DE102011018353A1

DE102011018353A1 - Schweißhülse mit Kontaktteil

Info

Publication number: DE102011018353A1
Application number: DE102011018353A
Authority: DE
Inventors: Martin Schloms; Dipl.-Ing. Martens Sebastian
Original assignee: Auto Kabel Management GmbH
Current assignee: Auto Kabel Management GmbH
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-10-25
Also published as: WO2012143154A1

Abstract

Verbindung eines elektrischen, aus mehreren Drähten oder Litzen 4b gebildeten Kabels 4 mit einem Anschlussteil 6, mit einer einen Endbereich 4c des Kabels 4 umschließenden Stützhülse 2 zur Aufnahme einer endseitigen Stirnseite 4b des Kabels 4, so dass die Drähte oder Litzen 4b in der Stützhülse 2 gehalten sind, wobei die aus den einzelnen Drähten oder Litzen 4b gebildete Stirnseite 4d des Kabels 4 mit dem Anschlussteil 6 mittels einer zumindest stirnseitigen Schweißnaht 9 verschweißt ist. Eine besonders kostengünstige Verbindung mit Kontaktteilen ist dann möglich, wenn das Anschlussteil 6 auf der der Schweißnaht 9 gegenüberliegenden Seite ein Nietschaft 8 aufweist.

Description

Der Gegenstand betrifft eine Verbindung eines elektrischen, aus mehreren Drähten oder Litzen gebildeten Kabels mit einem Anschlussteil, insbesondere für die elektrische Anlage eines Kraftfahrzeugs, mit einer einen Endbereich des Kabels umschließenden Stützhülse zur Aufnahme einer endseitigen Stirnseite des Kabels, so dass die Drähte oder Litzen in der Stützhülse gehalten sind, wobei die aus den einzelnen Drähten oder Litzen gebildete Stirnseite des Kabels mit dem Anschlussteil mittels einer zumindest stirnseitigen Schweißnaht verschweißt ist. Der Gegenstand betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem Kabel, einem Anschlussteil und einem Kontaktteil.
Die Verbindung von elektrischen Kabeln mit Anschlussteilen ist insbesondere in der Automobilindustrie alltäglich. Der Kostendruck ist jedoch enorm, sodass die Zulieferindustrie stets auf der Suche nach prozesssicheren, dauerhaften, jedoch kostengünstig einsetzbaren Verbindungstechnologien ist.
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.
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 eine wichtige Voraussetzung für eine dauerhafte, elektrisch gut leitende Verbindung.
Nachteilig bei dem in der genannten EP-Schrift beschriebenen Verfahren und der genannten Verbindung ist jedoch, dass das Anschlussteil wenig Spielraum hinsichtlich seiner Geometrie bietet. Zwar erlaubt das dort beschriebene Anschlussteil eine prozesssichere, dauerhafte und elektrisch gute Verbindung zwischen einem Aluminiumkabel und einem aus einem anderen Metall gebildeten Kontaktteil, doch unterliegt das Anschlussteil geometrischen Beschränkungen. Durch den vermehrten Einsatz von Aluminiumkabeln ist es notwendig geworden, unterschiedlichste Geometrien und Arten von Kontaktteilen mit dem Aluminiumkabel zu verbinden, wobei die Prozesssicherheit und Dauerhaftigkeit der Verbindung in der bekannten Weise beibehalten bleiben soll.
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 ein hohes Maß an geometrischer Flexibilität für ein Kontaktteil bei gleichzeitig hohen Taktraten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbindung nach Anspruch 1 gelöst. Gegenständlich wird vorgeschlagen, dass das Anschlussteil über einen Nietschaft verfügt, über den ein Kontaktteil mit dem Anschlussteil vernietet werden kann. Es ist erkannt worden, dass ein Anschlussteil besonders einfach mit der Stirnseite des Kabels und/oder mit der Stirnseite der Stützhülse verschweißt werden kann. Das Anschlussteil muss dabei zur Optimierung des Schweißprozesses aber geometrischen Anforderungen genügen.
