6c includes a metal clip 78 'with two legs 80, 84 and a cable 120 with plugged socket 122, which is welded to a arranged on the connection of the two legs 80, 84 pad 124, in particular by friction welding.
  • the metal bracket 78 'and the cable 120 welded thereto may be provided to the system as a pre-terminated connector 76 "'.
  • the metal clip 78 or 78 ' can also be designed in several parts.
  • the Fig. 7a-b show an exemplary embodiment of such a multipart metal clip 78 ".
  • the metal clip 78 is formed in two parts with a first metal clip part 126 and a second metal clip part 128, wherein the first metal clip part 126 comprises the first leg 80 and the second metal clip part 128 comprises the second leg 84.
  • the metal clip parts 126, 128 each have connecting means 130 corresponding to one another to be able to connect the two metal clasp parts, which then as in Fig. 7b as illustrated in Fig. 15, the metal brackets 78 " Fig. 7a illustrated as mutually corresponding pins and recesses be formed with a press fit, so that the two metal clip parts can be connected to each other by pressing the pins in the recesses.
  • clip or locking connections are conceivable.
  • the metal clip parts 126, 128 can be produced, for example, as a stamped part and therefore particularly inexpensively.
  • connection element 134 is like that in FIG Fig. 4a illustrated connection element 76 formed with an additional bore 112 in the sheet-metal portion 110 of the metal clip 78 in order to screw or rivet the metal clip 78 with another component can.
  • Connection element 136 is like that in FIG Fig. 6c illustrated connection element 76 "'formed with a welded to the metal bracket 78' cable 120.
  • Connection element 138 is like the connection element 76" out Fig. 6b formed with a welded on the sheet-metal portion 110 of the metal clip 78 bolt 118 for connection to another component.
  • Connection element 140 is like that in FIG Fig. 6a illustrated connection element 76 'formed with a welded to the sheet-metal portion 110 of the metal bracket 78 flexible cable 114th
  • connection elements 140 can be connected to one end of the flat conductor or, as shown using the example of the connection elements 134, 136 and 138, in the course of the flat conductor. Furthermore, the connection elements can be plugged at different angles on the flat conductor, for example, vertically (as in connection element 134 or 136) or at an oblique angle to the course of the flat conductor 132 (as in connection element 138 or 140).
  • connection elements 134, 136, 138 or 140 may be after welding, screwing or riveting with a heat-shrinkable tube or a housing be surrounded (as it is in Fig. 8 for the connection element 136 is shown by the dotted lines 142).
  • a contact protection and on the other a corrosion protection can be achieved.
  • a pile fat may additionally or alternatively also be applied to the respective electrical connection, for example to the flat conductor 132 or the respective metal clip, before the metal clip is pushed onto the flat conductor.
  • terminal element described here or its embodiments and the system comprising this extremely flexible connection options for a flat conductor are described here or its embodiments and the system comprising this extremely flexible connection options for a flat conductor.
  • the Fig. 9a-b show an alternative system 200 for making an electrical connection with an aluminum flat conductor 202 and an electrical connection element 204, which has a connection profile 206 with a flat contact surface 208, which is contacted flat with the aluminum flat conductor 202 and then as in Fig. 9a represented by a welded joint 210 or alternatively as in Fig. 9b represented with a mechanical connection, in particular a rivet connection 212 with the aluminum flat conductor 202 is firmly and electrically conductively connected.
  • the welded connection 210 can be produced, for example, by spot welding, in particular by the DeltaSpot welding method.
  • the connection profile 206 preferably has, as in Fig.
  • FIG. 9a-b 12 illustrates a stepped shape wherein a contact region 214 with the contact surface 208 for connection to the lead 202 is separated by a step 216 from a portion 218 having a pad for connection to another electrical component. In this way, a flatter construction is possible.
  • Section 218 may also be as in Fig. 6a-c be formed shown for the metal clip.
  • the system 200 and the connection made thereby each represent independent inventive teachings.
  • the exemplary embodiments described with reference to the figures furthermore represent exemplary embodiments of a system and an electrical connection according to an alternative teaching, when the aluminum flat conductors according to the exemplary embodiments are replaced by a flat conductor made of a different material, in particular another metal such as copper.

Landscapes

  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (2, 38, 70) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung (12,12', 20, 20', 20", 40, 95), umfassend einen als Kraftfahrzeugenergieleiter, insbesondere Kraftfahrzeugbatterieleiter, ausgebildeten Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) und ein elektrisches Anschlusselement (8, 8', 28, 46, 50, 76, 76', 76", 76'", 134, 136, 138, 140), das dazu eingerichtet ist, derart an den Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) angeschlossen zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72,132) und dem Anschlusselement (8, 8', 28, 46, 50, 76, 76', 76", 76'", 134, 136, 138, 140) eine elektrische Verbindung (12, 12', 20, 20', 20", 40, 95) hergestellt wird, wobei das Anschlusselement (8, 8', 28, 46, 50, 76, 76', 76", 76"', 134, 136, 138, 140) eine Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") umfasst, die dazu eingerichtet ist, derart seitlich auf den Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) aufgesteckt zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter (4, 22,42, 72, 132) und der Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Verbindung (12, 12', 20, 20', 20", 40, 95), insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen (6), hergestellt unter Verwendung eines solchen Systems (2, 38, 70) sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Verbindung (12, 12', 20, 20', 20", 40, 95) unter Verwendung eines solchen Systems (2, 38, 70).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem als Kraftfahrzeugenergieleiter, insbesondere Kraftfahrzeugbatterieleiter, ausgebildeten Aluminiumflachleiter und mit einem elektrischen Anschlusselement, das zum Anschließen an den Aluminiumflachleiter ausgebildet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine unter Verwendung eines solchen Systems hergestellte elektrische Verbindung, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung.
  • Bordnetze von Kraftfahrzeugen werden seit vielen Jahren mittels einer klassischen Kabelbaumstruktur versehen. Im Laufe der derzeitigen Entwicklung wird diese klassische Kabelbaumstruktur zukünftig jedoch durch eine sogenannte Energy-Backbone-Struktur ersetzt werden. Bei einer solchen Energy-Backbone-Struktur wird im Fahrzeug ein Energiehauptstrang (Energy-Backbone) vorgesehen, der von vorne bis hinten durch das gesamte Fahrzeug führt. Der Energy-Backbone kann beispielsweise als Aluminiumflachleitung ausgebildet sein und ggf. mehrere Lagen für unterschiedliche Spannungsebenen, wie zum Beispiel 0 Volt (Masse), 12 Volt oder 48 Volt aufweisen.
  • Entlang des gesamten Leitungsverlaufs der Aluminiumflachleitung müssen nun Abgänge bzw. Schnittstellen vorgesehen werden, um die diversen elektrischen Komponenten in einem Kraftfahrzeug mit Strom versorgen zu können. Hierzu muss die Aluminiumflachleitung mit Stromverteilern bzw. Sicherungsboxen kontaktiert werden.
  • Zu diesem Zweck kann zum Beispiel ein Gewindebolzen mittels Reibschweißen auf den Aluminiumflachleiter aufgeschweißt, ein Reibschweißauge durch den Aluminiumflachleiter hindurch geschweißt oder ein sogenanntes Pigtail an die Leitung angeschweißt werden.
