用于使得至少一个电接触元件与汽车的车载电网的扁平导体连接的方法与流程

本发明涉及一种用于使得至少一个电接触元件与汽车的车载电网的扁平导体连接的方法。

背景技术：

通过使用所谓的优选铝制的扁平导体，可以实现明显减小汽车车载电网的安装空间和导体重量。这种扁平导体用作电力分配器或汇流排，且例如沿着底板总成轮廓从后部区域铺设到发动机室。通常需要使不同的导体电导通地接触在这种扁平导体上。为此把例如不锈钢螺栓焊接到这种扁平导体上。然后例如可以将电缆接线头套到不锈钢螺栓上并在其上拧紧。例如，通过不锈钢螺栓产生的结构高度会有不利影响。此外，由此只能产生规定的输出方向。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种解决方案，通过该解决方案可以采用特别简单且紧凑的方式在扁平导体上建立电接触。

该目的通过一种具有权利要求1的特征的用于使得至少一个电接触元件与汽车的车载电网的扁平导体连接的方法得以实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利设计及有益的并非微不足道的改进。

在根据本发明的用于使得至少一个电接触元件与汽车的车载电网的扁平导体连接的方法中，提供至少一个电接触元件。该电接触元件包括用于与另一接触元件接触的接触区域，且至少由带有拱曲部的不锈钢板制成。其中所述拱曲部突出于不锈钢板的其余部分。将电接触元件的拱曲部布置在扁平导体上。然后进行摩擦焊接处理，其方式为，借助摩擦焊接工具使得电接触元件的布置在扁平导体上的拱曲部与扁平导体进行相对运动，由此在扁平导体与接触元件之间形成焊接连接。

扁平导体优选用作电力分配器或汇流排，并且优选由铝制成。摩擦焊接处理例如可以借助超声摩擦焊接来进行，其方式为，在电接触元件的拱曲部的区域中，以一定的压力或者以一定的力将超声震荡单元(sonotrode)按压到该电接触元件上，该超声震荡单元是摩擦焊接工具的一部分。在这种情况下，借助超声震荡单元将高频震荡运动施加到电接触元件上，因而得到在不锈钢板的拱曲部与扁平导体之间的所述相对运动。通过在这种情况下产生的摩擦，拱曲部和扁平导体出现变热和塑化，由此产生焊接连接。但也可以代替超声摩擦焊接而考虑其它的摩擦焊接方法。

不锈钢板中的拱曲部例如可以通过制造凹槽来形成，该凹槽于是在不锈钢板的背面上形成拱曲部的形式。在此重要的是，拱曲部突出为超过不锈钢板的其余部分，从而在摩擦焊接处理期间也仅有不锈钢板的拱曲部与扁平导体接触。通过由拱曲部导致的不锈钢板相对于扁平导体的距离，可以特别简单地且过程可靠地进行焊接处理。

采用根据本发明的方法可以实现的是，使得至少一个电接触元件与扁平导体连接，其中，如此产生的连接具有很小的安装空间高度。此外，根据本发明的方法可以特别成本低廉地实施，因为这是一种非常简单的加工工艺。另外，在形成焊接连接的区域中，并非强制需要针对电解液的密封。这是因为，对于电化学的电压系列而言，不锈钢板与优选由铝制成的扁平导体的材料匹配是有利的或非关键的。此外，例如相比于铜，不锈钢板具有良好的机械特性，所述铜会出现沉降过程和非期望的流动过程。相反，不锈钢板没有不利的沉降性和流动性，从而可以确保在扁平导体与至少一个电接触元件之间的持久稳定的焊接连接。

本发明的一种有利的实施方式设定为，拱曲部形成有至少基本上圆形的底面，该底面借助摩擦焊接工具与扁平导体进行旋转相对运动，以便形成焊接连接。在这种情况下，优选进行扭转摩擦焊接。拱曲部在此例如可以进行最小振动的旋转运动。还完全可行的是，拱曲部进行具有较大幅度的旋转运动。通过与扁平导体的旋转相对运动，可以产生特别可靠的焊接连接。

