DE102013015302A1

DE102013015302A1 - Verfahren zum Konditionieren der Endlitzen eines stromleitenden, flexiblen Kabels

Info

Publication number: DE102013015302A1
Application number: DE201310015302
Authority: DE
Inventors: Steffen Mangold
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2013-09-14
Filing date: 2013-09-14
Publication date: 2015-03-19
Anticipated expiration: 2033-09-15
Also published as: DE102013015302B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Konditionieren der Endlitzen (16) von stromleitenden, flexiblen Kabeln (18), die anschließend mit Verbrauchern, Geräten, etc. verbindbar sind, wobei die Endlitzen (16) unter Einsatz der elektromagnetischen Pulsumformtechnik (EMPT) verdichtet werden. Zur Erzielung eines vereinfachten Fertigungsablaufs wird vorgeschlagen, dass die Endlitzen (16) ohne Verwendung von äußeren Kabelhülsen (18a) nach dem EMPT-Verfahren verschweißt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konditionieren der Endlitzen von stromleitenden, flexiblen Kabeln nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Patentanspruch 5.
Um durch Drahtlitzen gebildete, elektrische Kabel oder Kabelstränge zuverlässig und mit geringen Übergangswiderständen mit Verbrauchern, Geräteanschlüssen, etc. zu verbinden, ist es bekannt, die Endlitzen mit einer äußeren Kabelhülse zu versehen und mittels eines zangenähnlichen Werkzeugs mechanisch zu vercrimpen, wobei die Endlitzen entsprechend zusammengepresst werden.
Aus der DE 10 2008 031 588A1 ist bekannt, die Endlitzen eines Kabelstrangs mit der Kabelhülse über ein Ultraschweißverfahren zu verschweißen, um eine feste Verbindung bei geringen Übergangswiderständen herzustellen.
Ferner ist es beispielsweise durch die WO 2008/104668 A1 bekannt, bei gleicher Problematik die Kabelhülse mit den Endlitzen eines Kabelstrangs durch ein Magnetimpulsschweißverfahren (zum Beispiel EMPT = elektromagnetische Pulsumformtechnik) kaltzuverschweißen. Die Hülse ist hier Teil eines anschließbaren Kabelschuhs. Dabei wird die Kabelhülse analog zum mechanischen Vercrimpen über das Magnetimpulsschweißverfahren von außen extrem beschleunigt auf die Endlitze gedrückt, um den Kontakt mit dieser herzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen, das zeitlich schneller und mit vermindertem Aufwand durchführbar ist. Ferner soll eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens angegeben werden.
Die Lösung der verfahrensgemäßen Aufgabe ist in den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und eine besonders geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Endlitzen eines Kabels oder Kabelstrangs ohne Verwendung von äußeren Kabelhülsen nach dem EMPT-Verfahren verschweißt werden. Überraschend wurde erkannt, dass durch den Einsatz des an sich bekannten Magnetimpulsschweißverfahrens (EMPT) die Verwendung einer Kabelhülse entfallen kann, wobei das, durch Magnetkraft bedingte Verdichten und Kaltverschweißen der Drahtlitzen sowohl die erforderliche Festigkeit der Endlitzen als auch sehr geringe, elektrische Übergangswiderstände ermöglicht.
Insbesondere können die Endlitzen der Kabelstränge in eine ringförmige Arbeitsspule eingeführt und dort im Millisekundenbereich zuverlässig verschweißt werden. Die Arbeitsspule beaufschlagt die Endlitzen mit hochenergetischen Magnetfeldern, die mittels eines Pulsgenerators erzeugt werden.
Bei in üblicher Weise mit Isoliermantel versehenen Kabeln kann fertigungstechnisch vorteilhaft der Isoliermantel an den Endlitzen vor dem Verschweißen in der Arbeitsspule entfernt werden, insbesondere in einem einheitlichen Arbeitsgang mit dem Verschweißen.
Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht in einer ringförmigen, die Endlitzen umfassenden Arbeitsspule, die beaufschlagt mittels eines hochenergetischen Pulsgenerators die baren (das heißt freigelegten) Endlitzen nach dem EMPT-Verfahren entsprechend verschweißt.
Dabei kann in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in die Arbeitspule eine Abisoliereinrichtung für die Endlitzen integriert sein. Diese ist bevorzugt in Einführrichtung der Endlitzen der Arbeitsspule vorgelagert. In einem ersten Arbeitsschritt wird mit Schneidmessern der Isoliermantel entfernt und in einem zweiten Arbeitsschritt sind die dann in die Arbeitsspule verlagerten Endlitzen verschweißbar.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Ansicht, in der das Verschweißen einer Endlitze eines Kabelstrangs mittels des elektromagnetischen Impulsschweißverfahrens (EMPT) in einer Arbeitsspule, die über einen Impulsgenerator angesteuert ist, veranschaulicht ist; und
2 eine raumbildliche Ansicht der teils aufgebrochenen Arbeitsspule mit integrierter Abisoliereinheit für die Endlitze des isolierten Kabelstrangs.
In der 1 ist nur andeutungsweise ein Impulsgenerator 10 dargestellt, der über Anschlussverbindungen 12 eine im Wesentlichen ringförmige Arbeitsspule 14 ansteuert.
In der Arbeitsspule 14 (2) werden die Endlitzen 16 von flexiblen, aus mehreren Drahtlitzen gebildeten, elektrischen Kabeln oder Kabelsträngen 18 ohne Verwendung von umschließenden Kabelhülsen konditioniert bzw. durch eine Magnetkraft F verdichtet und miteinander kaltverschweißt. Die Drahtlitzen können durch Kupferdrähte oder durch Leichtmetalldrähte, wie Al oder Mg, oder aus anderen Materialien gebildet sein.
In die ringförmige Arbeitsspule 14 ist eine Abisoliereinrichtung 20 (in der 2 nur angedeutet) integriert bzw. nachgelagert, deren halbkreisförmige Schneidmesser 20a durch eine Verstellmechanik (nicht dargestellt) derart radial zustellbar sind, dass in einem ersten Arbeitsschritt nach dem Einführen des Kabelstrangs 18 in die Arbeitsspule 14 ein hülsenförmiger Abschnitt 18a der Kabelisolierung abgetrennt bzw. die Endlitzen 16 freigelegt sind.
Anschließend wird der Kabelstrang 18 mit den Endlitzen 16 in die in der 2 dargestellte Position in den Bereich der Feldspulen 14a und des Rohrbereichs 14b zurückgefahren und in einem zweiten Arbeitsschritt ohne Verwendung einer separaten Kabelhülse verschweißt.
Nach dem Verschweißen sind die baren Endlitzen 16 stoffschlüssig fest miteinander verbunden und können zum Beispiel durch Klemmverbindungen und bei niedrigen Übergangswiderständen an elektrische Verbraucher, Geräte, etc. angeschlossen werden.
Das angewendete elektromagnetische Pulsschweißverfahren bzw. das EMPT Verfahren sind in der eingangs genannten WO 2008/104668 A1 oder in der Veröffentlichung „Grundlagen und Mechanismus des EMPT-Schweißens” der TU Darmstadt beschrieben, worauf ausdrücklich Bezug genommen wird.
Dabei werden über den Pulsgenerator 10, bestehend aus einer Kondensationsbatterie und den zugehörigen Lade- und Schalteinrichtungen (nicht dargestellt), impulsförmig hohe Stromdichten einiger 100 KA erzeugt, die im Millisekundenbereich auf die ringförmige Feldwicklung 14a mit innenliegendem Rohr 14b gesteuert werden.
Daraus resultiert eine gezielte Verdichtung der Endlitzen 16 durch das gepulste, hochenergetische Magnetfeld bzw. die Magnetkräfte F. Sofern die Prozessparameter innerhalb eines Prozessfensters liegen, ist die stoffschlüssige Verschweißung durch den Aufbau einer metallischen Verbindung ohne thermischen Eintrag hergestellt.
Zur Abisolierung des Kabelstrangs 18 und zur Verdichtung und Verschweißung der Endlitze 16 ist nur ein extrem kurzes Zeitintervall erforderlich, wobei der eigentliche Schweißvorgang im Millisekundenbereich liegt. Eine im Stand der Technik übliche Verwendung einer äußeren Kabelhülse über der Endlitze 16 ist nicht erforderlich, wobei durch das Weglassen einer Kabelhülse ein homogeneres Durchschweißen der Endlitzen 16 bei günstigen Prozessbedingungen verwirklichbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008031588 A1 [0003]
WO 2008/104668 A1 [0004, 0022]

