EP-4738615-A1 - CONNECTION ARRANGEMENT AND METHOD FOR PRODUCING A CONNECTION ARRANGEMENT

Abstract

Verbindungsanordnung (100) mindestens umfassend: - einen metallischen Flachleiter (1) mit einer ersten Durchgangsöffnung (2), - ein im Bereich der ersten Durchgangsöffnung (2) am Flachleiter (1) stoffschlüssig angebundenes metallisches Kontaktelement (3) mit einer Durchgangsöffnung (5), - einen die Durchgangsöffnung (5) des metallischen Kontaktelementes (3) zumindest teilweise durchgreifenden Anschlussbolzen (4), dadurch gekennzeichnet, - dass die Durchgangsöffnung (5) des metallisches Kontaktelementes (3) ein Übermaß zum Anschlussbolzen (4) aufweist.

Inventors

• LORENZ, THOMAS
• Sebastian, Martens
• Preda, Bogdan

Assignees

• One Mobility Autokabel GmbH

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20251020

Claims (15)

1. Verbindungsanordnung (100) mindestens umfassend: - einen metallischen Flachleiter (1) mit einer Durchgangsöffnung (2), - ein im Bereich der Durchgangsöffnung (2) am Flachleiter (1) stoffschlüssig angebundenes metallisches Kontaktelement (3) mit einer Durchgangsöffnung (5), - einen die Durchgangsöffnung (5) des metallischen Kontaktelementes (3) zumindest teilweise durchgreifenden Anschlussbolzen (4), dadurch gekennzeichnet, - dass die Durchgangsöffnung (5) des metallisches Kontaktelementes (3) ein Übermaß zum Anschlussbolzen (4) aufweist.
2. Verbindungsanordnung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Durchgangsöffnung (5) des metallischen Kontaktelementes (3) ein Übermaß von zumindest 1,0 mm, bevorzugt mindestens 2,0 mm, insbesondere 1,5 mm bis 5,0 mm, aufweist.
3. Verbindungsanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass das metallische Kontaktelement (3) als Bolzen umfassend einen Bolzenkopf (8) und einen Bolzenschaft (7) ausgeformt ist und der Bolzenschaft (7) in die Durchgangsöffnung (2) des Flachleiters (1) eingreift.
4. Verbindungsanordnung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - dass das Übermaß der Durchgangsöffnung (5) des Kontaktelementes (3) im Bereich des Bolzenkopfes (7) umlaufend entlang des Umfangs des Anschlussbolzens (4) variabel ist, bevorzugt dass die umlaufende Kante (5a) der Durchgangsöffnung (5) in mindestens einem Abschnitt ausgehend von der Einhüllenden der umlaufenden Kante (5a) in Richtung der Flächenmitte der Durchgangsöffnung (5) versetzt ist.
5. Verbindungsanordnung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Übermaß entlang der Durchgangsöffnung (5) variabel ist.
6. Verbindungsanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das metallische Kontaktelement (3) an einem distalen Ende des Flachleiters (1) angeordnet ist und die Verbindungsanordnung (100) ein zweites Kontaktelement (3) umfasst, das in einem mittleren Abschnitt des Flachleiters (1) angeordnet ist.
7. Verbindungsanordnung (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, - dass das Kontaktelement (3) und das zweite Kontaktelement (3) in zueinander verschiedenen Ebenen des Flachleiters (1) liegen und bevorzugt einen Abstand von maximal 400 mm aufweisen.
8. Verbindungsanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Flachleiter (1) mindestens eine Biegung, bevorzugt mindestens zwei Biegungen aufweist.
9. Verbindungsanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Flachleiter (1) Aluminium oder Kupfer umfasst.
10. Verbindungsanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das metallische Kontaktelement (3) und/oder der Anschlussbolzen (4) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet ist oder aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet ist oder aus Eisen oder einer Eisenlegierung, insbesondere Stahl gebildet ist.
11. Verbindungsanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Kontaktelement (3) mit dem Flachleiter (1) verschweißt, bevorzugt pressverschweißt, reibverschweißt, ultraschallverschweißt, laserverschweißt oder widerstandsverschweißt ist.
12. Verbindungsanordnung (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass das Kontaktelement (3) metallisch beschichtet ist, bevorzugt mit Zinn, Gold, Nickel, Silber, Kupfer oder einer Legierung davon beschichtet ist, insbesondere mit einer Nickel-Phosphor Legierung beschichtet ist.
13. Verfahren zum Herstellen einer Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem - ein Flachleiter bereitgestellt wird, - zumindest eine Durchgangsöffnung in dem Flachleiter eingebracht wird, - ein metallisches Kontaktelement umfassend eine Durchgangsöffnung bereitgestellt wird, - das erste Kontaktelement stoffschlüssig im Bereich der Durchgangsöffnung des Flachleiters gefügt wird und - ein Anschlussbolzen durch die Durchgangsöffnung des ersten Kontaktelementes geführt wird, wobei die Durchgangsöffnung des Kontaktelementes ein Übermaß zum Anschlussbolzen aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Flachleiter vor oder nach Bereitstellung nach Bereitstellung gebogen wird, bevorzugt an mindestens einer Stelle um mindestens 90° gebogen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Kontaktelement mit dem Flachleiter pressverschweißt, reibverschweißt, ultraschallverschweißt, laserverschweißt oder widerstandsverschweißt, bevorzugt rotationsreibverschweißt oder laserverschweißt wird.

