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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Flachleiters mit einem Rundleiter, bei dem ein Ende des Rundleiters mit einem Ende des Flachleiters stoffflüssig verbunden wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine Verbindung von elektrischen Kabeln, bei der ein Ende eines Rundleiters mit einem Ende eines Flachleiters stoffflüssig verbunden ist.
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Die Verbindung von Rundleitern mit Flachleitern gestaltet sich in der Praxis schwierig. Insbesondere bei der Verwendung von Aluflachleitern muss für eine gute elektrische Kontaktierung eine große Kontaktfläche hergestellt werden. Aufgrund der sich auf Aluminiumleitern bildenden Aluminiumoxidschicht ist es nicht möglich, den Rundleiter lediglich mit dem Flachleiter zu vercrimpen, wie dies bei Kupferkabelschuhen gelegentlich vorkommt. Es ist erforderlich, eine stoffschlüssige Verbindung zwischen einem Aluflachleiter und einem Rundleiter, der bevorzugt aus Kupfer, aber auch aus Aluminium gebildet sein kann, herzustellen.
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Aus der
DE 196 44 794 A1 ist ein Kontaktanschluss bekannt, der einen Körper mit einem Isolierungs-Crimpabschnitt und einem Leiter-Crimpabschnitt aufweist, wobei ein erstes Anschlagelement zum Angreifen an der Isolierung an einem Draht dient und dem Verhindern eines Einführens der Isolierung weiter in den Körper hinein, und ein zweites Anschlagelement um ein Einführen des Körpers weiter nach vorne in ein Durchgangsloch in der Schaltungsplatte hinein zu verhindern. Beim Einführen des Körpers in das Durchgangsloch der Schaltungsplatte halten das erste und das zweite Anschlagelement die Isolierung an dem Draht von der Schaltungsplatte beabstandet, wodurch die Isolierung vor einer Wärmeaussetzung während eines Lötvorgangs geschützt ist.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer korrosionsresistenten elektrischen Verbindung zwischen einem Leiter, vorzugsweise aus Aluminium, und einer Kontaktklemme aus Kupfer oder einer Legierung davon ist aus der
DE 199 02 405 A1 bekannt. Auf den verzinnten Leiter wird hierzu eine Kontaktklemme aufgepresst und anschließend verlötet oder verschweißt, vorzugsweise durch Widerstandsschweißen. Die Erfindung soll eine dauerhafte mechanische Verbindung mit gleich bleibendem Übergangswiderstand an der Kontaktstelle schaffen.
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Das Dokument
DE 20 2006 008 713 U1 offenbart eine Kontaktklemme zum Anschließen eines Litzenleiters an einen relativ dünnen Anschlussstift. Die Kontaktklemme ist hierzu aus einem einstückigen Schnitt- oder Stanzteil aus Metall gebildet, das an einem Ende einen Crimpabschnitt mit einer oder mehreren abstehenden Lasche(n) zum Umgreifen des Litzenleiters aufweist und am anderen Ende einen Kontaktabschnitt aufweist, in der eine allseitig geschlossene Aussparung ausgeschnitten ist. Dieser Kontaktabschnitt dient der Erzeugung einer Lötverbindung mit einem Anschlussstift und ist so ausgebildet, dass der Anschlussstift in das so gebildete Lötauge eingesetzt werden kann.
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Zur Verbindung eines Flachleiters, insbesondere eines Aluflachleiters, mit einem Rundleiter schlägt die Erfindung daher vor, dass das Ende des Flachleiters zumindest teilweise wannenförmig ausgeprägt wird und dass das Ende des Rundleiters im Bereich des wannenförmig ausgeprägten Endes des Flachleiters stoffschlüssig mit dem Flachleiter verbunden wird. Durch die Ausformung des Flachleiters im Bereich seines Endes in Form einer Wanne wird eine vergrößerter Auflagefläche für den Rundleiter zur Verfügung gestellt. Der Rundleiter wird erfindungsgemäß in das wannenförmig ausgeprägte Ende des Flachleiters eingelegt und anschließend stoffschlüssig mit dem Flachleiter in diesem Bereich verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung wird erfindungsgemäß sowohl am Boden als auch an den Seitenwänden des wannenförmig ausgeprägten Endes des Flachleiters hergestellt, wodurch eine gute elektrische Leitfähigkeit, als auch eine hohe mechanische Belastungen aushaltende Verbindung hergestellt wird. Durch die wannenförmige Ausprägung des Endes des Flachleiters wird der Rundleiter zusätzlich geführt, wodurch mechanische Belastungen quer zur Langsachse des Flachleiters aufgenommen werden, und nicht unmittelbar auf die stoffflüssige Verbindung wirken.