Da das Anschlussteil selber vorzugsweise aus Kupfer oder einer Legierung davon gebildet ist, kann es dann aber in besonders einfacher Weise mit einem Kontaktteil kontaktiert werden, wenn das Kontaktteil an dem Anschlussteil vernietet wird. Um das Vernieten zu ermöglichen, weist das Anschlussteil einen Nietschaft auf. Ein Nietschaft ist vorzugsweise aus einem duktilen Metall gebildet, welches sich z. B. mittels eines Dornes so umformen lässt, dass es sich kragenförmig um eine Öffnung eines Kontaktteils legt und somit eine formschlüssige, vorzugsweise auch kraftschlüssige Verbindung mit dem Anschlussteil und dem Kontaktteil bildet.
Eine besonders einfache Kontaktierung des Anschlussteiles an der Stützhülse bzw. der Stirnseite des Kabels ist dann möglich, wenn ein Rotationsreibschweißverfahren angewendet wird. Dieses Reibschweißverfahren ist vielfach erprobt und hat sich in der Vergangenheit als besonders prozesssicher herausgestellt. Die entstehende Reibschweißverbindung ist dauerhaft und somit besonders gut geeignet für den Einsatz im Automobilbau. Um ein Rotationsreibschweißen zu ermöglichen, sind die Fügepartner vorzugsweise rotationssymmetrisch. Insbesondere das Anschlussteil, welches mit den Drähten verschweißt werden soll, ist rotationssymmetrisch, um in ein entsprechendes Schweißwerkzeug angespannt zu werden. Da beim Schweißvorgang das Anschlussteil um die Drähte bzw. das Kabel mit sehr hohen Drehzahlen rotiert wird, sind Unwuchten im Bereich des Anschlussteiles zu vermeiden. Daher ist das Anschlussteil besonders vorteilhaft rotationssymmetrisch gebildet, so dass es mit hohen Drehzahlen rotiert werden kann.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anschlussteil mit der aus den einzelnen Drähten oder Litzen, gebildeten Stirnseite des Kabels mittels Rotationsreibschweißen verschweißt ist. Wie eingangs bereits erläutert, ist das Rotationsreibschweißen ein besonders zuverlässiges Schweißverfahren, welches sich millionenfach bewährt hat. Daher wird das Anschlussteil, wie vorgeschlagen, auch mittels Rotationsreibschweißen mit dem Kabel und/oder der Stirnseite der Hülse verschweißt.
Für eine Kontaktierung eines Kontaktteils an dem Anschlussteil muss verhindert werden, dass sich an der Kontaktstelle Kontaktkorrosion bildet. Auch muss der Übergangswiderstand zwischen dem Anschlussteil und dem Kontaktteil gering sein. Aus diesem Grunde ist das Anschlussteil vorzugsweise aus einem Nichteisenmetall, insbesondere Kupfer oder Legierungen davon gebildet. Hierbei kann das Anschlussteil auch Messing sein und/oder eine galvanische Beschichtung, z. B. Nickel, aufweisen. Ein solches Anschlussteil bietet eine enorm hohe Flexibilität, was den Anschluss eines weiteren Kontaktteils angeht, da insbesondere ein Kupferanschlussteil besonders gute elektrische Eigenschaften hat und daher in besonders einfacher Weise einen elektrischen Kontakt mit einem Kontaktteil herstellt. Vorzugsweise ist das Kabel dahingegen aus Aluminium gebildet. Somit bildet das Anschlussteil die „Brücke” zwischen dem aus Aluminium gebildeten Kabel und dem aus einem anderen Metall gebildeten Kontaktteil. Die intermetallische Verbindung zwischen Aluminium und Kupfer im Bereich der Verbindung zwischen Kabel und Anschlussteil ist insbesondere beim Rotationsreibschweißen besonders gut, da die Schweißnaht gut vor Umwelteinflüssen geschützt werden kann.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Nietschaft im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kabels an dem Anschlussteil angeordnet ist. Wenn das Anschlussteil an das Kabel herangeführt wird, wird es im Wesentlichen an der Längsachse des Kabels ausgerichtet. Sobald das Anschlussteil an der Längsachse des Kabels ausgerichtet ist, verläuft der Nietschaft vorteilhafterweise parallel zu der Längsachse des Kabels. Insbesondere ist der Nietschaft im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse des Kabels, das heißt, dass die Achse des Nietschaftes im Wesentlichen mit der Längsachse des Kabels übereinstimmt. Der Nietschaft ist vorzugsweise zylindrisch oder hohlzylindrisch geformt und die Rotationsachse eines solchen Zylinders ist parallel zur Längsachse des Kabels. Vorzugsweise ist die Achse des Nietschaftes koliniar mit der Längsachse des Kabels, das heißt, die Achsen laufen entlang einer einzigen Geraden. Die Längsachse des Kabels ist vorzugsweise die Längsachse im Bereich der Stützhülse. Die Längsachse des Kabels im Bereich der Stützhülse entspricht der Achse in der Ausdehnungsrichtung des Kabels im Bereich der Stützhülse. Auch kann die Längsachse des Kabels die Rotationsachse beim Rotationsreibschweißen sein.