  • Diese Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass sie einen relativ hohen Bauraum erfordern, da die Kontaktierung von oben auf die breite Seite der Flachleitung erfolgen muss. Die schmale Seite der Flachleitung bietet regelmäßig nicht ausreichend Platz, um beispielsweise einen Gewindebolzen anzuschweißen. Dieses Problem ist besonders gravierend beim Einsatz mehrlagiger Flachleiterpakete mit mehreren übereinander angeordneten Leitungsschichten, da diese von der Schmalseite praktisch nicht zu kontaktieren sind.
  • Aus der DE 10 2007 025 268 A1 ist eine Steckverbindung bekannt, mit der die Stirnseiten, d.h. die Enden eines Kraftfahrzeugenergieleiters, kontaktiert werden können.
  • Es besteht ein grundsätzliches Bedürfnis an einer Methode bzw. elektrischen Verbindung, um einen Aluminiumflachleiter entlang seines Verlaufs bauraumsparend kontaktieren zu können. Insbesondere wäre eine elektrische Verbindung wünschenswert, die möglichst einfach hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei einem System zur Herstellung einer elektrischen Verbindung umfassend einen als Kraftfahrzeugenergieleiter, insbesondere Kraftfahrzeugbatterieleiter, ausgebildeten Aluminiumflachleiter und ein elektrisches Anschlusselement, das dazu eingerichtet ist, derart an den Aluminiumflachleiter angeschlossen zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter und dem Anschlusselement eine elektrische Verbindung hergestellt wird, erfindungsgemäß zumindest teilweise dadurch gelöst, dass das Anschlusselement eine Metallklammer umfasst, die dazu eingerichtet ist, derart seitlich auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter und der Metallklammer eine elektrische Verbindung hergestellt wird.
  • Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß zumindest teilweise gelöst durch eine elektrische Verbindung, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, hergestellt unter Verwendung des zuvor beschriebenen Systems, wobei die Metallklammer des elektrischen Anschlusselements derart seitlich auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt ist, dass der Aluminiumflachleiter und die Metallklammer elektrisch verbunden sind.
  • Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß zumindest teilweise gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung der zuvor beschriebenen elektrischen Verbindung unter Verwendung des zuvor beschriebenen Systems, umfassend folgende Schritte: Abisolieren des Aluminiumflachleiters in einem Anschlussbereich, sofern dies erforderlich ist, und seitliches Aufstecken der Metallklammer auf den Aluminiumflachleiter im Anschlussbereich derart, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Aluminiumflachleiter und dem elektrischen Anschlusselement hergestellt wird.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass durch das seitliche Aufstecken einer Metallklammer auf den Aluminiumflachleiter eine zuverlässige und einfache elektrische Verbindung zwischen einem Aluminiumflachleiter und einem Anschlusselement hergestellt werden kann, die zudem noch geringen Bauraum erfordert.
  • Die Metallklammer ist dazu eingerichtet, seitlich auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt zu werden. Zu diesem Zweck ist insbesondere die Größe der Metallklammer an die Querschnittsgröße des Aluminiumflachleiters angepasst. Vorzugsweise ist insbesondere die Höhe der Metallklammer an die Höhe des Aluminiumflachleiters angepasst.
  • Unter einer Metallklammer wird insbesondere ein Metallelement mit zumindest zwei einander gegenüberliegenden Seitenbereichen verstanden, so dass ein Aluminiumflachleiter nach dem Aufstecken des Metallelements zwischen den beiden gegenüberliegenden Seitenteilen angeordnet ist.
  • Unter dem seitlichen Aufstecken wird insbesondere verstanden, dass die Metallklammer im Verlauf des Aluminiumflachleiters an einer gewünschten Stelle von der Seite auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt wird. Auf diese Weise kann die Position der Kontaktierung im Verlauf des Aluminiumflachleiters bedarfsgemäß gewählt werden. Insbesondere können auch mehrere Anschlusselemente mit entsprechenden Metallklammern an verschiedenen Positionen auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt werden, so dass ein mehrfacher Stromabgriff vom Aluminiumflachleiter ermöglicht wird, um beispielsweise in verschiedenen Bereichen des Kraftfahrzeugs angeordnete Komponenten zu versorgen.
  • Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen des Systems, der elektrischen Verbindung und des Verfahrens beschrieben, wobei die einzelnen Ausführungsformen jeweils sowohl für das System, für die elektrische Verbindung und für das Verfahren anwendbar sind und zudem untereinander kombiniert werden können.
  • Bei einer ersten Ausführungsform ist die Metallklammer dazu eingerichtet, über eine Schmalseite des Aluminiumflachleiters derart seitlich auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter und der Metallklammer eine elektrische Verbindung hergestellt wird. Vorzugsweise wird die Metallklammer also von einer Schmalseite auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt. Auf diese Weise wird ein besonders kleiner Bauraum für die elektrische Verbindung erreicht.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Metallklammer aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet. Auf diese Weise kann eine elektrische Verbindung mit geringem elektrischen Widerstand hergestellt werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Aluminiumflachleiter zumindest in einem zum Anschluss des elektrischen Anschlusselements vorgesehenen Anschlussbereich mit einer leitfähigen Beschichtung versehen, wobei die Beschichtung vorzugsweise edler ist als die Aluminiumlegierung des Aluminiumflachleiters.
  • An der Oberfläche von Aluminiumflachleitern bilden sich häufig Oxidschichten, die eine elektrische Kontaktierung des Aluminiumflachleiters durch Aufstecken einer Metallklammer behindern. Es wurde festgestellt, dass sich dieses Problem dadurch lösen lässt, dass der Aluminiumflachleiter an der vorgesehenen Kontaktierungsstelle (dem Anschlussbereich) mit einer Beschichtung versehen wird, die die Bildung einer Oxidschicht an dieser Stelle verhindert und damit einen niederohmigen Kontakt zur Metallklammer erlaubt.
  • Der Aluminiumflachleiter kann über die gesamte Länge mit einer solchen Beschichtung versehen werden. In diesem Fall kann die Beschichtung beispielsweise während der Herstellung des Aluminiumflachleiters in einem kontinuierlichen Prozess aufgebracht werden, insbesondere vor dem Aufbringen des Isolationsmaterials auf den Aluminiumflachleiter. Alternativ kann die Beschichtung auch nachträglich auf den Aluminiumflachleiter aufgebracht werden, beispielsweise bei der Konfektionierung des Aluminiumflachleiters für ein Kraftfahrzeug.
  • Die Beschichtung kann ein- oder mehrschichtig sein. Vorzugsweise basiert die leitfähige Beschichtung auf Kupfer, Zinn, Zink, Nickel, Silber, Gold oder Legierungen eines oder mehrerer dieser Metalle. Die Beschichtung kann mechanisch aufgebracht werden, beispielsweise aufplattiert werden, aber auch elektrochemisch, per Sprühverfahren oder durch physikalische Dampfphasenabschneidung (PVD).
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Metallklammer U-förmig ausgebildet. Auf diese Weise kann die Metallklammer derart auf den Aluminiumflachleiter aufgeschoben werden, dass sie an zwei gegenüberliegenden Seiten am Flachleiter anliegt und so einen festen Halt am Aluminiumflachleiter hat und eine zuverlässige Kontaktierung ermöglicht.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Metallklammer ein Federelement, das dazu ausgebildet ist, die Metallklammer kraftschlüssig am Aluminiumflachleiter zu halten. Auf diese Weise kann bereits durch das Aufstecken eine feste Verbindung des elektrischen Anschlusselements mit dem Aluminiumflachleiter erreicht werden, so dass ein elektrischer Kontakt zuverlässig gewährleistet wird. Ist die Metallklammer beispielsweise U-förmig ausgebildet, so können ein oder beide Schenkel der U-Form als Federelement ausgebildet werden oder ein Federelement aufweisen. Auf diese Weise kann die Metallklammer den Flachleiter zwischen sich einklemmen.
