DE102020124705A1

DE102020124705A1 - Verfahren zur Herstellung eines Leitungssystems und Leitungssystem

Info

Publication number: DE102020124705A1
Application number: DE102020124705.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Gregor; Uwe Blümmel
Original assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2020-09-22
Filing date: 2020-09-22
Publication date: 2022-03-24
Also published as: JP2022051698A; US11777299B2; CN114256710A; KR20220039602A; JP7270694B2; US20220094151A1; EP3972062A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leitungssystems (10) zur Übertragung elektrischer Leistung in einem elektrischen Kraftfahrzeug oder einer Ladestation eines elektrischen Kraftfahrzeugs, und ein Leitungssystem (10), wobei ein elektrisches Kabel (20) mit wenigstens einem mehrdrähtig ausgebildeten elektrischen Leiter (30) und ein Kontaktelement (80) mit einem Anschlussabschnitt (85) bereitgestellt werden, wobei in einem ersten Teilabschnitt (50) des elektrischen Kabels (20) eine Kabelisolierung (25) entfernt wird und in einem versetzt zu dem ersten Teilabschnitt (50) angeordneten zweiten Teilabschnitt (55) des elektrischen Kabels (20) die Kabelisolierung (25) an dem elektrischen Leiter (30) verbleibt, wobei der elektrische Leiter (30) mit dem ersten Teilabschnitt (50) an einer Anschlussfläche (95) des Anschlussabschnitts (85) verschweißt wird, wobei während des Verschweißens der erste Teilabschnitt (50) an den Anschlussabschnitt (85) gepresst wird. Eine Halteeinrichtung (320) umgreift den zweiten Teilabschnitt (55) zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollumfänglich, wobei die Halteeinrichtung (320) den zweiten Teilabschnitt (55) zumindest während des Verpressens und des Schweißens des ersten Teilabschnitts (50) abstützt und eine Position des zweiten Teilabschnitts (55) hält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leitungssystems gemäß Patentanspruch 1 und Leitungssystem gemäß Patentanspruch 7.
Aus der US 6,854,637 B2 ist ein Leitungssystem bekannt, wobei der elektrische Leiter beidseitig jeweils einer Kontaktfläche ultraschallverschweißt ist.
Es hat sich herausgestellt, dass ein Abstand in Höhenrichtung in einem Leitungsbereich zwischen den beiden Kontaktflächen je nach Ausrichtung von Litzen des elektrischen Leiters über unterschiedliche Chargen des elektrischen Kabels hinweg stark variiert. Dadurch muss die Fertigungsmaschine für jede Charge von elektrischen Kabeln erneut eingestellt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Leitungssystems zur Übertragung elektrischer Leistung in einem Kraftfahrzeug oder einer Ladestation eines Kraftfahrzeugs und ein mit dem Verfahren entsprechend hergestelltes Leitungssystem bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels eines Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 und eines Leitungssystems gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Leitungssystems kann dadurch bereitgestellt werden, dass ein elektrisches Kabel mit wenigstens einem, vorzugsweise mehrdrähtig ausgebildeten, elektrischen Leiter und ein Kontaktelement mit einem Anschlussabschnitt bereitgestellt werden. In einem ersten Teilabschnitt des elektrischen Kabels wird eine Kabelisolierung entfernt und in einem versetzt zu dem ersten Teilabschnitt angeordneten zweiten Teilabschnitt des elektrischen Kabels verbleibt die Kabelisolierung an dem elektrischen Leiter. Der elektrische Leiter wird mit dem ersten Teilabschnitt an einer Anschlussfläche des Anschlussabschnitts verschweißt. Von besonderem Vorteil ist, wenn der erste Teilabschnitt mit dem Anschlussabschnitt ultraschallverweißt wird. Während des Verschweißens wird der erste Teilabschnitt an den Anschlussabschnitt gepresst. Eine Halteeinrichtung umgreift den zweiten Teilabschnitt zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollumfänglich. Die Halteeinrichtung stützt den zweiten Teilabschnitt zumindest während des Verpressens und des Verschweißens des ersten Teilabschnitts ab und hält eine Position des zweiten Teilabschnitts aufrecht.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass durch die Abstützung eine Position des zweiten Teilabschnitts relativ zum ersten Teilabschnitt auch nach dem Verschweißen aufrechterhalten wird und dadurch eine ungewollte Verformung des zweiten Teilabschnitts verhindert werden kann. Ferner kann ein Abstand einer ersten Mittelachse, entlang der sich der erste Teilabschnitt nach dem Verpressen erstreckt, zu der zweiten Mittelachse, entlang sich der zweite Teilabschnitt erstreckt, mit einer engen Toleranz definiert festgelegt werden.
Wird der zweite Teilabschnitt durch ein Dichtelement geführt, liegt das Dichtelement umfangsseitig vollständig an der Kabelisolierung an. Somit ist ein Durchtritt von Fluid zwischen Kabelisolierung und Dichtmittel verhindert.
In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich der elektrische Leiter in dem ersten Teilabschnitt des elektrischen Kabels entlang der ersten Mittelachse. Der elektrische Leiter erstreckt sich in dem zweiten Teilabschnitt des elektrischen Kabels entlang der zweiten Mittelachse. Vor dem Verpressen überlappen die erste und zweite Mittelachse. Der erste Teilabschnitt ist derart ausgerichtet, dass die erste Mittelachse parallel zur Anschlussfläche ausgerichtet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass über einen großen Bereich der erste Teilabschnitt parallel zu der Anschlussfläche verläuft und somit spannungstechnisch günstig an der Anschlussfläche angeschweißt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform erstreckt sich in dem ersten Teilabschnitt des elektrischen Kabels der elektrische Leiter entlang einer ersten Mittelachse und in dem zweiten Teilabschnitt des elektrischen Kabels sich der elektrische Leiter entlang einer zweiten Mittelachse erstreckt und die erste und zweite Mittelachse vor Verpressen überlappen, wobei der erste Teilabschnitt gegenüber dem zweiten Teilabschnitt derart gebogen wird, dass der erste Teilabschnitt und der zweite Teilabschnitt in einem vordefinierten Winkel zueinander angeordnet sind. Dadurch wird eine winkelgetreue Ausrichtung des ersten Teilabschnitts und des zweiten Teilabschnitts zueinander sichergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform umgreift die Halteeinrichtung in einem Bereich einer Anlagefläche für ein Dichtelement derart den zweiten Teilabschnitt, dass eine Außenkontur des zweiten Teilabschnitts über das Verpressen und Verschweißen hinweg erhalten bleibt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein Verquetschen insbesondere der Kabelisolierung vermieden wird. Dadurch kann eine Beschädigung der Anlagefläche während des Verschiebens der Mittelachse des ersten Teilabschnitts und des Schweißens des ersten Teilabschnitts verhindert werden. Dies stellt eine zuverlässige fluidische Abdichtung an der Anlagefläche, beispielsweise an einem Dichtmittel, zum Durchführen des elektrischen Kabels aus einem Gehäuse der Kontakteinrichtung sicher. Insbesondere wird die Konzentrizität der Kabelisolierung im zweiten Teilabschnitt sichergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform wird eine Sonotrode auf einer zur Anschlussfläche abgewandten Seite an den ersten Teilabschnitt angelegt. Die Sonotrode leitet eine in Richtung der Anschlussfläche wirkende Presskraft in den ersten Teilabschnitt ein, wobei seitlich geneigt zu der Anschlussfläche der erste Teilabschnitt abgestützt wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auf einfache Weise der erste Teilabschnitt kompaktiert wird und während des Ultraschallschweißens die Litzen des elektrischen Leiters miteinander verschweißt werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist der elektrische Leiter vor Verschweißen über den ersten und zweiten Teilabschnitt hinweg eine Ursprungsquerschnittsfläche auf, wobei die Ursprungsquerschnittsfläche 6 mm² bis 200 mm² beträgt. Der elektrische Leiter wird im ersten Teilabschnitt kompaktiert und eine erste Querschnittfläche des ersten Teilabschnitts ist kleiner als die Ursprungsquerschnittsfläche.