本发明的一种替代的有利的实施方式设定为，拱曲部形成有长的底面，该底面借助摩擦焊接工具与扁平导体进行平移相对运动，以便形成焊接连接。在此，长的底面优选这样产生：使得其至少基本上垂直于电接触元件的纵向尺度伸展。因此可以将整个电接触元件设计得特别紧凑。

根据本发明的另一种有利的实施方式设定为，在电接触元件上形成至少一个施力区域，用于形状配合地插入摩擦焊接工具。在此例如可以在电接触元件上形成至少一个属于施力区域的狭缝形的通孔。对于拱曲部形成有圆形底面的情况，例如可以设定，拱曲部通过圆锥形的凹部形成，其中，在这种情况下，例如可以沿着圆周分布地形成多个这种狭缝形的通孔。由此形成特别有利的施力区域，用于施加相对运动的摩擦焊接工具可以插入到该施力区域中。替代地或附加地也可行的是，在电接触元件上形成至少一个属于施力区域的隆起部。例如可以部分地冲制某个区域并随后弯曲，从而形成所述的隆起部。替代地或附加地也可行的是，电接触元件例如在边缘区域中向上弯曲，以便由此设置特别好的施力区域。通过施力区域可以确保摩擦焊接工具形状配合地作用在电接触元件上，因而可以过程可靠地施加相对运动。因此可以形成特别好的焊接连接。

本发明的另一种有利的实施方式设定为，电接触元件仅由不锈钢板制成。由于电接触元件在这种情况下一体地或整体地形成，所以其可以特别成本低廉地大批量地制造。

本发明的一种替代的有利的实施方式设定为，电接触元件制成为复合板的形式，该复合板由材料结合地或形状配合地相互结合的不锈钢板和铜板构成。这种实施方式的优点在于，电接触元件一方面由于不锈钢板而具有特别好的机械特性，另一方面由于铜板而具有特别好的导电特性。不锈钢板和铜板例如可以通过铆接、焊接和/或冲压而相互结合。在此优选把铜板设计得比不锈钢板厚。更普遍地，由于导电能力小，不锈钢板的层厚度可以根据变型而相比于铜板保持得薄或者小。此外，不锈钢板用作铜板与扁平导体之间的中间层，从而可以防止电化学腐蚀。在该实施方式中尤其例如可以省去电镀的涂层。

在本发明的另一有利的设计中设定为，不锈钢板在拱曲部之外与铜板在搭接区域中连接。例如可行的是，首先使得不锈钢板的拱曲部按已经介绍的方式经受摩擦焊接处理，然后使得铜板在搭接区域中与不锈钢板连接。但也可行的是，首先使得不锈钢板与铜板连接，随后进行摩擦焊接过程。

最后，本发明的另一有利的实施方式设定为，不锈钢板和铜板叠合地制造，且在摩擦焊接处理之前上下叠置并相互连接。这例如可以通过电镀来进行。在这种情况下，接触元件获得特别好的导电特性，因为电流可以沿着电接触元件的整个长度流经铜板，并且电流在形成的焊接连接的区域中只需经过很短的路径流过不锈钢板，但此时必然以很大的横截面流过，以到达扁平导体。

本发明的其它优点、特征和细节可由对优选实施方式的后续说明以及借助附图得到。先前在说明书中提到的特征和特征组合以及后面在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合，不仅可在分别给出的组合中使用，而且可在其它组合中使用，或者单独使用，而不偏离于本发明的范畴。