  • Vorzugsweise ist der Abstand zwischen den beiden Schenkeln der U-förmigen Metallklammer im entspannten Zustand geringer als die Dicke des Aluminiumflachleiters. In diesem Fall wird die Metallklammer beim Aufstecken der Metallklammer auf den Aluminiumflachleiter geweitet, so dass diese eine Klemmkraft auf den Aluminiumflachleiter ausübt und so an diesem fixiert wird.
  • Alternativ oder zusätzlich ist auch möglich, die Metallklammer mittels einer Press- und/oder Quetschverbindung mit dem Aluminiumflachleiter zu verbinden. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der elektrischen Verbindung ist die Metallklammer kraft- und/oder formschlüssig mit dem Aluminiumflachleiter verbunden, vorzugsweise mittels einer Press- und/oder Quetschverbindung. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ein kraft- und/oder formschlüssiges Verbinden der Metallklammer mit dem Aluminiumflachleiter, vorzugsweise unter Herstellung einer Press- und/oder Quetschverbindung. Auf diese Weise kann eine dauerhafte elektrische Verbindung erreicht werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der elektrischen Verbindung ist die Metallklammer stoffschlüssig mit dem Aluminiumflachleiter verbunden, vorzugsweise verschweißt, insbesondere durch Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder Reibpunktschweißen. Auf diese Weise wird eine sichere und dauerhafte Verbindung zwischen der Metallklammer und dem Aluminiumflachleiter gewährleistet. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens umfasst dieses ein stoffschlüssiges Verbinden der Metallklammer mit dem Aluminiumflachleiter, vorzugsweise Verschweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder Reibpunktschweißen.
  • Wird die Metallklammer zusätzlich mit einem Federelement versehen, um die Metallklammer kraftschlüssig am Aluminiumflachleiter zu halten, so hat dies den Vorteil, dass die Metallklammer zunächst kraftschlüssig an der gewünschten Position des Aluminiumflachleiter positioniert werden kann, so dass das nachfolgende stoffschlüssige Verbinden erleichtert wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Metallklammer einen ersten Schenkel mit einer ersten Kontaktfläche und einen zweiten Schenkel mit einer der ersten Kontaktfläche gegenüberliegenden zweiten Kontaktfläche auf, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche an die Dicke des Aluminiumflachleiters angepasst ist, so dass die Metallklammer mit dem ersten und dem zweiten Schenkel auf den Aluminiumflachleiter aufsteckbar ist. Die Schenkel sind insbesondere so ausgebildet, dass die erste und/oder zweite Kontaktfläche im aufgesteckten Zustand flächig an den Breitseiten des Aluminiumflachleiters anliegt.
  • Die Metallklammer kann einfach auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt bzw. aufgeschoben werden, so dass der Aluminiumflachleiter zwischen den beiden Schenkeln angeordnet ist. Durch die Kontaktflächen wird zudem eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Metallklammer und dem Aluminiumflachleiter erreicht, um die Metallklammer provisorisch auf dem Aluminiumflachleiter zu positionieren, bevor eine dauerhafte Verbindung zwischen Metallklammer und dem Aluminiumflachleiter hergestellt wird. Die provisorische reibschlüssige Verbindung wird insbesondere auch durch die Anpassung des Abstands der ersten und zweiten Kontaktfläche an die Aluminiumflachleiterdicke verstärkt. Die erste und die zweite Kontaktfläche sind vorzugsweise planparallel.
  • Vorzugsweise ist der Abstand der ersten und zweiten Kontaktfläche derart an die Dicke des Aluminiumflachleiters angepasst, dass nach dem Aufschieben der Metallklammer auf den Aluminiumflachleiter beide Kontaktflächen mit dem Aluminiumflachleiter in Kontakt stehen. Auf diese Weise wird eine sichere provisorische Fixierung der Metallklammer am Aluminiumflachleiter erreicht. Weiterhin kann auf diese Weise eine zuverlässige elektrische Verbindung gewährleistet werden.
  • Durch die beiden Kontaktflächen kann die Metallklammer zudem unter verschiedenen Winkeln auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt werden, beispielsweise senkrecht oder auch schräg zum Verlauf des Aluminiumflachleiters. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der elektrischen Verbindung ist die Metallklammer entsprechend schräg zum Verlauf des Aluminiumflachleiters auf den Aluminiumflachleiter aufgesteckt, beispielsweise mit einem Winkel zum Verlauf des Aluminiumflachleiters zwischen 10° und 80°.
  • Zur Herstellung der elektrischen Verbindung wird die auf den Flachleiter aufgesteckte Metallklammer vorzugsweise mit diesem verschweißt, insbesondere durch Punkt-, vorzugsweise Widerstandspunktschweißen. Das Verschweißen kann insbesondere dadurch erfolgen, dass die beiden Schenkel der Metallklammer mit zwei Schweißelektroden kontaktiert werden, so dass ein Schweißstrom durch die beiden Schenkel und den dazwischen angeordneten Flachleiter fließt, wodurch einerseits ein Aufbrechen von Oxidschichten auf dem Flachleiter und andererseits ein Verschweißen der Schenkel mit dem Flachleiter bewirkt wird.
  • Als besonders geeignetes Schweißverfahren für eine solche Verbindung hat sich das sogenannte DeltaSpot-Schweißverfahren herausgestellt, bei dem zwischen den Schweißelektroden und den Schenkeln jeweils Elektrodenbänder angeordnet werden, so dass die Schweißelektroden nicht in direkten mechanischen Kontakt mit den Schenkeln kommen. Für jeden Punktschweißvorgang werden die Elektrodenbänder jeweils um ein kleines Stück weiterbewegt, so dass an den Schweißelektroden immer ein sauberer Bereich des Elektrodenbands anliegt. Auf diese Weise können gleichbleibend gute und saubere Punktschweißverbindungen erreicht werden.
  • Alternativ zu einer Schweißverbindung können die Metallklammer und der Aluminiumflachleiter auch durch eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung, beispielsweise durch eine Schraub- oder Nietverbindung miteinander verbunden werden.
  • Bei der Metallklammer kann es sich um ein Profilteil handeln. Beispielsweise kann die Metallklammer dadurch hergestellt werden, dass zunächst ein Aluminiumprofil mit entsprechendem, insbesondere U- oder Y-förmigen Querschnitt extrudiert und anschließend in einzelne Metallklammern gesägt wird. Alternativ kann es sich bei der Metallklammer auch um ein Frästeil handeln
  • Die Metallklammer weist vorzugsweise eine Anschlussfläche zum Anschluss einer weiteren elektrischen Komponente an die Metallklammer auf. Die Anschlussfläche kann beispielsweise durch einen blechförmigen Abschnitt der Metallklammer bereitgestellt werden, der an der Verbindungsstelle der beiden Schenkel ansetzt und mit diesen im Querschnitt eine Y-Form bildet.
  • Insbesondere kann das Anschlusselement neben der Metallklammer eine weitere mit der Metallklammer verbundene elektrische Komponente aufweisen, so dass das Anschlusselement für das System eine vorkonfektionierte Einheit aus Metallklammer und einer oder mehreren weiteren Komponenten bildet. Die weitere elektrische Komponente ist insbesondere an der Anschlussfläche mit der Metallklammer verbunden.
