DE102021117926A1

DE102021117926A1 - Verbindungsanordnung mit Crimpverbindung und Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung mit Crimpverbindung

Info

Publication number: DE102021117926A1
Application number: DE102021117926.2A
Authority: DE
Inventors: Carsten Kuckuck
Original assignee: Phoenix Contact eMobility GmbH
Current assignee: Phoenix Contact eMobility GmbH
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2023-01-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung (1), umfassend eine Stützhülse (2) und eine Kontakthülse (3) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (4), welcher Einzeldrähte (4E) aufweist, wobei die Kontakthülse (3) zumindest abschnittsweise in der Stützhülse (2) aufgenommen ist, vorzugsweise in einer Längsrichtung (X), wobei die Kontakthülse (3) einen Wirkabschnitt (3A) umfasst, um mit dem in der Kontakthülse (3) aufgenommenen elektrischen Leiter (4) zumindest abschnittsweise eine Crimpverbindung auszubilden, wobei die Stützhülse (2) konfiguriert ist, bei Ausbildung der Crimpverbindung eine Kontaktflächenpressung (P3, P4), zumindest abschnittsweise zwischen dem Wirkabschnitt (3A) und dem aufgenommenen elektrischen Leiter (4) und/oder zumindest abschnittsweise zwischen den Einzeldrähten (4E) des aufgenommenen elektrischen Leiters (4) zumindest zu erhalten. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung (1) mit einer Crimpverbindung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung mit einer Crimpverbindung und ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung mit Crimpverbindung.
Bei der Anwendung von Crimpverbindungen elektrischer Leiter kommt es im Wesentlichen auf zwei Faktoren an. Zum einen ist die so genannte Drahtquerkontaktierung und zum anderen die so genannte Leiterkontaktierung maßgebend.
Die Drahtquerkontaktierung betrifft die elektromechanische Kontaktierung von Einzeldrähten untereinander. Eine ausreichende Drahtquerkontaktierung ist insbesondere notwendig, damit die Stromtragfähigkeit jedes Einzeldrahts ausgenutzt werden kann. Zudem kann eine ausreichende Drahtquerkontaktierung und somit der gesamte Leiterquerschnitt homogen zur Übertragung elektrischer Energie beitragen. Die Güte der Drahtquerkontaktierung wird durch die Qualität aller elektromechanischen Einzelkontakte zusammen bestimmt. Die einzelnen Kontaktbereiche sind wiederum von der Drahtumformung und dem Drahtoberflächenzustand abhängig. Mit zunehmender Anzahl an Drähten des Leiters nimmt beispielsweise auch der Einfluss der Drahtquerkontaktierung für die Gesamtqualität der Crimpverbindung zu. Elektrische Energie muss hierbei von inneren Drähten oder Drahtschichten zu den äußeren Drähten oder Drahtschichten übertragen werden.
Die Leiterkontaktierung beschreibt hingegen zur Drahtquerkontaktierung die gegenseitige elektromechanische Kontaktierung von Einzeldrähten mit dem Crimpkontaktelement der Crimpverbindung. Hier wird die gesamte elektrische Energie der elektrischen Leiter in das Crimpkontaktelement übertragen. Mit anderen Wort bildet die Leiterkontaktierung den Übergang zwischen dem elektrischen Leiter und dem Crimpkontaktelement ab.
Durch gegenseitige Abhängigkeit der Einzelkontakte zueinander bestimmen Drahtquerkontaktierung und Leiterkontaktierung zusammen das elektromechanische Kontaktverhalten einer Crimpverbindung maßgeblich mit. Die Vielzahl an Einzelkontakten beeinflusst somit die elektrische Kontaktqualität und Stabilität des gesamten Leiterkontaktsystems der Crimpverbindung, wobei ferner auch die Anzahl an Leiterkontaktbereichen durch den Leiterquerschnitt und die Leiterklasse eine wichtige Rolle spielt.
Aus der deutschen Patentschrift Nr. DE 10 2015 004 485 B4 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Steckverbinderanordnung bekannt, welche einen Steckverbinder und ein daran angeschlossenes Koaxialkabel umfasst. Hierbei wird zunächst eine Stützhülse auf ein Ende des Koaxialkabels aufgeschoben, sodann ein Außenleiter des Koaxialkabels um die Stützhülse herum zurückgeschlagen und schließlich ein Ende des Koaxialkabels mit der Stützhülse in einen Hülsenabschnitt eines Außenleitergehäuses des Steckverbinders eingeführt.