Ein Leitungssystem zur Hochstromübertragung in einem Kraftfahrzeug oder einer Ladestation, das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wird, weist ein elektrisches Kabel und eine Kontakteinrichtung mit wenigstens einem Kontaktelement auf. Das elektrische Kabel weist einen mehrdrähtig ausgebildeten elektrischen Leiter und eine Kabelisolierung auf. Das Kontaktelement weist einen Anschlussabschnitt auf. In einem ersten Teilabschnitt des elektrischen Kabels ist der elektrische Leiter mit dem Anschlussabschnitt verschweißt. Von besonderem Vorteil ist, wenn im ersten Teilabschnitt des elektrischen Leiters der elektrische Leiter mit dem Anschlussabschnitt ultraschallverschweißt ist. Die Kabelisolierung ummantelt den elektrischen Leiter in einem zum ersten Teilabschnitt versetzt angeordneten zweiten Teilabschnitt des elektrischen Kabels zumindest teilweise. In dem ersten Teilabschnitt erstreckt sich der elektrische Leiter entlang einer ersten Mittelachse. In dem zweiten Teilabschnitt erstreckt sich der elektrische Leiter entlang einer zweiten Mittelachse. Die erste Mittelachse ist hin zu dem Anschlussabschnitt versetzt zu der zweiten Mittalachse in einem vordefinierten Abstand angeordnet.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der zweite Teilabschnitt bei Durchgriff eines Dichtelements voll umfänglich dichtend durch das Dichtelement umschlossen wird, ohne dass sich ein Spalt an dem Dichtelement ausbildet.
In einer weiteren Ausführungsform weist der elektrische Leiter im ersten Teilabschnitt eine erste Querschnittsfläche und im zweiten Teilabschnitt weist der elektrische Leiter eine zweite Querschnittsfläche auf. Die erste Querschnittsfläche ist kleiner als die zweite Querschnittsfläche. Dies wird durch die Kompaktierung erreicht. Dadurch ist ein elektrischer Übergangswiderstand zwischen dem Anschlussabschnitt des Kontaktelements und dem ersten Teilabschnitt besonders gering.
In einer weiteren Ausführungsform ist der erste Teilabschnitt exzentrisch zu der zweiten Mittelachse des zweiten Teilabschnitts angeordnet.
Von besonderem Vorteil ist, wenn die erste Mittelachse parallel zu dem Anschlussabschnitt ausgerichtet ist, wobei eine Parallelität zwischen dem Anschlussabschnitt und der Mittelachse eine Toleranz über eine Erstreckung des ersten Teilabschnitts von ±0,5 mm, insbesondere ± 0,2 mm, insbesondere von ± 0,1 mm, aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform Leitungssystem sind die erste Mittelachse und die zweite Mittelachse in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, wobei die gemeinsame Ebene geneigt, vorzugsweise senkrecht, zu der Anschlussfläche ausgerichtet ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Leitungssystems eines Kraftfahrzeugs oder einer Ladestation gemäß einer ersten Ausführungsform
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Leitungssystems;
3 eine Seitenansicht der Fertigungsmaschine und des Leitungssystems während eines fünften Verfahrensschritts;
4 eine Schnittansicht entlang einer in 3 gezeigten Schnittebene A-A durch die Fertigungsmaschine und das Leitungssystem;
5 eine Schnittansicht entlang einer in 3 gezeigten Schnittebene B-B während des sechsten Verfahrensschritts;
6 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt der Fertigungsmaschine während des siebten Verfahrensschritts zur Fertigung des Leitungssystems;
7 einen Längsschnitt durch die Fertigungsmaschine bei Durchführung eines Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform zur Herstellung des in 1 gezeigten Leitungssystems;
8 eine Schnittansicht entlang der in 3 gezeigten Schnittebene A-A während des siebten Verfahrensschritts;
9 eine schematische Darstellung eines Leitungssystems eines Kraftfahrzeugs oder einer Ladestation zum Laden eines Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform.

In den folgenden 1, 3 bis 9 wird auf ein Koordinatensystem zum erleichterten Verständnis verwiesen. Das Koordinatensystem weist eine x-Achse (Längsrichtung), eine y-Achse (Querrichtung) und eine z-Achse (Höhenrichtung) auf.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Leitungssystems 10 eines Kraftfahrzeugs oder einer Ladestation zum Laden eines Kraftfahrzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform.
Das Leitungssystem 10 weist wenigstens eine Kontakteinrichtung 15 und wenigstens ein elektrisches Kabel 20 auf. In der Ausführungsform ist die Kontakteinrichtung 15 beispielsweise als Ladebuchse des Kraftfahrzeugs ausgebildet. Auch könnte die Kontakteinrichtung 15 als Ladestecker beispielsweise einer Ladestation für ein elektrisches Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Auf einer zu der Kontakteinrichtung 15 abgewandten Seite ist beispielhaft das elektrische Kabel 20 mit einem elektrischen Energiespeicher zur Speicherung einer elektrischen Antriebsenergie des Kraftfahrzeugs elektrisch verbunden.
Das elektrische Kabel 20 weist eine Kabelisolierung 25 und einen elektrischen Leiter 30 auf. Der elektrische Leiter 30 kann aus einem Litzenbündel 35 aufweisend eine Vielzahl von Litzen 45 ausgebildet ist. Die Litzen 45 können zu ein oder mehreren Litzenzöpfen 40 verdrillt sein, wobei die Litzenzöpfe 40 ihrerseits wiederum zu dem elektrischen Leiter 30 verdrillt sind. Auch kann der elektrische Leiter 30 nur einen einzigen Litzenzopf 40 aufweisen.
