WO2025149121A1 - Kontaktierungsbolzen für eine leiterbahn und entsprechendes leiterelement - Google Patents

Kontaktierungsbolzen für eine leiterbahn und entsprechendes leiterelement

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WO2025149121A1
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Tobias Gallus
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16B2200/93—Fastener comprising feature for establishing a good electrical connection, e.g. electrostatic discharge or insulation feature

Definitions

  • the subject of the present invention is a contacting bolt for a conductor track and a corresponding conductor element with a contacting bolt.
  • the present invention is based on the object of specifying a contacting bolt for connection to a conductor track, in particular for a conductor element, which is improved with regard to the disadvantages mentioned above.
  • the contacting bolt for connection to a conductor track comprises a bolt head, a substantially cylindrical bolt body and a contacting area formed in the direction of a longitudinal axis between the bolt body and the bolt head for connection to the conductor track and is characterized in that the bolt head, in particular on a side facing away from the contacting area, has a first tooth structure with at least one second tooth.
  • a substantially cylindrical bolt body is understood to be at least partially cylindrical, with this region of the bolt body having a cylindrical outer surface or a cylindrical basic shape with a structured surface, for example in the form of an external thread.
  • the bolt body is suitable and intended for mechanical and, if appropriate, electrical contacting of a contact means which is correspondingly designed and is pushed over the bolt body and/or screwed onto it or onto it.
  • the contacting bolt is preferably made of an electrically conductive material, in particular a metal, preferably steel.
  • the bolt head may be stepped, with one step forming the stop surface, in particular the step closest to the bolt body.
  • the bolt head has a first tooth structure with at least one first tooth. Adjacent first teeth are preferably separated by recesses.
  • the first tooth structure preferably has a plurality of first teeth that are distributed, in particular evenly distributed, in the circumferential direction relative to the longitudinal axis. Preferably, the first teeth do not project beyond the stop surface in the radial direction relative to the longitudinal axis. This facilitates overmolding with an electrical insulator.
  • the conductor track preferably has a thickness of 0.5 mm [millimeters] and more, preferably 0.8 mm and more.
  • a stop groove is formed in the contacting area, which limits the contacting area in the direction of the bolt body and forms the bolt head a stop surface that limits the contact area towards the bolt head.
  • the contacting area of the contacting bolt basically serves to create a positive and preferably also electrically conductive connection with a conductor track.
  • the material of the contacting bolt is preferably matched to the material of the conductor track, so that the contacting bolt is made of a harder material than the conductor track. This results in plastic deformation of the conductor track material in the contacting area when the contacting bolt is pressed into the conductor track in a die, resulting in a positive connection between the conductor track and the contacting bolt.
  • material of the conductor track is deformed into the stop groove so that the conductor track material rests against the outer groove wall of the stop groove facing away from the bolt head.
  • This outer groove wall is preferably aligned parallel to the stop surface.
  • the inner groove wall which is connected to the outer groove wall via the groove base, can be parallel or inclined to the stop surface.
  • the positive connections between the conductor track on the one hand and the stop groove and the stop surface on the other ensure that the contacting pin is secured in both directions along the longitudinal axis of the contacting pin, which represents the axis of symmetry of the pin body. This is advantageous with regard to the absorption of forces acting along the longitudinal axis. In particular, it reduces the risk of the contacting pin being pushed toward the conductor track or pulled out of it.
  • a second tooth structure with at least one second tooth is formed in the contacting area for a positive connection with the conductor track.
  • the second tooth structure has a plurality of second teeth that are distributed, in particular uniformly, in a circumferential direction relative to the longitudinal axis. Due to the second tooth structure, which is located in the contacting area, the plastic deformation of the conductor track material during pressing results in the formation of a further positive connection. between the conductor track and the contacting bolt, which is suitable for absorbing torques occurring during assembly of the contact means on the contacting bolt and thus represents an improved contact means for the electrical contacting of conductor elements.
  • the bolt head has a chamfer radially outward relative to the longitudinal axis.
  • This chamfer forms an undercut after assembly on the conductor track, which, when overmolded with an electrical insulator, creates a further positive connection between the contacting bolt and the printed circuit board. This provides protection against forces in the direction of the longitudinal axis and prevents the contacting bolt from being pulled out.
  • the bolt body has an external thread. This allows a contact means to be screwed onto the bolt body to establish an electrical connection.