Ferner ist aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift Nr. DE 20 2015 000 750 U1 eine Steckverbinderanordnung mit einer Kompensationshülse bekannt. Die Anordnung betrifft einen Steckverbinder und ein daran angeschlossenes Kabel mit einem Innenleiter und einem dem Innenleiter umlaufenden Außenleiter. Der Außenleiter des Kabels ist elektrisch mit einem Außenleitergehäuse des Steckverbinders verbunden. Der Innenleiter ist von einem umlaufenden Hülsenteil umgeben, welches etwa denselben Innendurchmesser aufweist wie der Außenleiter des Kabels.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung mit einer Crimpverbindung bereitzustellen, welche vorzugsweise durch eine verbesserte dauerhafte elektromechanische Kontaktierung und durch eine einfache Herstellung gekennzeichnet ist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele und Anwendungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und werden in der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt eine Verbindungsanordnung, umfassend eine Stützhülse und eine Kontakthülse zur Aufnahme eines elektrischen Leiters, welcher Einzeldrähte aufweist, und somit eines Einzeldrähte aufweisenden elektrischen Leiters, wobei die Kontakthülse zumindest abschnittsweise in der Stützhülse aufgenommen ist, vorzugsweise in einer Längsrichtung, wobei die Kontakthülse einen Wirkabschnitt umfasst, um mit dem in der Kontakthülse aufgenommenen elektrischen Leiter zumindest abschnittsweise eine Crimpverbindung auszubilden, wobei die Stützhülse konfiguriert und/oder ausgebildet ist, bei Ausbildung der Crimpverbindung eine Kontaktflächenpressung, vorzugsweise eine radiale Kontaktflächenpressung oder eine Kontaktflächenpressung senkrecht zur Längsrichtung, zumindest abschnittsweise zwischen dem Wirkabschnitt und dem aufgenommenen elektrischen Leiter und/oder zumindest abschnittsweise zwischen den Einzeldrähten des aufgenommenen elektrischen Leiters zumindest zu erhalten.
Durch die vorliegende Erfindung kann beispielsweise eine Verbindungsanordnung bereitgestellt werden, welche eine entsprechende Kontaktqualität der Crimpverbindung gewährleistet. Mit anderen Worten kann die Stabilität der elektromechanischen Kontaktierung der Crimpverbindung durch die vorliegende Erfindung verbessert werden.
Ferner können beispielsweise Oberflächen von Komponenten und Elementen, welche für die Crimpverbindung oder im Bereich der Crimpverbindung entsprechend beschichtet werden müssen, reduziert werden. Zudem ist die Verbindungsanordnung vorzugsweise auch durch eine einfache Herstellung gekennzeichnet, was beispielsweise mit einer Reduzierung der Fertigungszeit der Verbindungsanordnung einhergeht.
Die Einzeldrähte des elektrischen Leiters stellen vorzugsweise Adern zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer Signale dar. Die Längsrichtung kann vorzugsweise eine Leitereinführungsrichtung des oder für den elektrischen Leiter sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Wirkabschnitt und/oder ein Stützabschnitt der Stützhülse, der dem Wirkabschnitt zugeordnet ist, zumindest abschnittsweise plastisch verformbar oder plastisch verformt ausgebildet ist.
Der Wirkabschnitt und der Stützabschnitt können zumindest abschnittsweise an entsprechenden Flächen formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander kontaktieren. Es ist möglich, dass die Stützhülse und vorzugsweise der Stützabschnitt eine im Wesentlichen konstante Kontaktflächenpressung in die Kontakthülse und vorzugsweise dem Wirkabschnitt der Kontakthülse induziert, vorzugsweise um den Umfang der Kontakthülse und in Längsrichtung, in welche sich die Kontakthülse vorzugsweise erstreckt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stützhülse aus einem Stützhülsenmaterial ausgebildet ist und die Kontakthülse aus einem Kontakthülsenmaterial ausgebildet ist, wobei der Elastizitätsmodul des Stützhülsenmaterials zumindest im Bereich eines ideal-elastisch-plastischen Materialverhaltens größer ist, als der Elastizitätsmodul des Kontakthülsenmaterials, wobei das Kontakthülsenmaterial vorzugsweise elektrisch leitfähig ist.
