WO2017167730A1 - Elektrische verbindungsleitung - Google Patents

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WO2017167730A1
WO2017167730A1 PCT/EP2017/057278 EP2017057278W WO2017167730A1 WO 2017167730 A1 WO2017167730 A1 WO 2017167730A1 EP 2017057278 W EP2017057278 W EP 2017057278W WO 2017167730 A1 WO2017167730 A1 WO 2017167730A1
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WO
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contact element
electrical
line
individual wires
transition
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/057278
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Kasser
Swindhard Packebusch
Original Assignee
Delphi Technologies, Inc.
Delphi France Sas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delphi Technologies, Inc., Delphi France Sas filed Critical Delphi Technologies, Inc.
Publication of WO2017167730A1 publication Critical patent/WO2017167730A1/de

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Classifications

    • 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
    • H01R4/625—Soldered or welded connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/11—End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
    • H01R11/12—End pieces terminating in an eye, hook, or fork
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/03—Contact members characterised by the material, e.g. plating, or coating materials

Definitions

  • the present invention relates to an electrical connection line, consisting of an aluminum line and a, consisting essentially of copper, contact element and a method for producing such a connecting line.
  • the automotive industry seeks to develop vehicles that have a relatively low fuel consumption in order to reduce carbon dioxide emissions and contribute to climate protection.
  • One approach to reducing fuel consumption and hence carbon dioxide emissions is by reducing the weight of the vehicle.
  • the search for ways to replace materials with relatively high weight by lighter materials, so that the vehicle components can be made of lightweight materials is increasingly sought.
  • efforts are also being made to reduce the weight of the wiring of a vehicle by replacing the copper typically used in cables as conductor material with lightweight alternatives.
  • One possible conductor material which is suitable in principle for the replacement of copper conductors, is aluminum, which as a light metal has a low density and thus a low intrinsic weight.
  • a disadvantage is that when using aluminum as a conductor material in combination with electrical contact elements, which are typically made of copper, at the contact point between copper and aluminum in the presence of an electrolyte, such as salt water, and atmospheric oxygen corrosion processes occur. These corrosion processes are particularly pronounced in the case of direct contact of copper and aluminum, since according to the electrochemical series there is a considerable difference between the standard potentials (normal potentials) of aluminum and copper and thus a high driving force for the corrosion reaction. Galvanic corrosion reduces the amount of aluminum as a less noble metal compared to copper, which significantly reduces the electrical conductivity at the contact points between the conductor material and the contact element, and therefore a need for reliable corrosion protection when using aluminum-containing Conductor material in combination with an electrical contact element made of copper.
  • the contact elements are stamped out of copper sheets.
  • the copper sheets may be partially or completely coated with other metals.
  • the copper surface is exposed at the punching surfaces exposed by the punching process and can react electrolytically with adjacent metals. To prevent this, it would be necessary to recoat the stamping surfaces in the relevant areas with corresponding metals.
  • this method is expensive in practice.
  • the invention is therefore based on the object to provide an electrical connection line and a method for their preparation in which a combination of aluminum-containing conductor material and a copper existing contact element can be used, wherein the corrosion between these parts is limited to a minimum.
  • the object is solved by the subject matter of claim 1 and by a method according to claim 14.
  • an electrical connection line which comprises an electrical line with a plurality of individual wires and a contact element.
  • the contact element has a flat connection region with two mutually parallel surfaces, wherein at least a part of the connection region is designed as a fastening surface for fastening the individual cores.
  • the attachment surface is shaped such that the two end edges of the first surface lying opposite to one another along a longitudinal axis of the connection region merge with the respective two opposite end edges of the second surface to form a connection edge.
  • a first transition surface extending from a first end edge of the second surface and a second transition surface extending from a second end edge of the second surface are formed.
  • the transitional surfaces extend at a first angle of less than 45 degrees to the second surface.
  • the plurality of individual wires is fanned out from the longitudinal axis and arranged on the mounting surface so that it forms a closed layer on the mounting surface.
  • the method for producing an electrical connection line comprises providing an inventive contact element and an electrical line having a multiplicity of individual wires.
  • the individual wires are positioned on the mounting surface so that the entire mounting surface is covered with the individual wires.
  • the individual wires are then welded to the mounting surface of the contact element.
  • the inventive contact element which is used in the inventive connection line, no longer has regular (vertical) punched surfaces in the connection area.
  • the punched surfaces extend in each case from an outer edge of the copper sheet into the copper material. How are the punching surfaces (punched edges) tilted inwards, so to speak. This can be done by deforming or removing the copper material. This results in a shape that could be described as trapezoidal in cross section.
  • the now tilted inward punching surfaces are covered by a large number of individual cores.
  • the fusion of the individual wires with the contact element in the connection region is carried out by means of ultrasound.
  • Ultrasonic welding works best when two flat parts in a plane are moved against each other. If one or both parts are not level at the interface, special care is required.
  • the contact element in the connection region is not uniformly flat (oblique surfaces) and the surface that forms the multiplicity of individual cores is (in) homogeneous, the welding process must be adapted in each case to the geometry of the contact element line and welding tool. Basically, the more the surfaces dive into the material, the better the welding result. As a result, of course, the cross section of the contact element in the connection area becomes smaller.