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird, wie eingangs bereits angedeutet, vorgeschlagen, dass das Anschlussteil mit einem Kontaktteil vernietet ist. Hierzu wird der Nietschaft des Anschlussteils als Niet verwendet, welcher mit dem Kontaktteil vernietet wird. Durch das Vernieten wird zumindest ein Formschluss zwischen Anschlussteil und Kontaktteil hergestellt. Dieser Formschluss ist insbesondere dann elektrisch leitend, wenn Anschlussteil und Kontaktteil aus Kupfer oder Legierungen davon gebildet ist. Bei einer solchen Verbindung ist Kontaktkorrosion unproblematisch, da Anschlussteil und Kontaktteil aus demselben Metall gebildet sein können. Auch können Kontaktteil und/oder Anschlussteil galvanisch beschichtet sein, z. B. vernickelt oder verzinnt.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Kontaktteil über den Nietschaft des Anschlussteils geschoben ist und dass der Nietschaft zumindest teilweise zu einem Schließkopf geformt ist. Hierbei wird vorgeschlagen, dass zunächst das Anschlussteil an die Stützhülse und/oder das Kabel angeschweißt wird. Anschließend wird der Kontaktteil mit einer Öffnung über den Nietschaft geschoben. Schließlich wird mittels eines Bolzens, eines Dornes oder eines sonstigen mechanischen Formgebungswerkzeugs der Nietschaft so umgeformt, dass er sich in der Form eines Schließkopfes kragenförmig um die Öffnung des Kontaktteils legt und somit den Formschluss zwischen Anschlussteil und Kontaktteil herstellt.
Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, dass der Schließkopf eine Öffnung in dem Kontaktteil hintergreift. Vorzugsweise bildet der Schließkopf einen umlaufenden, nach außen weisenden Kragen, der einen Durchmesser hat, der größer ist, als der Durchmesser der Öffnung in dem Kontaktteil und somit die Öffnung hintergreift und den Formschluss herstellt.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Nietschaft des Anschlussteils hohlzylindrisch ist. Dadurch ist ein besonders einfaches Vernieten des Nietschaftes an dem Kontaktteil möglich, da dann die Wände des Nietschafes lediglich nach außen gebogen werden müssen, um den Formschluss in Form eines Niets mit dem Kontaktteil zu ermöglichen. Das nach außen Biegen kann beispielsweise mit einen in den Nietschaft eingreifenden Dorn realisiert werden.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Kontaktteil ein Blechbiegeteil ist. Dies ist insbesondere daher von Vorteil, da ein Blechbiegeteil eine beliebige Geometrie haben kann. Insbesondere kann ein Blechbiegeteil L-förmig sein und somit eine Anschlusskonsole für einen elektrischen Anschluss bilden. Die Form und Größe der Anschlusskonsole ist dabei nahezu beliebig formbar, ohne dass Kostenvorteile der zuvor beschriebenen Verfahren und der zuvor beschriebenen Verbindung aufgegeben werden müssen. Da das Blechbiegeteil lediglich im Bereich des Niets eine Öffnung aufweisen muss, die dem Niet angepasst ist, kann der Rest des Blechbiegeteils an größere Anforderungen angepasst werden. So wird vorgeschlagen, dass das Kontaktteil einen elektrischen Kontakt aufweist. Dies kann beispielsweise eine Bohrung oder ein Bolzen sein. Auch ist es möglich, dass das Kontaktteil als Crimpstecker geformt ist. Ferner kann das Kontaktteil ein Steckergesicht aufweisen, welches mit einem beliebigen Stecker kontaktiert werden kann. Die Formgebung des Kontaktteils ist dabei unabhängig von der zur Anwendung kommenden Verbindung zwischen Aluminium und Kupfer im Bereich des Anschlussteils. Hierdurch lässt sich in besonders einfacher Weise und besonders kostengünstig eine Vielzahl von verschiedenen Kontaktgeometrien und Steckergeometrien mit nur einer einzigen Verbindungstechnologie realisieren.
