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Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Kontakt mit einem universellen Verbindungsbereich sowie eine elektrische Leitung mit einem solchen Kontakt.
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Hintergrund
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In Fahrzeugen werden zur Energieübertragung elektrische Leiter benötigt, die besonders bei Elektroantrieben große Querschnitte haben. Leiter aus Aluminium werden insbesondere aus Gewichts- und Kostengründen vermehrt als Ersatz für Kupferleiter verwendet. Haupteinsatzgebiete derartiger Leiter sind beispielsweise die Automobil- und die Flugzeugtechnik. Aus Gewichtsgründen bietet sich deshalb Aluminium als Ersatz für Kupfer als Leitermaterial an. Die geringere elektrische Leitfähigkeit des Aluminiums gegenüber Kupfer spielt für die meisten Anwendungen keine Rolle. Um große Ströme leiten zu können, werden zum Beispiel bei Elektrofahrzeugen starre Stromschienen verbaut, die eine hohe Stromtragfähigkeit bei gleichmäßiger Stromverteilung im Leiter aufweisen. Stromschienen werden deshalb bevorzugt verbaut, vorausgesetzt die zu verbindenden Komponenten bewegen sich nicht relativ zueinander. Bei Elektrofahrzeugen müssen auch relativ zueinander bewegte Teile elektrisch verbunden werden. In der Praxis ist es deshalb häufig notwendig, dass flexible Litzenleiter eingesetzt werden, deren Leiter aus einer Vielzahl von Einzeldrähten aufgebaut ist, die untereinander häufig verdreht und/oder verseilt sind. Dementsprechend ist es erforderlich, Stromschienen mit Litzenleitern elektrisch zu verbinden. In der Praxis wird an ein Ende der Leitung, das mit einer Stromschiene verbunden werden soll, ein Kontakt angeschweißt. Der Leiter der Leitung wird an einem Verbindungsbereich des Kontakts angeschweißt. Weiterhin ist der Kontakt in einem Befestigungsbereich mit Befestigungsmitteln versehen, mittels derer der Kontakt mit einer Stromschiene oder mit einem Übernahmepunktes eines elektrischen Gerätes verbunden wird. Das elektrische Gerät kann zum Beispiel eine Batterie, insbesondere eine Hochvoltbatterie in einem Elektrofahrzeug, oder ein elektrischer Verbraucher sein. Die Befestigungsmittel sind im einfachsten Fall durch ein Durchgangsloch für eine Befestigungsschraube gebildet, die den Kontakt auf der Stromschiene oder auf einem Übernahmepunkt festklemmt. Die geometrische Anordnung des Befestigungsbereichs gegenüber dem Verbindungsbereich definiert eine Abgangsrichtung der elektrischen Leitung in Montagelage. Für unterschiedliche Abgangsrichtungen sind dementsprechend unterschiedlich ausgebildete Kontakte erforderlich, die je nach Bedarf an der elektrischen Leitung angeschweißt werden. Insbesondere ist es notwendig, die Orientierung des Befestigungsbereiches gegenüber dem Verbindungsbereich an den jeweiligen Anwendungsfall anzupassen.
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Hiervon ausgehend hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Kontakt zu schaffen, der universell für unterschiedliche Abgangsrichtungen einsetzbar ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung nach einem ersten Aspekt einen Kontakt mit einem Anschlussabschnitt vor, dessen Längserstreckung eine Hauptrichtung definiert, und mit einem Verbindungsbereich, der dazu eingerichtet ist, dass eine Leitung elektrisch leitend mit dem Verbindungsbereich verbindbar ist. Der Verbindungsbereich ist scheibenförmig gestaltet und lässt eine Vielzahl von Abgangsrichtungen der elektrischen Leitung in Bezug auf die Hauptrichtung zu.
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Der Kontakt ist durch die hohe Variabilität in Bezug auf die realisierbaren Abgangswinkel einer an den Kontakt angeschweißten Leitung universell einsetzbar. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der notwendigen Teile für unterschiedliche Einbausituationen reduzieren. Gleichzeitig können damit auch häufig Werkzeugkosten gesenkt werden.
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Bei einer Ausführungsform des Kontakts ist die Leitung auf einer Hauptfläche des Verbindungsbereiches angeordnet, beispielsweise angeschweißt.
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Bei einer anderen Ausführungsform des Kontakts ist eine Stirnseite der Leitung mit einem Rand des Verbindungsbereiches verbunden.
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Zweckmäßigerweise ist in diesem Fall der Rand als ein Vieleck ausgebildet, sodass der Rand sich aus einer Mehrzahl von geraden Abschnitten zusammensetzt. Die geraden Abschnitte des Randes ermöglichen es, die Stirnseite der Leitung beispielsweise anzuschweißen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsbereich des Kontakts stoffschlüssig mit einer Leitung verbindbar. Eine stoffschlüssige Verbindung ist mechanisch stabil und weist eine hohe Stromtragfähigkeit auf.