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Um einen guten Stoffschluss zwischen dem Ende des Rundleiters und dem Ende des Flachleiters zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass die stoffschlüssige Verbindung mittels Schweißen oder Löten hergestellt wird. Hierbei hat sich herausgestellt, dass insbesondere Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen oder Reibschweißen vorteilhaft ist, da hierdurch in einfachen Verarbeitungsschritten gute Ergebnisse erzielt werden.
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Um eine gute Führung und eine hohe mechanische Belastbarkeit eines Rundleiters zu gewährleisten, ist es notwendig, dass dieser eng an der Wandung des wannenförmig ausgeprägten Endes des Flachleiters anliegt.
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Daher wird gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels vorgeschlagen, dass die wannenförmige Ausprägung U-förmig, V-förmig oder C-förmig ist.
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Um zu gewährleisten, dass das Ende des Flachleiters wannenförmig ausgeprägt werden kann, ohne dass sich die durch die Umformung eingetragenen Kräfte in den Flachleiter hinein ausbreiten, und um einen eng definierten Bereich, in dem die Umformung vorgenommen wird, definieren zu können, wird gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels vorgeschlagen, dass der Flachleiter im Bereich des Endes an seinen Längsseiten auf gegenüberliegenden Seiten eingekerbt wird. Die Einkerbungen ermöglichen es, den Flachleiter im sich von den Kerben erstreckenden Ende wannenförmig umzuformen, ohne dass die Umformkräfte in den Flachleiter jenseits der Kerben eingetragen werden.
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Aus diesem Grunde wird gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels vorgeschlagen, dass der Flachleiter in dem sich von den Kerben in Richtung des Endes des Flachleiters erstreckenden Bereich wannenförmig geformt wird. Besonders einfach, insbesondere aus verfahrenstechnischer Hinsicht, lassen sich die Kerben in den Flachleiter einbringen, wenn diese eingestanzt werden.
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Zur Gewährleistung einer guten elektrischen Verbindung wird vorgeschlagen, dass die stoffschlüssig miteinander verbundenen Enden des Flachleiters und des Rundleiters abisoliert sind.
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Es ist auch möglich, dass neben der wannenförmigen Ausprägung des Flachleiters dieser in Richtung seines Endes erneut flach sein soll, oder evtl. eine andere Form annehmen soll, als die wannenförmige Ausprägung. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, dass der Flachleiter in dem sich von den Kerben in Richtung des Endes des Flachleiters erstreckenden Bereich an den Längsseiten auf gegenüberliegenden Seiten zusätzlich eingekerbt wird. Dadurch ist es möglich, zwischen den Kerben dem Flachleiter eine erste Form zu geben, und von den zweiten Kerben zu dem Ende des Flachleiters dem Flachleiter eine zweite Form zu geben.
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In diesem Falle wird besonders bevorzugt vorgeschlagen, dass der Rundleiter derart auf den Flachleiter gelegt wird, dass ein abisoliertes Ende des Rundleiters zwischen den ersten den zweiten Kerben angeordnet ist, und dass ein isolierter Teil des Rundleiters zwischen den zusätzlichen Kerben und dem Ende des Flachleiters angeordnet ist, wobei der isolierte Teil des Rundleiters mit Hilfe des von den zusätzlichen Kerben erstreckenden Ende des Flachleiters vercrimpt wird. Hierzu wird von der zweiten Kerbe aus bis zum Ende des Flachleiters der Rand des Flachleiters um den Rundleiter gebogen, so dass dieser mechanisch an dem Flachleiter befestigt ist.
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Um eine erhöhte mechanische Festigkeit entlang des vercrimpten Endes des Flachleiters zu erreichen, wird auch vorgeschlagen, dass der Bereich zwischen den zusätzlichen Kerben und dem Ende des Flachleiters derart verformt wird, dass die Breite des verformten Endes größer wird. Hierbei hat sich herausgestellt, dass insbesondere Druckumformen, Zugdruckumformen oder Zugumformen gute Ergebnisse liefern. Bevorzugt ist Walzen, Pressen, Schmieden, Ziehen oder Strecken. Andere spanlose Umformverfahren sind ebenfalls möglich.