Description

Der Gegenstand betrifft eine Verbindungsanordnung zwischen einem metallischen Flachteil und einem metallischen Kontaktelement sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsanordnung. In elektrischen Anwendungen, insbesondere in automotiven Anwendungen, kommen vermehrt Flachleiter (sogenannte Busbars) zum Einsatz. Flachleiter kommen dabei nicht nur als Energieleitungen zum Einsatz, sondern auch als Batteriezellenverbinder, Modulverbinder oder dergleichen. Die Flachleiter sind dabei in der Regel aus einem metallischen Flachteil gebildet. Zur Kontaktierung von Kontaktelementen ist es bekannt, die Kontaktelemente auf die Oberfläche des metallischen Flachteils aufzubringen und dort bevorzugt stoffschlüssig zu fügen, insbesondere zu verschweißen. Beim Verschweißen des metallischen Flachteils aus einem ersten metallischen Werkstoff mit einem metallischen Kontaktelement aus einem zweiten metallischen Werkstoff kann es an der Schweißnaht jedoch, abhängig von der Werkstoffkombination, zu erhöhter Kontaktkorrosion kommen. Darüber hinaus kann bei der Verwendung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere für das Flachteil, die Kontaktstelle bei hoher mechanischer Belastung beschädigt werden. Bei der Verwendung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen kommt es zu einem Fließen des metallischen Werkstoffs an der Kontaktstelle. Neben dem Verschweißen des Flachteils mit dem Kontaktelement ist auch eine mechanische Fixierung des Kontaktelements an dem Flachteil bekannt. Hierbei wird beispielsweise ein Anschlussbolzen durch eine Durchgangsöffnung des Flachteils geschoben und das Kontaktelement mit dem Anschlussbolzen verbunden. Der Anschlussbolzen und/oder das Kontaktelement werden dabei mechanisch an dem Flachteil fixiert. Dies geschieht in der Regel über ein Verschrauben. Mit der Zeit und insbesondere bei mechanischer Belastung kann eine solche Schraubverbindung jedoch mechanisch instabil werden, insbesondere bei der Verwendung von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Durch den Anpressdruck der Verschraubung und durch mechanische Belastung kann es im Bereich der Durchgangsöffnung des Flachteils zu einem Fließen des Werkstoffs und mithin einem plastischen Verformen des Flachteils kommen, was dazu führt, dass die mechanische Verbindung gelöst wird. Im schlimmsten Fall kommt es zu einem Versagen der Verbindung und das Kontaktelement löst sich von dem Flachteil. Im schlimmsten Fall kommt es zu einer verschlechterten elektrischen Kontaktierung, welche zu einem Widerstandsanstieg und damit einhergehend steigenden Komponententemperaturen bis hin zu einem Fahrzeugbrand führt. Um dies zu verhindern wurde bereits vorgeschlagen, in der Durchgangsöffnung ein metallisches Kontaktelement anzuordnen. Das metallische Kontaktelement dient als mechanische und elektrische Kontaktstelle für weitere Verbindungselemente, die mit dem metallischen Flachteil verbunden werden sollen. So kann z.B. ein hülsenförmiges Kontaktelement in der Durchgangsöffnung angeordnet werden. Ein Anschlussbolzen kann durch diese Durchgangsöffnung geschoben werden. Das Kontaktelement stabilisiert somit die mechanische Verbindung zwischen dem Flachteil und dem Anschlussbolzen. Die Abmessungen und die dreidimensionale Biegung des Flachteils sind so an die Einbausituation des Flachteils im Kraftfahrzeug anzupassen, dass die elektrischen Kontaktierungspunkte im Fahrzeug miteinander verbunden werden. Beim dreidimensionalen Biegen von Flachleitungen kommt es jedoch zu fertigungsbedingten Toleranzen, zum einen in Bezug auf den Abstand der Biegungen zueinander aber auch in den Biegewinkeln und Biegeradien. Dies führt zu Toleranzen zwischen den Kontaktierungspunkten der Flachleitungen und der Fahrzeugperipherie. Ebenso treten auch bei der Fahrzeugmontage, sowohl im Rohbau wie auch in der Positionierung der Anschlusskomponenten, Toleranzen auf. Bei Flachleitungen mit geringen Querschnitten weisen diese eine gewisse Verformbarkeit auf, die es erlaubt den Flachleiter in der Einbausituation im Fahrzeug einzupassen. Mit der steigenden Bedeutung von Hochvolt-Anwendungen gewinnen auch Flachleiter mit höheren Querschnitten von 200 mm2 und darüber hinaus an Bedeutung. Diese Flachleitungen sind deutlich steifer und lassen sich nicht ohne weiteres im Bauraum nachbiegen. Somit wird eine Kontaktierung erforderlich, welche es ermöglicht sowohl die Toleranzen des Fahrzeugs, aber auch die der Biegungen der Flachleitungen auszugleichen. Demnach besteht die Aufgabe, eine Verbindungsanordnung bereitzustellen, die bei Montage der Verbindungsanordnung in einem Kraftfahrzeug den Ausgleich von Fertigungstoleranzen verbessert. Diese Aufgabe wird durch eine Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 gelöst. Gegenständlich wird ein metallischer Flachleiter mit mindestens einem Kontaktelement vorgeschlagen. Ein metallischer Flachleiter kann ein mehreckiges, insbesondere viereckiges Querschnittsprofil haben. Ein metallischer Flachleiter kann dabei insbesondere ein quadratisches o