DE10156299A1

DE10156299A1 - Verbindungsanordnung und Verfahren zum Verbinden eines Anschlußenelements mit einem elektrischen Leiter

Info

Publication number: DE10156299A1
Application number: DE10156299A
Authority: DE
Inventors: Hisashi Hanzaki; Yasumichi Kuwayama; Masanori Onuma
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2001-11-19
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: DE10156299B8; JP2002157100A; DE10156299B4

Abstract

Um ein steckerförmiges Endstück herzustellen, das mit einem elektrischen Kabel 2 verbunden ist, bei dem ein Leiter 3 mit einer Isolierummantelung 7 umgeben ist, wird zuerst ein hohlzylindrisches Anschlußelement 1, das mit einer Durchgangsbohrung versehen ist, verwendet. Ein Abschnitt des Leiters 3 des elektrischen Kabels 2 wird in die Durchgangsbohrung von einem ersten Ende des Anschlußelements 1 her eingeführt. Das Umformen des ersten Endes des Anschlußelements 1 wird so ausgeführt, daß über den gesamten Umfang eine gleichmäßige Umformung erzeugt wird. Das Umformen des zweiten Endes des Anschlußelements 1 erfolgt radial, um einen Steckstift 4 zu bilden.

Description

Hintergrund zur Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung und ein Verfahren zum Verbinden eines Anschlußelements mit ei nem elektrischen Kabel, bei dem dieses umgeformt und mit einem Leiterabschnitt des elektrischen Kabels durch Querschnittsre duzierung verbunden und wobei ein Steckstift gebildet wird.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Verbindungsanordnung mit ei nem Endstück für ein Kabel gemäß dem Stand der Technik und ein Verfahren zum Verbinden des Endstücks mit dem elektrischen Ka bel entsprechend der japanischen Gebrauchsmusterveröffentli chung Nr. 48-32885U.

In Fig. 9 kennzeichnet das Bezugszeichen 41 ein Endstück, das aus einer Kupferlegierung gebildet ist. Das Bezugszeichen 42 kennzeichnet ein elektrisches Kabel; an dem ein Leiter 43, der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, freigelegt ist. Das Bezugszeichen 44 kennzeichnet eine An schlußhülse zum Verbinden des Endstücks 41 mit dem Leiter 43. Die Anschlußhülse 44 ist aus dem gleichen Aluminiumwerkstoff hergestellt wie der Leiter 43, der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht.

Das Endstück 41 ist mit einem plattenförmigen Kontaktabschnitt 48 versehen, der einer LA-Anschlußklemme gemäß der japanischen Norm ähnlich ist, d. h. eine Ringanschlußklemme für ein Kraft fahrzeug an einem Ende und ein unebener Zapfenabschnitt 45 an dem anderen Ende. Die Hülse 44 weist Bohrungsabschnitte 46 und 47 an dem vorderen und an dem rückwärtigen Ende auf. Der Zap fenabschnitt 45 des Endstücks 41 wird von der vorderen Seite aus in den Bohrungsabschnitt 46 eingeführt und der äußere Ab schnitt des Bohrungsabschnitts 46 wird durch ein geeignetes Werkzeug (nicht dargestellt) gequetscht, so daß das Endstück 41 mit der Hülse 44, wie in Fig. 10 gezeigt, verbunden wird.

Der Leiter 43 des elektrischen Kabels 42 wird ferner in den Bohrungsabschnitt 47 von der rückwärtigen Seite der Hülse 44 her eingeführt und der äußere Abschnitt des Bohrungsabschnitts 47 wird durch ein geeignetes Werkzeug (nicht dargestellt) ge quetscht, so daß das elektrische Kabel 42 mit der Hülse 44 verbunden wird. Das elektrische Kabel 42 und das Endstück 41 werden folglich durch die Hülse 44 elektrisch miteinander ver bunden.

Der Leiter 43, der aus dem Aluminiumwerkstoff hergestellt ist, weist zwar eine schlechtere Leitfähigkeit als ein Leiter, der aus Kupfer hergestellt ist, auf, ist jedoch leicht und kosten günstig. Wenn sein Durchmesser vergrößert wird, kann seine Ko ronaeigenschaft verbessert werden. Der Leiter 43 kann daher die Voraussetzungen als Mehrfachquelle und eine hohe Spannung abdecken und er ist beispielsweise für ein elektrisches Fahr zeug geeignet.

Bei der Anordnung, die in Fig. 10 gezeigt ist, wird das End stück 41, das aus Kupfer hergestellt ist und einen höheren Elastizitätsmodul als die Hülse 44 aus Aluminium aufweist, verwendet. Der verquetschte Zapfenabschnitt 45 tritt mit dem inneren Umfang des Bohrungsabschnitts 46 (siehe Fig. 9) in en gen Kontakt, so daß ein sehr guter elektrischer Kontakt er zielt werden kann. Die Hülse 44 und der Leiter 43, die aus demselben Werkstoff hergestellt sind, werden ferner so ver quetscht, daß verhindert werden kann, daß sich die Verbindung aufgrund des Unterschieds im Elastizitätsmodul löst.

Die Werkstoffe für die oben beschriebene Hülse 44 und den oben beschriebenen Leiter 43 sind nicht auf Aluminium begrenzt, sondern Kupfer oder eine Kupferlegierung können ebenfalls für die Herstellung verwendet werden.

Bei der Verbindungsanordnung und dem Verfahren zum Verbinden eines Endstücks mit einem elektrischen Kabel gemäß dem Stand der Technik ist, da die Hülse 44 verwendet wird, die Anzahl von Bauteilen erhöht. Es treten daher hohe Kosten auf. Das Endstück 41 und die Hülse 44 einerseits und die Hülse 44 und das elektrische Kabel 42 andererseits werden nacheinander durch Quetschen verbunden, so daß die Zeit und der Arbeitsauf wand, die hierfür benötigt werden, verdoppelt sind. Es tritt daher das Problem auf, daß die Verarbeitungseffektivität schlecht ist.

