DE202011104677U1

DE202011104677U1 - Kontaktierungsvorrichtung sowie Kontaktverbindung

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Publication number: DE202011104677U1
Application number: DE201120104677
Authority: DE
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2012-01-24
Anticipated expiration: 2021-08-23

Abstract

Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer elektrischen Leitung (12), insbesondere einer Aluminiumleitung, umfassend eine einseitig mit einem Hülsenboden (6) verschlossenen Hülse (2) mit einem Aufnahmeraum (8) zur Aufnahme eines Endes der Leitung (12), dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Aufnahmeraum (8) zumindest ein Dorn (14) zur elektrischen Kontaktierung der Leitung (12) erstreckt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer elektrischen Leitung, insbesondere einer Aluminiumleitung, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kontaktverbindung zwischen einer derartigen Kontaktierungsvorrichtung und einer elektrischen Leitung.
Eine sehr häufig verwendete Methode zur Kontaktierung elektrischer Leitungen zur Verwendung auf verschiedensten Gebieten der Technik ist das Crimpen. Beim Crimpen wird ein Kontaktstück, welches gewöhnlich auf seiner einen Seite ein Steckerprofil zum Einrasten in ein Steckergehäuse und auf seiner anderen Seite in der Regel mindestens zwei Crimpflanken aufweist und zumeist aus einer Kupferlegierung wie zum Beispiel Bronze oder Messing besteht, um ein abisoliertes Leitungsende verpresst, so dass eine elektrisch leitende und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Leitung und dem Kontaktstück entsteht.
In der DE 10 212 993 A1 ist ein Crimpverfahren beschrieben.
Besteht die elektrische Leitung aus Kupfer, so ist das Crimpen die dominierende Technik, da sie sehr wenige Nachteile im Vergleich zu alternativen Kontaktierungsverfahren aufweist.
Auf einigen Gebieten der Technik existieren Anwendungen für die die Verwendung von Aluminium, das als Leitermaterial Vorteile gegenüber der Verwendung von Kupfer bietet. Das Kontaktieren der Aluminiumleitungen mittels der obig beschriebenen Crimptechnik birgt allerdings das Problem der Korrosion des Aluminiumleiters.
Diese Gefahr ist beim Crimpen durch die offen liegenden Aluminiumlitzen vor allem am Ende der Leitung sehr hoch. Zudem tritt in der Regel bei abisolierten Aluminiumleitungen das Phänomen auf, dass etwaige mit dem zum Crimpen abisolierten Ende der Leitung in Berührung kommende Feuchtigkeit durch die Kapillarität zwischen den Litzen weiter längs der Litzen in die Leitung und mitunter auch unter die Isolierung gelangt, wodurch die Aluminiumleitung zusätzlich auch noch an entsprechend mehr Stellen beschädigt wird, als nur am abisolierten Ende.
Aus der EP 1817819B1 ist ein Verfahren sowie eine Kontaktverbindung zwischen einer Kontakthülse, beispielsweise aus Kupfer und einem abisolierten Ende einer Aluminiumleitung zu entnehmen. Hierbei ist in der Hülse ein Kontaktierungsmittel bevorratet, insbesondere eine Zinnlegierung, über das der elektrische Kontakt ausgebildet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine einfache und korrosionssichere Kontaktierung von Aluminiumleitungen zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kontaktierungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren der Aluminiumleitungen weist eine Hülse mit einem Aufnahmeraum für die Leitung auf, in den sich mindestens ein Dorn erstreckt. Der Dorn ist derart ausgestaltet, dass durch ihn eine elektrische Verbindung zwischen der Hülse und den Litzen der Aluminiumleitung ausgebildet wird.
Durch diese Kontaktierung ist sowohl die elektrische, als auch die kraftschlüssige Verbindung des Kontaktstückes mit der Leitung gewährleistet. Weiterhin ist sichergestellt, dass keinerlei Medien aus der Umwelt die Abdichtung zwischen der Hülse und dem Ende der Isolierung passieren können.
Die elektrische Kontaktierung erfolgt im Wesentlichen durch den zwischen die Litzen der Aluminiumleitung geschobenen Dorn. Eine etwaige Berührung der Litzen mit der Hülse ist ebenfalls elektrisch leitend, allerdings nicht notwendig um die elektrische Kontaktierung der Leitung sicherzustellen. Im Hinblick auf eine zuverlässige Kontaktierung ist die Innenwandung der Hülse und insbesondere der Dorn verzinnt.
Vorzugsweise erstreckt sich dabei der Dorn ausgehend vom Hülsenboden aus in den Aufnahmeraum hinein, erstreckt sich also im Wesentlichen in Längsrichtung der Hülse, die zugleich auch die Längsrichtung der Leitung definiert. Die Leitung wird von vorne von einer Einsteckseite her in Längsrichtung in die Hülse eingesteckt, sodass der Dorn stirnseitig in die Leitung eindringt und dabei die Litzen zum Hülsenrand hin verdrängt und dabei komprimiert. Der Dorn befindet sich hierzu vorzugsweise mittig und konzentrisch zur Hülsenwandlung im Aufnahmeraum.