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. 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.
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 oder auch Stahl oder Edelstahl ist. Das Anschlussteil ist vorteilhafter Weise aus einem umformfähigen Werkstoff, der leitfähig ist, z. B. Messing.
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.
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 (sogenannte Buntmetalle) wie beispielsweise Kupfer oder Kupferlegierungen wie beispielsweise Messing oder Bronze, oder auch Stahl oder Edelstahl.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Kabel im Bereich der Stützhülse abisoliert ist. In diesem Fall kann der abisolierte Bereich des Kabels bzw. das abisolierte Ende des Kabels in die Stützhülse eingeschoben und 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.
Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren nach Anspruch 12. Hierbei wird vorgeschlagen, dass zunächst eine Stützhülse an einem Endbereich eines Kabels angeordnet wird. Die Stützhülse dient dazu, die endseitige Stirnseite des Kabels zu halten, insbesondere sind Drähte und Litzen des Kabels zu halten. Vorzugsweise wird nach der Anordnung der Stützhülse diese an das Kabel gepresst, so dass die Drähte oder Litzen des Kabels verpresst werden. Dabei hat die Hülse vorzugsweise einen Längsschlitz, der dazu dient, dass die Hülse beim Verpressen ihren inneren Durchmesser verringert und somit die Drähte oder Litzen des Kabels verpresst. Die Hülse ist vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bzw. aus Kupfer oder Kupferlegierungen.
Nachdem die Hülse auf das Kabel geschoben wurde und mit dem Kabel verpresst wurde wird vorgeschlagen, dass zumindest die Enden der Drähte oder Litzen mit dem Anschlussteil verschweißt werden. Hierzu wird eine Anschlussfläche des Anschlussteils an der Stirnseite der Drähte oder Litzen angelegt und mit diesen verschweißt. Vorzugsweise wird hierbei ein Rotationsreibschweißverfahren angewendet.
Abschließend wird ein Kontaktteil mit dem Anschlussteil über einen Nietschaft vernietet. Das Kontaktteil ist dabei vorzugsweise aus dem gleichen Metall wie das Anschlussteil, so dass keine Kontaktkorrosion auftritt. Außerdem ist das Anschlussteil als auch das Kontaktteil vorzugsweise aus Kupfer oder Legierungen davon. Der durch das Nieten gewährleistete Formschluss gewährleistet auch einen guten elektrischen Kontakt zwischen Kontaktteil und Anschlussteil und damit zwischen Kontaktteil und Kabel. Vorzugsweise wird das Nieten so durchgeführt, dass neben dem Formschluss auch ein Kraftschluss entsteht.
Das Nieten kann vorteilhafter Weise ein Radialnieten oder Taumelnieten sein. Hierbei wird die Kraft auf den Niet nicht ausschließlich parallel zur Längsachse des Niets aufgebracht.
Durch das Vernieten des Kontaktteils an dem Nietschaft des Anschlussteils ist es möglich, die axiale Lage des Kontaktteils frei zu wählen, da erst nach dem Vernieten die axiale Position des Kontaktteils zu dem Anschlussteil festgelegt ist.
Die zuvor beschriebenen Merkmale, insbesondere auch die Merkmale der abhängigen Ansprüche, können auch unter Umgehung von einzelnen oder aller Merkmale der unabhängigen Ansprüche in Kombination miteinander oder eigenständig erfinderisch sein.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert.
In den Figuren zeigt:
1 eine Schnittansicht eines Kabels mit einer Stützhülse;
2 eine weitere Schnittansicht eines Kabels mit einer Stützhülse;
3a eine Schnittansicht eines Kabels mit einer Stützhülse und einem daran angeschweißten Anschlussteil;
3b eine Schnittansicht eine Verbindung nach 3a zusammen mit einem Kontaktteil;
4a eine Schnittansicht eines Kabels mit einer Stützhülse und einem weiteren Anschlussteil;
4b eine Schnittansicht einer Verbindung nach 4a mit einem Kontaktteil;
5 ein Ablaufdiagramm eines gegenständlichen Verfahrens;
6a–f Ansichten der Verbindung in verschiedenen Fertigungsstufen gemäß Ausführungsbeispielen.