Es sind an der Hülse 44 ein vorderer und rückwärtiger Verbin dungsabschnitt vorgesehen, d. h. einer für das Verbinden des Endstücks 41 mit der Hülse 44 und einer für das Verbinden der Hülse 44 mit dem elektrischen Kabel 42. Der Kontaktwiderstand wird daher erhöht, so daß die Leitfähigkeit verschlechtert wird.

Wenn die Querschnittsreduzierung durch Quetschen ausgeführt wird, besteht die Gefahr, daß ein Freiraum zwischen dem Zap fenabschnitt 45 und der Hülse 44 einerseits und zwischen der Hülse 44 und dem Leiter 43 so wie zwischen den Litzen, die den Leiter 43 bilden, entsteht. Es besteht daher die Möglichkeit, daß die Leitfähigkeit verschlechtert wird.

Bevorzugt werden ein Leiter 43 und eine Hülse 44 verwendet, die aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt sind. Wenn ein Freiraum entsteht, oxidieren die Innenfläche des Bohrungsab schnitts 46 der Hülse 44, die mit dem Endstück 41 verbunden ist, die Oberfläche des Leiters 43 und die Innenfläche des Bohrungsabschnitts 47 der Hülse 44 mit der Zeit. Der Kontakt widerstand des Endstücks 41 und des Leiters 43 kann folglich ansteigen, so daß die Leitfähigkeit verschlechtert wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsan ordnung und ein Verfahren zum Verbinden eines Endstücks mit einem elektrischen Kabel vorzusehen, bei dem das Endstück mit dem Leiter eines elektrischen Kabels schnell, kostengünstig und bei einer guten Verformbarkeit einfach verbunden werden kann. Ferner sollen das Endstück und der Leiter des elektri schen Kabels so verbunden werden, daß kein Freiraum entsteht, um die Leitfähigkeit zu verbessern, so daß das Problem der Oxidation verhindert wird, auch wenn das Endstück und der Lei ter aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt sind.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verbin dungsanordnung für ein Endstück mit dem Leiter eines elektri schen Kabels mit einer Isolierummantelung, umfassend ein hohlzylindrisches Anschlußelement, dessen vorderer Endab schnitt durch querschnittsreduzierendes Rotationsumformen zu einem damit einstückigen Steckstift ausgebildet ist, wobei das Anschlußelement ferner einen Verbindungsabschnitt umfaßt, der mit einem Abschnitt des Leiters des elektrischen Kabels, das über dessen gesamten Umfang durch querschnittsreduzierendes Rotationsumformen gleichmäßig elektrisch verbunden ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß auch durch ein Verfah ren zum Herstellen und elektrischen Verbinden eines Endstücks mit einem Leiter des elektrischen Kabels mit einer Isolierum mantelung, die folgenden Schritte umfassend
Bereitstellen eines hohl zylindrischen leitenden Endstücks, das mit einer Durchgangsbohrung versehen ist,
Einführen eines Abschnitts des Leiters des elektrischen Kabels in die Durchgangsbohrung von einem ersten Ende des zylindri schen Endstücks aus;
Einheitliches querschnittsreduzierendes Rotationsumformen des ersten Endes des Anschlußelements, um den Einführabschnitt des elektrischen Kabels über seinen gesamten Umfang festzuguet schen; und
Querschnittsverringerndes radiales Rotationsumformen eines zweiten Endes des Anschlußelements zu einem Steckstift.

Bei den oben beschriebenen Lösungen wird, da der Verbindungs abschnitt des Anschlußelements über den gesamten Umfang durch Querschnittsreduzierung (die gesamte Umfangsfläche des Verbin dungsabschnitts) gleichmäßig gequetscht und plastisch verformt wird, die Innenfläche des hohlzylindrischen Verbindungsab schnitts zu dem Leiter des elektrischen Kabels in engen Kon takt gebracht, so daß kein Freiraum entstehen kann. Da der Leiter in radialer Richtung über den gesamten Umfang durch Querschnittsreduzierung stark zusammengedrückt wird, wird ein Freiraum zwischen den Drahtlitzen oder einzelnen Drähten, die den Leiter bilden, verhindert, so daß der Leitwiderstand des elektrischen Kabels und des Anschlußelements verringert und damit die Leitfähigkeit verbessert wird.

Der Steckstift wird ferner gleichzeitig oder praktisch gleich zeitig mit dem Verformen des Verbindungsabschnitts durch Quer schnittsreduzierung ausgebildet. Die Zeit, die für die Her stellung des Endstücks mit Steckstift benötigt wird, kann da her verkürzt und die Kosten verringert werden. Da keine weite ren Bauteile, wie z. B. ein Verbindungsgehäuse, notwendig sind, können die Kosten für Bauteile und die Arbeitszeit verringert werden. Da das Ausrichten der Zentren des Kontaktabschnitts und des Verbindungsabschnitts automatisch ausgeführt wird, kann die Haftung eines Gummistopfens zur Erzielung einer Dich tigkeit gegen Wasser, der auf dem äußeren Umfang des elektri schen Kabels sitzt und zur Innenwandfläche des Aufnahmeraums eines Steckverbindergehäuses abdichten soll, verbessert wer den. Der Querschnitt des Steckstifts ist derart ausgebildet, daß er vollständig kreisförmig (rund) ist, so daß der Kontakt zwischen einer zugehörigen Anschlußbuchse und dem Steckstift verbessert ist.

Das Endstück ist vorzugsweise mit einem ringförmigen Flansch abschnitt an seinem äußeren Umfang versehen.

Bei dieser Ausbildung wird also ein Abschnitt keiner Quer schnittsreduzierung unterzogen. Der ringförmige Flanschab schnitt kann daher kostengünstig und einfach erzeugt werden. Der Flanschabschnitt ist beispielsweise für den Eingriff oder das Befestigen des Endstücks an einem Steckverbindergehäuse geeignet.

Das Endstück und/oder der Leiter sind aus einem Aluminiumwerk stoff hergestellt.

