Der Gegenstand betrifft eine Verbindung eines Flachleiters mit einem

Anschlusselement sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindung.

Insbesondere in automotiven Anwendungen wächst der Bedarf an Flachleitern. Diese werden nicht nur als Folienleiter eingesetzt, sondern auch als Hochstromleiter, insbesondere als Batterieleiter. Flachleiter werden dabei entlang des Unterbodens, der Mittelkonsole, im Motorraum oder auch anderen Bereichen eine Karosse geführt. Die Flachleiter verfügen über Leitungsquerschnitte, mit denen Ströme von einigen

Amper bis mehreren einhundert Amper getragen werden können. Die Verbindung der Flachleiter mit anderen Leitern ist somit hochsensibel hinsichtlich des

Übergangswiderstands. Gerade bei Energieleitern muss der Übergangswiderstand an Verbindungsstellen gering sein und die Verbindung muss dauerhaft beständig sein. Ansonsten kann es zu Kabelbränden kommen, die sicher vermieden werden müssen.

Bisher wurden großen Leiterquerschnitte durch dicke, schmale Flachleiter realisiert. Der Trend geht jedoch zu immer dünneren, breiteren Flachleitungen. Die dünnen Flachleitungen lassen sich leichter im Fahrzeug verlegen. Aufgrund der geringen Materialstärke der dünnen Flachleiter sind diese jedoch besonders empfindlich gegenüber Fügeverfahren. Beschädigungen, insbesondere Beschädigungen durch thermische Fügeverfahren, sind bei den kleinen Materialstärken mit herkömmlichen Fügeverfahren jedoch nicht auszuschließen. Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine sichere

Verbindungstechnologie für Flachleiter mit dünnen Wandstärken zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gegenständlich durch eine Verbindung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.

Materialstärken der Flachleiter sind bevorzugt zwischen 0,1mm und 2cm, bevorzugt im Bereich von 0,5cm. Die Flachleiter sind aus Aluminium bzw. Legierungen hiervon oder Kupfer bzw. Legierungen hiervon gebildet. Für einen Übergang zu einem anderen Leiterelement, beispielsweise einen Rundleiter, oder einem Leiterelement aus einem anderen, edleren oder unedleren Metall, ist es notwendig, den Flachleiter von außen kontaktierbar zu gestalten. Hierzu sind Anschlusselemente vorgesehen, an denen weitere elektrische Komponenten angeschlossen werden können. Das

Anschlusselement kann dabei als Anschlussöse, als Stecker, als Buchse, als Bolzen, als Kabelschuh oder dergleichen gestaltet sein. Um ein solches Anschlusselement mit einem Flachleiter zu fügen, wird die gegenständliche Verfügung vorgeschlagen. Das Anschlusselement kann im Bereich der Verbindung mit dem Flachleiter aus einem zu dem Metall des Flachleiters ähnlichen Metall gebildet sein und in einem Bereich zu Kontaktieren mit der weiteren Komponente aus einem Metall gebildet sein, welches ähnlich zu dem Metall der weiteren Komponente ist.

Zunächst wird ein Anschlusselement auf eine erste Oberfläche des Flachleiters aufgelegt. Der Flachleiter kann isoliert oder nicht isoliert sein. Im Falle eines isolierten Flachleiters wird im Bereich der Verbindung zunächst die Isolation entfernt. Dies kann beispielsweise an einem stirnseitigen Ende des Flachleiters sein. Auch ist es möglich, dass die Verbindung im Verlaufe des Flachleiters angeordnet ist, so dass beidseits der Verbindung der Flachleiter mit einer Isolation beschichtet ist. Das Anschlusselement weist zumindest zwei Anschlussbereiche auf. Ein erster

