DE102014220771A1

DE102014220771A1 - Method and device for producing an electrically conductive press connection between a conductor and a contact element and arrangement comprising a conductor and a contact element

Info

Publication number: DE102014220771A1
Application number: DE102014220771.1A
Authority: DE
Inventors: Helge Schmidt; Uwe Bluemmel; Maik Schaefer
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2016-04-14
Anticipated expiration: 2034-10-15
Also published as: DE102014220771B4

Abstract

Um eine Pressverbindung zwischen einem Leiter (1) und einem Kontaktelement (2) stabiler zu machen, weist der Leiter (1) beim Zusammenfügen eine andere Temperatur auf als das Kontaktelement (2). Dies bewirkt, dass sich das wärmere der beiden im zusammengefügten Zustand zusammenzieht und/oder das kältere ausdehnt, so dass sich zwischen den beiden ein mechanischer Druck, der die beiden zusammenpresst, aufbaut. Eine entsprechende Anordnung (8) ist dadurch gekennzeichnet, dass im Presssitz der Leiter (1) und/oder das Kontaktelement (2) gegenüber ihrem Zustand beim Zusammenfügen kontrahiert und/oder expandiert sind. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine einer Fügeeinrichtung (120), mit der das Kontaktelement (2) mit dem Leiter (1) zusammengefügt wird, vorgelagerte Einrichtung (110) zur Temperaturgebung, in der dem Leiter (1) und/oder dem Kontaktelement (2) eine vorbestimmte Temperatur gegeben wird, so dass das Kontaktelement (2) in der Fügeeinrichtung (120) eine andere Temperatur aufweist als der Leiter (1).In order to make a press connection between a conductor (1) and a contact element (2) more stable, the conductor (1) during assembly has a different temperature than the contact element (2). This causes the warmer of the two to contract in the assembled state and / or expands the colder, creating a mechanical pressure between the two that compresses the two. A corresponding arrangement (8) is characterized in that in the press fit the conductor (1) and / or the contact element (2) are contracted and / or expanded with respect to their state during assembly. A device according to the invention comprises a joining device (120), with which the contact element (2) is joined to the conductor (1), upstream device (110) for temperature regulation, in which the conductor (1) and / or the contact element (2) a predetermined temperature is given, so that the contact element (2) in the joining device (120) has a different temperature than the conductor (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrisch leitenden Pressverbindung zwischen einem Leiter und einem Kontaktelement sowie eine Anordnung umfassend einen Leiter und ein Kontaktelement, die durch eine einen Presssitz aufweisende Pressverbindung elektrisch leitend miteinander verbunden sind. The invention relates to a method and a device for producing an electrically conductive press connection between a conductor and a contact element, and to an arrangement comprising a conductor and a contact element, which are connected to one another in an electrically conductive manner by a press connection having a press fit.

Pressverbindungen zwischen einem Leiter und einem Kontaktelement sind in vielen Bereichen zu finden. Vor allem bei Leitern mit kleinem Querschnitt und/oder bei hohen mechanischen Beanspruchungen kommt es häufig dazu, dass sich die elektrische Verbindung zwischen dem Leiter und dem Kontaktelement im Lauf der Zeit verschlechtert. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, bei der diese Probleme weniger häufig auftreten. Press connections between a conductor and a contact element can be found in many areas. Especially with conductors with a small cross section and / or high mechanical stresses, it often happens that the electrical connection between the conductor and the contact element deteriorates over time. The object of the invention is therefore to provide a solution in which these problems occur less frequently.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Leiter beim Zusammenfügen eine andere Temperatur aufweist als das Kontaktelement. Dies bewirkt, dass sich das wärmere der beiden Bauteile im zusammengefügten Zustand zusammenzieht und/oder das kältere ausdehnt, so dass sich beim Ausgleich der Temperaturunterschiede zwischen den beiden ein mechanischer Druck, der die beiden zusammenpresst, aufbaut. Eine entsprechende Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Presssitz der Leiter und/oder das Kontaktelement gegenüber ihrem Zustand beim Zusammenfügen kontrahiert und/oder expandiert sind. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Fügeeinrichtung, mit der das Kontaktelement mit dem Leiter zusammengefügt wird, vorgelagerte Einrichtung zur Temperaturgebung, so dass das Kontaktelement in der Fügeeinrichtung eine andere Temperatur aufweist als der Leiter. This object is achieved in that the conductor during assembly has a different temperature than the contact element. This causes the warmer of the two components to contract in the assembled state and / or expands the colder, so that when balancing the temperature differences between the two, a mechanical pressure that compresses the two builds up. A corresponding arrangement is characterized in that the conductor and / or the contact element are contracted with respect to their state during assembly in the press fit and / or expanded. A device according to the invention comprises a joining device, with which the contact element is joined to the conductor, upstream device for temperature control, so that the contact element in the joining device has a different temperature than the conductor.

Die erfindungsgemäße Lösung kann durch die folgenden vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen verbessert werden. Die einzelnen Merkmale sind dabei jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden. The solution according to the invention can be improved by the following advantageous developments and refinements. The individual features are each independent of each other and can be combined with each other.