Bei dieser Ausbildung ist die Kraft, die für die plastische Verformung des Kontaktabschnitts (Steckstifts) benötigt wird, nicht größer als die bei Verwendung eines Kupferwerkstoffs. Die Herstellung kann einfach und schnell ausgeführt werden. Da die Innenfläche des Verbindungsabschnitts des Endstücks mit dem Leiter des elektrischen Kabels ohne einen Freiraum, d. h. in engen Kontakt gebracht wird, kann verhindert werden, daß eine Oxidation an der Innenfläche des Endstücks oder des Lei ters über die Zeit eintritt. Eine sehr gute Leitfähigkeit kann daher erzielt werden. Der Leiter beißt ferner durch die Quer schnittsreduzierung in die Innenumfangsfläche ein, so daß eine eventuell bereits aufgetretene Oxidation durch Reibung ent fernt wird und eine sehr gute Leitfähigkeit erzielt werden kann.

Die Querschnittsreduzierung zum Quetschen des Verbindungsab schnitts und die zum Bilden des Steckstifts werden durch ein erstes Formwerkzeug, das eine erste Kurvenform zum Quetschen aufweist, und durch ein zweites Formwerkzeug, das eine zweite Kurvenform zum Bilden des Steckstifts aufweist, ausgeführt.

Bei dieser Ausbildung können der Verbindungsabschnitt und der Kontaktabschnitt schnell effektiv verformt werden und die Ver bindung des elektrischen Kabels und das Bilden des Steckstifts können effektiv ausgeführt werden.

Es ist hierbei vorteilhaft, wenn das Verfahren zur Herstellung ferner folgenden Schritt umfaßt
Bilden eines konischen Abschnitts, der den verquetschten Ver bindungsabschnitt des zylindrischen Anschlußelements mit dem Steckstift verbindet durch ein drittes Formwerkzeug.

Dabei wird der konische Abschnitt zwischen dem Kontaktab schnitt und dem Steckstift gequetscht, um gleichzeitig konisch ausgebildet zu werden, so daß die Kosten geringer werden. Die Biegefestigkeit des Steckstifts kann verbessert werden, so daß keine Verformung beim Einführen in eine Anschlußbuchse hervor gerufen wird.

Die rotative radiale Querschnittsreduzierung zum Quetschen und die zum Bilden des Steckstifts können durch ein einzelnes Formwerkzeug, das eine erste Kurve zum Quetschen und eine zweite Kurve zum Bilden des Steckstifts aufweist, ausgeführt werden.

Dabei wird der Schritt des Austauschens der Formwerkzeuge nicht benötigt, so daß die Verarbeitungseffizienz weiter ver bessert werden kann.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren zur Herstellung ferner folgenden Schritt umfaßt
Rotationsquerschnittsreduzierung zum Bilden eines konischen Abschnitts, der den verquetschten Abschnitt des zylindrischen Elements mit dem Steckstift verbindet, wobei das einzige Form werkzeug einen Abschnitt zum Formen des konischen Abschnitts aufweist.

Bei dieser Ausführungsform umfaßt das Formwerkzeug auch einen Abschnitt zur Herstellung des konischen Abschnitts des End stücks. Ein Austauschen der Formwerkzeuge ist daher nicht not wendig, so daß die Herstellungseffizienz weiter verbessert werden kann.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die oben genannten Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Er findung werden durch die Beschreibung bevorzugter Ausführungs formen im Detail unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeich nungen offensichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen für gleiche oder zugehörige Bauteile in den Darstellungen verwendet wer den.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verbindungsanord nung, die bezüglich des Verbindens einen Zustand zeigt, bevor ein Anschlußelement an dem elektrischen Kabel an gebracht wird;

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des Zustands gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht des Anschluß elements und des elektrischen Kabels nach dem Umformen zu einem Endstück;

Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Zustands gemäß Fig. 3;

Fig. 5 ist eine Vorderansicht eines Werkzeugs, aus der das Um formen eines Verbindungsabschnitts des Anschlußelements ersichtlich ist;

Fig. 6 ist eine Vorderansicht des Werkzeugs, aus der das Um formen eines Zwischenabschnitts des Anschlußelements ersichtlich ist;

Fig. 7 ist eine Vorderansicht des Werkzeugs, aus der das Um formen eines Abschnitts des Anschlußelements zu einem Steckstift ersichtlich ist;

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht der Teile einer Ver bindungsanordnung zur Darstellung eines Verfahrens zum Verbinden einer Anschlußklemme mit einem elektrischen Kabel gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfin dung;

Fig. 9 ist eine teilweise geschnittene Ansicht einer Verbin dungsanordnung zur Darstellung eines Verfahrens zum Verbinden einer Anschlußklemme in Form eines Endstücks mit einem elektrischen Kabel gemäß dem Stand der Tech nik, die einen Zustand zeigt, bevor die Anschlußklemme mit dem elektrischen Kabel verbunden ist; und

Fig. 10 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Ver bindungsanordnung zur Darstellung des Verfahrens zum Verbinden gemäß dem Stand der Technik, die die An schlußklemme mit dem elektrischen Kabel verbunden zeigt.

Spezifische Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im Detail beschrieben.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen eine erste erfindungsgemäße Ausfüh rungsform einer Verbindungsanordnung und eines Verfahrens zum Verbinden eines Anschlußelements in Form eines Endstücks mit einem elektrischen Kabel.

In diesen Zeichnungen kennzeichnet das Bezugszeichen 2 ein elektrisches Kabel, das einen Leiter 3 aufweist, der aus Alu minium oder einer Aluminiumlegierung (allgemein Aluminiumwerk stoffe genannt) gebildet ist. Das Bezugszeichen 1 kennzeichnet ein hohlzylindrisches Anschlußelement, das aus einem Alumini umwerkstoff hergestellt ist.

Die Verbindungsanordnung und das Verfahren zum Verbinden sind dadurch gekennzeichnet, daß das hohlzylindrische Anschlußele ment 1, das aus einem leitfähigen Metall hergestellt ist, über den gesamten Umfang gleichmäßig gequetscht wird, um mit dem Leiter 3 des elektrischen Kabels 2 verbunden zu werden und ei nen Steckstift 4 einstückig mit dem Anschlußelement 1 zu bil den.

