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Der Gegenstand betrifft die Verbindung eines elektrischen, aus mehreren Drähten oder Litzen gebildeten Kabels mit einem Anschlussteil, insbesondere für die elektrische Anlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer Stützhülse. Die Stützhülse zur Aufnahme eines Endbereichs des Kabels gebildet und umschließt diesen. Hierdurch sind die Drähte oder Litzen in der Stützhülse gehalten, wobei die aus den einzelnen Drähten oder Litzen gebildete Stirnseite des Kabels mit dem Anschlussteil mittels einer zumindest stirnseitigen Schweißnaht verschweißt ist.
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Die Verbindung von elektrischen Kabeln mit Anschlussteilen ist insbesondere in der Automobilindustrie alltäglich. Der Kostendruck ist jedoch enorm, sodass die Zulieferindustrie stets nach prozesssicheren, dauerhaften, jedoch kostengünstig einsetzbaren Verbindungstechnologien ist.
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Aus der deutschen Patentschrift
DE 103 46 160 B3 ist es bekannt, einen Aluminiumdraht in eine Hülse einzuführen. Der Draht wird anschließend mittels Ultraschallverzinnung mit der Hülse elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden. Hierzu wird die Hülse mit der dem Draht abgewandten Öffnung in ein Zinnbad getaucht.
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Aus der Europäischen Patentschrift
EP 1 032 077 B1 ist beispielsweise eine Verbindung eines Aluminiumkabels mit einem Anschlussteil, welches aus Kupfer gebildet sein kann, bekannt. Hierbei wird beschrieben, dass das Ende des Aluminiumkabels, insbesondere das abisolierte Ende des Aluminiumkabels, mittels einer Hülse verpresst wird, sodass die Litzen des Kabels miteinander verpresst sind. Das so verpresste Ende des Kabels wird mit einem Reibschweißprozess mit einem Anschlussteil verbunden.
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Die dort beschriebene Technologie war ein Durchbruch in der Verbindung von Aluminiumkabeln mit. Anschlussteilen, da erstmalig die Möglichkeit geschaffen wurde, Aluminium prozesssicher und dauerhaft mit anderen Fügepartnern, insbesondere Kupfer oder Messing, zu verbinden. Durch die Hülse wird sichergestellt, dass die Litzen des Aluminiumkabels während des Schweißprozesses nicht aufspleißen. Hierdurch wird sicher gestellt, dass eine gute intermetallische Verbindung zwischen den Stirnseiten der Litzen und dem Anschlussteil entsteht. Dies ist wichtige Voraussetzung für eine dauerhafte, elektrisch gut leitende Verbindung.
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Nachteilig bei dem in der genannten EP-Schrift beschriebenen Verfahren und der genannten Verbindung ist jedoch, dass das Anschlussteil aus einem vollen Material gebildet ist. Dies ist zum Einen schwer und somit heutzutage im Rahmender notwendigen Gewichtsreduktion im Fahrzeugbau nicht mehr zeitgemäß. Andererseits ist ein solches Anschlussteil teuer, da der Materialeinsatz erheblich ist. Schließlich ist das Anschlussteil auch aufwändig herzustellen, da es in der Regel als Schmiedeteil zur Verfügung gestellt werden muss, welches teuer in der Herstellung ist.
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Aus diesem Grund lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung eines Kabels mit einem Anschlussteil zur Verfügung zu stellen, die zum Einen prozesssicher ist, zum Anderen jedoch Material- und Gewichtseinsparungen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbindung nach Anspruch 1 gelöst. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Anschlussteil auf der der Schweißnaht gegenüber liegenden Seite hohl ist.
