DE202015008963U1

DE202015008963U1 - Kabel-Kontaktstück-System zur elektrischen Verbindung eines Kabels mit einem Kontaktstück

Info

Publication number: DE202015008963U1
Application number: DE202015008963.1U
Authority: DE
Original assignee: Gebauer and Griller Kabelwerke GmbH
Current assignee: Gebauer and Griller Kabelwerke GmbH
Priority date: 2014-12-04
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2025-12-02
Also published as: AT516375A4; AT516375B1

Abstract

Kabel-Kontaktstück-System (1) umfassend ein Kabel (2) mit mindestens einem elektrischen Leiter, vorzugsweise mindestens einem Draht oder mindestens einer Litze (3), und ein Kontaktstück (5) zur elektrischen Verbindung des Kabels (2) mit einem Kontaktbauteil, vorzugsweise eines Verbrauchers, wobei das Kabel (2) in einem Endbereich mit dem Kontaktstück (5) verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Leiter (3) im Endbereich des Kabels (2) eine Stirnseite (6) aufweist, die zu einer Längsachse (7) des Kabels (2) in dessen Endbereich schräg angeordnet ist, und dass das Kontaktstück (5) mindestens eine Kontaktfläche (9) aufweist, mit der das Kontaktstück (5) die Stirnseite (6) kontaktiert und mit der das Kontaktstück (5) mit der Stirnseite (6) verpresst ist, um bezogen auf die Längsachse (7) eine axiale Kontaktierung zwischen dem Kontaktstück (5) und dem mindestens einem elektrischen Leiter (3) zu gewährleisten, wobei die Kontaktfläche (9) zumindest abschnittsweise schräg zur Längsachse (7) angeordnet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kabel-Kontaktstück-System umfassend ein Kabel mit mindestens einem elektrischen Leiter, vorzugsweise mindestens einem Draht oder mindestens einer Litze, und ein Kontaktstück zur elektrischen Verbindung des Kabels mit einem Kontaktbauteil, vorzugsweise eines Verbrauchers, wobei das Kabel in einem Endbereich mit dem Kontaktstück verpresst ist.
STAND DER TECHNIK
Bekannte Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Leiters, vorzugsweise einer Litze eines Kabels, mit einem Kontaktstück werden üblicherweise dadurch realisiert, dass das Kontaktstück radial über den Umfang der Litze mit einem geeigneten Werkzeug verpresst wird und so eine gasdichte Verbindung aller Drähte der Litze zueinander und zum Kontaktstück hin erzeugt wird.
Die gasdichte Verbindung verhindert dabei Sauerstoffzutritt im Bereich der Kontaktierung der Litze durch das Kontaktstück, sodass in diesem Bereich keine isolierende Oxidbildung stattfinden kann.
Werden Aluminiumdrähte miteinander verpresst, so haben diese Drähte naturgemäß bereits eine nur sehr schwer durchdringbare Oxidschicht an ihrer Oberfläche. Aus der Kupfertechnik bekannte Crimpverfahren sind nicht dazu geeignet diese Oxidschichten für alle Drähte im Litzenverband zu durchbrechen.
Weiters kommt erschwerend das Fließverhalten des sehr weichen Werkstoffs Aluminium hinzu. Dieses Fließverhalten macht eine gleichmäßige radiale Verdichtung der Litzendrähte, wie sie für eine gasdichte Verpressung üblicherweise notwendig ist, nahezu unmöglich. Sauerstoff kann daher eintreten und führt zu raschem Oxidwachstum, was wiederum eine Verschlechterung der Querleitfähigkeit zwischen den Aluminiumdrähten zur Folge hat.
Um die Crimpqualität zu verbessern, bedienen sich bekannte Verbindungsverfahren zusätzlicher Maßnahmen, um die Oxidhaut bzw. Oxidschicht aufzubrechen und um die Verdichtung zu erhöhen. Diese Maßnahmen sind z. B. zusätzliche scharfkantige Prägungen im Kontaktstück, zusätzliche Hülsen in Form einer Gitterstruktur, zusätzliche Kontakthilfsmittel gefüllt mit harten Partikeln zur Durchbrechung der Oxidschichten oder stufenförmig abgesetzte Crimpformen mit unterschiedlich starker Verdichtung.
