连接电路板的固定元件、汇流条以及配备有该固定元件和汇流条的车辆配电器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于将电路板(15)电连接和机械连接到汇流条(3、4)的至少一个插针(5、6)上的固定元件，其中电路板(15)在其安装状态中插接在至少一个插针(5、6)上。根据本发明，固定元件(16)构造为能够将连接到至少一个插针(5、6)上的电路板(15)形状配合地锁定。本发明还涉及一种带有至少一个插针(5、6)的汇流条(3、4)，插针具有接合槽(24、25)。此外，本发明还涉及一种带有这种汇流条(3、4)和电路板(15)的配电器(1)，电路板(15)借助本发明的固定元件(16)连接到汇流条(3、4)。
【专利说明】
连接电路板的固定元件、汇流条以及配备有该固定元件和汇流条的车辆配电器
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于将电路板电连接和机械连接到汇流条的至少一个插针上的固定元件，汇流条，以及配备有该电路板和汇流条的车辆配电器。
【背景技术】
[0002]实际中已知，在汽车技术中特别是机动车辆技术中，使用配电器作为车辆电路系统的一种节点。通常，车辆的这种配电器具有多个接口，用于与车辆的用电器和/或一个或多个线束进行导电连接。此外，这种配电器通常具有不同的电气元件和/或电子元件，例如保险丝、继电器或开关元件，以控制、打开或关闭特定的汽车功能。这些电气元件和/或电子元件通常布置在根据需求提前安装的电路板或导体板上。
[0003]根据结构类型，车辆的这种配电器可以具有一个或多个汇流条，该汇流条例如由具有相对较好的导电性能和较好的导热性能的金属材料制成。各个汇流条具有一个或多个插针，该插针可以例如通过切削或分离的制造方法与各汇流条一体地形成。
[0004]另外，这种配电器具有外壳，外壳中置入或优选地注入有包括插针的汇流条。按照这种方式，插针在必要时位置固定地布置在外壳中。通常，外壳由合成材料制成，使得配电器也能够在汽车内饰之外，例如与车辆的发动机舱相邻地布置。
[0005]为了(预)装配配电器，可以将提前安装的电路板插在布置于外壳中的一个或多个插针上。在电路板的安装状态中，即插接电路板的情况下，将一个或多个插针与电路板焊接，以使电路板导电地和/或导热地连接到一个或多个插针上。这时，基于所需的焊接温度，在将插针与电路板焊接时，热量输入到配电器的外壳中。该热量输入仅能在一定范围内通过设置的焊接点的数量和/或焊接时长或焊接间隔来控制。因此，必须如此选择或设计配电器的外壳的合成材料，使得该合成材料具有足够高的熔融温度，从而在将插针与电路板焊接时不被损坏。
[0006]虽然这种配电器在功能方面能够相对好地应用在汽车技术中，但发现其材料的选择和/或安装制造过程则相对浪费。因此特别是在材料成本和\或制造成本方面，有减少配电器构造成本的需求。
【发明内容】
[0007]因此本发明的任务是，提供更好的连接电路板的方案，使用结构上尽可能简单的方法将电路板材料有利地或制造技术有利地连接到插针上。本发明的另一任务是，获得具有上述优点的汇流条和配电器。
[0008]上述任务通过独立权利要求的特征解决。从属权利要求中提出了本发明的有利的改进方案。
[0009]为了将电路板电连接和机械连接到汇流条的至少一个插针上，设置有根据本发明的固定元件。电路板在其安装状态中插接到至少一个插针上，以连接到至少一个插针上。根据本发明，固定元件形成或布置为使得固定元件能够将连接到至少一个插针上的电路板锁定。
[0010]换言之，与【背景技术】相反，电路板并不借助于例如焊接这样的材料配合式(stoffschlUssig)的连接与至少一个插针相连或连接到至少一个插针上，而是能够非材料配合地(stoffunschlUssig)电气地和/或机械地连接或被连接到插针上。这意味着，电路板并非必须直接固定到插针上，而是借助作为中间元件的固定元件连接或保持到插针上。在此，固定元件也可以用作导电的和/或导热的连接元件。
