JP2008060080A - 電気的導体を接続する接続部材 - Google Patents

Abstract

【課題】できるだけ少ない工程数で分離不可能な電気的接続の形成が可能であって、かつ、接続箇所が十分に見えず接続品質の管理が難しい欠点を克服することができる、導体同士を位置決めする装置を提供する。
【解決手段】第１および第２の電気的導体（１、２）がそれぞれその内部に固定的に結合されている第１及び第２のハウジング（３、４）にガイド手段（５）を設け、このガイド手段がハウジング（３、４）を組み合わせる場合に協働して、導体が電気的接続を形成するように位置決めされる。ハウジングの組み合わせ後、接続形成装置例えばレーザ溶接機がハウジング開口部（７）を介して接続すべき電気的導体（１、２）にアクセスすることができるようになっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、独立請求項の前文に記載された形式の、少なくとも２つの電気的導体の間に取り外しできない電気的に導通する接続を形成する装置と方法に関する。

自動車技術においては、例えばエンジンコントローラまたはトランスミッションコントローラ内に、多数の電子的な構成部品が使用される。これらは、複数の固有の構成部材からなることが多く、これらの構成部材は、データ線を介して互いに接続され、かつセンサを介して周囲と接続されており、かつエネルギ供給のための導線を有している。これらの接続は、もし不具合があると、切替え困難または点火ミスのような重大な結果をもたらすことがあるため、大抵は固定の分離できない接続として形成される。

従来技術（たとえば、特許文献１を参照）により、電気的導体、具体的には集積されたエレクトロニクスの接触ピンおよびそれに対応づけられた接続導体、を互いに対して定められた位置へ移動させる装置が知られており、それによって次のレーザー溶接による接続の形成が容易になる。この場合、装置は、第１の電気的導体と固定位置で接続されており、かつそれと共に第２の電気的導体上に取り付けられ、従ってこの第２の電気的導体が第１の電気的導体に関して所望の位置へ移動される。電気的導体間の位置の差に対処するために、これらの導体がさらに、互いに向き合う圧接力を供給される。さらに、それに先だって、接続形成装置を正確に方位付けするために、測定装置を用いて第２の電気的導体の位置の測定が行われる。

提案された装置を用いて、電気的導体が直角に、いわゆるスルー溶接方法で溶接される。２つの電気的導体の接続箇所を自由に見ることができず、それによって接続品質の非破壊の管理が困難である。付加的な測定装置の使用に際しては、エラーなしで接続形成装置と合わせられなければならず、第２の導体を測定するために専用のプロセスステップを必要とする。また、接続箇所は、水しぶきや埃の様な、外部の環境影響に対して保護されておらず、あるいは保護のために付加的な装置を必要とする。
ドイツ国特許公開公報ＤＥ１９８４０３０６Ａ１

従って、本発明の課題は、接続すべき導体を、できるだけ少ないプロセスステップで分離不可能な電気的接続が可能であって、同時に従来技術から知られている、接続箇所が十分に見えない欠点と、接続品質の管理が難しい欠点を克服するように、位置決めする装置を提供することである。さらに、装置は、外部の環境影響に対する十分な保護を保証することが望ましい。

上記の課題は、本発明の独立請求項１の特徴部分によって解決される。好適な形態が、従属請求項から明らかにされる。それによれば、接続すべき電気的導体、たとえば打抜き格子導体路または接触ピンが、それぞれハウジング内の固定位置に収容されており、次にハウジングがガイド手段を介して定められたように組み合わされ、それに続いて電気的導体が次のように、すなわち接続形成装置、好ましくはレーザー溶接装置を用いて、互いに分離できないように電気的に導通して接続されることができるように、互いに対して位置決めされる。電気的な接続を外部の環境の影響から保護するために、ハウジングと電気的導体は、さらにシール手段によって密閉することができる。

本発明の一形態において、ハウジングは、付加的なロック手段を有しており、それが２つのハウジングを組み合わせた後に係止をもたらし、それが自動車内で一般的な振動および揺れに対する付加的な安全性を提供し、かつ自動的な接続形成プロセスに関して利点を有している。というのは、ハウジングが確実に係止されることによって、付加的なプロセスステップまたはハウジングを互いに対して固定するための工具が不要になるからである。従って好ましくは、固定位置に結合された電気的導体を有するハウジングは、ハウジングの組合せと電気的導体の接続が自動的なプロセスにおいて実施可能であるように、形成されている。