All diese Verfahren haben die radiale Verdichtung und die Querkontaktierung der Drähte untereinander gemein. Diese Art der Verbindungstechnik hat den Nachteil, dass immer durch die Qualität der Litzenleiter die Güte der Verbindung beeinflusst wird. Störeinflussgrößen sind hierbei insbesondere Oxidschichten mit großen Dicken, anhaftende Stoffe aus den vorangegangenen Prozessen sowie Stoffe aus den im Bereich der Kontaktierung umgebenden Materialien.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine elektrische Verbindung zwischen einem Kabel und einem Kontaktstück zu ermöglichen, die die oben genannten Nachteile vermeidet. Insbesondere sollen ein entsprechendes Verfahren sowie ein Kabel-Kontaktstück-System zur Verfügung gestellt werden, bei welchen Störeinflussfaktoren wie Oxidschichten mit großen Dicken, anhaftende Stoffe aus Vorprozessen oder Stoffe aus den Bereich der Kontaktierung umgebenden Materialien weitestgehend vermieden werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Kern der Erfindung zur Lösung der genannten Aufgabe ist es, die Kontaktierung der Litze durch das Kontaktstück primär nicht radial, sondern axial durchzuführen, wobei „radial” und „axial” auf eine Längsachse des Kabels in dessen Endbereich, wo die Verbindung mit dem Kontaktstück erzeugt wird, bezogen sind. Eine axiale Verbindung ermöglicht die direkte Verbindung eines jeden einzelnen Litzendrahtes mit dem Kontaktstück.
In der gegenständlichen Erfindung wird die axiale Verbindung über einen Schrägschnitt der Litze erreicht, d. h. es wird eine Stirnfläche der Litze erzeugt, die schräg zur Längsachse angeordnet ist. D. h. ein Normalvektor der Stirnseite steht nicht parallel, sondern quer zur Längsachse bzw. weist die Stirnseite entlang der Längsachse eine Länge größer null auf. Zuvor durch Umwelteinflüsse entstandene Oxidschichten, welche dick angewachsen sein können, werden durch den Schrägschnitt entfernt.
Nach der Durchführung des Schrägschnitts wird das Kontaktstück mit der Stirnseite verpresst bzw. vercrimpt. Dabei können die Litzendrähte, insbesondere wenn diese aus Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung bestehen, auf der Stirnseite eine sehr dünne, typischerweise sehr homogene Oxidschicht aufweisen. Die Zeitspanne zwischen dem Schneiden und dem Verpressen ist über normale Prozesszeiten in der Fertigung nicht relevant für die Oxidschichtdicke. Wichtig ist jedoch, dass keine zusätzliche Verunreinigung durch Prozessstoffe an der Oberfläche entsteht bzw. sich Prozessstoffe an der Stirnseite nicht ablagern.
Durch die Umformung während des Verpressens kann diese dünne Oxidschicht durch das Kontaktstück leicht durchbrochen bzw. aufgebrochen werden, da das Kontaktstück die Litzendrähte direkt an der Stirnseite kontaktiert und üblicherweise aus einem wesentlich härteren Material als die Litze, z. B. aus Kupfer bzw. aus einer Kupferlegierung, gefertigt ist.
Im Gegensatz dazu werden bei einem rein radialen Verpressen nur die äußersten Litzendrähte vom Kontaktstück kontaktiert, d. h. die meisten Litzendrähte kontaktieren nur andere Litzendrähte. Wenn beim radialen Verpressen nun die relativ weichen Litzendrähte gegeneinander drücken, sind diese aufgrund ihrer Weichheit nicht in der Lage, die Oxidschicht aufzubrechen.
Die schräge Anordnung der Stirnseite bewirkt außerdem eine Vergrößerung der Kontaktfläche im Vergleich zu einer Stirnseite deren Normalvektor parallel zur Längsachse orientiert wäre.
Daher ist es bei einem Kabel-Kontaktstück-System umfassend ein Kabel mit mindestens einem elektrischen Leiter, vorzugsweise mindestens einem Draht oder mindestens einer Litze, und ein Kontaktstück zur elektrischen Verbindung des Kabels mit einem Kontaktbauteil, vorzugsweise eines Verbrauchers, wobei das Kabel in einem Endbereich mit dem Kontaktstück verpresst ist, erfindungsgemäß vorgesehen, dass der mindestens eine elektrische Leiter im Endbereich des Kabels eine Stirnseite aufweist, die zu einer Längsachse des Kabels in dessen Endbereich schräg angeordnet ist, und dass das Kontaktstück mindestens eine Kontaktfläche aufweist, mit der das Kontaktstück die Stirnseite kontaktiert und mit der das Kontaktstück mit der Stirnseite verpresst ist, um bezogen auf die Längsachse eine axiale Kontaktierung zwischen dem Kontaktstück und dem mindestens einem elektrischen Leiter zu gewährleisten, wobei die Kontaktfläche zumindest abschnittsweise schräg zur Längsachse angeordnet ist.