[0011]本发明的固定元件具有以下优点，即在安装时和随后的电路板传导性地、非焊接地地连接到至少一个插针上时不产生焊接导致的热量输入。由此能够有效避免配电器的外壳的(表面)融化及其导致的对外壳的损坏。所以容纳插针及必要时容纳电路板的外壳的材料可以具有相对较低的熔点，从而相对现有技术能够减少制造电路板连接结构和/或配备有该结构的配电器的材料成本。另外，还减少或消除了电路板的装配元件由于迄今所需的焊接导致的热量输入而去焊或脱离的风险，从而在可靠性和/或废品方面从质量上改善了车辆的配电器的整个制造过程。上述形状配合的连接还可以重新分离，使得在故障情况下能够单独更换电路板，从而减少了如此装配的配电器的维护成本。
[0012]本发明的一种特别有利的改进方案是，固定元件例如在几何结构或形状上设置成使得其在电路板的安装状态中能够插接到至少一个插针上。例如，这能够在插接方向上从上方实现。优选的，固定元件可以在插接后位于电路板的上方，使得通过固定元件防止了电路板在与插入方向相反的方向上移动。
[0013]按照这种方式，现有技术中已知的用于将电路板传导性地连接到至少一个插针上的焊接可以被插接过程取代，该插接过程能够相对简单地整合到安装过程中。因为一方面插接所耗费的时间相对少，而且另一方面不需要为相应的工作环境配置昂贵的焊台或焊接机器人，由此能够进一步减少制造成本或安装成本。
[0014]这种情况下可以这样设置，首先将要连接和/或要固定或要紧固的电路板插接到至少一个、必要时多个位置固定的插针上，使得插针穿过电路板延伸。在接下来的步骤中，可插接的固定元件可以插接到经由电路板向外突出的插针上。此时，可以设置为电路板平坦地支承在例如汇流条的封装部或类似的元件上。
[0015]为了能够特别简单地安装，必要时不使用额外的工具，如果固定元件具有至少一个能够与插针进行锁定接合的锁定元件，则能够是有益的。该锁定元件可以例如构造为一种锁舌片，该锁舌片例如可以实施为(弹性的)有弹力的，或者可选的，也可以设置为该锁舌片在固定元件锁定接合地插接到至少一个插针上之后弯曲。
[0016]为了将固定元件安全可靠地并且以结构简单的方式形状配合地锁定到至少一个插针上，有利的是使所述至少一个插针具有固定元件能够与其进行锁定接合的接合槽。该接合槽可以例如作为一种凹部或凹槽形成在插针的平坦形状的侧面上。为了使所需的制造过程尽可能的简单，优选的，仅在插针的一侧即一个侧面上设置接合槽。然而，根据需要也可以在插针的多个侧面，例如在插针的两个对置的侧面上形成接合槽。原则上还可以考虑在插针上形成环绕的接合槽。一个或多个接合槽可以在插针成型时一起构造，或者可选的，在插针成型之后借助切削的制造方法构造。
[0017]此外，既为了机械固定电路板也为了用作传导性的传输元件，固定元件自身可以形成为传导性的。为此，该固定元件例如由导电性的以及优选的也是导热性的材料制成，例如合适的金属，如铜、铜合金、钢、铝，铜合金、钢合金和/或铝合金等类似的材料。
[0018]为了简单并有效地将电路板导性以及电导热地连接到至少一个插针上，固定元件可以至少具有一个插针连接面，插针连接面能够与该至少一个插针进行传导性地接触。插针连接面可以例如这样布置在固定元件上，在固定元件的插接状态和/或安装状态中，插针连接面面对插针的相应构造的接触面。此外，在固定元件的安装状态中，插针连接面可以与插针，特别是与插针的接触面进行导电性和/或导热性的接触。当至少一个插针具有被覆，例如以由合成材料等制成的封装部的形式时，插针的接触面可以例如经由被覆或封装部的凹槽形成。
[0019]本发明的另一种有利的改进方案是，固定元件具有至少一个电路板连接面，该电路板连接面能够与电路板进行传导性的、优选的平面的接触。这种情况下，电路板连接面可以设置或布置成，在固定元件的插接状态和/或安装状态中，电路板连接面面对电路板，或电路板的一个面，即接触面。在电路板的安装状态中，该面可以布置在电路板的上侧。电路板连接面可以形成为导电性和/或导热性的。按照这种方式，依据电路板连接结构内部或配备有该结构的车辆配电器内部的温度分布，能够例如通过使电路板连接面形成为热传导路径的一部分而实现电路板的散热。按照这种方式，固定元件发挥了多项有利的作用，即固定电路板，以及在电路板与至少一个插针、必要时及其下游元件，如冷却体之间，形成优选的导电性和导热性的连接。