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Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Leitung vorgeschlagen, bei der mindestens ein Ende der Leitung mit einem Kontakt gemäß dem Aspekt der Erfindung verbunden ist.
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Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung ist die Leitung als Massivleiter in Gestalt einer Stromschiene ausgebildet, an die der Kontakt an geformt ist. Der Massivleiter und der Kontakt sind somit einstückig ausgebildet. Das Anbringen eines separaten Kontaktes an der Stromschiene entfällt dadurch, sodass Arbeitsschritte und Teile gespart werden.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren exemplarisch näher erläutert. Alle Figuren sind rein schematisch und nicht maßstäblich. Es zeigen:
- 1A-1C ein Kontakt, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist;
- 1D ein Zeigerdiagramm zur Veranschaulichung von Abgangsrichtungen;
- 1E, 1F ein weiterer aus dem Stand der Technik bekannter Kontakt;
- 1G ein Zeigerdiagramm zur Veranschaulichung von Abgangsrichtungen für den Kontakt aus den 1E und 1F;
- 2A ein erfindungsgemäßer Kontakt;
- 2B ein Zeigerdiagramm zur Veranschaulichung von Abgangsrichtungen für den Kontakt aus 2A und
- 2C eineLeitung mit einem angeformten Kontakt.
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Gleiche oder ähnliche Elemente sind in den Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungbeispiel
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In 1A ist ein Kontakt 100 schematisch dargestellt. Der Kontakt 100 weist einen Anschlussabschnitt 101 und einen Verbindungsbereich 102 auf. Der Anschlussabschnitt 101 ist mit einer Durchgangsbohrung 103 versehen, in der eine Befestigungsschraube (nicht dargestellt) aufnehmbar ist, um den Kontakt 100 beispielsweise an einer Stromschiene festzuklemmen, um einen Klemmkontakt herzustellen.
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An dem Verbindungsbereich 102 ist ein Litzenleiter 104 einer elektrischen Leitung 105 angeschweißt. Die Verschweißung kann beispielsweise durch Reib-Rühr-Schweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen. Auf welche Art und Weise der Litzenleiter in dem Verbindungsbereich 102 angeschweißt wird, ist für die Erfindung nicht erheblich. Darüber hinaus sind neben Schweißen auch andere stoffschlüssige Verbindungstechniken anwendbar zum Beispiel Hart- oder Weichlöten. Der Litzenleiter 104 wird aber stets in einem definierten Feld mit dem Verbindungsbereich 102 verbunden. Im konkreten Fall einer Schweißverbindung wird der Litzenleiter 104 in einem definierten Schweißfeld an den Verbindungsbereich 102 angeschweißt.
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Die definierte Anordnung des Litzenleiters 104 auf dem Verbindungsbereich 102 ist für eine gleichbleibende Qualität der elektrischen Verbindung von Bedeutung. Bei dem in 1A dargestellten Kontakt sind der Anschlussabschnitt 101 und der Verbindungsbereich 102 im Wesentlichen auf einer Gerade orientiert. Die Abgangsrichtung der Leitung 105 ist mit einem Pfeil 106A dargestellt. Eine Hauptrichtung des Anschlussabschnittes 101 ist durch eine Linie 107 veranschaulicht. Wie ersichtlich ist, bilden die Abgangsrichtung 106A und die Hauptrichtung 107 einen Winkel von 180°.
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Die stoffschlüssige Verbindung des Litzenleiters 104 mit dem Kontakt 100 ist durch einen schematisch dargestellten Schweißpunkt 108 veranschaulicht.
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Der Kontakt 100 ist aus einem elektrisch gut leitenden Metall hergestellt, zum Beispiel aus Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen.
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In 1B ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem der Litzenleiter 104 in Bezug auf die Hauptrichtung 107 des Anschlussabschnittes 101 einen rechten Winkel einschließt. Die Abgangsrichtung der Leitung 105 ist durch einen Pfeil 106B symbolisiert.
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1C zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Litzenleiter 104 in Bezug auf die Hauptrichtung des Anschlussabschnittes 101 ebenfalls einen rechten Winkel einschließt, aber in die entgegengesetzte Richtung abgeht wie bei dem Ausführungsbeispiel aus 1B. Die Abgangsrichtung der Leitung 105 ist durch einen Pfeil 106C angedeutet.
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In 1D sind die mit dem Kontakt 100 realisierbaren Abgangsrichtungen als ein Zeigerdiagramm veranschaulicht. Der Kontakt ermöglicht die Verwirklichung von drei unterschiedlichen Abgangsrichtungen 106A, 106B und 106C
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Soll eine elektrische Verbindung mit einem anderen Abgangswinkel der elektrischen Leitung 105 hergestellt werden, wird ein anderer Kontakt benötigt.