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Das Anschlussteil ist vorzugsweise aus einem Blech oder Band geformt, welches eine der Stützhülse und dem Endbereich des Kabels zugewandte Auflagefläche/Anschlussfläche aufweist. Dadurch, dass das Anschlussteil auf der der Schweißnaht gegenüber liegenden Seite hohl ist, kommt es zu Gewichts- und Materialeinsparungen. Das Anschlussteil kann an einem Ende einen Krimpschuh, eine Bohrung, einen Bolzen, eine Schraubverbindung oder dergleichen zur Verfügung stellen, über den die Verbindung mit einem Kupferkabel ermöglicht wird. Auf der dem Kabel zugewandten Seite weist das Anschlussteil eine vorzugsweise kreisförmige Anschlussfläche auf, die vorzugsweise flach ist. An diese Anschlussfläche kann das Kabel samt Stützhülse angelegt werden und mit dieser verschweißt werden. Sowohl Anschlussfläche als auch Kabel haben vorzugsweise kreisrunde Querschnitte, andere Querschnitte sind jedoch auch möglich und im Bereich dessen, was gegenständlich beansprucht ist.
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Hohl im Sinne des Gegenstands ist dahingehend zu verstehen, dass auf der der Schweißnaht gegenüber liegenden Seite ein durch Wände begrenzter Raum des Anschlussteils gebildet ist. Dieser Raum kann einseitig offen, jedoch auch vollständig geschlossen sein. Vorzugsweise bedeutet hohl, dass eine zumindest teilweise umlaufende Wand entlang des Umfangs der Schweißnaht vorgesehen ist.
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Ein Endbereich des Kabels ist insbesondere der Bereich des Kabels, der abisoliert ist. Die Stirnseite des Kabels ist vorzugsweise durch die Enden der Drähte oder Litzen gebildet.
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Vorzugsweise ist das Kabel so geschnitten oder durchtrennt worden, dass eine möglichst ebene Stirnseite des Kabels entsteht. Die Litzen enden somit vorzugsweise in einer Ebene, wobei hier ein Toleranzbereich von +/– 1 bis 2 mm möglich ist.
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Besonders vorteilhaft ist das Anschlussteil rohrförmig gebildet. In diesem Fall hat das Anschlussteil einen Boden, der die Anschlussfläche für die Schweißnaht bildet. Der Boden ist entlang der Schweißnaht mit dem Kabel verschweißt. Auch ist es möglich, dass sich die Schweißnaht über das Kabel hinaus bis auf die Stützhülse erstreckt. In diesem Fall ist die Anschlussfläche mit der Stützhülse als auch der Stirnseite der Drähte oder Litzen verschweißt.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Boden einstückig aus den Wänden des Anschlussteils geformt ist. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass zunächst ein rohrförmiges Anschlussteil gebildet wird. Anschließend werden die Enden des Rohres so in Richtung des Mittelpunkts des rohrförmigen. Anschlussteils gebogen, dass sich der Boden bildet. Auch ist es möglich, dass der Boden aus einem an dem Ende des Rohres des Anschlussteils angeordneten Deckel gebildet ist. Somit ist es entweder möglich, dass der Boden und das Anschlussteil einstückig geformt sind, als auch, dass der Boden und das Anschlussteil zweistückig geformt sind.