  • the second tooth structure By overmolding the bolt head of the contacting bolt, the second tooth structure creates a positive connection between the electrical insulator and the bolt head, which supports the moment acting on the contacting bolt when the bolt body is connected to a contact means.
  • the The risk of damage to the conductor element when mounting a contact means on the bolt body is reduced, particularly if the second tooth structure is formed in the contacting area of the contacting bolt.
  • a torque acting on the bolt body can also be effectively supported in the conductor track.
  • a plastic in particular a thermoplastic or thermosetting plastic, particularly preferably a polyamide and/or a polyester, is preferably used as the electrical insulator.
  • the conductor track is formed from a material comprising copper, in particular from copper or a copper-containing or copper-based alloy. These materials have good electrical conductivity and are readily plastically deformable during assembly of the contacting bolt, particularly if the latter is formed from steel.
  • a polyamide, a polyester, epoxy resins, formaldehyde resins, and/or a polyurethane are preferably used as the electrical insulator.
  • the electrical insulator is preferably fiber-reinforced, for example, using glass fibers.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktierungsbolzen (2) zur Verbindung mit einer Leiterbahn (102), umfassend einen Bolzenkopf (6), einen im wesentlichen zylindrischen Bolzenkörper (4) und einem in Richtung einer Längsachse (12) zwischen Bolzenkörper (4) und Bolzenkopf (6) ausgebildeten Kontaktierungsbereich (10) zur Verbindung mit der Leiterbahn (102) und zeichnet sich dadurch aus, dass der Bolzenkopf (6), insbesondere an einer vom Kontaktierungsbereich (10) abgewandten Seite, eine erste Zahnstruktur (30) mit mindestens einem ersten Zahn (32) aufweist. Der Kontaktierungsbereich (10) wird bei der Montage des Kontaktierungsbolzens (2) an einer Leiterbahn (102) bevorzugt formschlüssig mit der Leiterbahn (102) verbunden, wobei durch eine plastische Verformung des Materials der Leiterbahn (102) der Formschluss ausgebildet wird. Durch die erste Zahnstruktur (30) wird ein Formschluss mit einem elektrischen Isolator (106) beim Umspritzen des Bolzenkopfes (6) ermöglicht. Weiterhin wird eine Leiterelement (100) vorgeschlagen, bei der mindestens eine Leiterbahn (102) ausgebildet ist und mindestens eine Leiterbahn (102) mit einem entsprechenden Kontaktierungsbolzen (2) verbunden ist. Der Kontaktierungsbolzen (2) verbessert die Aufnahme von Kräften und Momenten in die Leiterbahn (2) bzw. das Leiterelement (100), so dass bei der Montage eines Kontaktmittels (110) und/oder eines Verbindungsmittels (116) am Kontaktierungsbolzen (2) das Risiko einer Schädigung des Leiterelements (100) reduziert wird.

Description

Kontaktierungsbolzen für eine Leiterbahn und entsprechendes Leiterelement
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Kontaktierungsbolzen für eine Leiterbahn und ein entsprechendes Leiterelement mit einem Kontaktierungsbolzen.
Es ist insbesondere bekannt, Stromschienen über einen Gewindebolzen mechanisch und elektrisch anzubinden, beispielsweise aus der EP 1 345 284 A2. Diese Gewindebolzen haben bei der Verwendung zur Verbindung mit umspritzten Leiterbahnen in Leiterelementen den Nachteil, dass es beim Verbinden des Gewindebolzens mit einem Verbindungsmittel oftmals zu Schäden an dem Leiterelement kommt, da die Verbindung zwischen Gewindebolzen und Leiterelement nur begrenzt Kräfte und Momente aufnehmen kann, die am Gewindebolzen bei der Montage anliegen können. Dies führt oft zu Beschädigungen des Leiterelementes, die unerwünscht sind, da dies die Stromführungseigenschaften der Leiterbahn bzw. des Leiterelements beeinträchtigen kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kontaktierungsbolzen zur Verbindung mit einer Leiterbahn, insbesondere für ein Leiterelement, anzugeben, der im Hinblick auf die oben genannten Nachteile verbessert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des vorliegenden unabhängigen Anspruchs. Abhängige Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.
