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Der Gegenstand betrifft ein Kabelanschlusselement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelanschlusselements.
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Das gegenständliche Kabelanschlusselement dient vorzugsweise zum Anschluss an Leitungen im Kraftfahrzeug. In automobilen Anwendungen sind vor allem Kosten von Kabelanschlusselementen höchst relevant. Darüber hinaus müssen Kabelanschlusselemente besonders einfach montierbar sein und Fehlmontagen am Band müssen möglichst verhindert werden. Darüber hinaus ist eine prozesssichere Verbindung mit Kabeln und Flachteilen bzw. Kabelschuhen notwendig. Dabei ist es notwendig, dass insbesondere bei während der Montage zu fügenden Bauteilen die Fügepartner nicht lose herum fliegen, sondern für den Monteur leicht und schnell zugänglich erreichbar sind.
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Aus diesem Grunde lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, ein Kabelanschlusselement zur Verfügung zu stellen, welches prozesssicher herstellbar ist und die Montage vereinfacht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kabelanschlusselement gemäß Anspruch 1 sowie ein nach Anspruch 11 hergestelltes Kabelanschlusselement gelöst.
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Ein Kabelschuh oder ein sonstiges Anschlusselement ist in einem Kontaktbereich vorzugsweise ein Flachteil. Der Bereich des Flachteils ist metallisch und vorzugsweise aus Kupfer oder Legierungen davon gebildet. Insbesondere ist es möglich, das Kabelanschlusselement aus einem Band oder einem Blech zu formen, beispielsweise zu stanzen. Auch kann das Kabelanschlusselement ein Schmiedeteil sein. Während oder nach dem Schmieden, Formen oder Stanzen ist es möglich, an dem Flachteil eine Öffnung vorzusehen. Die Öffnung kann dabei auch gebohrt oder in sonstiger Weise in das Flachteil eingebracht werden. An dem Flachteil ist ein drehbar gehaltenes Drehbefestigungselement angeordnet.
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Dieses Drehbefestigungselement ist gegenständlich an der Öffnung angeordnet. Insbesondere ist die Drehachse des Drehbefestigungselements kolinear zur Mittelachse der Öffnung. Zumindest aber ist die Drehachse des Drehbefestigungselements innerhalb der Fläche der Öffnung angeordnet. Ein Bolzen, ein Kabelschuh oder ein sonstiges Befestigungselement kann durch die Öffnung hindurch an dem Drehbefestigungselement befestigt werden. Dies ermöglicht es, das Kabel mit einem Befestigungselement an einem Kabelanschlusselement zu befestigen. Hierbei wird das Befestigungselement mit dem Drehbefestigungselement verbunden. Dadurch wird das Befestigungselement an dem Flachteil gehalten. Das Drehbefestigungselement ist vorzugsweise ebenfalls aus Kupfer oder Legierungen davon gebildet. Auch kann das Drehbefestigungselement aus Stahl sein. Insbesondere ist das Drehbefestigungselement ein geschmiedetes oder kalt verformtes Teil. Vorzugsweise ist das Drehbefestigungselement entweder eine Mutter oder ein Verschlusselement in Form eines Dreh-Steckelements, insbesondere eines Bajonette-Verschlusselements.
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Zur prozesssicheren Befestigung ist es vorteilhaft, wenn das Flachteil und das Drehbefestigungselement zueinander gehalten sind, insbesondere wenn das Drehbefestigungselement zumindest in einem Drehwinkelabschnitt verliersicher an dem Flachteil gehalten ist, vorzugsweise vollständig verliersicher an dem Flachteil gehalten ist. Dies ermöglicht es dem Monteur, das Kabelanschlusselement leicht zu handhaben, ohne dass er befürchten muss, dass das Drehbefestigungselement sich von dem Flachteil löst. Um dies zu erreichen, weist das Flachteil bzw. dessen Öffnung einen radial nach innen weisenden Kragen auf. Der Kragen hat dabei eine Wandstärke, die geringer ist, als die Wandstärke des Flachteils. Im Schnitt kann der Kragen in der Art einer Falz ausgestaltet sein.