  • the transition surfaces are flat surfaces. Flat surfaces can be easily formed into the contact element and also do not tend to dirty so quickly. Ultrasonic welding can be better controlled on plane surfaces.
  • the attachment surface is formed by the transition surfaces and a part of the first surface. This geometry ensures that a sufficient conductor cross-section of the contact element is maintained.
  • the transition surfaces with the first surface form a second angle that is greater than 45 degrees.
  • the surface geometry of the attachment surface can be specified. At very small first angles it can happen that there is no remnant of the first surface in the mounting surface, because the transition surfaces meet directly.
  • the cross-sectional profile of the attachment surface would then correspond to a triangle.
  • the attachment profile would show only the second surface and the two transition surfaces.
  • the first angle (Y1) is in a range of 10 to 30 degrees. At a relatively shallow angle, a particularly good ultrasonic welding result is achieved. Preference is given to the individual cores, which are fused to the mounting surface. The fused with the mounting surface single wires form a protective, mechanically stable and highly conductive layer.
  • the second surface has an aluminum coating in the region between the connecting edges. This coating can be applied by electroplating or already rolled onto the copper sheet. In combination with the layer, which is formed from the plurality of individual cores, forms a circulating the ring of aluminum around the contact element, which reduces the corrosion-sensitive surface.
  • the plurality of individual wires of the electrical line made of aluminum or an aluminum alloy and the contact element made of copper or a copper alloy.
  • the connecting line is particularly easy with good electrical properties.
  • the invention further relates to a contact element for the electrical connection line, which has a flat connection region with two mutually parallel surfaces, wherein at least a part of the connection region is designed as a fastening surface.
  • the attachment surface is shaped in such a way that the two end edges of the first surface which lie opposite one another along a longitudinal axis of the connection region are in each case connected to the two opposite end edges of the second surface
  • first transition surface extending from a first end edge of the second surface, and a second transition surface extending from a second end edge of the second surface are formed.
  • the transition surfaces extend at a first angle (Y1) of less than 45 degrees to the second surface.
  • the first surface and the second surface outside the mounting surface on a metallic coating.
  • a metallic coating protects the surface of the contact element against corrosion.
  • the metallic coating is preferably coated with tin or a tin alloy.
  • a coating with tin or a tin alloy can be carried out particularly easily in production.
  • the means for mechanical fastening can z.
  • the holding area may alternatively have a recess which holds a cable tie which is placed around the contact element and the electrical line in position.
  • all other conceivable means, such as bonding, binding, etc. can be used to fix the electrical line to the holding area.
  • the longitudinal axes of the electrical line is aligned with the longitudinal axis of the contact element and the plurality of individual cores are fanned over the Befestigunsthesis.
  • the round bundle of individual veins becomes a flat fan. By fanning the multitude of individual cores, a larger area can be covered by the individual cores.
  • the individual wires are welded by means of ultrasound to the contact element.
  • a closed aluminum layer can be produced on the mounting surface by means of ultrasonic welding.
  • Fig. 1a shows an end portion of a connecting line according to the prior art.
  • Fig. Lb shows a plan view of a contact element according to the prior art.
  • Fig. Lc shows the mounting portion of a contact element of the prior art in a sectional view.
  • Fig. 2a shows a plan view of an end portion of the inventive connecting line.
  • Fig. 2b shows the mounting portion of the inventive contact element with fixed wires in a sectional view.
  • Fig. 2c shows the mounting portion of the inventive contact element with attached wires in a sectional view.
  • Fig. 3a shows a plan view of the inventive contact element.
  • 3b shows the attachment region of the inventive contact element in a sectional view.
  • 3c shows the fastening region of the inventive contact element in a sectional view.
  • Fig. 4a shows a plan view of the inventive contact element with holding means.
  • 4b shows a top view of the inventive contact element with alternative holding means.
  • Fig. La shows an end portion of an electrical connection line 1 according to the prior art.
  • the electrical connection line 1 comprises an electrical line 20 having a plurality of individual cores 21 and a contact element 10.
  • the contact element 10 has a flat connection region with two mutually parallel surfaces, wherein at least a part of the connection region as fastening surface 40 for fastening the individual wires 21 is executed.
  • An edge surface 13 extends around the contact element 10.
  • the contact region 50 extends from the attachment surface 40.
  • the contact region 50 has an opening 55 for attaching the contact element 10 to a counterpart.
  • Fig. Lb shows a plan view of a contact element 10 according to the prior art.
  • the contact element has a flat connection region 18 with two mutually parallel surfaces 1 1, 12, wherein at least a part of the connection region 18 is designed as a fastening surface 40 for fastening the individual cores 21.
  • the attachment surface 40 extends over a portion along a longitudinal axis (X) of the connection region 18. It is bounded by the opposite end edges 14, 15 of the first surface 1 1.
  • The, the first surface 1 1 opposite, second surface 12 also has two opposite end edges 16, 17th
  • Fig. Lc shows the mounting portion of a contact element of the prior art in a sectional view.
  • the second surface 12 lying opposite the first surface 11 also has two distinct faces. opposite end edges 16, 17.
  • the first surface 1 1 is connected to the second surface 12 via the edge surface 13.
  • FIG. 2 a shows that the electrical line 20 and the contact element 10 are connected to one another along a fastening path 45.