Ein erstes Bauteil, das ein zweites Bauteil im zusammengefügten Zustand umschließt oder umgibt, kann beim Zusammenfügen eine höhere Temperatur aufweisen als das zweite Bauteil. Das umschlossene zweite Bauteil hat dann entsprechend beim Zusammenfügen eine niedrigere Temperatur. Bei dem und nach dem Zusammenfügen findet ein Temperaturausgleich statt. Dadurch wird ein Presssitz erzeugt, in dem das zweite Bauteil in dem ersten Bauteil verpresst ist. Insbesondere kann ein Kontaktelement, das einen Leiter im zusammengefügten Zustand zumindest teilweise umgibt, eine höhere Temperatur aufweisen als der Leiter. A first component, which encloses or surrounds a second component in the assembled state, may have a higher temperature during assembly than the second component. The enclosed second component then has a correspondingly lower temperature during assembly. During and after assembly, a temperature compensation takes place. As a result, an interference fit is produced, in which the second component is pressed in the first component. In particular, a contact element which at least partially surrounds a conductor in the assembled state can have a higher temperature than the conductor.

Dem Leiter und/oder dem Kontaktelement kann in einem Schritt zur Temperaturgebung eine vorbestimmte Temperatur gegeben werden. Ein Schritt zur Temperaturgebung kann separat und von anderen Schritten unabhängig sein. The conductor and / or the contact element can be given a predetermined temperature in a step for temperature control. A step for temperature control may be separate and independent of other steps.

Die höhere der beiden Temperaturen kann insbesondere über einer maximal erlaubten Betriebstemperatur der zusammengefügten Anordnung liegen. Dadurch ist gewährleistet, dass beim Betrieb der Anordnung der durch die thermische Ausdehnung erzielte Effekt der Kompression nicht verloren geht. Insbesondere kann die höhere Temperatur mindestens 50 Kelvin, bevorzugt mehr als 100 Kelvin über der maximal erlaubten Betriebstemperatur liegen. Entsprechend kann auch die niedrigere der beiden Temperaturen niedriger liegen als die niedrigste erlaubte Betriebstemperatur, insbesondere 50 Kelvin, bevorzugt 100 Kelvin unter dieser minimalen Betriebstemperatur. The higher of the two temperatures may in particular be above a maximum permitted operating temperature of the assembled arrangement. This ensures that the effect of the compression achieved by the thermal expansion is not lost during operation of the arrangement. In particular, the higher temperature may be at least 50 Kelvin, preferably more than 100 Kelvin above the maximum permitted operating temperature. Accordingly, the lower of the two temperatures may be lower than the lowest permitted operating temperature, in particular 50 Kelvin, preferably 100 Kelvin below this minimum operating temperature.

Die höhere der beiden Temperaturen ist bevorzugt nicht höher als eine Temperatur, die zu Veränderungen in dem Material, beispielsweise zu Erweichungen oder zu Phasen- oder Gefügeumwandlungen führt, da diese unter Umständen den durch die Erfindung erzielten Effekt negativ beeinflussen. Entsprechend sollte auch die niedrigere Temperatur oberhalb solcher Umwandlungspunkte liegen. The higher of the two temperatures is preferably not higher than a temperature which leads to changes in the material, for example to softening or to phase or microstructural transformations, since these may adversely affect the effect achieved by the invention. Similarly, the lower temperature should be above such conversion points.

Eine erfindungsgemäß hergestellte Anordnung kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass das Metall Verfärbungen, beispielsweise bläuliche Verfärbungen, aufweist. Ferner kann eine aus Kunststoff bestehende Isolierung in der Nähe der Verbindungsstelle angeschmolzen sein. Unter dem Mikroskop können unter Unterständen durch den Schritt zur Temperaturgebung induzierte Gefügeveränderungen erkennbar sein. An arrangement produced according to the invention can be recognized, for example, by the fact that the metal has discolorations, for example bluish discoloration. Furthermore, a plastic insulation may be fused near the joint. Under the microscope, microstructure changes induced by the step for temperature control can be discernible.

Um zusätzlich einen besseren Halt zu erzielen, kann die höhere Temperatur insbesondere nahe einer Erweichungstemperatur des jeweiligen Materials liegen, so dass sich das Material leicht plastisch verformt. Auch eine Kaltverschweißungsdichte kann durch die Verwendung höherer Temperaturen erhöht werden. In order to additionally achieve a better grip, the higher temperature may in particular be close to a softening temperature of the respective material, so that the material deforms slightly plastically. Cold weld density can also be increased by using higher temperatures.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung können beide Bauteile, d.h. sowohl der Leiter wie auch das Kontaktelement, erwärmt werden, wobei beim Zusammenfügen der Leiter eine andere Temperatur als das Kontaktelement aufweist. Durch das Erwärmen können beispielsweise die Materialien erweicht werden, sodass zusätzlich zum durch den Temperaturunterschied erzeugten Presssitz eine einfache Verformbarkeit erzielt wird. Alternativ können beide Bauteile auch gekühlt werden, wobei auch hier beim Zusammenfügen verschiedene Temperaturen in den zwei Bauteilen herrschen. In an advantageous embodiment, both components, i. both the conductor and the contact element are heated, wherein when joining the conductor has a different temperature than the contact element. By heating, for example, the materials can be softened, so that in addition to the interference fit generated by the temperature difference, a simple deformability is achieved. Alternatively, both components can also be cooled, with different temperatures prevailing in the two components during assembly.