Anschlussbereich wird auf die Oberfläche des Flachleiters aufgelegt. Der Flachleiter hat bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt. Die lange Kante dieses Querschnitts spannt mit der Längsachse des Flachleiters eine Ebene auf, die parallel zu den breiten Oberflächen des Flachleiters ist. Die kurze Kante des Querschnitts spannt mit der Längsachse des Flachleiters eine Ebene auf, die parallel zu den schmalen Oberflächen des Flachleiters ist. Bevorzugt wird der erste Anschlussbereich auf eine breite Oberfläche aufgelegt. Dabei ist der Anschlussbereich bevorzugt so auf die breite Oberfläche aufgelegt, dass die gesamt Breite des Flachleiters von dem

Anschlussbereich abgedeckt ist. Das Anschlusselement verfügt neben dem ersten Anschlussbereich über zumindest einen zweiten Anschlussbereich. Der zweite Anschlussbereich wird um eine Kante des Flachleiters herum gefaltet bzw. gebogen. Hiernach kann der zweite Anschlussbereich auf einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche des

Flachleiters aufgelegt werden. Der Flachleiter ist damit sandwichartig zwischen dem ersten und dem zweiten Anschlussbereich angeordnet.

Abschließend kann eine Verbindung des Anschlusselementes mit dem Flachleiter im Bereich der Anschlussbereiche hergestellt werden. Dabei können die

Anschlussbereiche den Flachleiter während des Verbindens vor thermischer

Überlastung oder zu hoher mechanischer Beanspruchung schützen. Die

Anschlussbereiche können in der Art einer Manschette um den Flachleiter liegen. Fügewerkzeuge können auf den äußeren Oberflächen der Anschlussbereiche aufgesetzt werden. Die Anschlussbereiche sind mit ihren inneren Oberflächen auf dem Flachleiter aufgelegt und die äußere Oberflächen dienen zur Aufnahme von

Fügewerkzeugen. Beim Fügen erfolgt somit das Einleiten der Fügeenergie zunächst in die Anschlussbereiche, so dass der Flachleiter vor zu starker Belastung während des Fügens geschützt ist.

Wenn das Anschlusselement mit seinem ersten Anschlussbereich auf die erste Oberfläche des Flachleiters aufgelegt ist, ragt der zweite Anschlussbereich in der Art einer Anschlussfahne von der Kante des Flachleiters hervor. Dieser hervorragende Bereich kann den zweiten Anschlussbereich aufweisen. Beim Umlegen wird dieser hervorragende Bereich dann auf die andere Oberfläche des Flachleiters aufgelegt. Durch die Anschlussbereiche wird sichergestellt, dass der Flachleiter beim Fügen keinen direkten Kontakt mit einem Fügewerkzeug hat. Ein Fügewerkzeug kann z.B. eine Elektrode oder eine Sonotrode sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Anschlussbereiche deckungsgleich auf den beiden Oberflächen des Flachleiters aufliegen. In einer Projektion parallel zur Flächennormale der breiten Oberfläche des Flachleiters können die Anschlussbereiche deckungsgleich übereinander liegen. Bevorzugt decken die Anschlussbereiche den Flachleiter entlang seiner gesamten Breite ab. Dies führt zum Einen zu einer großen Auflagefläche und zum Anderen zu einem sicheren Schutz des Flachleiters vor den Fügewerkzeugen.

Wie bereits erwähnt, wird der zweite Anschlussbereich um eine Kante des

Flachleiters herum gefaltet. Dabei kann diese Kante eine Längskante oder eine stirnseitige Kante des Flachleiters sein. Bei einer Verbindung in einem Endbereich wird bevorzugt der Anschlussbereich um eine stirnseitige Kante gefaltet, wohingegen bei einer Verbindung im Verlauf des Flachleiters der Anschlussbereich um eine Längsachse gefaltet ist.

Der Anschlussbereich ist bevorzugt als Flachteil mit einer rechteckigen Form. Dabei kann ein erster Abschnitt den ersten Anschlussbereich bilden und ein zweiter Abschnitt den Anschlussbereich bilden. Die beiden Anschlussbereiche können gleich groß sein.