Der Kontaktierungsbolzen zur Verbindung mit einer Leiterbahn nach der vorliegenden Erfindung umfasst einen Bolzenkopf einen im wesentlichen zylindrischen Bolzenkörper und einem in Richtung einer Längsachse zwischen Bolzenkörper und Bolzenkopf ausgebildeten Kontaktierungsbereich zur Verbindung mit der Leiterbahn und zeichnet sich dadurch aus, dass der Bolzenkopf, insbesondere an einer vom Kontaktierungsbereich abgewandten Seite, eine erste Zahnstruktur mit mindestens einem zweiten Zahn aufweist. Unter einem im wesentlichen zylindrischen Bolzenkörper wird verstanden, dass dieser zumindest teilweise zylindrisch ausgebildet ist, wobei dieser Bereich des Bolzenkörpers eine zylindrische Mantelfläche oder eine zylindrische Grundform mit einer strukturierten Oberfläche, beispielsweise in Form eines Außengewindes, aufweist. Der Bolzenkörper ist geeignet und bestimmt zur mechanischen und gegebenenfalls auch elektrischen Kontaktierung eines Kontaktmittels, welches korrespondierend ausgebildet ist und über den Bolzenkörper geschoben und/oder auf diesen auf- beziehungsweise an diesen angeschraubt wird. Der Kontaktierungsbolzen ist bevorzugt aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet, insbesondere einem Metall, bevorzugt einem Stahl.
Der Bolzenkopf kann stufenförmig ausgebildet sein, wobei eine Stufe die Anschlagsfläche bildet, insbesondere die am nächsten zum Bolzenkörper ausgebildete Stufe.
Erfindungsgemäß weist der Bolzenkopf eine erste Zahnstruktur mit mindestens einem ersten Zahn auf. Bevorzugt sind benachbarte erste Zähne durch Rücksprünge getrennt. Bevorzugt weist die erste Zahnstruktur mehrere erste Zähne auf, die in Umfangsrichtung bezogen auf die Längsachse verteilt, insbesondere gleichmäßig verteilt, sind. Bevorzugt überragen die ersten Zähne in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse nicht die Anschlagsfläche. Dies erleichtert das Umspritzen mit einem elektrischen Isolator.
Durch die Ausbildung der ersten Zahnstruktur wird beim Umspritzen der Leiterbahn und des Bolzenkopfes mit einem elektrischen Isolator, beispielsweise einem Kunststoff, insbesondere einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff, ein Formschluss zwischen Bolzenkopf und elektrischem Isolator hergestellt, durch den Drehmoment um die Längsachse auch im elektrischen Isolator abgestützt wird, so dass das Risiko einer Beschädigung der Leiterbahn bei der Herstellung des mechanischen Kontaktes zwischen Kontaktierungsbolzen und Kontaktmittel weiter reduziert wird. Die Leiterbahn weist bevorzugt Dicken von 0,5 mm [Millimeter] und mehr, bevorzugt von 0,8 mm und mehr auf.
Bevorzugt ist im Kontaktierungsbereich eine Anschlagsnut ausgebildet, die den Kontaktierungsbereich in Richtung des Bolzenkörpers begrenzt und der Bolzenkopf bildet eine Anschlagsfläche, die den Kontaktierungsbereich in Richtung Bolzenkopf begrenzt.
Der Kontaktierungsbereich des Kontaktierungsbolzens dient grundsätzlich der Ausbildung einer formschlüssigen und bevorzugt auch elektrisch leitenden Verbindung mit einer Leiterbahn. Bevorzugt wird das Material des Kontaktierungsbolzens auf das Material der Leiterbahn abgestimmt, so dass der Kontaktierungsbolzen aus einem härteren Material ausgebildet ist als die Leiterbahn, so dass es beim Einpressen des Kontaktierungsbolzens in die Leiterbahn in eine Matrize zu einer plastischen Verformung des Materials der Leiterbahn im Bereich des Kontaktierungsbereichs kommt, die zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung zwischen Leiterbahn und Kontaktierungsbolzen führt. Hierbei wird Material der Leiterbahn in die Anschlagsnut verformt, so dass das Material der Leiterbahn an der vom Bolzenkopf weg weisenden äußeren Nutwand der Anschlagsnut anliegt. Diese äußere Nutwand ist bevorzugt parallel zur Anschlagsfläche ausgerichtet. Die über den Nutgrund mit der äußeren Nutwand verbundene innere Nutwand kann parallel oder geneigt zur Anschlagsfläche ausgebildet sein.