ハウジングを定められたように案内して係止し、かつ電気的導体をハウジング内の固定位置に固定することによって、これらを自由に形成し、従って接続形成プロセスの特別な条件に適合させることができる。従って本発明の好ましい形態において、電気的導体は、それぞれ接続すべき端部において「Ｌ字状」の曲がりを有しており、かつハウジングのガイド手段によって、端部が互いに対して所望に添接するように、組み合わされて位置決めされる。次に、接続の形成が、ハウジング内に設けられている開口部を通して行われ、この開口部が電気的導体の位置決めされた端部への接続形成装置の自由な接近と接続品質の管理を可能にする。

本発明の好ましい一態様において、第１の電気的導体のみが、接続すべき端部において「Ｌ字状」の曲がりを有しており、それに対して第２の電気的導体は接続すべき端部においてまっすぐに形成されており、それが、たとえば多くのハウジング組立て形状あるいは空間的に制限された組合せ条件において、効果的である。

本発明によれば、電気的導体の互いに添接される、接続すべき端部は、たとえばプラグ／ブッシュシステムの場合にそうであるように、特別な相補的横断面形状を有する必要がない。さらに、導体の表面特性またはコーティングが、所定の要請を満たす必要がない。しかし、ハウジングのために使用される材料は、電気的に絶縁するように作用しなければならず、ないしは導体に対して適切な方法で電気的に分離されなければならない。

特に敏感な制御エレクトロニクスは、ラフな環境影響に対して保護するために、気密にシールされたハウジングの内部へ埋め込むことができる。その場合に他の電気的構成部品への接続を可能にするために、その制御エレクトロニクスはハウジングの外側へ通じる電気的導体を有しており、その電気的導体は良好な密閉性に基づいて、その全長において、あるいはハウジング挿通部の領域内でだけ、円形の、すなわちエッジのない、円に近い横断面を有していることが多い。シール手段として、しばしばガラス材料が使用され、それが同時に導体をハウジング壁から電気的に絶縁する。第１のハウジングから導出された第１の電気的導体が、円形の横断面を有し、かつそれと接続すべき第２の電気的導体が多角形の横断面を有している場合に、本発明の特に好ましい展開において、第１の電気的導体の接続すべき端部が、第２の電気的導体の方向に扁平化され、それによって接続を形成するためにレーザー溶接方法を使用する場合に、導体材料内へのより良好なレーザービーム結合が得られ、それがまた、接続品質とそれに伴って、工業的な形成におけるプロセス安全性を改良する。

特にハウジングの、環境影響に激しくさらされる組込み位置において、電気的導体の接続の品質は、特別な安全措置なしでは永続的に保証できない。従って本発明の展開においては、電気的導体のハウジング挿通部をシールするだけでなく、組み合わされたハウジングの接合箇所に、位置決めされた電気的導体を外部の環境影響に対して保護する、たとえばフラットシールまたはＯリングのような、適切なシール手段も設けられる。さらに、本発明によれば、接続を形成するために設けられているハウジング開口部を同様に密に閉鎖することが可能であって、それは、たとえばカバーによって行うことができる。代替的に、接続を形成した後に、電気的導体を接続箇所の領域において、環境影響から保護するために、硬化可能なシール材料内へ埋め込むことができる。

ハウジングを組み合わせまたは係止した後に、接続すべき電気的導体の接触は不要である。従って本発明の好ましい展開の枠内で、導体位置の許容誤差限界を、位置決めされた状態において電気的導体が互いに対してわずかな間隙を有するように、拡大することができ、その間隙が次の接続形成プロセスにおいて克服される。

本発明によれば、同様に、複数の電気的導体をそれぞれ第１と第２のハウジング内の固定位置に、ハウジングを組み合わせる場合に誤接続または短絡をもたらすことがないように、すなわちそれぞれ接続すべき電気的導体のみが互いに添接するように、配置することが可能である。

更に本発明は、方法に関して、独立請求項１８の特徴による解決手段を提供する。それによれば、取り外しできないように接続すべき電気的導体が、それぞれハウジング内の固定位置に収容され、そのハウジングが次に組み合わされ、その場合にハウジングに取り付けられたガイド手段が、電気的導体の定められた添接がもたらされるように、協働する。次に、１つまたは複数の接続形成装置が、ハウジングに設けられた開口部を通して互いに位置決めされた電気的導体に作用し、そのために電気的導体は、互いに添接した端部領域を開口部を通して自由に見ることができるように、幾何学的に形成され、かつハウジング内に配置される。その場合にハウジングは、本発明の好ましい態様において、付加的なロック手段を有しており、ハウジングを組み合わせる場合にそのロック手段が互いに係止されて、導体を予め定められた位置において固定位置で固定する。

