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Die
Erfindung betrifft einen Kontaktkopf eines elektrisch leitfähigen
Kabels zum Anschließen an einem elektrischen Anschlusspol,
wobei der Kontaktkopf ein elektrisch leitfähiges Kontaktstück
und eine Isolierummantelung umfasst. Daneben umfasst die Erfindung
ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktkopfes eines elektrisch
leitfähigen Kabels mit einem elektrisch leitfähigen
Kontaktstück, bei welchem an das Kontaktstück
eine Isolierummantelung angespritzt wird.
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Derartige
Kontaktköpfe, mittels welchen Strom führende Kabel
an Anschlusspole befestigt, meist angeschraubt, werden, sind aus
dem Stand der Technik vielfältig bekannt. So ist beispielsweise
aus der Offenlegungsschrift
DE
103 27 349 A ein Kontaktstück für einen
Batterieverbinder bekannt, welches mittels einer Polschraube an
einem Batteriepol angeschraubt wird. Damit einerseits die Umgebung vor
elektrischem Strom aus solchen Kabeln und andererseits die Verbindung
zwischen dem Kontaktstück und dem Kabel vor schädlichen
Medien, wie etwa Feuchtigkeit oder Batteriesäure, und somit
vor Korrosion geschützt ist, weist das Kontaktstück
eine Isolierummantelung auf, die idealerweise bis über
die Isolierung des Kabels reicht.
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Solche
bekannten, isolierten Kontaktstücke haben sich in der Praxis
vielfach bewährt.
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Es
ist vorliegend Aufgabe der Erfindung derartige Kontaktstücke,
auch insgesamt als Kontaktköpfe für Anschlusskabel
bezeichnet, weiter zu entwickeln, sodass diese an vielfältige
Anforderungen besser angepasst sind und sich hierdurch deren Verwendung
und Eigenschaften weiter verbessern.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird von einem Kontaktkopf eines elektrisch
leitfähigen Kabels zum Anschließen an einem elektrischen
Anschlusspol, wobei der Kontaktkopf ein elektrisch leitfähiges
Kontaktstück und eine Isolierummantelung umfasst, gelöst,
bei welchem die Isolierummantelung aus einem Verbundmaterial hergestellt
ist.
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Dadurch,
dass die Isolierummantelung aus einem Verbundmaterial besteht, können
Bereiche der Isolierummantelung gezielt auf spezielle Anforderungen,
wie zum Beispiel die Art einer Beanspruchung, ausgelegt werden.
Dies ist vorteilhaft, da eine derartige Isolierummantelung, wie
eingangs erläutert, unterschiedliche Aufgaben lösen
muss. Beispielsweise muss sie ausreichend stabil und fest sein,
um eine Schweißstelle zwischen Kontaktstück und
Kabel gut zu stabilisieren, so dass diese Schweißstelle
mechanisch möglichst wenig belastet wird, etwa durch Biegung
des Kabels. Darüber hinaus muss die Isolierummantelung
das Kontaktstück auch vor Umwelteinflüssen und/oder
schädlichen Medien schützen, um so etwa einer
Korrosion des Kontaktstückes, insbesondere im Kontaktbereich
zu einem Anschlusspol, vorzubeugen.
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Dies
kann eine herkömmliche Isolierummantelung bekannter Kontaktköpfe
nicht oder nur unzureichend leisten, da sie lediglich aus einer
Materialkomponente besteht.
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Der
Begriff „Verbundmaterial" beschreibt vorliegend ein Material
einer Isolierummantelung, welches mehrere Bereiche aufweist, die
sich durch unterschiedliche Materialeigenschaften auszeichnen.
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In
einem einfachen Fall handelt es sich hinsichtlich des Verbundmaterials
um eine Zwei-Komponenten-Verbindung, welche beispielsweise in einem Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren
hergestellt wird. Deshalb sieht eine bevorzugte Ausführungsvariante
vor, dass das Verbundmaterial aus einem Zwei-Komponenten-Material,
also aus zwei Materialkomponenten, besteht.
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Vorteilhafter
Weise können vorliegend auch Materialien unterschiedlicher
Wertigkeit verwendet werden. Beispielsweise können Bereiche
des Kontaktkopfes, an welche keine oder nur geringere Ansprüche
gestellt werden, auch aus einem kostengünstigeren Material
hergestellt werden als Bereiche des Kontaktkopfes, welche beispielsweise
höher belastet sind. Somit lassen sich mit vorliegender
Erfindung verschieden günstige beziehungsweise verschieden
teure Materialien an einem Verbinderkopf gleichzeitig einsetzen.
