DE102022109737A1 - Elektrisches Kabel oder elektrische Leitung ausgebildet mit einer Steckkontur zum direkten Einstecken in einen Gegenstecker - Google Patents

Elektrisches Kabel oder elektrische Leitung ausgebildet mit einer Steckkontur zum direkten Einstecken in einen Gegenstecker Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kabel bzw. eine Leitung und ein Verfahren zum Herstellen einer Steckkontur (10) an einem Leitungsende (21) einer elektrischen Leitung (20), insbesondere einer Litzenleitung mit den folgenden Schritten:a. Umformen, insbesondere Pressumformen der elektrischen Leitung am Leitungsende (23) unter Ausbildung eines Steckabschnittes (21) mit wenigstens einem flachen Flächenabschnitt (22a, 22b) an diesem Leitungsende (23),b. Bereitstellen eines Kontaktbandes (30), wobei das Kontaktband (30) mehrere aus dem Kontaktband (30) hervorstehenden federnden Kontaktlamellen (31) aufweist undc. Aufbringen und Verbinden des Kontaktbandes (30) auf dem Flächenabschnitt (22a, 22b).

Description

  • Die Erfindung betrifft elektrische Kabel bzw. elektrische Leitungen ausgebildet mit einer Steckkontur zum direkten Einstecken in eine Steckaufnahme z.B. an einem Gegenstecker, einer Schnittstelle, einer Kontaktbuchse oder einem Stecker.
  • Im Stand der Technik herrscht keine einheitliche Terminologie für Stecker und Buchsen bzw. männliche Kontakte und weibliche Kontakte. In der Terminologie der vorliegenden Erfindung können in einem Stecker oder einer Buchse wahlweise männliche oder weibliche Kontakte eingesetzt werden. Männliche Kontakte sind in der Regel nicht federnde Kontaktgeometrien, wie Kontaktpins, Kontaktstifte, Flachkontakte oder dergleichen. Weibliche Kontakte stellen federnde Kontakte dar, bei der zumindest ein federndes Kontaktelement, welches an der Kontaktierung mit einem Gegenkontakt beteiligt ist, vorhanden ist.
  • Eine Steckverbindung wird insofern von einem Stecker und einem Gegenstecker realisiert, wobei in den jeweiligen Steckern und Gegenstecker wahlweise zueinander korrespondierende bzw. zusammenwirkende federnde Kontakte und nicht federnde Kontakteteile vorgesehen sind.
  • Weiter sind im Stand der Technik eine Vielzahl von Verbindungslösungen bekannt, um ein elektrisches Kontaktelement mit einer elektrischen Leitung z.B. einem Litzenleiter zu verbinden. Auf die herkömmlichen Techniken, wie Löten, Schweißen, Crimpen und dergleichen wird im Rahmen dieser Offenbarung nicht eingegangen, da diese Methoden hinreichend im Stand der Technik und normativ in der Normenreihe IEC 60325 beschrieben sind.
  • Die DIN EN 60352-2 enthält Anforderungen, Prüfungen und Anwendungshinweise für lötfreie Crimpverbindungen, die mit Drahtlitzenleitern von 0,05 mm2 bis 10 mm2 Querschnitt oder mit Massivleitern von 0,25 mm bis 3,6 mm Durchmesser und mit geeigneten nichtisolierten oder vorisolierten Crimphülsen hergestellt sind.
  • Wesentlich größere Kabelquerschnitte lassen sich derzeit nicht ohne weiteres auf effiziente und kostengünstige Weise mit einem Kontaktelement verbinden. Nicht nur die Herstellungstechnik, sondern auch die Kontaktgeometrie bzw. das Kontaktdesign sind aufwändig und teuer.
  • Zunehmend werden die Komponenten alternativer Antriebe im Automobilbau aufgrund der Montage- und Servicefreundlichkeit hinsichtlich ihrer elektrischen Kontaktierung steckbar ausgeführt. An die Steckverbindungen werden höchste Ansprüche hinsichtlich elektrischer Kontaktiereigenschaften, Belastbarkeit, Dichtheit und Bauraum gestellt.
