EP2621021A1

EP2621021A1 - Kabelschuh zum Verbinden eines stromführenden Elements mit einem Aluminiumkabel

Info

Publication number: EP2621021A1
Application number: EP12152471.4A
Authority: EP
Inventors: Christoph Baumgartner; Waldemar Ziebarth
Original assignee: Intercable GmbH
Current assignee: Intercable GmbH
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2013-07-31
Also published as: EP2621022A1

Abstract

Ein Kabelschuh 62 zur Verbinden eines Aluminiumkabels 52 mit einem stromführenden Element umfasst einen Kabelschuhkörper 30 aus Kupfer mit einem Kontaktende 34 zum Verbinden mit dem stromführenden Element und einem Aufnahmebereich 32 zur Aufnahme eines Endes 58 des Aluminiumkabels 52. Der Aufnahmebereich 32 weist eine rohrförmige Aufnahme 64 für das Ende 58 des Aluminiumkabels 52 auf, die mit Aluminium 18 ausgekleidet ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft das technische Gebiet der Verbindungstechnik elektrischer Leiter. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Kabelschuh zum Verbinden eines Aluminiumkabels mit einem stromführenden Element, eine elektrische Verbindung zwischen einem Aluminiumkabel und einem stromführenden Element, eine Hülse zur Aufnahme in einem Kabelschuhkörper und ein Herstellungsverfahren für einen Kabelschuh.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Anstatt Kupferkabeln werden insbesondere im Automotiv-Bereich auch Aluminiumkabel eingesetzt, da diese diverse Vorteile haben können, wie etwa eine Gewichtsreduktion, eine Alternative zu Kupfer (beispielsweise bei einem Engpass) oder auch einen Preisvorteil. In der Regel werden dann Kupferleiter und Aluminiumkabel gemeinsam verwendet, was dazu führt, dass elektrische Verbindungen zwischen Kupferleitern und Aluminiumkabeln geschaffen werden müssen.
Zum elektrischen Verbinden von stromführenden Kupferkabeln mit anderen stromführenden Elementen können Kabelschuhe verwendet werden. Ein Ende eines Kupferkabels kann dabei in eine rohrförmige Öffnung des Kabelschuhs geschoben werden und dann der Kabelschuh beispielsweise durch Verpressen mechanisch und elektrisch mit dem Ende des Kupferkabel verbunden werden. Das andere Ende des Kabelschuhs kann eine ebene Kontaktfläche mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Befestigungsbolzens oder einer Schraube aufweisen, mit dem ein stromführendes Element verbunden werden kann.
Ein analoges Vorgehen wie bei Kupferkabeln mit Kupfer-Kabelschuhen ist bei Aluminiumkabeln in der Regel nicht möglich, da eine Verpressung bei Aluminium in der Regel nicht dauerhaft ist. Das Aluminium neigt zum Kaltfließen und somit lässt normalerweise im Laufe der Zeit die Kontaktkraft nach. In der Regel funktioniert nur eine stoffliche Verbindung, wie etwa Schweißen.
Beim Verbinden eines Aluminiumkabels mit einem stromführenden Element ollte die Kontaktstelle mit dem stromführenden Element nicht aus Aluminium sein, da dieses Material normalerweise eine nichtleitende Oxydschicht bildet, die in der Regel vor dem elektrischen Verbinden entfernt werden muss. Der Übergangsbereich von Aluminium zu Kupfer kann außerdem kritisch im Bezug auf Elektrokorrosion und ähnliche Phänomene sein.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung das Verbinden von Aluminiumkabeln mit stromführenden Elementen zu erleichtern und diese elektrische Verbindung stabiler und dauerhafter auszugestalten.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Kabelschuh zum Verbinden eines Aluminiumkabels mit einem stromführenden Element. Ein Aluminiumkabel kann beispielsweise eine oder mehrere Litzen aus Aluminium umfassen, die von einer isolierten Schicht aus Kunststoff um schlossen sein können. ES ist jedoch nicht nötig, dass bei einem Aluminiumkabel eine Isolierung vorhanden ist. Das stromführende Element ist in der Regel aus Metall, beispielsweise Kupfer, Eisen oder Messing, gefertigt. Das stromführende Element kann beispielsweise ein Kabel oder eine Leiterbahn auf einer Platine umfassen. Bei dem stromführenden Element kann es sich auch um einen Batteriepol, eine Batterieklemme, eine Karosserie (als Masse) oder einen Starteranschluss handeln