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Das Drehbefestigungselement weist einen zu seiner Drehachse/Mittelachse axial verlaufenden Fortsatz auf. Dieser ist an einer Stirnseite des Drehbefestigungselements, mithin bodenseitig an dem Drehbefestigungselement angeordnet. Der Fortsatz des Drehbefestigungselements ist vorzugsweise einstückig aus dem Drehbefestigungselement gebildet. Der Fortsatz weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist, als der durch den Kragen verringerten Durchmesser der Öffnung. Nachdem das Drehbefestigungselement bzw. dessen Fortsatz in die Öffnung eingesetzt wurde, kann der Fortsatz den Kragen hintergreifend radial nach außen weisend geformt sein. Das Drehbefestigungselement samt Fortsatz umgreift den Kragen dann vorzugsweise entlang drei Seiten und führt somit dazu, dass das Drehbefestigungselement an dem Flachteil gehalten ist. Sind der Kragen als auch der Fortsatz rotationssymmetrisch geformt, ist das Drehbefestigungselement drehbar in der Öffnung gehalten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Drehbefestigungselement verliersicher an dem Flachteil gehalten ist. Hierzu ist es notwendig, dass der Fortsatz entlang eines größeren Winkelabschnitts an dem Drehbefestigungselement angeordnet ist, als ein Winkelabschnitt eines ggf. vorhandenen Ausschnitts bzw. Rücksprungs des Kragens. Vorzugsweise sind sowohl Fortsatz als auch Kragen vollständig umlaufend und der Fortsatz ist vollständig umlaufend nach außen weisend um den Kragen herum geformt. Dies führt dazu, dass Axialkräfte, also Kräfte die vorzugsweise parallel zur Drehachse des Drehbefestigungselements verlaufen, vollständig durch den Kragen aufnehmbar sind und somit das Drehbefestigungselement nicht aus der Öffnung herausgezogen werden kann, ohne dass entweder der Kragen oder der Fortsatz umgebogen oder zerstört wird.
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Das Drehbefestigungselement ist vorzugsweise eine Mutter oder ein Steck-Drehverschluss, insbesondere ein Bajonette-Verschluss und weist vorzugsweise eine Raste auf. Im Falle eines Bajonette-Verschlusses bzw. eines Steck-Drehverschlusses ist an dem Drehbefestigungselement eine vorzugsweise helixförmige Nut vorgesehen, in die eine Nase eines Sockels eingesteckt werden kann. Durch Verdrehen des Drehbefestigungselementes kann die Nase bis zur Raste verschoben werden.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn ein Außendurchmesser des Drehbefestigungselements größer ist als ein Durchmesser der Öffnung, insbesondere ein Durchmesser der durch den nach innen weisenden Kragen verkleinerten Öffnung. Die Öffnung als auch Fortsatz sind vorzugsweise rund. Dabei ist die durch den nach innen weisenden Kragen reduzierte Öffnung ebenfalls vorzugsweise rund. Der Kragen kann dabei jedoch Rücksprünge aufweisen, wobei ein innerer Umfang des Kragens weiterhin eine runde Öffnung aufspannt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass sich der Fortsatz ausgehend von einem bodenseitigen Flansch des Drehbefestigungselements axial erstreckt. Ein Flansch des Drehbefestigungselements kann entweder ein stirnseitiges Ende des Drehbefestigungselements sein oder auch ein zusätzlich radial nach außen verlaufender Kragen an einer Stirnfläche des Drehbefestigungselements.
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Zur Befestigung des Drehbefestigungselements an dem Kragen bzw. an der Öffnung wird vorgeschlagen, dass der Fortsatz nach außen weisend umgebogen ist. Zunächst wird der Fortsatz in nicht verformter Form in die Öffnung eingesetzt und kann anschließend um den Kragen herum gebogen wurde. Dies kann mittels eines geeigneten Werkzeugs, beispielsweise eines Dornes erfolgen.
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Eine besonders große Aufnahme von Axialkräften ist dann möglich, wenn der Fortsatz vollständig umlaufend einen geschlossenen Ring bildet. In diesem Fall liegt der Fortsatz umlaufend an dem Kragen an.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Kragen oberflächenbündig zum Flachteil gebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass die axiale Erstreckung des Fortsatzes minimiert werden kann. Außerdem wird die Auflagefläche des stirnseitigen Endes des Drehbefestigungselements auf dem Flachteil und dem Kragen maximiert. Dies führt zu einem optimierten Übergangswiderstand zwischen Drehbefestigungselement und Flachteil.