Analog ist es bei einem Verfahren zur elektrischen Verbindung eines Kabels umfassend mindestens einen elektrischen Leiter, vorzugsweise mindestens einen Draht oder mindestens eine Litze, mit einem Kontaktstück durch Vercrimpen, erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Durchschneiden des mindestens einen Leiters schräg zu einer Längsachse des Kabels, um eine schräg zur Längsachse angeordnete Stirnseite des mindestens einen Leiters zu erzeugen;
– Verpressen des Kontaktstücks mit der Stirnseite, um bezogen auf die Längsachse eine axiale Kontaktierung zwischen dem Kontaktstück und dem mindestens einem elektrischen Leiter zu erzeugen. Vorzugsweise wird dabei mindestens eine Crimplasche des Kontaktstücks mit der Stirnseite verpresst.

Beim Verpressen des Kontaktstücks bzw. der mindestens einen Crimplasche mit der Stirnseite des mindestens einen Leiters wird Umformarbeit geleistet. Die hierbei auftretenden Belastungen bergen die Gefahr, dass der mindestens eine Leiter beim Umformprozess beschädigt werden kann. Insbesondere wenn es sich bei dem Leiter um eine Litze handelt, kann es zum Litzenbruch bzw. zu Beschädigungen einzelner Litzendrähte beim Umformen kommen. Diese Gefahr wird erhöht, wenn sich der mindestens eine Leiter bzw. die Litze beim Umformen bewegt. Zur Vermeidung dieses Problems ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass das Kontaktstück mindestens eine weitere Kontaktfläche aufweist, mit der das Kontaktstück den mindestens einen Leiter zumindest abschnittsweise entlang von dessen Umfang kontaktiert und mit der das Kontaktstück mit dem mindestens einen Leiter radial zur Längsachse verpresst ist. Die weitere Kontaktfläche ist dabei zumindest abschnittsweise parallel zur Längsachse bzw. steht zumindest abschnittsweise ein Normalvektor der weiteren Kontaktfläche normal auf die Längsachse.
Das radiale Verpressen erweist sich als vorteilhaft, da dieses vor dem Verpressen mit der Stirnseite durchgeführt werden kann. Somit kann der radial verpresste Bereich dazu benutzt werden, den mindestens einen Leiter in seiner Lage zu fixieren, sodass sich der mindestens eine Leiter beim darauf folgenden Verpressen mit der Stirnseite nicht bewegen kann. Weiters verhindert der radial verpresste Bereich, dass Belastungen vom restlichen Kabel in den Bereich der Stirnseite eingeleitet werden können. Hierdurch wird die Gefahr eines Bruchs des mindestens einen Leiters durch diese Belastungen beim Verpressen der Stirnseite mit dem Kontaktstück minimiert bzw. weitestgehend ausgeschlossen.
Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass vor dem Verpressen des Kontaktstücks mit der Stirnseite des mindestens einen Leiters das Kontaktstück mit dem mindestens einen Leiter zumindest abschnittsweise entlang von dessen Umfang auch radial zur Längsachse verpresst wird. Dieses Verpressen findet in einem abisolierten Teil des Kabels statt, d. h. das Kontaktstück kontaktiert dabei den mindestens einen Leiter.
Um beim Verpressen des Kontaktstücks mit dem mindestens einen Leiter auf einfache Art und Weise eine Crimpverbindung herstellen zu können, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass das Kontaktstück mindestens eine Crimplasche aufweist, welche die mindestens eine Kontaktfläche umfasst. Ebenso ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass die mindestens eine Crimplasche die mindestens eine weitere Kontaktfläche umfasst. Vorzugsweise umfasst dabei jeweils eine Crimplasche eine Kontaktfläche und eine weitere Kontaktfläche.
Um eine Zugentlastung für das Kabel-Kontaktstück-System zu gewährleisten, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass das Kontaktstück mindestens eine Haltelasche aufweist, die in einem isolierten Abschnitt des Kabels mit dem Kabel radial zur Längsachse verpresst ist.
Um einerseits eine besonders effektive Zugentlastung zu gewährleisten und andererseits das Verpressen der mindestens einen Haltelasche auf einfache Art und Weise, vorzugsweise mit üblichen Crimpwerkzeugen, zu ermöglichen, ist es bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass zwei Haltelaschen vorgesehen sind, die zumindest abschnittsweise einander gegenüberliegend und entlang der Längsachse gesehen hintereinander angeordnet sind.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Kontaktstück in einem isolierten Abschnitt des Kabels mit dem Kabel radial zur Längsachse verpresst wird.
Um das Verpressen der mindestens einen Crimplasche auf einfache Art und Weise, vorzugsweise mit üblichen Crimpwerkzeugen, zu ermöglichen, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass zwei Crimplaschen vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend und entlang der Längsachse gesehen nebeneinander angeordnet sind.