Allgemein ist zweckdienlicherweise vorgesehen, dass sich der Aufnahmeraum in Richtung zum Hülsenboden hin verjüngt. Dadurch wird beim Einstecken der Leitung diese an ihrem stirnseitigen Ende komprimiert. Insofern erfolgt ein Kraftschluss zwischen der Hülse und der Leitung. Die Verjüngung des Aufnahmeraums erfolgt dabei vorzugsweise kontinuierlich. Hierzu ist der Dorn vorzugsweise kegelförmig und/oder die Hülse konisch ausgebildet.
Durch diese Verjüngung wird gleichzeitig auch die zuverlässige Abdichtung zur Umgebung hin erzielt, da eine die Litzendrähte mantelförmig umgebende Isolierung ebenfalls radial nach außen gegen die Innwandlung der Hülse gepresst wird. Aufgrund der üblicherweise elastischen Eigenschaften der Isolierung erfolgt hierüber eine zuverlässige Abdichtung zur Umgebung.
In zweckdienlicher Ausgestaltung ist im Aufnahmeraum zumindest ein zusätzliches Aufweitungselement angeordnet, wodurch ein zusätzliches radiales Aufweiten und damit ein zusätzliches Verpressen innerhalb der Hülse erfolgt. Bevorzugt ist das zumindest eine Aufweitungselement am Dorn befestigt. Insbesondere sind mehrere derartige Aufweitungselemente am Umfang des Dorns insbesondere im Bereich der Dornspitze angeordnet.
In besonders zweckdienlicher Ausgestaltung ist das Aufweitungselement als eine Auszugssicherung nach Art eines Widerhackens ausgebildet. Insbesondere ist es hierzu nach Art einer schräg vom Dorn abstehenden Lasche ausgestaltet. Die Lasche ist weiterhin vorzugsweise federnd nach Art einer Blattfeder ausgebildet. Beim Einstecken der Leitung kann das Aufweitungselement aufgrund seiner federnden Eigenschaft in radialer Richtung zum Dorn etwas nachgeben. Aufgrund der Schrägstellung spreizt sich das Aufweitungselement jedoch bei einer Zugbelastung auf und verkeilt insoweit die Litzendrähte in der Hülse. Dadurch ist eine zuverlässige mechanische Auszugssicherung erzielt.
In bevorzugter Ausgestaltung ist die Hülse zum Verpressen mit der Leitung ausgebildet. Hierdurch wird eine zuverlässige kraftschlüssige Verbindung zwischen der Hülse und der Aluminiumleitung erzielt. Das Verpressen erfolgt hierbei auf einen nicht abisolierten Teil der Leitung, um die Abdichtung sicherzustellen.
Ähnlich dem Verpressen einer Kabelschuhhülse wird bei der vorliegenden Erfindung die Hülse des Kontaktstückes mit großer Kraft an mehreren Stellen ihres Umfangs auf die Leitung gepresst. Dies verformt sowohl die Hülse, als auch die Leitung samt Isolierung und Litzen und sorgt so für die kraftschlüssige Verbindung. Eine Abdichtung der Hülse gegenüber Umweltmedien ist an der Stelle des Verpressens ferner nicht nötig.
Die dichtende Eigenschaft der Hülse wird durch das Einführen des abisolierten Teils der Leitung in die Hülse erreicht. Die Länge des zu entfernenden Stücks Isolierung ist dabei so zu wählen, dass einerseits wie obig beschrieben die Hülse auf der Isolierung verpresst werden kann und es andererseits vorzugsweise nicht ermöglicht wird, die Leitung aufgrund der sich verengenden Form der Hülse derart in die Hülse einzuführen, dass die Isolierung das abschließende Ende der Hülse erreicht. Vielmehr wird durch die sich verengende Form der Hülse eine Stelle geschaffen, an der die Isolierung beim Einführen der Leitung in die Hülse derart komprimiert wird, dass am Ende der Isolierung ein dichter Umfang entsteht.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Innenwand der Hülse ein Profil, also eine Oberflächenstruktur auf, die beim Verpressen der Hülse auf der Isolierung sicherstellt, dass der Halt der Hülse auf der Isolierung durch das Eindringen des Isoliermaterials in die Aussparungen des Profils auf der Hülseninnenseite zusätzlich verbessert wird.
Das Profil kann auch scharfe, beziehungsweise spitz ausgestaltete Erhebungen aufweisen, die beim Verpressen der Hülse auf der Isolierung eine bestimmte Distanz in die Isolierung eindringen und sich dort verhaken. Hierbei ist allerdings zu beachten, dass die Isolierung nicht in einer Weise beschädigt wird, die das Eindringen von Umweltmedien in die Leitung zulässt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Dorn eine Form auf, die die Litzen an einer Position zwischen der Verpressstelle und dem abschließenden Ende der Hülse derart auseinanderdrückt, dass auf diese Weise ein Druck entsteht, der dem der Verpressung entgegenwirkt und die kraftschlüssige Verbindung der Hülse und der Leitung zusätzlich verstärkt.
