DE102014119116B4

DE102014119116B4 - Crimpkontakt und Verbindungsanordnung mit einem Crimpkontakt

Info

Publication number: DE102014119116B4
Application number: DE102014119116.1A
Authority: DE
Inventors: Dawid Szymura; Sven Reinhard
Original assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Current assignee: Amphenol Tuchel Electronics GmbH
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: WO2016096109A1; DE102014119116A1

Abstract

Crimpkontakt (1) zum Anschluss eines ummantelten Litzenleiters (10), wobei der Crimpkontakt (1) über einen Anschlussabschnitt (2) für den Litzenleiter (10) verfügt und der Anschlussabschnitt (2) drei nebeneinander angeordnete Crimpabschnittsbereiche (2a, 2b, 2c) umfasst, wobei der erste Crimpabschnittsbereich (2a) zum Crimpen der Litzen im endseitig abisolierten Bereich des Litzenleiters (10) ausgebildet ist, der zweite Crimpabschnittsbereich (2b) zum Crimpen des Kabelmantels (11) des Litzenleiters (10) vorgesehen ist und der dritte Crimpabschnittsbereich (2c) eine am steckseitigen Ende (8) umlaufende Dichtkontur (4) in Form eines innen umlaufenden Kragens (4) zum radialen Abdichten des Kabelmantels (11) aufweist und wobei der Innendurchmesser im ersten Crimpabschnittsbereich (2a) kleiner ist, als der Innendurchmesser im zweiten Crimpabschnittsbereich (2b) und wobei der Außendurchmesser im ersten Crimpabschnittsbereich (2a) kleiner ist, als der Außendurchmesser im zweiten Crimpabschnittsbereich (2b) und im zweiten Crimpabschnittsbereich (2b) eine radial umlaufende Ausnehmung (7a) zur bestimmungsgemäßen Aufnahme eines Dichtungsringes (7) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Crimpkontakt mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie eine Verbindungsanordnung gemäß den Merkmalen von Anspruch 6.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen Crimpkontakt zum dichten Anschluss einer Aluminiumleitung.
Angesichts ständig steigender Rohstoffkosten gewinnt Aluminium neben Kupfer als Ersatzwerkstoff bei der Verwendung von elektrischen Leitungen und Kabeln immer mehr an Bedeutung. Insbesondere für Anwendungen im Bereich der Kraftfahrzeuge werden Aluminiumleiter verwendet, da damit erhebliche Gewichtseinsparungen in der Größenordnung von 40 % im Vergleich zu Kupferleitungen erzielt werden können. Die Herstellung einer betriebssicheren, dauerfesten und elektrisch gut leitenden Verbindung eines Aluminiumleiters mit einem Kontaktstück, wie beispielsweise einem Kabelschuh oder einem Crimpkontakt, stellt nach wie vor eine große Herausforderung dar, da sich auf metallisch blankem Aluminium oder Aluminiumlegierungen innerhalb kürzester Zeit eine vergleichsweise harte, elektrisch isolierende Oxidschicht ausbildet.
Aus der US 4,908,943 A ist beispielsweise ein Verfahren bekannt, für die Kontaktierung eines isolierten Aluminiumkabels mit einem Kontaktstück. Gemäß dieser Lehre wird auf ein abisoliertes Endstück des Kabels zunächst eine einseitig geschlossene Hülse aufgeschoben und mit dem abisolierten Endstück des Kabels entsprechend verpresst. Das auf diese Weise vorkonfektionierte Endstück des Kabels wird dann in eine Gussform eingebracht. In der Gussform wird ein Kontaktstück an das vorkonfektionierte Kabel wiederum angeschlossen.
Aus der US 2006/0102375 A1 ist ein Kontaktstück für die Verbindung mit einem Aluminiumkabel bekannt. Dieses ist so ausgebildet, dass der dem Kabel zugewandte Bereich des Kontaktstückes eine mehrfach in ihrem Durchmesser abgestufte Sacklochbohrung aufweist, in der das Aluminiumkabel eingeführt wird und dann mit dem Kontaktstück geeignet verpresst wird.