Der elektrische Leiter, vorzugsweise die Einzeldrähte des elektrischen Leiters, ist/sind elektrisch leitfähig aus einem Leitermaterial ausgebildet.
Mit anderen Worten kann die Stützhülse aus einem steiferen Material ausgebildet sein, als die Kontakthülse.
Es ist auch möglich, dass die Stützhülse aus einem Stützhülsenmaterial ausgebildet ist und die Kontakthülse aus einem Kontakthülsenmaterial ausgebildet ist, wobei die Streckgrenze des Stützhülsenmaterials zumindest im Bereich eines ideal-elastisch-plastischen Materialverhaltens kleiner ist, als die Streckgrenze des Kontakthülsenmaterials.
Mit anderen Worten kann die Kontakthülse und somit das Material der Kontakthülse höhere mechanische Spannungen ertragen, bis zu welcher sie/es zumindest elastisch verformbar ist, als die Stützhülse.
Es ist möglich, dass der elektrische Leiter, vorzugsweise die Einzeldrähte des elektrischen Leiters, aus einem Leitermaterial ausgebildet ist/sind, wobei die Streckgrenze des Stützhülsenmaterials kleiner ist, als die Streckgrenze des Leitermaterials.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stützhülse einen Leitereinführungsabschnitt aufweist, wobei der Leitereinführungsabschnitt zumindest abschnittsweise trichterförmig ausgebildet ist und, vorzugsweise in Längsrichtung, in den Stützabschnitt übergeht.
Dadurch kann der elektrische Leiter mit den Einzeldrähten beispielsweise relativ einfach in die Kontakthülse und die Stützhülse eingeführt werden.
Es ist möglich, dass die Kontakthülse zumindest abschnittsweise, zumindest im Bereich des Wirkabschnitts, rotationssymmetrisch, vorzugsweise hohlzylinderförmig, ausgebildet ist.
Dadurch kann eine entsprechende plastische Verformbarkeit bei Ausbildung der Crimpverbindung gewährleistet werden, wonach die Kontaktflächenpressungen der Crimpverbindung zumindest erhalten bleiben.
Es ist möglich, dass die Stützhülse zumindest abschnittsweise zumindest einen im Bereich des Wirkabschnitts zugeordneten Stützabschnitt aufweist, wobei zumindest der Stützabschnitt rotationssymmetrisch, vorzugsweise hohlzylinderförmig, ausgebildet ist.
Der Stützabschnitt kann den Wirkabschnitt vorzugsweise in Längsrichtung zumindest überdecken. Mit anderen Worten kann sich der Stützabschnitt in Längsrichtung zumindest entlang des Wirkabschnitts erstrecken.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stützhülse zumindest ein Anschlagelement aufweist, um zumindest die Kontakthülse in Längsrichtung zu lagern oder abzustützen.
Es ist zusätzlich oder alternativ auch möglich, dass das zumindest eine Anschlagelement in Längsrichtung eine Isolierung des elektrischen Leiters lagert oder abstützt. Damit kann beispielsweise sichergestellt werden, dass der elektrische Leiter zumindest im Kontaktabschnitt mit einer definierten Länge angeordnet ist. Das zumindest eine Anschlagelement kann beispielsweise ringförmig ausgebildet sein.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stützhülse zumindest eine zumindest abschnittsweise um den Umfang der Stützhülse erstreckende Aussparung aufweist, vorzugsweise bei Ausbildung der Crimpverbindung. Die Aussparung kann beispielsweise schlitzförmig ausgebildet sein.
Dadurch kann beispielsweise ein höherer plastischer Verformungsgrad der Stützhülse, vorzugsweise des Stützabschnitts, gewährleistet werden, vorzugsweise an Randbereichen der Crimpverbindung in Längsrichtung. Es ist ferner möglich, dass die Randbereiche der Stützhülse von der mechanischen Belastung durch den Crimpprozess bereichsweise entkoppelt werden, wodurch die geometrische Gestaltänderung der Randbereiche reduziert werden kann.