  • Length of the connecting pieces 45 and the distance of the opposite end edges 14, 15 determine the size of the mounting surface 40 on the first surface 1 1.
  • the individual wires 21 are distributed over the mounting surface 40 and fused with it.
  • Fig. 2b shows the mounting portion 40 of the inventive contact element 10 with attached (fused) wires 21.
  • the mounting surface 40 is shaped so that the two opposite end edges 14, 15 of the first surface 1 1 with the two opposite end edges 16, 17 of second surface 12, each to a new connecting edge 46, 47 unite.
  • the deformation of the edge surface 13, into the material of the contact element 10, creates transition surfaces 41, 42 which extend from the end edges 16, 17 of the second surface 12.
  • the transition surfaces (41, 42) extend at a first angle Y.sub.1 to the second surface 12 in the direction of the first surface 1.sub.1.
  • the original portion of the first planar surface 11 of the attachment surface 40 becomes smaller and a planar intermediate surface 43 remains
  • the transition surfaces form an angle Y2 with the intermediate surface at the connecting edge.
  • the plurality of individual cores 21 are fanned out from the longitudinal axis X, and arranged on the mounting surface 40 so that it forms a closed layer on the mounting surface 40.
  • FIG. 3a shows the inventive contact element 10 in a plan view.
  • the contact element is designed symmetrically to the longitudinal axis X.
  • the attachment surface 40 is divided here into three subregions. From the longitudinal axis X, which here also forms the central axis, an intermediate surface 43 extends to the connecting edges 46, 47. Where the interface 43 meets the transition surfaces 41, 42, end edges 14, 15 are formed.
  • the surfaces 41, 42, 43 forming the attachment surface 40 are planar surfaces and at the joint edges 14, 15 at low angles Y1 to each other , connected with each other.
  • the transition surfaces 41, 42 are connected to the second surface 12 at the connecting edges 46, 47 at an acute angle Y2.
  • 3b shows a sectional view of the attachment region of the inventive contact element, wherein it can be seen how the edge surfaces 13 in the attachment region 40 tilt over the end edges 17, 17 of the second surface 12 into the material. From the edge surface arise, with a corresponding manufacturing process, essentially the transition surfaces 41, 42.
  • FIG. 3 c once again shows a contact element 10 provided with an aluminum coating 44.
  • FIG. 4 a shows an embodiment of the inventive contact element 10 with holding means, which is arranged in a holding region 51.
  • the holding portion 51 is disposed adjacent to the fixing portion 40.
  • the holding means is designed here in the form of two arms 52.
  • the arms 52 are formed integrally with the Maiselemt 10 and arranged so that they can be bent around the electrical line 20 and thus enclose the conduit. As a result, the line 20 is held firmly on the contact element 10.
  • FIG. 4b shows a further embodiment of an inventive contact element 10 with an alternative holding means.
  • the contact element 10 is fixed to the electric wire 20 by means of a cable tie (not shown).
  • the contact element 10 has recesses 53 in the holding region 51.
  • the cable tie has with the recesses 53 a guide that secures him from slipping.

Landscapes

  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

Eine elektrische Verbindungsleitung (1) umfassend eine elektrische Leitung (20) mit einer Vielzahl von Einzeladern (21) und einem Kontaktelement (10), das Kontaktelement weist einen flachen Anschlussbereich (18) mit zwei parallel zueinander verlaufenden Oberflächen (11, 12) auf, wobei zumindest ein Teil des Anschlussbereichs als Befestigungsfläche(40) zum Befestigen der Einzeladern ausgeführt ist, die Befestigungsfläche ist so geformt, dass sich die zwei, entlang einer Längsachse (X) des Anschlussbereiches, gegenüberliegenden Endkanten (14, 15) der erste Oberfläche (11) mit den jeweils zwei gegenüberliegenden Endkanten (16,17) der zweiten Oberfläche (12) zu jeweils einer Verbindungskante (46, 47) vereinigen, wobei eine ersten Übergangsfläche (41), die sich von einer ersten Endkante (16) der zweiten Oberfläche (12) erstreckt, und eine zweite Übergangsfläche (42), die sich von einer zweiten Endkante (17) der zweiten Oberfläche (12) erstreckt, gebildet werden, die Übergangsflächen (41, 42) erstrecken sich in einem ersten Winkel (Y1) von kleiner 45 Grad zur zweiten Oberfläche, die Vielzahl der Einzeladern ist ausgehend von der Längsachse (X) aufgefächert und so auf der Befestigungsfläche angeordnet, dass sie eine geschlossene Schicht auf der Befestigungsfläche bildet.

Description

Elektrische Verbindungsleitung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsleitung, bestehend aus einer Aluminiumleitung und einem, im Wesentlichen aus Kupfer bestehendem, Kontaktelement sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsleitung.