  • Die DE 102013004708 A1 betrifft einen elektrischen Litzenleiter aus Kupfer zur parallelen und/oder seriellen Kontaktierung von Rundsteckkontakten miteinem Leitungsquerschnitt, wobei wenigstens ein Abschnitt des Litzenleiters einen im Querschnitt verdichteten Abschnitt mit einem reduzierten Querschnitt aufweist und an diesem Abschnitt eine zylinderförmige Rundsteckkontaktbuchse oder ein zylinderförmiger Rundsteckkontaktstift angeschweißt ist.
  • Ein weiteres im Stand der Technik erhebliches Problem stellt die Verwendung von Kupfer als Verbindungsmittels dar, da sich Kupfer nur schwer oder nicht zuverlässig, wie dies in der Automobilindustrie gefordert ist, durch eine Schweißung mit einem Kontaktelement verbinden lässt.
  • Werden z. B. die lösbaren Steckkontakte aus einem ersten Material hergestellt, welches sich von Kupfer unterscheidet oder eine Legierung aufweist, in der Kupfer nur vermindert vorhanden ist, besteht ein besonderes Problem darin, die Steckkontakte mit dem Kupferleiter zu verbinden.
  • Im Stand der Technik werden daher vornehmlich Crimpverbindungen eingesetzt, um die Verbindung sicher herzustellen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung bereit zu stellen, um eine einfache und kostengünstige Kontaktierung einer elektrischen Schnittstelle mit einer elektrischen Leitung vorzunehmen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine herkömmliche elektrische Leitung (Kabel) so zu modifizieren, dass die Leitung selbst, bzw. das Leitungsende als Steckkontur gestaltet ist. Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Steckkontur an einem Leitungsende einer elektrischen Leitung, insbesondere einer Litzenleitung mit den folgenden Schritten vorgeschlagen:
    1. a. Umformen, insbesondere Pressumformen der elektrischen Leitung am Leitungsende unter Ausbildung eines (vorzugsweise verdichteten) Steckabschnittes mit wenigstens einem flachen Flächenabschnitt an diesem Leitungsende,
    2. b. Bereitstellen eines Kontaktbandes (Kontaktlamellenbandes), wobei das Kontaktband mehrere aus dem Kontaktband hervorstehenden federnden Kontaktlamellen aufweist und
    3. c. Aufbringen und Verbinden des Kontaktbandes auf dem Flächenabschnitt.
  • Ferner ist unter dem Begriff elektrische Leitung auch ein elektrischer Leiter, wie z. B. eine starre Stromschiene zu verstehen. Statt einer Kompaktierung bzw. dem Umformen einer elektrischen Leitung ist es erfinderisch auch denkbar eine (massive) Stromschiene zu verwenden und dann die Schritte b) und c) auf der Oberfläche der Stromschiene (Bus bar) vorzunehmen.
  • Dabei ist das Kontaktband so aufzubringen, dass die Kontaktlamellen auf der der Verbindungsseite gegenüberliegenden Oberseite hervorstehen und dort als federnde Lamellen beim Zusammenstecken mit einem Gegensteckelement wirken können.
  • Weiter bevorzugt ist es, wenn die elektrische Leitung in dem sich an den umgeformten Bereich anschließenden, benachbarten nicht umgeformten Bereich der Leitung eine im wesentliche runde Querschnittsform besitzt. Rund im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Querschnittsform typischer Rundleitungen, die nicht immer perfekt rund aber annähernd rund ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Umformen ein im wesentlichen quaderförmiger Leitungsabschnitt geformt, vorzugsweise verdichtet wird. Dies soll in einer Art und Weise geschehen, dass die Litzen des Litzenleiters lokal miteinander verbacken und verpresst sind, was insbesondere durch ein Kompaktierverfahren erreicht werden kann.