Erfindungsgemäß wird die mindestens eine Crimplasche des Kontaktstücks in derartiger Form ausgeführt, dass dem – aufgrund der schräg angeordneten Stirnseite – über eine Crimplänge sich ändernden Leiterquerschnitt Rechnung getragen wird. Die mindestens eine Crimplasche bzw. die Kontaktfläche bildet dabei einen Presswinkel aus, welcher bezogen auf die Längsachse in einem unverpressten Zustand der mindestens einen Crimplasche stets geringer ist, als der Schnittwinkel der Leitung. Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass mindestens ein Normalvektor der mindestens einen Kontaktfläche mit der Längsachse einen Winkel einschließt, der größer ist als ein Winkel, den ein Normalvektor der Stirnseite mit der Längsachse in einem unverpressten Zustand einschließt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems ist vorgesehen, dass in einem unverpressten Zustand des Kabel-Kontaktstück-System, in welchem die Längsachse des Kabels zwischen den zwei Crimplaschen angeordnet ist und die Stirnseite des mindestens einen Leiters den Kontaktflächen der Crimplaschen zugewandt angeordnet ist, Winkel zwischen Normalvektoren der Kontaktflächen und der Längsachse größer sind als ein Winkel zwischen einem Normalvektor der Stirnseite und der Längsachse.
Durch die Geometrie der mindestens einen Crimplasche bzw. der mindestens einen Kontaktfläche in Abhängigkeit des verpressten Kontaktteilvolumens wird eine Verdichtung des mindestens einen Leiters, vorzugsweise der mindestens einen Litze, im Bereich der Stirnseite derart erreicht, dass durch den Pressdruck eine Verformung und damit eine Kaltverschweißung des mindestens einen Leiters, vorzugsweise der Litzendrähte, zum Kontaktstück erreicht wird, womit ein stabiler Kontaktwiderstand sichergestellt ist.
Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das Verpressen des Kontaktstücks mit der Stirnseite mit einem Pressdruck durchgeführt wird, der so gewählt ist, dass eine Kaltverschweißung des mindestens einen Leiters mit dem Kontaktstück erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere auf Leiter aus Leichtmetall angewandt werden. Entsprechend ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass der mindestens eine Leiter aus Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
Um zu verhindern, dass durch Oxidation an Sauerstoff die Verbindungsgüte beeinträchtigt werden könnte, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass das Kontaktstück aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt ist und eine Oberflächenbeschichtung, vorzugsweise aus einer Zusammensetzung, die Zinn und/oder Nickel und/oder Silber umfasst, aufweist. Insbesondere Zinn eignet sich für die Oberflächenbeschichtung aufgrund des schmierenden Verhaltens beim Verpressen. Außerdem ist Zinn im Hinblick auf das Kaltverschweißen von Aluminium aufgrund seiner ähnlichen Eigenschaften als günstig anzusehen, da die Oberflächenbeschichtung die Kaltverschweißverbindung zur Beschichtung selbst und zum Kontaktstück nicht verhindern oder beeinträchtigen darf.
Um die innige Verbindung zwischen der mindestens einen Kontaktfläche und dem mindestens einen elektrischen Leiter, vorzugsweise den Litzendrähten, zu verstärken, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass die mindestens eine Kontaktfläche zumindest abschnittsweise mit einer Riffelung und/oder Zacken und/oder Rillen versehen ist.
Erfindungsgemäß wird für das schräge Schneiden der mindestens einen Leitung eine speziell angepasste Schneidematrize verwendet, welche über ein Führungssystem in der Funktionsweise einer Guillotine einen Schrägschnitt des Kabels durchführt. Das Kabel wird dabei bis eng an das Schneidemesser der Schneidmatrize von Führungsschienen mit einer dem Kabel angepasster Kontur in Form gehalten. Das Abmanteln des Leiters wird erst nach dem Durchschneiden des Kabels mittels Matrizenmesser durchgeführt. Die Abmantellänge richtet sich nach der Erstreckung jenes Bereichs entlang der Längsachse, über welchen eine Verpressung des Kontaktstücks mit dem Leiter stattfindet. Daher ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass ein elektrisch isolierender Kabelmantel, der zunächst den mindestens einen Leiter in radialer Richtung umfänglich umgibt, mit dem mindestens einen Leiter durchschnitten wird und erst dann von einem an die Stirnseite anschließenden Abschnitt des Kabels entfernt wird. Indem das Abmanteln erst nach dem Schrägschnitt durchgeführt wird, kann einerseits die Zeit kurz gehalten werden, in welcher jene Bereiche des Leiters, die mit dem Kontaktstück verpresst werden, vor diesem Verpressen Luft und damit Sauerstoff ausgesetzt sind, andererseits wird dadurch die Wahrscheinlichkeit einer Verunreinigung der Stirnseite durch Prozessstoffe minimiert, da der Mantel die Litze möglichst lange vor solchen Prozessstoffen schützt.