  • Beispielsweise kann das Anschlusselement neben der Metallklammer einen mit der Metallklammer verbundenen, insbesondere verschweißten Anschlussbolzen umfassen, der den Anschluss einer anderen elektrischen Komponente wie zum Beispiel eines Kabels an das Anschlusselement erleichtert.
  • Weiterhin kann das Anschlusselement auch ein Kabel umfassen, das ggf. mittels einer Buchse elektrisch leitfähig mit der Metallklammer verbunden, insbesondere verschweißt ist. Auf diese Weise kann das Anschlusselement für das System als vorkonfektioniertes Bauteil zur Verfügung gestellt werden, das ein Kabel mit damit verbundener, insbesondere verschweißter Metallklammer zum Anschluss an einen Flachleiter umfasst.
  • Die Metallklammer kann als einteiliges Bauteil hergestellt sein. Insbesondere können die beiden Schenkel und ein für die Anschlussfläche an der Verbindungsstelle der beiden Schnekel ansetzender blechförmiger Abschnitt einteilig hergestellt sein.
  • Alternativ kann die Metallklammer auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein. So weist die Metallklammer bei einer weiteren Ausführungsform zwei miteinander verbundene Metallklammerteile auf, wobei das eine Metallklammerteil den ersten und das andere Metallklammerteil den zweiten Schenkel umfasst. Die beiden Metallklammerteile sind vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise durch eine Pressverbindung oder durch Rastmittel, wie zum Beispiel eine Clipverbindung. Auf diese Weise wird die Herstellung der Metallklammer vereinfacht, da die einzelnen Metallklammerteile eine einfachere Form aufweisen als die daraus zusammengesetzte Metallklammer und sich daher entsprechend einfacher fertigen lassen. Insbesondere können die einzelnen Metallklammerteile nicht nur als Fräs- oder Profilteil, sondern alternativ auch als Stanzteil oder Biegeteil hergestellt werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform besteht die Metallklammer vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung. Auf diese Weise wird Kontaktkorrosion zum Aluminiumflachleiter verhindert.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Metallklammer zumindest bereichsweise beschichtet, insbesondere mit einer Nickel-Phosphor- und/oder Zinnbeschichtung. Auf diese Weise wird ein sehr guter Korrosionsschutz erreicht. Vorzugsweise ist die Metallklammer im Bereich der Anschlussfläche, insbesondere auf einem dafür vorgesehenen blechförmigen Abschnitt beschichtet.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Anschlusselement ein Gehäuse, in dem ein Kontaktierungsraum vorgesehen ist, wobei der Aluminiumflachleiter derart durch das Gehäuse hindurchführbar ist, dass ein Abschnitt des Aluminiumflachleiters durch den Kontaktierungsraum verläuft und die Metallklammer derart angeordnet ist, dass sie seitlich auf den durch den Kontaktierungsraum verlaufenden Abschnitt des Aluminiumflachleiters aufsteckbar ist. Bei einer entsprechenden Ausführungsform der elektrischen Verbindung umfasst das elektrische Anschlusselement ein Gehäuse, in dem ein Kontaktierungsraum vorgesehen ist, der Aluminiumflachleiter ist derart durch das Gehäuse hindurchgeführt, dass ein Abschnitt des Aluminiumflachleiters durch den Kontaktierungsraum verläuft, und die Metallklammer ist seitlich auf den durch den Kontaktierungsraum verlaufenden Abschnitt des Aluminiumflachleiters aufgesteckt.
  • Auf diese Weise kann die Kontaktierung des Aluminiumflachleiters innerhalb eines Gehäuses, beispielsweise einer Stromverteilerbox oder Sicherungsbox erfolgen. Das Gehäuse schützt die elektrische Verbindung und/oder den im Anschlussbereich abisolierten Aluminiumflachleiter beispielsweise vor Feuchtigkeit bzw. chemischen und/oder thermischen Einflüssen aus der Umgebung. Insbesondere kann bei Verwendung einer Metallklammer aus Kupfer oder einer Kupferlegierung der Übergang Kupfer/Aluminium zwischen der Metallklammer und dem Aluminiumflachleiter durch das Gehäuse vor Korrosion geschützt werden.
  • Bei dem Gehäuse handelt es sich vorzugsweise um das Gehäuse eines Stromverteilers und/oder einer Sicherungsbox. Auf diese Weise kann die Kontaktierung des Stromverteilers und/oder der Sicherungsbox mit dem Aluminiumflachleiter direkt im Stromverteiler bzw. in der Sicherungsbox erfolgen.
  • Der Stromverteiler umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl elektrischer Anschlüsse zum Anschluss elektrischer Komponenten, wobei die elektrischen Anschlüsse über die Metallklammer elektrisch mit dem Aluminiumflachleiter verbindbar sind. Die Sicherungsbox umfasst vorzugsweise eine oder mehrere Sicherungen, zum Beispiel Schmelzsicherungen oder Halbleitersicherungen, mit denen ein oder mehrere elektrische Anschlüsse abgesichert werden können.
  • Das Gehäuse ist vorzugsweise derart seitlich geöffnet, dass das Gehäuse seitlich auf den Aluminiumflachleiter aufgeschoben werden kann, so dass der Anschlussbereich des Aluminiumflachleiters im Kontaktierungsraum angeordnet ist. Dies erleichtert die Montage des Gehäuses.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die elektrische Verbindung, insbesondere der Übergang zwischen der Metallklammer und dem Aluminiumleiter, auch durch andere Maßnahmen vor Korrosion geschützt werden, beispielweise durch Aufbringen einer Beschichtung wie zum Beispiel eines Lacks oder durch einen Schrumpfschlauch.
  • Die oben genannte Aufgabe wird gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegend beschriebenen Lehre weiterhin gelöst durch ein System zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Aluminiumflachleiter und einem elektrischen Anschlusselement, das ein Anschlussprofil mit einer ebenen Kontaktfläche aufweist, um das Anschlussprofil einseitig mit dem Aluminiumflachleiter zu verbinden, insbesondere zu verschweißen oder zu vernieten. Vorzugsweise weist das Anschlussprofil eine stufige Form auf, wobei ein Kontaktbereich mit der Kontaktfläche zum Anschluss an den Flachleiter durch eine Stufe von einem Abschnitt mit einer
  • Anschlussfläche zum Anschluss an eine weitere elektrische Komponente getrennt ist. Auf diese Weise kann eine sehr flache Bauweise erreicht werden. Das Anschlusselement hat weiterhin den Vorteil, dass es sich sehr einfach und kostengünstig herstellen lässt, beispielsweise als Profilteil und insbesondere als Stanz- oder Biegeteil. Entsprechend wird die oben genannte Aufgabe gemäß diesem alternativen Aspekt auch durch eine mit einem solchen System hergestellte elektrische Verbindung gelöst.