Durch die formschlüssigen Verbindungen zwischen der Leiterbahn einerseits und der Anschlagsnut und der Anschlagsfläche andererseits ist eine Absicherung des Kontaktierungsbolzens in Richtung einer Längsachse des Kontaktierungsbolzens, die die Symmetrieachse des Bolzenkörpers darstellt, in beide Richtungen gewährleistet. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf die I Aufnahme von in Richtung der Längsachse wirkenden Kräften. Insbesondere ist so das Risiko vermindert, dass der Kontaktierungsbolzen in Richtung der Leiterbahn gedrückt oder aus dieser Herausgezogen werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist im Kontaktierungsbereich eine zweite Zahnstruktur mit mindestens einem zweiten Zahn zur formschlüssigen Verbindung mit der Leiterbahn ausgebildet. Bevorzugt weist die zweite Zahnstruktur mehrere zweite Zähne auf, die in einer Umfangsrichtung bezogen auf die Längsachse, insbesondere gleichmäßig, verteilt sind. Durch die zweite Zahnstruktur, die im Kontaktierungsbereich liegt, kommt es bei der plastischen Verformung des Materials der Leiterbahn beim Einpressen zur Ausbildung einer weiteren formschlüssigen Verbindung zwischen Leiterbahn und Kontaktierungsbolzen, die dazu geeignet ist, bei der Montage des Kontaktmittels am Kontaktierungsbolzen auftretende Drehmomente aufzunehmen und so ein verbessertes Kontaktmittel zur elektrischen Kontaktierung von Leiterelementen darstellt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Bolzenkopf radial außen bezogen auf die Längsachse eine Fase auf. Diese Fase bildet nach der Montage an der Leiterbahn einen Hinterschnitt, der beim Umspritzen mit elektrischem Isolator eine weiteren Formschluss zwischen Kontaktierungsbolzen und Leiterplatine bildet, die eine Sicherung gegen Kräfte in Richtung der Längsachse bildet und einem Herausziehen des Kontaktierungsbolzens entgegenwirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Bolzenkörper ein Außengewinde auf. Hierdurch kann ein Kontaktmittel auf den Bolzenkörper zur Herstellung einer elektrischen Verbindung aufgeschraubt werden.
Weiterhin wird ein Leiterelement vorgeschlagen, das mindestens eine Leiterbahn aus einem elektrisch leitenden Material und mindestens einen Kontaktierungsbolzen nach der vorliegenden Erfindung umfasst, der über seinen Kontaktierungsbereich mit der Leiterbahn verbunden ist, wobei Leiterbahn und Bolzenkopf mit einem elektrischen Isolator umspritzt sind. Bei dem Leiterelement handelt es sich insbesondere um eine umspritztes Stromleitungselement wie insbesondere eine Stromschiene, alternativ handelt es sich bei dem Leiterelement um eine Leiterplatte, insbesondere eine Platine oder ein PCB (printed circuit board). Die Leiterplatte kann mit elektronischen Bauteilen bestückt oder unbestückt sein. Sofern mehrere Leiterbahnen in dem Leiterelement ausgebildet sind, weist mindestens eine der Leiterbahnen einen Kontaktierungsbolzen nach der vorliegenden Erfindung auf.
Durch die Umspritzung des Bolzenkopfs des Kontaktierungsbolzens bewirkt die zweite Zahnstruktur die Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung zwischen elektrischem Isolator und Bolzenkopf, die ein Moment, welches beim Verbinden des Bolzenkörpers mit einem Kontaktmittel auf den Kontaktierungsbolzen wirkt, im elektrischen Isolator abstützt. Durch die Ausbildung mindestens einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Kontaktierungsbolzen und der Leiterbahn wird das Risiko einer Beschädigung der Leiterelement bei Montage eines Kontaktmittels am Bolzenkörper reduziert, insbesondere wenn die zweite Zahnstruktur im Kontaktierungsbereich des Kontaktierungsbolzens ausgebildet ist, kann auch ein auf den Bolzenkörper wirkendes Drehmoment wirksam in der Leiterbahn abgestützt werden. Als elektrischer Isolator wird bevorzugt ein Kunststoff eingesetzt, insbesondere ein thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff, besonders bevorzugt ein Polyamid und/oder ein Polyester.
Bevorzugt ist die Leiterbahn aus einem Material umfassend Kupfer ausgebildet, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferhaltigen oder Kupferbasierten Legierung. Diese Materialien sind gut elektrisch leitfähig und gut plastisch verformbar bei der Montage des Kontaktierungsbolzens, insbesondere, wenn dieser aus einem Stahl ausgebildet ist.