Es ist möglich, dass die Stützhülse sich im Wesentlichen in Längsrichtung zumindest über den Wirkabschnitt, vorzugsweise bei Ausbildung der Crimpverbindung, erstreckt. Dadurch kann beispielsweise eine nahezu vollständige Abdeckung der Crimpverbindung durch die Stützhülse gewährleistet werden, was beispielsweise zu einer optimalen und/oder homogenen Verteilung der Kontaktflächenpressung führt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stützhülse und die Kontakthülse zumindest abschnittsweise eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung, vorzugsweise bei Ausbildung der Crimpverbindung, ausbilden.
Vorzugsweise kann die Kontakthülse aus einer Kupferlegierung, vorzugsweise auf Basis von Reinkupfer, oder aus einer Messinglegierung, vorzugsweise auf Basis von CuZn30 bis CuZn42, ausgebildet sein, und/oder der elektrische Leiter aus Kupfer ausgebildet sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung, vorzugsweise einer Verbindungsanordnung wie hierin offenbart, umfassend eine Stützhülse und eine Kontakthülse zur Aufnahme eines elektrischen Leiters, welcher Einzeldrähte aufweist, wobei die Kontakthülse zumindest abschnittsweise in der Stützhülse aufgenommen wird, vorzugsweise in einer Längsrichtung, wobei die aufgenommene Kontakthülse in der Stützhülse einen Wirkabschnitt umfasst und der elektrische Leiter in der aufgenommenen Kontakthülse, vorzugsweise in dem Wirkabschnitt, aufgenommen wird, und mittels eines Crimpwerkzeugs, welches an der Stützhülse im Bereich des Wirkabschnitts angesetzt wird, zumindest abschnittsweise eine Crimpverbindung ausgebildet wird, wobei die Stützhülse konfiguriert ist, eine Kontaktflächenpressung, zumindest abschnittsweise zwischen dem Wirkabschnitt und dem aufgenommenen elektrischen Leiter und/oder zumindest abschnittsweise zwischen den Einzeldrähten des aufgenommenen elektrischen Leiters zumindest zu erhalten.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen rein auf die Vorrichtung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung gerichtete und/oder damit in Zusammenhang offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein und umgekehrt.
Die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere oder andere Einzelheiten und vorteilhafte Wirkungen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung vor Ausbildung einer Crimpverbindung;
2 eine Schnittansicht (Schnitt A-A in 1) des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der Verbindungsanordnung;
3 eine weitere Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Verbindungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 eine Schnittansicht (Schnitt B-B in 3) des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der Verbindungsanordnung vor Ausbildung einer Crimpverbindung;
5 eine Schnittansicht eines Teils des Ausführungsbeispiels der Verbindungsanordnung bei Ausbildung einer Crimpverbindung.

Gleiche oder funktional äquivalente Komponenten oder Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Zu deren Erläuterung wird teilweise auch auf die Beschreibung anderer Ausführungsbeispiele und/oder Figuren verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die folgende detaillierte Beschreibung der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dient zur näheren Veranschaulichung oder Verdeutlichung und soll den Umfang der vorliegenden Erfindung in keiner Weise beschränken.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Verbindungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung vor Ausbildung einer Crimpverbindung.
Die Verbindungsanordnung 1 umfasst einen elektrischen Leiter 4 (siehe hierzu die weiteren 2, 4 und 5), von welchem in 1 die Isolierung 5 sichtbar dargestellt ist. Die Verbindungsanordnung 1 umfasst eine Stützhülse 2 und eine Kontakthülse 3. Die Stützhülse 2 erstreckt sich im Wesentlichen in der Längsrichtung X. Die Längsrichtung X kann vorzugsweise eine Einführrichtung des elektrischen Leiters 4 in die Kontakthülse 3 sein. Die Stützhülse 2 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch und zumindest abschnittsweise hohlzylinderförmig ausgebildet. Die holzylinderförmige Ausbildung der Stützhülse 2 erstreckt sich im Wesentlichen in der Längsrichtung X. Die Stützhülse 2 verfügt ferner über einen Leitereinführungsabschnitt 2L. Der Leitereinführungsabschnitt 2L der Stützhülse 2 ist im Wesentlichen trichterförmig ausgebildet und dient zur Einführung des elektrischen Leiters 4 in den Innenbereich der Stützhülse 2 und vorzugsweise der in der Stützhülse 2 aufgenommenen Kontakthülse 3. Die Kontakthülse 3 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch und entlang der Steckrichtung X hohlzylinderförmig ausgebildet.