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kabelschuh einen Kabelschuhkörper aus Kupfer mit einem Kontaktende zum Verbinden mit dem stromführenden Element und einem Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Endes des Aluminiumkabels. Der Aufnahmebereich weist eine rohrförmige Aufnahme für das (beispielsweise nicht isoliertes bzw. abisoliertes) Ende des Aluminiumkabels auf, die (an der Innenseite) mit Aluminium ausgekleidet ist. Auf diese Weise kann, beispielsweise durch Einstecken des Aluminiumkabels in die rohrförmige Aufnahme und anschließendes Crimpen oder Schweißen des Aufnahmebereichs, um eine metallische Verbindung zwischen den Litzen des Aluminiumkabels und der mit Aluminium ausgekleideten rohrförmigen Aufnahme herzustellen, eine stabile elektrische Verbindung zwischen dem Aluminiumkabel und einem stromführenden Element hergestellt werden. Diese elektrische Verbindung kann kostengünstig umgesetzt werden, benötigt wenig Bauchraum und kann optimal abgedichtet werden, wodurch sie auch für Hochtemperaturanwendungen, wie beispielsweise im Motorraum eines Fahrzeugs, geeignet ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist im Kabelschuhkörper im Aufnahmebereich eine rohrförmige Öffnung aus Kupfer gebildet, wobei in der rohrförmigen Öffnung eine Hülse aufgenommen ist, die an einer Außenseite eine Kupferschicht und an einer Innenseite eine Aluminiumschicht aufweist, die miteinander bzw. intermetallisch verbunden sind. Die Hülse stellt mit ihrer Innenseite die rohrförmige mit Aluminium ausgekleidete Aufnahme bereit. Die Hülse kann beispielsweise rohrförmig sein bzw. einen rohrförmigen Abschnitt umfassen und/oder einen Außendurchmesser aufweisen, der einem Innendurchmesser der rohrförmigen Öffnung im Kabelschuhkörper entspricht.
Beispielsweise kann der Kabelschuhkörper ein herkömmlicher Kabelschuhkörper sein, in dem die Hülse eingeschoben ist. Damit kann mit einer Hülse zusammen mit einem herkömmlichen Kabelschuhkörper auf einfache Art und Weise ein Kabelschuhe aufgebaut werden, der dazu geeignet ist ein Aluminiumkabel mit einem elektrischen Leiter zu verbinden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse aus CUPAL (Kupfer plattiertes Aluminium) geformt. CUPAL bzw. sogenanntes CUPAL-Blech kann ein Blechmaterial sein, das aus einer Kupferschicht und einer Aluminiumschicht besteht bzw. diese Schichten umfasst. Diese Schichten werden durch Walzen und Verdichten derart zusammengefügt, dass sie flächig metallisch verbunden bzw. wie verschweißt sind. CUPAL kann auch in der Form von Rohren vorliegen, die Innen aus einer Aluminiumschicht und Außen aus einer Kupferschicht bestehen bzw. diese Schichten umfassen. Solche Rohre können durch Strangpressen geformt werden. Rohrförmige Hülsen können beispielsweise aus einem derartigen CUPAL-Rohr hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse becherförmig geformt und ist dazu ausgeführt, das Ende des Aluminiumkabels dicht zu umschließen.bzw. dieses Ende gegenüber der Umgebung abzudichten. Aus CUPAL-Material können dazu Becher bzw. becherförmige Hülsen geformt werden. Diese Becher können dann Innen aus Aluminium und Außen aus Kupfer gebildet sein. Beispielsweise ist es möglich, eine becherförmige Hülse durch Tiefziehen eines CUPAL-Blechs herzustellen.
Der Becher oder im allgemeinen die Hülse kann einen trichterförmigen Einführungsbereich aufweisen, um Einzeladern aus dem Ende des Aluminiumkabels vor einem Umknicken beim Einschieben des Kabels in die Hülse zu schützen.
Eine derartige becherförmige Hülsen kann dann in einen herkömmlichen Rohrkabelschuh aus Kupfer eingefügt werden. Die becherförmige Hülse kann das Ende eines Aluminiumkabels, das in den Kabelschuh eingeschoben ist, vollständig umschließen und somit gegenüber der Umgebung abdichten, um auf diese Weise Elektrokorrosion zu vermeiden.
Es ist möglich, dass der Becher bzw. die Hülse im Rohrkabelschuh (unverlierbar) vormontiert ist. Das Vormontieren kann durch Einpressen, Einrasten und/oder Verclipsen geschehen.
Wie bereits ausgeführt, kann es einerseits möglich sein, dass der Kabelschuh aus einem Kabelschuhkörper aus Kupfer und einer darin aufgenommenen Hülse aus CUPAL gebildet ist. Andererseits ist es auch möglich, dass der Kabelschuh direkt aus einem CUPAL- Rohr geformt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kabelschuhkörper aus einem Rohr gebildet ist, das an einer Innenseite eine Aluminiumschicht und an einer Außenseite eine Kupferschicht aufweist, die miteinander verbunden sind. Das Rohr kann ein CUPAL-Rohr sein. Das Kontaktende des Kabelschuhkörpers ist durch Entfernen der Aluminiumschicht in einem Endbereich des Rohrs und Zusammendrücken des Endbereichs gebildet. Die rohrförmige Aufnahme ist durch einen gegenüberliegenden Endbereich des Rohrs gebildet.