Die Temperaturdifferenz zwischen Leiter und Kontaktelement sollte mindestens 50 Kelvin, bevorzugt mindestens 100 Kelvin betragen. Je größer der Unterschied ist, desto stärker ist der zusätzliche Anpresseffekt. Der beste Wert kann in Abhängigkeit von den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien ermittelt werden. The temperature difference between conductor and contact element should be at least 50 Kelvin, preferably at least 100 Kelvin. The greater the difference, the stronger the additional pressure effect. The best value can be determined as a function of the thermal expansion coefficients of the materials.

Das Zusammenfügen kann durch Crimpen erfolgen. Dies stellt eine besonders einfache und kosteneffiziente Verbindungsmethode dar. The joining can be done by crimping. This represents a particularly simple and cost-effective connection method.

Der Leiter kann drahtförmig sein. Er kann Teil eines Kabels sein. Er kann aus mehreren Litzen bestehen, um eine einfache Verformbarkeit zu erreichen. Alternativ kann der Leiter als Einzelleiter ausgestaltet sein. The conductor can be wire-shaped. It can be part of a cable. It can consist of several strands to achieve a simple deformability. Alternatively, the conductor may be configured as a single conductor.

Das Kontaktelement kann als Crimpelement oder Crimphülse ausgestaltet sein. Es kann neben einem Abschnitt zur plastischen Verformung, insbesondere zum Vercrimpen mit dem Leiter, noch andere Abschnitte, insbesondere einen Kontaktabschnitt zur Kontaktierung eines externen Elements aufweisen. Das externe Element kann etwa ein Gegenkontaktelement sein. Der Kontaktabschnitt kann ein Steckabschnitt zur steckenden Verbindung mit dem externen Element sein. Das Kontaktelement und/oder der Leiter können Teil eines Verbinders, insbesondere eines Steckers sein. Der Verbinder kann noch andere Elemente, etwa weitere Kontaktelemente und/oder Leiter oder ein Gehäuse aufweisen. The contact element may be configured as a crimping element or crimping sleeve. In addition to a section for plastic deformation, in particular for crimping with the conductor, it may also have other sections, in particular a contact section for contacting an external element. The external element may be about a mating contact element. The contact portion may be a male portion for mating connection with the external member. The contact element and / or the conductor may be part of a connector, in particular a plug. The connector may have other elements, such as further contact elements and / or conductors or a housing.

Das Kontaktelement kann hülsenförmig sein. Es kann im zusammengefügten Zustand den Leiter teilweise oder ganz umschließen. Es können Tunnel oder Kanäle ausgebildet sein, in denen der Leiter aufgenommen ist. Dies kann eine besonders effiziente Verbindungsart darstellen. Die Hülse kann nur vorne und hinten offen und an den Seiten geschlossen sein. Alternativ kann die Hülse seitlich offen sein. The contact element may be sleeve-shaped. It can partially or completely enclose the conductor in the assembled state. Tunnels or channels may be formed in which the conductor is accommodated. This can be a particularly efficient way of connecting. The sleeve can only be open at the front and back and closed at the sides. Alternatively, the sleeve may be laterally open.