本発明の極めて好ましい展開において、電気的導体は、ハウジングを組み合わせ／係止した後に、材料結合を形成する方法、好ましくはレーザー溶接によって、互いに取り外しできないように結合される。この方法は、それが電子的な構成部品の普及している接続方法に属し、自動化可能であって、かつテクノロジー的に大部分良好に支配可能である、という利点を提供する。

本発明の他の形態において、位置決めされた電気的導体の分離できない接続は、たとえばクリンプのような、形状結合を形成する方法、によって行われ、その場合に接続形成装置は、同様に、ハウジング内に設けられている開口部を通して接続すべき導体に作用することができる。

ハウジングの確実なガイド／係止によって、その中に収容された、接続すべき電気的導体を、適用される接続形成方法のために最適に成形し、かつ互いに対して位置決めすることができ、それが、たとえば電気的導体の位置を前もって定めるための、付加的なプロセスステップを省くことをもたらす。次に接続を形成するために、ハウジング内に設けられている開口部が、２つの電気的導体の接続すべき端部への接近を可能にし、それによってさらに、接続品質の簡単な管理を実施することができる。永続的に良好な接続品質を保証するために、ハウジングはさらに、接続箇所を有害な環境影響から遠ざける、適切なシール手段を有することができる。

以下に、図示された具体的実施例を用いて本発明が詳細に説明され、本発明の好ましい他の形態を理解することができる。図面は、それぞれ図式的な表示である。

図１は、それぞれハウジング３または４内に埋め込まれた、接続すべき電気的導体１、２を示している。第１の電気的導体１は接続すべき端部においてＬ字状の屈曲を有しており、第２の電気的導体２は接続すべき端部においてまっすぐに形成されており、それによってハウジング３、４を組み合わせる場合に端部が互いに添接し、次にハウジング開口部７を介して図示されていない接続形成装置を用いて自由空間９内で電気的に導通し、かつ取り外しできないように接続される。その場合に電気的導体２は、ハウジング４の、接続すべき端部のある外側から、内側へ案内されており、その内側をここには図示されていない閉鎖カバーによって密閉することができる。ハウジング３、４を組み合わせる場合に、たとえば特別に形成されたハウジング表面または嵌め合いピンとすることができる、ガイド手段５が、電気的導体１、２の互いに対する定められた位置を保証し、かつロック手段６が位置の永続的な維持を保証し、その場合いにロック手段６として図示のクリップホルダの他に、係止のような、他の可能性も適用することができる。これが、接続形成プロセスの間電気的導体の他の位置測定または位置固定を省くことを可能にしている。接続を形成しかつ管理するために第２のハウジング４内に設けられたハウジング開口部７は、図示されていないカバーによって閉鎖することができ、それが接続を外部の環境影響から保護する。

図２は、図１のハウジング３、４と電気的導体１、２をすでに組み合わされた状態において示しており、その場合に電気的導体１、２の互いに接続すべき端部が互いに添接している。その場合に接続の形成は、ハウジング開口部７を通してレーザー溶接を用いて、電気的導体の端部の端面８において行われ、それがさらに、接続品質の簡単な管理を可能にする。ガイド手段５とロック手段６は、本発明のこの形態において相補的に形成されたハウジング面である。好ましくは、電気的導体１、２は、ハウジング３、４のロックによって、ここには図示されていないわずかなあそびをもって互いに添接され、それによって許容誤差限界を増大させることができる。間隙寸法のための典型的な値は、０．１ｍｍである。本発明のこの形態において、ハウジング３、４の組合せは、第１の電気的導体１の長手方向に行われる。

図３は、第１のハウジング３内に収容された、まっすぐな形状で形成されている電気的導体１と、第２のハウジング４内に収容された、接続すべき端部においてＬ字状に屈曲された、第２の電気的導体２とを有する、本発明に基づく他の形態を示している。ハウジング３、４の組合せは、図示されていないガイド手段とロック手段を介して第１の電気的導体１の長手方向に沿って行われる。ハウジング３、４は、図示のように、１つより多い電気的導体を収容することができ、それが、たとえば列をなして配置されている電気的導体の接続を許す。