Zusätzlich ist es möglich, dass zumindest ein Teil der Kupferschicht in dem gegenüberliegenden Endbereich entfernt ist, so dass hier lediglich Aluminium mit dem Aluminiumkabel in Kontakt tritt, um Elektrokorrosion zu verhindern.
Ob nun der Kabelschuh mit einer gesonderten Hülse oder direkt aus einem CUPAL-Rohr hergestellt ist, kann in beiden Fällen die rohrförmige Aufnahme zur Aufnahme des Endes des Aluminiumkabels aus CUPAL hergestellt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Dichtmasse zwischen der rohrförmigen Aufnahme und dem Kontaktende aufgenommen. Beispielsweise kann die Hülse in Richtung des Kontaktendes des Kabelschuhkörpers offen sein und die Dichtmasse zwischen der Hülse und dem Kontaktende aufgenommen sein. Alternativ zu einem geschlossenen Becher kann somit auch ein offener Becher, der beispielsweise wie eine Aderendhülse geformt ist, bzw. eine rohrförmige Hülse verwendet werden.
Der Kabelschuh kann Innen in Richtung Kontaktende abgedichtet werden, beispielsweise durch Versiegeln, Einspritzen eines Silikonpfropfens, Verlöten und/oder Einpressen eines Dichtelementes. Eine Dichtung kann insbesondere bei einem Kabelschuhkörper mit flach gedrücktem Anschraubbereich vorteilhaft sein, da durch den flach gedrückten Anschraubbereich unter Umständen Feuchtigkeit in das Innere des Kabelschuhkörpers eindringen kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Aufnahmebereich einen gegenüber der rohrförmigen Aufnahme aufgeweiteten Endbereich auf, der dazu ausgeführt ist, einen isolierten Abschnitt des Aluminiumkabels aufzunehmen. Der Kabelschuh kann derart gefertigt sein, dass er im hinteren Bereich aufgeweitet ist und über die Isolierung des Aluminiumkabels reicht. Dieser aufgeweitete Endbereich kann zum Abdichten und/oder zum Stürzen des Ende des Aluminiumkabels dienen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung aus einem Aluminiumkabel und einem Kabelschuh.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die elektrische Verbindung einen Kabelschuh, so wie er obenstehend und untenstehend beschrieben ist. Ein (beispielsweise nicht isoliertes bzw. abisoliertes) Ende des Aluminiumkabels ist in der rohrförmigen Aufnahme aufgenommen und mit der mit Aluminium ausgekleideten Innenseite der rohrförmigen Aufnahme metallisch verbunden. Auf diese Weise kann eine stabile elektrische Verbindung zwischen einem Aluminiumkabel und einem elektrischen Kontaktelement aus Kupfer geschaffen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wurde die rohrförmige Aufnahme mit dem abisolierten Ende des Aluminiumkabels unter Druckeinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung verbunden. Beispielsweise kann nach dem Einschieben des Aluminiumkabels in die rohrförmige Aufnahme ein metallisches Verbinden durchCrimpen, beispielsweise Radialcrimpen, oder Schweißen, beispielsweise Widerstandsschweißen oder Ultraschallschweißen erfolgen. Auch eine Kombination von Druck und Temperatur ist möglich, beispielsweise Heißcrimpen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Aufnahmebereich bzw. der aufgeweitete Endbereich des Kabelschuhs mit einem isolierten Abschnitt des Aluminiumkabels verpresst. Auf diese Weise kann auch der aus dem Kabelschuhe herausragende Abschnitt des Aluminiumkabels gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. Dies kann beispielsweise durch eine Verpressung des Kabelschuhbereiches, der über die Isolierung übersteht erfolgen. Die Verpressung kann auf verschiedene Art und Weise geschehen, beispielsweise als 6-Kant. Die Verpressung kann zweimal hintereinander (an verschiedenen Stellen) durchgeführt werden, um eine doppelte Isolierung zu erzeugen. Auch eine Radialverpressung ist möglich. Weiter kann eine zusätzliche Dichtung, wie etwa ein O-Ring oder ein Silikon-Siegel zwischen das Aluminiumkabel und den über das Aluminiumkabels hinausragen aufgeweiteten Endbereich des Kabelschuhs eingefügt werden. Die Verpressung kann nach dem Einfügen der zusätzlichen Dichtung erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind ein Endbereich des Kabelschuhs und eine Isolierung des Aluminiumkabels mit einem Schrumpfschlauch überdeckt und verbunden. Alternativ oder zusätzlich zu einem Verpressen mit dem Endbereich kann auch ein Schrumpfschlauch, eventuell mit Innenkleber zwischen Schrumpfschlauch und Kabelschuh und/oder Aluminiumkabel, zum Abdichten und/oder Stabilisieren verwendet werden.