附图说明

图1为汽车的车载电网的扁平导体的立体图，其中，电接触元件的第一实施方式通过摩擦焊接与扁平导体连接，并且螺栓已穿过电接触元件的开口；

图2为仅由不锈钢板制成的电接触元件的第一实施方式的立体图，该不锈钢板具有拱曲部，该拱曲部如图所示地使得余下的不锈钢板向下突出；

图3为电接触元件的第二实施方式的立体图，其中，该电接触元件具有多个狭缝，这些狭缝用作摩擦焊接工具的施力点；

图4为电接触元件的第三实施方式的立体图，其中，该电接触元件在侧部的边缘区域中具有隆起部，这些隆起部也用作摩擦焊接工具的施力区域；

图5为电接触元件的第四实施方式的立体图，该电接触元件在中间区域中具有用作摩擦焊接工具的施力点的隆起部；

图6为电接触元件的第五实施方式的立体图，其中，该电接触元件制成为由不锈钢板和铜板构成的复合板的形式；

图7为电接触元件的第六实施方式的立体图，其中，该电接触元件同样制成为复合板的形式；

图8为电接触元件的第七实施方式的立体图，其中，该电接触元件具有用于与扁平导体板焊接的长的拱曲部；和

图9为立体图，在该立体图中示出了与扁平导体焊接之前的电接触元件的第七实施方式。

在这些附图中，相同的或功能相同的部件标有相同的标号。

具体实施方式

图1中以立体图示出用于汽车的车载电网的扁平导体1。包围扁平导体1的绝缘物2在一个区域中被去除。在该区域，电接触元件3通过摩擦焊接处理与局部去绝缘的扁平导体1连接。螺栓5穿过电接触元件3的此处未详细示出的通孔4(见图2)。

例如可以将电缆接线头套到螺栓5上，该电缆接线头随后通过拧紧而被挤压到接触区域6上。电缆接线头在拧紧之前例如已经收纳有电缆或导线，该电缆于是通过电接触元件3导电地与扁平导体1连接。与本图所示相反地，可行的是，多个这种电接触元件3通过摩擦焊接在不同的位置与扁平导体1连接。

图2中以立体图示出电接触元件3的与图1中相同的实施方式。电接触元件3的该实施方式仅仅且完全由不锈钢板s制成。不锈钢板s具有拱曲部7，根据本图所示，该拱曲部形成在电接触元件3的底面上。根据本图所示，该拱曲部7向下突出得超过由不锈钢板s制得的电接触元件3的其余部分。

如图所示，拱曲部7形成为圆形底面的形式。在拱曲部7的反面，电接触元件3具有相应的带有圆形底面的圆锥形凹部8。为了在电接触元件3与扁平导体1之间形成焊接连接，电接触元件3以其拱曲部7布置在扁平导体1上。随后进行摩擦焊接处理，其方式为：借助摩擦焊接工具使得电接触元件3的布置在扁平导体1上的拱曲部7相对于扁平导体1相对运动，由此在扁平导体1与接触元件3之间形成焊接连接。

在电接触元件3的这里所示的实施方式中，为了形成焊接连接，借助摩擦焊接工具使得拱曲部7相对于扁平导体1进行转动相对运动。为此例如可以将超声震荡单元施加在电接触元件3上，并使得拱曲部7进行转动超声振动，由此进行摩擦焊接处理。通过在这种情况下产生的摩擦，在电接触元件3的拱曲部7的区域中且在扁平导体1的相应位置出现变热和塑化。

图3中以立体图示出电接触元件3的第二实施方式。这里所示的实施方式与电接触元件3的图2所示的实施方式的区别仅仅在于，在凹部8的区域中形成了多个狭缝形的通孔9，这些通孔用作相应地构造的摩擦焊接工具的施力区域。可以把所述摩擦焊接工具形状配合地插入到这些狭缝形的通孔9中，由此在摩擦焊接处理期间以可靠的方式引起相对于扁平导体1的所述相对运动。

图4中以立体图示出电接触元件3的第三实施方式。这里所示的实施方式与图3所示的实施方式的区别仅仅在于，在电接触元件3上成型有或者改型有相应的隆起部10作为施力区域。在电接触元件3的各纵向边缘上成型有隆起部10，从而所述摩擦焊接工具可以施加在这些隆起部10上，以便在摩擦焊接处理期间使得电接触元件3进行所述的相对运动。在这里，隆起部10朝向与拱曲部7完全相反的方向。由此可以确保施加在隆起部10上的摩擦焊接工具在摩擦焊接处理期间不接触扁平导体1。

