用于连接和密封电气的部件的方法与流程

[0001]
本发明涉及一种用于将由非传导的材料注塑包封的电气的部件与至少一条导线连接和密封的方法，本发明还涉及一种与至少一条导线连接、注塑包封并且密封的电气的部件。


背景技术：

[0002]
电气的部件、尤其是用于在交通工具的高压车载电网中进行能量分配的部件，必须变得越来越小。过去制定了各种不同的解决方案来密封这些电气的部件以防交通工具中的湿气和侵蚀性介质的影响。所述解决方案主要提出了以单独的外壳包络部件。为了进一步地密封，将密封装置安装在线缆端部。然而该措施是耗时的并且需要多个单独的步骤。此外，由于交通工具中存在振动和横向力以及诸如水、制动液、燃料、盐等类似的侵蚀性介质作用的环境条件，安装的密封件可能会松动或者快速地磨损。
[0003]
在不同的扩展设计中，以非传导的但是起密封作用的浇注料填充布置在壳体中的电气的部件。然而为此必须提供用于生产浇注的部件的附加设备，并且可使用的部件的形成在此也需要多个单独的步骤。
[0004]
现有技术中的更新的发展建议对部件进行注塑包封。在此例如将电气的部件置入注塑模具中，然后在那里以非传导的、同时密封地作用的材料注塑包封。然而如果要以这种方法包络已经与电导线连接的电气的部件，则会出现以下问题，即尤其是用于高压车载电网的电导线大多是通过硅酮包覆壳套绝缘的，并且例如通过聚酰胺进行注塑包封，所述聚酰胺不会附着在硅酮上或者无法相对于硅酮密封。


技术实现要素：

[0005]
本发明所要解决的技术问题在于，建议一种绝缘并且有效地密封与至少一条导线连接的电气的部件的方法。
[0006]
本发明的技术问题通过按照本发明的方法和按照本发明的部件解决。
[0007]
在按照本发明的用于连接和密封以非传导的材料注塑包封的、应当与至少一条导线连接的电气的部件的方法中，至少进行以下步骤：
[0008]
·
提供至少一条导线和待与所述导线连接的部件，所述导线具有在连接区域中去除绝缘(或者说剥去绝缘外皮)的端部，
[0009]
·
分别将密封套筒推套到至少一条导线上，
[0010]
·
将相应的密封套筒定位在连接区域以及注塑包封部与至少一条导线的绝缘部的至少一个待实现的重叠区域(或者说搭接区域)之外，
[0011]
·
在连接区域中将部件与至少一条导线连接，
[0012]
·
以非传导的材料注塑包封部件、连接区域和相应的待实现的重叠区域，
[0013]
·
借助相应的密封套筒在重叠区域中的定位分别制造挤压密封结构(pressdichtung)。
[0014]
电气的部件在本发明的意义上应该是构件或者组件，电流导引入和/或导引出所述构件或者组件。所述电气的部件在此尤其可以是用于电能或者电流的分配器或者是例如包含照明器件并且通过电流运行的用电器(或者说耗电器件)。以下可以与“电气的部件”同义地使用术语“部件”。
[0015]
特别优选的是，电气的部件是用于交通工具中的高压车载电网中的电能的分配器。这种分配器优选可以实现为所谓的汇流排或者母线(busbar)的形式。因为汇流排与所有输入的和输出的导线连接，因此所述汇流排或者母线在专业上通常理解为作为电能的中央分配器作用的导体布置结构。汇流排通常是不绝缘的。按照本发明，在所公开的方法的其中一个后续的步骤中进行绝缘。
[0016]
车载电网包含交通工具中的所有电气的部件并且用于供电和交通工具的部件与控制设备之间的信息流通。高压车载电网描述了以30v以上至1kv的交流电压或者以60v以上至1.5kv的直流电压运行的车载电网。
[0017]
在按照本发明的方法中应该将电气的部件与至少一条导线连接。导线在此理解为电导线、即用于传输电流和信息的器件。导线可以由一个或者多个也称为绞合线的单独导体构成并且通常向外绝缘。通常使用不同的塑料、也包括硅酮作为绝缘材料，所述塑料将各个导体包围并且使导体相对彼此绝缘。
[0018]