Somit kann der Übergangsbereich zwischen Aluminiumkabel und stromführenden Elemente vollständig abgedichtet werden: Zum Aluminiumkabel hin durch die Verpressung an der Isolierung und/oder den Schrumpfschlauch und zum Anschlussbereich hin durch die becherförmige Hülse und/oder die Dichtmasse.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine becherförmige Hülse, insbesondere eine becherförmige Hülse wie sie beispielsweise bereits weiter oben beschrieben wurde.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die becherförmige Hülse eine rohrförmige Wandung und einen Deckel bzw. Boden, der die rohrförmige Wandung in eine Richtung abschließt. Eine Innenseite der Hülse weist eine Aluminiumschicht auf und eine Außenseite der Hülse weist eine Kupferschicht auf, die miteinander und insbesondere intermetallisch verbunden sind. Derartige Hülsen können beispielsweise durch Tiefziehen eines CUPAL- Blechs hergestellt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verwendung einer derartigen becherförmigen Hülse als Aufnahme für ein Ende eines Aluminiumkabels in einem Kabelschuh. Damit kann auf kostengünstige und einfache Weise zusammen mit einem herkömmlichen Kabelschuhkörper aus Kupfer ein Kabelschuh zum Verbinden eines Aluminiumkabels mit einem stromführenden Element hergestellt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für einen Kabelschuh.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte: Bereitstellen einer Hülse aus CUPAL, die an einer Innenseite eine Aluminiumschicht und an einer Außenseite eine Kupferschicht aufweist; Bereitstellen eines Kabelschuhkörpers aus Kupfer mit einem Kontaktende und einem Aufnahmebereich zur Aufnahme der Hülse; Einsetzen der Hülse in den Kabelschuhkörper, so dass im Aufnahmebereich des Kabelschuhkörpers eine Aufnahme für ein Ende eines Aluminiumkabels gebildet wird. Mittels dieses Herstellungsverfahrens kann der bereits beschriebene Kabelschuh mit der Hülse aus CUPAL hergestellt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die Schritte: Bereitstellen eines Rohrs aus CUPAL, das an einer Innenseite eine Aluminiumschicht und an einer Außenseite eine Kupferschicht aufweist; Entfernen der Aluminiumschicht in einem Endbereich des Rohrs; Zusammendrücken des Endbereichs zum Bilden eines Kontaktendes des Kabelschuhs; Bilden einer rohrförmige Aufnahme für ein Aluminiumkabel durch den gegenüberliegenden Endbereich des Rohrs.
Auch mit dieser Ausführungsform des Verfahrens kann CUPAL dazu verwendet werden, einen einstückigen Kabelschuh herzustellen, mit dem eine elektrische Verbindung zwischen einem Aluminiumkabel und einem stromführenden Element hergestellt werden kann.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1A zeigt eine Seitenansicht einer becherförmige Hülse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1B zeigt eine Frontansicht der becherförmige Hülse aus der Fig. 1A.
Fig. 1C zeigt eine Querschnittsansicht der becherförmige Hülse aus der Fig. 1A.
Fig. 2 zeigt zwei dreidimensionale Ansichten der becherförmigen Hülse aus der Fig. 1A.
Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Kabelschuhkörpers für einen Kabelschuh gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4A zeigt eine Seitenansicht von Elementen einer elektrischen Verbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 4B zeigt eine Seitenansicht einer vormontierten elektrischen Verbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 5A zeigt eine Querschnittsansicht der Elemente aus der Fig. 4A.
Fig. 5B zeigt eine Querschnittsansicht der vormontierten elektrischen Verbindung aus der Fig. 4B.
Fig. 6A zeigt eine Seitenansicht einer kontaktierten elektrischen Verbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 6B zeigt eine Draufsicht auf die kontaktierte elektrischen Verbindung aus der Fig. 6A.
Fig. 6C zeigt eine dreidimensionale Ansicht der kontaktierten elektrischen Verbindung aus der Fig. 6A.
Fig. 7A zeigt eine Seitenansicht einer abgedichteten elektrischen Verbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 7B zeigt eine Draufsicht auf die abgedichtete elektrischen Verbindung aus der Fig. 7A.
Fig. 7C zeigt eine dreidimensionale Ansicht der abgedichteten elektrischen Verbindung aus der Fig. 7A.
Fig. 8 zeigt einen Querschnitt einer elektrischen Verbindung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt eines Kabelschuhs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

DETAILILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN

Fig. 1A, 1B, 1C und 2 zeigen eine becherförmige Hülse 10 in Seitenansicht, Frontansicht, im Querschnitt und in zwei dreidimensionale Ansichten. Die rotationssymmetrische Hülse 10 weist eine ringförmige Wandung 12, einen kalottenförmigen Deckel bzw. Boden 14 und einen nach Außen aufgeweiteten Rand 16 auf. Der Rand 16 kann beispielsweise in einem Winkel von 45° abgewinkelt sein, um eine trichterförmige Öffnung zu formen.
Die Hülse 10 ist aus einem CUPAL-Blech tiefgezogen, wodurch die Hülse 10 aus einer Aluminiumschicht 18 an der Innenseite und eine Kupferschicht 20 an der Außenseite besteht.
Fig. 3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Kabelschuhkörpers 30, der einen rohrförmigen Aufnahmebereich 32 und ein flaches Kontaktende 34 mit einer Bohrung 36 aufweist. Der einstückige Kabelschuhkörper 30 besteht aus Kupfer und kann beispielsweise aus einem Kupferrohr geformt sein, wobei das Kontaktende 34 durch zusammendrücken des Kupferrohrs entsteht.
Der Aufnahmebereich 32 des Kabelschuhkörpers 30 umfasst einen Bereich 38 zur Aufnahme der Hülse 10 und einen ausgeweiteten Endbereich 40 zur Aufnahme eines isolierten Abschnitt eines Kabels.
Fig. 4A zeigt eine Seitenansicht von Elementen einer elektrischen Verbindung 50, die in der Fig. 5A in einer Querschnittsansicht gezeigt sind. Neben der Hülse 10 und dem Kabelschuhkörpers 30 umfassen die elektrische Verbindung eine Alumniumkabel 52, das einen mit einem Kunststoffmantel bzw. Isolierung 54 isolierten Abschnitt 56 und ein abisoliertes Ende 58 aufweist. Der Leiter 60 des Aluminiumkabels 52 kann einen einzelnen Draht aus Aluminium oder eine Mehrzahl von Aluminiumlitzen umfassen.
Um einen Kabelschuh 62 zu erzeugen, wird die Hülse 10 in den Kabelschuhkörper 30 eingesetzt. Der Innenbereich der Hülse 10 stellt dann eine rohrförmige Aufnahme 64 für das Aluminiumkabel 52 bereit, die an der Innenseite mit Aluminium 18 ausgekleidet ist. Dazu weist der Kabelschuhkörper 30 im Abschnitt 38 eine rohrförmige Öffnung 66 im Aufnahmebereich 32 auf, die dazu ausgeführt ist, die Hülse 10 aufzunehmen. Der Innendurchmesser der Öffnung 66 bzw. des Abschnitts 38 ist dabei genauso groß bzw. nur geringfügig größer als der Außendurchmesser der ringförmigen Wandung 12 der Hülse 10.
Weiter weist der Aufnahmebereich 32 des Kabelschuhkörpers eine Anschlagkante 68 auf, auf der der Rand 16 der Hülse 10 abgestürzt wird.
Fig. 4B zeigt eine Seitenansicht einer vormontierten elektrischen Verbindung 50, die in der Fig. 5B im Querschnittsansicht dargestellt ist. Zur Vormontage wird die Hülse 10 in die Öffnung 66 des Kabelschuhkörpers 30 bis zum Anschlag eingesteckt und anschließend das Ende 58 des Aluminiumkabels 52 in die Aufnahme 64 eigeschoben. Alternativ kann auch die Hülse 10 über das Ende 58 geschoben werden und anschließend die Hülse zusammen mit dem Aluminiumkabel 52 in den Aufnahmebereich 32 des Kabelschuhkörpers 30 bis zum Anschlag eingesteckt werden.
Der Leiter 60 am Ende 58 des Aluminiumkabels 52 berührt nun die Aluminiumschicht 18 der Hülse 10 bzw. der Aufnahme 64 und die Kupferschicht 20 an der Außenseite der Hülse 10 berührt die Innenseite des Kabelschuhs 30 bzw. der Öffnung 66 aus Kupfer.
Fig. 6A, 6B, 6C zeigen die elektrischen Verbindung aus den Fig. 4B und 5B in Seitenansicht, in Draufsicht und in einer dreidimensionale Ansicht nachdem eine permanente elektrische Kontaktierung der elektrischen Leiter 60, 18, 20, 30 erfolgt ist.
Zum Kontaktieren wird beispielsweise der Mittelabschnitt 38 des Aufnahmebereichs 32 des Kabelschuhs 62 mit der Hülse 10 durch Heißcrimpen zusammengepresst und erhitzt. Dadurch entsteht eine metallische Verbindung zwischen dem Aluminiumleiter 60 des Kabels 52 und der Aluminiumschicht 18 der Hülse 10.
Durch das Crimpen entstehen im Abschnitt 38 zwei Vertiefungen 80.