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Der Deckel ist vorzugsweise in das Rohr eingesteckt oder auf das Rohr aufgesetzt. Vorzugsweise ist der Deckel in dem Rohr verpresst. Hierbei ist es möglich, dass der Deckel einen stufenförmigen Querschnitt aufweist, derart, dass ein erster Durchmesser mit dem Innendurchmesser des Anschlussteils korrespondiert und ein zweiter Durchmesser zumindest dem Außendurchmesser des Anschlussteils entspricht, wenigstens jedoch größer als der Innendurchmesser ist. Dann kann der erste Durchmesser des Deckels in das Rohr des Anschlussteils eingeschoben werden, wobei der zweite Durchmesser an der Stirnseite des Rohres anliegt. Anschließend kann der Deckel in dem Rohr verpresst werden. Auch ist es möglich, dass der Deckel mit dem Rohr verschweißt wird. Schließlich ist es möglich, dass der Deckel mit dem Rohr verlötet oder verklebt wird. Andere Verbindungstechnologien sind ebenfalls möglich, solange eine elektrische Verbindung zwischen Deckel und Anschlussteil gegeben ist. Die dem Rohr abgewandte Oberfläche des Deckels bildet dann die Anschlussfläche.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Wand des Anschlussteils an ihrem Ende den Boden bildend verformt ist. Wie bereits erwähnt, kann die Wand des Anschlussteils nach innen gebogen werden, insbesondere im Bereich des stirnseitigen Endes. Die Wand ist vorzugsweise zum Mittelpunkt des rohrförmigen Anschlussteils gebogen.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird auch vorgeschlagen, dass das Anschlussteil im Bereich des Bodens ein gezogener, insbesondere tiefgezogener, Napf ist. Das Anschlussteil kann beispielsweise ein Flachteil sein, welches in einem Ziehprozess so geformt wird, dass es zumindest endseitig ein rohrförmiges, U-förmiges, einseitig offenes Anschlussteil bildet. Die nach außen weisende Fläche des Napfes dient als Anschlussfläche für die Schweißnaht. Durch das beschriebene Verfahren ist es besonders kostengünstig möglich, ein Anschlussteil zu formen.
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Wie bereits erwähnt, kann das Anschlussteil aus einem Flachteil geformt sein. Dann kann zum Beispiel in einem ersten Bearbeitungsschritt aus einem Blech oder einem Band das Flachteil gestanzt werden, welches die notwendigen Abwicklungen aufweist. Anschließend kann das Flachteil verformt werden, insbesondere endseitig rohrförmig verbogen werden, wobei hierbei der Boden kann angeformt werden kann. Schließlich ist dann aus dem Flachteil das gegenständliche Anschlussteil gebildet.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass im verformten Zustand des Flachteils die einander zugewandten Stirnflächen miteinander formschlüssig verbunden sind, insbesondere schwalbenschwänzig einander hintergreifen. In einer Abwicklung kann ein Bereich des Flachteils beispielsweise rechteckförmig sein. Die jeweils gegenüber liegenden Stirnflächen des Flachteils können zueinander korrespondierende Vor- und Rücksprünge, insbesondere schwalbenschwänzig Vor- und Rücksprünge aufweisen. Wird das Flachteil dann zu einem Rohr verbogen, so werden die zunächst einander gegenüber liegenden Stirnflächen einander zugewandt. Um zu erreichen, dass das Rohr, welches geformt wurde, in seiner Form erhalten bleibt, wird vorgeschlagen, dass die dann einander zugewandten Stirnflächen einander hintergreifen und vorzugsweise miteinander verschränkt sind. Hierbei hat sich gezeigt, dass der Schwalbenschwanz eine besonders vorteilhafte formschlüssige Verbindung ermöglicht. Jedoch können die Stirnflächen auch verlötet oder verschweißt werden.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass an dem Flachteil an einem Ende ein kreisförmiger Fortsatz gebildet ist, der im verformten Zustand den Boden bildet.
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Wie zuvor erläutert kann das Flachteil in einer Abwicklung in einem ersten Bereich rechteckig sein. Dieser Bereich kann rohrförmig verformt werden. Um nun den Boden zu bilden, kann an dem Rechteck, an einer langen Stirnseite, ein kreisförmiger Fortsatz angeordnet sein. Somit lässt sich das Flachteil beispielsweise durch Stanzen so formen, dass sowohl das Rechteck, als auch der Fortsatz unmittelbar aus einem Blech gestanzt ist. Der Fortsatz kann, nachdem das Rohr gebildet wurde, umgebogen werden, sodass er auf der Stirnseite des Rohres aufliegt oder anliegt. Anschließend kann er mit der Stirnseite des Rohres verschweißt, verlötet oder verklebt werden.
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Besonders kostengünstig lässt sich das Anschlussteil bilden, wenn es ein Rohrkabelschuh ist. Ein Rohrkabelschuh ist als Massenware besonders günstig verfügbar. Zur Bildung des gegenständlichen Anschlussteils ist es lediglich notwendig, die stirnseitigen Enden des offenen Bereichs des Rohrkabelschuhs zu einem Boden zu verformen oder einen Deckel daran anzuordnen.