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Der
der Erfindung zu Grunde liegende Kontaktkopf mit dem elektrisch
leitfähigen Kabel bildet beispielsweise einen Zellenverbinder
zum Verbinden einzelner Batteriezellen. Dementsprechend sieht eine
bevorzugte Ausführungsvariante vor, dass die Isolierummantelung
Eigenschaftsbereiche mit voneinander verschiedenen Materialeigenschaften
aufweist.
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Vorliegend
beschreibt der Begriff „Eigenschaftsbereiche" Bereiche
der Isolierummantelung, die sich zumindest in einer ihrer Eigenschaften
voneinander unterscheiden.
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Hierdurch
unterscheidet sich die vorliegende Isolierummantelung von bekannten
Isolierummantelungen, die aus einem homogenen Material hergestellt
sind und somit solche Eigenschaftsbereiche nicht aufweisen. Vorliegend
besteht die Isolierummantelung aus einem Verbund von Materialien,
also einem inhomogenen Material, sodass der hier beschriebenen Isolierummantelung
erfindungsgemäß unterschiedliche Materialeigenschaften
innewohnen.
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Damit
die vorhandenen Eigenschaftsbereiche der Isolierummantelung besonders
innig und stabil miteinander verbunden sind, ist es vorteilhaft, wenn
ein erster Eigenschaftsbereich und wenigstens ein weiterer Eigenschaftsbereich
stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Beispielsweise
ist die vorliegende Isolierummantelung mit ihren unterschiedlichen
Materialeigenschaftsbereichen mittels eines Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahrens
verfahrenstechnisch besonders einfach hergestellt.
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In
vorliegendem Zusammenhang wird die Aufgabe der Erfindung auch von
einem Verfahren zum Herstellen eines Kontaktkopfes eines elektrisch leitfähigen
Kabels mit einem elektrisch leitfähigen Kontaktstück
gelöst, bei welchem an das Kontaktstück eine Isolierummantelung
angespritzt wird, und bei welchem die Isolierummantelung mit zwei
voneinander verschiedenen Materialeigenschaftsbereichen angespritzt
wird.
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Wie
vorstehend bereits beschrieben, kann eine derart hergestellte Isolierummantelung
wesentlich besser auf die vielseitigen Anforderungen, die an die
Isolierummantelung gestellt werden, angepasst werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn einer der Eigenschafsbereiche einen Hauptbereich der
Isolierummantelung und ein weiterer Eigenschaftsbereich einen Nebenbereich
der Isolierummantelung bildet. Beispielsweise umschließt
der Hauptbereich das Kontaktstück bis auf eine Kontaktstelle
vollständig, wobei der Nebenbereich an den Hauptbereich
angespritzt oder angebunden ist und so lediglich ein partieller
Bestandteil des Kontaktkopfes, insbesondere der Isolierummantelung,
darstellt.
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So
ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn einer der Eigenschaftsbereiche
ein Funktionsgebiet mit einer Hauptfunktion bildet, welche von Hauptfunktionen weiterer
Eigenschaftsbereiche verschieden ist. Beispielsweise hat der vorstehend
beschriebene Hauptbereich der Isolierummantelung die Hauptfunktion, dem
Kontaktkopf eine möglichst feste und stabile Ummantelung
bereit zu stellen, wobei ein Nebenbereich beispielsweise Materialeigenschaften
aufweist, die dem Nebenbereich elastischere Materialeigen schaften
verleihen als dem Hauptbereich, so dass dem Nebenbereich wesentlich
bessere Dichteigenschaften zugesprochen werden.
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Insbesondere
bei achsensymmetrisch ausgebildeten Kontaktköpfen ist es
vorteilhaft, wenn zumindest zwei Funktionsgebiete mit identischen Hauptfunktionen
beidseitig der Isolierummantelung des Kontaktstückes angeordnet
sind. So können die Vorteile der erweiterten funktionalen
Eigenschaften beidseitig an einem derart ausgestatteten Kontaktkopf
genutzt werden.