[0020]为了尽可能无阻力地传导电流和/或热量，插针连接面、在固定元件的安装状态中的电路板连接面和/或借助固定元件固定的电路板可以布置在该至少一个插针的相同一侧上。由此实现了最短的路径。这意味着，从插针处观察，插针连接面和电路板连接面可以布置在垂直于电路板或固定元件的插入方接的方向上。
[0021]为了防止电路板朝着与插接方向相反的方向移动，即固定电路板，同时又实现固定元件的尽可能大面积的并且几何结构简单的成型，电路板连接面可以布置成使得在安装状态中至少部分地支承在电路板或电路板的上表面。此时，电路板连接面可以例如形成在固定元件的一种夹片上。理想地，电路板连接面可以布置在固定元件在其插接方向上的下侦U。例如，电路板连接面可以至少部分地支承在安装状态中的电路板的上侧。另外，电路板连接面可以在安装状态中与电路板的相应形成的接触面进行接触，以将电流和/或热量传导至电路板或从电路板传导开。
[0022]当设置有多个插针时，用于多个插针的固定元件可以基本形成为曲折的形状。也就是说，在两个插针彼此相邻布置时，插针连接面和电路板连接面位于插针的对置侧上。通过固定元件的这样在几何结构上简单实现的成型，能够在实现电流和/或热量的有效传导，同时使用相对少的材料。
[0023]当固定元件作为单独形成的冲压件/弯曲件时，其生产能够是特别节省成本且制造工艺简单的。这种情况下所使用的材料可以是可冲压的和/或可弯曲的金属，例如铜、铜片、铜合金、钢、钢片、铝、铝合金、铝片等类似的材料。理想地，该材料具有相对高的导电性能和/或导热性能。
[0024]本发明涉及一种带有至少一个插针的汇流条，该插针具有接合槽，上述一种或多种实施方案中的固定元件能够形状配合地锁定到接合槽上。
[0025]本发明的另一种有利的实施方案是，该至少一个插针直接或间接地与至少一个单独的或多个汇流条相连。特别的，所述一个或多个插针与所述一个或多个汇流条一体地形成。汇流条自身可以由通过电解精炼制成的氧化(韧性)铜或其它适合的材料制成。此外，该至少一个汇流条具有优选地带有高耐热合成材料的封装部，理想地，封装部也可以具有相对高的导热性能。这种情况下，该至少一个汇流条可以具有一个或多个冷却体。所述一个或多个冷却体可以一体化在封装部中。经由固定元件将电路板连接到至少一个插针上，这样能够形成热传导路径，该热传导路径从电路板，优选地经过电路板连接面，优选地经过插针连接面，经过至少一个插针直到汇流条的至少一个冷却体。这样确保了布置于热传导路径上的元件的可靠的散热。
[0026]本发明还涉及一种车辆的配电器，例如机动车辆的配电器，该配电器配有至少一个具有至少一个插针的汇流条，优选的具有外壳，并且具有根据本发明的在上述一种或多种实施方案中的固定元件，其用于将电路板机械连接和电连接，即传导性地连接到至少一个汇流条上。
[0027]这种车辆配电器的优点是，在安装时和在将电路板传导形地并且非材料配合地连接到至少一个插针上时不因焊接而导致热量输入。由此配电器的容纳插针并且必要时容纳电路板的外壳的材料，例如合成材料，可以具有相对低的熔点，从而使制造电路板连接结构和/或配备有该结构的配电器的材料成本相对低。另外，也减少或消除了焊接导致的热量输入使电路板的装配元件脱离的风险，从而更可靠地改善配电器的整个制造过程。
[0028]本发明的其他有利特征在对实施方式的详细说明、附图和从属权利要求中获得。
【附图说明】
[0029]接下来，结合附图对本发明的优选实施例进行说明。附图示出:
[0030]图1以透视俯视图示出车辆中的配电器的一部分；
[0031]图2以透视侧视图示出具有根据本发明的固定元件的车辆配电器的一部分；