Die Litzen 45 sind feinstdrähtig ausgebildet und weisen einen elektrisch leitfähigen Werkstoff auf, beispielsweise Kupfer und/oder Aluminium. Selbstverständlich sind auch andere elektrisch leitfähige Werkstoffe möglich. Der elektrische Leiter 30 ist ausgebildet, eine elektrische Leistung im Hochstrombereich zwischen 100 Ampere und 1.000 Ampere, vorzugsweise zwischen 100 Ampere und 500 Ampere zu übertragen.
Das elektrische Kabel 20 weist zumindest einen ersten Teilabschnitt 50 und einen zweiten Teilabschnitt 55 auf, wobei im zweiten Teilabschnitt 55 die Kabelisolierung 25 den elektrischen Leiter 30 umfangsseitig ummantelt. Die Kabelisolierung 25 weist einen elektrisch nichtleitfähigen Werkstoff auf, beispielsweise Kunststoff, insbesondere Polyurethan oder Silikon. Im ersten Teilabschnitt 50 ist die Kabelisolierung 25 von dem elektrischen Leiter 30 umfangsseitig entfernt.
Der erste Teilabschnitt 50 erstreckt sich beginnend an einem freien Ende 140 des elektrischen Kabels 20 entlang einer ersten Mittelachse 65. Auf der ersten Mittelachse 65 ist ein Masseschwerpunkt des ersten Teilabschnitts 50 angeordnet. Im ersten Teilabschnitt 50 weist der elektrische Leiter 30 eine erste Querschnittsfläche auf. Auch ein erster Flächenschwerpunkt der ersten Querschnittsfläche ist auf der ersten Mittelachse 65 angeordnet. Der erste Teilabschnitt 50 kann beispielsweise eine im Wesentlichen quadratförmige Ausgestaltung aufweisen. Die erste Mittelachse 65 verläuft parallel zur x-Achse.
Der zweite Teilabschnitt 55 erstreckt sich entlang einer zweiten Mittelachse 70. Die zweite Mittelachse 70 ist in einer Richtung senkrecht zu der ersten Mittelachse 65 (z-Richtung) versetzt zu der ersten Mittelachse 65 ausgerichtet. Im zweiten Teilabschnitt 55 weist der elektrische Leiter 30 eine zweite Querschnittsfläche auf, wobei im zweiten Teilabschnitt 55 die zweite Querschnittsfläche zwischen 6 mm² und 150 mm² beträgt. Auf der zweiten Mittelachse 70 ist ein Masseschwerpunkt des zweiten Teilabschnitts 55 sowie ein Flächenschwerpunkt des elektrischen Leiters 30 angeordnet. Die erste Mittelachse 65 und die zweite Mittelachse 70 verlaufen parallel zueinander. Dabei können die erste Mittelachse 65 und die zweite Mittelachse 70 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Die gemeinsame Ebene kann als xz-Ebene ausgebildet sein. Die zweite Mittelachse 70 kann in z-Richtung in einem Abstand H versetzt zu der ersten Mittelachse 65 angeordnet sein.
Der elektrische Leiter 30 kann im zweiten Teilabschnitt 55 eine erste Außenkontur aufweisen, die beispielsweise im Wesentlichen kreisförmig ist. Die Kabelisolierung 25 ist konzentrisch zu der ersten Außenkontur des elektrischen Leiters 30 im zweiten Teilabschnitt 55. Die Kabelisolierung 25 weist an einer äußeren ersten Umfangsseite 60 eine zweite Außenkontur auf, wobei die zweite Außenkontur beispielsweise kreisförmig ausgebildet ist.
Neben dem ersten Teilabschnitt 50 und dem zweiten Teilabschnitt 55 kann das elektrische Kabel 20 beispielsweise einen dritten Teilabschnitt 56 und einen vierten Teilabschnitt 57 aufweisen. Auf den dritten Teilabschnitt 56 kann auch verzichtet werden.
Im dritten Teilabschnitt 56 und dem vierten Teilabschnitt 57 ist ebenso wie im ersten Teilabschnitt 50 die Kabelisolierung 25 entfernt, sodass umfangsseitig der elektrische Leiter 30 frei liegt. Im dritten Teilabschnitt 56 weist der elektrische Leiter 30 die zweite Querschnittsfläche auf. Der dritte Teilabschnitt 56 ist in Längsrichtung anschließend an den zweiten Teilabschnitt 55 auf einer dem ersten Teilabschnitt 50 zugewandten Seite des zweiten Teilabschnitts 55 angeordnet. Auf einer dem ersten Teilabschnitt 50 zugewandten Seite ist der vierte Teilabschnitt 57 direkt anschließend an den dritten Teilabschnitt 56 angeordnet, wobei der dritte Teilabschnitt 56 den vierten Teilabschnitt 57 mit dem zweiten Teilabschnitt 55 verbindet. Im vierten Teilabschnitt 57 verjüngt sich der elektrische Leiter 30 von der zweiten Querschnittsfläche, die im zweiten und dritten Teilabschnitt 55, 56 vorliegt, hin zu der ersten Querschnittsfläche. Der vierte Teilabschnitt 57 ist beispielsweise kegelstumpfartig ausgebildet, während hingegen beispielsweise der zweite und dritte Teilabschnitt 55, 56 im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist.
Im zweiten bis vierten Teilabschnitt 55, 56, 57 können die Litzen 45 umfangsseitig zumindest bereichsweise aneinander anliegen. Die Litzen 45 sind jedoch nicht stoffschlüssig, sondern allenfalls formschlüssig, beispielsweise durch die Verdrillung zu den Litzenzöpfen 40 oder zum Litzenbündel 35, zusammengefasst. Auch werden kraft- und formschlüssig das Litzenbündel 35 und die einzelnen im Litzenbündel 35 verlaufenden Litzen 45 durch die Kabelisolierung 25 zusammengehalten. Im ersten Teilabschnitt 50 sind die Litzen 45 umfangsseitig zumindest bereichsweise miteinander verschweißt. Dadurch wird ein ungewolltes Lösen der Litzen 45 voneinander im ersten Teilabschnitt 50 verhindert.
Ferner ist ein elektrischer Widerstand des elektrischen Leiters 30 im ersten Teilabschnitt 50 besonders gering. Des Weiteren ist der elektrische Leiter 30 im ersten Teilabschnitt 50 gegenüber dem zweiten Teilabschnitt 55 kompaktiert, das heißt, dass bei gleicher Anzahl von Litzen 45 die erste Querschnittsfläche im ersten Teilabschnitt 50 gegenüber der zweiten Querschnittsfläche im zweiten Teilabschnitt 55 reduziert ist.