Um eine axiale Verschiebung des mindestens einen elektrischen Leiters bei Zugbeanspruchung, insbesondere während des Crimpens, auszuschließen, ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass die mindestens eine Crimplasche von einem Grundkörper des Kontaktstücks absteht und dass der Grundkörper Querrillen aufweist. Dabei sollen die Querrillen eine axiale Verschiebung des mindestens einen elektrischen Leiters bzw. der Litze bei Zugbeanspruchung grundsätzlich verhindern helfen.
Analog ist es bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems vorgesehen, dass das Kontaktstück einen Grundkörper umfasst und dass der Grundkörper Querrillen aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
Dabei zeigt:
1a eine axonometrische Ansicht eines Kabels und eines Kontaktstücks eines erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems
1b vergrößerte Ansicht des Details aus 1a
2 eine axonometrische Ansicht des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems in einem unverpressten Zustand
3 eine axonometrische Ansicht des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems
4a eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems im unverpressten Zustand gemäß 2, wobei der Schnitt entlang einer Längsachse des Kabels verläuft
4b eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems, wobei der Schnitt entlang der Längsachse des Kabels verläuft
5a eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems gemäß der Schnittlinie A-A in 4b
5b eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems gemäß der Schnittlinie B-B in 4b
5c eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems gemäß der Schnittlinie C-C in 4b
6 eine Aufsicht auf ein eben entfaltetes Kontaktstück
7a eine axonometrische Ansicht eines Kabels und eines Kontaktstücks einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems
7b vergrößerte Ansicht des Details aus 7a
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
1a zeigt in axonometrischer Ansicht ein Kabel 2 und ein Kontaktstück 5 eines erfindungsgemäßen Kabel-Kontaktstück-Systems 1. Das Kabel 2 umfasst eine Litze 3 mit Litzendrähten 4. Die Litze 3 ist vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt und ist in einem isolierten Abschnitt 13 des Kabels 2 von einem elektrisch isolierenden Kabelmantel 12 umgeben. Zur elektrischen Verbindung des Kabels 2 bzw. der Litze 3 mit dem Kontaktstück 5 ist das Kabel 2 in einem Endbereich abisoliert bzw. weist einen den Endbereich umfassenden abisolierten Abschnitt 14 auf, in welchem der Kabelmantel 12 entfernt ist und die Litze 3 freigelegt ist.
Ein freies Ende der Litze 3 im Endbereich des Kabels 2 weist eine Stirnseite 6 auf, die zu einer Längsachse 7 des Kabels 2 in dessen Endbereich schräg angeordnet ist. D. h. ein Normalvektor 17 (vgl. 4a) der Stirnseite 6 steht nicht parallel, sondern quer zur Längsachse 7 bzw. weist die Stirnseite 6 entlang der Längsachse 7 eine Länge 20 (vgl. 4b) größer null auf.
Die schräge Stirnfläche 6 wird durch einen Schrägschnitt der Litze 3 erzeugt, für welchen Schrägschnitt erfindungsgemäß eine speziell angepasste Schneidmatrize (nicht dargestellt) verwendet wird. welche über ein Führungssystem in der Funktionsweise einer Guillotine einen Schrägschnitt des Kabels durchführt. Das Kabel 2 wird dabei bis eng an das Schneidemesser der Schneidmatrize von Führungsschienen mit einer dem Kabel 2 angepasster Kontur in Form gehalten. Das Abmanteln der Litze 3 wird erst nach dem Durchschneiden des Kabels 2 mittels Matrizenmesser durchgeführt. Eine Abmantellänge, d. h. die Erstreckung des abisolierten Abschnitts 14 entlang der Längsachse 7, richtet sich nach der Erstreckung jenes Bereichs entlang der Längsachse 7, über welchen eine Verpressung des Kontaktstücks 5 mit der Litze 3 stattfinden soll. Um die Ausbildung einer Oxidschicht auf der Stirnfläche 6 zu verhindern bzw. zu minimieren, erfolgen der Schrägschnitt und das Abmanteln erst unmittelbar vor dem Zusammenfügen und Verpressen mit dem Kontaktstück 5.