为了实现按照本发明的方法，必须将应当与电气的部件连接的至少一条导线在应当实现连接的区域中去除绝缘。即应当在那里移除绝缘层。该区域通常是相应的导线的端部之一。在所述方法的范畴中，去除绝缘的区域应当在以下被称为连接区域。
[0019]
具有去除绝缘的端部的至少一条导线以及应当与所述至少一条导线连接的电气的部件现在被提供用于进行后续的步骤。分别将密封套筒推套到至少一条导线上。密封套筒是具有沿着纵轴线的钻孔或者通孔的基本上呈柱形的物体，所述纵轴线导引经过柱形体的基本上圆形的基面的中心。只要密封套筒中构造有钻孔或者通孔，那么自然也可以为所述密封套筒选择任意的其它形状。
[0020]
密封套筒的内直径在此应当与待连接的导线和电气的部件的跟随在之后的步骤中的注塑包封部的计划的尺寸协调适配。这样选择所述内直径，使得密封套筒能够松弛地推套到相应的导线上，然而也这样选择所述直径，使得之后能够如仍将阐述的那样实现挤压密封结构。
[0021]
密封套筒必须定位在连接区域之外。此外，在按照本发明的方法中应当实现电气的部件的注塑包封部与至少一条电导线的绝缘部的重叠区域。在该区域中，注塑包封部应当至少区段性地覆盖至少一条导线的绝缘部。即密封套筒也必须足够远离电气的部件地定位在导线上，以便能够构成该重叠区域。因此密封套筒必须至少以连接区域连同重叠区域的尺寸远离电气的部件地定位。
[0022]
现在将部件与至少一条导线在所述至少一条导线的连接区域中连接。如在其它位置仍将详细阐述的那样，该连接可以摩擦配合地、材料接合地和/或形状配合地实现。
[0023]
如果所需的全部导线都与电气的部件连接，则以非传导的材料注塑包封所述电气的部件，即以不传导电流的材料包络所述电气的部件，所述材料由此用作所述电气的部件的绝缘部。该包络部或者注塑包封部通过喷射工艺、优选注塑工艺实现。
[0024]
在注塑过工艺中，将具有至少一条连接的导线的部件置入注塑模具中，并且以非
传导的材料填充所述注塑模具。包络部的厚度通过注塑模具规定。除电气的部件外，注塑包封部或者包络部还应当覆盖至少一条导线的连接区域和所述至少一条导线的重叠区域。
[0025]
如果注塑包封部已经实现并且固化，则借助密封套筒在重叠区域中构成挤压密封结构，方式是将密封套筒移动至重叠区域中。如果密封套筒的内直径至少略小于至少一条导线连同注塑包封部在重叠区域中的外直径，则实现了挤压密封结构。通过将密封套筒移动至重叠区域中，绝缘部和注塑包封部的非传导的材料通过密封套筒压紧并且在重叠区域中相对彼此密封。
[0026]
除了将电气的部件和与所述电气的部件连接的至少一条导线注塑包封之外，对于与所述部件连接的每条导线都执行之前所述的步骤。在此既可以针对每条导线单独地实现这些步骤，也可以在待连接的每条导线上分别实现每个步骤，然后接着实现下一个步骤。
[0027]
通过按照本发明的方法将电气的部件与至少一条导线连接，以其整体直到至少一条导线的重叠区域中被绝缘材料包围，并且借助密封套筒通过挤压密封结构被密封和保护以防水、燃料、制动液和其它侵蚀性的介质进入。所述方法易于实现，而不会导致大量附加的耗费。
[0028]
在本发明的第一优选的设计方案中规定，通过施加力和/或至少对密封套筒进行加热形成挤压密封结构。由于密封套筒的内直径至少略小于至少一条注塑包封的导线的重叠区域的外直径，因此可以通过在密封套筒上施加力使得向重叠区域中的移动更容易。在此可以朝重叠区域的方向以压力按压密封套筒并且按压至期望的目标位置中，或者可以通过施加拉力将所述密封套筒移动至重叠区域中。备选地或附加地可以加热密封套筒，从而使所述密封套筒膨胀并且因此能够更容易地移动至重叠区域中的期望位置中。在此应当这样选择加热密封套筒时的温度，使得密封套筒本身或者注塑包封部的非传导的材料不会由于升高的温度受到不利影响。
[0029]
所述至少一条导线与电气的部件的连接摩擦配合地、材料接合地和/或形状配合地实现。在优选的实施方式中，至少一条导线通过超声波焊接或者激光焊接与电气的部件实现连接。