Die Kontakteinrichtung 15 weist ein Kontaktgehäuse 75 und wenigstens ein Kontaktelement 80 auf. Das Kontaktelement 80 weist einen Anschlussabschnitt 85, ein Kontaktmittel 90 und vorzugsweise einen Verbindungsabschnitt 100 auf. Der Anschlussabschnitt 85 und der Verbindungsabschnitt 100 sind aus einem plattenförmigen Material einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Der Anschlussabschnitt 85 weist eine Anschlussfläche 95 auf, die plan ausgebildet ist und sich in einer xy-Ebene erstreckt. Auf einer dem Betrachter in 1 zugewandten Seite und auf einer dem Betrachter abgewandten Seite wird der Anschlussabschnitt 85 jeweils durch eine Seitenfläche 370 begrenzt. Die Seitenflächen 370 verlaufen jeweils in unterschiedlichen xz-Ebenen. Die Seitenfläche 370 ist somit beispielhaft jeweils senkrecht zu der Anschlussfläche 95 ausgerichtet.
An der Anschlussfläche 95 ist der erste Teilabschnitt 50 an dem Anschlussabschnitt 85 angeschweißt, vorzugsweise ultraschallverschweißt. Der Verbindungsabschnitt 100 ist in 1 beispielhaft schräg geneigt zu dem Anschlussabschnitt 85 angeordnet. Dabei ist auf einer der Anschlussfläche 95 abgewandten Seite des Verbindungsabschnitts 100 ein festes Ende 105 des Kontaktmittels 90 befestigt. Das Kontaktmittel 90 kann ein Kontaktpin oder eine Kontaktbuchse sein. Der Verbindungabschnitt 100 verbindet elektrisch und mechanisch das Kontaktmittel 90 mit dem Anschlussabschnitt 85.
Das Kontaktgehäuse 75 weist beispielhaft einen Gehäuseinnenraum 125 auf, wobei in dem Gehäuseinnenraum 125 das Kontaktelement 80 angeordnet ist. In dem Gehäuseinnenraum 125 erstreckt sich das Kontaktmittel 90 entlang einer Steckachse 115. Der Gehäuseinnenraum 125 ist an dem Kontaktmittel 90 offen, um einen Buchsenkontakt (nicht dargestellt) einer weiteren Kontakteinrichtung zur Kontaktierung des Kontaktmittels 90 entlang der Steckachse 115 einzuführen. Die Steckachse 115, die erste Mittelachse 65 und die zweite Mittelachse 70 können in einer gemeinsamen xz-Ebene angeordnet sein.
Auf einer dem Kontaktmittel 90 abgewandten Seite ist durch eine Durchführung 120 des Kontaktgehäuses 75 das elektrische Kabel 20 im zweiten Teilabschnitt 55 aus einem Gehäuseinnenraum 125 des Kontaktgehäuses 75 herausgeführt. Vorzugsweise ist in der Durchführung 120 ein Dichtelement 130 angeordnet. Das Dichtelement 130 kann beispielsweise aus Silikon gefertigt sein und beispielsweise stoffschlüssig mit dem Kontaktgehäuse 75 verbunden sein. Das Dichtelement 130 liegt umfangsseitig an einer Anlagefläche 131 der ersten äußeren Umfangsseite 60 des elektrischen Kabels 20 im zweiten Teilabschnitt 55 an und dichtet den Gehäuseinnenraum 125 gegenüber einer Umgebung 135 des Leitungssystem 10 fluiddicht ab. Die Anlagefläche 131 ist Teil der ersten äußeren Umfangsseite 60 und ist zylinderartig bezogen auf die zweite Mittelachse 70 ausgebildet. Dadurch wird insbesondere ein Eindringen von korrosiven Medien, insbesondere Wasser, in den Gehäuseinnenraum 125 vermieden, und so eine Korrosion des Kontaktelements 80 und/oder des elektrischen Leiters 30, insbesondere im ersten Teilabschnitt 50vermieden.
Der Abstand H der ersten Mittelachse 65 zu der zweiten Mittelachse 70 beträgt vorzugsweise 0,5 bis 15 mm bei einer Toleranz von ± maximal 0,5, vorzugsweise +0,2 mm, insbesondere ± 0,1 mm. Durch den vordefinierten Abstand H ist sichergestellt, dass das Dichtelement 130 in der Durchführung 120 nicht einseitig, beispielsweise auf der zur Anschlussfläche 95 zugewandten Seite, an der Anlagefläche 131 verpresst ist und auf der zur Anschlussfläche 95 abgewandten Seite entlastet ist und gegebenenfalls ein Spalt zwischen der Anlagefläche 131 und dem Dichtelement 130 ausgebildet ist. Dadurch wird ein umfangsseitiges vollumfängliches Anliegen des Dichtelements 130 an der ersten äußeren Umfangsseite 60 der Kabelisolierung 25 sichergestellt. Ferner ist eine gute elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem ersten Teilabschnitt 50 und der Anschlussfläche 95 sichergestellt, da mechanische Spannungen im elektrischen Kabel 20 vermieden werden. Dadurch ist auch bei hohen Vibrationen, wie sie im Kraftfahrzeug beispielsweise bei einer unebenen Strecke auftreten, eine hohe Dauerfestigkeit der Schweißverbindung zwischen dem ersten Teilabschnitt 50 und der Anschlussfläche 95 sichergestellt. Von besonderem Vorteil ist, dass die erste Mittelachse 65 parallel zu der plan ausgebildeten Anschlussfläche 95 verläuft. Die Parallelität zwischen der ersten Mittelachse 65 und der Anschlussfläche 95 weist vorzugsweise eine Toleranz von vorzugsweise einschließlich 0° bis einschließlich 1°, vorzugsweise von einschließlich 0° bis einschließlich 0,5° auf.
Die zweite Mittelachse 70 ist ebenso parallel zu der Anschlussfläche 95 in x-Richtung versetzt zu der Anschlussfläche 95 ausgebildet. Auch die zweite Mittelachse 70 weist eine besonders hohe Parallelität zu der Anschlussfläche 95 auf. Die Parallelität zwischen der zweiten Mittelachse 70 und der Anschlussfläche 95 weist vorzugsweise eine Toleranz von vorzugsweise einschließlich 0° bis einschließlich 3° auf, vorzugsweise von einschließlich 0° bis 2°.
In der Ausführungsform erstreckt sich der zweite Teilabschnitt 55 im Gehäuseinnenraum 125 entlang der zweiten Mittelachse 70 bis außerhalb des Kontaktgehäuses 75. Durch den Abstand H kann auf eine Biegung oder Kröpfung des elektrischen Kabels 20, insbesondere des elektrischen Leiters 30 im zweiten Teilabschnitt 55 gemäß einer ersten Ausführungsform, verzichtet werden.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung des in 1 gezeigten Leitungssystems 10. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht einer Fertigungsmaschine 300 und des Leitungssystem 10 während eines ersten bis fünften Verfahrensschritts 205-225. 4 zeigt eine Schnittansicht entlang einer in 3 gezeigten Schnittebene A-A durch die Fertigungsmaschine 300 und das Leitungssystem 10. 5 zeigt eine Schnittansicht entlang einer in 3 gezeigten Schnittebene B-B durch das Leitungssystem 10 und die Fertigungsanlage 300 während des sechsten Verfahrensschritts 230. 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt der Fertigungsmaschine 300 während des siebten Verfahrensschritts 235 zur Fertigung des Leitungssystem 10.