Das aus mehreren Lagen bestehende Kabel muss allerdings vor der Konfektionierung mit dem Kontaktstück ebenfalls stufenförmig hergerichtet werden, was nachteilig ist und zusätzliche Herstellkosten verursacht. Hierzu werden die einzelnen Lagen des Kabels in den Kontaktbereich mit unterschiedlichem Abstand von der Stirnfläche des Kabels angeschnitten. Ein solcher aufwendiger Vorgang soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung verhindert werden.
Aus der US 2,806,215 A ist ein weiteres Verfahren bekannt, für die Kontaktierung eines isolierten Aluminiumkabels mit einem Kontaktstück. In dieser Offenbarung wird gelehrt, dass auf ein abisoliertes Endstück des Kabels zunächst eine einseitig geschlossene Hülse mit abgestuftem Innendurchmesser derart auf das zu kontaktierende Kabel aufgeschoben wird, dass der Bereich der Hülse mit dem geringeren Innendurchmesser den abisolierten Bereich des' Kabels und den Bereich der Hülse mit größerem Innendurchmesser die anschließende Isolierung des Kabels umschließt. Anschließend wird die auf das Kabel aufgeschobene Hülse mit dem Kabel verpresst. Das Endstück der Hülse wird durch Löten mit einem Kontaktstück verbunden.
Aus der DE 102 23 397 B4 ist ein alternatives Verfahren bekannt, bei dem in einem flüssigen Zinnbad die Stirnseite eines aus vielen Einzelleitern bestehendes Aluminiumlitzenkabel durch eine Sonotrode mit Ultraschall beaufschlagt wird, wodurch die Aluminiumoxid-Schicht der Einzelleiter aufgebrochen werden soll.
Aus der DE 103 46 160 B3 ist ein weiteres Verfahren bekannt, bei dem eine Verbindung zur Kontaktierung eines Aluminiumkabels vorgeschlagen wird, bei denen eine oben offene Kontaktklemme über die abisolierten Einzelleiter des Aluminiumkabels geschoben und durch die von dem Kabelende abgewandten Bohrungsöffnung vermittels einer Sonotrode Ultraschall verzinnt wird.
Auch die beiden zuvor genannten Verfahren sind aufwendig und verlangen neben zusätzlichen Materialien auch die Bearbeitung mit einer Ultraschallverzinnung.
Aus den Dokumenten US 2013/0344723 A1 , JP 2014-164922 A , DE 102 02 102 A1 und DE 198 43 886 A1 sind weitere Lösungen zu Kontaktanordnungen bekannt.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine betriebssichere, dauerfeste und elektrisch gut leitende Verbindung eines, insbesondere aus Aluminium bestehenden Kabels mit einem Kontaktstück herzustellen, was ferner kostengünstig herstellbar ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die mit dem Crimpkontakt herzustellende Verbindung dauerhaft abzudichten, insbesondere gegen Feuchtigkeits- und Flüssigkeitseintritt abzudichten.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst.
Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Crimpkontakt mit mehreren Crimpanschlussbereichen vorzusehen, die entsprechend den technischen Funktionen auf das Crimpen einer Litzenleitung bzw. eines Aluminiumlitzenleiters abgestimmt sind. Insofern wird ein erster Crimpabschnittsbereich vorgesehen, der an seiner Innenseite eine geeignete Kontur zum Durchdringen der Oxidschichten aufweist. An diesen ersten Crimpabschnittsbereich schließt sich ein weiterer Crimpabschnittsbereich an, der dem Crimpen des Mantelabschnittes des Litzenleiters dient. An diesen zweiten Crimpabschnittsbereich schließt sich ein dritter Crimpabschnittsbereich an, der vorzugsweise endseitig am Crimpkontakt vorgesehen ist und so ausgebildet ist, dass er sowohl der Abdichtung als auch der Zugentlastung des Litzenleiters dient.
Erfindungsgemäß wird daher ein Crimpkontakt zum Anschluss eines ummantelten Litzenleiters vorgeschlagen, wobei der Crimpkontakt über einen Anschlussabschnitt für den Litzenleiter verfügt und der Anschlussabschnitt drei nebeneinander angeordnete, vorzugsweise in Reihe angeordnete Crimpabschnittsbereiche umfasst, wobei der erste Crimpabschnittsbereich zum Crimpen der Litzen im endseitig abisolierten Bereich des Litzenleiters ausgebildet ist, der zweite Crimpabschnittsbereich zum Crimpen des Mantels des Litzenleiters vorgesehen ist und der dritte Crimpabschnittsbereich eine Dichtkontur zum radialen Abdichten des Mantels aufweist.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Crimpkontakt als zylindrischer, von einer Kammerwand umschlossener Aufnahmeraum ausgebildet ist, der radial umlaufend vollständig geschlossen ist. Ein solcher Kontakt kann demzufolge als gedrehter Kontakt hergestellt werden und bildet lediglich die einsteckseitige Öffnung als Öffnung zum Außenraum hinaus.