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Um
die jeweiligen Vorteile von unterschiedlichen Materialeigenschaften
an einer gemeinsamen Stelle des Kontaktkopfes nutzen zu können,
ist es vorteilhaft, wenn zwischen einem der Eigenschaftsbereiche
oder einem ersten Funktionsgebiet mit einer ersten Hauptfunktion
und dem Kontaktstück ein weiterer Eigenschaftsbereich oder
ein weiteres Funktionsgebiet mit einer von der ersten Hauptfunktion
verschiedenen weiteren Hauptfunktion angeordnet ist.
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In
diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn einer der Eigenschaftsbereiche
beabstandet von dem Kontaktstück angeordnet ist. Hierdurch
besteht die Möglichkeit, dass ein Eigenschaftsbereich mit
weiteren nützlichen Eigenschaften zwischen dem Kontaktstück
und einem anderen Eigenschaftsbereich mit davon abweichenden Materialeigenschaften
angeordnet wird.
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Beispielsweise
ist es vorteilhaft, wenn die Isolierummantelung Bereiche mit unterschiedlicher Materialhärte
aufweist. So ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn einer
der Eigenschaftsbereiche weichere Materialeigenschaften aufweist.
Beispielsweise weist die Isolierummantelung im direkten Kontaktbereich
zwischen dem Kontaktstück und einem Anschlusspol einer
Energiequelle weichere Materialeigenschaften auf, sodass dieser
weichere Eigenschaftsbereich der Isolierummantelung eher elastisch
ausgelegt ist und hierdurch als Dichtungsmittel sehr gut geeignet
ist. Mittels dieser besseren Dichtungseigenschaften ist gegenüber
dem Stand der Technik eher gewährleistet, dass der Kontaktbereich
zwischen Kontaktstück und Anschlusspol gegenüber
schädlichen Medien, wie beispielsweise Feuchtigkeit, Batteriesäure,
Batterieelektrolyte oder sonstige säurehaltigen Medien
aus der Umgebung, wesentlich besser geschützt ist. Hierdurch
ist die Gefahr einer Korrosion des Kontaktbereiches und damit eines
Versagens bzw. einer Verschlechterung eines Stromübergangs
zwischen dem Anschlusspol und dem Kontaktstück verringert.
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Somit
ist es weiter vorteilhaft, wenn der weichere Eigenschaftsbereich
eine Dichtung bildet.
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Darüber
hinaus bietet ein weicherer Eigenschaftsbereich auch bessere Dämpfungseigenschaften
als ein härter ausgelegter Eigenschaftsbereich. Dies ist
zum Beispiel in Bezug auf eine Anschlusspolschraube vorteilhaft,
da hierdurch ein unbeabsichtigtes Lösen der Anschlusspolschraube
auf Grund von Vibrationen verhindert werden kann.
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Vorliegend
ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn einer der Eigenschaftsbereiche
härtere Materialeigenschaften aufweist. Beispielsweise
besteht die Isolierummantelung im Verbindungsbereich zwischen dem
Kontaktstück und dem elektrisch leitfähigen Kabel
aus einem harten Werkstoff, sodass die Isolierummantelung in Bezug
auf Festigkeit bzw. dynamische Belastbarkeit dort vorteilhaft stabil
ausgelegt ist. So ist beispielsweise eine Schweißstelle
zwischen dem Kontaktstück und einzelnen Litzen eines elektrisch
leitfähigen Kabels durch eher harte bzw. steife Materialeigenschaften
einer Isolierummantelung besser geschützt als durch eine
weiche Isolierummantelung in diesem Bereich.
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Eine
andere Ausführungsvariante sieht vor, dass der härtere
Eigenschaftsbereich eine Auflage für ein Verbindungsmittel,
wie etwa eine Anschlusspolschraube, bereitstellt. Je nach Anwendungsfall
ist es erforderlich, dass das Verbindungsmittel eine harte Auflage
an einer Isolierummantelung benötigt. Eine härte
Auflage hat eine höhere Festigkeit und bietet somit einem
Verbindungsmittel einen größeren Widerstand, so
dass insbesondere beim Festziehen eines Verbindungsmittels nicht übermäßig
vorsichtig mit dem Kontaktkopf umgegangen werden muss.
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Eine
bevorzugte Ausführungsvariante sieht vor, dass zumindest
einer der Eigenschaftsbereiche der Isolierummantelung von einer
Aufnahmebohrung des Kontaktstückes zum Aufnehmen einer
Anschlusspolschraube radial beabstandet angeordnet ist.