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1E zeigt einen Kontakt 100' mit einem Verbindungsbereich 102, der so ausgebildet ist, dass die Abgangsrichtung der Leitung 105, die mit einem Pfeil 106E dargestellt ist, einen Winkel von 135° mit der Hauptrichtung 107 des Anschlussabschnittes 101 bildet. Bei dem in 1E dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Anschlussabschnitt 101 des Kontakts 100' nach rechts. Wenn der Litzenleiter 104 auf die in 1E unten liegende Seite des Kontakts 100' angeschweißt wird, dann bildet die Abgangsrichtung der Leitung 105 mit der Hauptrichtung des Anschlussabschnittes 101 einen Winkel von 225°, wie es in 1F dargestellt ist. Die Abgangsrichtung der Leitung 105 ist durch einen Pfeil 106F veranschaulicht. Die beiden sich durch unterschiedliche Montagen der Leitung 105 an dem Kontakt 100' ergebenden Abgangsrichtungen sind in 1G in einem Zeigerdiagramm dargestellt.
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Wie aus diesen Beispielen ersichtlich ist, lassen herkömmliche Kontakte nur wenige Abgangsrichtungen für eine abgehende Leitung zu. In der Regel sind nicht mehr als zwei bis drei Abgangsrichtungen darstellbar, sodass für unterschiedliche Anwendungsfälle jeweils passende Kontakte vorgehalten werden müssen. Dieser Umstand erhöht den Aufwand in Bezug auf die Lagerhaltung von unterschiedlichen Teilen sowie Werkzeugkosten, weil für unterschiedliche Teile in der Regel auch unterschiedliche Werkzeuge bereitzustellen sind.
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2A zeigt einen Kontakt 200 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Kontakt weist einen Anschlussabschnitt 201 auf, der in einen scheibenförmiger Verbindungsbereich 202 übergeht. Der Anschlussabschnitt 201 ist mit einer Durchgangsbohrung 203 für eine Befestigungsschraube (nicht dargestellt) versehen. Der scheibenförmige Verbindungsbereich 202 gestattet das Anschweißen des Litzenleiters 104 mit einem beliebigen Abgangswinkel, der beispielsweise in einem Bereich von 30°-330° in Bezug auf die Hauptrichtung 107 des Anschlussabschnittes 201 liegt, was in dem Zeigerdiagramm in 2B veranschaulicht ist.
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Bei dem in 2A gezeigten Kontakt 200 hat der Verbindungsbereich 202 einen kreisförmigen Rand 203. Der Verbindungsbereich 202 kann aber auch anders gestaltet sein und beispielsweise einen vieleckigen Rand aufweisen, insbesondere einen 6-eckigen oder 8-eckigen Rand. Auf die genaue Gestaltung des Verbindungsbereiches 202 kommt es nicht an. Wesentlich ist lediglich, dass der Verbindungsbereich eine Vielzahl von Abgangsrichtungen für eine angeschweißte Leitung 105 zulässt.
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Bei einem Kontakt 200 mit einem vieleckigen Rand 203 ist es darüber hinaus auch möglich, eine Leitung 105 stirnseitig an einen geraden Abschnitt des Randes 203 anzuschweißen. Im Falle eines Litzenleiters 104 ist es hierfür erforderlich, den Litzenleiter zunächst zu kompaktieren, sodass ein massives Ende des Litzenleiters 104 entsteht, das beispielsweise mittels Laserschweißen an den Rand 203 des Kontakts 200 angeschweißt werden kann. Im Falle eines massiven Leiters entfällt natürlich der Arbeitsschritt des Kompaktierens.
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Der Kontakt 200 ist durch die hohe Variabilität in Bezug auf die realisierbaren Abgangswinkel einer an den Kontakt 200 angeschweißten Leitung 105 universell einsetzbar. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der notwendigen Teile für unterschiedliche Einbausituationen reduzieren. Gleichzeitig können damit auch häufig Werkzeugkosten gesenkt werden.
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2C zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Kontakt 200 unmittelbar an einem Ende einer massiven Stromschiene 204 angeformt ist. Mit dieser Ausführungsform können in bestimmten Anwendungsfällen Arbeitsschritte und Teile gespart werden, weil das Anbringen eines separaten Kontakts 200 an der Stromschiene 204 entfällt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kontakt
- 101
- Anschlussabschnitt
- 102
- Verbindungsbereich
- 103
- Durchgangsbohrung
- 104
- Litzenleiter
- 105
- Leitung
- 106
- Abgangsrichtung
- 107
- Hauptrichtung Anschlussabschnitt
- 108
- Schweißpunkt
- 200
- Kontakt
- 201
- Anschlussabschnitt
- 202
- Verbindungsbereich
- 203
- Rand
- 204
- Stromschiene