Die Verbindungsanordnung 1 gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel vor Ausbildung einer Crimpverbindung ist beispielsweise durch einen kompakten und platzsparenden Aufbau gekennzeichnet.
Die Kontakthülse 3 ist zumindest abschnittsweise in der Stützhülse 2 aufgenommen oder angeordnet, was nachfolgend noch näher beschrieben wird.
Die Isolierung 5 ist vorzugsweise eine Mantelisolierung, welche aus einem flexiblen Isolierstoff ausgebildet ist. Der flexible Isolierstoff kann beispielsweise ein Kunststoff sein. Die Kontakthülse 3 kann auf Basis einer Kupferlegierung, vorzugsweise auf Basis von Reinkupfer, ausgebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass die Kontakthülse aus einer Messinglegierung, vorzugsweise auf Basis von CuZn30 bis CuZn42, ausgebildet ist. Die Stützhülse 2 kann vorzugsweise als Metallblechhülse ausgebildet sein. Die Stützhülse 2 kann beispielsweise aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium ausgebildet sein. Der elektrische Leiter 4 kann mehrere Einzeldrähte umfassen, welche auf Basis von Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet sind. Mit anderen Worten ist die Stützhülse 2 aus einem Stützhülsenmaterial, die Kontakthülse 3 aus einem Kontakthülsenmaterial und der elektrische Leiter 4 mit den Einzeldrähten aus einem Leitermaterial ausgebildet. Vorzugsweise ist der Elastizitätsmodul des Stützhülsenmaterials größer, als der Elastizitätsmodul des Leitermaterials. Ferner ist vorzugsweise die Streckgrenze des Stützhülsenmaterials kleiner, als die Streckgrenze des Leitermaterials. Gegenüber dem Kontakthülsenmaterial der Kontakthülse 3 weist das Stützhülsenmaterial der Stützhülse 2 vorzugsweise einen größeren Elastizitätsmodul und/oder eine kleinere Streckgrenze auf.
2 zeigt eine Schnittansicht (Schnitt A-A in 1) des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der Verbindungsanordnung 1 vor Ausbildung einer Crimpverbindung.
Der elektrische Leiter 4 mit den mehreren Einzeldrähten 4E ist in 2 schematisch dargestellt. Der abisolierte Bereich und somit der isolationsfreie Abschnitt des elektrischen Leiters 4 ist in Längsrichtung X in der Stützhülse 2 und insbesondere in der Kontakthülse 3 aufgenommen. Die Isolierung 5 kontaktiert in Längsrichtung X mit einem Anschlagelement 2AS der Stützhülse 2. Das Anschlagelement 2AS ist an der Innenfläche der Stützhülse 2 im hohlzylinderförmig ausgebildeten Abschnitt der Stützhülse 2 angeordnet und vorzugsweise ringförmig ausgebildet.
Auf der gegenüberliegenden Seite der Isolierung 5 befindet sich an dem Anschlagelement 2AS die Kontakthülse 3, welche ebenfalls in Längsrichtung X mit dem Anschlagelement 2AS kontaktiert.
Die Kontakthülse 3 umfasst innerhalb der Stützhülse 2 einen Wirkabschnitt 3A. Der Wirkabschnitt 3A umfasst vorzugsweise einen Bereich der Innenfläche der Kontakthülse 3 dar, welcher dazu vorgesehen ist, um mit dem in der Kontakthülse 3 aufgenommenen elektrischen Leiter 4 zumindest abschnittsweise eine Crimpverbindung auszubilden. Die Ausbildung der Crimpverbindung durch plastische Verformung zumindest eines Abschnitts der Kontakthülse 3, vorzugsweise des Wirkabschnitts 3A, sowie von Einzeldrähten 4E des elektrischen Leiters 4 kann mit einem Crimpwerkzeug hergestellt werden. Das Crimpwerkzeug kann beispielsweise eine Crimpzange sein.
Die Stützhülse 2 ist konfiguriert, bei Ausbildung der Crimpverbindung eine Kontaktflächenpressung P3, P4 (siehe hierzu 5), vorzugsweise eine radiale Kontaktflächenpressung P3, P4 oder eine Kontaktflächenpressung P3, P4 im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung X, zumindest abschnittsweise zwischen dem Wirkabschnitt 3A und dem aufgenommenen elektrischen Leiter 4 und/oder zumindest abschnittsweise zwischen den Einzeldrähten 4E des elektrischen Leiters 4 zumindest zu erhalten. Dazu weist die Stützhülse 2 eine Stützabschnitt 2A auf, wobei der Stützabschnitt 2A dem Wirkabschnitt 3A zugeordnet ist. Mit anderen Worten erstreckt sich der Stützabschnitt 2A in Längsrichtung X zumindest über den und/oder entlang des Wirkabschnitts 3A.