Das Kontaktstück 5 ist vorzugweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt und ist mit einer Oberflächenbeschichtung, vorzugsweise aus einer Zusammensetzung, die Zinn und/oder Nickel und/oder Silber umfasst, versehen, die einer Oxidation, insbesondere in jenen Bereichen, in denen die Kontaktierung der Litze 3 erfolgt, entgegen wirkt. Zur elektrischen Verbindung des Kontaktstücks 5 mit einem Kontaktbauteil, vorzugsweise eines Verbrauchers, weist das Kontaktstück 5 eine Bohrung 15 auf. Durch diese kann eine Schraube geführt werden, d. h. das Kontaktstück 5 kann mit dem Kontaktbauteil verschraubt werden.
Das Kontaktstück 5 weist zwei Crimplaschen 8 auf, die von einem Grundkörper 21 des Kontaktstücks 5 nach oben abstehen und einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Crimplaschen 8 dienen zur elektrischen Kontaktierung und Verpressung des Kontaktstücks 5 mit der Litze 3.
Weiters weist das Kontaktstück 5 zwei Haltelaschen 11 auf, die ebenfalls vom Grundkörper 21 nach oben abstehen und einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Haltelaschen 11 dienen zur Verpressung mit dem Kabel 2 in dessen isolierten Abschnitt 13, um eine Zugentlastung für das Kontaktstück 5 bzw. das Kabel-Kontaktstück-System 1 zu gewährleisten.
Das Kontaktstück 5 kann als Stanzteil hergestellt werden, wobei es nach dem Stanzen zunächst als ebenes Werkstück vorliegt, wie in 6 dargestellt. In weiterer Folge werden die Crimplaschen 8 jeweils zweifach umgebogen, um in die in 1a dargestellte Form gebracht zu werden. Die Haltelaschen 11 unterlaufen einen einfachen Biegeprozess, um in die in 1a dargestellte Form gebracht zu werden.
Um das Kabel-Kontaktstück-System 1 ausgehend vom in 1a gezeigten Kabel 2 und Kontaktstück 5 zu erzeugen, wird das Kabel 2 zunächst so in das Kontaktstück 5 eingeschoben, dass das Kabel 2 auf dem Grundkörper 21 liegt und der abisolierten Abschnitt 14 zwischen den Crimplaschen 8 aufgenommen ist. Der isolierte Abschnitt 13 ist dabei zwischen den Haltelaschen 11 angeordnet. 2 zeigt das Kabel-Kontaktstück-System 1 in diesem unverpressten Zustand.
Zur Fertigstellung des Kabel-Kontaktstück-Systems 1, wie es in 3 dargestellt ist, erfolgt ein Verpressen der Crimplaschen 8 mit der Litze 3 und ein Verpressen der Haltelaschen 11 mit dem isolierten Abschnitt 13 des Kabels 2.
Das jeweilige Verpressen wird dabei mittels an sich bekannter Crimpprozesse durchgeführt.
Das Verpressen der Crimplaschen 8 erfolgt zweistufig. Zur Kontaktierung der Litze 3 weist jede Crimplasche 8 eine Kontaktfläche 9 sowie eine weitere Kontaktfläche 10 auf. Die Kontaktfläche 9 dient zur Kontaktierung und Verpressung mit der Stirnseite 6. Vorzugsweise kann die Kontaktfläche 9 eine Riffelung 22, Zacken oder Rillen umfassen bzw. können diese auf der Kontaktfläche 9 angeordnet sein, um die innige Verbindung zu den Litzendrähten 4 zu verstärken. Eine solche Riffelung 22 ist in 1b schematisch dargestellt, die eine vergrößerte Ansicht des Details aus 1a zeigt.
Diese Verpressung weist somit eine axiale Komponente auf bzw. ist im Wesentlichen insofern axial, als die Litze 3 über die Stirnseite 6 axial kontaktiert wird. D. h. es wird im Wesentlichen jeder einzelne Litzendraht 4 direkt mit dem Kontaktstück 5 elektrisch verbunden.
Mittels der weiteren Kontaktfläche 10 hingegen kontaktiert jede Crimplasche 8 die Litze 3 in einem umfänglichen Abschnitt der Litze 3, und es erfolgt ein radiales Verpressen der weiteren Kontaktfläche 10 mit der Litze 3. Dieses radiale Verpressen ist die erste Stufe des gesamten die Crimplaschen 8 betreffenden Verpressprozesses. Auf diese Weise wird die Litze 3, insbesondere die Stirnseite 6 relativ zum Kontaktstück 5 lagefixiert. Beim Verpressen der Kontaktfläche 9 kann sich die Litze 3 also nicht mehr bewegen.
Zur Lagefixierung tragen auch Querrillen 23 im Grundkörper 21 des Kontaktstücks 5 bei, die in 1a gut erkennbar sind. Dabei sollen die Querrillen 23 eine axiale Verschiebung der Litze 3 bei Zugbeanspruchung grundsätzlich verhindern helfen.