Auch ist es möglich, dass das Anschlusselement als Flachteil mit einer L-förmigen Form gebildet ist. Eine solche L-förmige Form führt dazu, dass beispielsweise an einer stirnseitigen Kante der zweite Anschlussbereich um den Flachleiter gefaltet werden kann, wohingegen das Anschlusselement über eine längsseitige Kante des Flachleiters hinausragt und als Kontaktbereich für einen Anschluss weiterer Leiter dienen kann. Wie bereits oben erwähnt, erfolgt das Verbinden des Anschlusselements mit dem Flachleiter stoffschlüssig oder formschlüssig. Im Falle einer stoffschlüssigen

Verbindung wird die Verbindungsenergie allein über das Anschlusselement in die Fügestelle zwischen Anschlusselement und Flachleiter eingebracht. Somit dient das Anschlusselement als Schutz für den Flachleiter vor thermischer Überlastung. Die Verbindung erfolgt im Bereich der Anschlussbereiche.

Im Falle einer formschlüssigen Verbindung, beispielsweise mittels Clinchen oder Nieten, dienen die Anschlussbereiche ebenfalls als Schutz für den Flachleiter und die plastische Verformung erfolgt durch das Anschlusselement hindurch in den

Flachleiter.

Um einen anschließenden Kontakt mit einem elektrischen Element wie einem Leiter, einen Kabel oder dergleichen herzustellen, hat das Anschlusselement einen

Kontaktbereich. Dieser Kontaktbereich ist ein Teil des Anschlusselements, welcher über ein stirnseitige Kante oder eine Längskante des Flachleiters nach dem Fügen hinausragt. Das Anschlusselement kann in drei Teilbereiche unterteilt sein. Zwei in etwa gleich große Teilbereiche können die Anschlussbereiche bilden und ein dritter Teilbereich kann den Kontaktbereich bilden. Entlang der Längsachse des

Anschlusselements kann ein erster Teilbereich den Kontaktbereich bilden, ein zweiter Teilbereich den ersten Anschlussbereich und ein dritter Teilbereich den zweiten Anschlussbereich.

Der Kontaktbereich ist insbesondere in umfassend eine Öse, einen Bolzen oder einen Crimpanschluss.

Das Anschlusselement ist gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einem metallisch beschichteten Blech gebildet. Die metallische Beschichtung kann bevorzugt derart sein, dass die Differenz der Standardpotentiale des Beschichtungsmetalls und des Metalls des Flachleiters geringer ist, als die Differenz der Standardpotentiale des Metalls des Flachleiters und des Metall des restlichen Anschlusselements. Somit wird die Gefahr der Kontaktkorrosion verringert.

Für den Fall, dass der Flachleiter aus Kupfer gebildet ist, kann die Beschichtung Kupfer sein. Für den Fall, dass der Flachleiter aus Aluminium gebildet ist, kann die Beschichtung aus Aluminium oder Nickel sein.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anschlusselement im Bereich auf der dem Flachleiter zugewandten Oberfläche eine strukturierte

Oberfläche aufweist. Diese Oberfläche kann insbesondere eine erhöhte Rauheit gegenüber der restlichen Oberfläche des Anschlusselements aufweisen. Gerade bei Reibprozessen, insbesondere bei stoffschlüssigen Fügeverfahren die auf

Reibprozessen beruhen, kann die strukturierte Oberfläche den Eintrag der

Verbindungsenergie in die Verbindungsstelle erleichtern. Auch kann die strukturierte Oberfläche zackenförmig sein oder Spitzen aufweisen, die beim Fügen in das Material der Flachleitung gedrückt werden. Durch die strukturierte Oberfläche kann ein Widerstandsschweißprozess besser durchgeführt werden.

Auch kann der zweite Anschlussbereich aus Teilbereichen gebildet sein. Diese

Teilbereiche können beispielsweise an den ersten Anschlussbereich angrenzen. Dies insbesondere an gegenüberliegenden Enden des ersten Anschlussbereichs. Die Teilbereiche bilden zusammen den zweiten Anschlussbereich. Nach dem Umfalten, bei dem die Teilbereiche um einander gegenüberliegende Kanten des Flachleiters gefaltet sind, bilden die Teilbereiche auf der zweiten Oberfläche des Flachleiters bevorzugt eine geschlossene Fläche.