3 zeigt eine weitere Seitenansicht des Ausführungsbeispiels der Verbindungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung vor Ausbildung einer Crimpverbindung. Die weitere Seitenansicht in 3 entspricht hierbei der Seitenansicht in 1 und dient zur Veranschaulichung der in 4 dargestellten Schnittansicht des in 3 gezeigten Schnitts B-B.
4 zeigt nun eine Schnittansicht (Schnitt B-B in 3) des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der Verbindungsanordnung 1 vor Ausbildung einer Crimpverbindung. Neben dem im Wesentlichen kreisringförmigen Querschnitten der Stützhülse 2 sowie der Kontakthülse 3 ist vor allem der elektrische Leiter 4 mit den mehreren Einzeldrähten 4E gut erkennbar. Von den Einzeldrähten 4E des elektrischen Leiters 4 sind in 4 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich zwei Einzeldrähte 4E mit dem Bezugszeichen („4E“) gekennzeichnet.
Gut erkennbar ist der noch vorhandene Spalt zwischen dem elektrischen Leiter 4 und der Kontakthülse 3 vor Ausbildung der Crimpverbindung, wobei in 4 die Isolierung 5 aufgrund der Schnittdarstellung im Bereich des Spalts erkennbar ist.
5 zeigt eine Schnittansicht eines Teils des Ausführungsbeispiels der Verbindungsanordnung 1 bei Ausbildung einer Crimpverbindung. Die Crimpverbindung wurde hierbei mittels eines Crimpwerkzeugs, beispielsweise einer Crimpzange, hergestellt. Das Crimpwerkzeug ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt.
Sowohl die Kontakthülse 3 als auch die Stützhülse 2 sind abschnittsweise plastisch verformt und somit dauerhaft verformt ausgebildet. Im Bereich des Wirkabschnitts 3A bildet die Kontakthülse 3 und die Stützhülse 2 und hierbei insbesondere der Stützabschnitt 2A eine Taille T oder Engstelle der Verbindungsanordnung 1 aus. Die Taille T und somit die Außenfläche des Stützabschnitts 2A weist abschnittsweise eine im Wesentlichen zylinderförmige Ausbildung auf.
Durch plastische Verformung des Stützabschnitts 2A der Stützhülse 2 sowie des Wirkabschnitts 3A der Kontakthülse 3 mithilfe eines Crimperkzeugs wird zusammen mit dem eingeführten oder aufgenommenen elektrischen Leiter 4 und hier den Einzeldrähten 4E des elektrischen Leiters 4 eine Crimpverbindung ausgebildet.
Die Einzeldrähte 4E sind zumindest abschnittsweise und/oder teilweise ebenfalls plastisch verformt, vorzugsweise im Bereich des Wirkabschnitts 3A der Kontakthülse 3. Durch die plastische Verformung der Kontakthülse 3 sowie der Stützhülse 2 in den entsprechenden Abschnitten wird nach dem Einsatz des Crimpwerkzeugs eine insbesondere auf die Einzeldrähte 4E wirkende Kontaktflächenpressung P3 durch die Kontakthülse 3 ausgeübt. Die Kontaktflächenpressung P3 wirkt hierbei über die Innenfläche 3AF der Kontakthülse 3 im Bereich des Wirkabschnitts 3A im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung X und somit in radialer Richtung auf entsprechende Außenflächen der entsprechend zur Innenfläche 3AF angeordneten Einzeldrähte 4E.
Die Stützhülse 2, welche vorzugsweise einen höheren Elastizitätsmodul und eine geringere Streckgrenze als die Kontakthülse 3 aufweist, gewährleistet nun durch Ausübung einer Kontaktflächenpressung P2 auf die Stützhülse 3 und insbesondere auf den Wirkabschnitt 3A der Stützhülse 3, dass die Kontaktflächenpressung P3 zumindest abschnittsweise zwischen dem Wirkabschnitt 3A, das heißt der Innenfläche 3AF im Bereich des Wirkabschnitts 3A und den darin aufgenommenen Einzeldrähten 4E des elektrischen Leiters 4 zumindest erhalten bleibt. Ferner bleibt ebenso bei der Verbindungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest abschnittsweise die Kontaktflächenpressung P4 zwischen den Einzeldrähten 4E des aufgenommenen elektrischen Leiters 4 selbst erhalten, zumindest im Wesentlichen erhalten.