Um den durch die verschiedenen Temperaturen erzielten Effekt möglichst hoch zu halten, sollten der Leiter und das Kontaktelement sehr schnell zusammengefügt werden. Dadurch wird ein Temperaturausgleich zwischen den beiden auf ein Minimum reduziert. Vorzugsweise dauert das Zusammenfügen nicht länger als eine Sekunde, vorzugsweise weniger als 0,5 Sekunden. Je nach Größe, Wärmekapazitäten und Wärmetransfergeschwindigkeit kann dieser Wert auch nach oben oder unten abweichen. Um solche Geschwindigkeiten erzielen zu können, ist es vorteilhaft, wenn das Zusammenfügen automatisch, beispielsweise maschinell erfolgt. In order to keep the effect achieved by the different temperatures as high as possible, the conductor and the contact element should be joined together very quickly. This will minimize the temperature balance between the two. Preferably, the assembly does not take longer than one second, preferably less than 0.5 seconds. Depending on the size, heat capacity and heat transfer rate, this value may also deviate upwards or downwards. In order to be able to achieve such speeds, it is advantageous if the joining takes place automatically, for example by machine.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden das Zusammenfügen und der Schritt zur Temperaturgebung teilweise gleichzeitig durchgeführt. Beispielsweise kann eines der beiden Elemente noch weiter erwärmt oder gekühlt werden, während eine plastische Verformung schon teilweise begonnen hat. Dadurch kann Zeit gespart werden. Alternativ kann die Temperaturgebung auch schon abgeschlossen sein, wenn das Zusammenfügen stattfindet. Ein solcher Verfahrensablauf kann einfacher umzusetzen sein. In an advantageous embodiment, the joining together and the step of temperature control are partially performed simultaneously. For example, one of the two elements can be further heated or cooled, while plastic deformation has already partially begun. This can save time. Alternatively, the temperature setting can already be completed when the joining takes place. Such a procedure can be easier to implement.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Kontaktelement erwärmt. Dies kann auf verschiedene Arten erfolgen. Beispielsweise kann das Kontaktelement einen thermisch leitenden Kontakt mit einem heißen Element haben, so dass Wärme auf das Kontaktelement übertragen wird. Das Element kann fest sein. Das Kontaktelement kann auch Kontakt mit einer heißen Flüssigkeit, beispielsweise einem Öl, haben. Es kann etwa in ein Ölbad getaucht werden. In einer anderen Ausführungsform kann es mit Hilfe eines heißen Gases erwärmt werden. Als weitere Möglichkeiten gibt es beispielsweise ein Widerstandserhitzen, d. h. dass ein Strom durch das Kontaktelement geleitet wird, so dass das Kontaktelement sich erwärmt. Ein Stromfluss im Kontaktelement kann auch kontaktlos durch ein magnetisches Feld erzeugt werden, das wiederum mittels Induktion zu einem Stromfluss und somit zu einer Erwärmung im Kontaktelement führt. Alternativ oder zusätzlich kann Strahlung, beispielsweise Laserstrahlung von dem Kontaktelement absorbiert werden, um die Temperatur zu erhöhen. In an advantageous embodiment, the contact element is heated. This can be done in different ways. For example, the contact element may have a thermally conductive contact with a hot element, so that heat is transferred to the contact element. The element can be solid. The contact element may also be in contact with a hot liquid, such as an oil. It can be immersed in an oil bath. In another embodiment, it may be heated by means of a hot gas. As further options, there is, for example, a resistance heating, d. H. that a current is passed through the contact element, so that the contact element heats up. A current flow in the contact element can also be generated contactlessly by a magnetic field, which in turn leads to a current flow and thus to a heating in the contact element by means of induction. Alternatively or additionally, radiation, for example laser radiation, can be absorbed by the contact element in order to increase the temperature.

Um die Erwärmung des Kontaktelements zu erlauben, kann die Einrichtung zur Temperaturgebung eine Heizeinrichtung mit einer Aufnahme für das Kontaktelement umfassen. In order to allow the heating of the contact element, the means for temperature control may comprise a heater with a receptacle for the contact element.

Zusätzlich oder alternativ zur Erwärmung des Kontaktelements kann der Leiter gekühlt werden. Dies kann beispielsweise durch Kontakt mit einem kalten festen Element erfolgen. Auch der Kontakt mit einer kalten Flüssigkeit, beispielsweise das Eintauchen in eine kalte Flüssigkeit wie flüssiger Stickstoff kann zum Kühlen benutzt werden. Ferner kann der Leiter etwa durch Kontakt mit einem kühlen Gas oder durch einen Luftzug gekühlt werden. Insbesondere können die Leiter auch vor dem Zusammenfügen in einer kalten Umgebung gelagert worden sein, etwa in einem Kühlschrank. In addition or as an alternative to heating the contact element, the conductor can be cooled. This can be done for example by contact with a cold solid element. Even contact with a cold liquid, for example immersion in a cold liquid such as liquid nitrogen, can be used for cooling. Further, the conductor may be cooled by contact with a cool gas or draft. In particular, the conductors may also have been stored in a cold environment prior to assembly, for example in a refrigerator.

Um ein Kühlen zu ermöglichen, kann die Einrichtung zur Temperaturgebung eine Kühleinrichtung mit einer Aufnahme für den Leiter umfassen. In order to allow cooling, the means for temperature control may comprise a cooling device with a receptacle for the conductor.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die genannten Merkmale sind dabei jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem wie dies im Anwendungsfall nötig ist. In the following, the invention will be explained in more detail by way of example with reference to advantageous embodiments and further developments with reference to the drawings. The features mentioned are each independent of each other and can be combined with each other, depending on how this is necessary in the application.

Es zeigen: Show it:

1 eine schematische Perspektivansicht des Zusammenfügens des Leiters mit dem Kontaktelement; 1 a schematic perspective view of the assembly of the conductor with the contact element;

2 einen schematischen Querschnitt durch den Leiter, das Kontaktelement und die Vorrichtung während des Zusammenfügens; 2 a schematic cross section through the conductor, the contact element and the device during assembly;

3A eine schematische Darstellung eines Verfahrens bzw. einer Vorrichtung; 3A a schematic representation of a method or a device;

3B eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens bzw. der Vorrichtung; 3B a schematic representation of another embodiment of the method or the device;

4A–F Darstellungen einer simulierten Druckverteilung ohne und mit thermischem Unterschied beim Zusammenfügen; 4A -F representations of a simulated pressure distribution without and with thermal difference during assembly;

5A–F weitere Darstellungen von simulierten Druckverteilungen ohne und mit Temperaturunterschied beim Zusammenfügen. 5A -F further illustrations of simulated pressure distributions without and with temperature difference during assembly.