In Anbetracht der Belange des Klimaschutzes kommt der Verringerung des Ausstoßes von Treibhausgasen, wie z.B. Kohlendioxid, eine besondere Bedeutung zu. Daher ist die Automobilindustrie bestrebt, Fahrzeuge zuentwickeln, welche einen verhältnismäßig geringen Kraftstoffverbrauch aufweisen, um auf diese Weise die Kohlendioxidemissionen zu senken und einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. Ein Ansatz, den Kraftstoffverbrauch und somit den Kohlendioxidausstoß zu senken, beruht auf der Reduktion des Gewichts des Fahrzeugs. Um eine Gewichtseinsparung zu erreichen, wird verstärkt nach Möglichkeiten gesucht, Werkstoffe mit verhältnismäßig hohem Gewicht durch leichtere Materialien zu ersetzen, so dass die Fahrzeugkomponenten aus Leichtbaumaterialien gefertigt werden können. Gemäß diesem Konzept bestehen Bestrebungen, auch das Ge- wicht der Verkabelung eines Fahrzeugs zu verringern, indem das typischerweise in Kabeln als Leitermaterial verwendete Kupfer durch leichtgewichtige Alternativen ersetzt wird. Ein mögliches, prinzipiell für den Ersatz der Kupferleitungen geeignetes Leitermaterial stellt Aluminium dar, das als Leichtmetall eine niedrige Dichte und somit ein geringes Eigenge- wicht aufweist.
Nachteilig ist jedoch, dass bei der Verwendung von Aluminium als Leitermaterial in Kombination mit elektrischen Kontaktelementen, welche typischerweise aus Kupfer gefertigt sind, an der Kontaktstelle zwischen Kup- fer und Aluminium in Gegenwart eines Elektrolyten, wie z.B. Salzwasser, und Luftsauerstoff Korrosionsvorgänge auftreten. Diese Korrosionsvorgänge sind im Fall des direkten Kontaktes von Kupfer und Aluminium besonders ausgeprägt, da gemäß der elektrochemischen Spannungsreihe einebeträchtliche Differenz zwischen den Standardpotentialen (Normalpotenti- alen) von Aluminium und Kupfer und somit eine hohe Triebkraft für die- Korrosionsreaktion vorliegt. Durch die galvanische Korrosion wird die- Menge des Aluminiums als im Vergleich zu Kupfer unedlerem Metall verringert, was die elektrische Leitfähigkeit an den Kontaktstellen zwischen- dem Leitermaterial und dem Kontaktelement signifikant herabsetzt, wes- halb ein Bedarf an einem zuverlässigen Korrosionsschutz bei der Verwendung von aluminiumhaltigem Leitermaterial in Kombination mit einem aus Kupfer gefertigten elektrischen Kontaktelement besteht.
Bei der Herstellung werden die Kontaktelemente aus Kupferblechen her- ausgestanzt. Zum Korrosionsschutz können die Kupferbleche teilweise oder ganz mit anderen Metallen beschichtet sein. Nach dem Stanzvorgang liegt die Kupferoberfläche jedoch an den durch den Stanzvorgang freigelegten Stanzflächen frei und kann elektrolytisch mit benachbarten Metallen reagieren. Um dieses zu verhindern, wäre es nötig, die Stanzflächen in den relevanten Bereichen mit entsprechenden Metallen neu zu beschichten. Dieses Verfahren ist in der Praxis jedoch kostenintensiv.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindungsleitung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, bei der eine Kombination von aluminiumhaltigem Leitermaterial und einem aus Kupfer bestehendem Kontaktelement verwendet werden kann, wobei die Korrosion zwischen diesen Teilen auf ein Minimum begrenzt wird. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst. Insbesondere durch eine elektrische Verbindungsleitung, welche eine elektrische Leitung mit einer Vielzahl von Einzeladern und einem Kontaktelement umfasst. Das Kontaktelement weist einen flachen Anschlussbereich mit zwei parallel zueinander verlaufenden Oberflächen auf, wobei zumindest ein Teil des Anschlussbereichs als Befestigungsfläche zum Befestigen der Einzeladern ausgeführt ist. Die Befestigungsfläche ist so geformt, dass sich die zwei, entlang einer Längsachse des Anschlussbereiches, gegenüberliegenden Endkanten der erste Oberfläche mit den jeweils zwei gegenüberliegenden Endkanten der zweiten Oberfläche, zu jeweils einer Verbindungskante vereinigen. Dardurch werden eine ersten Über- gangsfläche, die sich von einer ersten Endkante der zweiten Oberfläche erstreckt, und eine zweite Übergangsfläche, die sich von einer zweiten Endkante der zweiten Oberfläche erstreckt, gebildet. Die Übergangsflä- chen erstrecken sich in einem ersten Winkel von kleiner 45 Grad zur zwei- ten Oberfläche. Die Vielzahl der Einzeladern ist ausgehend von der Längsachse aufgefächert und so auf der Befestigungsfläche angeordnet, dass sie eine geschlossene Schicht auf der Befestigungsfläche bildet.
Das Verfahren zur Herstellung einer elektrische Verbindungsleitung um- fasst das Bereitstellen eines erfinderischen Kontaktelements und einer elektrischen Leitung mit einer Vielzahl von Einzeladern. Die Einzeladern werden auf der Befestigungsfläche so positioniert, dass die gesamte Befestigungsfläche mit den Einzeladern bedeckt ist. Die Einzeladern werden dann mit der Befestigungsfläche des Kontaktelements verschweißt.