Bevorzugt wird als elektrischer Isolator ein Polyamid, ein Polyester, Epoxidharze, Formaldehydharze und/oder ein Polyurethan eingesetzt. Bevorzugt ist der elektrische Isolator Faserverstärkt, beispielsweise durch den Einsatz von Glasfasern.
Bevorzugt korrespondiert eine Dicke der Leiterbahn mit einer Ausdehnung des Kontaktierungsbereichs in Richtung einer Längsachse des Kontaktierungsbolzens. Unter einer korrespondierenden Dicke wird verstanden, dass das Material der Leiterbahn bei der Montage in den Kontaktierungsbereich hinein plastisch verformt und diesen ausfüllt. Insbesondere entspricht die Dicke der Leiterbahn der Ausdehnung des Kontaktierungsbereichs. Hierdurch wird eine sichere formschlüssige Verbindung in Richtung der Längsachse zwischen Kontaktierungsbolzen und Leiterbahn erreicht.
Das Leiterelement nach der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt im Automobilbau eingesetzt, insbesondere in Steuergeräten in Automobilen. Komponenten im Automobilbau sind hohen dynamischen Belastungen wie Stößen oder Schlägen und herausfordernden Umgebungsbedingungen ausgesetzt, so dass besonders haltbare, das heißt gegen unbeabsichtigtes Lösen sichere, elektrische Verbindungen notwendig sind, insbesondere in Automobilen, die zumindest teilweise elektrisch betrieben werden, da hier gleichzeitig hohe Ströme fließen können. Aufgrund der Abstützung der Kräfte und Momente in dem Leiterelement kann die vorliegende Erfindung größere Kräfte und Momente beim Herstellen der Verbindung zwischen einem Kontaktmittel und dem Bolzenkörper des Kontaktierungsbolzens aufnehmen und ermöglicht so zuverlässigere elektrische Verbindungen mit der Leiterbahn. Bevorzugt ist das Leiterelement eine Stromschiene.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass gegebenenfalls Erläuterungen zu anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 einen Kontaktierungsbolzen in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 ein Beispiel eines Leiterelements mit Kontaktierungsbolzen im Schnitt;
Fig. 3 das Beispiel eines Leiterelements in einer perspektivischen teilweise transparenten Ansicht,
Fig. 4 sehr schematisch ein Beispiel einer alternativen Außenkontur des Bolzenkörpers eines Kontaktierungsbolzens; und
Fig. 5 schematisch ein Beispiel eines Leiterelementes mit einem mit einem Kontaktierungsbolzen verbundenen Kontaktmittels.
Fig. 1 zeigt einen Kontaktierungsbolzen 2 in einer perspektivischen Ansicht. Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer Leiterelement 100 mit einem Kontaktierungsbolzen 2 im Schnitt. Fig. 3 zeigt eine teilweise transparente perspektivische Ansicht des Beispiels einer Leiterelement 100. Alle drei Figuren werden im Folgenden gemeinsam beschrieben, wenn nicht explizit auf eine Figur Bezug genommen wird.
Der Kontaktierungsbolzen 2 weist einen im wesentlichen zylindrischen Bolzenkörper 4 und einen Bolzenkopf 6 auf. Der Bolzenkörper 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer glatten Außenfläche gezeigt. Alternativ kann der Bolzenkörper 4 auch eine Struktur wie beispielsweise ein Außengewinde aufweisen. Der Bolzenkörper 4 weist endständig eine Fase 8 auf, die ein Aufstecken eines hier nicht gezeigten korrespondierenden hülsenförmigen Kontaktmittels zur elektrischen Kontaktierung und, gegebenenfalls, eines zum Festlegen des Kontaktmittels dienenden Verbindungsmittels wie beispielsweise einer Schraubenmutter erleichtert (vgl. hierzu Fig. 5 und untenstehende Beschreibung). Im Falle eines Außengewindes am Bolzenkörper 4 wird dieses Kontaktmittel und/oder das Verbindungsmittel bevorzugt verschraubt oder aufgepresst.
Der Kontaktierungsbolzen 2 ist als Einpressbolzen aus einem Metall, insbesondere einem Stahl, ausgebildet. Der Kontaktierungsbolzen 2 weist einen Kontaktierungsbereich 10 auf, der in Richtung einer Längsachse 12 des Kontaktierungsbolzens 2 zwischen dem Bolzenkörper 4 und dem Bolzenkopf 6 liegt. Der Kontaktierungsbereich 10 entspricht in seiner Ausdehnung in Richtung der Längsachse 12 der Ausdehnung (Dicke) einer Leiterbahn 102 (vgl. Fig. 2), mit der der Kontaktierungsbolzen 2 im verbauten Zustand verbunden ist.