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Auch ist es möglich, dass der Kragen mit einem Versatz zur Oberfläche des Flachteils an der inneren Mantelfläche der Öffnung angeordnet ist. Hierdurch kann die für die Befestigung eines Anschlusses an dem Drehbefestigungselement wirksame Fläche ggf. vergrößert werden, insbesondere wenn das Drehbefestigungselement eine Mutter ist, kann die Länge des Gewindes vergrößert werden.
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Für eine optimierte Kraftübertragung von Axialkräften wird vorgeschlagen, dass der Kragen den Umfang der Öffnung vollständig umläuft. Darüber verläuft der Kragen im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Flachteils mit einer Erstreckung radial zum Inneren der Öffnung. Dies erleichtert die Drehbarkeit des Drehbefestigungselements in der Öffnung.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass sich der Kragen radial zum Inneren der Öffnung verlaufend verjüngt. Dies vereinfacht es, den Fortsatz um den Kragen herum zu formen, insbesondere um den Kragen herum zu biegen. Außerdem wird dadurch die Drehbewegung des Drehbefestigungselements in der Öffnung erleichtert und ein radiales Spiel kann ermöglicht werden. Dabei ist insbesondere die dem Drehbefestigungselement abgewandte Wand des Kragens geneigt und die dem Drehbefestigungselement zugewandte Wand des Kragens parallel zur Oberfläche des Flachteils verlaufend.
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Auch wird vorgeschlagen, dass der Fortsatz des Drehbefestigungselements derart um den Kragen geformt ist, dass eine axiale und/oder radiale Verschiebung des Drehbefestigungselements gegenüber dem Flachteil begrenzt ist. Axial und/oder radial kann das Drehbefestigungselement mit einem gewissen Spiel bewegt werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die nach außen weisende Kontur des Fortsatzes nicht identisch zur Kontur des Kragens ist, sondern insbesondere in axialer Richtung ein größerer Abstand zwischen der Unterseite des Drehbefestigungselements und dem umgebogenen Ende des Fortsatzes gebildet ist, als die Wandstärke des Kragens. Durch das Spiel ist ein Verdrehen des Drehbefestigungselements gegenüber dem Flachteil erleichtert. Der Kragen nimmt Axialkräfte des Drehbefestigungselements auf. Außerdem nimmt der Kragen Radialkräfte des Drehbefestigungselements auf. Drehmomente werden durch den Kragen jedoch nicht aufgenommen, sodass das Drehbefestigungselement in dem Kragen gehalten sowie drehbar in dem Kragen angeordnet ist.
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Der Fortsatz kann mittels Kaltverformung um den Kragen gebogen sein. Dies ist ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren und kann beispielsweise mittels eines Dornes erfolgen.
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Das Flachteil ist an einem Kabelschuh gebildet, insbesondere kann dies ein Reibschweißkabelschuh und ein Crimpkabelschuh sein. Das bedeutet, dass auf der einen Seite mittels Reibschweißen oder mittels Vercrimpen ein Kabel oder ein Anschlussteil an dem Flachteil angeordnet werden kann und andererseits mittels des Drehbefestigungselements ein weiteres Anschlusselement an dem Kabelanschlusselement. Auch ist es möglich, dass das Flachteil an einem Ultraschweiß-Kabelschuh gebildet ist. Hier kann beispielsweise mittels Ultraschallschweißen ein Kabel an dem Flachteil angeordnet werden. Vorzugsweise ist der Kabelschuh so gebildet, dass er zur Befestigung eines Aluminiumkabels vorgesehen ist, insbesondere mittels Reibschweißen oder Ultraschallschweißen. Auf der anderen Seite kann mittels des Drehbefestigungselement vorzugsweise ein Kupferkabel an dem Kabelanschlusselement befestigt werden. Somit bietet das Kabelanschlusselement eine Verbindungstechnologie zur Verbindung von Kabeln aus unterschiedlichen Metallen, insbesondere aus Aluminium und Kupfer bzw. den jeweiligen Legierungen hieraus.
