Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.
Es sind elektrische Verbindungen bekannt, bei denen beispielsweise durch Zusammenstecken ein erster Kontaktpartner mit einem zweiten Kontaktpartner in Verbindung gebracht wird. Eine solche Steckverbindung ist auch nach dem Zusammenstecken lösbar, wodurch es insbesondere bei starken mechanischen Schwing- oder Rüttelbeanspruchungen zu einer erhöhten Oxidation (Reiboxidation) mit einem erhöhten Übergangswiderstand oder sogar zum Lösen der elektrischen Verbindung und damit zu Kontaktschwierigkeiten oder sogar zu Kontaktunterbrechungen kommt. Bei erhöhter Umgebungstemperatur sinkt zudem die Strombelastbarkeit der Verbindung. Vorschläge zur Beseitigung solcher Kontaktschwierigkeiten bestehen lediglich darin, die Gehäuse der beiden Kontaktpartner mittels mechanischer Verriegelungen (zum Beispiel Schnappverschlüsse) gegen ein unbeabsichtigtes Lösen miteinander zu verbinden.
Aus der US-A-41 68 875 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei dem bzw. mit der elektrische Kontakte hergestellt werden, indem ein Kontaktelement in ein mit einer seitlichen Öffnung versehenes Gehäuse eingesteckt wird und durch die Öffnung verlötet wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung anzugeben, mit dem die elektrische Verbindung nicht nur montagefreundlich hergestellt werden kann, sondern darüber hinaus auch höchste Kontaktsicherheit bietet.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der jeweiligen unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass übliche Steckverbindungen wie zum Beispiel Einzelstecker, Flachstecker oder dergleichen mit einem einzigen oder mehreren insbesondere nebeneinander angeordneten Kontaktpartnern aufgrund des einfachen Aufsteckvorganges montagefreundlich sind und wegen der anschließenden stoffschlüssigen oder quasi-stoffschlüssigen unlösbaren Verbindung miteinander auch höchste Kontaktsicherheit und einen deutlich verringerten Übergangswiderstand bieten. Das heißt, es wird ein einfach durchzuführender Montageprozess vorgeschlagen, der den Vorteil bietet, die beiden Kontaktpartner entweder manuell oder maschinell zusammenzuführen und dann anschließend stoffschlüssig oder quasi-stoffschlüssig miteinander zu verbinden, wobei diese Verbindung ebenfalls manuell oder maschinell durchgeführt werden kann. Ein solches Verfahren beziehungsweise eine solche Vorrichtung findet vor allen Dingen dort eine Anwendung, wo die elektrische Verbindung Schwing- und/oder Rüttelbelastungen oder dergleichen ausgesetzt ist, oder aber wo auch Kontaktprobleme aufgrund von sonstigen Umgebungsbedingungen (wie beispielsweise starken Temperaturschwankungen, erhöhter Umgebungstemperatur oder dergleichen) entstehen können.
Die Erfindung geht also von dem Grundgedanken aus, eine an sich zunächst lösbare Verbindung mit dem Vorteil der einfachen, zielgenauen, verpolungssicheren und schnellen Montagefreundlichkeit derart zu modifizieren, dass diese nach der Modifikation (stoffschlüssige beziehungsweise quasi-stoffschlüssige Verbindung) unlösbar wird, um eine hohe Kontaktsicherheit zu gewährleisten. Dies hat auch den Vorteil, dass sich das Verfahren insbesondere im Rahmen einer Serienproduktion automatisieren lässt.
In Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, dass die quasi-stoffschlüssige Verbindung durch Crimp- oder Klemmverbindungen hergestellt wird. Eine solche Verbindung kommt insbesondere dann in Betracht, wenn die beiden Kontaktpartner frei zugänglich und nicht von einem Gehäuse umgeben sind.