Claims

Verfahren zum Konditionieren der Endlitzen (16) von stromleitenden, flexiblen Kabeln (18), die anschließend mit Verbrauchern, Geräten, etc. verbindbar sind, wobei die Endlitzen (16) unter Einsatz der elektromagnetischen Pulsumformtechnik (EMPT) verdichtet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlitzen (16) ohne Verwendung von äußeren Kabelhülsen (18a) nach dem EMPT-Verfahren verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Endlitzen (16) in eine ringförmige, hochenergetische Magnetfelder mittels eines Pulsgenerators (10) abstrahlende Arbeitsspule (14) eingeführt und verschweißt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei mit Isoliermantel (18a) versehenen Kabeln (18) der Isoliermantel (18a) an den Endlitzen (16) vor dem Verschweißen in der Arbeitsspule (14) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abisolieren der Endlitzen (16) und deren Verschweißen in einem einheitlichen Arbeitsgang durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ringförmigen Arbeitsspule (14) und beaufschlagt mittels eines hochenergetischen Pulsgenerators (10) die Endlitzen (16) nach dem EMPT-Verfahren verschweißbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Arbeitspule (14) eine Abisoliereinrichtung (20) für die Endlitzen (16) integriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abisoliereinrichtung (20) der Arbeitsspule (14) in Einführrichtung der Endlitze (16) nachgelagert ist und in einem ersten Arbeitsschritt mit Schneidmessern (20a) den Isoliermantel (18a) entfernt, wobei in einem zweiten Arbeitsschritt die in die Arbeitsspule (14) verlagerte Endlitze (16) verschweißbar ist.