Insbesondere greifen die Teilbereiche auf der zweiten Oberfläche ineinander. Dies kann stufenförmig, schwalbenschwanzförmig oder dergleichen sein.

Der Flachleiter ist bevorzugt aus einem Blech oder einer Folie gebildet. Wie bereits erwähnt, ist das Anschlusselement aus einem metallisch beschichteten Blech gebildet. Bevorzugt ist das Anschlusselement in den Anschlussbereichen mit einem Metall beschichtet. Dieses Metall ist bevorzugt von dem Metall des restlichen Anschlussbereichs verschieden. Die Beschichtung kann dabei insbesondere walzplatiert sein.

Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren nach Anspruch 14.

Zum stoffschlüssigen Verbindung wird vorgeschlagen, dass der Flachleiter an den Anschlussbereichen mit dem Anschlusselement stoffschlüssig verschweißt wird. Dies kann beispielsweise mittels Widerstandsschweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen.

Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. la-c Ausführungsbeispiele von Anschlusselementen;

Fig. 2a-c Ausführungsbeispiele von Anschlusselementen mit strukturierter

Oberfläche;

Fig. 3a-b Ansichten von Verbindungen gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 4a-b Ansichten von Verbindungen gemäß Ausführungsbeispielen;

Fig. 5 Ansichten einer Verbindungen gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. la zeigt ein Anschlusselement 2 mit einem Kontaktbereich 4, einem ersten Anschlussbereich 6 und einem zweiten Anschlussbereich 8. Zu erkennen ist, dass im Kontaktbereich 4 eine Öse 4a vorgesehen ist. Die Öse 4a kann jedoch auch durch einen Bolzen, einen Crimpanschluss oder dergleichen ersetzt sein.

Das Anschlusselement gemäß der Fig. la hat einen rechteckigen Querschnitt und die Anschlussbereiche 6, 8 unterteilen das Anschlusselement 2 in Teilbereiche. Die Teilbereiche sind bevorzugt kongruent zueinander.

Fig. lb zeigt einen Anschlusselement 2, welches L-förmig ist. Selbiges gilt für Fig. lc.

Die Anschlussbereiche 6, 8 können entlang einem Schenkel gebildet sein und der Kontaktbereich 4 in einem hierzu rechtwinkligen Schenkel.

In den Fig. 2a-c ist gezeigt, dass in den Anschlussbereichen 6 und 8 strukturierte Oberflächen 6a, 8a gebildet sind. Die strukturierten Oberflächen 6a, 8a werden auf die Oberfläche der Flachleitung gelegt. Das Anschlusselement 2 wird entlang der jeweiligen gestrichelten Linie zwischen den Anschlussbereichen 6 und 8 um den Flachleiter gefaltet, wie dies in der Fig. 3a gezeigt ist.

Fig. 3a zeigt einen Flachleiter 10. Der Flachleiter 10 kann aus einem Vollmaterial gebildet sein und beispielsweise aus Aluminium oder Legierung hiervon bzw. Kupfer oder Legierungen hiervon gebildet sein. Auch kann der Flachleiter aus einer

Aluminium- oder Kupferfolie gebildet sein. Darüber hinaus kann der Flachleiter aus laminierten Folien aus den genannten Metallen gebildet sein.

Der Flachleiter 10 ist an seinem stirnseitigen Ende 10a von einer Isolation befreit. Ein Anschlusselement 2 gemäß Fig. 2b wird mit der strukturierten Oberfläche 6a auf die in Fig. 3a nicht dargestellte Unterseite des Flachleiters 10 am stirnseitigen Ende 10a aufgelegt. Anschließend wird das Anschlusselement 2 mit seinem Anschlussbereich 8 entlang der stirnseitigen Kante 10b des Flachleiters 10 um diese stirnseitige Kante 10b gefaltet. Die strukturierte Oberfläche 8a des Anschlussbereichs 8 wird dann auf der gezeigten Oberfläche des Flachleiters 10 am stirnseitigen Ende 10a aufgelegt. Ferner ist zu erkennen, dass das Anschlusselement 2 mit seinem Kontaktbereich 4 über die längsseitige Kante 10c hinausragt.