[0032]图3以透视侧视图单独示出的根据本发明的固定元件；
[0033]图4示出配电器的局部剖面，该配电器具有汇流条的多个插针、插接在上面的电路板以及能够插在插针上的固定元件；
[0034]图5示出插针及插接在其上的固定元件的侧视图，该固定元件能够与接合槽进行锁定接合；
[0035]图6示出配电器的局部剖面，该配电器具有汇流条的多个插针、插接在上面的电路板以及插接并锁定在插针上的固定元件；以及
[0036]图7示出配电器的局部剖面，该配电器具有:被封装的汇流条，其具有插针和冷却体;插接着的电路板;以及用于将电路板形状配合地连接到插针上的固定元件。
[0037]附图标记
[0038]I 车辆的配电器
[0039]2 外壳
[0040]3 第一汇流条[0041 ] 4 第二汇流条
[0042]5 多个插针插针
[0043]6多个插针插针
[0044]7汇流条的端部
[0045]8汇流条的端部
[0046]9电连接配件
[0047]10电连接配件
[0048]11封装部(Umspritzung)
[0049]12封装部
[0050]13冷却体[0051 ]14冷却体
[0052]15电路板
[0053]16固定元件
[0054]17固定元件的纵轴
[0055]18插针连接面
[0056]19插针接触面
[0057]20锁定元件
[0058]21夹片
[0059]22隔片(Steg)
[0060]23电路板连接面
[0061]24第一接合槽
[0062]25第二接合槽
[0063]附图仅为示意性的图示并且仅用于说明本发明。相同的元件统一使用相同的附图
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[0064]图1以透视俯视图示出车辆(未示出)的配电器I的一部分，该部分用作配备有该配电器的车辆的车辆电路系统的一种节点。
[0065]配电器具有外壳2，此处仅示出了外壳2的下部。外壳2由合成材料制成，本实施例中的合成材料具有相对较低的熔点，但是适合布置在例如车辆的发动机舱附近。外壳2可以通过外壳2的(未示出的)上部即盖封闭。
[0066]外壳2的下部中容纳并固定有第一汇流条3和第二汇流条4。第一汇流条3和第二汇流条4由铜合金制成，此处的铜合金是CU-ETP。其中，第一汇流条3和第二汇流条4分别形成为有角度的形状，并注入到外壳2中。
[0067]每个汇流条3和4在第一端部都各自具有多个插针5、6，多个插针5、6通过汇流条3、4的固定而位置固定地布置在外壳2中。多个插针5、6分别与各汇流条3、4一体地构造。在与第一端部相反的第二端部7、8处，每个汇流条3、4都能够分别与至少一个电连接配件9、10相联接，经由电连接配件能够实现配电器I与车辆的用电器或线束的电连接。由图1可知，电连接配件9、10均形成为销状。
[0068]图1中，每个汇流条3、4在各插针5、6的下方分别具有封装部11、12，在本实施例中，该封装部由相对耐热的合成材料制成。这种情况下，各个封装部11、12如此布置，使得图1中的插针5、6的上端分别在封装部11、12之上，朝图1的上部突出，S卩暴露出来。每个封装部11、12具有一体化的冷却体13、14，该冷却体上优选地形成有散热片，从而对第一汇流条3和第二汇流条4进行散热。
[0069]另外，从图1可知，配电器I具有插在第一汇流条3和第二汇流条4的各多个插针5、6上的接线板，即电路板15，其中插针分别穿过电路板15的相应布置的通孔延伸。电路板15主要支承在封装部11和12上。此外，电路板15还配备有能够根据需要构造的多个电气元件和/或电子元件。
[0070]为了更好地说明，在以透视的侧视图示出配电器I的一部分的图2中隐藏了第二汇流条4。
[0071 ]可知的是，电路板15通过固定元件16与多个插针5导电和/或导热地相连接。由图2可知，用于将电路板15传导性地连接到插针5的单独制成的固定元件16在图2中从上方插接在插针5上。按照相同的方式，电路板15也能够通过固定元件16，即另一个这样的固定元件，与第二汇流条4的多个插针6(此处隐藏)导电和/或导热地相连。按照这种方式，插针5和6、插接在上面的电路板15以及插在插针5和6上的固定元件16形成了用于配电器I的电路板连接结构。