Die Stützhülse 2 dient somit dazu, die radialen Kontaktflächenpressungen P3 und P4 zwischen dem Wirkabschnitt 3A und den Einzeldrähten 4E und/oder zwischen den Einzeldrähten 4E des elektrischen Leiters 4 selbst zu erhalten.
Nach dem Öffnen des Crimpwerkzeugs kann aufgrund der Werkstoffeigenschaften des Wirkabschnitts 3A und somit der Kontakthülse 3 sowie der Einzeldrähte 4E des elektrischen Leiters 4 eine elastische Rückfederung stattfinden, was zu einer Reduzierung der Kontaktflächenpressungen P3, P4 führen würde. Diese Reduzierung der Kontaktflächenpressungen P3, P4 wird nun durch die Stützhülse 2 und vorzugsweise durch den Stützabschnitt 2A der Stützhülse 2 im Wesentlichen verhindert. Die Stützhülse 2 induziert sozusagen eine im Wesentlichen dauerhafte und/oder konstante und vorzugsweise erhöhte Kontaktflächenpressung P2 in die Kontakthülse 3 und sorgt wiederum dafür, dass die Kontaktflächenpressungen P3 und P4 der Kontakthülse 3 mit den Einzeldrähten 4E im Wesentlichen zumindest erhalten bleiben. Dies wird vorzugsweise durch die Werkstoffeigenschaften sowohl der Stützhülse 2 als auch der Kontakthülse 3 und der Einzeldrähte 4E des elektrischen Leiters 4 gewährleistet oder erzielt. Vorzugsweise weist die Stützhülse 2 einen ausreichenden Umformgrad auf.
Die Verbindungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausbildung der Crimpverbindung entsprechende Kontaktflächenpressungen P3, P4 innerhalb oder im Bereich der Crimpverbindung aufgrund des Vorsehens einer Stützhülse 2 zumindest im Wesentlichen erhalten bleiben. Die Verbindungsanordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist somit durch eine entsprechende elektrische Kontaktqualität gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Vorzugsweise beansprucht die vorliegende Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: Crimpverbindung
2: Stützhülse
2A: Stützabschnitt
2L: Leitereinführungsabschnitt
3: Kontakthülse
3A: Wirkabschnitt
3AF: Innenfläche
4: elektrischer Leiter
4E: Einzeldraht
5: Isolierung
P3: Kontaktflächenpressung
P4: Kontaktflächenpressung
T: Taille (Engstelle)
X: Längsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015004485 B4 [0006]
DE 202015000750 U1 [0007]

Claims

Verbindungsanordnung (1), umfassend eine Stützhülse (2) und eine Kontakthülse (3) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (4), welcher Einzeldrähte (4E) aufweist, wobei die Kontakthülse (3) zumindest abschnittsweise in der Stützhülse (2) aufgenommen ist, vorzugsweise in einer Längsrichtung (X), wobei die Kontakthülse (3) einen Wirkabschnitt (3A) umfasst, um mit dem in der Kontakthülse (3) aufgenommenen elektrischen Leiter (4) zumindest abschnittsweise eine Crimpverbindung auszubilden, wobei die Stützhülse (2) konfiguriert ist, bei Ausbildung der Crimpverbindung eine Kontaktflächenpressung (P3, P4), zumindest abschnittsweise zwischen dem Wirkabschnitt (3A) und dem aufgenommenen elektrischen Leiter (4) und/oder zumindest abschnittsweise zwischen den Einzeldrähten (4E) des aufgenommenen elektrischen Leiters (4) zumindest zu erhalten.
Verbindungsanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Wirkabschnitt (3A) und/oder ein Stützabschnitt (2A) der Stützhülse (2), der dem Wirkabschnitt (3A) zugeordnet ist, zumindest abschnittsweise plastisch verformbar oder plastisch verformt ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stützhülse (2) aus einem Stützhülsenmaterial ausgebildet ist und die Kontakthülse (3) aus einem Kontakthülsenmaterial ausgebildet ist, wobei der Elastizitätsmodul des Stützhülsenmaterials zumindest im Bereich eines ideal-elastisch-plastischen Materialverhaltens größer ist, als der Elastizitätsmodul des Kontakthülsenmaterials, wobei das Kontakthülsenmaterial vorzugsweise elektrisch leitfähig ist.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützhülse (2) aus einem Stützhülsenmaterial ausgebildet ist und die Kontakthülse (3) aus einem Kontakthülsenmaterial ausgebildet ist, wobei die Streckgrenze des Stützhülsenmaterials zumindest im Bereich eines ideal-elastisch-plastischen Materialverhaltens kleiner ist, als die Streckgrenze des Kontakthülsenmaterials.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der elektrische Leiter (4), vorzugsweise die Einzeldrähte (4E) des elektrischen Leiters (4), aus einem Leitermaterial ausgebildet ist und die Stützhülse (2) aus einem Stützhülsenmaterial ausgebildet ist, wobei die Streckgrenze des Stützhülsenmaterials kleiner ist, als die Streckgrenze des Leitermaterials.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützhülse (2) einen Leitereinführungsabschnitt (2L) aufweist, wobei der Leitereinführungsabschnitt (2L) zumindest abschnittsweise trichterförmig ausgebildet ist und, vorzugsweise in Längsrichtung (X), in den Stützabschnitt (2A) übergeht.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontakthülse (3) zumindest abschnittsweise, zumindest im Bereich des Wirkabschnitts (3A), rotationssymmetrisch, vorzugsweise hohlzylinderförmig, ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützhülse (2) zumindest abschnittsweise zumindest einen im Bereich des Wirkabschnitts (3A) zugeordneten Stützabschnitt (2A) aufweist, wobei zumindest der Stützabschnitt (2A) rotationssymmetrisch, vorzugsweise hohlzylinderförmig, ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützhülse (2) zumindest ein Anschlagelement (2AS) aufweist, um die Kontakthülse (3) und/oder eine Isolierung (5) des elektrischen Leiters (4) in Längsrichtung (X) zu lagern.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützhülse (2) zumindest eine zumindest abschnittsweise um den Umfang der Stützhülse (2) erstreckende Aussparung aufweist, vorzugsweise bei Ausbildung der Crimpverbindung.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützhülse (2) sich in Längsrichtung (X) zumindest über den Wirkabschnitt (3A), vorzugsweise bei Ausbildung der Crimpverbindung, erstreckt.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stützhülse (2) und die Kontakthülse (3) zumindest abschnittsweise eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung, vorzugsweise bei Ausbildung der Crimpverbindung, ausbilden.
Verbindungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontakthülse (3) aus einer Kupferlegierung, vorzugsweise auf Basis von Reinkupfer, oder aus einer Messinglegierung, vorzugsweise auf Basis von CuZn30 bis CuZn42, ausgebildet ist, und/oder wobei der elektrische Leiter (4) aus Kupfer ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung (1), vorzugsweise einer Verbindungsanordnung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine Stützhülse (2) und eine Kontakthülse (3) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (4), welcher Einzeldrähte (4E) aufweist, wobei die Kontakthülse (3) zumindest abschnittsweise in der Stützhülse (2) aufgenommen wird, vorzugsweise in einer Längsrichtung (X), wobei die aufgenommene Kontakthülse (3) in der Stützhülse (2) einen Wirkabschnitt (3A) umfasst und der elektrische Leiter (4) in der aufgenommenen Kontakthülse (3), vorzugsweise in dem Wirkabschnitt (3A), aufgenommen wird, und mittels eines Crimpwerkzeugs, welches an der Stützhülse (2) im Bereich des Wirkabschnitts (3A) angesetzt wird, zumindest abschnittsweise eine Crimpverbindung ausgebildet wird, wobei die Stützhülse (2) konfiguriert ist, eine Kontaktflächenpressung (P3, P4), zumindest abschnittsweise zwischen dem Wirkabschnitt (3A) und dem aufgenommenen elektrischen Leiter (4) und/oder zumindest abschnittsweise zwischen den Einzeldrähten (4E) des aufgenommenen elektrischen Leiters (4) zumindest zu erhalten.