  • Die zuvor beschriebenen Systeme, Verfahren und elektrischen Verbindungen können gemäß einer alternativen Lehre nicht nur für Aluminiumflachleiter, sondern auch für Flachleiter aus anderen Materialien, wie zum Beispiel aus Kupfer verwendet werden. Entsprechend ergeben sich weitere vorteilhafte Lehren durch die zuvor beschriebenen Systeme, Verfahren und elektrischen Verbindungen bzw. deren Ausführungsformen, indem anstelle des Aluminiumflachleiters ein Flachleiter aus einem anderen Material, insbesondere aus einem anderen Metall verwendet wird. In diesem Fall ist das Material der Metallklammer bzw. des Anschlusselements vorzugsweise an das Material des Flachleiters angepasst. So wird bei einem Kupferflachleiter vorzugsweise eine Metallklammer aus Kupfer verwendet.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
  • In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1a-b
    Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems und einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindung,
    Fig. 2a-c
    verschiedene Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer elektrischer Verbindungen,
    Fig. 3a-b
    weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems und einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindung,
    Fig. 4a-d
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems und einer erfindungsgemäßen Verbindung,
    Fig. 5
    ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems und einer erfindungsgemäßen Verbindung,
    Fig. 6a-c
    weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems und einer erfindungsgemäßen Verbindung,
    Fig. 7a-b
    weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems und einer erfindungsgemäßen Verbindung,
    Fig. 8
    weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Systems und einer erfindungsgemäßen Verbindung und
    Fig. 9a-b
    Ausführungsbeispiele eines alternativen Systems und einer alternativen Verbindung.
  • Figuren 1a-b zeigen in schematischer Darstellung in Aufsicht ein Ausführungsbeispiel eines Systems 2 mit einem als Aluminiumflachleiter ausgebildeten Kraftfahrzeugenergieleiter 4, der als sogenannter Energy-Backbone in einem Kraftfahrzeug 6 angeordnet ist, und mit mindestens einem oder mehreren elektrischen Anschlusselementen 8, 8'. Die Anschlusselemente 8, 8' umfassen jeweils eine Metallklammer 10, 10', die jeweils dazu eingerichtet sind, derart seitlich auf den Kraftfahrzeugenergieleiter 4 aufgesteckt zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter 4 und der jeweiligen Metallklammer 10,10' eine elektrische Verbindung hergestellt wird.
  • Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung 12, 12' werden die Anschlusselemente 8, 8' an der gewünschten Position am Kraftfahrzeugenergieleiter 4 angeordnet (Fig. 1a) und die Metallklammer 10,10' wird seitlich auf den Kraftfahrzeugenergieleiter 4 aufgeschoben. Weist der Kraftfahrzeugenergieleiter 4 eine Isolierung 14 auf, so wird der Kraftfahrzeugenergieleiter 4 in dem für die elektrische Verbindung 12, 12' vorgesehenen Bereich 16, 16' (Anschlussbereich) abisoliert, bevor die Metallklammer 10, 10' aufgesteckt wird.
  • Der Kraftfahrzeugenergieleiter 4 kann im Anschlussbereich eine metallische Beschichtung 18 aufweisen, die edler ist als die Legierung des Aluminiumflachleiters. Auf diese Weise wird eine Oxidierung der Oberfläche des Kraftfahrzeugenergieleiters 4 im Anschlussbereich 16, 16' vermieden, so dass eine niederohmige elektrische Verbindung 12, 12' hergestellt werden kann. Die Beschichtung 18 kann sich auch über die gesamte Länge des Kraftfahrzeugenergieleiters 4 erstrecken.
  • Mit dem System 2 lässt sich der Aluminiumflachleiter 4 prinzipiell an beliebiger Stelle mit einem elektrischen Anschlusselement 8, 8' kontaktieren, um die Komponenten eines Kraftfahrzeug mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Die Figuren 2a-c zeigen in schematischer Darstellung verschiedene Ausführungsbeispiele elektrischer Verbindungen 20, 20', 20" in Schnittansicht. Beispielsweise können die elektrischen Verbindungen 12, 12' aus Figur 1b entsprechend einer der elektrischen Verbindungen 20, 20', 20" ausgebildet sein.
  • Die elektrische Verbindung 20 in Fig. 2a umfasst einen Aluminiumflachleiter 22 mit einem Aluminiumkern 24 aus einer Aluminiumlegierung und einer darauf aufgebrachten Beschichtung 26 aus einer edleren Legierung, beispielsweise einer Zinnlegierung. Weiterhin umfasst die elektrische Verbindung 20 ein elektrisches Anschlusselement 28 mit einer U-förmigen Metallklammer 30, deren beide Schenkel jeweils als Federelement 32, 32' ausgebildet sind.
  • Durch das Aufstecken der Metallklammer 30 auf den Aluminiumflachleiter 22 werden die Federelemente 32, 32' geweitet und üben daher eine Kraft auf die gegenüberliegenden Breitseiten des Aluminiumflachleiters 22 auf, so dass die Metallklammer 30 den Aluminiumflachleiter 22 zwischen sich einklemmt und dadurch am Aluminiumflachleiter 22 gehalten wird.
  • Figur 2b zeigt eine alternative elektrische Verbindung 20'. Die elektrische Verbindung 20' unterscheidet sich von der elektrischen Verbindung 20 aus Figur 2a dadurch, dass die Metallklammer 30 mit dem Aluminiumflachleiter 22 an einem Schweißpunkt 34 verschweißt ist, beispielsweise mittels Reibschweißen oder Ultraschallschweißen. Auf diese Weise wird eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen der Metallklammer 30 und dem Aluminiumflachleiter 22 gewährleistet. Zur Herstellung der elektrischen Verbindung 20' kann zunächst die Metallklammer 30 an der gewünschten Position seitlich auf den Aluminiumflachleiter 22 aufgeschoben und mit den Federelementen 32, 32'dort kraftschlüssig vorfixiert werden (entsprechend Figur 2a). Anschließend kann in einfacher Weise der Schweißpunkt 34 erzeugt werden, ohne dass eine zusätzliche Positionierung der Metallklammer 30 am Aluminiumflachleiter 22 erforderlich ist.
  • Figur 2c zeigt eine alternative elektrische Verbindung 20". Die elektrische Verbindung 20" unterscheidet sich von der elektrischen Verbindung 20 aus Figur 2a dadurch, dass die Metallklammer 30 mit dem Aluminiumflachleiter 22 verpresst ist, so dass die Metallklammer 30 und der Aluminiumflachleiter 22 dauerhaft durch eine Pressverbindung 36 miteinander verbunden sind.
  • Die Figuren 3a-b zeigen in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Systems 38 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung 40. Fig. 3a zeigt eine Schnittansicht entsprechend der in Fig. 3b mit IIIa bezeichneten Schnittebene. Fig. 3a zeigt eine Schnittansicht entsprechend der in Fig. 3a mit IIIb bezeichneten Schnittebene.
  • Das System 38 umfasst einen Aluminiumflachleiter 42 mit einem Aluminiumkern 44, einer darauf aufgebrachten Beschichtung 46 aus einer Zinklegierung und einer Isolierung 48. Weiterhin umfasst das System 38 ein elektrisches Anschlusselement 50 mit einer U-förmigen Metallklammer 52 und einem Gehäuse 54, wobei die Metallklammer in einem Kontaktierungsraum 56 im Gehäuse 54 angeordnet ist.
  • Zur Herstellung der elektrischen Verbindung 40 wird der Aluminiumflachleiter 42 im gewünschten Anschlussbereich 57 abisoliert und in das Gehäuse 54 geführt, so dass der Anschlussbereich 57 im Kontaktierungsraums 56 positioniert und die Metallklammer 52 dort seitlich auf den Aluminiumflachleiter 42 aufgesteckt ist.
  • Das Gehäuse 54 ist am Kontaktierungsraum 56 seitlich geöffnet, so dass das Gehäuse 54 zur Kontaktierung des Aluminiumflachleiters 42 einfach seitlich auf den Aluminiumflachleiter 42 aufgesteckt werden kann. Beim Aufstecken des Gehäuses 54 auf den Aluminiumflachleiter 42 kommt es dann zum Aufstecken der Metallklammer 52 auf den Aluminiumflachleiter 42.