Die Verbindung des Kontaktierungsbolzens 2 mit der Leiterbahn 102 (vgl. Fig. 2) erfolgt dadurch, dass der Kontaktierungsbolzen 2 in Montagerichtung 14 durch eine korrespondierende Ausnehmung 103 in der Leiterbahn 102 in eine nicht gezeigte Aufnahme beziehungsweise Matrize gepresst wird, die in ihren Dimensionen mit dem Bolzenkörper 4 korrespondiert Hierdurch kommt es zu einer plastischen Verformung der Leiterbahn 102, die zum Ausbilden von formschlüssigen Verbindungen zwischen der Leiterbahn 102 und dem Kontaktierungsbereich 10 des Kontaktierungsbolzens 2 führt. Hierfür weist der Kontaktierungsbolzen 2 im Kontaktierungsbereich 10 eine Anschlagsnut 16 und eine zweite Zahnstruktur 18 mit zweiten Zähnen 20 auf. Die Anschlagsnut 16 wirkt als Anschlag für die Leiterbahn 102 in Richtung der Längsachse 12 (vgl. insbesondere Fig. 2). Die Anschlagsnut 16 bewirkt also einen Formschluss in Richtung der Längsachse 12. Die zweite Zahnstruktur 18 mit den zweiten Zähnen 20 (der Übersichtlichkeit halber sind nur einige der zweiten Zähne 20 mit Bezugszeichen versehen), die hier als Sternverzahnung ausgebildet ist, bildet einen Formschluss mit der Leiterbahn 102 (vgl. Fig. 2 und 3) in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 12 und bewirkt die Abstützung eines bei der Montage eines nicht gezeigten Kontaktmittels auf dem Kontaktierungsbolzen 2 auftretenden Drehmoments in der Leiterbahn 102.
Der Bolzenkopf 6 ist gestuft ausgebildet und bildet dadurch eine Anschlagsfläche 22 für die Leiterbahn 102, so dass sich ein weiterer Formschluss in Richtung der Längsachse 12 bildet. Der Abstand in Richtung der Längsachse 12 zwischen der Anschlagsfläche 22 und einer äußeren Nutwand 24 der Anschlagsnut 16 definiert eine axiale Ausdehnung 26 des Kontaktierungsbereichs 10, die mit einer Dicke 104 der Leiterbahn 102 korrespondiert und so bemessen ist, dass eine plastische Verformung der Leiterbahn 102 im Bereich der Anschlagsnut 16 erreicht wird, die die Anschlagsnut 16 füllt. Die äußere Nutwand 24 ist dabei im Wesentlichen parallel zur Anschlagsfläche 22 orientiert, während in diesem Beispiel eine innere Nutwand 28 der Anschlagsnut 16 geneigt sowohl zur Anschlagsfläche 22 als auch zur äußeren Nutwand 24 ist. Die Anschlagsnut 16 ist also nach innen zulaufend ausgebildet.
Die Leiterbahn 102 (vgl. Fig. 2) ist zur Bildung des Leiterelements 100 mit einem elektrischen Isolator 106 umspritzt, wobei Kontaktbereiche 107 der Leiterbahn 102 bei der Umspritzung ausgespart werden und somit frei zugänglich auf der Oberfläche des Leiterelements 100 liegen. Der elektrische Isolator 106 sorgt für die elektrische Isolation der Leiterbahn 102 und erlaubt ein einfaches Handling und eine einfache Montage des Leiterelements 100. Das Leiterelement 100 kann eine oder mehrere Leiterbahnen 102 umfassen, die elektrisch miteinander verbunden oder elektrisch voneinander getrennt sein können.
Der Bolzenkopf 6 weist erfindungsgemäß eine erste Zahnstruktur 30 mit ersten Zähnen 32 getrennt durch entsprechende Rücksprünge 34 (jeweils der Übersichtlichkeit halber nur teilweise mit Bezugszeichen versehen) auf. Diese wird beim Umspritzen mit dem elektrischen Isolator 106 umspritzt, so dass der Isolator 106 die Rücksprünge 34 füllt. Hierdurch entsteht ein Formschluss gegenüber dem elektrischen Isolator 106, bei der Montage des nicht gezeigten Kontaktmittels und/oder Verbindungsmittels am Bolzenkörper 4 kann dadurch entstehendes Drehmoment auch im elektrischen Isolator 106 aufgenommen werden. Da die ersten Zähne 32 die weiteren Elemente des Bolzenkopfes 6 nicht radial in Bezug auf die Längsachse 12 nach außen überragen, vereinfacht sich das Umspritzen des Bolzenkopfes 6 mit dem elektrischen Isolator 106.