Da wie zuvor erwähnt, im dritten Crimpabschnittsbereich eine Dichtkontur zum radialen Abdichten des Litzenleiters bzw. des Mantels des Litzenleiters vorgesehen ist, wird durch gemeinsames Crimpen des zweiten und dritten Crimpabschnittsbereiches eine vollständige Abdichtung des Aufnahmeraumes erzielt, in dem der erste Crimpabschnittsbereich die metallisch abisolierten Litzenleiter aufnimmt.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn die Kammerwand im Bereich des ersten und zweiten Crimpabschnittbereiches im Wesentlichen die gleiche Wandstärke aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist daher vorgesehen, dass der Innendurchmesser im ersten Crimpabschnittsbereich kleiner ist als der Innendurchmesser im zweiten Crimpabschnittsbereich.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der Außendurchmesser im ersten Crimpabschnittsbereich kleiner ist als der Außendurchmesser im zweiten Crimpabschnittsbereich.
Auf diese Weise kann eine gestufte Form des Außenmantels erzielt werden, wobei die Dicke der Kammerwand im Wesentlichen gleich bleibt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Innenwand der Kammerwand im ersten Crimpabschnittsbereich eine Vielzahl von Rillen mit jeweils dazwischenliegenden zahnartigen Kämmen aufweist. Durch die Ausbildung von Rillen und Kämmen weist die Innenwand im ersten Crimpabschnittsbereich eine geeignete Kontur zum Aufbrechen der Oxidschichten auf den Aluminiumlitzenleitern auf.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Rillen und/oder die Kämme innen radial umlaufend an der Innenwand der Kammerwand ausgebildet sind. Durch geeignete geometrische Ausformung der Rillen und Kämme kann abgestimmt auf das aufzunehmende Aluminiumkabel eine solche Kontur vorgesehen werden, die eine besonders gute Anlage der Litzenleiter beim und nach dem Verpressen des ersten Crimpabschnittsbereiches zur Folge hat.
Mit Vorteil kann vorgesehen sein, dass im zweiten Crimpabschnittsbereich eine radial umlaufende Ausnehmung vorgesehen ist zur bestimmungsgemäßen Aufnahme eines Dichtungsringes. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch bei Alterung des Kabelmantels und bei möglichem Versagen der Dichtkontur im dritten Crimpabschnittsbereich der zuvor erwähnte Dichtungsring den ersten Crimpabschnittsbereich vor Eintritt von Flüssigkeiten oder Feuchtigkeit schützt.
Es ist weiter mit Vorteil vorgesehen, dass der dritte Crimpabschnittsbereich die Dichtkontur, vorzugsweise am einsteckseitigen Ende in der Form eines radial innen umlaufenden Kragens ausbildet, da beim Crimpen des besagten Crimpabschnittsbereiches dieser in den Kabelmantel dichtend eingreift und so einerseits der Dichtfunktion und andererseits der Zugentlastung des Litzenleiters dient. Durch diese besonders effiziente Ausgestaltung des Crimpkontaktes werden verschiedene Funktionen durch die einzelnen Crimpabschnittsbereiche nicht nur räumlich, sondern auch funktional getrennt. Somit kann mit geeigneten Crimpwerkzeugen jeder Crimpabschnittsbereich so gecrimpt und mit einer entsprechenden Crimpkraft beaufschlagt werden, dass die dem Crimpabschnittsbereich zugeordnete Funktion optimal erfüllt wird. So kann z. B. im ersten Crimpabschnittsbereich eine entsprechend hohe Crimpkraft eingebracht werden, dass die Litzenleiter derartig verpresst werden, dass eine gasdichte oder nahezu gasdichte Verbindung im Bereich des ersten Crimpabschnittsbereiches erfolgt. Andererseits kann der zweite Crimpabschnittsbereich und der dritte Crimpabschnittsbereich durch ein gemeinsames Werkzeug geeignet so verpresst werden, dass der Kabelmantel zwar gehalten und verpresst ist, jedoch nicht beschädigt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zwischen einem Litzenleiter und einem wie zuvor beschriebenen Crimpkontakt, wobei der erste Crimpabschnittsbereich so auf die Litzen des Litzenleiters gepresst wurde, dass die außen liegenden Litzen in die Rillen deformiert wurden und die Kämme, die ggf. vorhandenen Oxidschichten an der Oberfläche der Litzen durchdrungen haben.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform der Verbindungsanordnung wird vorgesehen, dass der Litzenleiter als ein Aluminiumlitzenleiter ausgebildet ist. Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Crimpkontakt ebenfalls aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einem hohen Aluminiumanteil von größer 60 % ausgebildet ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht und eine Schnittansicht durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Crimpkontaktes;
2 ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel ähnlich der 1 in einer Seiten- und Schnittansicht;
3 eine perspektivische Ansicht des Crimpkontaktes aus 2 zusammen mit einem beispielhaften Aluminiumlitzenleiter.