In der in 7a dargestellten Ausführungsform des Kontaktstücks 5 sind diese Querrillen 23 über einen größeren Bereich des Grundkörpers 21 als bei der Ausführungsform der 1a angeordnet, um eine besonders gute Sicherung gegen axiale Verschiebungen der Litze 3, insbesondere während des Crimpens bzw. Verpressens, zu gewährleisten. In der vergrößerten Detailansicht der 7b ist erkennbar, dass bei dieser Ausführungsform auch die Riffelung 22 auf den Kontaktflächen 9 in Form von Rillen ausgeführt ist, welche im Wesentlichen so angeordnet sind, dass sie bei im Kontaktstück 5 aufgenommenen Kabel 2 quer zur Längsachse 7 verlaufen.
Beim Verpressen der Crimplaschen 8 über deren Kontaktflächen 9 mit der Stirnseite 6 der Litze 3 wird Umformarbeit geleistet. Die hierbei auftretenden Belastungen bergen die Gefahr, dass die Litze 3 beim Umformprozess beschädigt werden kann. Indem zunächst das radiale Verpressen stattfindet, wird die Litze 3 fixiert, was die Gefahr eines Litzenbruchs bzw. einer Beschädigung der Litzendrähte 4 beim Umformen minimiert.
4b zeigt eine Schnittansicht des fertiggestellten Kabel-Kontaktstück-Systems 1, wobei die Längsachse 7 in der Schnittebene verläuft. Es ist klar erkennbar, dass die Verpressung des Kontaktstücks 5 mit der Stirnseite 6 über die Kontaktflächen 9 der Crimplaschen 8 erfolgt, wohingegen die die zumindest abschnittsweise umfängliche Kontaktierung der Litze 3 bzw. die radiale Verpressung über die weiteren Kontaktflächen 10 erfolgt.
Der genaue Verlauf der Kontaktflächen 10 wird durch die Schnittansichten von 5a, 5b und 5c weiter illustriert. Diese Schnittansichten entsprechen den Schnittlinien A-A, B-B und C-C in 4b, wobei die Pfeile in 4b die Blickrichtung andeuten.
Darüberhinaus ist aus 4b die radiale Verpressung der Haltelaschen 11 mit dem Kabel 2 in dessen isolierten Abschnitt 13 gut ersichtlich.
Grundsätzlich ist ein Pressdruck beim Verpressen des Kontaktstücks 5 mit der Stirnseite 6 so gewählt, dass eine Kaltverschweißung der Litze 3 bzw. der Litzendrähte 4 mit der Kontaktfläche 9 stattfindet. Durch die Wahl der Geometrie der Crimplaschen 8 bzw. der Kontaktflächen 9 im unverpressten Zustand kann die Verdichtung der Litze 3 beim Verpressen optimiert werden, um eine bestmögliche Kaltverschweißung der Litzendrähte 4 mit dem Kontaktstück 5 und damit einen möglichst stabilen Kontaktwiderstand sicherzustellen.
Eine solche optimierte Geometrie der Kontaktflächen 9 geht aus der Schnittansicht der 4a hervor, die eine Ansicht analog zu 4b zeigt, wobei das Kabel-Kontaktstück-System 1 jedoch im unverpressten Zustand (vgl. 2) vorliegt. Dabei ist erkennbar, dass ein Winkel 19 zwischen dem Normalvektor 17 der Stirnseite 6 und der Längsachse 7 kleiner ist als ein Winkel 18 zwischen einem Normalvektor 16 der Kontaktflächen 9 und der Längsachse 7. Typischerweise liegt der Winkel 19 im Bereich von 30° bis 60°, vorzugsweise von 45° bis 55°, und der Winkel 18 im Bereich von 40° bis 70°, vorzugsweise 60° bis 70°.
Durch diese Geometrie wird eine kontinuierliche, möglichst gleichförmige Verdichtung der Litze 3 über jenen Bereich der Stirnseite 6, der die Kontaktflächen 9 kontaktiert, erreicht. Dabei ist diese Geometrie selbstverständlich nicht an das Vorhandensein von zwei Crimplaschen 8 gebunden, es muss nur zumindest eine Kontaktfläche 9 auf dem Kontaktstück 5 in der entsprechenden Weise relativ zur Stirnseite 6 mindestens eines Leiters des Kabels 2 angeordnet sein. Beispielsweise kann die mindestens eine Kontaktfläche 9 auf einem ringförmig geschlossenen Abschnitt des Kontaktteils 5 vorgesehen sein.
Das Verpressen schreitet bei Vorliegen der erfindungsgemäßen Geometrie entlang der Längsachse 7 gesehen in einer vom abisolierten Abschnitt 14 zum isolierten Abschnitt 13 weisenden Richtung fort.