Das erfinderische Kontaktelement, das bei der erfinderischen Verbindungsleitung benutzt wird, verfügt im Verbindungsbereich nicht mehr über reguläre (senkrechte) Stanzflächen. Die Stanzflächen verlaufen beim erfinderischen Kontaktelement von jeweils einer Außenkante des Kupfer- bleches in das Kupfermaterial. So werden die Stanzflächen (Stanzkanten) sozusagen nach innen gekippt. Dieses kann durch Verformen oder Entfernen des Kupfermaterials erfolgen. Daraus entsteht eine Form, die im Querschnitt als trapezförmig beschrieben werden könnte. Die nun nach innen gekippten Stanzsflächen werden durch eine Vielzahl Einzeladern bedeckt. Durch Verschmelzen der Einzeladern mit der Befestigungsfläche wird der gesamte Verbindungsbereich, inklusive der Stanzflächen, mit einer Metallschicht versehen. Dieser Aufbau vergrößert die Kontaktfläche des Kontaktelements und die Schicht schützt den Verbindungsbereich vor Korrosion. Das Verschmelzen der Einzeladern mit dem Kontaktelement im Verbindungsbereich wird mittels Ultraschall durchgeführt. Ultraschallschweißen funktioniert am besten, wenn zwei ebene Teile in einer Ebene gegeneinander bewegt werden. Ist eines oder sind beide Teile an den Berührungsfläche nicht eben, dann ist besondere Vorsicht geboten. Da das Kontaktelement im Verbindungsbereich nicht durchgängig eben ist (schräge Flächen) und die Fläche, die die Vielzahl der Einzeladern bildet, (in) homogen ist, muss das Schweißverfahren jeweils auf die Geometrie von Kontaktelementleitung und Schweißwerkzeug angepasst werden. Grundsätzlich gilt: je stärker die Flächen ins Material tauchen, desto besser ist das Schweißergebnis. Dadurch wird naturgemäß der Querschnitt des Kontaktelements im Verbindungsbereich kleiner.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Übergangsflächen ebene Flächen. Ebene Flächen lassen sich einfach in das Kontaktelement formen und neigen auch nicht so schnell dazu, zu verschmutzen. Ultraschallschweißen kann auf Ebenenflächen besser kontrolliert werden. Bevorzugt wird die Befestigungsfläche durch die Übergangsflächen und einen Teil der ersten Oberfläche gebildet. Diese Geometrie stellt sicher, dass ein ausreichender Leiterquerschnitt des Kontaktelements erhalten bleibt.
Bevorzugt bilden die Übergangsflächen mit der ersten Oberfläche einen zweiten Winkel, der größer 45 Grad ist. Durch Verändern der Winkel, die die Übergangsflächen mit der ersten und der zweiten Oberfläche bilden, kann die Oberflächengeometrie der Befestigungsfläche vorgegeben werden. Bei sehr kleinen ersten Winkeln kann es passieren, dass kein Rest der ersten Oberfläche in der Befestigungsfläche existent ist, weil sich die Übergangsflächen direkt treffen. Das Querschnittsprofil der Befestigungsfläche würde dann einem Dreieck entsprechen. Das Befestigungsprofil würde nur die zweite Oberfläche und die beiden Übergangsflächen zeigen.
Nach einer weiteren Ausführungsform liegt der erste Winkel (Yl) in einem Bereich von 10 - 30 Grad. Bei einem relativ flachen Winkel wird ein besonders gutes Ultraschallschweißergebnis erreicht. Bevorzugt sind die Einzeladern, welche mit der Befestigungsfläche verschmolzen sind. Die mit der Befestigungsfläche verschmolzenen Einzeladern bilden eine schützende, mechanisch stabile und gut leitfähige Schicht. Nach einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Oberfläche im Bereich zwischen den Verbindungskanten eine Aluminiumbeschichtung auf. Diese Beschichtung kann galvanisch aufgetragen werden oder bereits auf das Kupferblech aufgewalzt werden. In Kombination mit der Schicht, die aus der Vielzahl von Einzeladern gebildet wird, bildet sich ein umlaufen- der Ring aus Aluminium um das Kontaktelement, wodurch die korrosionsempfindliche Oberfläche reduziert wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform besteht die Vielzahl der Einzeladern der elektrischen Leitung aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und das Kontaktelement aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Dadurch wird die Verbindungsleitung bei guten elektrischen Eigenschaften besonders leicht.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kontaktelement für die elektrische Ver- bindungsleitung, welche einen flachen Anschlussbereich mit zwei parallel zueinander verlaufenden Oberflächen aufweist, wobei zumindest ein Teil des Anschlussbereichs als Befestigungsfläche ausgeführt ist. Die Befestigungsfläche ist so geformt, dass sich die zwei, entlang einer Längsachse des Anschlussbereiches, gegenüberliegenden Endkanten der ersten Ober- fläche mit den jeweils zwei gegenüberliegenden Endkanten der zweiten
Oberfläche zu jeweils einer Verbindungskante vereinigen, wobei eine erste Übergangsfläche, die sich von einer ersten Endkante der zweiten Oberfläche erstreckt, und eine zweite Übergangsfläche, die sich von einer zweiten Endkante der zweiten Oberfläche erstreckt, gebildet werden. Die Über- gangsflächen erstrecken sich in einem ersten Winkel (Yl) von kleiner 45 Grad zur zweiten Oberfläche.