In den 1 und 2 ist das Zusammenfügen eines Leiters 1 mit einem Kontaktelement 2 dargestellt. Außerhalb des Verbindungsbereichs befindet sich der Leiter 1 dabei in einem Kabel 3, das außen noch eine Isolierung 4 aufweist. Der Leiter 1 besteht dabei vorzugsweise aus mehreren Einzelleitern in Form von Litzen. Dies erlaubt eine leichte Verformbarkeit. Das Kontaktelement 2 ist als Crimpelement oder Crimphülse ausgestaltet sein. Es hat neben einem Abschnitt zur plastischen Verformung, insbesondere zum Vercrimpen mit dem Leiter, noch andere Abschnitte, insbesondere einen Kontaktabschnitt zur Kontaktierung eines externen Elements. Das Kontaktelement 2 und/oder der Leiter 1 können später in einen Verbinder, insbesondere einen Stecker eingesetzt werden. Der Verbinder kann noch andere Elemente, etwa weitere Kontaktelemente 2 und/oder Leiter 1 oder ein Gehäuse aufweisen. In the 1 and 2 is the putting together of a leader 1 with a contact element 2 shown. Outside the connection area is the conductor 1 doing so in a cable 3 , the outside still an insulation 4 having. The leader 1 consists preferably of several individual conductors in the form of strands. This allows a slight deformability. The contact element 2 is designed as crimp or crimp sleeve. It has, in addition to a section for plastic deformation, in particular for crimping with the conductor, other sections, in particular a contact section for contacting an external element. The contact element 2 and / or the leader 1 can be used later in a connector, in particular a plug. The connector may have other elements, such as other contact elements 2 and / or ladder 1 or have a housing.

Vor diesem Verformschritt wird der Leiter 1 durch Abisolieren der Isolierung 4 freigelegt und anschließend in eine etwa U- oder V-förmige Aufnahme des Kontaktelements 2 eingelegt. Beim Zusammenfügen, d. h. beim Verformen, werden flügelartige Schenkel 5 des Kontaktelements 2 nach innen gebogen, so dass sich die Schenkel 5 berühren und den Leiter 1 umschließen. Dazu wird das Kontaktelement 2 mit dem Leiter 1 zusammen auf einen Amboss 6 aufgelegt und anschließend durch Verfahren eines Stempels 7 entlang einer Aktuationsrichtung A verformt. Dies erfolgt meist automatisch und mit hoher Geschwindigkeit. Der Stempel 7 übt eine hohe Kraft aus. Dadurch werden der Leiter 1 und das Kontaktelement 2 auch zumindest teilweise miteinander kaltverschweißt. Ferner übt das plastisch verformte Kontaktelement 2 auf den Leiter 1 eine kompressive Kraft aus, d. h. der Leiter 1 ist in dem Kontaktelement eingepresst. Before this deformation step, the conductor 1 by stripping the insulation 4 exposed and then in an approximately U- or V-shaped receptacle of the contact element 2 inserted. When joining, ie deforming, wing-like legs 5 of the contact element 2 bent inward, leaving the thighs 5 touch and the ladder 1 enclose. This is the contact element 2 with the conductor 1 together on an anvil 6 applied and then by the process of a stamp 7 deformed along an actuation direction A. This is usually done automatically and at high speed. The Stamp 7 exerts a high force. This will be the leader 1 and the contact element 2 also at least partially cold-welded together. Furthermore, the plastically deformed contact element exerts 2 on the ladder 1 a compressive force, ie the conductor 1 is pressed in the contact element.

Um die kompressive Kraft F und die Kaltverschweißungsdichte zu erhöhen, wurde vor dem in den 1 und 2 gezeigten Fügeschritt, in dem der Leiter 1 mit dem Kontaktelement 2 zusammengefügt wird, eine Temperaturdifferenz zwischen dem Leiter 1 und dem Kontaktelement 2 hergestellt. Beispielsweise wurde der Leiter 1 gekühlt und/oder das Kontaktelement 2 erwärmt. Dies führt dazu, dass das Kontaktelement 2 versucht sich nach dem Zusammenfügen zusammenzuziehen beziehungsweise der Leiter 1 versucht sich auszudehnen. Dies führt wiederum zu einer höheren kompressiven Kraft F, so dass die entstehende Anordnung 8, umfassend den Leiter 1 und das den Leiter 1 umschließende Kontaktelement 2, einen geringeren Übergangswiderstand und insbesondere eine höhere Langzeitstabilität aufweist. Wenn das Kontaktelement 2 erwärmt wird, kann dies auch dazu führen, dass es sich leichter verformen lässt, wodurch wiederum eine bessere Verbindung erzielt werden kann. In order to increase the compressive force F and the cold welding density, before in the 1 and 2 shown joining step in which the head 1 with the contact element 2 is joined, a temperature difference between the conductor 1 and the contact element 2 produced. For example, the leader became 1 cooled and / or the contact element 2 heated. This causes the contact element 2 tries to contract after joining together or the leader 1 tries to expand. This in turn leads to a higher compressive force F, so that the resulting arrangement 8th comprising the leader 1 and that the leader 1 enclosing contact element 2 , has a lower contact resistance and in particular a higher long-term stability. When the contact element 2 This can also cause it to deform more easily, which in turn can provide a better bond.