Das Anschlußelement 1 weist eine Durchgangsbohrung 6 auf, die sich in Längsrichtung desselben (in Längsrichtung eines elek trischen Kabels) erstreckt. Die Durchgangsbohrung 6 bildet Öffnungen 5 an dem vorderen Ende und an dem rückwärtigen Ende, die die gleichen Durchmesser aufweisen, wobei der Leiter 3 von einem dieser Enden aus eingeführt wird. Der Innendurchmesser der Durchgangsbohrung 6 ist größer als der Außendurchmesser des Leiters 3 des elektrischen Kabels 2. Da eine Querschnitts reduzierung, die nachfolgend beschrieben wird, durch ein ro tierend bewegtes Werkzeug ausgeführt wird, kann die Größe des Anschlußelements 1, das eine solche Durchgangsbohrung 6 auf weist, an den Leiter 3 angepaßt werden, der einen beliebigen Außendurchmesser aufweist, der jedoch geringer als der Innen durchmesser der Durchgangsbohrung 6 sein muß.

Die Länge der Durchgangsbohrung 6, d. h. die Gesamtlänge des Anschlußelements 1 ist größer als die von dem Isoliermantel befreite freiliegende Länge des Leiters 3. Es ist beispiels weise vorteilhaft, daß die Gesamtlänge des Anschlußelements 1 auf das Doppelte der freiliegenden Länge des Leiters 3 oder mehr festzulegen. Der Leiter 3 wird durch Abschälen der wei chen Isolierbeschichtung 7 des elektrischen Kabels 2 aus Harz freigelegt, um eine vorbestimmte Länge durch eine automatische Schälmaschine (nicht dargestellt) zu erzeugen.

Wenn der Leiter 3 in die Durchgangsbohrung 6 eingeführt wird, wird der rückwärtige Abschnitt einer Umfangswand 8 des An schlußelements 1 (ein Abschnitt, der den Leiter 3 umschließt) über den gesamten Umfang, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, durch eine Umformmaschine zur Querschnittsreduzierung, die nachfolgend beschrieben wird, gleichmäßig gequetscht und da durch zu einem hohlzylindrischen Verbindungsabschnitt 9 umge formt. Der vordere Abschnitt der Umfangswand 8 des Anschluß elements 1 wird gequetscht, um einen Steckstift 4 mittels der Umformmaschine durch Querschnittsreduzierung zu bilden. Das hohlzylindrische Anschlußelement 1 bildet daher ein Endstück 10, das den durch Querschnittsreduzierung erzeugten Steckstift 4 aufweist.

Der Abschnitt des Anschlußelements 1, der den Verbindungsab schnitt 9 bildet, und der Abschnitt des Anschlußelements 1, der den Steckstift 4 bildet, können unterschiedliche Längen aufweisen. Der erste kann kürzer und der zweite länger sein. Umgekehrt kann der Steckstift 4 kürzer und der Verbindungsab schnitt 9 länger ausgebildet sein. Der Steckstift 4 weist ei nen kleineren Durchmesser als der Leiter 3 auf.

Ein konischer Zwischenabschnitt 11 bzw. ein gestufter Zwi schenabschnitt 11' werden zwischen dem Steckstift 4 und dem hohlzylindrischen Verbindungsabschnitt 9 ausgebildet. Fig. 3 zeigt den konischen Zwischenabschnitt 11 und Fig. 4 zeigt den gestuften Zwischenabschnitt 11'. Wie in Fig. 3 gezeigt, bildet der innere Abschnitt des Zwischenabschnitts 11 einen hohlen Abschnitt 21. Das vordere Ende des Leiters 3 ist der konischen Innenfläche des Zwischenabschnitts 11 gegenüberliegend ange ordnet.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen ein Verfahren zum Formen des stec kerförmigen Endstücks 10 (Fig. 3 und 4) durch gleichmäßige Querschnittsreduzierung des Anschlußelements 1 (Fig. 1 und 2) über den gesamten Umfang durch ein rotierendes Werkzeug, wobei ein enges Anliegen an und Verbinden des Leiters 3 durch eine gleichmäßige Belastung über den gesamten Umfang und For men des Steckstifts 4 an dem Anschlußelement 1 erfolgen. Die Fig. 5 bis 7 zeigen einen Verarbeitungsabschnitt, der den Hauptabschnitt einer Umformmaschine 12 zur Querschnittsredu zierung darstellt.

Wie in Fig. 5 gezeigt, wird die zylindrische Umfangswand 8 des Anschlußelements 1 (Fig. 1 und 2), die den Abschnitt dar stellt, der mit dem Leiter 3 des elektrischen Kabels 2 verbun den wird, zusammengedrückt, plastisch verformt und gequetscht, d. h. auf die Längsachse des elektrischen Kabels 2 durch mehre re (vier bei der vorliegenden Ausführungsform) Formwerkzeuge 13 der rotierend arbeitenden Umformmaschine 12 zur Quer schnittsreduzierung umgeformt. Die Innenfläche der Umfangswand 8 tritt dabei in engen Kontakt mit dem Leiter 3, wodurch der Verbindungsabschnitt 9 gebildet wird.

Hierbei wird jedes Formwerkzeug 13 durch eine Spindel 15 in Umfangsrichtung des elektrischen Kabels, wie durch einen Pfeil dargestellt, drehend angetrieben. Eine Nockenfläche 14a am äu ßeren Umfang eines jeden Hammers 14, der mit dem Formwerkzeug 13 einstückig ausgebildet ist, gleitet über Führungsrollen 16. Das Formwerkzeug 13 wird dabei gegen die Umfangswand 8 fest angedrückt (geschlagen), d. h. die äußere Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts 9 wird zu der Längsachse des elektri schen Kabels hin gequetscht.