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Häufig kommt es vor, dass der Rundleiter schräg zur Ebene des Flachleiters an den Flachleiter herangeführt wird. Um in diesem Falle eine gute Verbindung mit geringen mechanischen Belastungen zu ermöglichen, wird auch vorgeschlagen, dass das Ende des Flachleiters aus der Ebene des Flachleiters heraus gebogen wird. Hierbei kann dass Ende des Flachleiters, insbesondere ausgehend von der Kerbe, in Richtung der Erstreckungsrichtung des Rundleiters gebogen werden, bevor der Rundleiter mit dem Flachleiter stoffschlüssig verbunden wird.
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Um zu verhindern, dass Vibrationen in die stoffschlüssige Verbindung eingebracht werden, wird auch vorgeschlagen, dass das Ende des Rundleiters mit seinem abisolierten Ende und zumindest teilweise mit seinem isolierten Ende auf dem Ende des Flachleiters aufgelegt wird. Dies ist insbesondere daher von Vorteil, da durch das Auflegen des isolierten Endes des Rundleiters auf den Flachleiter eine Dämpfung von Vibrationsschwingungen bewirkt wird.
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Ein weiterer Gegenstand ist eine Verbindung von elektrischen Kabeln, bei der ein Ende eines Rundleiters mit einem Ende eines Flachleiters stoffschlüssig verbunden ist, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Ende des Flachleiters wannenförmig ausgeprägt ist, und dass das Ende des Rundleiters im Bereich des wannenförmig ausgeprägten Endes des Flachleiters stoffschlüssig mit dem Flachleiter verbunden ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1a eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Verbindung;
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1b eine Draufsicht einer erfindungsgemäßen Verbindung;
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2 eine Draufsicht eines Endes eines Flachleiters;
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3a eine Seitenansicht einer weiteren Verbindung gemäß eines Ausführungsbeispiels;
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3b eine Draufsicht einer Verbindung gemäß 3a;
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4 eine Draufsicht auf ein Ende eines Flachleiters;
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5a eine Ansicht einer wannenförmigen Ausprägung gemäß eines Ausführungsbeispiels;
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5b eine weitere Ansicht einer wannenförmigen Ausprägung gemäß eines Ausführungsbeispiels;
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5c eine weitere Ansicht einer wannenförmigen Ausprägung gemäß eines Ausführungsbeispiels;
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6 eine Seitenansicht einer Verbindung gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels.
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In der 1a ist ein Flachleiter 2 und eine Rundleiter 4 dargestellt. Der Flachleiter 2 ist an seinem Ende 6 abisoliert. Der Rundleiter 4 ist an seinem Ende 8 ebenfalls abisoliert. Im Bereich des Endes 6 des Flachleiters ist eine Kerbe 10 in den Flachleiter 2 eingekerbt. Ausgehend von der Kerbe 10 hin zum Ende des Flachleiters 2 hat der Flachleiter 2 eine wannenförmige Ausformung 14. In der wannenförmigen Ausformung 14 ist der Rundeiter 4 mit einem Ende 8 eingelegt. Durch die wannenförmige Ausformung 14 liegt das Ende 8 des Rundleiters 4 sowohl an dem Boden des Flachleiters 2 als auch an den Innenseiten der wannenförmigen Ausformung 14 an, wodurch sich eine vergrößerte Kontaktfläche ergibt.
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Wie in 1b zu erkennen ist, ist der Rundleiter 4 im Bereich seines Endes 8 durch eine stoffschlüssige Verbindung 12 mit dem Flachleiter 2 verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung 12 ist im Bereich der wannenförmigen Ausformung 14 des Flachleiters 2. Die stoffschlüssige Verbindung 12 wird mittels Löten, Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen oder Reibschweißen hergestellt. Da der Rundleiter 4 mit einer großen Kontaktfläche an dem Flachleiter 2 im Bereich der wannenförmigen Ausformung 14 anliegt, ergibt sich durch die stoffschlüssige Verbindung 12 eine gute Stromtragfähigkeit.