[0072]图3以透视的侧视图示出单个的固定元件16。优选的，固定元件16是由合适的材料，优选的由金属材料，例如铜、钢、招，合金或类似的材料制成的冲压件/弯曲件。固定元件16沿其纵轴17具有多个插针连接面18，在固定元件16的安装状态下，即固定元件16插接的状态下，插针连接面18与插针5的各对应地形成的插针接触面19(见图4)传导性地接触。
[0073]另外，固定元件16沿其纵轴17具有多个锁定元件20，该锁定元件20在图3中分别布置在各个插针连接面18的上方。在本实施例中，各锁定元件20形成一种舌片，即锁舌片，该锁舌片在垂直于纵轴17的方向上弯曲并且在固定元件16的安装状态中朝着各个插针5延伸。
[0074]另外，固定元件16沿其纵轴17具有多个夹片21，该夹片21被各个锁定元件20的隔片22分别隔开。固定元件16的每个夹片21都通向电路板连接面23，所述电路板连接面23在垂直于纵轴17并且与各锁定元件20的弯曲方向相反的方向上弯曲。也就是说，各个锁定元件20及布置在其附近的插针连接面18都各自位于固定元件16的与各电路板连接面23对置的一侧。沿着固定元件16的纵轴17，锁定元件20或者说插针连接面18与电路板连接面23交替地布置。按照这种方式，固定元件16基本形成为曲折的形状。
[0075]在图4中，以透视侧视图示出带有插接在插针5上的电路板15的配电器I的局部剖面标记有(此处未插入的)固定元件16的插入方向R。插入方向R基本上垂直于固定元件16的纵轴17。另外，在图4中可知的是，第一汇流条3的多个插针5主要构成为方形，并且各自具有第一接合槽24和与其对置地布置的第二接合槽25。考虑到完整性需要指出的是，在本实施例中，基于锁定元件20交替布置，每个插针5仅能使两个接合槽24和25中的一个与各锁定元件20进行锁定接合。
[0076]图5示出多个插针5中的一个插针以及插接在其上的固定元件16的侧视图。从图5可知，固定元件16的各个锁定元件20如何能够或如何与多个插针5的各个接合槽24或25进行锁定接合。此外，图5示出，固定元件16的各插针连接面18与插针5的各插针接触面19之间形成了导电和/或导热的相对较大面积的接触。另外可知，在固定元件16的安装状态中，固定元件16的各电路板连接面23至少部分的支承在电路板15的上面。为了实现导电和/或导热的连接或连结，电路板15能够至少在固定元件16的各电路板连接面23的区域中具有相应的传导性的接触点(此处未示出)。
[0077]在图6中，以俯视图示出配电器I的局部剖面同样示出了处于插接的安装状态中的固定元件16。可知，锁定元件20或插针连接面18与电路板连接面23沿着固定元件16的纵轴17交替地布置，使得固定元件16基本形成为曲折的形状。
[0078]图7示出通过配电器I的局部剖面的一部分，该配电器I具有:第一汇流条3，其具有多个插针5和带有冷却体13的封装部11;插在其上的电路板15;以及插接的固定元件16。现将结合图7说明导电和导热的原理。
[0079]正如前文所述及从图7可知，固定元件16的各插针连接面18与插针5、6的各插针接触面19处于安装状态，即处于插接和闩锁状态，彼此可传导地接触。
[0080 ]通过固定元件16的各个支承于电路板15上的电路板连接面23、固定元件16的插针连接面18以及插针5、6的各个与之接触的插针接触面19，实现电路板15或电路板15的上表面与各汇流条3、4之间的电流传导。关于导热，在电路板15与各冷却体13、14相比更热时，形成热流。该热流从电路板15出发，经过支承其上的固定元件16的各电路板连接面23、固定元件16的插针连接面18以及插针5、6的与之接触的各插针接触面19，经过各个封装部11、12到达与之一体构造的各冷却体13、14。经由冷却体13、14能够大面积地散热，从而冷却配电器