Die Spindel 15 wird durch einen Motor, der nicht dargestellt ist, angetrieben. Bei der Rotation der Spindel 15 gleitet die Nockenfläche 14a des Hammers 14 von der Führungsrolle 16 weg. Das Formwerkzeug 13 gelangt mit dem Hammer 14 infolge der Zentrifugalkraft nach außen. Die Nockenfläche 14a des Hammers 14 kommt danach wieder mit der benachbarten Führungsrolle 16 in Kontakt und das Formwerkzeug 13 gleitet in Schließrichtung wieder zu der Längsachse des elektrischen Kabels 2, so daß die Umfangswand 8 des Anschlußelements 1 zusammengedrückt (ge quetscht) und verformt wird. Dies wird wiederholt ausgeführt, so daß mehrere Formwerkzeugs 13 die zylindrische Umfangswand 8 des Anschlußelements 1 in Quetschrichtung plastisch verformen. Damit wird ein hohlzylindrischer Verbindungsabschnitt 9 gebil det.

Es ist vorteilhaft, wenn die Nockenfläche 14a des Hammers 14 eine Kurvenverlaufsrichtung im oberen Abschnitt aufweist, der dem eines Bodenabschnitts entgegengesetzt ist und zwar anstel le des in Fig. 5 gezeigten Kreisbogens. Jedes Formwerkzeug 13 weist eine kurvenförmige Innenfläche 13a auf, die dem ge quetschten Außendurchmesser des Verbindungsabschnitts 9 ent spricht. Die kurvenförmigen Innenflächen 13a jedes Formwerk zeugs 13 stimmen überein, um eine kreisrunde innere Umfangs fläche zu bilden. In Fig. 5 ist ein Freiraum zwischen dem Formwerkzeug 13 und dem hohlen zylindrischen Verbindungsab schnitt 9 zur Vereinfachung der Erklärung eingezeichnet. Die kurvenförmige Innenfläche 13a des Formwerkzeugs 13 wird mit der äußeren Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts 9 dadurch in Kontakt gebacht, daß die Nockenfläche 14a des Hammers 14 mit der Führungsrolle 16 in Kontakt kommt. Der gleiche Zustand ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Das Formwerkzeug 13 und der Hammer 14 sind in ra dialer Richtung des elektrischen Kabels 2 an der Spindel 15 verschiebbar.

Die kurvenförmige Innenfläche 13a jedes Formwerkzeugs 13 schlägt auf und quetscht die äußere Umfangsfläche der Umfangs wand 8 des Anschlußelements 1 zusammen. Es ist daher möglich, den Radius der kurvenförmigen Innenfläche 13a des Formwerk zeugs 13 größer als den des gequetschten äußeren Durchmessers des fertigen Verbindungsabschnitts festzulegen.

Das Formwerkzeug 13 und der Hammer 14 sind beispielsweise durch eine Schraube aneinander befestigt und können voneinan der getrennt werden. Es ist daher möglich, den Hammer 14 all gemein zu verwenden, wodurch nur das Formwerkzeug 13 gegen ein anderes mit einer anderen Wölbung auszutauschen ist. Es ist alternativ auch möglich, das Formwerkzeug 13 mit dem Hammer 14 einstückig auszubilden, wodurch sie nur zusammen gegen eine andere Einheit mit einer anderen Wölbung ausgetauscht werden können. Die Querschnittsreduzierung gemäß Fig. 5 kann ferner zunächst über die gesamte Länge des Anschlußelements 1 ausge führt werden. Danach kann die Behandlung gemäß Fig. 6 und 7 ausgeführt werden.

Die Führungsrolle 16 kann beispielsweise an einem Hauptkörper 17 der Umformmaschine 12 rotierend und schwenkbar abgestützt werden. Die Führungsrolle 16 kommt radial innen mit der Noc kenfläche 14a des Hammers 14 und radial außen mit der inneren Umfangsfläche eines äußeren Rings 18 in Kontakt. Die Führungs rollen 16 sind entsprechend der Anordnung des Hammers 14 mit einem Winkel von 90° umfangsversetzt angeordnet. Die Anzahl der Führungsrollen 16 und die Umfangsverteilung derselben sind nicht auf die oben beschriebene Anordnung begrenzt.

Der hohlzylindrische Verbindungsabschnitt 9 des steckerförmi gen Endstücks 10 gemäß Fig. 3 wird über den gesamten Umfang in nerhalb einer Länge L1 durch das Formwerkzeug 13 gemäß Fig. 5 gleichmäßig gequetscht. Hierbei wird die Umfangswand 8 des An schlußelements 1 gemäß Fig. 2 im Durchmesser und in der Dicke verringert und dabei in Längsrichtung verlängert. Der Leiter 3 wird in Radialrichtung gequetscht und wird mit der inneren Um fangsfläche des hohlzylindrischen Verbindungsabschnitts 9 in engen Kontakt gebracht, so daß jede Drahtlitze an der äußeren Umfangsfläche des Leiters 3 in die innere Umfangsfläche des Verbindungsabschnitts 9 beißt und so beide im Verbindungsab schnitt 9 in engen Kontakt treten, ohne daß ein Freiraum verbleiben oder entstehen könnte. Es ist folglich möglich zu verhindern, daß eine Oxidationsschicht zwischen dem Leiter 3, der aus einem Aluminiumwerkstoff hergestellt ist, und dem End stück 10, das ebenfalls aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet ist, sich bilden kann.

Sogar wenn anfänglich eine Oxidschicht an der Außenfläche des Leiters 3 oder an der inneren Umfangsfläche des Anschlußele ments 1 vorhanden sein sollte, beißt jede Drahtlitze an der äußeren Umfangsfläche des Leiters 3 in die innere Umfangsflä che des Anschlußelements 1, so daß die Oxidschicht durch Rei bung entfernt wird und die Grundwerkstoffe des Steckers 10 und des elektrischen Kabels 2 bei einem sehr geringen Leitwider stand in Kontakt treten. Die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung kann daher verbessert werden.