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2 zeigt eine Draufsicht auf ein Ende 6 eines Flachleiters 2. Zu erkennen ist, dass zwei Kerben 10a, 10b auf gegenüberliegenden Längsseiten des Endes 6 des Flachleiters 2 vorhanden sind. Die Kerben 10a, 10b werden bevorzugt mittels Stanzen in den Flachleiter 2 eingestanzt. Ausgehend von den Kerben 10a, 10b zum Ende des Flachleiters 2 hin erstreckt sich die wannenförmige Ausformung 14, welche in 2 noch nicht vorgesehen ist. Nachdem die Kerben 10a, 10b in den Flachleiter 2 eingebracht worden sind, wird das sich von den Kerben 10a, 10b erstreckende Ende des Flachleiters 2 derart umgeformt, dass sich dieses wannenförmig bildet. Mögliche wannenförmige Ausformungen 14 sind in den 5a–5c dargestellt.
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In 5a ist eine halbkreisförmige wannenförmige Ausformung 14 dargestellt. Ausgehend von den Kerben 10 wird der Flachleiter 2 so umgeformt, dass sich die dargestellte wannenförmige Ausformung 14 nach Art eines Halbkreises U-förmig bildet. Wie zu erkennen ist, ist die wannenförmige Ausformung 14 im Bereich des abisolierten Endes des Flachleiters 2. Die Seele 2b des Flachleiter ist am Ende 6 des Flachleiters 2 umgeformt, und die Isolation 2a ist von der Umformung nicht betroffen.
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5b zeigt eine C-förmige wannenförmige Ausformung 14 des Flachleiters 2, und 5c zeigt eine V-förmige wannenförmige Ausformung 14 des Flachleiters 2. Durch die wannenförmige Ausformung 14 des Flachleiters 2 kann der Rundleiter 4 mit einer großen Kontaktfläche an den Flachleiter 2 angelegt werden und anschließend mit diesem stoffschlüssig verbunden werden.
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3a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Neben der wannenförmigen Ausformung 14 und den Kerben 10 sind in dem Flachleiter 2 zusätzliche Kerben 20 vorgesehen. Die zusätzlichen Kerben 20 liegen in dem Ende des Flachleiters, welche sich von den Kerben 10 erstreckt. Ausgehend von den zusätzlichen Kerben 20 erstreckt sich ein weiterer Bereich 16.
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Wie in 4 zu erkennen ist, erstreckt sich der Bereich 16 ausgehend von den Kerben 20a, 20b im Bereich des Endes 6 des Flachleiters 2 zu dem Ende des Flachleiters 2 hin. Der Bereich 16 wird durch spanloses Umformen derart umgeformt, dass sich dieser über einen Bereich erstreckt, der breiter ist, als die ursprüngliche Breite des Flachleiters 2. Das Umformen kann mittels Schmieden, Walzen, Pressen, Ziehen, Strecken oder anderer spanloser Umformungsverfahren erfolgen.
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Wie in der 3b zu erkennen ist, wird der Rundleiter 4 mit seinem Ende 8 in den Bereich der wannenförmigen Ausformung 14 eingelegt. Mit seinem isolierten Ende liegt der Rundleiter 8 im Bereich 16. Der Bereich 16 wird derart umgeformt, dass der Rundleiter 4 mit dem Flachleiter 2 vercrimpt 18 ist. Hierzu wird der Flachleiter 2 im Bereich 16 um den Rundleiter 4 gebogen und kraftschlüssig mit der Vercrimpung 18 verbunden. Zusätzlich wird im Bereich der wannenförmigen Ausformung 14 eine stoffschlüssige Verbindung 12 zwischen Flachleiter 2 und Rundleiter 4 hergestellt.
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6 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel. Der Flachleiter 2 ist im Bereich seines Endes 6 ausgehend zumindest von den Kerben 10 verbogen. Die Biegung ist dergestalt, dass das Ende 6 des Flachleiters 2 aus der Ebene des Flachleiters 2 hinausragt. Im Bereich der wannenförmigen Ausformung 14 ist der Rundleiter 4 an seinem Ende 8 stoffschlüssig mit dem Flachleiter 2 verbunden. Um zusätzliche Festigkeit zu erzielen und um Vibrationsschwingungen zu vermeiden wird das Ende 6 des Flachleiters 2 über den Bereich der wannenförmigen Ausformung 14 hinaus bis unter die Isolation des Rundleiters 4 geführt.
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Durch die erfindungsgemäße Verbindung zwischen Flachleiter und Rundleiter lassen sich Verbindungen mit guter mechanischer Eigenschaft und hoher Stromtragfähigkeit herstellen. Insbesondere die Verbindung von Aluflachleitern mit Kupferrundleitern lässt sich mit der erfindungsgemäßen Verbindung leicht realisieren.