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[0081]图4以透视的侧视图示出带有插接在插针5上的电路板15的配电器I的局部剖面，接下来，结合图4对配电器I的安装或组装进行说明。
[0082]首先，外壳2设置有作为预制件注入的各汇流条3、4。然后把电路板15插接在各多个插针5、6上，使得电路板15支承在各封装部11、12上。此时，位置固定的插针5、6穿过电路板15延伸。接下来，将与插针5、6和电路板15分开形成的固定元件16在插入方向R上从上方插接到在电路板15上突出的插针5、6。之后，固定元件16的各锁定元件20与插针5、6的各接合槽24、25锁定接合。
[0083]基于所述实施例，本发明的固定元件16以及配电器I能够在诸多方面进行改进。
[0084]例如可以考虑的是，针对多个插针5、6仅设置一个侧接合槽24或25。另外可行的是插针5、6具有一个环绕的接合槽。此外，固定元件16的电路板连接面23及固定元件16的插针连接面18不一定交替地布置，也可以按照别的方式分散布置。
【主权项】
1.一种用于将电路板(15)电连接和机械连接到汇流条(3、4)的至少一个插针(5、6)上的固定元件，其中所述电路板(15)在安装状态下插接在所述至少一个插针(5、6)上，其特征在于，所述固定元件(16)构造成使得固定元件(16)能够将连接在所述至少一个插针(5、6)上的电路板(15)形状配合地锁定。2.根据权利要求1所述的固定元件，其特征在于，所述固定元件(16)形成为在电路板(15)的安装状态中能够插接到所述至少一个插针(5、6)和/或所述电路板(15)上。3.根据权利要求1或2所述的固定元件，其特征在于，所述固定元件(16)具有锁定元件(20)，所述锁定元件(20)能够与所述至少一个插针(5、6)锁定接合。4.根据前述权利要求之一所述的固定元件，其特征在于，所述固定元件(16)设置为能够锁定在所述至少一个插针(5、6)的接合槽(24、25)上。5.根据前述权利要求之一所述的固定元件，其特征在于，所述固定元件(16)设置为将所述电路板(15)传导性地连接到所述至少一个插针(5、6)上。6.根据前述权利要求之一所述的固定元件，其特征在于，所述固定元件(16)具有至少一个插针连接面(18)，所述插针连接面(18)能够与所述至少一个插针(5、6)进行传导性地接触。7.根据前述权利要求之一所述的固定元件，其特征在于，所述固定元件(16)具有至少一个电路板连接面(23)，所述电路板连接面(23)能够与所述电路板(15)进行传导性地接触。8.根据权利要求6或7所述的固定元件，其特征在于，所述插针连接面(18)和所述电路板连接面(23)在安装状态下布置于所述至少一个插针(5、6)的相同侧。9.根据权利要求7或8所述的固定元件，其特征在于，所述电路板连接面(23)设置为在安装状态下至少部分地支承在所述电路板(15)上。10.根据前述权利要求之一所述的固定元件，其特征在于，用于多个插针(5、6)的所述固定元件(16)大致形成为曲折的形状。11.根据前述权利要求之一所述的固定元件，其特征在于，所述固定元件(16)是单独形成的冲压件/弯曲件。12.—种带有至少一个插针(5、6)的汇流条，所述插针(5、6)具有接合槽(24、25)，根据前述权利要求之一所述的固定元件(16)能够形状配合地锁定在所述接合槽上。13.—种车辆的配电器，所述配电器带有至少一个汇流条(3、4)，所述汇流条(3、4)具有至少一个插针(5、6)，其中带有固定元件(16)的电路板(15)与所述至少一个汇流条(3、4)相连接。
【文档编号】H01R13/639GK105990753SQ201610166337
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】彼得·福斯尔, 克里斯蒂安·弗里德里希
【申请人】利萨·德雷克塞迈尔有限责任公司