[0030]
超声波焊接属于摩擦焊接的类别。待接合的构件的连接在此通过高频的机械振动实现，所述机械振动由于分子摩擦和边界面摩擦而在构件之间导致升温。
[0031]
激光束焊接、也称为激光焊接，借助激光束进行。激光焊接首要地适用于焊接必须以高焊接速度、狭窄并且细长的焊缝形状以及较少的热翘曲进行接合的构件。
[0032]
至少一条导线与电气的部件的连接备选地也可以实现为插塞连接。
[0033]
在另一优选的实施方式中规定，通过热塑性塑料、尤其是聚酰胺12实现注塑包封部。热塑性塑料是能够在确定的温度范围中变形的塑料。只要材料没有过热并且在此产生材料的所谓热分解，则所述变形是可逆的过程。此外，热塑性塑料是能焊接的。进一步优选使用聚酰胺，因为所述聚酰胺具有非常好的强度和韧性以及可加工性和化学稳定性。
[0034]
例如可以使用聚酰胺12作为用于注塑包封部件和与所述部件连接的至少一条导线的非传导的材料。聚酰胺12(也简称为pa12)是一种部分结晶的热塑性塑料，具有所有聚酰胺中最低的吸水性。聚酰胺12的特点在于高韧性和良好的化学稳定性以及高达50℃的耐热变形能力，并且由于其性能而特别适合在潮湿环境中或者在要求较高的尺寸稳定性时使用。
[0035]
在下一种优选的实施方式中，密封套筒由塑料或者陶瓷材料构成。塑料由于其化学稳定性、柔性的造型并且同时较轻而适用。陶瓷的密封套筒由或者通过所谓的工业陶瓷制成，并且由于其高硬度、化学稳定性、耐磨性和耐腐蚀性而有利地适用。
[0036]
密封套筒和注塑包封部都可以由纤维强化结构构成。在此将纤维添加至密封套筒或者注塑包封部的非传导的材料的基础材料中，从而分别形成具有改善的性能的复合材料。纤维还提高了包围所述纤维的材料的强度。纤维例如可以是适用于相应的用途的玻璃纤维。然而也可以使用陶瓷纤维、碳纤维或者尼龙纤维。在任何情况下，纤维的性能都应当与包围所述纤维的材料的性能协调适配。
[0037]
在按照本发明的方法的另一种优选的设计方案中，这样定位密封套筒，使得所述密封套筒包围重叠区域的导线侧的端部。重叠区域的导线侧的端部是至少一条导线的以下区域，非传导的材料与至少一条导线的绝缘部的重叠在所述区域中终止。所述区域尤其是指注塑包封部的终端棱边。在所述方法的这种设计方案中规定，恰恰是重叠区域的那个棱边或者导线侧的端部被密封套筒包围。也就是密封套筒应当这样定位，使得所述密封套筒覆盖重叠区域的导线侧的端部，即重叠区域的导线侧的端部被密封套筒遮盖。密封套筒由此在重叠区域中为注塑包封部的导线侧的端部的棱边区域提供了附加的保护，以防止侵蚀性的介质渗入并且也防止机械上的损坏。
[0038]
另一种优选的实施方式规定，由至少一个卡锁部位(或者说卡锁点)构成挤压密封结构和/或所述挤压密封结构是由至少一个卡锁部位构成的。在本发明的意义上，这应意味着在密封套筒和注塑包封部之间通过构成至少一个卡锁部位来实现形状配合连接，以便在振动和作用力从外部作用于注塑包封的部件上的使用状态中锁定密封套筒的位置。为此可以在密封套筒、即在通孔或者钻孔中设置凸起部或者外翻部，并且在注塑包封部的重叠区域中构造对应的凹处或者凹口。如果将密封套筒移动至重叠区域中，则凸起部和对应的凹处相互啮合并且因此形成锁定密封套筒的位置的形状配合连接。
[0039]
然而在本发明的范畴中也存在的情况是，在注塑包封部的重叠区域中构造凸起部或者外翻部，并且在密封套筒的内部、即沿着密封套筒中的通孔或者钻孔构造对应的凹处或者凹口。所述凹口也可以是密封套筒的裂口或密封套筒中的洞。
[0040]
凸起部或者外翻部能够与其构造在哪个元件上无关地分别呈点状或者线形，以便构成至少一个卡锁部位。可以构造一个以上的卡锁部位，并且各个单独的凸起部或者外翻部在此可以具有相同的或者不同的形状。然而，对应元件上的凹处或者凹口应当尽可能地与所述凸起部或者外翻部对应，以便形成可靠的固持。
[0041]