Obwohl ein geringer Spalt 19 zwischen dem rückwärtigen Ende des hohlzylindrischen Verbindungsabschnitts 9 des Endstücks 10 und der Isolierschicht 7 des elektrischen Kabels 2, wie in Fig. 3 gezeigt, vorgesehen ist, ist es auch möglich, das rück wärtige Ende des Verbindungsabschnitts 9 zusammen mit der Iso lierschicht 7 umzuformen, um eine Dichtigkeit gegen Wasser zu erzielen bzw. eine Oxidation des Leiters 3 zu verhindern.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Steckstift 4 durch Querschnittsreduzierung nach, vor oder bei der Umformung zur Verbindung mit dem Leiter 3 zur Bildung des Endstücks 10 erzeugt wird.

Fig. 6 zeigt einen Zustand, bei dem der konische Zwischenab schnitt 11 oder der gestufte Zwischenabschnitt 11' innerhalb eines Bereichs einer Länge L₂ des Zwischenabschnitts des Stec kers 10 gemäß Fig. 3 geformt werden.

Jedes Formwerkzeug 20 umfaßt eine konische Innenfläche 20a (die einen kurvenförmigen Querschnitt aufweist) und wird durch Rotation der Spindel 15, wie in Fig. 5 gezeigt, in Rotation versetzt, so daß es in radialer Richtung des elektrischen Ka bels infolge des Kontakts der Nockenfläche 14a des Hammers 14 mit der Führungsrolle nach innen beschleunigt wird bzw. zu rückkehren kann. Dabei wird der Zwischenabschnitt des An schlußelements 1 gehämmert, um durch Querschnittsreduzierung in eine konische Form plastisch verformt zu werden. Wenn zu nächst der Durchmesser über die gesamte Länge des Anschlußele ments 1 durch Umformen, wie in Fig. 5 gezeigt, verringert wird, kann das Umformen gemäß Fig. 6 einfacher ausgeführt wer den. In Fig. 6 ist ein konischer Freiraum 21 an der Innenseite des Zwischenabschnitts des Steckers 10 vorgesehen. Da der Zwi schenabschnitt des Anschlußelements 1 gehämmert (umgeformt) und durch jedes Formwerkzeug 20 verformt wird, kann der Durch messer der konischen Innenfläche (Schrägabschnitt) 20a des Formwerkzeugs 20 größer als der gequetschte Außendurchmesser des endgültigen Zwischenabschnitts 11 sein.

Wenn der Zwischenabschnitt 11' des steckerförmigen Endstücks 10, wie in Fig. 4 gezeigt, beispielsweise abgestuft umgeformt wird, wird der Zwischenabschnitt des Anschlußelements 1 zusam mengequetscht und durch das rotierende Formwerkzeug 20, das die Innenfläche 20a aufweist, die nicht konisch sondern kur venförmig ist, verformt. Dabei wird das Anschlußelement 1 in seiner axialen Richtung allmählich bewegt. Es kann folglich ein gestufter Zwischenabschnitt 11', der eine hohe Festigkeit aufweist, erzielt werden. Der Zwischenabschnitt des Anschluß elements 1 wird also hierbei durch jedes Formwerkzeug 20 ge hämmert und verformt. Der Durchmesser der kurvenförmigen In nenfläche 20a jedes Formwerkzeugs 20 kann daher größer als der gequetschte äußere Durchmesser des endgültigen Zwischenab schnitts 11' sein. Der Durchmesser des Zwischenabschnitts 11' reduziert sich zum Steckstift 4 hin.

Es ist also möglich, das Anschlußelement 1 durch Verwenden zweier Arten von Formwerkzeugen 13 und 22, die in Fig. 5 und Fig. 7 gezeigt sind und verschiedene Durchmesser aufweisen und die nachfolgend anstelle des Formwerkzeugs 20 beschrieben wer den, die bei dem Umformen gemäß Fig. 6 verwendet werden, bear beitet werden. Hierbei weist der Zwischenabschnitt 11 solch eine Ausbildung auf, daß der hohlzylindrische Verbindungsab schnitt 9 und der Steckstift 4 direkt aneinander anschließen.

Fig. 7 zeigt einen Zustand, bei dem der stabförmige Steckstift 4 an dem vorderen Abschnitt des Anschlußelements 1 durch vier Formwerkzeuge 22, die kurvenförmige innere Umfangsflächen 22a mit kleinerem Durchmesser aufweisen, gebildet wird. Das Um formen wird über eine Länge L3 des Endstücks 10 gemäß Fig. 3 ausgeführt.

Die kurvenförmigen Innenflächen 22a der Formwerkzeuge 22 sind als Kreis mit einem Durchmesser gleich oder größer als der Au ßendurchmesser des endgültigen Steckstifts 4 gestaltet und zwar dann, wenn alle Formwerkzeuge 22 miteinander in Kontakt stehen. Es ist offensichtlich, daß die kurvenförmige Innenflä che 22a jedes Formwerkzeugs 22 mit der äußeren Umfangsfläche des Steckstifts 4 in Kontakt gebracht wird, wenn die Nocken fläche 14 jedes Hammers 14 mit einer Führungsrolle 16 in Kon takt tritt.

Wenn das Formwerkzeug 22 durch Drehung der Spindel 15 in Rota tion versetzt wird und die Nockenfläche 14a des Hammers 14 mit der Führungsrolle 16 in Kontakt tritt, hämmert, verringert und verformt die kurvenförmige Innenfläche 22a des Formwerkzeugs 22 den vorderen Abschnitt der Umfangswand 8 des Anschlußele ments 1 in radialer Richtung plastisch. Wenn das Anschlußele ment 1 über die gesamte Länge beim Umformen, wie in Fig. 5 ge zeigt, gequetscht und verformt wird, kann der Steckstift 4 leichter geformt werden. Wenn die Nockenfläche 14a des Hammers 14 außer Kontakt zu einer Führungsrolle 16 kommt, wird das Formwerkzeug 22 nach außen geöffnet. Der Durchmesser des vor deren Abschnitts der Umfangswand 8 des Anschlußelements 1 wird durch wiederholtes Öffnen und Schließen des Formwerkzeugs 22 allmählich verringert, so daß der Steckstift 4 erzeugt wird.