  • Die beiden Schenkel der U-förmigen Metallklammer 52 sind als Federelemente 58, 58' ausgebildet und klemmen den Aluminiumflachleiter 42 zwischen sich ein, so dass eine zuverlässige elektrische Verbindung 40 zwischen dem Aluminiumflachleiter 42 und dem Anschlusselement 50 gewährleistet wird.
  • Bei dem Gehäuse 54 handelt es sich vorzugsweise um eine Stromverteilerbox, die eine Mehrzahl elektrischer Abgriffe 60 zum Anschluss elektrischer Verbraucher aufweist. Das Gehäuse 54 kann weiterhin insbesondere auch als Sicherungsbox ausgebildet sein und Sicherungen 62 für die einzelnen Abgriffe 60 umfassen.
  • Durch das Gehäuse 54 wird die elektrische Verbindung 40 vor Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen aus der Umgebung geschützt, so dass die Lebensdauer der elektrischen Verbindung 40 erhöht wird. Der Aluminiumflachleiter 42 kann insbesondere dadurch vor Korrosion geschützt werden, dass er nur innerhalb des Gehäuses 54, insbesondere innerhalb des Kontaktierungsraums 56 abisoliert ist.
  • Die Fig. 4a-d zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Systems und der Verbindung. Das System 70 umfasst einen Aluminiumflachleiter 72 mit einer Isolierung 74 sowie ein Anschlusselement 76 mit einer Metallklammer 78. Die Metallklammer 78 weist einen ersten Schenkel 80 mit einer ersten Kontaktfläche 82 und einen zweiten Schenkel 84 mit einer zweiten Kontaktfläche 86 auf, wobei die zwei Kontaktflächen 82, 86 einander gegenüber liegen und vorzugsweise planparallel zueinander sind.
  • Der Abstand zwischen den beiden Kontaktflächen 82, 86 ist an die Dicke des Flachleiters 72 angepasst, so dass die Metallklammer 78 auf einen abisolierten Anschlussbereich 88 des Flachleiters 72 aufgeschoben werden kann, wie es in Fig. 4b dargestellt ist. Der abisolierte Anschlussbereich 88 kann wahlweise an einem Ende des Flachleiters 72 oder auch an einer anderen Position im Verlauf des Flachleiters 72 positioniert sein. Um das Aufschieben der Metallklammer 78 auf den Flachleiter 72 zu erleichtern, ist der Raum zwischen den beiden Schenkeln 80, 82 am Ende der beiden Schenkel aufgeweitet, beispielsweise durch an den Enden der Schenkel 80,84 vorgesehene Fasen 90.
  • Um eine dauerhafte, elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Flachleiter 72 und dem Anschlusselement 76 bzw. der Metallklammer 78 herzustellen, wird die Metallklammer 78 nach dem Aufschieben auf den Flachleiter 72 mit diesem im Bereich der Schenkel 80, 84 punktverschweißt. Zu diesem Zweck werden die auf gegenüberliegenden Seiten des Flachleiters 72 positionierten Schenkel 80, 84 jeweils mit einer Schweißelektrode 92, 94 kontaktiert, durch die sodann ein Schweißstrom durch die Schenkel 80, 84 und den Flachleiter 72 geleitet wird, so dass die Schenkel 80,84 und der Flachleiter 72 miteinander verschweißt werden. Durch den Schweißstrom werden auch mögliche Oxidschichten auf dem Flachleiter 72 aufgebrochen, so dass es zu einer guten elektrischen Verbindung 95 zwischen dem Flachleiter 72 und den Schenkeln 80, 84 der Metallklammer 78 kommt.
  • Für das Punktverschweißen der Metallklammer 78 mit dem Flachleiter 72 hat sich das in Fig. 4c illustrierte, sogenannte DeltaSpot-Schweißverfahren als besonders geeignet erwiesen. Beim sogenannten DeltaSpot-Schweißverfahren wird zwischen den Elektroden 92, 94 und den damit elektrisch zu kontaktierenden Bauteilen, vorliegend also den Schenkeln 80, 84 der Metallklammer 78, jeweils ein Elektrodenband 96, 98 angeordnet, so dass die Elektroden 92, 94 nicht in direkten mechanischen Kontakt mit den damit elektrisch zu kontaktierenden Schenkeln 80, 84 kommen. Das Elektrodenband 96, 98 wird nach jeder Punktschweißung um ein Stück weitertransportiert (vgl. Pfeile 100 in Fig. 4c), so dass für jede Punktschweißung eine "frische" Elektrodenbandoberfläche verwendet wird. Auf diese Weise lassen sich auch bei einer Vielzahl hintereinander ausgeführter Schweißvorgänge saubere Schweißpunkte mit gleichbleibender Schweißqualität erzeugen. Nach dem Schweißvorgang ist die Metallklammer 78 dann wie in Fig. 4d dargestellt durch eine Schweißverbindung 102 mit dem Flachleiter 72 fest und elektrisch leitfähig verbunden.
  • Anstatt durch eine Schweißverbindung 102 können die Metallklammer 78 und der Flachleiter 72 auch form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden, beispielsweise durch eine Nietverbindung 104, wie es bei dem in Fig. 5 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiel des Systems der Fall ist. Für einander entsprechende Komponenten werden in Fig. 5 dieselben Bezugszeichen wie in den Fig. 4a-d verwendet.
  • Für die Nietverbindung (oder auch für eine Schraubverbindung) können in den Schenkeln 80, 84 entsprechende Bohrungen 106,108 vorgesehen sein. Alternativ können die Schenkel 80, 84 und der Flachleiter 72 auch gemeinsam durchbohrt werden, wenn die Metallklammer 78 auf den Flachleiter 72 aufgesteckt ist.
  • Das Anschlusselement 76 kann insbesondere als Anschlussstück bzw. Kabelschuh verwendet werden, um eine weitere elektrische Komponente an den Flachleiter 72 anzuschließen. Zu diesem Zweck weist die Metallklammer 78 vorzugsweise eine Anschlussfläche 109 auf, um die Metallklammer 78 mit einer weiteren elektrischen Komponente, wie zum Beispiel einem Kabel, verbinden zu können. In Fig. 4a wird die Anschlussfläche 109 der Metallklammer 78 durch einen blechförmigen Abschnitt 110 gebildet, der an der Verbindungsstelle der beiden Schenkel 80, 84 ansetzt und mit diesen im Querschnitt eine Y-Form bildet. An die Anschlussfläche 109 des Abschnitts 110 kann eine elektrische Komponente wie zum Beispiel ein Kabel angeschweißt werden.
  • Alternativ kann der blechförmige Abschnitt 110 der Metallklammer 78 wie in Fig. 5 dargestellt eine Bohrung 112 aufweisen, so dass zum Beispiel ein Kabel mit dem blechförmigen Abschnitt 110 verschraubt oder vernietet werden kann. Insbesondere kann das Anschlusselement 76 neben der Metallklammer 78 ein damit verbundenes Kabel umfassen und so ein vorkonfektioniertes Anschlusselement 76 bilden.
