DE102011051643B3

DE102011051643B3 - Verfahren zum Verbinden eines Steckers mit einem Litzenkabel

Info

Publication number: DE102011051643B3
Application number: DE201110051643
Authority: DE
Inventors: Sven Filipon; Dipl.-Ing. Langhoff Wolfgang; Martin Dörr
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2031-07-08
Also published as: EP2544316A1

Abstract

Verfahren zum Verbinden eines Steckers mit einem Litzenkabel mit folgenden Schritten, insbesondere folgendem Ablauf: – Kompaktierung eines abisolierten Endabschnitts eines Litzenkabels, – Fügen eines metallischen Verbindungsabschnitts des Steckers mit dem Endabschnitt des Litzenkabels und – Herstellung einer form- und stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Endabschnitt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Steckers mit einem Litzenkabel gemäß Patentanspruch 1.
Die häufigste Herstellungsweise für die Verbindung eines Steckers mit einem Litzenkabel ist das Vercrimpen eines Steckers, der als Crimphülse dient, mit der Litze beziehungsweise dem flexiblen Litzenkabel.
Technische Anforderungen sind dabei insbesondere eine hohe Fügestellenfestigkeit sowie ein möglichst niedriger Übergangswiderstand zwischen den häufig unterschiedlichen Materialien.
Insbesondere bei größeren Querschnitten von mehr als 25 mm² Flächenquerschnitt bereitet das Verbinden durch Schweißen erhebliche Probleme, zumal mit Schweißen häufig eine Beschädigung anderer Komponenten, insbesondere im Umgebungsbereich der Schweißstellen, unvermeidbar einhergeht.
Die DE 19956 193 A1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines für einen Leiter bestimmten Kontakt- oder Steckverbindungsteils mit einem umgeformten und verdichteten Abschnitt des Leiters, die DE 20 2004 001 363 U1 zeigt eine flexible elektrische Leitung mit einem verdichteten Abschnitt, der zu einem Steckkontakt geformt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Verbinden eines Steckers mit einem Litzenkabel anzugeben, das eine hohe Fügestellenfestigkeit, einen niedrigen Übergangswiderstand und eine möglichst schonende Herstellung der Verbindung gewährleistet und insbesondere unabhängig vom Querschnitt des Litzenkabels anwendbar ist.
Die vorliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen angegebenen Merkmalen. Bei angegebenen Wertebereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart gelten und in beliebiger Kombination beanspruchbar sein.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zwischen dem Litzenkabel und dem das Litzenkabel aufnehmenden Stecker eine form- und stoffschlüssige Verbindung nach eines Kompaktierung des Litzenkabels zu schaffen, wobei insbesondere unterschiedliche Metalle des flexiblen Litzenkabels (Kupfer, Aluminium oder ähnliches leitendes Material) auf der einen Seite und des zumindest im Verbindungsabschnitt des Steckers vorliegenden Metalls vorgesehen sind. Insbesondere eine Kompaktierung beziehungsweise Vorkompaktierung des abisolierten Endabschnitts des Litzenkabels, beispielsweise durch Ultraschall und/oder Widerstandsschweißen, führt zu einer Reduzierung der benötigten Energie und einer Verbesserung der besonders innigen, form- und stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Litzenkabel und dem Stecker. Dabei ist besonders vorteilhaft, wenn durch die Vorkompaktierung das Innere des Litzenkabels, also der Litzenkern, verdichtet wird. Hierdurch wird der Verbrauch zusätzlicher Energie bei der Herstellung der form- oder stoffschlüssigen Verbindung vermieden. Durch die Erfindung wird außerdem eine heliumdichte und/oder gasdichte Verbindung geschaffen.
Soweit die Herstellung der Verbindung eine, insbesondere radiale, Druckbeaufschlagung umfasst, die zur Herstellung einer form- und stoffschlüssigen Verbindung geeignet ist, kann die Verbindung, insbesondere ohne Schweißung, und damit besonders unabhängig vom Querschnitt, insbesondere für größere Querschnitte (> 20 mm² Querschnittsfläche) verwendet werden.