Bevorzugt weisen die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche außerhalb der Befestigungsfläche eine metallische Beschichtung auf. Eine me- tallische Beschichtung schützt die Oberfläche des Kontaktelements gegen Korrosion.
Bevorzugt ist die metallische Beschichtung mit einer Beschichtung Zinn oder einer Zinnlegierung. Eine Beschichtung mit Zinn oder einer Zinnle- gierung lässt sich in der Produktion besonders einfach durchführen. Bevorzugt grenzt an die Befestigungsfläche ein Haltebereich an, der über Mittel zum mechanischen Befestigen der elektrischen Leitung am Kontaktelement dient. Die Mittel zum mechanischen Befestigen können z. B. integral aus dem Kontaktelement gefertigte Arme sein. Diese Arme können vor dem Verschweißen oder nach dem Verschweißen um die elektrische Leitung gebogen werden, um die elektrische Leitung am Kontaktteil zu halten. Der Haltebereich kann alternativ Ausnehmung aufweisen, die einen Kabelbinder, der um das Kontaktelement und die elektrische Lei- tung gelegt wird, in Position zu halten. Es können natürlich auch alle anderen denkbaren Mittel, wie kleben, binden etc. angewandt werden, um die elektrische Leitung an dem Haltebereich zu fixieren.
Vorteilhafterweise wird die Längsachsen der elektrischen Leitung an der Längsachse des Kontaktelements ausgerichtet und die Vielzahl der Einzeladern über den die Befestigunsfläche gefächert. Aus dem runden Bündel der Einzeladern wird ein flacher Fächer. Durch das Auffächern der Vielzahl der Einzeladern kann eine größere Fläche von den Einzeladern abge- dedeckt werden.
Bevorzugt werden die Einzeladern mittels Ultraschall mit dem Kontaktelement verschweißt. Durch Anpassen der Werkzeuggeometrie und der Schweißparameter lässt sich mittels Ultraschallschweißen eine geschlossene Aluminiumsschicht auf der Befestigungsfläche erzeugen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer vorteilhaften Ausführungsform rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. la zeigt einen Endbereich einer Verbindungsleitung nach dem Stand der Technik.
Fig. lb zeigt eine Draufsicht auf ein Kontaktelement nach dem Stand der Technik.
Fig. lc zeigt den Befestigungsbereich eines Kontaktelements des Stands der Technik in Schnittdarstellung. Fig. 2a zeigt eine Draufsicht auf einen Endbereich der erfinderischen Verbindungsleitung.
Fig. 2b zeigt den Befestigungsbereich des erfinderischen Kontaktelements mit befestigten Adern in Schnittdarstellung.
Fig. 2c zeigt den Befestigungsbereich des erfinderischen Kontaktelements mit befestigten Adern in Schnittdarstellung.
Fig. 3a zeigt eine Draufsicht des erfinderischen Kontaktelements.
Fig. 3b zeigt den Befestigungsbereich des erfinderischen Kontaktelements in Schnittdarstellung.
Fig. 3c zeigt den Befestigungsbereich des erfinderischen Kontaktele- ments in Schnittdarstellung.
Fig. 4a zeigt eine Draufsicht des erfinderischen Kontaktelements mit Haltemitteln. Fig. 4b zeigt eine Draufsicht des erfinderischen Kontaktelements mit alternativen Haltemitteln.
Fig. la zeigt einen Endbereich einer elektrischen Verbindungsleitung 1 nach dem Stand der Technik. Die elektrische Verbindungsleitung 1 um- fasst eine elektrische Leitung 20 mit einer Vielzahl von Einzeladern 21 und einem Kontaktelement 10. Das Kontaktelement 10 weist einen flachen Anschlussbereich mit zwei parallel zueinander verlaufenden Oberflächen auf, wobei zumindest ein Teil des Anschlussbereichs als Befesti- gungsfläche 40 zum Befestigen der Einzeladern 21 ausgeführt ist. Eine Randfläche 13 umläuft das Kontaktelement 10. Von der Befestigungsfläche 40 erstreckt sich der Kontaktierungsbereich 50. Der Kontaktierungs- bereich 50 verfügt über eine Öffnung 55 zum Befestigen des Kontaktelements 10 an einem Gegenstück.
Fig. lb zeigt eine Draufsicht auf ein Kontaktelement 10 nach dem Stand der Technik. Das Kontaktelement weist einen flachen Anschlussbereich 18 mit zwei parallel zueinander verlaufenden Oberflächen 1 1 , 12 auf, wobei zumindest ein Teil des Anschlussbereichs 18 als Befestigungsfläche 40 zum Befestigen der Einzeladern 21 ausgeführt ist. Die Befestigungsfläche 40 erstreckt sich über ein Teilstück entlang einer Längsachse (X) des Anschlussbereiches 18. Sie wird durch die gegenüberliegenden Endkanten 14, 15 der ersten Oberfläche 1 1 begrenzt. Die, der ersten Oberfläche 1 1 gegenüberliegende, zweiten Oberfläche 12 verfügt ebenfalls über zwei sich gegenüberliegenden Endkanten 16, 17.
Fig. lc zeigt den Befestigungsbereich eines Kontaktelements des Stands der Technik in Schnittdarstellung. Die, der ersten Oberfläche 1 1 gegenüberliegende, zweiten Oberfläche 12 verfügt ebenfalls über zwei sich ge- genüberliegenden Endkanten 16, 17. Die erste Oberfläche 1 1 ist mit der zweiten Oberfläche 12 über die Randfläche 13 verbunden.