  • Weiter vorteilhaft ist es somit, wenn das Leitungsende mittels Kompaktierung bearbeitet und insbesondere in eine Form gebracht wird, bei der der Steckabschnitt mit einer flachen Oberseite und einer dazu im wesentliche parallelen flachen Unterseite ausgebildet wird. Hierdurch wird eine einfache Steckkontur in einer für einen Steckvorgang geeigneten Grundform bereit gestellt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein solches Kontaktband, Kontaktlamellenband bereit gestellt wird, bei dem mehrere parallel angeordnete Kontaktlamellen vorgesehen sind und das Kantaktlamellenband derart orientiert auf einer der Flächenabschnitte am Leitungsende aufgebracht wird, dass die parallel angeordnete Kontaktlamellen entweder entlang oder quer, insbesondere 90° quer zur Kabelerstreckungsrichtung orientiert sind.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft neben dem beschriebenen Verfahren auch eine elektrische Leitung, insbesondere elektrischer Litzenleiter aufweisend ein Leitungsende, welches einen Steckabschnitt ausbildet, der wenigstens einen flachen, insbesondere ebenen Flächenabschnitt besitzt, sowie wenigstens ein unmittelbar auf dem Flächenabschnitt aufgebrachtes und mit diesem verbundenes Kontaktlamellenband, wobei das Kontaktlamellenband mehrere aus diesem hervorstehende (elastisch) federnde Kontaktlamellen besitzt.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Leitung ist vorgesehen, dass die elektrische Leitung in dem sich an den endseitigen Steckabschnitt anschließenden benachbarten nicht umgeformten Bereich der Leitung eine im wesentliche runde Querschnittsform besitzt.
  • Weiter vorteilhaft ist eine Lösung bei der das Kontaktlamellenband randseitig an wenigstens einem Randbereich einen Steg (32) aufweist, an dem die mehreren Kontaktlamellen einseitig verbunden sind und das andere (gegenüberliegende) Ende der Kontaktlamellen als freies Ende ausgebildet ist.
    Die Kontaktlamellen können mit Vorteil Löffelkuppenartig gebogen sein, so dass der Kontaktpunkt der jeweiligen Kontaktlamelle in etwa der Mitte des Flächenabschnittes in Richtung der Kontaktlamellenerstreckung liegt und die Enden der Kontaktlamellen auf oder naher oberhalb der Flächenabschnitte enden. Zur Verdeutlichung des bevorzugten Lamellenverlaufs wird auf die Figur im Bereich der Beschreibung der Ausführungsbeispiele verwiesen.
  • Grundsätzlich sind aber auch andere Lammelenformen denkbar. Jedenfalls ist es gemäß dem Konzept der Erfindung vorteilhaft, wenn mehrere insbesondere 3, 4, 5, 6 oder 7 Lamellen nebeneinander angeordnet sind.
  • Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass zwei gegenüberliegende Flächenabschnitte am Steckabschnitte ausgebildet sind und vorzugsweise auf jedem Flächenabschnitt ein mit diesem verbundenes Kontaktlamellenband aufgebracht und befestigt ist. Dabei kann die Ausrichtung der Kontaktlamellen spiegelbildlich oder gegenläufig erfolgen.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Leitung ist ferner vorgesehen, dass wenigstens ein Kontaktlamellenband mit einem Überstand über die Außenkontur des Steckabschnittes seitlich und/oder stirnseitig hervorsteht, so dass durch den jeweiligen Überstand eine Anlage- bzw. Anschlagfläche zum Zusammenwirken mit einer Gegenfläche an einem für das Zusammenstecken entsprechend geformten, korrespondierenden Gegenstecker gebildet ist. Durch einen definierten Überstand kann das Fügen und Zusammenstecken mit dem Gegensteckelement optimiert werden.
  • Die Verbindung des Kontaktbandes erfolgt mit Vorteil in stoffschlüssiger Weise, besonders bevorzugt an einer Mehrzahl an Verbindungsstellen.
  • Das Konzept der Erfindung eignet sich in besonderer Weise für elektrische Leitungen, die einen Leitungsmantel besitzen. Dann wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Kompaktieren bzw. allgemein Umformen in einem definierten Endabschnitt der Leitungsmantel entfernt und kann auch der verbleibende Leitungsmantel als Anschlag zur Festlegung der Stecktiefe dienen.
  • Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
    • 1 eine erfindungsgemäßer Leitungsabschnitt mit einer Steckkontur;
    • 2 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Leitung mit einer Steckkontur;
    • 3 eine stirnseitige schematische Ansicht auf eine erfindungsgemäße Steckkontur;
    • 4 eine Aufsicht auf die Ausführung analog 3;
    • 5 eine Aufsicht und Seitenansicht eines alternativen Kontaktlamellenbandes.
  • Die Figuren sind lediglich beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
  • In den 1 und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele einer steckbaren Leitung 20 gezeigt. Dargestellt ist jeweils ein Abschnitt einer elektrischen Leitung 20 mit dem Leitungsende 23, welches einen Steckabschnitt 21 ausbildet.
  • Der Steckabschnitt 21 besitzt in den beiden 1 jeweils eine quaderförmige Form und einen oberen und unteren flachen Flächenabschnitt 22a, 22b, die sich diametral gegenüberliegen.
  • Auf dem jeweils oberen Flächenabschnitt 22a ist stoffschlüssig ein Kontaktlamellenband 30 befestigt und zwar wie in der 4 zu erkennen, an mehreren stoffschlüssigen Verbindungspunkten 36 verbunden. Ferner ist zu erkennen, dass das Kontaktlamellenband 30 mehrere (in den 1 und 2 jeweils drei) aus diesem hervorstehende (elastisch) federnde Kontaktlamellen 31 aufweist. Die Kontaktlamellen 31 stehen nach oben hervor, so dass diese beim Steckvorgang an einer Gegenkontur zum federnden Kontaktieren vorgesehen sind. Aufgrund der federnden Eigenschaften erhält man ein Kontaktkraft jeweils abhängig von der Anzahl der Kontaktlamellen und deren Federeigenschaften.
  • Ferner ist in den 1 und 2 gut zu erkennen, dass die elektrische Leitung 20 in dem, sich an den endseitigen Steckabschnitt 21 anschließenden benachbarten nicht umgeformten Bereich 24 der Leitung 20 eine im wesentliche runde Querschnittsform besitzt und mit einem Kabelmantel 26 ausgebildet ist.
  • In der 5 ist eine Ausgestaltung eines Kontaktlamellenband 30 dargestellt. Dieses weist randseitig an wenigstens einem Randbereich einen Steg 32 aufweist, an dem die mehreren Kontaktlamellen 31 einseitig verbunden sind und das andere (gegenüberliegende) Ende 34 der Kontaktlamellen 31 als freies Ende ausgebildet ist. Auf diese Weise erhält man federnde Kontaktarme, welche ferner eine Form aufweisen, wie diese in der daneben dargestellten Ansicht zu sehen.
  • In der 3 sind zwei gegenüberliegende Flächenabschnitte 22a, 22b am Steckabschnitte 21 ausgebildet und auf jedem Flächenabschnitt 22a, 22b ist ein mit diesem verbundenes Kontaktlamellenband 30 aufgebracht und befestigt, wobei die Kontaktlamellen gegenläufig mit ihrer Orientierung angeordnet sind. Eine spiegelbildliche Anordnung wäre alternativ möglich. Ebenfalls zu erkennen ist, dass das Kontaktlamellenband 30 mit einem Überstand 35 über die Außenkontur des Steckabschnittes 21 seitlich hervorsteht, so dass durch den jeweiligen Überstand 35 eine Anlage- und Anschlagfläche zum Zusammenwirken mit einer Gegenfläche an einem für das Zusammenstecken entsprechend geformten, korrespondierenden Gegenstecker gebildet ist. Eine solche Gestaltung ist auch in den 1 und 2 erkennbar.
  • Das gezeigte Kontaktlamellenband 30 weist jeweils mehrere aus diesem hervorstehende (elastisch) federnde Kontaktlamellen 31 auf.