図４において、図３に示されているハウジング３、４がその最終位置で組み合わされており、その場合に第１と第２の電気的導体１、２の接続の形成は、すでに行われている。第２のハウジング４は、第１のハウジング３へ向いた側に円錐状に形成された孔を有しており、その中へまっすぐに形成された第１の電気的導体１が導入される。その孔が、ハウジング３、４を組み合わせる間第１の電気的導体１が、第２の電気的導体２のＬ字状に形成された端部に沿って案内され、かつ電気的導体の接続すべき端部が互いに添接することを、保証する。接続箇所１０は、電気的導体１、２の端部の端面８にあって、かつその形成は、第２のハウジング４内に設けられたハウジング開口部７を通して自由空間９内で行われる。

図５は、本発明の他の実施形態の例を示しており、その場合に接続すべき電気的導体１、２はそれを収容するハウジングなしで図示されており、かつハウジングを組み合わせるためにガイド手段に与えられる重要な方向が、矢印で表されている。電気的導体１、２のＬ字状に屈曲された、接続すべき端部が終端位置において互いに添接することを保証するために、それらの端部は正確に直角の曲げ角度を有しておらず、互いに対して幾分傾斜しており、それによってハウジングを組み合わせた後に付勢を発生させて、それによってわずかな曲げ角度誤差を補償することができる。図の左の部分において、ハウジングを組み合わせる場合に、電気的導体１、２の長手軸が互いに対して平行に移動され、それによって組み合わせる間第２の電気的導体２の接続すべき端部が、第１の電気的導体１の接続すべき端部１に沿って案内される。その場合に本発明によれば、端部を、少なくとも１つの導体端部が接続の形成に関与しないように、すなわち共通の接続箇所が、たとえば第２の電気的導体２の端部の端面と第１の電気的導体１に沿った点にあるように、互いに添接させることも、可能であって、それによって接続がいわゆるすみ肉溶接の形式で行われる。図の右の部分は、ハウジングの組合せが第１と第２の電気的導体１、２の長手軸の方向に行われる場合について、本発明の他の形態を開示しており、その場合に電気的導体１、２は接続箇所から同じ方向へ離れるように案内される。

図６は、第１と第２の電気的導体１、２の互いに添接した端部を斜視図で示している。第１の電気的導体１は、接続すべき端部に沿って矩形の横断面を有しており、第２の電気的導体２は円い横断面を有しており、その場合に、第２の電気的導体の、第１の電気的導体１へ向いた側が扁平化されている。それによって、電気的導体の端部の端面８においてレーザー溶接を用いて接続を形成する場合に、導体材料へのレーザービーム結合が改良され、それが、接続品質にポジティブに作用する。

図７には、第１と第２の電気的導体１、２のすでに接続された端部が示されており、その場合に２つの電気的導体の端部は、矩形の横断面を有している。本発明のこの形態において、電気的導体１、２は、端部の端面８においてレーザー溶接点として形成された接続箇所１０を介して互いに接続されている。本発明によれば、電気的導体１、２の、ここには図示されていない大きさの違いと位置の変化が、たとえば変位によって、可能である。

それぞれ固定位置に固定された電気的導体を有する第１と第２のハウジングの一部を、ハウジングを組み合わせる前に斜視図で示しており、その場合に組合せは、第１の電気的導体の長手方向に沿って行われる。 図１の、電気的導体の平面における断面図であって、その場合にハウジングは組み合わされた状態にあって、電気的導体が互いに添接されている。 それぞれ固定位置に固定された電気的導体を有する第１と第２のハウジングの他の形態を、ハウジングを組み合わせる前に斜視図で示しており、その場合に組合せは、第２の電気的導体の長手方向に沿って行われる。 組み合わされたハウジングと、開口部を通してすでに行われている、電気的導体の接続とを有する、図３の側面図である。 電気的導体の接続すべき端部とその組合せ方向の可能な他の実施形態を、それらを収容するハウジングなしで表示している。 円い電気的導体と多角形の電気的導体の接続すべき端部を斜視図で示している。 ２つの多角形の電気的導体の接続すべき端部を斜視図で示している。

符号の説明

１ 電気的導体
２ 電気的導体
３ ハウジング
４ ハウジング
５ ガイド手段
６ ロック手段
７ ハウジング開口部
８ 導体端部の端面
９ 自由空間
１０ 接続箇所

Claims (20)