Nach dem Umlegen der Anschlussbereiche 6, 8 um die stirnseitige Kante 10b erfolgt ein stoffschlüssiges Fügen. Hierbei wird ein Fügewerkzeug, beispielsweise Sonotrode und Amboss oder zwei Elektroden eines Widerstandsschweißwerkzeugs, auf die Oberflächen 8b, 6b des Anschlusselements 2 aufgesetzt. Diese von dem Flachleiter 10 wegweisenden Oberflächen 6b, 8b sind in der Fig. 3b gezeigt ln der Fig. 3b ist auch zu erkennen, dass das Anschlusselement 2 die stirnseitige Kante 10b manschettenartig umgreift.

Eine weitere Möglichkeit der Verbindung ist in Fig. 3a auf der rechten Seite gezeigt. Hier wird ein Anschlusselement 2 gemäß Fig. 2a mit der strukturierten Oberfläche 6a auf die nicht gezeigte Unterseite des Flachleiters 10 in einem abisolierten Bereich aufgelegt.

Anschließend wird der Anschlussbereich 8a um die längsseitige Kante 10c umgelegt und auf der gezeigten Oberfläche des Flachleiters 10 aufgelegt.

Schließlich wird auf den Oberflächen 6b, 8b, welche in Fig. 3b gezeigt sind, das

Fügewerkzeug aufgesetzt und es erfolgt ein stoffschlüssiges Fügen zwischen dem Anschlusselement 2 und dem Flachleiter 10. Hier ist zu erkennen, dass das

Anschlusselement 2 mit seinen Anschlussbereichen 6, 8 den Flachleiter 10

sandwichartig umgreift.

Fig. 4a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Flachleiter 10 und

Anschlusselementen 2. Im Gegensatz zu der Fig. 3a ist hier das Anschlusselement 2 auf der linken Seite mit Hohlnieten 12 an dem Flachleiter 10 stoffschlüssig befestigt.

Ferner weist der Kontaktbereich 4 ein konturiertes Profil mit einem Steckbereich auf. Fig. 4b zeigt die Hohlnieten 12. Ferner ist in der Fig. 4b zu erkennen, dass der

Flachleiter 10 aus laminierten Folien gebildet ist.

Auf der rechten Seite der Fig. 4a ist eine entsprechende Fig. 3a gezeigte Anordnung zwischen Anschlusselement 2 und Flachleiter 10 dargestellt. Im Unterschied zu der Fig. 3a ist auch hier die Verbindung zwischen dem Anschlusselement 2 und dem Flachleiter 10 über Hohlnieten 12 gebildet.

Der Kontaktbereich 4 weist in der Fig. 4a einen Bolzen im Gegensatz zu der Öse 4a auf.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hierbei ist der Anschlussbereich 8 in zwei Teilbereiche 8a, 8b unterteilt, die an gegenüberliegende Kanten des

Anschlussbereichs 6 angrenzen. Die Teilbereiche 8a, b haben eine stufenförmige, stirnseitige Kante. Andere Formen sind ebenfalls möglich, z.B. schwalbeschwanzartig oder dergleichen. Die stirnseitigen Kanten sind komplementär zueinander gebildet, so dass nach dem Umlegen der Teilbereiche 8a, b die stirnseitigen Kanten ineinander greifen und eine geschlossene Fläche auf dem Flachleiter 10 bilden.

Bezugszeichenliste

2 Anschlusselement

4 Kontaktelement

4a Öse

6 Anschlussbereich

6a strukturierte Oberfläche

8 Anschlussbereich

8a strukturierte Oberfläche

10 Flachleiter

10a stirnseitiges Ende

10b stirnseitige Kante

10c längsseitige Kante

12 Hohlniet