  • Die Orientierung der Kontaktlamellen in der Ausführung der 1 erfolgt parallel zur Leitungserstreckungsrichtung L und in 2 im 90° Winkel quer dazu.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013004708 A1 [0008]

Claims (13)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Steckkontur (10) an einem Leitungsende (21) einer elektrischen Leitung (20), insbesondere einer Litzenleitung mit den folgenden Schritten: a. Umformen, insbesondere Pressumformen der elektrischen Leitung am Leitungsende (23) unter Ausbildung eines Steckabschnittes (21) mit wenigstens einem flachen Flächenabschnitt (22a, 22b) an diesem Leitungsende (23), b. Bereitstellen eines Kontaktbandes (30), wobei das Kontaktband (30) mehrere aus dem Kontaktband (30) hervorstehenden federnden Kontaktlamellen (31) aufweist und c. Aufbringen und Verbinden des Kontaktbandes (30) auf dem Flächenabschnitt (22a, 22b).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (20) eine Stromschiene darstellt, insbesondere eine massive Stromschiene und unter Weglassen des Schrittes a) gleich die Schritte b) und c) auf der Oberfläche der Stromschiene vorgenommen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (20) in dem sich daran anschließenden benachbarten nicht umgeformten Bereich der Leitung (20) eine im wesentliche runde Querschnittsform besitzt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Umformen ein im wesentlichen quaderförmiger Leitungsabschnitt geformt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsende (23) mittels Kompaktierung bearbeitet und insbesondere in eine Form gebracht wird, bei der der Steckabschnitt (21) mit einer flachen Oberseite (22a) und einer dazu im wesentliche parallelen flachen Unterseite (22b) ausgebildet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein solches Kontaktband, Kontaktlamellenband (30) bereit gestellt wird, bei dem mehrere parallel angeordnete Kontaktlamellen (31) vorgesehen sind und das Kantaktlamellenband so auf einer der Flächenabschnitte (22a, 22b) am Leitungsende (21) aufgebracht wird, dass die parallel angeordnete Kontaktlamellen (31) entweder entlang oder quer, insbesondere 90° quer zur Kabelerstreckungsrichtung (L) orientiert sind.
  7. Elektrische Leitung (20), insbesondere elektrischer Litzenleiter (20) aufweisend ein Leitungsende (23), welches einen Steckabschnitt (21) ausbildet, der wenigstens einen flachen Flächenabschnitt (22a, 22b) besitzt, sowie wenigstens ein unmittelbar auf dem Flächenabschnitt (22a, 22b) aufgebrachtes und mit diesem verbundenes Kontaktlamellenband (30), wobei das Kontaktlamellenband (30) mehrere aus diesem hervorstehende (elastisch) federnde Kontaktlamellen (31) aufweist.
  8. Elektrische Leitung (20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (20) in dem sich an den endseitigen Steckabschnitt (21) anschließenden benachbarten nicht umgeformten Bereich (24) der Leitung (20) eine im wesentliche runde Querschnittsform besitzt.
  9. Elektrische Leitung (20) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktlamellenband (30) randseitig an wenigstens einem Randbereich einen Steg (32) aufweist, an dem die mehreren Kontaktlamellen (31) einseitig verbunden sind und das andere (gegenüberliegende) Ende (34) der Kontaktlamellen (31) als freies Ende ausgebildet ist.
  10. Elektrische Leitung (20) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gegenüberliegende Flächenabschnitte (22a, 22b) am Steckabschnitte (21) ausgebildet sind und auf jedem Flächenabschnitt (22a, 22b) ein mit diesem verbundenen Kontaktlamellenband (30) aufgebracht und befestigt ist.
  11. Elektrische Leitung (20) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Kontaktlamellenband (30) mit einem Überstand (35) über die Außenkontur des Steckabschnittes (21) seitlich und/oder stirnseitig hervorsteht, so dass durch den jeweiligen Überstand (35) eine Anlage- und Anschlagfläche zum Zusammenwirken mit einer Gegenfläche an einem für das Zusammenstecken entsprechend geformten, korrespondierenden Gegenstecker gebildet ist.
  12. Elektrische Leitung (20) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung einen Leitungsmantel (26) besitzt.
  13. Elektrische Leitung (20) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
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