按照本发明，还要求保护一种密封的电气的部件，所述密封的电气的部件由非传导的材料注塑包封并且与至少一条导线连接，其中，所述部件与至少一条导线的在连接区域中去除绝缘的端部连接。部件、至少一条导线的连接区域和重叠区域由非传导的材料注塑包封，其中，至少一条导线的绝缘部也在重叠区域中被注塑包封。分别在重叠区域中借助密封套筒形成挤压密封结构。
[0042]
按照本发明的方法和按照本发明地注塑包封的电气的部件实现了与电导线连接的电气的部件的能够简单并且成本低廉地制造的、可靠的密封。在此能够实现非常小的构型。
[0043]
只要未在个别情况下另作说明，则本申请中提及的本发明的各种不同实施方式可
以有利地彼此组合。
[0044]
以下在实施例中参考附图阐述本发明。在附图中：
[0045]
图1a至图1d在原理视图中示出了按照本发明的方法的示例性的顺序，并且
[0046]
图2a至图2b示出了图1的细节。
[0047]
图1a至图1d在示意性的视图中示出了用于执行根据本发明的方法的示例性的顺序。在此出于直观性的原因，在图1b至1d中不再单独地对所有部件进行标记。参考线示出了各个单独的元件相互的定向并且使得对应更加容易。
[0048]
通过按照本发明的方法例如将电气的部件30与示例性地三条导线10连接，并且由非传导的材料注塑包封所述部件30并且区域性地注塑包封导线10，以便使组件绝缘。电气的部件30在该示例性的实施方式中是汇流排，借助所述汇流排为交通工具的高压车载电网分配电能。
[0049]
在图1a中可以看到，提供了在连接区域12中去除绝缘的三条导线10。图1b示出了，分别将密封套筒20推套到每条导线10上，并且如从图1的整体视图所能看出的那样从连接区域12和待实现的重叠区域14中移出。在每个重叠区域14中，接着实现的注塑包封部40应当至少区段性地覆盖导线10的绝缘部，汇流排30借助所述注塑包封部40绝缘。在图1b中，汇流排30与三条导线10中的每一条在其连接区域12中借助超声波焊接连接。
[0050]
从图1c可以看出，利用热塑性的塑料、例如聚酰胺12实现汇流排30的注塑包封部40。这是在中间步骤中借助注塑工艺实现的。纤维在此也可能已经嵌入塑料中以强化注塑包封部40。在注塑包封期间，也在每条导线10上实现重叠区域14，聚酰胺12也在重叠区域中分别包络导线10。
[0051]
接着，密封套筒20在按压力的作用下沿箭头指示的方向分别移动至重叠区域14中。密封套筒20由塑料构成，因此所述密封套筒相对交通工具的发动机舱中的侵蚀性介质是耐受的(或者说稳定的)。密封套筒20现在这样定位，使得注塑包封部40的相应的导线侧的端部、即在此形成的棱边被密封套筒20包围并且覆盖。
[0052]
图2a针对图1c并用圆圈标记了细节，所述细节在图2b中放大地示出。图2b表明了，两个卡锁部位42在重叠区域14中构造为凸起部的形式，针对所述凸起部在密封套筒20中设置了两个对应的凹处22，从而在推套密封套筒20时在相应的密封套筒20和注塑包封部40之间实现形状配合连接，所述形状配合连接在针对交通工具特定的作用下也能够锁定密封套筒20的位置。
[0053]
由于密封套筒20的内直径小于注塑包封部40在重叠区域14中的外直径，因此通过推套密封套筒20作用产生挤压密封结构，即在密封套筒20、重叠区域14中的注塑包封部40与导线10的绝缘部之间分别形成挤压，所述挤压将连接密封。
[0054]
结果形成了如下组件，在所述组件中汇流排30与三条导线10连接并且被密封以防止水、燃料、制动液或其它介质渗入。通过使用按照本发明的方法能够非常紧凑和小巧地构造所述组件。
[0055]
附图标记列表
[0056]
10
ꢀꢀ
导线
[0057]
12
ꢀꢀ
导线的连接区域
[0058]
14
ꢀꢀ
重叠区域
[0059]
20
ꢀꢀ
密封套筒
[0060]
22
ꢀꢀ
用于容纳卡锁部位的凹处
[0061]
30
ꢀꢀ
电气的部件
[0062]
40
ꢀꢀ
注塑包封部
[0063]
42
ꢀꢀ
卡锁部位