In Weiterbildung der Erfindung wird der eine Kontaktpartner in eine Kontaktführung im Bereich des anderen Kontaktpartners in einem Steckergehäuse eingeführt und durch eine Öffnung in dem Steckergehäuse die stoffschlüssige oder die quasi-stoffschlüssige Verbindung hergestellt. Dies bietet den Vorteil, dass die elektrische Verbindung vormontierbar ist und anschließend in eine Bauteilgruppe, in ein Gehäuse oder dergleichen eingesetzt werden kann.
In Weiterbildung der Erfindung wird die stoffschlüssige oder die quasi-stoffschlüssige Verbindung innerhalb dieser Bauteilgruppe oder des Gehäuses hergestellt. Dadurch ist es möglich, innerhalb einer Bauteilgruppe beziehungsweise innerhalb eines Gehäuses mehrere Module, Komponenten oder dergleichen durch Zusammenführung der beiden Kontaktpartner als Steckverbindung miteinander elektrisch zu verbinden und anschließend innerhalb dieser Bauteilgruppe die stoffschlüssige beziehungsweise die quasi-stoffschlüssige Verbindung herzustellen. Hierbei kommt auch in Betracht, daß nicht nur Module beziehungsweise Komponenten innerhalb dieser Bauteilgruppe miteinander verbunden werden, sondern daß auch Zuführungen von außen beziehungsweise nach außen mit einem beziehungsweise mehreren Modulen verbunden werden. Dadurch entfällt eine umständliche gemeinsame Montage von schon vormontierten und elektrisch verbundenen Modulen, die umständlich in das Gehäuse eingesetzt werden müßten.
Die Merkmale der Vorrichtungsansprüche, aus denen sich ebenfalls vorteilhafte Wirkungen ergeben, sind im folgenden beschrieben und anhand der Figur 1 erläutert.
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindung, auf die der allgemeine Erfindungsgedanke jedoch nicht beschränkt ist.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Steckergehäuse bezeichnet, an dessen einem Ende sich ein Kabel 2 befindet. Innerhalb des Steckergehäuses 1 ist ein erster Kontaktpartner 3 (zum Beispiel Stecker oder Buchse) angeordnet, wobei der erste Kontaktpartner 3 derart ausgestaltet ist, daß das Kabel 2 beispielsweise mittels einer üblichen Quetschverbindung an diesem befestigt ist und in dem dem Kabel 2 abgewandten Bereich eine Kontaktfahne 4 aufweist. Das Kabel 2 ist in an sich bekannte Weise über Zugentlastungen 5 an dem Kontaktpartner 3 und/oder an dem Steckergehäuse 1 zugentlastet. Dies ist während des Verbindungsprozesses und auch im Betrieb von Vorteil, da dann die Verbindungsstelle trotz Schwingungs- und Rüttelbelastung weitgehend kräftefrei ist.
Das Steckergehäuse 1 weist weiterhin eine Kontaktführung 6 auf, wobei in diese Kontaktführung 6 ein zweiter Kontaktpartner 7 (zum Beispiel Buchse oder Stecker) , der ebenfalls mit einem Kabel, einer Leiterplatte oder dergleichen verbunden sein kann, eingeführt wird (angedeutet durch den Pfeil im zweiten Kontaktpartner 7). Die Kontaktführung 6 dient auch zur Reduzierung der Freiheitsgrade (Positionierungshilfe) des zweiten Kontaktpartners 7. Zur Erhöhung der Montagesicherheit und zur ersten mechanischen Festlegung des zweiten Kontaktpartners 7 ist im Steckergehäuse 1 eine Verrastung 8 angeordnet, die nach Einführung des zweiten Kontaktpartners 7 in die Kontaktführungen 6 diesen festlegt. Eine solche Verrastung kann alternativ auch an dem zweiten Kontaktpartner 7 vorhanden sein. Alternativ dazu ist es möglich (wie es auch schon in Figur 1 angedeutet ist), daß der zweite Kontaktpartner 7 mittels Krafteinwirkung (Federwirkung) nach Einführung in die Kontaktführungen 6 lagefixiert ist. Dazu ist in Figur 1 dargestellt, daß die Kontaktfahne 4 bogenförmig gewölbt ist und somit eine Druckwirkung auf den zweiten Kontaktpartner 7 ausführt, so daß sichergestellt ist, daß während des Verbindungsprozesses sich die beiden Kontaktpartner 3, 7 berühren und die Verbindung (Verschweißung) in diesem Bereich stattfindet. Die Verrastung 8 kann übrigens auch im Bereich der Kontaktfahne 4 angeordnet sein. Eine solche Verrastung ist insbesondere bei einer manuellen Montage von Vorteil, da beispielsweise durch das Einrastgeräusch signalisiert wird, daß der zweite Kontaktpartner 7 seine Sollposition (gestrichelt gezeichnet) erreicht hat.