Im Folgenden werden der erste bis fünfte Verfahrensschritt 205 bis 225 anhand der 3 erläutert.
In dem ersten Verfahrensschritt 205 wird das elektrische Kabel 20 und das Kontaktelement 80 bereitgestellt. Das Kontaktelement 80 kann beispielsweise mit einem Transportstreifen (nicht dargestellt) verbunden sein. Der Transportstreifen kann beispielsweise auf einer dem Anschlussabschnitt 85 angrenzenden Seite angeordnet sein. Der Transportstreifen dient dazu, automatisiert das Kontaktelement 80 von einem Magazin der Fertigungsmaschine 300 zu einem Amboss 305 der Fertigungsmaschine 300 zu transportieren. Das elektrische Kabel 20 kann beispielsweise fertig abgelängt im ersten Verfahrensschritt 205 bereitgestellt werden.
In einem zweiten Verfahrensschritt 210 wird von der Fertigungsmaschine 300, beginnend von dem freien Ende 140 vom ersten Teilabschnitt 50 und gegebenenfalls auch vom dritten und vierten Teilabschnitt 56, 57, die Kabelisolierung 25 entfernt. Im zweiten Teilabschnitt 55 verbleibt die Kabelisolierung 25 an dem elektrischen Leiter 30 und isoliert elektrisch den elektrischen Leiter 30. Nach dem Entfernen der Kabelisolierung 25 vom ersten, dritten und vierten Teilabschnitt 50, 56, 57 liegt umfangsseitig der elektrische Leiter 30 frei. Im zweiten Verfahrensschritt 210 weist der elektrische Leiter 30 über die Teilabschnitte 50, 55, 56, 57 hinweg eine Ursprungsquerschnittsfläche auf, die der zweiten Querschnittsfläche entspricht. Die erste und die zweite Mittelachse 65, 70 überlappen sich. Ferner ist über die Teilabschnitte 50, 55, 56, 57 die erste Außenkontur identisch und im Wesentlichen beispielsweise zylinderförmig.
Zusätzlich kann im zweiten Verfahrensschritt 210 der Anschlussabschnitt 85 gereinigt werden, um eine Verschmutzung der Anschlussfläche 95 beispielsweise aus der Fertigung des Kontaktelements 80 zu entfernen.
In einem dritten Verfahrensschritt 215 wird der Anschlussabschnitt 85 des Kontaktelements 80 auf dem Amboss 305 der Fertigungsmaschine 300 positioniert. Der Amboss 305 ist beispielsweise ortsfest angeordnet. Dabei liegt der Anschlussabschnitt 85 auf einer der Anschlussfläche 95 abgewandten Seite, die plan ausgebildet ist und parallel zu der Anschlussfläche 95 verläuft, auf einer planen ersten Pressfläche 315 des Ambosses 305 flächig auf. Die erste Pressfläche 315 ist beispielhaft plan ausgebildet und erstreckt sich in einer xy-Ebene.
In einem auf den dritten Verfahrensschritt 215 folgenden vierten Verfahrensschritt 220 wird der erste Teilabschnitt 50 an der Anschlussfläche 95 positioniert. Die Positionierung erfolgt in der Ausführungsform derart, dass in Querrichtung (y-Richtung) die erste Mittelachse 65, die in dem vierten Verfahrensschritt 220 mit der zweiten Mittelachse 70 überlappt, mittig zu einer maximalen Erstreckung b (vgl.
5) des Anschlussabschnitt 85 positioniert ist.
Im fünften Verfahrensschritt 225 (vgl. 3 und 4) wird eine Halteeinrichtung 320 der Fertigungsmaschine 300 an dem zweiten Teilabschnitt 55 angelegt. Die Halteeinrichtung 320 ist in x-Richtung beabstandet zu dem Amboss 305 und dem Anschlussabschnitt 85 angeordnet.
Die Halteeinrichtung 320 (vgl. 4) weist eine erste Halteschale 325 und wenigstens eine zweite Halteschale 330 auf. Die erste Halteschale 325 kann beispielsweise wie in 4 oberseitig des zweiten Teilabschnitts 55 angeordnet sein. Die erste Halteschale 325 ist vorzugsweise ringförmig, beispielsweise um 180° um die zweite Mittelachse 70 verlaufend, ausgebildet. Die zweite Halteschale 330 ist beispielsweise in 4 unterseitig des zweiten Teilabschnitts 55 angeordnet und ebenso wie die erste Halteschale 325 teilringförmig, beispielsweise um 180° um die zweite Mittelachse 70 verlaufend, ausgebildet. Die Anzahl der Halteschalen 325, 330 ist frei. So kann die Halteeinrichtung 320 auch eine größere Anzahl von der in 4 gezeigten Halteschalen 325, 330 aufweisen. Wesentlich ist, dass die Halteschalen 325, 330 mit jeweils einer inneren Umfangsseite 335 flächig an der ersten äußeren Umfangsseite 60 des zweiten Teilabschnitts 55 anliegen. Dabei wird durch die Halteschalen 325, 330 das elektrische Kabel 20 im zweiten Teilabschnitt 55 vorzugsweise vollständig umfänglich umgriffen. Dabei kann die innere Umfangsseite 335 korrespondierend zu der ersten äußeren Umfangsseite 60 ausgebildet sein. Von besonderem Vorteil ist, wenn die Halteschalen 325, 330 an der Anlagefläche 131 des zweiten Teilabschnitts 55 des elektrischen Kabels 20 anliegen, an der in montiertem Zustand das Dichtelement 130 anliegt.
In einem auf den fünften Verfahrensschritt 225 folgenden sechsten Verfahrensschritt 230 wird eine Schweißeinrichtung 341, vorzugsweise eine Sonotrode 345 (vgl. 3 und 5), auf einer dem Anschlussabschnitt 85 abgewandten Seite auf dem ersten Teilabschnitt 50 platziert. Die Schweißeinrichtung 341 kann auch andersartig ausgebildet sein. So wäre beispielsweise auch ein elektrisches Schweißverfahren möglich.
Die Schweißeinrichtung 341 weist auf der zum Anschlussabschnitt 85 zugewandten Seite eine zweite Pressfläche 350 auf, wobei die zweite Pressfläche 350 parallel zu der ersten Pressfläche 315 des Ambosses 305 und der Anschlussfläche 95 ausgerichtet ist. Vorzugsweise erstreckt sich die zweite Pressfläche 350 in einer xy-Ebene.
Ferner werden vorzugsweise seitlich der Sonotrode 345 eine erste Backe 355 (vgl. 5) und eine in y-Richtung gegenüberliegend angeordnete zweite Backe 360 an dem Anschlussabschnitt 85 angeordnet. Die erste und zweite Backe 355, 360 weisen jeweils seitlich auf einer dem ersten Teilabschnitt 50 zugewandten Seite eine Haltefläche 365 auf, wobei jeweils die Haltefläche 365 beispielhaft in einer yz-Ebene verläuft. Dabei ist die Haltefläche 365 der ersten Backe 355 parallel zu der der Haltefläche 365 gegenüberliegend angeordneten zweiten Backe 360 angeordnet.