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Die Verbindung zwischen der Stützhülse, dem Kabel und dem Anschlussteil wird vorteilhafter Weise über die Schweißnaht realisiert. Diese ist vorteilhafter Weise eine Reibschweißnaht, eine Rotationsreibschweißnaht, eine Widerstandsschweißnaht, eine Laserschweißnaht oder eine Ultraschallschweißnaht. Diese Schweißverfahren eignen sich allesamt zur Verbindung eines Kabels mit einem Anschlussteil. Insbesondere eignen sich diese Verfahren zur Verbindung eines Kabels mit einem Anschlussteil. Insbesondere eignen sich diese Verfahren zur Verbindung eines aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildeten Kabels mit einem aus einem Nichteisenmetall, insbesondere Kupfer, insbesondere einer Kupferlegierung, gebildeten Anschlussteil. Jedoch ist es auch möglich, dass das Anschlussteil ebenfalls aus Aluminium ist. Das Anschlussteil ist vorteilhafter Weise aus einem umformfähigen Werkstoff, der leitfähig ist, z. B. Messing.
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Eine besonders gute Schweißnaht lässt sich dadurch realisieren, dass die Stirnseite des Kabels mit einem Ende der Stützhülse bündig ist. In diesem Fall können beim Schweißen nicht nur die Stirnseite des Kabels bzw. die Stirnseiten der Drähte oder Litzen mit dem Anschlussteil verbunden werden, sondern gleichzeitig auch die Stirnseite der Stützhülse.
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Wie bereits erläutert, kann das Kabel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet sein. Darüber hinaus kann das Anschlussteil aus einem leitfähigen, vorzugsweise umformfähigen Werkstoff gebildet sein. Hier eignen sich insbesondere Nichteisenmetalle wie beispielsweise Kupfer oder Kupferlegierungen wie beispielsweise Messing oder Bronze.
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Auch wird vorgeschlagen, dass das Kabel im Bereich der Stützhülse abisoliert ist. In diesem Fall wird kann der abisolierte Bereich des Kabels bzw. das abisolierte Ende des Kabels in die Stützhülse eingeschoben und kann anschließend mit der Stützhülse verpresst werden. Hierzu kann die Stützhülse geschlitzt sein, sodass beim Verpressen der Schlitz geschlossen wird und der Durchmesser der Stützhülse verkleinert wird. Hierdurch wird ein Verpressen der Litzen erleichtert.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert.
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In den Figuren zeigt:
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1 eine Schnittansicht eines Kabels mit einer Stützhülse;
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2 eine weitere Schnittansicht eines Kabels mit einer Stützhülse;
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3a eine Schnittansicht eines Anschlussteils gemäß eines Ausführungsbeispiels;
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3b eine Schnittansicht eines Anschlussteils verbunden mit einem Kabel;
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3c eine weitere Schnittansicht eines Anschlussteils verbunden mit einem Kabel;
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4a eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Anschlussteils;
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4b eine Seitenansicht eines Anschlussteils gemäß einem Ausführungsbeispiels;
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4c eine Schnittansicht eines Anschlussteils verbunden mit einem Kabel;
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4d eine weitere Schnittansicht eines Anschlussteils verbunden mit einem Kabel;
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5 eine Abwicklung eines Anschlussteils;
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6 eine weitere Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Anschlussteils.
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1 zeigt eine Stützhülse 2 in einer Schnittansicht Die Stützhülse 2 ist vorzugsweise rund und aus Aluminium, Kupfer oder Legierungen davon, gebildet. Ferner ist in der 1 ein elektrisches Kabel 4, insbesondere ein Batteriekabel eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Verbindung einer Batterie mit einem Starter oder einem Generator sowie auch eine andere elektrische Leitung eines Kraftfahrzeugs, gezeigt. Wie zu erkennen ist, ist das Kabel 4 mit einer Isolation 4a überzogen. Das Kabel 4 ist in einem Endbereich 4c von der Isolation 4a befreit, sodass die Litzen 4b des Kabels 4 freiliegen.