Die Erwärmung des Kontaktelements 2 kann durch verschiedene kontaktierende oder kontaktlose Methoden erfolgen, etwa durch Kontakt mit einem heißen Festkörper, einer heißen Flüssigkeit, einem heißen Gas, einem induzierten oder direkt angelegten Stromfluss oder durch die Absorption von Strahlung, insbesondere von Laserstrahlung. The heating of the contact element 2 can be done by various contacting or non-contact methods, such as by contact with a hot solid, a hot liquid, a hot gas, an induced or directly applied current flow or by the absorption of radiation, in particular laser radiation.

Das Kühlen des Leiters 1 kann ebenfalls durch verschiedene Methoden erfolgen, beispielsweise durch Kontakt mit einem kalten Festkörper, einer kalten Flüssigkeit oder einem kalten Gas. Cooling the conductor 1 can also be done by various methods, for example by contact with a cold solid, a cold liquid or a cold gas.

Die bevorzugten maximalen und minimalen Temperaturen sind durch die Materialeigenschaften bestimmt. So sollten etwa bestimmte Phasenübergangs- oder Erweichungstemperaturen nicht unter- bzw. überschritten werden. Die verwendeten Temperaturen sollten deutlich außerhalb des gewünschten Betriebstemperaturbereichs der Anordnung 8 liegen, da der erfindungsgemäße Effekt sonst während des Betriebs verloren gehen kann. Die Differenz zwischen den beiden Temperaturen kann je nach dem gewünschten Effekt anhand der thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien berechnet werden. Eine Temperaturdifferenz von 200 Kelvin hat in Versuchen mit Kupfer und Aluminium zu guten Ergebnissen geführt. The preferred maximum and minimum temperatures are determined by the material properties. For example, certain phase transition or softening temperatures should not be undershot or exceeded. The temperatures used should be well outside the desired operating temperature range of the device 8th Otherwise, the effect according to the invention can otherwise be lost during operation. The difference between the two temperatures can be calculated based on the thermal expansion coefficients of the different materials depending on the desired effect. A temperature difference of 200 Kelvin has led to good results in tests with copper and aluminum.

Eine durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Anordnung 8 umfassend einen Leiter 1 mit einem Kontaktelement 2, die durch eine einen Presssitz aufweisende Pressverbindung elektrisch leitend miteinander verbunden sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass im Presssitz der Leiter 1 und/oder das Kontaktelement 2 gegenüber ihrem Zustand beim Zusammenfügen kontrahiert und/oder expandiert sind. In einer erfindungsgemäßen Anordnung beruht der Presssitz zumindest teilweise auf thermischer Ausdehnung bzw. Kontraktion. Dies gilt natürlich für eine Anordnung 8 in einem Zustand, in dem sie für die Weiterverarbeitung oder den Einbau fertig ist, d.h. in einem Zustand, in dem sich ein thermisches Gleichgewicht zwischen dem Leiter 1 und dem Kontaktelement 2 eingestellt hat. Das Kontaktelement 2 ist hier hülsenförmig ausgestaltet. Es umgibt den Leiter 1 und presst ihn ein. Eine erfindungsgemäß hergestellte Anordnung 8 kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass sie durch einen Erwärmungsschritt erzeugte Verfärbungen am Metall, sogenanntes Anlaufen, aufweist. Auch Gefügeveränderungen können durch die Erwärmung und/oder das Abkühlen erzeugt worden sein und etwa in einem Querschnitt erkennbar sein. Auch können spezifische Erwärmungs- oder Abkühlmethoden charakteristische Spuren hinterlassen. So kann etwas das Erwärmen mit einem Laser zu typischen Veränderungen an der Oberfläche oder knapp unterhalb der Oberfläche führen. An arrangement produced by the method according to the invention 8th comprising a conductor 1 with a contact element 2 , which are electrically conductively connected to one another by a press-fit having a press fit, characterized in that the conductor in the press fit 1 and / or that contact element 2 contracted and / or expanded compared to their state during assembly. In an arrangement according to the invention, the press fit is based at least partially on thermal expansion or contraction. This of course applies to an arrangement 8th in a state where it is ready for further processing or installation, ie in a state in which there is a thermal equilibrium between the conductor 1 and the contact element 2 has set. The contact element 2 is designed here sleeve-shaped. It surrounds the ladder 1 and press him in. An arrangement produced according to the invention 8th For example, it can be recognized by having discolorations on the metal caused by a heating step, so-called tarnishing. Structural changes can also have been produced by the heating and / or the cooling and can be seen approximately in a cross section. Also, specific heating or cooling methods can leave characteristic traces. For example, heating with a laser can cause typical changes to the surface or just below the surface.