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Damit
das Kontaktstück des Kontaktstückkopfes trotzt
der vorliegenden Isolierummantelung einen guten elektrischen Kontakt
zu einem Anschlusspol herstellen kann bzw. aufweist, ist es vorteilhaft, wenn
zumindest einer der Eigenschaftsbereiche der Isolierummantelung
von einer Aufnahmebohrung des Kontaktstückes zum Aufnehmen
einer Anschlusspolschraube radial beabstandet angeordnet ist.
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Darüber
hinaus ist es vorteilhaft, wenn zumindest einer der Eigenschaftsbereiche
konzentrisch um die Aufnahmebohrung herum angeordnet ist. Hierdurch
ist ein geschlossener Bereich geschaffen, der in sich sehr stabil
ist.
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Eine
Ausführungsvariante hierzu sieht vor, dass zumindest einer
der Eigenschaftsbereiche einen konzentrischen Ring um die Aufnahmebohrung bildet.
Mittels dieses konzentrischen Ringes ist baulich einfach eine Ringdichtung,
vorzugsweise als O-Ringgeometrie, gebildet.
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Um
beispielsweise einen Montagevorgang eines Kontaktkopfes zu erleichtern,
ist es vorteilhaft, wenn wenigstens zwei voneinander verschiedene
Eigenschaftsbereiche verschiedene Absorptionseigenschaften für
elektromagnetische Wellen aufweisen. Hierdurch ist eine farbliche
Differenzierung am Kontaktkopf möglich, wodurch sich konstruktiv
optische Effekte besonders leicht erzielen lassen. Insbesondere
hierdurch kann eine bessere Identifikation einzelner Kontaktköpfe
erzielt werden, wodurch eine Verwechslungsgefahr beispielsweise
einzelner Batteriezellenverbinder verringert wird.
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Um
beispielsweise einen solchen Batteriezellenverbinder komplett und
betriebssicher zu isolieren, ist es vorteilhaft, wenn das elektrisch
leitfähige Kabel isoliert ist.
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Weitere
Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden
anhand anliegender Zeichnung erläutert, in welcher beispielhaft
ein Kontaktkopf mit einer Aufnahmebohrung für eine Anschlusspolschraube
dargestellt ist.
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Es
zeigt
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die
einzige Figur schematisch eine perspektivische Ansicht eines Kontaktkopfes
im Zusammenspiel mit einer Polschraube.
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Der
in der Figur gezeigte Kontaktkopf 1 umfasst ein Kontaktstück 2,
an welchem ein Kabel 3, welches aus einem Litzenpaket 4 und
einer Kabelisolierung 5 besteht, angeschweißt
ist.
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Das
Kontaktstück 2 besteht in diesem Ausführungsbeispiel
aus einer Kupferplatte, die an einer dem Kabel 3 abgewandten
Seite 6 des Kontaktstückes 2 eine Aufnahmebohrung 7 für
eine Polschraube 8 aufweist.
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Damit
nicht nur das Kabel 3 von einer Isolierung 5 geschützt
ist, sondern darüber hinaus auch das Kontaktstück 2 des
Kontaktkopfes 1, ist das Kontaktstück 2 weitestgehend
mit einer Isolierummantelung 9 umspritzt.
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Die
Isolierummantelung 9 besteht vorliegend aus einem Zwei-Komponenten-Material
mit zwei Materialkomponenten, welches aus einem ersten Werkstoffbereich 10 und
einem zweiten Werkstoffbereich 11 sowie einem dritten Werkstoffbereich 12 besteht. Alle
drei Werkstoffbereiche 10, 11, 12 sind
stoffschlüssig untereinander verbunden, wobei der Werkstoffbereich 10 härtere
Materialeigenschaften aufweist als die beiden weiteren Werkstoffbereiche 11 und 12,
die hier beide identische Werkstoffeigenschaften aufweisen. Vorliegend
bestehen die Werkstoffbereiche 10, 11 und 12 aus
einem gemeinsamen Grundwerkstoff, der sich hinsichtlich der Werkstoffbereiche 10 und 11 bzw. 12 lediglich
durch eine unterschiedliche Werkstoffhärte unterscheidet.