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Die freiliegenden Litzen 4b des Kabels 4 sind in die Stützhülse 2 eingeschoben. Zu erkennen ist, dass die Stirnseite 2a der Stützhülse 2 bündig mit dem stirnseitigen Ende 4d des Kabels 4 ist.
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Die Stützhülse 2 ist vorzugsweise verpresst, sodass die Litzen 4b innerhalb der Stützhülse 2 eng aneinander liegen.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verbindung einer Stützhülse 2 mit einem Kabel 4. In der 2 ist zu erkennen, dass der Endbereich 4c die Stützhülse 2 nicht vollständig ausfüllt. Das stirnseitige Ende 4d der Litzen 4b ist hier im Inneren der Hülse 2, so dass diese nicht bündig mit der Stirnseite 2a der Stützhülse 2 sind. Sowohl die Anordnung nach 1 als auch die Anordnung nach 2 eignet sich zum Anschluss an ein Anschlussteil, wie es beansprucht ist.
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3a zeigt ein Anschlussteil 6. Das in 3a gezeigte Anschlussteil ist ein Rohrkabelschuh, der an einem Ende 6a offen ist und am anderen Ende 6b beispielsweise verpresst ist. Am Ende 6b ist beispielsweise eine Bohrung vorgesehen zum Anschluss eines Kabels. Das Anschlussteil 6 ist vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung geformt.
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Ferner ist in der 3a zu erkennen, dass das Anschlussteil 6 einen Hohlraum 8 aufweist. Der Hohlraum 8 ist durch das rohrförmige Ende des Anschlussteils 6 geformt und abgeschlossen durch einen Deckel 10. Wie zu erkennen ist, hat der Deckel 10 zwei Durchmesser. Ein erster kleinerer Durchmesser ist in den Hohlraum 8 eingesteckt und ein zweiter Durchmesser, der größer als der erste Durchmesser ist, liegt an dem Ende 6a des Anschlussteils 6 an.
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In dem in 3a gezeigten Beispiel ist der Deckel 10 in den Hohlraum 8 des Anschlussteils 6 eingeschoben und an dessen stirnseitigen Ende 6a mit dem Anschlussteil 6 verschweißt. Es ist jedoch auch möglich, dass der Deckel 10 lediglich auf das stirnseitige Ende 6a des Anschlussteils 6 aufgelegt wird, ohne in den Hohlraum 8 eingeschoben zu werden.
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Jedenfalls stellt der Deckel 10 eine vorzugsweise ebene Anschlussfläche 12 zum elektrischen Anschluss an das stirnseitige Ende 4d der Litzen zur Verfügung.
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3b zeigt eine Verbindung zwischen einem Anschlussteil 6 und einem Kabel 4. Zu erkennen ist, dass eine Schweißnaht 16 die Anschlussfläche 12 mit der Stirnseite 2a der Stützhülse 2 als auch den Stirnseiten 4d der Litzen 4b verbindet. Die Schweißnaht 16 ist mittels eines Reibschweißverfahrens hergestellt worden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schweißnaht 16 mittels eines Laserschweißverfahrens, eines Ultraschallverfahrens, eine Widerstandsschweißverfahrens oder eines anderen Schweißverfahrens hergestellt wird.
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Ferner ist in der 3b zu erkennen, dass auf der der Schweißnaht 16 gegenüberliegenden Seite des Deckels 10 der Hohlraum 8 liegt, sodass das Anschlussteil 6 gegenüber der Schweißnaht 16 hohl ist. Dies führt zu Gewichtsvorteilen, da das Anschlussteil 6 nicht aus einem Vollmaterial geformt sein muss. Da der Materialeinsatz geringer ist, entstehen auch geringere Materialkosten.