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Ein weiterer Gegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung nach Anspruch 10.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1a ein als Mutter gebildetes Drehbefestigungselement;
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1b ein als Bajonette-Verschluss gebildetes Drehbefestigungselement;
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2a das Drehbefestigungselement gemäß 1a lose an dem Flachteil angeordnet;
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2b ein Drehbefestigungselement gemäß 1b lose in einem Flachteil angeordnet;
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3a ein Drehbefestigungselement gemäß 1a, verliersicher an dem Flachteil angeordnet;
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3b ein Drehbefestigungselement nach 1b, verliersicher an dem Flachteil angeordnet.
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1a zeigt eine Mutter 2 als Drehbefestigungselement. Die Mutter 2 weist ein Innengewinde 4 auf. An einem stirnseitigen Ende 6 der Mutter 2 ist ein Flansch 8 angeordnet.
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Ausgehend von dem stirnseitigen Ende 6 erstreckt sich axial zur Drehachse 10 der Mutter 2 ein Fortsatz 12. Der Fortsatz 12 ist frei von einem Innengewinde 4. Der Durchmesser des Fortsatzes 12 ist größer als der Durchmesser der Mutter 2 im Bereich des Innengewindes 4.
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1b zeigt ein weiteres Drehbefestigungselement in Form eines Bajonette-Verschlusses. Das Drehbefestigungselement 14 hat an seinem stirnseitigen Ende 16 einen umlaufenden Flansch 18. Ausgehend vom stirnseitigen Ende 16 erstreckt sich ein Fortsatz 20 in axialer Richtung axial zur Drehachse 22 des Drehbefestigungselements 14. Oberhalb des Flansches 18, auf der dem Fortsatz 20 abgewandten Seite befindet sich eine helixförmige Öffnung 24 in der Außenwand des Drehbefestigungselements 14, welche in einer Raste 24a mündet.
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2a zeigt die Mutter 2 gemäß 1a an einem Flachteil 26. Das Flachteil 26 hat eine Öffnung 28. Entlang einer Oberkante der Öffnung 28 verläuft ein Kragen 38. Der Kragen 38 erstreckt sich radial nach innen zum Inneren der Öffnung 28 hin. Zu erkennen ist, dass der Kragen 38 sich in Richtung des Inneren der Öffnung 28 verjüngt. Wenn die Schlüsselweite der Mutter 2 größer ist als die Öffnung 28, kann der Flansch 8 auch entfallen.
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In der 2a ist ferner zu erkennen, dass die Mutter 2 mit dem Fortsatz 12 derart in die Öffnung 28 eingeschoben ist, dass der Fortsatz 12 über den Kragen 38 hinaus in das Innere der Öffnung 28 ragt.
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Ähnliches ist in der 2b dargestellt. Hier ist der Fortsatz 20 des Drehbefestigungselements 4 ebenfalls in die Öffnung 28 eingesetzt. Zu erkennen ist auch hier, dass der Flansch 18 wie der Flansch 8 auch auf der Oberfläche des Flachteils 26 aufliegt.
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3a zeigt die Mutter 2 in einem verpressten Zustand. Dieser ergibt sich daraus, dass der Fortsatz 12 radial nach außen weisend derart um den Kragen 38 gebogen ist, dass die Unterseite 6 und der Fortsatz 12 den Kragen 38 entlang drei Seiten umgreifen.
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Entsprechendes ist in der 3b gezeigt. Dort ist der Fortsatz 20 derart umgebogen, dass er den Kragen 38 umgreift. Das Umbiegen des Fortsatzes 20 bzw. des Fortsatzes 12 kann mittels eines Dorns erfolgen, der in die Öffnung des Fortsatzes 12 bzw. 20 eingeschoben wird. Gleichzeitig wird eine Axialkraft auf die Mutter 2 bzw. auf das Drehbefestigungselement 14 von oben ausgeübt, sodass der Dorn den Fortsatz 12 bzw. 20 nach außen treiben kann, um den Kragen 38 zu umgreifen.