Fig. 2a zeigt, dass die elektrische Leitung 20 und das Kontaktelement 10 entlang einer Befestigungsstrecke 45 miteinander verbunden sind. Die
Länge der Verbindungsstecke 45 und der Abstand der gegenüberliegenden Endkanten 14, 15 bestimmen die Größe der Befestigungsfläche 40 auf der ersten Oberfläche 1 1. Die Einzeladern 21 sind über die Befestigungsfläche 40 verteilt und mit ihr verschmolzen.
Fig. 2b zeigt den Befestigungsbereich 40 des erfinderischen Kontaktelements 10 mit befestigten (verschmolzenen) Adern 21. Die Befestigungsfläche 40 ist so geformt, dass sich die zwei gegenüberliegenden Endkanten 14, 15 der ersten Oberfläche 1 1 mit den jeweils zwei gegenüberliegenden Endkanten 16, 17 der zweiten Oberfläche 12, zu jeweils einer neuen Verbindungskante 46, 47 vereinigen. Durch die Verformung der Randfläche 13, ins Material des Kontaktelements 10 hinein, werden Übergangsflä- chen 41 ,42 erzeugt, die sich von den Endkanten 16, 17 der zweiten Oberfläche 12 erstrecken. Die Übergangsflächen (41 , 42) erstrecken sich in einem ersten Winkel Yl zur zweiten Oberfläche 12 in Richtung der ersten Oberfläche 1 1. Durch diese Verformung wird der ursprüngliche Anteil der ersten ebenen Oberfläche 1 1 der Befestigungsfläche 40 kleiner und es bleibt eine ebene Zwischenfläche 43. Die Übergangsflächen bilden mit der Zwischenfläche an der Verbindungskante einen Winkel Y2. Die Vielzahl der Einzeladern 21 ist ausgehend von der Längsachse X aufgefächert, und so auf der Befestigungsfläche 40 angeordnet, dass sie eine geschlossene Schicht auf der Befestigungsfläche 40 bildet.
Fig. 2c Der Befestigungsbereich des erfinderischen Kontaktelements ist in dieser Darstellung mit einer Aluminiumschicht 44 auf der zweiten Ober- fläche 12 dargestelt. Die Aluminiumschicht 44 bildet mit den zu einer Schicht aufgeschmolzenen Vielzahl von Adern 21 eine das Kontaktelement 10 umlaufende Hülle. Fig. 3a zeigt das erfinderische Kontaktelement 10 in einer Draufsicht. In dieser Ausführungsform ist das Kontaktelement symetrisch zur Längsachse X ausgeführt. Die Befestigungsfläche 40 ist hier in drei Teilbereiche unterteilt. Von der Längsachse X, die hier auch die Mittelachse bildet, erstreckt sich eine Zwischenfläche 43 zu den Verbindungskanten 46, 47 hin. Dort wo die Zwischenfläche 43 auf die Übergangsflächen 41 , 42 trifft, bilden sich Endkanten 14, 15. Die Flächen 41 , 42, 43, die die Befestigungsfläche 40 bilden, sind ebene Flächen und an den Verbindungskanten 14, 15, unter flachen Winkeln Yl zueinander, miteinander verbunden. Die Übergangsflächen 41 , 42 sind mit der zweiten Oberfläche 12 an den Verbindungskanten 46, 47 unter einem spitzen Winkel Y2 verbunden.
Fig. 3b zeigt eine Schnittdarstellung des Befestigungsbereichs des erfinderischen Kontaktelements, wobei zu erkennen ist, wie die Randflächen 13 im Befestigungsbereich 40 über die Endkanten 17, 17 der zweiten Ober- fläche 12 ins Material kippen. Aus der Randfläche entstehen, bei entsprechendem Fertigungsverfahren, im Wesentlichen die Übergangsflächen 41 , 42.
Fig. 3c zeigt noch einmal ein mit einer Aluminiumbeschichtung 44 verse- henes Kontaktelement 10.
Fig. 4a zeigt eine Ausführungsform des erfinderischen Kontaktelements 10 mit Haltemittel, das in einem Haltebereich 51 angeordnet ist. Der Haltebereich 51 ist benachbart zum Befestigungsbereich 40 angeordnet. Das Hal- temittel ist hier in Form von zwei Armen 52 ausgebildet. Die Arme 52 sind integral mit dem Kontaktelemt 10 geformt und so angeordnet, dass sie um die elektrische Leitung 20 gebogen werden können und so die Leitung umschließen. Dadurch wird die Leitung 20 fest am Kontaktelement 10 gehalten.