Die Längsachse des Steckstifts 4 ist zur Längsachse des hohl zylindrischen Verbindungsabschnitts 9 ausgerichtet, so daß beide konzentrisch ausgebildet sind. Der Außendurchmesser des Steckstifts 4 ist über die Länge vollständig gleichmäßig aus gebildet. Es ist ferner möglich, eine konische Führungsfläche (siehe Fig. 8) an dem vorderen Ende des Steckstifts 4 mit dem selben Verfahren, das zur Erzeugung des konischen Zwischenab schnitts 11 eingesetzt wird, herzustellen. Da ein Aluminium werkstoff für das Anschlußelement 1 verwendet wird, ist die Kraft, die die plastische Verformung zur Erzeugung des Steck stifts 4 benötigt wird, verglichen mit einem Kupferwerkstoff nicht größer. Die Bearbeitung kann einfacher und schneller ausgeführt werden. Es ist ferner möglich, das Anschlußelement 1 aus einem Kupferwerkstoff (Kupfer oder eine Kupferlegierung) zu bilden und aus diesem durch Umformen in der gleichen Weise, wie in den Fig. 5 bis 7 dargestellt, ein Endstück zu erzeu gen.

Wenn der Außendurchmesser des Steckstifts 4 sehr viel kleiner als der äußere Durchmesser des als Ausgangsprodukt verwendeten Anschlußelements 1 ist, ist es auch möglich, den Durchmesser des Steckstifts 4 durch Verwenden mehrerer Formwerkzeuge 22, die zwei oder mehrere kurvenförmige Innenflächen 22a aufwei sen, in Stufen zu verringern.

Bei dem oben beschriebenen Verfahren kann entweder das Umfor men, das in Fig. 5 gezeigt ist, oder das Umformen, das in Fig. 7 gezeigt, zuerst ausgeführt werden, bevor das Umformen, das in Fig. 6 dargestellt ist, ausgeführt wird. Die Formwerkzeuge 13, 20 und 22 können für jeden Schritt ausgetauscht werden, wobei eine Umformmaschine 12 benötigt wird. Es können auch mehrere Umformmaschinen 12, die unterschiedliche Formwerkzeuge 13, 20 und 22 aufweisen, verwendet werden.

Durch Verwenden eines einzelnen Formwerkzeugs, in das die Formwerkzeuge 13, 20 und 22 gemäß den Fig. 5 bis 7 inte griert sind, können das Umformen des gesamten Umfangs des zy lindrischen Verbindungsabschnitts 9, das Bearbeiten des Zwi schenabschnitts 11 und das Formen des Steckstifts 4 gleichzei tig ausgeführt werden. Hierbei umfassen die einzelnen Form werkzeuge einen vorderen Abschnitt mit einer Innenumfangsflä che, die eine geringe Wölbung aufweist und mit der des Steck stifts 4 übereinstimmt, einen Zwischenabschnitt, der eine ko nische innere Umfangsfläche aufweist, die mit dem Zwischenab schnitt 11 übereinstimmt, und einen rückwärtigen Abschnitt, der eine innere Umfangsfläche, die eine große Wölbung, die mit dem Verbindungsabschnitt 9 übereinstimmt. Der Steckstift 4, der einen kleinen Durchmesser aufweist, wird zuerst durch Querschnittsreduzierung, und dann der Zwischenabschnitt 11 ge quetscht, und dabei oder zuletzt der Verbindungsabschnitt 9 erzeugt.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegen den Erfindung. Ein Endstück 24 wird durch Querschnittsreduzie rung eines Anschlußelements 1 (Fig. 1), das aus einem Alumini umwerkstoff hergestellt ist, mit einem Leiter 3 eines elektri schen Kabels 3 verbunden, der aus einem Aluminiumwerkstoff be steht.

Das steckerförmige Endstück 24 weist einen ringförmigen Flanschabschnitt 27 in Längsrichtung mittig der zylindrischen Umfangswände 25 und 26 und einen Steckstift 28 an einem vorde ren Ende der Umfangswand 26 auf. Die Umfangwand 26 wird an der vorderen Seite gleichzeitig mit oder getrennt von der Umfang wand (Verbindungsabschnitt) 25 an der rückwärtigen Seite umge formt, so daß es innen hohl oder massiv ausgebildet ist. Der Zwischenflanschabschnitt 27 wird nicht umgeformt und behält den äußeren Durchmesser der Umfangswand 8 des unverformten An schlußelements 1 bei.

Wenn beispielsweise das Endstück 24 in ein Steckverbinderge häuse (nicht dargestellt), das aus einem isolierenden Harz hergestellt ist, eingeführt wird, wird der Flanschabschnitt 27 mit einer flexiblen Zunge in einem Steckstiftaufnahmeraum in Eingriff gebracht, so daß verhindert wird, daß das Endstück 24 herausrutschen kann. Der Flanschabschnitt 27 kann an einer Trennwand (nicht dargestellt) zum Abtrennen eines Steck verbinderbefestigungsraums und des Endstückaufnahmegehäuse raums in dem Steckverbindergehäuse in Anlage gebracht werden, um die vorspringende Länge des Steckstifts 28 festzulegen. Die Umfangswand 26 an dem vorderen Ende wird in den Bohrungsab schnitt (nicht dargestellt) der Trennwand eingeführt oder ein gedrückt.

Der Steckstift 28 wird durch dasselbe Verfahren, das sich aus Fig. 7 ergibt, umgeformt. Der Durchmesser des Anschlußelements 1, das unverformt ist, wird durch eine Stufe verringert, wo durch die Umfangswand 26 an der vorderen Seite gebildet wird. Die vordere Seite der Umfangswand 26 ist vorne umgeformt, um den Steckstift 28 darzustellen. Der Steckstift 28 ist daher allmählich bearbeitet, um den endgültigen Außendurchmesser und Länge zu erhalten.