In der 1 ist eine Seiten- und Schnittansicht eines Crimpkontaktes 1 gezeigt. Der Crimpkontakt 1 dient dem Anschluss eines wie in 3 beispielhaft dargestellten ummantelten Litzenleiters 10. Im Folgenden werden die 1 bis 3 gemeinsam beschrieben und gleiche Bezugszeichen weisen auf technisch gleiche funktionelle und/oder strukturelle Merkmale hin.
Die gezeigten Crimpkontakte 1 verfügen über einen Anschlussabschnitt 2 zur Aufnahme des Litzenleiters 10. Wie in 3 ersichtlich, weist der Litzenleiter 10 einen Mantel 11 auf, der die Litzen des Litzenleiters 10 umgibt.
Der Anschlussabschnitt 2 der Crimpkontakte 1 weist drei nebeneinander angeordnete Crimpabschnittsbereiche 2a, 2b, 2c auf. Der erste Crimpabschnittsbereich 2a dient dem Crimpen der Litzen im endseitig abisolierten Bereich des Litzenleiters 10. Der zweite Crimpabschnittsbereich 2b dient dem Crimpen des Mantels 11 des Litzenleiters 10 und der dritte Crimpabschnittsbereich 2c weist eine Dichtkontur 4 zum radialen Abdichten des Mantels 11 auf. Das radiale Abdichten des Mantels 11 kann auf die beiden folgenden Arten einzeln oder kumuliert erfolgen. Mit Bezug auf 1 ist im zweiten Crimpabschnittsbereich 2b eine radial umlaufende Ausnehmung 7a zur Aufnahme eines Dichtungsringes 7 vorgesehen.
Alternativ ist, wie in 2 dargestellt, im dritten Crimpabschnittsbereich 2c die Dichtkontur 4 am einsteckseitigen Ende 8 in Form eines radial innen umlaufenden Kragens 4a ausgebildet. Der Kragen 4a wird beim Crimpen dieses Crimpabschnittsbereiches 2c in den Kabelmantel 11 dichtend eingedrückt und dient so der Dichtfunktion und Zugentlastung des Litzenleiters 10.
Wie ferner in der 1 deutlich zu erkennen ist, weist die Innenwand 6 der Kammerwand 5 im ersten Crimpabschnittsbereich 2a eine Vielzahl von Rillen 6a mit jeweils dazwischenliegenden zahnartigen Kämmen 6b auf. Die Rillen 6a und Kämme 6b sind innen radial umlaufend an der Innenwand 6 der besagten Kammerwand 5 ausgebildet.
Wie ebenfalls zu erkennen ist, ist der Anschlussabschnitt 2 als zylindrischer, von der Kammerwand 5 umschlossener Aufnahmeraum ausgebildet. Aufgrund der Umfangs geschlossenen Form des Anschlussabschnittes 2, lässt sich der erste Crimpabschnittsbereich 2a mittels der zuvor genannten Dichtkontur 4 gegenüber Eindringen von Feuchtigkeit oder Wasser abdichten.