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In
anderen Ausführungsvarianten ist es auch möglich,
dass alle vorhandenen Werkstoffbereiche voneinander verschiedene
Werkstoffeigenschaften aufweisen.
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Der
Werkstoffbereich 10 mit seinen härteren Materialeigenschaften
umschließt im Wesentlichen das komplette Kontaktstück 2,
insbesondere die Schweißstelle (hier nicht sichtbar) zwischen
dem Kabel 3 und dem Kontaktstück 2, wodurch
die Schweißstelle durch den härteren Werkstoffbereich 10 besonders
gut geschützt ist. Der Werkstoffbereich 10 bildet in
diesem Ausführungsbeispiel einen Hauptbereich der Isolierummantelung 9 und
die Werkstoffbereiche 11 und 12 jeweils einen
Nebenbereich der Isolierummantelung 9.
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Im
Bereich der Aufnahmebohrung 7 ist die Isolierummantelung 9 insgesamt
um einen Abstand 13 radial beabstandet von dem Rand 14 der
Aufnahmebohrung 7 angeordnet. Um die Aufnahmebohrung 7 konzentrisch
herum ist sowohl auf einer ersten Seite 15 des Kontaktkopfes 1 als
auch auf einer zweiten Seite 16 des Kontaktkopfes 1 eine
Dichtungsgeometrie angeordnet. Vorliegend wird die Dichtungsgeometrie
auf der ersten Seite 15 von dem Werkstoffbereich 11 und
die Dichtungsgeometrie auf der zweiten Seite 16 von dem
Werkstoffbereich 12 gebildet.
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In
diesem Ausführungsbeispiel bestehen die Dichtungsgeometrien
der Werkstoffbereiche 11 und 12 aus einem weicheren
Material als das Material des Werkstoffbereiches 10, sodass
die Werkzeugbereiche 11 und 12 zwei gleich Funktionsgebiete
mit einer im Wesentlichen identischen Hauptfunktion bilden, die
von der Hauptfunktion des Werkstoffbereichs 10 verschieden
ist.
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Mittels
der vorliegenden weicheren Dichtungsgeometrien wird im Zusammenspiel
mit einem Anschlusspol (hier nicht explizit gezeigt) und der Anschlusspolschraube 8 der
freiliegende Kontaktbereich 2A des Kontaktstückes 2 um
die Aufnahmebohrung 7 herum besonders gut vor Umwelteinflüssen geschützt.
Hierzu wird der zweite Werkstoffbereich 11 von der Unterseite 17 der
Polschraube 8 gequetscht, wobei der dritte Werkstoffbereich 12 von
einer Anlagefläche (hier nicht gezeigt) des Anschlusspols
gequetscht wird.
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Damit
die Isolierummantelung 9 in den weicheren Materialbereichen 11 und 12 eine
ausreichende Stabilität besitzt und die weicheren Werkstoffbereiche 11, 12 darüber
hinaus eine haltbare Verbindung zu dem härteren Materialbereich 10 aufweist, erstreckt
sich der härtere Werkstoffbereich 10 auch zwischen
den weicheren Werkstoffbereichen 11 und 12 und
dem Kontaktstück 2 in Form von Laschen 18 (hier
nur exemplarisch beziffert). Hierdurch werden die Berührungsbereiche
zwischen dem Werkstoffbereich 10 und den Werkstoffbereichen 11 und 12 wesentlich
größer und damit auch stabiler.
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Es
versteht sich, dass der vorliegend erläuterte Kontaktkopf 1,
insbesondere der Aufbau der vorliegenden Isolierummantelung 9,
hinsichtlich der verschiedenen Werkstoffbereiche 10, 11 und 12 nur ein
erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt und
die vorliegende Erfindung nicht einschränkt. So kann ein
weiterer Kontaktkopf aus einem Mehrkomponenten-Material bestehen,
welches mehr als zwei Materialkomponenten umfasst.
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Auch
kann die Isolierummantelung 9 einen anderen Aufbau aufweisen,
wenn dadurch speziellen Anforderungen an einen Kontaktkopf entsprochen werden.
Beispielsweise können die vorliegend dichtungsbildenden
Werkstoffbereiche 11 und 12 auch aus einem härteren
Material hergestellt sein als der übrige Werkstoffbereich 10.
Hierdurch wäre dann vorteilhaft eine stabile Auflage für
die Polschraube 8 oder ein anderes Verbindungsmittel bereitgestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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