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, aber auch ein Kabel einer Windkraftanlage 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.
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.
Die Stützhülse 2 ist vorzugsweise verpresst, sodass die Litzen 4b innerhalb der Stützhülse 2 eng aneinander liegen.
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.
3a zeigt das Kabel 4 mit der Stützhülse 2 gemäß der 1. Die Stützhülse 2 ist um die Litzen 4b des Kabels 4 gelegt und damit verpresst, so dass die Litzen 4b aneinandergepresst sind. An die Stützhülse 2 bzw. Litzen 4b angeschweißt ist das Anschlussteil 6. Zu erkennen ist, dass das Anschlussteil einen ersten umlaufenden Kragen 6b oder eine umlaufende Nut aufweist und an seinem einen Ende eine Nietschaft 8a. Bei der Anordnung der Hülse 2 gemäß 2a wird das Anschlussteil 6 zumindest teilweise in die Hülse 2 eingeschoben.
Das Anschlussteil 6 hat eine erste Anschlussfläche, die in Richtung der Schweißnaht 9 zeigt. Die dieser Anschlussfläche gegenüberliegende Fläche ist mit dem Nietschaft 8 ausgestattet.
Ein Reibschweißwerkzeug kann das Anschlussteil 8 an dem Kragen 6b greifen und über den Kragen 6b einen Druck in Richtung des Kabels 4 ausüben, während das Anschlussteil 6 um die Stützhülse 2 und das Kabel 4 herum rotiert wird. Auch kann der Kragen 6b durch eine Nut, vorzugsweise umlaufend, ersetzt werden. In eine solche Nut kann das Reibschweißwerkzeug eingreifen und das Anschlussteil somit in Rotation versetzen. Vorzugsweise ist die Rotationsachse entsprechend der Längsachse 5 des Kabels 4. Beim Rotieren des Anschlussteils 6 schmilzt die Stirnseite 2a der Stützhülse 3 als auch das stirnseitige Ende 4d der Litzen 4b auf und es entsteht die Schweißnaht 9, in der eine intermetallische Verbindung zwischen den Litzen 4b und dem Anschlussteil 6 gebildet wird. Die Schweißnaht 9 erstreckt sich vorzugsweise entlang der Litzen 4b bzw. dem stirnseitigen Ende 4d der Litzen 4b. Die Schweißnaht 9 kann sich aber auch darüber hinaus auf das stirnseitige Ende 2a der Stützhülse 2 erstrecken.
Bei einer Verbindung mit einer Stützhülse 2 und einem Kabel 4 gemäß 2 kann das Anschlussteil 6 einen zu der Stützhülse korrespondierenden Topf aufweisen, der in die Stützhülse 2 eingeschoben werden könnte. Dann könnte die Schweißnaht zumindest entlang der Stirnseite 4d der Litzen 4b gebildet werden.
Die Längsachse 5 des Kabels 4 entspricht vorzugsweise auch der Rotationsachse des Anschlussteils 6 und somit auch der Rotationsachse des Nietschaftes 8a. Der Nietschaft 8a ist in der 3a als Hohlzylinder gebildet.
In der 3b ist an dem Anschlussteil 6 ein Kontaktteil 10 angeordnet. Sowohl das Anschlussteil 6 als auch das Kontaktteil 10 sind vorzugsweise aus Kupfer oder Legierungen davon gebildet.
In dem Anschlussteil 10 ist eine Öffnung 10a vorgesehen, die auf den Nietschaft 8a aufgeschoben wird, nachdem das Anschlussteil 6 mit den Litzen 4b über die Schweißnaht 9 verschweißt wurde.
Anschließend kann der Nietschaft 8a derart aufgebogen werden, dass sich ein Schließkopf 8b bildet, der kragenförmig nach außen weisend die Öffnung 10a des Kontaktteils 10 hintergreift.