Vorzugsweise ist die Backe 355, 360 in z-Richtung direkt auf die Anschlussfläche 95 aufgesetzt. Auch kann ein Spalt in z-Richtung zwischen der Backe 355, 360 und der Anschlussfläche 95 angeordnet sein, wobei jedoch der Spalt in z-Richtung vorzugsweise schmaler ist als ein Einzeldurchmesser der Litze 45 oder des Litzenzopfs 40.
In einem auf den sechsten Verfahrensschritt 230 folgenden siebten Verfahrensschritt 235 (vgl. 6) wird mittels eines Schweißverfahrens, insbesondere eines Ultraschallschweißens, der ersten Teilabschnitt 50 mit der Anschlussfläche 95 verschweißt. Das Ultraschallschweißen erfolgt mittels bekannter Ultraschallschweißverfahren. Dabei wird eine mechanische Vibration mit einer Frequenz im Ultraschallbereich über die Sonotrode 345 auf der zur Anschlussfläche 95 abgewandten Seite in den ersten Teilabschnitt 50 eingeleitet.
Zusätzlich presst die Schweißeinrichtung 341 die Sonotrode 345 mit einer Presskraft F_P an den ersten Teilabschnitt 50 an. Die Presskraft F_P wirkt senkrecht gegen die erste Pressfläche 315 und ist in z-Richtung ausgerichtet. Der Amboss 305 stellt an der ersten Pressfläche 315 eine erste Gegenkraft F_G1 bereit, die entgegen zur Presskraft F_P gerichtet ist. Dadurch wird ein Ausweichen des Anschlussabschnitts 85 in z-Richtung vermieden. Die Presskraft F_P ist derart gewählt, dass während des Verschweißens, insbesondere des Ultraschallschweißens, die die zweite Pressfläche 350 den ersten Teilabschnitt 50 verpresst und kompaktiert. Dabei werden durch das Verpressen mittels der Presskraft F_P Hohlräume zwischen den einzelnen Litzen 45 reduziert, sodass trotz der reduzierten ersten Querschnittsfläche die elektrische Leitfähigkeit im ersten Teilabschnitt 50 und dem zweiten Teilabschnitt 55 identisch ist.
Dabei wird die zweite Querschnittsfläche, die der Ursprungsquerschnittsfläche des ersten Teilabschnitts 50 des elektrischen Leiters 30 entspricht, auf die erste Querschnittsfläche des ersten Teilabschnitts 50 reduziert. Ferner wird erste Teilabschnitts 50 ausgeformt. Während des Verschweißens, insbesondere des Ultraschallschweißens, werden die Litzen 45 des elektrischen Leiters 30 im ersten Teilabschnitt 50 miteinander verschweißt. Durch das Verpressen wird die erste Mittelachse 65 von der überlappenden Anordnung mit der zweiten Mittelachse 70 in Richtung der Anschlussfläche 95 verschoben. Durch die Presskraft F_P und die erste Gegenkraft F_G1 kann der vordefinierte Abstand H genau eingestellt werden. Ferner kann eine Parallelität der ersten Mittelachse 65 zu der Anschlussfläche 95 mit einer geringen Toleranz über eine Erstreckung des ersten Teilabschnitts 50 entlang der ersten Mittelache 65 von ±0,5 mm, insbesondere ± 0,2 mm, insbesondere von ± 0,1 mm, eingehalten werden.
Um ein seitliches Ausweichen des ersten Teilabschnitts 50 zu begrenzen, sind die Backen 355, 360 seitlich des ersten Teilabschnitts 50 während des siebten Verfahrensschritts 235 innenseitig zu der Seitenfläche 370 in Querrichtung (y-Richtung) angeordnet. Die Backe 355, 360 kann einen keramischen Werkstoff oder einen Werkstoff an der Haltefläche 365 aufweisen, der ein Anhaften des ersten Teilabschnitts 50 während des Verschweißens an der Backe 355, 360 verhindert.
Während des Schweißens wird die Position der Halteschalen 325, 330 gehalten und bleibt über das Verschweißen hinweg unverändert (vgl. 6). Die erste Halteschale 325 stellt eine zweite Gegenkraft F_G2 und die zweite Halteschale 330 stellt eine dritte Gegenkraft F_G3 bereit. Die zweite Gegenkraft F_G2 und die dritte Gegenkraft F_G3 wirken vorzugsweise jeweils in z-Richtung. Dabei ist die dritte Gegenkraft F_G3 gegen die Presskraft F_P gerichtet und verhindert eine Verschiebung in z-Richtung des zweiten Teilabschnitts 55. Dies stellt sicher, dass beim Verpressen des ersten Teilabschnitts 50 der erste Teilabschnitt 50 außermittig zur zweiten Mittelachse 70 nach dem Verpressen angeordnet ist, sodass die erste Mittelachse 65 den vordefinierten Abstand H zwischen der ersten Mittelachse 65 und der zweiten Mittelachse 70 aufweist.
Die zweite Gegenkraft F_G2, die von der in 6 als oberseitig angeordnete erste Halteschale 325 bereitgestellt ist, wirkt parallel zu der Presskraft F_P und verhindert, dass der zweite Teilabschnitt 55 sich während des Verpressens des ersten Teilabschnitts 50 in z-Richtung nach oben hin aufbiegt. Dadurch wird die zylinderförmige Ausgestaltung des zweiten Teilabschnitts 55 während des Verpressens sichergestellt. Ferner bildet sich während des Verpressens und Verschweißens der dritte und vierte Teilabschnitt 56, 57 aus. Dabei wird der dritte Teilabschnitt 56 kegelstumpfförmig ausgeformt, wobei seine dritte Mittelachse 375 schräg geneigt zu der ersten und zweiten Mittelachse 65, 70 verläuft und die erste und zweite Mittelachse 65, 70 schneidet.
Nach Erreichen einer Endposition der zweiten Pressfläche 350 und nach Fertigschweißen des ersten Teilabschnitts 50 an den Anschlussabschnitt 85 wird in einem achten Verfahrensschritt 240 die zweite Pressfläche 350 von dem ersten Teilabschnitt 50 entfernt. Ferner werden die Backen 355, 360 seitlich in y-Richtung von dem ersten Teilabschnitt 50 entfernt. Nach Entfernen der zweiten Pressfläche 350 und der Backen 355, 360 werden die Halteschalen 325, 330 entfernt. Die zeitlich nachgeordnete Entfernung der Halteschalen 325, 330 hat den Vorteil, dass eine Lösekraft beim Entfernen der Backe 355, 360 und/oder der Sonotrode 345 durch die Halteschale 325, 330 abgestützt werden kann.