Der Bolzenkopf 6 weist radial in Bezug auf die Längsachse 12 außenliegend eine Fase 36 auf, die einen Hinterschnitt 108 bildet, durch den der Kontaktierungsbolzen 2 gegenüber dem elektrischen Isolator 106 gegen ein Hinausziehen in Richtung der Längsachse 12 gesichert wird.
Der Kontaktierungsbolzen 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Stahl und die Leiterbahn 102 aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet. Als elektrischer Isolator 106 wird bevorzugt ein Polyamid, ein Polyester, Epoxidharze, Formaldehydharze und/oder ein Polyurethan eingesetzt, bevorzugt gefüllt mit Glasfasern.
Fig. 4 zeigt sehr schematisch einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiel mit einer alternativen Ausgestaltung der Oberfläche des Bolzenkörpers 4. Die äußere Oberfläche des Bolzenkörpers 4 ist dabei mit einem schematisch gezeigten Außengewinde 38 versehen, so dass ein nicht gezeigtes Kontaktmittel und/oder Verbindungsmittel mit einem entsprechenden Innengewinde auf den Bolzenkörper 4 des Kontaktierungsbolzens 2 aufgeschraubt werden kann.
Fig. 5 zeigt schematisch die Verbindung eines Kontaktmittels 110 mit der Leiterbahn 102 des Leiterelements 100. Das Leiterelement 100 ist im Wesentlichen so ausgebildet, wie in den Figuren 1 bis 3 gezeigt und oben beschrieben, auf die obige Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholungen verwiesen. In diesem Beispiel ist ein Außengewinde (hier nicht gezeigt) an der äußeren Oberfläche des Bolzenkörpers 4 ausgebildet.
Das Kontaktmittel 110, welches beispielsweise als ein Kabelschuh oder eine weitere Leiterbahn, insbesondere eine Stromschiene, ausgebildet ist, weist eine Ausnehmung 112 auf, die deutlich größer als der Bolzenkörper 4 ist, so dass das Kontaktmittel 110 ohne Probleme über den Bolzenkörper 4 geführt werden kann und im montierten Zustand nicht oder nicht vollumfänglich in Kontakt mit dem Bolzenkörper 4 steht. Das Kontaktmittel 110 liegt mit einer Kontaktfläche 114 elektrisch leitend an den Kontaktbereicheb 107 der Leiterbahn 102. Zur Fixierung des Kontaktmittels 110 am Leiterelement 100 ist ein Verbindungsmittel 116, hier eine Schraubenmutter, ausgebildet, mit dem Bolzenkörper 4 verschraubt und presst das Kontaktmittel 110 an das Leiterelement 100. Die beim Anschrauben des Verbindungsmittels 116 auftretenden Momente werden in der Leiterbahn 102 und dem elektrischen Isolator 106 aufgenommen. Das Kontaktmittel 114 bewirkt also in diesem Beispiel die elektrische Kontaktierung mit der Leiterbahn 102, während das Verbindungsmittel 116 die mechanische Verbindung mit dem Kontaktbolzen 2 herstellt. Alternativ kann auch ein Kontaktmittel ausgebildet sein, welches sowohl den elektrischen Kontakt mit der Leiterbahn 102 und/oder dem Kontaktbolzen 2 als auch die mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktmittel und dem Bolzenkörper 4 bewirkt.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kontaktierungsbolzen 2 zur Verbindung mit einer Leiterbahn 102, umfassend einen Bolzenkopf 6, einen im wesentlichen zylindrischen Bolzenkörper 4 und einem in Richtung einer Längsachse 12 zwischen Bolzenkörper 4 und Bolzenkopf 6 ausgebildeten Kontaktierungsbereich 10 zur Verbindung mit der Leiterbahn 102 und zeichnet sich dadurch aus, dass der Bolzenkopf 6, insbesondere an einer vom Kontaktierungsbereich 10 abgewandten Seite, eine erste Zahnstruktur 30 mit mindestens einem ersten Zahn 32 aufweist.