Über den Schließkopf 8b wird eine formschlüssige Verbindung zwischen Anschlussteil 6 und Kontaktteil 10 gebildet. An dem Kontaktteil 10 kann eine Bohrung 12 vorgesehen sein, die zum Verschrauben eines elektrischen Kontakts an dem Kontaktteil 10 dienen kann.
Zu erkennen ist, dass das Kontaktteil 10 als Blechbiegeteil geformt ist und somit besonders kostengünstig herstellbar ist.
4a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß 3a entspricht, wobei hier der Nietschaft 8a als Vollzylinder gebildet ist. Auch hier ist die Rotationsachse des Nietschafts 8a entsprechend der Längsachse 5 des Kabels 4 und ist kolinear mit dieser. Nachdem das Anschlussteil 6 über die Schweißnaht 9 mit dem Kabel 4 verschweißt wurde, kann, wie 4b dargestellt ist, ein Kontaktteil 10 mit seiner Öffnung 10a über den Nietschaft 8a geschoben werden. Anschließend kann der Nietschaft 8a derart mechanisch umgeformt werden, dass ein Schließkopf 8b gebildet wird. Hierzu kann mit einem hohen Druck auf den Nietschaft 8a, vorzugsweise parallel zur Längsachse 5, vorzugsweise in Richtung des Kabels 4 gedrückt werden, so dass der Nietschaft 8a sich zu dem Nietkopf 8b verformt. Auch hier hintergreift der Nietschaft 8b die Öffnung 10a des Kontaktteils 10 und bildet somit zumindest einen Formschluss, bei entsprechendem Druck auf den Nietschaft 8a sogar ein Kraftschluss zwischen Anschlussteil 6 und Kontaktteil 10.
Zu erkennen ist, dass an dem Kontaktteil 10 ein Stecker 12b als elektrischer Kontakt gebildet ist. Dadurch, dass das Kontaktteil 10 keine Rücksicht auf die Verbindung zwischen dem Kabel 4 und dem Anschlussteil 6 nehmen muss, kann das Kontaktteil 10 beliebig geformt sein und beispielsweise unterschiedliche Stecker 12b, Crimpstecker oder sonstige Steckergesichter unterstützen. Auch kann das Kontaktteil 10 als Bolzen oder Gewindebolzen geformt sein.
5 zeigt den Ablauf eines gegenständlichen Verfahrens. In einem ersten Schritt 20 wird, wie in den 6 dargestellt, die Stützhülse 2 auf die Litzen 4b des Kabels 4 aufgeschoben.
Anschließend wird in einem Schritt 22 die Stützhülse 2 derart um die Litzen 4b des Kabels 4 gepresst, dass die Litzen miteinander verpresst sind. Das stirnseitige Ende 2a der Hülse 2 ist planparallel zu dem stirnseitigen Ende 4d der Litzen 4b des Kabels 4.
In einem weiteren Schritt 24 kann eine Anschlussfläche 6a des Anschlussteils 6 mit der Stützhülse 2 gefluchtet werden, so dass die Rotationsachse des Anschlussteils 6 mit der Längsachse 5 des Kabels 4 kolinear ist.
In einem darauffolgenden Schritt 26 wird mittels eines Reibschweißverfahrens das Anschlussteil 6 an dem Kabel 4 bzw. Litzen 4b und/oder der Stützhülse 2 angeschweißt. Hierzu kann über den Kragen 6b eine Druckkraft auf die Stützhülse 2 und die Stirnseiten 4d der Litzen 4b ausgeübt werden, während das Anschlussteil 6 um die Längsachse 5 des Kabels 4 rotiert wird. Hierbei entsteht eine intermetallische Verbindung zwischen den Litzen des Kabels 4 und dem Anschlussteil 6.
In einem darauffolgenden Schritt 28 kann das Kontaktteil mit seiner Öffnung 10a über den Nietschaft 8a geschoben werden. Die axiale Positionierung des Kontaktteils 6 in Relation der Längsachse 5 des Kabels 4 kann festgelegt werden.
Abschließend kann in einem Schritt 30 der Nietschaft 8a so verformt werden, dass sich ein Schließkopf 8b kragenförmig zumindest nach außen weisend um die Öffnung 10a des Anschlussteils 10 legt, so dass sich ein Formschluss zwischen Anschlussteil 6 und Kontaktteil 10 bildet.