In einem auf den achten Verfahrensschritt 240 folgenden neunten Verfahrensschritt 245 wird das Leitungssystem 10 mit dem angeschweißten Kontaktelement 80 in dem Kontaktgehäuse 75 montiert.
Das oben beschriebene Verfahren hat den Vorteil, dass der Abstand H definiert unabhängig eines Litzenverlaufs der Litzen 45 eingestellt werden kann, sodass nach Montage des Leitungssystems 10 in dem Kontaktgehäuse 75 das Dichtelement 130 voll umfänglich an der Kabelisolierung 25 anliegt und dadurch eine zuverlässige Abdichtung des Gehäuseinnenraums 125 gegenüber der Umgebung 135 sichergestellt ist. Ferner kann auf ein aufwändiges Einrichten der Fertigungsmaschine 300 nach Chargenwechsel des elektrischen Kabels 20 verzichtet werden. Dadurch kann das Leitungssystem 10 besonders kostengünstig hergestellt werden.
In einer Weiterbildung des in 3 beschriebenen Verfahrens kann während des Verpressens und Verschweißens des ersten Teilabschnitts 50 der Amboss 305 in z-Richtung mit zweiten Pressfläche 350 bewegt werden, um einen besonders großen Abstand H des ersten Teilabschnitts 50 mit der ersten Mittelachse 65 zu dem zweiten Teilabschnitt 55 einzustellen. Insbesondere kann dadurch auf ein Kröpfen des elektrischen Kabels 20 verzichtet werden, da der Abstand H in z-Richtung während des Verpressens und Verschweißens hergestellt wird. Ferner kann auf ein zusätzliches Verkröpfen, Biegen oder Ähnliches des elektrischen Kabels 20 innerhalb des Kontaktgehäuses 75 verzichtet werden kann.
7 zeigt einen Längsschnitt durch die Fertigungsmaschine 300 bei Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung des Leitungssystems 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Das Verfahren wird im Wesentlichen identisch zu dem in 3 erläuterten Verfahren durchgeführt. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in 7 erläuterten Verfahrens gegenüber dem in 3 erläuterten Verfahren eingegangen. Die Halteschalen 325, 330 werden am dritten Teilabschnitt 56 positioniert. Von besonderem Vorteil ist, wenn die erste und zweite Halteschale 325, 330 an den elektrischen Leiter 30 direkt anschließend an ein axiales Ende der Kabelisolierung 25 positioniert werden und mit der inneren Umfangsseite 335 den elektrischen Leiter 30 umschließen.
8 zeigt eine Schnittansicht entlang der in 3 gezeigten Schnittebene A-A während des siebten Verfahrensschritts 235.
Dabei liegen während des siebten Verfahrensschritts 235 die Halteschalen 325, 330 mit ihrer inneren Umfangsseite 335 an dem dritten Teilabschnitt 56 an und stellen die zweite und dritte Gegenkraft F_G2, F_G3 bereit, die direkt in den elektrischen Leiter 30 eingeleitet wird. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass gegenüber 3 eine Biegung des dritten Teilabschnitts 56 beim Verpressen des ersten Teilabschnitts 50 vermieden wird.
9 zeigt eine schematische Darstellung eines Leitungssystems 10 eines Kraftfahrzeugs oder einer Ladestation zum Laden eines Kraftfahrzeugs gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Die in 9 gezeigte zweite Ausführungsform des Leitungssystems 10 ist im Wesentlichen identisch zu dem in 1 erläuterten ersten Leitungssystem 10. Im Folgenden wird ausschließlich auf die Unterschiede des in 9 gezeigten Leitungssystems 10 gegenüber dem in 1 gezeigten Leitungssystem 10. Abweichend sind beispielhaft der zweite Teilabschnitt 55 bis vierte Teilabschnitt 57 in einem vordefinierten Winkel α gebogen zu dem ersten Teilabschnitt 50 angeordnet. Der Winkel α ist vorzugsweise stumpf. Insbesondere weist der Winkel α einen Wert von 125° bis 180° auf.
Dabei sind die erste Mittelachse 65 und die zweite Mittelachse 70 ebenso im Winkel α angeordnet. Die erste Mittelachse 65 und die zweite Mittelachse 70 sind in einer gemeinsamen Ebene 145 angeordnet, wobei die gemeinsame Ebene 145 geneigt, vorzugsweise senkrecht, zu der Anschlussfläche 95 ausgerichtet.
Um das in 9 gezeigte Leitungssystem 10 herzustellen kann das in 2 erläuterte Verfahren angewandt werden. Zusätzlich wird im sechsten Verfahrensschritt 230 der elektrische Leiter im dritten und vierten Teilabschnitt 56, 57 gebogen, sodass der zweite Teilabschnitt 55 in dem Winkel α zu dem ersten Teilabschnitt 50 angeordnet ist. Das Biegen kann beispielsweise durch eine Bewegung der Halteeinrichtung 320 relativ zu dem Amboss 305 und der Sonotrode 345 erfolgen. Um den vordefinierten Winkel α zu erreichen, kann beim Biegen des elektrischen Kabels 20 der zweite Teilabschnitt 55 gegenüber dem ersten Teilabschnitt 50 auch überbogen werden. Die Halteeinrichtung 320 hält den zweiten Teilabschnitt 55 geneigt während der erste Teilabschnitt 50 angeschweißt wird. Das Verfahren hat den Vorteil, dass der zweite Teilabschnitt 55 nach Durchführung des Verfahrens in dem vordefinierten Winkel α präzise ausgerichtet ist.