Besonders geeignet für die Herstellung einer form- und stoffschlüssigen Verbindung ist erfindungsgemäß die Magnetumformung, insbesondere mittels elektromagnetischer Pulstechnologie, also ein elektrodynamisches Hochenergieumformungsverfahren. Dabei findet erfindungsgemäß insbesondere eine Kaltumformung der elektrisch leitfähigen Materialien beziehungsweise Abschnitte des Litzenkabels und des Steckers, nämlich des abisolierten Endabschnitts des Litzenkabels und des metallischen Verbindungsabschnitts des Steckers, statt.
Der Vorteil der Magnetumformung besteht in einer sehr genauen Einstellbarkeit der Druck- beziehungsweise Presskräfte sowie einer sehr homogenen Verteilung der Kräfte am Umfang, so dass die radiale Druckbeaufschlagung nach dem Fügen des, insbesondere hülsenförmigen, metallischen Verbindungsabschnitts des Steckers mit dem Endabschnitt des Litzenkabels besonders homogen am Umfang verteilt erfolgen kann.
Darüber hinaus kann das Magnetfeld für die Magnetumformung auch durch Stoffe wie Glas, Keramik und Kunststoff hindurch wirken, so dass eine Beaufschlagung unter Vakuum zur Vermeidung von Oxidation und damit mit besserem Stoffschluss durchführbar ist. Auch eine Schutzgasatmosphäre oder Reinraumbedingungen sind denkbar.
Durch die Vermeidung eines mechanischen Kontakts zwischen der Magnetumformanlage und dem Werkstück, hier dem hülsenförmigen Stecker, treten weder Oberflächenverunreinigungen noch Werkzeugabdrücke auf.
Schließlich bietet die Magnetumformung eine sehr hohe Wiederholgenauigkeit und eine äußerst kurze Prozessfertigungsdauer und die Unabhängigkeit von thermischen Prozessen.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht demnach zunächst aus einer Vorkompaktierung/Kompaktierung des abisolierten Endabschnitts des Litzenkabels, das insbesondere aus einer Vielzahl von Kupferlitzen besteht. Durch die Kompaktierung wird gleichzeitig das sich an die Kompaktierung anschließende Fügen des metallischen Verbindungsabschnitts des Steckers in Form einer Hülse mit dem Abschnitt des Litzenkabels vereinfacht.
Nach dem Fügen erfolgt die Magnetumformung zur Herstellung einer form- und stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Endabschnitt.
Idealerweise wird von dem Litzenkabel genau die Länge abisoliert, die der Stecktiefe des Endabschnitts in den Verbindungsabschnitt des Steckers entspricht.
Durch die so geschaffene form- und stoffschlüssige Verbindung wird ein sehr niedriger Übergangswiderstand von < 0,1 mOhm, vorzugsweise < 0,05 mOhm erreicht. Darüber hinaus führt die besonders innige, stoffschlüssige Verbindung, insbesondere durch kovalente Bindungen zwischen den Materialien des Litzenkabels auf der einen Seite und des Steckers auf der anderen Seite zu einer hohen Fügestellenfestigkeit, insbesondere der Festigkeit des weicheren Materials des Litzenkabels/Steckers entsprechend.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird außerdem eine Schädigung von naheliegenden Komponenten nach dem Fügen des Steckers mit dem Litzenkabel vermieden, da nach dem Fügen keine Schweißung mehr vorgesehen ist.

Claims

Verfahren zum Verbinden eines Steckers mit einem Litzenkabel mit folgenden Schritten, insbesondere folgendem Ablauf: – Kompaktierung eines abisolierten Endabschnitts eines Litzenkabels umfassend eine Verdichtung des abisolierten Endabschnitts, – Fügen eines metallischen Verbindungsabschnitts des Steckers mit dem Endabschnitt des Litzenkabels und – Herstellung einer form- und stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Endabschnitt umfassend eine Druckbeaufschlagung mittels Magnetumformung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Kompaktierung durch Ultraschallbeaufschlagung und/oder Widerstandsschweißen des abisolierten Endabschnitts erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Herstellung der Verbindung eine radiale Druckbeaufschlagung umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Herstellung der Verbindung mittels elektromagnetischer Pulstechnologie erfolgt.