Das gegenständliche Verfahren ermöglichen den Einsatz der im Automobilbau bereits vielfach erprobten Rotationsreibschweißtechnik für die Verbindung eines Aluminiumkabels mit einem Anschlussteil aus Kupfer. Standardisierte Reibschweißadapter können verwendet werden, die beispielsweise als Drehteile, Schmiedeteile, Druckgussteile, oder Fließpressteile gefertigt werden können. Solche Reibschweißadapter können als Anschlussteile 6 dienen.
Mit Hilfe von bereits vorhandenen Reibschweißanlagen können die Reibschweißadapter (Anschlussteile) besonders einfach an die Kabel angeschweißt werden. Besonders hohe Drehzahlen sind dabei möglich, da die Reibschweißadapter in der Regel rotationssymmetrisch sind.
Durch den Einsatz des Nietschaftes ist es möglich, unterschiedliche Kabelschuhgeometrien in Form der Kontaktteile direkt an den Anschlussteilen (Reibschweißadapter) anzuordnen und beim Anordnen diese unmittelbar orientierungsrichtig an der Leitung anzubringen. Hierbei kann insbesondere das Kontaktteil um den Nietschaft herum gedreht werden, um die Orientierung des Kontaktteils an der Leitung zu definieren. Der Übergang zwischen dem Aluminium und dem Kupfer im Bereich des Anschlussteils kann vorzugsweise mittels eines Schrumpfschlauches gegenüber Umwelteinflüssen geschützt werden. Das gegenständliche Verfahren als auch die gegenständliche Verbindung bietet eine kostengünstige Möglichkeit, verschiedenste Kontaktteile in besonders einfacher Weise mit einem Kabel aus Aluminium elektrisch zu verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1032077 B1 [0003]

Claims

Verbindung eines elektrischen, aus mehreren Drähten oder Litzen gebildeten Kabel mit einem Anschlussteil, insbesondere für die elektrische Anlage eines Kraftfahrzeugs, mit – einer einen Endbereich des Kabels umschließenden Stützhülse zur Aufnahme einer endseitigen Stirnseite des Kabels, so dass die Drähte oder Litzen in der Stützhülse gehalten sind, wobei – die aus den einzelnen Drähten oder Litzen gebildete Stirnseite des Kabels mit dem Anschlussteil mittels einer zumindest stirnseitigen Schweißnaht verschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Anschlussteil auf der der Schweißnaht gegenüberliegenden Seite einen Nietschaft aufweist.
Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil rotationssymmetrisch ist.
Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil mit der aus den einzelnen Drähten oder Litzen gebildete Stirnseite des Kabels mittels Rotationsreibschweißen verschweißt ist.
Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil aus einem Nichteisenmetall, insbesondere Kupfer oder Legierungen davon, oder aus Edelstahl gebildet ist und/oder dass das Kabel aus Aluminium oder Legierungen davon gebildet ist.
Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietschaft im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Kabels an dem Anschlussteil angeordnet ist, insbesondere dass der Nietschaft im Wesentlichen koaxial und/oder kolinear mit der Längsachse des Kabels ist
Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil mit einem Kontaktteil vernietet ist.
Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil über den Nietschaft des Anschlussteils geschoben ist und der Nietschaft zumindest teilweise zu einem Schließkopf geformt ist.
Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkopf eine Öffnung in dem Kontaktteil hintergreift.
Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietschaft des Anschlussteils hohlzylindrisch ist.
Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil ein Blechbiegeteil ist.
Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil einen elektrischen Kontakt aufweist.
Verfahren zum Verbindung eines elektrischen, aus mehreren Drähten oder Litzen gebildeten Kabel mit einem Anschlussteil, insbesondere für die elektrische Anlage eines Kraftfahrzeugs, umfassend – Anordnen einer einen Endbereich des Kabels umschließenden Stützhülse an einer endseitigen Stirnseite des Kabels, so dass die Drähte oder Litzen in der Stützhülse gehalten werden, – Verschweißen der aus den einzelnen Drähten oder Litzen gebildeten Stirnseite des Kabels mit dem Anschlussteil, gekennzeichnet durch, – Vernieten des Anschlussteils auf der der Schweißnaht gegenüberliegenden Seite mit einem Kontaktteil mittels eines Nietschafts.