Zweckdienlicherweise bildet die Hülse im Bereich ihres Hülsenbodens ein Steckerprofil aus, welches zur Ausbildung einer Steckverbindung mit einem zugeordneten Gegensteckerprofil ausgestaltet ist. Bei der Hülse handelt es sich daher insgesamt um ein Steckerteil, welches an eine weitergehende Leitung einfach über eine Steckverbindung angeschlossen werden kann.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch eine Kontaktverbindung zwischen einer elektrischen Leitung, insbesondere einer Aluminiumleitung und einer derartigen Kontaktierungsvorrichtung. Bei dieser Kontaktverbindung ist die Aluminiumleitung in den Aufnahmeraum der Hülse eingesteckt.
Die im Hinblick auf die Kontaktierungsvorrichtung beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Kontaktverbindung zu übertragen. Ein vorhergehendes Abisolieren der Leitung ist nicht zwingend erforderlich und daher auch nicht zwingend vorgesehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen teilweise in vereinfachten schematischen Darstellungen:
1 eine Kontaktierungsvorrichtung in einer perspektivischen Darstellung
2 die Kontaktierungsvorrichtung in einer Schnittdarstellung sowie
3 eine Kontaktverbindung zwischen der Kontaktierungsvorrichtung und einer elektrischen Leitung.
In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in den Figuren hergestellte Kontaktierungsvorrichtung umfasst eine Hülse 2, die insgesamt nach Art eines Kegelstumpfes ausgebildet ist und sich von einer Einsteckseite 4 zu einem Hülsenboden 6 chronisch zulaufend verjüngt. Die gesamt Hülse 2 ist daher in etwa topfförmig ausgebildet. Die Hülse 2 umschließt einen Aufnahmeraum 8, der vom Hülsenboden 6 dicht abgeschlossen wird. Die Hülse 2 ist vorzugsweise aus Kupfer und insbesondere mit einer Zinnbeschichtung versehen.
Die Hülse erstreckt sich in Längsrichtung 10, die zugleich eine Steckrichtung definiert, in der eine Leitung 12 (Aluminiumleitung) zur Ausbildung der in 3 dargestellten Kontaktverbindung eingesteckt wird. Ausgehend vom Hülsenboden 6 erstreckt sich entgegen der Längsrichtung 10 ein Dorn 14, welcher im Ausführungsbeispiel kegelförmig ausgebildet ist. Im Bereich seiner Kegelspitze weist er umfangseitig mehrere, im Ausführungsbeispiel vier nach Art von Blattfedern 16 ausgebildete Aufweitungselemente auf. Der Dorn 14 erstreckt sich nur bis etwa zur Hälfte oder zwei Drittel der Hülse 2.
Weiterhin weist die Hülse 2 in ihrem vorderen zur Einsteckseite 4 orientieren Bereich an ihrer Innenwandung eine Profilierung 18 auf, die im Ausführungsbeispiel durch umlaufende Sicken gebildet ist.
Alternativ zur dargestellten Ausführungsvariante, bei der der Dorn 14 konzentrisch angeordnet ist, ist auch eine außerzentrische Anordnung oder die Anordnung von mehreren Dornen 16 möglich. Auch können die Sicken beispielsweise als Rippen oder Spitzen oder scharfkantige Erhebungen ausgebildet sein.
Die Kontaktierung der Leitung 12 erfolgt durch Einstecken der Leitung 12 in den Aufnahmeraum 8. Bei der Leitung 12 handelt es sich um eine Aluminiumleitung, die gebildet ist aus einer Vielzahl von Litzendrähten 20 und einer Isolierung 22, die die Litzendrähte 20 mantelförmig umgibt. Zur Ausbildung der Kontaktverbindung kann das Leitungsende ein Stück weit abisoliert werden. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Die Leitung 12 darf jedoch allenfalls soweit abisoliert werden, dass die Isolierung sich ein Stückweit in die Hülse 2 hinein erstreckt, um eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Isolierung 12 und der Hülseninnenwandung zu gewährleisten.
Nachdem die Leitung 12 eingesteckt ist wird die Hülse 2 im vorderen Bereich, also im Bereich des Profils 18 verpresst, so dass eine kraftschlüssige Halterung der Leitung 12 erzielt wird.
Beim Einstecken der Leitung 12 dringt der Dorn 14 zentrisch in das Bündel der Litzendrähte 20 ein und weitet dieses auf, presst also die Litzendrähte 20 radial nach außen. Durch die Blattfedern 16 ist eine zuverlässige Auszugssicherung gewährleistet. Wenn also die Leitung 12 entgegen der Längsrichtung 10 auf Zug beansprucht wird, spreizen sich die Blattfedern 16 aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung mit den einzelnen Litzendrähten 20 auf, so dass auch in Verbindung mit dem Verpressen der Hülse 2 im vorderen Bereich eine zuverlässige Auszugssicherung und zugleich eine zuverlässige Abdichtung zur Umgebung hin erzielt ist.
Die in den Figuren dargestellte Variante zeigt die Kontaktierungsvorrichtung nur ausschnittsweise. Es ist lediglich der Teil der Kontaktierung dargestellt, in der die elektrische Kontaktierung und die kraftschlüssige Verbindung erfolgen. Nicht dargestellt ist der Teilbereich der Kontaktierungsvorrichtung, der als Steckerprofil zum Einstecken in ein Gegensteckerelement ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste

2: Hülse
4: Einsteckseite
6: Hülsenboden
8: Aufnahmeraum
10: Längsrichtung
12: Leitung
14: Dorn
16: Blattfeder
18: Profil
20: Litzendrähte
22: Isolierung

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 10212993 A1 [0003]
EP 1817819 B1 [0007]

Claims

Kontaktierungsvorrichtung zum Kontaktieren einer elektrischen Leitung (12), insbesondere einer Aluminiumleitung, umfassend eine einseitig mit einem Hülsenboden (6) verschlossenen Hülse (2) mit einem Aufnahmeraum (8) zur Aufnahme eines Endes der Leitung (12), dadurch gekennzeichnet, dass sich in den Aufnahmeraum (8) zumindest ein Dorn (14) zur elektrischen Kontaktierung der Leitung (12) erstreckt.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Hülse (2) einen Hülsenboden (6) aufweist und der Dorn (14) sich ausgehend vom Hülsenboden (6) in den Aufnahmeraum (8) erstreckt.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Dorn (14) sich konzentrisch in der Mitte des Aufnahmeraums (8) befindet.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich der Aufnahmeraum (8) zum Hülsenboden (6) hin verjüngt.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Dorn (14) kegelförmig ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hülse (2) zum Hülsenboden (6) hin konisch zuläuft.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der im Aufnahmeraum (8) zumindest ein Aufweitungselement angeordnet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das zumindest eine Aufweitungselement (16) am Dorn (14) angeordnet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der das zumindest ein Aufweitungselement (16) zur Auszugssicherung nach Art eines Widerhakens ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der das zumindest ein Aufweitungselement (16) als Verdickungen des Dorns (14) oder abstehende Lasche mit einer Federwirkung nach Art einer Blattfeder ausgestaltet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hülse (2) zum Verpressen mit der Leitung (12) ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand der Hülse (2) ein Profit (18) aufweist.
Kontaktierungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der das Profil (18) als mindestens eine Rippe, mindestens eine Nut oder eine Kombination aus mindestens einer Rippe und mindestens einer Nut ausgestaltet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 13, bei der das Profil (18) auf der dem Hülsenboden (6) abgewandten Einstecksteckseite ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Hülse (2) zur dichtenden Aufnahme einer Isolierung (22) der Leitung (12) ausgebildet ist.
Kontaktierungsvorrichtung nach einem der hervorgehenden Ansprüche, die an ihrem vorderen Ende ein Steckerprofil aufweist, das zur Ausbildung einer Steckverbindung mit einem zugeordneten Gegensteckerprofil ausgestaltet ist.
Kontaktverbindung zwischen einer elektrischen Leitung (12), insbesondere Aluminiumleitung und einer Kontaktierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Leitung (12) in den Aufnahmeraum (8) der Hülse (2) eingesteckt ist.
Kontaktverbindung nach Anspruch 17, bei der die Leitung (12) gebildet ist durch Litzendrähte (20), die von einer Isolierung (22) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung (22) mit in die Hülse (2) eingesteckt ist.
Kontaktverbindung nach Anspruch 17 oder 18, bei der die Hülse (2) im Bereich einer Einsteckseite (4) mit der Isolierung (22) der Leitung (12) verpresst ist.