1. 少なくとも１つの第１の電気的導体（１）と第２の電気的導体（２）を有し、第１の電気的導体（１）が第１のハウジング（３）内の固定位置に配置されており、かつ第２の電気的導体（２）が第２のハウジング（４）内の固定位置に配置されており、第１と第２の電気的導体（１、２）が取り外しできないように互いに接続される、電気的導体（１、２）を接続する接続部材において、
   第１のハウジング（３）がガイド手段（５）を有し、前記ガイド手段が、第２のハウジング（４）のガイド手段（５）と共に第１および第２の電気的導体（１、２）の互いに対する位置決めをもたらし、それによって取り外しできない接続の形成を行うことができるようにしたことを特徴とする、電気的導体を接続する接続部材。
2. 第１のハウジング（３）がロック手段（６）を有し、前記ロック手段が第２のハウジング（４）のロック手段（６）と共に第１と第２の電気的導体（１、２）の互いに対する位置決めの維持をもたらすことを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
3. 第１のハウジング（３）が、第１および第２の電気的導体（１、２）へのハウジング開口部（７）を有しており、前記ハウジング開口部を通して取り外しできない接続の形成が可能であることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
4. ハウジング開口部（７）が、カバーを用いて閉鎖できることを特徴とする請求項３に記載の接続部材。
5. 第１と第２の電気的導体（１、２）が、第１と第２のハウジング（３、４）を組み合わせることによって形成される内部空間内に位置決めされており、かつ第１のハウジング（３）がシール手段を有しており、前記シール手段が第２のハウジングのシール手段と協働し、それによって内部空間がハウジング（３、４）の外側へ作用する環境影響に対して密閉されていることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
6. 第１と第２のハウジング（３、４）が次のように、すなわち、第１と第２の電気的導体（１、２）の間に取り外しできない接続を形成した後に、接続箇所（１０）を硬化するシール材料内へ埋め込むことができるように、形成されており、それによって接続箇所（１０）が取り巻く周囲環境に対して密閉されていることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
7. 第１または第２の電気的導体（１、２）が、付属のハウジングの第１の側から付属のハウジングの第２の側へ案内されていることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
8. 第１または第２の電気的導体（１、２）が、少なくともハウジング挿通部の領域内で円い横断面を有していることを特徴とする請求項７に記載の接続部材。
9. 第１または第２の電気的導体（１、２）とハウジング（３、４）の間において、ハウジング挿通部の領域内にシール手段が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の接続部材。
10. シール手段の材料が、ガラス状の構造を有していることを特徴とする請求項９に記載の接続部材。
11. 第１と第２の電気的導体（１、２）が、第１と第２のハウジング（３、４）の組み合わせ後に、互いに対してわずかなあそびを有していることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
12. 第１の電気的導体（１）が、接続すべき端部においてＬ字状に屈曲されていることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
13. 第２の電気的導体（２）も、接続すべき端部においてＬ字状に屈曲されており、かつガイド手段（５）が、第１と第２のハウジング（３、４）を組み合わせる場合に第１と第２の電気的導体（１、２）の長手軸が互いに対して平行に摺動されるように、形成されており、それによって接続すべき端部が互いに添接して、次に分離できないように結合することができることを特徴とする請求項１２に記載の接続部材。
14. 第２の電気的導体（２）が、接続すべき端部においてまっすぐに形成され、あるいはＬ字状に屈曲されており、かつガイド手段（５）が、第１と第２のハウジング（３、４）の組合せが第１と第２の電気的導体（１、２）の長手軸に沿って行われるように、形成されており、それによって接続すべき端部が互いに添接して、次に分離できないように結合することができることを特徴とする請求項１２に記載の接続部材。
15. 第１または第２の電気的導体（１、２）が、少なくとも接続すべき端部に沿って、円い横断面を有していることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
16. 第１または第２の電気的導体（１、２）が、少なくとも接続すべき端部に沿って、接続箇所（１０）へ向いた側に、扁平化された領域を有していることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
17. 第１または第２の電気的導体（１、２）が、少なくとも接続すべき端部に沿って、多角形の横断面を有していることを特徴とする請求項１に記載の接続部材。
18. 請求項１に記載の接続部材を用いて電気的接続を形成する方法において、
    第１のハウジングのガイド部材（５）が第２のハウジングのガイド部材（５）と協働して、終端位置が達成され、次に第１と第２の電気的導体（１、２）の間に取り外しできない接続が形成されることを特徴とする電気的接続を形成する方法。
19. 取り外しできない電気的に導通する接続を形成するために、材料結合を形成する方法、特にレーザー溶接が適用されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 取り外しできない電気的に導通する接続を形成するために、形状結合を形成する方法、たとえばいわゆるクリンプ、が適用されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。

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