Nach dem Verpressen verläuft die Stirnseite 6 zumindest abschnittsweise, d. h. in jenen Bereichen, in denen die Kontaktflächen 9 die Stirnseite 6 kontaktieren, parallel zu den Kontaktflächen 9, sodass die Winkel 18, 19 dort gleich sind.
Bezugszeichenliste

1: Kabel-Kontaktstück-System
2: Kabel
3: Litze
4: Draht der Litze
5: Kontaktstück
6: Stirnseite der Litze
7: Längsachse des Kabels
8: Crimplasche
9: Kontaktfläche der Crimplasche
10: Weitere Kontaktfläche der Crimplasche
11: Haltelasche
12: Kabelmantel
13: Isolierter Abschnitt des Kabels
14: Abisolierter Abschnitt des Kabels
15: Bohrung
16: Normalvektor der Kontaktfläche
17: Normalvektor der Stirnseite
18: Winkel zwischen dem Normalvektor der Kontaktfläche und der Längsachse
19: Winkel zwischen dem Normalvektor der Stirnseite und der Längsachse
20: Länge der Stirnseite entlang der Längsachse
21: Grundkörper des Kontaktstücks
22: Riffelung der Kontaktfläche der Crimplasche
23: Querrillen

Claims

Kabel-Kontaktstück-System (1) umfassend ein Kabel (2) mit mindestens einem elektrischen Leiter, vorzugsweise mindestens einem Draht oder mindestens einer Litze (3), und ein Kontaktstück (5) zur elektrischen Verbindung des Kabels (2) mit einem Kontaktbauteil, vorzugsweise eines Verbrauchers, wobei das Kabel (2) in einem Endbereich mit dem Kontaktstück (5) verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Leiter (3) im Endbereich des Kabels (2) eine Stirnseite (6) aufweist, die zu einer Längsachse (7) des Kabels (2) in dessen Endbereich schräg angeordnet ist, und dass das Kontaktstück (5) mindestens eine Kontaktfläche (9) aufweist, mit der das Kontaktstück (5) die Stirnseite (6) kontaktiert und mit der das Kontaktstück (5) mit der Stirnseite (6) verpresst ist, um bezogen auf die Längsachse (7) eine axiale Kontaktierung zwischen dem Kontaktstück (5) und dem mindestens einem elektrischen Leiter (3) zu gewährleisten, wobei die Kontaktfläche (9) zumindest abschnittsweise schräg zur Längsachse (7) angeordnet ist.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (5) mindestens eine weitere Kontaktfläche (10) aufweist, mit der das Kontaktstück (5) den mindestens einen Leiter (3) zumindest abschnittsweise entlang von dessen Umfang kontaktiert und mit der das Kontaktstück (5) mit dem mindestens einen Leiter (3) radial zur Längsachse (7) verpresst ist.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (5) mindestens eine Crimplasche (8) aufweist, welche die mindestens eine Kontaktfläche (9) umfasst.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Crimplasche (8) die mindestens eine weitere Kontaktfläche (10) umfasst.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (5) mindestens eine Haltelasche (11) aufweist, die in einem isolierten Abschnitt (13) des Kabels (2) mit dem Kabel (2) radial zur Längsachse (7) verpresst ist.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Haltelaschen (11) vorgesehen sind, die zumindest abschnittsweise einander gegenüberliegend und entlang der Längsachse (7) gesehen hintereinander angeordnet sind.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Crimplaschen (8) vorgesehen sind, die einander gegenüberliegend und entlang der Längsachse (7) gesehen nebeneinander angeordnet sind.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Normalvektor (16) der mindestens einen Kontaktfläche (9) mit der Längsachse (7) einen Winkel (18) einschließt, der größer ist als ein Winkel (19), den ein Normalvektor (17) der Stirnseite (6) mit der Längsachse (7) in einem unverpressten Zustand (2, 4a) einschließt.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Leiter (3) aus Leichtmetall, vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt ist.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (5) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt ist und eine Oberflächenbeschichtung, vorzugsweise aus einer Zusammensetzung, die Zinn und/oder Nickel und/oder Silber umfasst, aufweist.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktfläche (9) zumindest abschnittsweise mit einer Riffelung (22) und/oder Zacken und/oder Rillen versehen ist.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, sofern abhängig von Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Crimplasche (8) von einem Grundkörper (21) des Kontaktstücks (5) absteht und dass der Grundkörper (21) Querrillen (23) aufweist.
Kabel-Kontaktstück-System (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (5) einen Grundkörper (21) umfasst und dass der Grundkörper (21) Querrillen (23) aufweist.