Weiter zu erkennen ist, dass der Innendurchmesser im ersten Crimpabschnittsbereich 2a kleiner ist als der Innendurchmesser im zweiten Crimpabschnittsbereich 2b. Als Innendurchmesser wird im Wesentlichen der Durchmesser verstanden, der zwischen jeweils der durch die spitzen der Kämme 6b ausgebildeten Hüllkurve definiert wird. Während der Innendurchmesser im Crimpabschnittsbereich 2b durch den Abstand zwischen den Innenwänden 6 der Kammerwand 5 definiert ist. Auf Grund der zylindrischen Form ist der jeweilige Innendurchmesser in dem jeweiligen Crimpabschnittsbereich im Wesentlichen konstant.
Wie ferner in den 1 bis 3 zu erkennen ist, ist der Außendurchmesser im ersten Crimpabschnittsbereich 2a kleiner als der Außendurchmesser im zweiten Crimpabschnittsbereich 2b.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. So kann z. B. der Crimpkontakt statt aus einer Aluminiumlegierung auch aus einer anderen Legierung mit crimpfähigen Eigenschaften gebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: Crimpkontakt
2: Anschlussabschnitt
2a: erster Crimpabschnittsbereich
2b: zweiter Crimpabschnittsbereich
2c: dritter Crimpabschnittsbereich
4: Dichtkontur
4a: Kragen
5: Kammerwand
6: Innenwand
6a: Rillen
6b: Kämmen
7: Dichtungsring
7a: Ausnehmung
8: steckseitiges Ende
10: Litzenleiter
11: Kabelmantel

Claims

Crimpkontakt (1) zum Anschluss eines ummantelten Litzenleiters (10), wobei der Crimpkontakt (1) über einen Anschlussabschnitt (2) für den Litzenleiter (10) verfügt und der Anschlussabschnitt (2) drei nebeneinander angeordnete Crimpabschnittsbereiche (2a, 2b, 2c) umfasst, wobei der erste Crimpabschnittsbereich (2a) zum Crimpen der Litzen im endseitig abisolierten Bereich des Litzenleiters (10) ausgebildet ist, der zweite Crimpabschnittsbereich (2b) zum Crimpen des Kabelmantels (11) des Litzenleiters (10) vorgesehen ist und der dritte Crimpabschnittsbereich (2c) eine am steckseitigen Ende (8) umlaufende Dichtkontur (4) in Form eines innen umlaufenden Kragens (4) zum radialen Abdichten des Kabelmantels (11) aufweist und wobei der Innendurchmesser im ersten Crimpabschnittsbereich (2a) kleiner ist, als der Innendurchmesser im zweiten Crimpabschnittsbereich (2b) und wobei der Außendurchmesser im ersten Crimpabschnittsbereich (2a) kleiner ist, als der Außendurchmesser im zweiten Crimpabschnittsbereich (2b) und im zweiten Crimpabschnittsbereich (2b) eine radial umlaufende Ausnehmung (7a) zur bestimmungsgemäßen Aufnahme eines Dichtungsringes (7) vorgesehen ist.
Crimpkontakt (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt (2) als zylindrischer von einer Kammerwand (5) umschlossener Aufnahmeraum ausgebildet ist.
Crimpkontakt (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (6) im ersten Crimpabschnittsbereich (2a) eine Vielzahl von Rillen (6a) mit jeweils dazwischenliegenden zahnartigen Kämmen (6b) aufweist.
Crimpkontakt (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (6a) und/oder die Kämme (6b) radial umlaufend an der Innenwand (6) der Kammerwand (5) ausgebildet sind.
Crimpkontakt (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkontur (4) am steckseitigen Ende (8) so ausgebildet ist, dass diese beim Crimpen dieses Crimpabschnittsbereich (2c) in den Kabelmantel dichtend eingreift und der Dichtfunktion und Zugentlastung des Litzenleiters (10) dient.
Verbindungsanordnung zwischen einem Litzenleiter (10) und einem Crimpkontakt (1) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der erste Crimpabschnittsbereich (2a) so auf die. Litzen des Litzenleiters (10) gepresst wurde, dass die außenliegenden Litzen in die Rillen (6a) deformiert wurden und die Kämme (6b) die ggf. vorhandenen Oxidschichten an der Oberfläche der Litzen durchdrungen haben.
Verbindungsanordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (10) Aluminiumlitzen aufweist und/oder der Crimpkontakt (1) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einem Aluminiumanteil größer 60 % ist.