In den 3A und 3B sind erfindungsgemäße Verfahren V schematisch dargestellt. Mit Pfeilen ist der Produktionsfluss P dargestellt. Zu erkennen ist, dass einem Fügeschritt 20 ein Schritt zur Temperaturgebung 10 vorgelagert ist. In 3A ist der Schritt zur Temperaturgebung 10 vollständig vor dem Fügeschritt 20. In 3B überlappen die beiden zumindest teilweise. Beispielsweise kann ein Schritt zur Temperaturgebung 10, etwa ein Erwärmen, noch nicht vollständig abgeschlossen sein, wenn schon der Fügeschritt 20, beispielsweise ein Verformen des Kontaktelements 2 beginnt. In the 3A and 3B inventive method V are shown schematically. Arrows indicate the production flow P. It can be seen that a joining step 20 a step towards temperature control 10 is upstream. In 3A is the step to temperature 10 completely before the joining step 20 , In 3B the two overlap at least partially. For example, a step for temperature control 10 , such as a warming, not yet complete, if already the joining step 20 For example, a deformation of the contact element 2 starts.

Die Schemazeichnungen der 3A und 3B können auch als Schemazeichnungen für eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100 interpretiert werden. Die Vorrichtung 100 umfasst dabei eine Fügeeinrichtung 120 und eine der Fügeeinrichtung 120 vorgelagerte Einrichtung zur Temperaturgebung 110. Die thermische Behandlungseinrichtung 110 kann insbesondere eine Kühleinrichtung mit einer Aufnahme für den Leiter 1 und/oder eine Heizeinrichtung mit einer Aufnahme für das Kontaktelement 2 umfassen. Die Einrichtung zur Temperaturgebung 110 kann sich Teile der Vorrichtung 100 mit der Fügeeinrichtung 120 teilen. Beispielsweise können eine Halteeinrichtung oder eine Aufnahme geteilt werden. Der Schritt zur Temperaturgebung 10 in der thermischen Einrichtung zur Temperaturgebung 110 führt dazu, dass zumindest zu Beginn des Fügeschritts 20 in der Fügeeinrichtung 120 eine Temperaturdifferenz zwischen dem Leiter 1 und dem Kontaktelement 2 besteht. Beim anschließenden Abkühlen wird zusätzlicher Anpressdruck aufgrund der thermischen Angleichung zwischen den beiden Elementen erzeugt und die Verbindung dadurch verstärkt. Um den Effekt möglichst hoch zu halten, sollte der Fügeschritt 20 möglichst schnell vonstatten gehen, um einen thermischen Ausgleich vor dem endgültigen Zusammenfügen zu vermeiden. Bei den üblichen Leitungsquerschnitten von einigen Millimetern dauert der Fügeschritt weniger als eine Sekunde, insbesondere weniger als 0,5 Sekunden. Eine typische Taktzeit beträgt etwa 0,2 Sekunden für den Fügeschritt 20. The schematics of the 3A and 3B can also be used as schematic drawings for a device according to the invention 100 be interpreted. The device 100 includes a joining device 120 and one of the joining device 120 upstream device for temperature control 110 , The thermal treatment device 110 In particular, a cooling device with a receptacle for the conductor 1 and / or a heating device with a receptacle for the contact element 2 include. The device for temperature control 110 can become parts of the device 100 with the joining device 120 share. For example, a holding device or a receptacle can be shared. The step to temperature 10 in the thermal device for temperature control 110 causes at least at the beginning of the joining step 20 in the joining device 120 a temperature difference between the conductor 1 and the contact element 2 consists. During the subsequent cooling, additional contact pressure is generated due to the thermal equalization between the two elements and the connection is thereby reinforced. To keep the effect as high as possible, the joining step should be done 20 as quickly as possible to avoid thermal compensation before the final assembly. With the usual line cross-sections of a few millimeters, the joining step takes less than one second, in particular less than 0.5 seconds. A typical cycle time is about 0.2 seconds for the joining step 20 ,