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3c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem das Kabel 4 und die Stützhülse 2, wie in 2 dargestellt, miteinander verbunden sind. Für einen elektrischen Anschluss wird der Deckel 10 zusammen mit dem Endbereich des Anschlussteils 6 in die Stützhülse 2 eingeschoben und die Schweißnaht 16 wird zumindest zwischen der Anschlussfläche 12 und den Stirnseiten 4d der Litzen 4b gebildet. Bei einem Widerstandsschweißen entstünde die Schweißnaht 16 vorzugsweise auch entlang der äußeren Mantelfläche des Anschlussteils 6 und innerer Mantelfläche der Hülse 2.
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4a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem die Anschlussfläche 12 aus den Wänden des Anschlussteils 6 gebildet ist. Die Wände des Anschlussteils 6 sind in ihrem Endbereich derart nach innen gebogen, dass sie in Richtung der Mittelachse 14 weisen. Die Enden 6a sind vorzugsweise. aufeinander zuweisend und ggf. miteinander verschweißt. Die gebogenen Wände des Anschlussteils 6 bilden einen Boden 13 mit der Anschlussfläche 12.
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Eine Seitenansicht ist in der 4b gezeigt. Zu erkennen ist die Anschlussfläche 12 mit einem kreisrunden Querschnitt. Andere Querschnitte sind jedoch auch möglich. Ferner ist die Mittelachse 14 zu erkennen, zu der die Enden 6a des Anschlussteils 6 weisen.
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4c zeigt eine Möglichkeit der Verbindung des Anschlussteils 6 mit dem Kabel 4. Hier ist die Schweißnaht 16 entlang der Stirnseite 2a und der Stirnseiten 4d der Litzen 4b mit der Anschlussfläche 12 gebildet. Auch hier ist die Schweißnaht 16 dem Hohlraum 8 gegenüberliegend.
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4d zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem das Anschlussteil 6 mit seinem Ende in die Stützhülse 2a eingeschoben wird. Auch hier kann eine Schweißnaht 16 zumindest zwischen der Anschlussfläche 12 und den Stirnseiten 4d der Litzen 4b gebildet werden.
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5 zeigt eine Abwicklung einer weiteren Ausgestaltung eines Anschlussteils 6. Zunächst sei angemerkt, dass das Anschlussteil 6 aus einem Blech oder Band geformt sein kann. Vorzugsweise ist die Blechstärke zwischen 1 und 10 mm. Aus einem Blech kann das Anschlussteil 6, wie in 5 dargestellt, gestanzt werden. Zu erkennen ist, dass eine erste Anschusslasche im Bereich des Endes 6b vorgesehen ist. An diese Anschusslasche schließt sich ein im Wesentlichen rechteckförmiger Bereich an. Die von der Anschusslasche weg gewandte Seite bildet im fertigen Zustand das Ende 6a des Anschlussteils 6. Die Enden 6c entlang der kurzen Kanten weisen schwalbenschwanzförmige Ausnehmungen bzw. Auskragungen 18a, 18b auf. An den rechteckförmigen Teilbereich schließt sich ein im Wesentlichen kreisförmiger Fortsatz an, der im eingebauten Zustand den Boden 13 bildet. Der Fortsatz ist über einen Steg 20 mit dem rechteckigen Teil verbunden. Zum Herstellen eines Anschlussteils 6 wird der rechteckige Teil in einem ersten Verarbeitungsschritt im Wesentlichen kreisrund verformt. Die Ausnehmung 18b greift in die Auskragung 18a, wodurch die Enden 6c formschlüssig miteinander verbunden werden. Anschließend wird der Steg 20 umgebogen, sodass der Boden 13 das Ende 6a verschließt und ein Hohlraum 8 entsteht.
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6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel bei dem ein Flachteil derart verbogen wird, dass ein Napf geformt wird, der einen Hohlraum 8 mit einem Boden 13 aufweist, wie dargestellt. Auch eine solche Form ist vorteilhaft, da diese leicht herstellbar ist.