Das vordere Ende des Steckstifts 28 wird gleichzeitig mit der Herstellung des Steckstifts 28 durch ein Formwerkzeug (nicht dargestellt) in eine konische Form gebracht. Es wird daher ei ne Einführfläche 28a für eine zugehörige Anschlußbuchse (nicht dargestellt) gebildet. Ein konischer Zwischenabschnitt 29 zwi schen dem Steckstift 28 und der Umfangswand 26 an der vorderen Seite wird durch dasselbe Verfahren, das in Fig. 6 dargestellt ist, konisch geformt.

Der Leiter 3 des elektrischen Kabels 3 wird gleichmäßig ver quetscht und mit der Umfangswand 25 an der rückwärtigen Seite des Endstücks 24 verbunden, d. h. der Verbindungsabschnitt wird über den gesamten Umfang gequetscht. Das Verfahren zum Umfor men und Verbinden des Leiters 3 ist das, das in Fig. 5 darge stellt ist. Der Leiter 3 tritt mit der Innenseite des Verbin dungsabschnitts 25 ohne einen Freiraum in engen Kontakt. Die Drahtlitzen des Leiters 3 treten miteinander ohne einen Frei raum in engen Kontakt. Die Drahtlitzen an dem Außenumfang des Leiters 3 beißen in die innere Umfangsfläche des Verbindungs abschnitts 25. Bei dem Leiter 3 aus einem Aluminiumwerkstoff und dem Endstück 24 aus einem Aluminiumwerkstoff wird folglich verhindert, daß eine Oxidschicht an der Oberfläche des Alumi niumwerkstoffs gebildet bzw. auch dann, wenn sie sich vor der Verbindung gebildet hat, entfernt wird, so daß der Leitwider stand verringert und die elektrische Kontaktleistung verbes sert ist.

Die vordere Umfangswand 25 und die rückwärtige Umfangswand 26, der Steckstift 28 und der konische Zwischenabschnitt 29 können durch getrennte Formwerkzeuge 13, 20 und 22, wie in den Fig. 5 bis 7 gezeigt, hergestellt werden oder die vordere Um fangswand 25 und die rückwärtige Umfangswand 26, der Steck stift 28 und der konische Zwischenabschnitt 29 können durch ein Formwerkzeug, in dem die Formwerkzeuge 13, 20 und 22, die die Ausbildungen aufweisen, die in den Fig. 5 bis 7 darge stellt sind, vereinigt sind, gleichzeitig hergestellt werden (Nuten sind in den Formwerkzeugen ausgebildet, die dem Flanschabschnitt 27 entsprechen).

Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezug auf spezifische be vorzugte Ausführungsformen dargestellt und beschrieben wurde, sind Änderungen und Abänderungen für den Fachmann offensicht lich. Solche offensichtlichen Änderungen und Abänderungen fal len unter den Erfindungsgedanken und den Schutzumfang der Er findung, wie er sich aus den angehängten Ansprüchen ergibt.

Claims

1. Verbindungsanordnung für ein Endstück mit dem Leiter (3) eines elektrischen Kabels (2) mit einer Isolierummante lung (7), umfassend ein hohlzylindrisches Anschlußelement (1), dessen vorde rer Endabschnitt durch querschnittsreduzierendes Rotati onsumformen zu einem damit einstückigen Steckstift (4) ausgebildet ist, wobei das Anschlußelement (1) ferner ei nen Verbindungsabschnitt (9) umfaßt, der mit einem Ab schnitt des Leiters (3) des elektrischen Kabels (2), das über dessen gesamten Umfang durch querschnittsreduzieren des Rotationsumformen gleichmäßig elektrisch verbunden ist.

2. Verbindungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei das Endstück (1) mit einem ringförmigen Flanschabschnitt (27) an sei nem äußeren Umfang versehen ist.

3. Verbindungsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei das An schlußelement (1) oder der Leiter (3) aus einem Alumini umwerkstoff hergestellt sind.

4. Verfahren zum Herstellen und elektrischen Verbinden eines Endstücks (1) mit einem Leiter (3) des elektrischen Ka bels (2) mit einer Isolierummantelung (7), die folgenden Schritte umfassend
Bereitstellen eines hohlzylindrischen leitenden Endstücks (1), das mit einer Durchgangsbohrung versehen ist,
Einführen eines Abschnitts des Leiters (3) des elektri schen Kabels (2) in die Durchgangsbohrung von einem er sten Ende des hohlzylindrischen Anschlußelements (1) aus;
Einheitliches querschnittsreduzierendes Rotationsumformen des ersten Endes des Anschlußelements (1), um den Ein führabschnitt des elektrischen Kabels (2) über seinen ge samten Umfang festzuquetschen; und
Querschnittsverringendes radiales Rotationsumformen eines zweiten Endes des Anschlußelements (1) zu einem Steck stift (4).

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das radiale Rotations umformen zum Bilden des Steckstifts (4) mittels eines er sten Formwerkzeugs (13), das eine erste Kurvenform zum Umformen des Abschnitts des Anschlußelements zum Verbin den mit dem Leiter aufweist, und ein zweites Formwerkzeug (20) aufweist, das eine zweite Kurvenform zur Bildung des Steckstifts (4) aufweist.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Umformen durch ein einzelnes Formwerkzeug ausgeführt wird, das die erste Kurvenform und die zweite Kurvenform aufweist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 5, des weiteren umfassend Bilden eines konischen Abschnitts (29), der den ver quetschten Abschnitten 25, 26 des hohlzylindrischen An schlußelements (1) und den Steckstift (4) verbindet mit tels Rotationsumformen durch ein drittes Formwerkzeug (22).

6. Verfahren gemäß Anspruch 6, ferner umfassend Rotationsquerschnittsreduzierung zum Bilden eines koni schen Abschnitts (29), der den verquetschten Abschnitt des zylindrischen Elements und den Steckstift (4) verbin det, wobei das einzelne Formwerkzeug (13) einen Abschnitt zum Bilden des schrägen Abschnitts (29) aufweist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das hohlzylindrische Endstück (1) und/oder der Leiter (3) aus einem Aluminium werkstoff hergestellt sind.