Ist diese Sollposition durch Einführen des zweiten Kontaktpartners in die Kontaktführung 6 erreicht, erfolgt durch eine Öffnung 9 in dem Steckergehäuse 1 die stoffschlüssige Verbindung mittels eines Laserstrahles 10, der dann den bestrahlten Teilbereich der Kontaktfahne 4 mit dem ebenfalls in diesem Bereich angeordneten Bereich des zweiten Kontaktpartners 7 stoffschlüssig verbindet. Befindet sich in diesem Bereich eine Verrastung, kann diese durch den Laserstrahl 10 oder dergleichen verschmolzen werden.
Das Steckergehäuse 1 (oder auch ein entsprechend gestaltetes Buchsengehäuse) ist zur Aufnahme von nur einem Kontaktpartner 3 einschließlich seines dazugehörigen weiteren Kontaktpartners 7 ausgebildet. Denkbar ist natürlich auch, daß mehrere Kontaktpartner 3 (oder 7) nebenund/oder übereinander und/oder auch in Bogen-, Kreis- und/oder Kubusform in dem Steckergehäuse angeordnet sind und die zugehörigen Öffnungen 9 von außen zugänglich sind. Denkbar ist auch, nach erfolgtem Verbindungsprozess die Öffnung(en) 9 abzudecken.
Der erfindungsgemäße Gedanke ist grundsätzlich anwendbar bei elektrischen Steckverbindungen, bei denen es sowohl auf Montagefreundlichkeit, Montageschnelligkeit und hohe Kontaktsicherheit ankommt. Ein besonderes Anwendungsgebiet, auf daß die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, ist das Gebiet der Stellvorrichtungen zur Einstellung der Leistung von Brennkraftmaschinen, die üblicherweise als E-Gas bezeichnet werden. Bei solchen Stellvorrichtungen wird mittels der elektrischen Verbindung und der daran angeordneten Kabel die Strom versorgung zu dem Stellmotor hergestellt, aber auch die Position der Drosselklappe, die beispielsweise mittels eines Drosselklappenpotentiometers oder dergleichen erfaßt wird, zu einer Steuereinrichtung rückgemeldet. So werden beispielsweise die Kabel für die Stromzuführung und für die Rückmeldung in das Gehäuse der Stellvorrichtung eingeführt und mittels der erfindungsgemäßen Steckverbindung die elektrische Verbindung zu dem Drosselklappenpotentiometer oder dergleichen und/oder zu dem Stellmotor hergestellt. Hier ist es von Vorteil, auch im Hinblick auf den geringen Bauraum, daß zumindest ein Steckergehäuse auf die Kontaktfahnen des Drosselklappenpotentiometers und/oder des Stellmotors aufgesteckt und anschließend durch die Laserverschweißung oder dergleichen die stoffschlüssige oder die quasi-stoffschlüssige Verbindung hergestellt wird. Dies kann insbesondere innerhalb des Gehäuses manuell oder maschinell erfolgen. Dadurch ist diese Steckverbindung bei solchen Stellvorrichtungen, die sich im Motorenraum eines Fahrzeuges befinden und damit hohen Rüttel- und/oder Schwingbelastungen und auch starken Temperaturschwankungen unterliegen, kontaktsicher, was insbesondere beim Betrieb von Fahrzeugen von höchster Wichtigkeit ist.