Der Kontaktierungsbereich 10 wird bei der Montage des Kontaktierungsbolzens 2 an einer Leiterbahn 102 bevorzugt formschlüssig mit der Leiterbahn 102 verbunden, wobei durch eine plastische Verformung des Materials der Leiterbahn 102 der Formschluss ausgebildet wird. Durch die erste Zahnstruktur 30 wird ein Formschluss mit einem elektrischen Isolator 106 beim Umspritzen des Bolzenkopfes 6 ermöglicht. Weiterhin wird eine Leiterelement 100 vorgeschlagen, bei der mindestens eine Leiterbahn 102 ausgebildet ist und mindestens eine Leiterbahn 102 mit einem entsprechenden Kontaktierungsbolzen 2 verbunden ist. Der Kontaktierungsbolzen 2 verbessert die Aufnahme von Kräften und Momenten in die Leiterbahn 2 bzw. das Leiterelement 100, so dass bei der Montage eines Kontaktmittels 110 und/oder eines Verbindungsmittels 116 am Kontaktierungsbolzen 2 das Risiko einer Schädigung des Leiterelements 100 reduziert wird. Bezugszeichen
2 Kontaktierungsbolzen
4 Bolzenkörper
6 Bolzenkopf
8 Fase
10 Kontaktierungsbereich
12 Längsachse
14 Montagerichtung
16 Anschlagsnut
18 zweite Zahnstruktur
20 zweiter Zahn
22 Anschlagsfläche
24 äußere Nutwand
26 Ausdehnung
28 innere Nutwand
30 erste Zahnstruktur
32 erster Zahn
34 Rücksprung
36 Fase
38 Außengewinde
100 Leiterelement
102 Leiterbahn
103 Ausnehmung
104 Dicke
106 elektrischer Isolator
107 Kontaktbereich
108 Hinterschnitt
110 Kontaktmittel
112 Ausnehmung
114 Kontaktfläche
116 Verbindungsmittel

Claims

Ansprüche
1. Kontaktierungsbolzen (2) zur Verbindung mit einer Leiterbahn (102), umfassend einen Bolzenkopf (6), einen im wesentlichen zylindrischen Bolzenkörper (4) und einem in Richtung einer Längsachse (12) zwischen Bolzenkörper (4) und Bolzenkopf (6) ausgebildeten Kontaktierungsbereich (10) zur Verbindung mit der Leiterbahn (102), dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenkopf (6), insbesondere an einer vom Kontaktierungsbereich (10) abgewandten Seite, eine erste Zahnstruktur (30) mit mindestens einem ersten Zahn (32) aufweist.
2. Kontaktierungsbolzen (2) nach Anspruch 1 , bei dem im Kontaktierungsbereich (10) eine Anschlagsnut (16) ausgebildet ist, die den Kontaktierungsbereich (10) in Richtung des Bolzenkörpers (4) begrenzt und der Bolzenkopf (6) eine Anschlagsfläche (22) bildet, die den Kontaktierungsbereich (10) in Richtung Bolzenkopf (6) begrenzt.
3. Kontaktierungsbolzen (2) nach Anspruch 1 , bei dem im Kontaktierungsbereich (10) eine zweite Zahnstruktur (18) mit mindestens einem zweiten Zahn (20) zur formschlüssigen Verbindung mit der Leiterbahn (102) ausgebildet ist.
4. Kontaktierungsbolzen (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bolzenkopf (6) radial außen bezogen auf die Längsachse (12) eine Fase (8) aufweist.
5. Kontaktierungsbolzen (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bolzenkörper (2) ein Außengewinde (38) aufweist.
6. Kontaktierungsbolzen (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgebildet aus einem Stahl.
7. Leiterelement (100), das mindestens eine Leiterbahn (102) aus einem elektrisch leitenden Material und mindestens einen Kontaktierungsbolzen (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, der über seinen Kontaktierungsbereich (10) mit der Leiterbahn (102) verbunden ist, wobei Leiterbahn (102) und Bolzenkopf (6) mit einem elektrischen Isolator (106) umspritzt sind.
8. Leiterelement (100) nach Anspruch 7, bei der die Leiterbahn (102) aus einem Material umfassend Kupfer ausgebildet ist.
9. Leiterelement (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, bei der eine Dicke (104) der Leiterbahn (102) mit einer Ausdehnung (26) des Kontaktierungsbe- reichs (10) in Richtung einer Längsachse (12) des Kontaktierungsbolzens (2) korrespondiert.
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