Bezugszeichenliste

10: Leitungssystem
15: Kontakteinrichtung
20: elektrisches Kabel
25: Kabelisolierung
30: elektrischer Leiter
35: Litzenbündel, elektrischer Leiter
40: Litzenzopf
45: Litze
50: erster Teilabschnitt
55: zweiter Teilabschnitt
56: dritter Teilabschnitt
57: vierter Teilabschnitt
60: erste äußere Umfangsseite
65: erste Mittelachse
70: zweite Mittelachse
75: Kontaktgehäuse
80: Kontaktelement
85: Anschlussabschnitt
90: Kontaktpin
95: Anschlussfläche
100: Verbindungsabschnitt
105: festes Ende
110: Kontaktaufnahme
115: Steckachse
120: Durchführung
125: Gehäuseinnenraum
130: Dichtelement
135: Umgebung
140: freies Ende
205: erster Verfahrensschritt
210: zweiter Verfahrensschritt
215: dritter Verfahrensschritt
220: vierter Verfahrensschritt
225: fünfter Verfahrensschritt
230: sechster Verfahrensschritt
235: siebter Verfahrensschritt
240: achter Verfahrensschritt
245: neunter Verfahrensschritt
300: Fertigungsmaschine
305: Amboss
310: weitere Anlagefläche
315: erste Pressfläche (des Ambosses)
320: Halteeinrichtung
325: erste Halteschale
330: zweite Halteschale
335: innere Umfangsseite
340: zweite äußere Umfangsseite
341: Schweisseinrichtung
345: Sonotrode
350: zweite Pressfläche
355: erste Backe
360: zweite Backe
365: Haltefläche
370: Seitenfläche
375: dritte Mittelachse
H: Abstand
FP: Presskraft
FG1: erste Gegenkraft
FG2: zweite Gegenkraft
FG3: dritte Gegenkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6854637 B2 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Leitungssystems (10) zur Übertragung elektrischer Leistung in einem elektrischen Kraftfahrzeug oder einer Ladestation eines elektrischen Kraftfahrzeugs, - wobei ein elektrisches Kabel (20) mit wenigstens einem elektrischen Leiter (30) und ein Kontaktelement (80) mit einem Anschlussabschnitt (85) bereitgestellt werden, - wobei in einem ersten Teilabschnitt (50) des elektrischen Kabels (20) eine Kabelisolierung (25) entfernt wird und in einem versetzt zu dem ersten Teilabschnitt (50) angeordneten zweiten Teilabschnitt (55) des elektrischen Kabels (20) die Kabelisolierung (25) an dem elektrischen Leiter (30) verbleibt, - wobei der elektrische Leiter (30) mit dem ersten Teilabschnitt (50) an einer Anschlussfläche (95) des Anschlussabschnitts (85) verschweißt wird, - wobei während des Verschweißens der erste Teilabschnitt (50) an den Anschlussabschnitt (85) gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Halteeinrichtung (320) den zweiten Teilabschnitt (55) zumindest bereichsweise, vorzugsweise vollumfänglich, umgreift, - wobei die Halteeinrichtung (320) den zweiten Teilabschnitt (55) zumindest während des Verpressens und des Schweißens des ersten Teilabschnitts (50) abstützt und eine Position des zweiten Teilabschnitts (55) hält.
Verfahren nach Anspruch 1, - wobei in dem ersten Teilabschnitt (50) des elektrischen Kabels (20) sich der elektrische Leiter (30) entlang einer ersten Mittelachse (65) und in dem zweiten Teilabschnitt (55) des elektrischen Kabels (20) sich der elektrische Leiter (30) entlang einer zweiten Mittelachse (70) erstreckt und die erste und zweite Mittelachse (65, 70) vor Verpressen überlappen, - wobei der erste Teilabschnitt (50) derart gepresst wird, dass die erste Mittelachse (65) parallel zu der Anschlussfläche (95) ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, - wobei in dem ersten Teilabschnitt (50) des elektrischen Kabels (20) sich der elektrische Leiter (30) entlang einer ersten Mittelachse (65) und in dem zweiten Teilabschnitt (55) des elektrischen Kabels (20) sich der elektrische Leiter (30) entlang einer zweiten Mittelachse (70) erstreckt und die erste und zweite Mittelachse (65, 70) vor Verpressen überlappen, - wobei der erste Teilabschnitt (50) gegenüber dem zweiten Teilabschnitt (55) derart gebogen wird, dass der erste Teilabschnitt (50) und der zweite Teilabschnitt (55) in einem vordefinierten Winkel (α) zueinander angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei die Halteeinrichtung (320) in einem Bereich einer Anlagefläche (131) für ein Dichtelement (130) derart den zweiten Teilabschnitt (55) umgreift, dass eine Außenkontur des zweiten Teilabschnitts (55) über das Verpressen und Verschweißen hinweg erhalten bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei eine Sonotrode (345) auf einer zur Anschlussfläche (95) abgewandten Seite an den ersten Teilabschnitt (50) angelegt wird, - wobei die Sonotrode (345) eine in Richtung der Anschlussfläche (95) wirkende Presskraft (F_P) in den ersten Teilabschnitt (50) einleitet, - wobei seitlich geneigt zu der Anschlussfläche (95) der erste Teilabschnitt (50) abgestützt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der elektrische Leiter (30) vor Verschweißen über den ersten und zweiten Teilabschnitt (50, 55) eine Ursprungsquerschnittsfläche aufweist, - wobei die Ursprungsquerschnittsfläche 6 mm² bis 150 mm² beträgt, - wobei der elektrische Leiter (30) im ersten Teilabschnitt (50) kompaktiert wird und eine erste Querschnittfläche des ersten Teilabschnitts (50) kleiner ist als die Ursprungsquerschnittsfläche.
Leitungssystem (10) zur Hochstromübertragung in einem Kraftfahrzeug oder einer Ladestation hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - aufweisend ein elektrisches Kabel (20) und eine Kontakteinrichtung (15) mit wenigstens einem Kontaktelement (80), - wobei das elektrische Kabel (20) einen mehrdrähtig ausgebildeten elektrischen Leiter (30) und eine Kabelisolierung (25) aufweist, - wobei das Kontaktelement (80) einen plattenförmigen Anschlussabschnitt (85) aufweist, - wobei in einem ersten Teilabschnitt (50) des elektrischen Kabels (20) der elektrische Leiter (30) mit dem Anschlussabschnitt (85) verschweißt, insbesondere ultraschallverschweißt, ist und die Kabelisolierung (25) in einem versetzt zu dem ersten Teilabschnitt (50) angeordneten zweiten Teilabschnitt (55) des elektrischen Kabels (20) den elektrischen Leiter (30) zumindest teilweise ummantelt, - wobei in dem ersten Teilabschnitt (50) sich der elektrische Leiter (30) entlang einer ersten Mittelachse (65) und in dem zweiten Teilabschnitt (55) sich der elektrische Leiter (30) entlang einer zweiten Mittelachse (70) und erstreckt, - wobei die erste Mittelachse (65) hin zu dem Anschlussabschnitt (85) versetzt zu der zweiten Mittalachse (70) in einem vordefinierten Abstand (H) und /oder in einem vordefinierten Winkel (α) angeordnet ist.
Leitungssystem (10) nach Anspruch 7, - wobei im ersten Teilabschnitt (50) der elektrische Leiter (30) eine erste Querschnittsfläche aufweist, - wobei im zweiten Teilabschnitt (55) der elektrische Leiter (30) eine zweite Querschnittsfläche aufweist, - wobei die erste Querschnittsfläche kleiner ist als die zweite Querschnittsfläche.
Leitungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, - wobei der erste Teilabschnitt (50) exzentrisch zu der zweiten Mittelachse (70) des zweiten Teilabschnitts (55) angeordnet ist.
Leitungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, - wobei die erste Mittelachse (65) parallel zu dem Anschlussabschnitt (85) ausgerichtet ist, - wobei eine Parallelität zwischen dem Anschlussabschnitt (85) und der ersten Mittelachse (65) eine Toleranz über eine Erstreckung des ersten Teilabschnitts (50) von ±0,5 mm, insbesondere ± 0,2 mm, insbesondere von ± 0,1 mm
Leitungssystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, - wobei die erste Mittelachse (65) und die zweite Mittelachse (70) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, - wobei die gemeinsame Ebene geneigt, vorzugsweise senkrecht zu der Anschlussfläche (95) ausgerichtet ist.