图5中以立体图示出电接触元件3的第四实施方式，其中，该实施方式与图4所示的实施方式的区别在于，在电接触元件3的中间区域内形成隆起部11作为施力区域。该隆起部11例如可以首先通过冲制处理，然后通过使一部分冲出的区域向上弯曲而形成。在此，隆起部11也朝向与此处不可见的拱曲部7完全相反的方向，从而摩擦焊接工具可以毫无问题地施加在电接触元件3上，而不会在摩擦焊接处理期间接触扁平导体1。

图6中以立体图示出电接触元件3的第五实施方式。在这里，电接触元件3形成为复合板的形式，该复合板由材料结合地或形状配合地相互连接的不锈钢板s和铜板k构成。在此，不锈钢板s在拱曲部7之外在搭接区域12中与铜板k连接。在该搭接区域12中，不锈钢板s和铜板k例如通过铆接、焊接或冲压相互连接。在此，两个板s、k的连接可以在摩擦焊接处理之前或者在摩擦焊接处理之后进行。

图7中以立体图示出电接触元件3的第六实施方式。电接触元件3的这里所示的实施方式也是由不锈钢板s和铜板k构成的复合板。在这种情况下，铜板k布置在不锈钢板s上的背离拱曲部7的一侧上。在此，铜板k延伸至非常靠近此处不可见的拱曲部7的区域，由此可以实现特别好的导电性。

无论铜板k还是不锈钢板s都具有通孔4在该通孔的区域中在前文结合图1提到的与电缆接线头拧紧的情况下，铜板k被挤压到不锈钢板s上。通过挤压力产生了电接触。也就是说，在该区域中，并非强制需要使得不锈钢板s和铜板k形状配合地或力配合地连接，因而保持了平坦的接触面。但为了在需要时提高整个接触元件3的刚度，不锈钢板s和铜板k也可以在环绕通孔4的区域中形状配合地或力配合地相互连接。

图8中以立体图示出电接触元件3的第八实施方式，其中，该实施方式也形成为由铜板k和此处未详细示出的不锈钢板s构成的复合板形式。但接触元件3只由不锈钢制成。此处所示的电接触元件3的实施方式与前述全部实施方式的区别在于，在本立体图中不可见的拱曲部7(为此见图9)形成有长的形状或底面。为了形成焊接连接，借助摩擦焊接工具使得该拱曲部7相对于扁平导体1进行平移的相对运动。在这种情况下，拱曲部7横跨电接触元件3的主延伸方向伸展。由于所述的相对运动横跨电接触元件3的主延伸方向施加，所以可以将电接触元件3设计得相对短小。

不锈钢板s和铜板k采用电镀方法制成双层的复合材料，由此在摩擦焊接处理之前相互结合。铜板k具有与不锈钢板s的拱曲部7至少基本上类似的拱曲部。

图9仅是从另一个视角示出电接触元件3的与图8中相同的实施方式。在当前的视图中可以清楚地看到，不锈钢板s明显比铜板k薄。不锈钢板s和铜板k的厚度在此可以根据变型来选定。特别是由于不锈钢板s的较小的导电能力，把不锈钢板s的厚度选定成小于铜板k的厚度。

在电接触元件3的图7～9所示的实施方式中，各不锈钢板s用作中间层，以便防止在铜板k与由铝制成的扁平导体1之间的电化学腐蚀。尤其在电接触元件3的还具有铜板k的实施方式中，得到了电接触元件3的特别好的导电能力。

附图标记清单

1扁平导体

2绝缘物

3电接触元件

4通孔

5螺栓

6接触区域

7拱曲部

8凹部

9狭缝形的通孔

10隆起部

11隆起部

12连接区域

k铜板

s不锈钢板