Fig. 7A, 7B, 7C zeigen die elektrischen Verbindung 50 aus den Fig. 6A, 6B und 6C in Seitenansicht, in Draufsicht und in einer dreidimensionale Ansicht nachdem der Aufnahmebereich 32 des Kabelschuhs 62 bzw. des Kabelschuhkörpers 30 abgedichtet wurde. Beim Abdichten wird der Endbereich 40 des Kabelschuhkörpers 30 derart zusammengepresst, dass keine Flüssigkeit mehr an der Isolierung 54 entlang in das Innere der elektrischen Verbindung 50 dringen kann. Beispielsweise kann das Zusammenpressen derart erfolgen, dass eine mehrkantige Vertiefung (wie hier 6-Kant) 82 im Endbereich 40 entsteht.
Nach dem Abdichten sind alle Aluminium aufweisenden Bereiche (d.h. das Kabelende 58 und die Innenseite 18 der Hülse 10) der elektrischen Verbindung 50 gegenüber der Umgebung abgedichtet. An einem Ende erfolgt die Abdichtung durch die ringförmige Vertiefung 82 am anderen Ende durch den Deckel 14 der Hülse 10.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform einer elektrischen Verbindung 50'. Der Kabelschuh 62' umfasst dabei eine alternative Hülse 10', die lediglich eine ringförmige Wandung 12 und einen abgeschrägten Rand 16 aufweist, aber keinen Deckel bzw. Boden. Die Hülse 10' ist damit in beiden Richtungen offen. Zum Abdichten der elektrischen Verbindung 50' in Richtung Kontaktende 34 wird eine Dichtmasse 84 verwendet, die den Raum im Inneren des Kabelschuhkörpers 30 zwischen der Hülse 10' bzw. dem Ende 58 des Aluminiumkabels 52 und dem Kontaktende 34 ausfüllt.
Die Hülse 10' kann beispielsweise aus einem CUPAL-Rohr hergestellt werden.
Der Kabelschuh 30 weist außerdem einen Aufnahmebereich 32 auf, der lediglich den Abschnitt 38 umfasst, also kein aufgeweitetes Ende aufweist. Zum Abdichten und Stabilisieren der elektrischen Verbindung 50' wird ein Schrumpfschlauch 86 verwendet, der sich über einen isolierten Abschnitt 56 des Aluminiumkabels 52 und zumindest einen Teil des Aufnahmebereichs 32 des Kabelschuhkörpers 30 erstreckt.
Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kabelschuhs 62", der einstückig aus einem CUPAL-Rohr hergestellt wird. Beispielsweise kann aus CUPAL- Material ein Rohr gezogen werden, das an der Innenseite eine Aluminiumschicht 18' und an der Außenseite eine Kupferschicht 20' aufweist. Dieses Rohr wird in einem Endbereich 90 derart bearbeitet, dass auf der Innenseite die Aluminiumschicht 18' entfernt wird, beispielsweise durch ausdrehen. Der Endbereich 90 wird dann flach gedrückt, um das flache Kontaktende des Kabelschuhs 62' zu bilden.
Der gegenüberliegende Endbereich 92 wird an der Außenseite so bearbeitet, dass die Kupferschicht 20' des Rohres entfernt wird, beispielsweise durch abdrehen. Der Endbereich 92 bildet dann den Aufnahmebereich 32 des Kabelschuhs 62", der die rohrförmige Aufnahme 64 für das Aluminiumkabel 52 bereitstellt. Die Kupferschicht 20' im Endbereich 92 wird entfernt, damit keine Elektrokorrosion zwischen der Kupferschicht 20' und dem Aluminiumleiter 60 des Aluminiumkabels 52 auftreten kann.
Eine permanente elektrische Verbindung kann nun dadurch hergestellt werden, dass ein Ende 58 des Aluminiumkabels 52 in die Aufnahme 64 eingesteckt wird und beispielsweise durch Ultraschall-Schweißen mit der Innenseite 18' der Aufnahme 64 metallisch verbunden wird.
Eine innere Abdichtung zum Kontaktende 34 kann wie oben beschrieben über eine Dichtmasse 84 erfolgen. Zur Isolierung des Aluminiumkabels 52 kann wie oben beschrieben ein Schrumpfschlauch 86 verwendet werden.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Kabelschuh (62, 62', 62") zum Verbinden eines Aluminiumkabels (52) mit einem stromführenden Element der Kabelschuh umfassend:
einen Kabelschuhkörper (30) aus Kupfer mit einem Kontaktende (34) zum Verbinden mit dem stromführenden Element und einem Aufnahmebereich (32) zur Aufnahme eines Endes (58) des Aluminiumkabels (52);