Fig. 4b zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfinderischen Kontaktelements 10 mit einem alternativen Haltemitteln. Bei dieser Ausführungsform wird das Kontaktelement 10 mittels eines Kabelbinders (nicht gezeigt) an der elektrischen Leitung 20 fixiert. Um den Kabelbinder in Positi- on zu halten, weist das Kontaktelement 10 im Haltebereich 51 Ausnehmungen 53 auf. Der Kabelbinder hat mit den Ausnehmungen 53 eine Führung, die ihn vor Verrutschen sichert.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Verbindungsleitung (1) umfassend eine elektrische Leitung (20) mit einer Vielzahl von Einzeladern (21) und einem Kontaktelement (10), das Kontaktelement weist einen flachen Anschlussbereich ( 18) mit zwei parallel zueinander verlaufenden Oberflächen (1 1 , 12) auf, wobei zumindest ein Teil des Anschlussbereichs als Be- festigungsfläche(40) zum Befestigen der Einzeladern ausgeführt ist, die Befestigungsfläche ist so geformt, dass sich die zwei, entlang einer Längsachse (X) des Anschlussbereiches, gegenüberliegenden Endkanten (14, 15) der erste Oberfläche (1 1) mit den jeweils zwei gegenüberliegenden Endkanten (16, 17) der zweiten Oberfläche (12) zu jeweils einer Verbindungskante (46, 47) vereinigen, wobei eine ersten Übergangsfläche (41), die sich von einer ersten Endkante (16) der zweiten Oberfläche (12) erstreckt, und eine zweite Übergangsflä- che (42), die sich von einer zweiten Endkante (17) der zweiten Oberfläche (12) erstreckt, gebildet werden, die Übergangsflächen (41 , 42) erstrecken sich in einem ersten Winkel (Yl) von kleiner 45 Grad zur zweiten Oberfläche, die Vielzahl der Einzeladern ist ausgehend von der Längsachse (X) aufgefächert und so auf der Befestigungsfläche angeordnet, dass sie eine geschlossene Schicht auf der Befestigungsfläche bildet.
2. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsflächen (41 , 42) ebene Flächen sind.
3. Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Befestigungsfläche (40) durch die Übergangsflächen (41 , 42) und einen Teil der ersten Oberfläche (1 1) gebildet wird.
Elektrische Verbindungsleitung ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsflächen (41 , 42) mit der ersten Oberfläche (1 1) einen zweiten Winkel (Y2) bilden der größer 45 Grad ist.
Elektrische Verbindungsleitung ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (Yl) in einem Bereich von 10 - 30 Grad liegt.
Elektrische Verbindungsleitung ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzeladern (21) mit der Befestigungsfläche (40) verschmolzen sind.
Elektrische Verbindungsleitung ( 1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Oberfläche (12) im Bereich zwischen den Verbindungskanten (46, 47) eine Alu- miniumbeschichtung (44) aufweist.
Elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Einzeladern (21) der elektrischen Leitung (20) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen und dass das Kontaktelement (10) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.
9. Kontaktelement (10) für eine elektrische Verbindungsleitung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen flachen Anschlussbereich (18), mit zwei parallel zueinander verlaufenden, Oberflächen (1 1 , 12), wobei zumindest ein Teil des Anschluss- bereichs als Befestigungsfläche(40) ausgeführt ist,
die Befestigungsfläche ist so geformt, dass sich die zwei, entlang einer Längsachse (X) des Anschlussbereiches, gegenüberliegenden Endkanten (14, 15) der erste Oberfläche (1 1) mit den jeweils zwei gegenüberliegenden Endkanten (16, 17) der zweiten Oberfläche (12) zu jeweils einer Verbindungskante (46, 47) vereinigen, wobei eine ersten Übergangsfläche (41), die sich von einer ersten Endkante (16) der zweiten Oberfläche (12) erstreckt, und eine zweite Übergangsflä- che (42), die sich von einer zweiten Endkante (17) der zweiten Oberfläche (12) erstreckt, gebildet werden, die Übergangsflächen (41 , 42) erstrecken sich in einem ersten Winkel (Yl) von kleiner 45 Grad zur zweiten Oberfläche.
10. Kontaktelement (10) für eine elektrische Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ober- fläche (1 1) und die zweite Oberfläche (12) außerhalb der Befestigungsfläche (40) eine metallische Beschichtung (50) aufweisen.
1 1. Kontaktelement ( 10) für eine elektrische Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die metalli- sehe Beschichtung (50) eine Beschichtung Zinn oder einer Zinnlegierung ist.
12. Kontaktelement ( 10) für eine elektrische Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 9 - 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an die Be- festigungsfläche (40) an einen Haltebereich (51) angrenzt, der über Mittel (52) zum mechanischen Befestigen der elektrischen Leitung (20) am Kontaktelement dient.
13. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung (1) nach Anspruch 1- 12 gekennzeichnet durch die Schritte: a) Bereitstellen eines Kontaktelements (10) (nach Anspruch 1 oder 9)
b) Bereitstellen einer elektrischen Leitung (20) mit einer Vielzahl von Einzeladern (21).
c) Positionieren der Einzeladern (21) auf der Befestigungsfläche (40) so dass die gesamte Befestigungsfläche mit den Einzeladern bedeckt ist
d) Verschweißen der Einzeladern (21) mit der Befestigungsfläche (40) des Kontaktelements (10).
14. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahrensschritt
c, die Längsachsen der elektrischen Leitung (20) an der Längsachse (X) des Kontaktelements (10) ausgerichtet wird und die Vielzahl der Einzeladern (21) über den die Befestigunsfläche (40) gefächert wird.
5. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindungsleitung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahrensschritt
d, die Einzeladern (21) mittels Ultraschall mit dem Kontaktelement (10) verschweißt werden.
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