In den 4A bis 4F und 5A bis 5F sind Simulationsergebnisse verschiedener Varianten von Anordnungen umfassend einen Leiter und ein Kontaktelement (nicht gezeigt) dargestellt. Die links angeordneten Figuren (4A, 4C, 4E, 5A, 5C und 5E) sind Simulationen für eine Anordnung, die nicht thermisch behandelt wurde. Die rechts angeordneten Figuren (4B, 4D, 4F, 5B, 5D und 5F) zeigen Simulationen, bei denen anfangs ein Temperaturunterschied zwischen dem Leiter 1 und dem Kontaktelement 2 bestand. Die dunklen Flächen zeigen dabei die Anpressdrücke. Je dunkler die Fläche, desto höher der Anpressdruck. In den 4A, 4B, 5A und 5B wurde eine Verbindung simuliert, bei der der Leiter 1 und das Kontaktelement 2 aus Kupfer bestehen. In den 4C, 4D, 5C und 5D wurde ein Aluminiumleiter in einer Kupfercrimphülse als Kontaktelement simuliert. In den 4E, 4F, 5E und 5F wurde wieder eine Verbindung aus einem Kupferleiter mit einem Kupferkontaktelement simuliert, wobei die beiden noch zusätzlich durch Bonden verbunden wurden. Die in den 5A bis 5F dargestellten Simulationen unterscheiden sich von den in den 4A bis 4F gezeigten dadurch, dass beim Vercrimpen an anderen Stellen mehr Druck ausgeübt wurde. In allen Fällen ist zu erkennen, dass die thermische Behandlung zu einer Erhöhung der Anzahl der Gebiete, in denen eine Anpresskraft anliegt, erhöht ist. Solche Verbindungen sind also stabiler. In the 4A to 4F and 5A to 5F are simulation results of various variants of arrangements comprising a conductor and a contact element (not shown). The figures arranged on the left ( 4A . 4C . 4E . 5A . 5C and 5E ) are simulations of an arrangement that has not been thermally treated. The figures arranged on the right ( 4B . 4D . 4F . 5B . 5D and 5F ) show simulations that initially show a temperature difference between the conductor 1 and the contact element 2 duration. The dark areas show the contact pressure. The darker the surface, the higher the contact pressure. In the 4A . 4B . 5A and 5B a connection was simulated in which the leader 1 and the contact element 2 consist of copper. In the 4C . 4D . 5C and 5D An aluminum conductor in a copper crimp barrel was simulated as a contact element. In the 4E . 4F . 5E and 5F was again simulated a compound of a copper conductor with a copper contact element, the two were additionally joined by bonding. The in the 5A to 5F simulations shown differ from those in the 4A to 4F shown by the fact that more pressure was exerted when crimping in other places. In all cases, it can be seen that the thermal treatment is increased to an increase in the number of areas in which a contact force is applied. Such compounds are therefore more stable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Leiter ladder
2 2: Kontaktelement contact element
3 3: Kabel electric wire
4 4: Isolierung insulation
5 5: Schenkel leg
6 6: Amboss anvil
7 7: Stempel stamp
8 8th: Anordnung arrangement
10 10: Schritt zur Temperaturgebung Step to temperature
20 20: Fügeschritt joining step
100 100: Vorrichtung contraption
110 110: Einrichtung zur Temperaturgebung Device for temperature control
120 120: Fügeeinrichtung joining device
A A: Aktuationsrichtung actuation direction
F F: kompressive Kraft compressive power
V V: Verfahren method
P P: Produktionsfluss production flow

Claims

Method (V) for producing an electrically conductive press connection between a conductor ( 1 ) and a contact element ( 2 ), characterized in that the conductor ( 1 ) has a different temperature during assembly than the contact element ( 2 ).

Method (V) according to claim 1, characterized in that the method comprises a step of temperature control ( 10 ), and the contact element ( 2 ) has a higher temperature during assembly than the conductor ( 1 ).

Method (V) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the joining takes place by crimping.

Method (V) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the contact element ( 2 ) is sleeve-shaped.

Method (V) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the assembly and the step of temperature control ( 10 ) are carried out in part simultaneously.

Method (V) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the contact element ( 2 ) is heated.

Method (V) according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the conductor ( 1 ) is cooled.

Arrangement ( 8th ) comprising a conductor ( 1 ) and a contact element ( 2 ), which are connected to one another in an electrically conductive manner by a press connection having a press fit, characterized in that in the press fit the conductor ( 1 ) and / or the contact element ( 2 ) are contracted or expanded relative to their state during assembly.

Arrangement ( 8th ) produced by a method according to any one of claims 1 to 7.

Contraption ( 100 ) for producing an electrically conductive press connection between a conductor ( 1 ) and a contact element ( 2 ), the device ( 100 ) a joining device ( 120 ), with which the contact element ( 2 ) with the ladder ( 1 ), characterized in that the device ( 100 ) one of the joining device ( 120 ) upstream device for temperature control ( 110 ), in which the leader ( 1 ) and / or the contact element ( 2 ) is given a predetermined temperature, so that the contact element ( 2 ) in the joining device ( 120 ) has a different temperature than the conductor ( 1 ).

Contraption ( 100 ) according to claim 10, characterized in that the contact element ( 2 ) in the joining device ( 120 ) has a higher temperature than the conductor ( 1 ).

Contraption ( 100 ) according to one of claims 10 to 11, characterized in that the device for temperature control ( 110 ) a cooling device with a receptacle for the conductor ( 1 ).

Contraption ( 100 ) according to one of claims 10 to 12, characterized in that the device for temperature control ( 110 ) a heating device with a receptacle for the contact element ( 2 ).