  • Die Fig. 6a-c zeigen weitere Ausgestaltungen des Anschlusselements 76 und insbesondere des Anschlussbereichs der Metallklammer 78. Einander entsprechende Teile sind wiederum mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Das Anschlusselement 76' in Fig. 6a umfasst ein flexibles Kabel 114, das elektrisch mit der Metallklammer 78 verbunden ist, indem ein Ende des Kabels 114 bzw. eine am Ende des Kabels 114 vorgesehene Buchse bzw. Kabelschuh 116 auf die Anschlussfläche 109 aufgeschweißt ist, beispielsweise durch Ultraschallschweißen. Die Metallklammer 78 und das aufgeschweißte Kabel 114 können für das System als vorkonfektioniertes Anschlusselement 76' bereitgestellt werden.
  • Das Anschlusselement 76" in Fig. 6b umfasst einen Anschlussbolzen 118, der auf die Anschlussfläche 109 der Metallklammer 78 geschweißt ist, beispielsweise durch Reibschweißen. Auf diese Weise lassen sich verschiedene Kabel oder Komponenten mit dem Bolzen 118 verbinden.
  • Das Anschlusselement 76"' in Fig. 6c umfasst eine Metallklammer 78' mit zwei Schenkeln 80, 84 sowie ein Kabel 120 mit aufgesteckter Buchse 122, das mit einer an der Verbindung der beiden Schenkel 80, 84 angeordnete Anschlussfläche 124 verschweißt ist, insbesondere durch Reibschweißen. Die Metallklammer 78' und das damit verschweißte Kabel 120 können für das System als vorkonfektioniertes Anschlusselement 76"' zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Metallklammer 78 bzw. 78' kann jeweils als einteiliges Bauteil hergestellt sein, zum Beispiel durch Extrusion eines Metallprofils mit entsprechendem Querschnitt und anschließendem Trennen des Metallprofils in einzelne Metallklammern.
  • Alternativ kann die Metallklammer 78 bzw. 78' auch mehrteilig ausgebildet werden. Die Fig. 7a-b zeigen ein Ausführungsbeispiel für eine solche mehrteilige Metallklammer 78".
  • Die Metallklammer 78" ist zweiteilig ausgebildet mit einem ersten Metallklammerteil 126 und einem zweiten Metallklammerteil 128, wobei das erste Metallklammerteil 126 den ersten Schenkel 80 und das zweite Metallklammerteil 128 den zweiten Schenkel 84 umfasst. Die Metallklammerteile 126,128 weisen jeweils zueinander korrespondierende Verbindungsmittel 130 auf, um die beiden Metallklammerteile miteinander verbinden zu können, die dann wie in Fig. 7b dargestellt die Metallklammer 78" bilden. Die Verbindungsmittel 130 können wie in Fig. 7a dargestellt als zueinander korrespondierende Zapfen und Ausnehmungen mit Presspassung ausgebildet sein, so dass die beiden Metallklammerteile durch Pressen der Zapfen in die Ausnehmungen miteinander verbunden werden können. Alternativ sind zum Beispiel auch Clip- bzw. Rastverbindungen denkbar. Die Metallklammerteile 126,128 können beispielsweise als Stanzteil und damit besonders preisgünstig hergestellt werden.
  • Fig. 8 zeigt einen Aluminiumflachleiter 132, an den exemplarisch verschiedene Anschlusselemente 134, 136, 138, 140 angeschlossen sind. Anschlusselement 134 ist wie das in Fig. 4a dargestellte Anschlusselement 76 ausgebildet mit einer zusätzlichen Bohrung 112 im blechförmigen Abschnitt 110 der Metallklammer 78, um die Metallklammer 78 mit einer weiteren Komponente verschrauben oder vernieten zu können. Anschlusselement 136 ist wie das in Fig. 6c dargestellte Anschlusselement 76"' ausgebildet mit einem an die Metallklammer 78' angeschweißten Kabel 120. Anschlusselement 138 ist wie das Anschlusselement 76" aus Fig. 6b ausgebildet mit einem auf den blechförmigen Abschnitt 110 der Metallklammer 78 aufgeschweißten Bolzen 118 zum Anschluss an eine weitere Komponente. Anschlusselement 140 ist wie das in Fig. 6a dargestellte Anschlusselement 76' ausgebildet mit einem auf den blechförmigen Abschnitt 110 der Metallklammer 78 geschweißten flexiblen Kabel 114.
  • Zum Anschluss der jeweiligen Anschlusselemente wird der Flachleiter 132 in den entsprechenden Bereichen abisoliert. Anschließend wird die jeweilige Metallklammer auf den Flachleiter aufgeschoben und anschließend mit dem Flachleiter 132 verschweißt, beispielsweise mit dem in Fig. 4c illustrierten DeltaSpot-Punktschweißverfahren, bzw. verschraubt oder vernietet. Die Anschlusselemente können wie am Beispiel von Anschlusselemente 140 dargestellt an einem Ende des Flachleiters oder wie am Beispiel der Anschlusselemente 134, 136 und 138 dargestellt, im Verlauf des Flachleiters an diesen angeschlossen werden. Weiterhin können die Anschlusselemente unter verschiedenen Winkeln auf den Flachleiter aufgesteckt werden, beispielsweise senkrecht (wie bei Anschlusselement 134 bzw. 136) oder auch unter einem schrägen Winkel zum Verlauf des Flachleiters 132 (wie bei Anschlusselement 138 bzw. 140).
  • Die einzelnen elektrischen Verbindungen zwischen Flachleiter 132 und den Anschlusselementen 134,136,138 bzw. 140 können nach dem Verschweißen, Verschrauben bzw. Vernieten mit einem Schrumpfschlauch oder einem Gehäuse umgeben werden (wie es in Fig. 8 für das Anschlusselement 136 durch die strichpunktierten Linien 142 dargestellt ist). Dadurch kann zum einen ein Berührungsschutz und zum anderen ein Korrosionsschutz erreicht werden. Für den Korrosionsschutz kann zusätzlich oder alternativ auch ein Polfett auf die jeweilige elektrische Verbindung aufgetragen werden, beispielsweise auf den Flachleiter 132 oder die jeweilige Metallklammer, bevor die Metallklammer auf den Flachleiter aufgeschoben wird.
  • Damit erlauben das vorliegend beschriebene Anschlusselement bzw. dessen Ausführungsformen und das dieses umfassende System äußerst flexible Anschlussmöglichkeiten für einen Flachleiter.
  • Die Fig. 9a-b zeigen ein alternatives System 200 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Aluminiumflachleiter 202 und einem elektrischen Anschlusselement 204, das ein Anschlussprofil 206 mit einer ebenen Kontaktfläche 208 aufweist, die flächig mit dem Aluminiumflachleiter 202 kontaktiert wird und dann wie in Fig. 9a dargestellt mittels einer Schweißverbindung 210 oder alternativ wie in Fig. 9b dargestellt mit einer mechanischen Verbindung, insbesondere einer Nietverbindung 212 mit dem Aluminiumflachleiter 202 fest und elektrisch leitfähig verbunden wird. Die Schweißverbindung 210 kann beispielsweise mittels Punktschweißen, insbesondere mit dem DeltaSpot-Schweißverfahren hergstellt werden. Das Anschlussprofil 206 weist vorzugsweise wie in Fig. 9a-b dargestellt eine stufige Form auf, wobei ein Kontaktbereich 214 mit der Kontaktfläche 208 zum Anschluss an den Flachleiter 202 durch eine Stufe 216 von einem Abschnitt 218 mit einer Anschlussfläche zum Anschluss an eine weitere elektrische Komponente getrennt ist. Auf diese Weise ist eine flachere Bauweise möglich. Der Abschnitt 218 kann auch wie in Fig. 6a-c für die Metallklammer dargestellt ausgebildet sein. Das System 200 und die dadurch bewirkte Verbindung stellen jeweils selbständige erfinderische Lehren dar.