wobei der Aufnahmebereich (32) eine rohrförmige Aufnahme (64) für das Ende (58) des Aluminiumkabels (52) aufweist, die mit Aluminium (18) ausgekleidet ist.
Kabelschuh (62, 62') nach Anspruch 1,
wobei im Kabelschuhkörper (30) im Aufnahmebereich (32) eine rohrförmige Öffnung (66) aus Kupfer gebildet ist;
wobei in der rohrförmigen Öffnung (66) eine Hülse (10, 10') aufgenommen ist, die an einer Außenseite eine Kupferschicht (20) und an einer Innenseite eine Aluminiumschicht (18) aufweist, die miteinander verbunden sind;
wobei die Hülse (10, 10') mit einer Innenseite die rohrförmige Aufnahme (64) bereitstellt.
Kabelschuh (62, 62') nach Anspruch 2,
wobei die Hülse aus CUPAL geformt ist.
Kabelschuh (62) nach Anspruch 2 oder 3,
wobei die Hülse (10) becherförmig geformt ist und dazu ausgeführt ist, das Ende (58) des Aluminiumkabels (52) dicht zu umschließen.
Kabelschuh (62") nach Anspruch 1,
wobei der Kabelschuhkörper (30) aus einem Rohr gebildet ist, das an einer Innenseite eine Aluminiumschicht (18') und an einer Außenseite eine Kupferschicht (20') aufweist, die miteinander verbunden sind;
wobei das Kontaktende (34) durch Entfernen der Aluminiumschicht (18') in einem Endbereich (90) des Rohrs und Zusammendrücken des Endbereichs (90) gebildet ist;
wobei die rohrförmige Aufnahme (64) durch einen gegenüberliegenden Endbereich (92) des Rohrs gebildet ist.
Kabelschuh (62') nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Dichtmasse (84) zwischen der rohrförmigen Aufnahme (64) und dem Kontaktende (34) aufgenommen ist.
Kabelschuh (62) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Aufnahmebereich (32) einen gegenüber der rohrförmigen Aufnahme (66) aufgeweiteten Endbereich (40) aufweist, der dazu ausgeführt ist, einen isolierten Abschnitt (56) des Aluminiumkabels (52) aufzunehmen.
Elektrische Verbindung (50, 50') umfassend:
ein Aluminiumkabel (52); und