  • Die anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen weiterhin auch Ausführungsbeispiele für ein System und eine elektrische Verbindung gemäß einer alternativen Lehre dar, wenn die Aluminiumflachleiter gemäß der Ausführungsbeispiele durch einen Flachleiter aus einem anderen Material, insbesondere einem anderen Metall wie zum Beispiel Kupfer ersetzt werden.
  • Mit den zuvor beschriebenen Systemen und den damit hergestellten elektrischen Verbindungen ist damit eine einfache und zuverlässige elektrische Kontaktierung von Flachleitern, insbesondere Aluminiumflachleitern möglich, die zudem nur geringen Bauraum erfordert.

Claims (18)

  1. System (2, 38, 70) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung (12, 12', 20, 20', 20", 40, 95), umfassend:
    - einen als Kraftfahrzeugenergieleiter, insbesondere Kraftfahrzeugbatterieleiter, ausgebildeten Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72,132) und
    - ein elektrisches Anschlusselement (8, 8', 28, 46, 50, 76, 76', 76", 76"', 134,136, 138,140), das dazu eingerichtet ist, derart an den Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) angeschlossen zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) und dem Anschlusselement (8, 8', 28, 46, 50, 76, 76', 76", 76"', 134, 136, 138, 140) eine elektrische Verbindung (12,12', 20, 20', 20", 40, 95) hergestellt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Anschlusselement (8, 8', 28, 46, 50, 76, 76', 76", 76"', 134, 136, 138, 140) eine Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") umfasst, die dazu eingerichtet ist, derart seitlich auf den Aluminiumflachleiter (4, 22,42, 72, 132) aufgesteckt zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72,132) und der Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") eine elektrische Verbindung hergestellt wird.
  2. System nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") dazu eingerichtet ist, über eine Schmalseite des Aluminiumflachleiters (4, 22,42, 72, 132) derart seitlich auf den Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) aufgesteckt zu werden, dass zwischen dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) und der Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") eine elektrische Verbindung hergestellt wird.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet ist oder dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet dass der Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) zumindest in einem zum Anschluss des elektrischen Anschlusselements (8, 8', 28, 46, 50, 76, 76', 76", 76"',134, 136, 138, 140) vorgesehenen Anschlussbereich (16, 16', 57, 88) mit einer leitfähigen Beschichtung (18, 26, 46) versehen ist, wobei die Beschichtung (18, 26, 46) vorzugsweise edler ist als die Aluminiumlegierung des Aluminiumflachleiters (4, 22, 42, 72, 132).
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") U- oder Y-förmig ausgebildet ist.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") ein Federelement (32, 32', 58, 58') umfasst, das dazu ausgebildet ist, die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") kraftschlüssig am Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) zu halten.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (16, 16', 57, 50, 76, 76', 76", 76"', 134,136,138,140) ein Gehäuse (54) umfasst, in dem ein Kontaktierungsraum (56) vorgesehen ist, dass der Aluminiumflachleiter (4, 22, 42) derart durch das Gehäuse (54) hindurchführbar ist, dass ein Abschnitt des Aluminiumflachleiters (4, 22, 42, 72, 132) durch den Kontaktierungsraum (56) verläuft, und dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") derart angeordnet ist, dass sie seitlich auf den durch den Kontaktierungsraum (56) verlaufenden Abschnitt des Aluminiumflachleiters (4, 22, 42, 72, 132) aufsteckbar ist.
  8. System nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gehäuse (54) um das Gehäuse eines Stromverteilers und/oder einer Sicherungsbox handelt.
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") einen ersten Schenkel (80) mit einer ersten Kontaktfläche (82) und einen zweiten Schenkel (84) mit einer der ersten Kontaktfläche (82) gegenüberliegenden zweiten Kontaktfläche (86) aufweist, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kontaktfläche (82,86) an die Dicke des Aluminiumflachleiters (4, 22,42, 72, 132) angepasst ist, so dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") mit dem ersten und dem zweiten Schenkel (80, 84) auf den Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72,132) aufsteckbar ist, wobei die Schenkel (80, 84) insbesondere so ausgebildet sind, dass die erste und/oder zweite Kontaktfläche (82,86) im aufgesteckten Zustand flächig an den Breitseiten des Aluminiumflachleiters (4, 22, 42, 72, 132) anliegt.
  10. System nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") zwei miteinander verbundene, vorzugsweise kraft- und/oder formschlüssig untereinander verbundene, Metallklammerteile (126,128) aufweist, wobei das eine Metallklammerteil (126) den ersten (80) und das andere Metallklammerteil (128) den zweiten Schenkel (84) umfasst.
  11. Elektrische Verbindung (12, 12', 20, 20', 20", 40, 95), insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen (6), hergestellt unter Verwendung eines Systems (2, 38, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    - wobei die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") des elektrischen Anschlusselements (8, 28, 50, 76, 76', 76", 76"', 134, 136, 138, 140) derart seitlich auf den Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) aufgesteckt ist, dass der Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72,132) und die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") elektrisch verbunden sind.
  12. Elektrische Verbindung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") kraft- und/oder formschlüssig mit dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) verbunden ist, vorzugsweise mittels einer Press- und/oder Quetschverbindung.
  13. Elektrische Verbindung nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") stoffschlüssig mit dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) verbunden, vorzugsweise verschweißt ist, insbesondere durch Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Widerstandspunktschweißen oder Reibpunktschweißen.
  14. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") schräg zum Verlauf des Aluminiumflachleiters (4, 22, 42, 72, 132) auf den Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) aufgesteckt ist.
  15. Elektrische Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Anschlusselement (8, 8', 28, 50, 76, 76', 76", 76"', 134,136,138,140) ein Gehäuse (54) umfasst, in dem ein Kontaktierungsraum (56) vorgesehen ist, dass der Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72,132) derart durch das Gehäuse (54) hindurchgeführt ist, dass ein Abschnitt des Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) durch den Kontaktierungsraum (56) verläuft, und dass die Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") seitlich auf den durch den Kontaktierungsraum (56) verlaufenden Abschnitt des Aluminiumflachleiters (4, 22, 42, 72, 132) aufgesteckt ist.
  16. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung (12, 12', 20, 20', 20", 40) nach einem der Ansprüche 11 bis 15 unter Verwendung eines Systems (2, 38, 70) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend folgende Schritte:
    - Abisolieren des Aluminiumflachleiters (4, 22,42,72,132) in einem Anschlussbereich (16, 16', 57, 88), und
    - seitliches Aufstecken der Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") auf den Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72,132) im Anschlussbereich (16, 16', 57, 88) derart, dass eine elektrische Verbindung (12, 12', 20, 20`, 20", 40, 95) zwischen dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132) und der Metallklammer (10, 10', 30,52, 78, 78', 78") hergestellt wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, weiter umfassend:
    - kraft- und/oder formschlüssiges Verbinden der Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") mit dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132), vorzugsweise unter Herstellung einer Press- und/oder Quetschverbindung.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, weiter umfassend:
    - stoffschlüssiges Verbinden der Metallklammer (10, 10', 30, 52, 78, 78', 78") mit dem Aluminiumflachleiter (4, 22, 42, 72, 132), vorzugsweise Verschweißen, insbesondere durch Ultraschallschweißen, Laserschweißen, Widerstandspunktschweißen oder Reibpunktschweißen.
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