einen Kabelschuh (62, 62', 62") nach einem der vorhergehenden Ansprüche;

wobei ein Ende (58) des Aluminiumkabels (52) in der rohrförmigen Aufnahme (64) aufgenommen ist und mit der mit Aluminium ausgekleideten Innenseite (18, 18') der rohrförmigen Aufnahme (64) metallisch verbunden ist.
Elektrische Verbindung (50, 50') nach Anspruch 8,
wobei die rohrförmige Aufnahme (64) mit dem Ende (58) des Aluminiumkabels (52) unter Druckeinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung verbunden wurde.
Elektrische Verbindung (50) nach Anspruch 8 oder 9,
wobei der Aufnahmebereich (32) für das Aluminiumkabel (52) mit einem isolierten Abschnitt (56) des Aluminiumkabels (52) zur Herstellung einer Abdichtung und/oder einer Stützung verpresst ist.
Elektrische Verbindung (50') nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
wobei ein Endbereich (38) des Kabelschuhs (62') und eine Isolierung (54) des Aluminiumkabels (52) mit einem Schrumpfschlauch (86) überdeckt und verbunden sind.
Becherförmige Hülse (10), umfassend:
eine rohrförmige Wandung (12),

einen Deckel (14), der die rohrförmige Wandung (12) in eine Richtung abschließt;

wobei eine Innenseite der Hülse (10) eine Aluminiumschicht (18) aufweist und eine Außenseite der Hülse (10) eine Kupferschicht (20) aufweist, die miteinander verbunden sind.
Verwendung einer becherförmigen Hülse (10) gemäß Anspruch 12 als Aufnahme (64) für ein Ende (58) eines Aluminiumkabels (52) in einem Kabelschuh (62).
Herstellungsverfahren für einen Kabelschuh (62, 62'), das Verfahren umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer Hülse (10, 10') aus CUPAL, die an einer Innenseite eine Aluminiumschicht (18) und an einer Außenseite eine Kupferschicht (20) aufweist;

Bereitstellen eines Kabelschuhkörpers (30) aus Kupfer mit einem Kontaktende (34) und einem Aufnahmebereich (32) zur Aufnahme der Hülse (10, 10');

Einsetzen der Hülse (10, 10') in den Kabelschuhkörper (30), so dass im Aufnahmebereich (32) des Kabelschuhkörpers (30) eine Aufnahme (64) für ein Ende (58) eines Aluminiumkabels (52) gebildet wird.
Herstellungsverfahren für einen Kabelschuh (62"), das Verfahren umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Rohrs aus CUPAL, das an einer Innenseite eine Aluminiumschicht (18') und an einer Außenseite eine Kupferschicht (20') aufweist;

Entfernen der Aluminiumschicht (18') in einem Endbereich (90) des Rohrs;

Zusammendrücken des Endbereichs (90) zum Bilden eines Kontaktendes (34) des Kabelschuhs (62");

Bilden einer rohrförmige Aufnahme (64) für ein Aluminiumkabel (92) durch den gegenüberliegenden Endbereich (92) des Rohrs.