EP2621022A1 - Kabelschuh zum Verbinden eines stromführenden Elements mit einem Aluminiumkabel - Google Patents

Kabelschuh zum Verbinden eines stromführenden Elements mit einem Aluminiumkabel Download PDF

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EP2621022A1
EP2621022A1 EP13152198.1A EP13152198A EP2621022A1 EP 2621022 A1 EP2621022 A1 EP 2621022A1 EP 13152198 A EP13152198 A EP 13152198A EP 2621022 A1 EP2621022 A1 EP 2621022A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
aluminum
lug
receptacle
layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13152198.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christoph Baumgartner
Waldemar Ziebarth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intercable GmbH
Original Assignee
Intercable GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Intercable GmbH filed Critical Intercable GmbH
Priority to EP13152198.1A priority Critical patent/EP2621022A1/de
Publication of EP2621022A1 publication Critical patent/EP2621022A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/11—End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
    • H01R11/12—End pieces terminating in an eye, hook, or fork
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/029—Welded connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/10—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation
    • H01R4/18—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping
    • H01R4/183—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation by crimping for cylindrical elongated bodies, e.g. cables having circular cross-section
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to the technical field of the connection technology of electrical conductors.
  • the invention relates to a cable lug for connecting an aluminum cable to a current-carrying element, an electrical connection between an aluminum cable and a current-carrying element and a manufacturing method for a cable lug.
  • copper cables instead of copper cables, especially in the automotive sector, aluminum cables are also used, as these can have various advantages, such as a weight reduction, an alternative to copper (for example in the case of a bottleneck) or a price advantage.
  • copper conductors and aluminum cables are then used together, with the result that electrical connections between copper conductors and aluminum cables must be created.
  • cable lugs can be used for electrical connection of live copper cables with other current-carrying elements.
  • One end of a copper cable can in a tubular opening or recording of the Lug are pushed and then the cable lug, for example, by pressing mechanically and electrically connected to the end of the copper cable.
  • the other end of the cable lug may have a flat contact surface with a bore for receiving a fastening bolt or a screw with which a current-carrying element can be connected.
  • the point of contact with the current-carrying element should not be aluminum, since this material normally forms a non-conductive oxide layer, which usually needs to be removed prior to electrical connection.
  • the transitional range of aluminum to copper may also be critical in terms of electrocorrosion and similar phenomena.
  • One aspect of the invention relates to a manufacturing method for a cable lug for connecting an aluminum cable to a live element.
  • an aluminum cable may comprise one or more strands of aluminum that may be enclosed by an insulated layer of plastic.
  • the current-carrying element is usually made of metal, such as copper, iron or brass.
  • the current-carrying element may, for example, comprise a cable or a conductor track on a circuit board.
  • the current-carrying element can also be a battery terminal, a battery terminal, a body (as ground) or a starter terminal.
  • the manufacturing method comprises the steps of: providing a tube having in a first portion (or an end portion of the tube) on an inner side an aluminum layer and on an outer side a copper layer connected to each other; a second portion (or a second end portion of the tube) having only the copper layer; Compressing the second portion to form a contact end of the lug, wherein a tubular receptacle for an aluminum cable is formed by the first portion of the tube which is at least partially lined with the aluminum layer.
  • a CUPAL tube may be used, which is at least partially coated on the inside with aluminum to produce a one-piece cable lug.
  • the contact end may be a flat portion at one end of the cable lug, which may for example be provided with a hole through which a screw of the current-carrying element may be inserted.
  • the tube is provided by the fact that in a tube made of CUPAL, which on an inner side of an aluminum layer and on an outer side has a copper layer, an aluminum layer is removed in the second section.
  • a (long) pipe made of CUPAL can be cut into shorter pipe sections, in which the aluminum layer in one end region (or the second section) of the pipe is removed at one end, for example, by drilling or milling.
  • the manufacturing method further comprises the step of: removing the aluminum layer in a front region of the tubular receptacle. Before or after the removal of the aluminum layer at the end region which becomes the contact end, part of the aluminum layer can also be removed at the other end region.
  • the tubular receiving receives a front portion, on the one hand has no aluminum, which may for example reduce corrosion, and on the other hand has a larger inner diameter than the rest of the tubular receptacle, so that the front portion as a receptacle for a portion of the aluminum cable can serve, which was not stripped.
  • the aluminum layer can be removed around the entire circumference of the tubular receptacle.
  • the manufacturing method further comprises the step of: removing a portion of the copper layer inside the front portion of the tubular receptacle. It is also possible that a portion of the copper layer is removed in the front region in order to further increase the inner diameter and / or to provide the front region with a thinner wall, so that this region is better deformed (like something crimped or widened) can.
  • the receiving area has an opposite end of the tubular receptacle, front portion or wide portion, which is adapted to receive an insulated portion of the aluminum cable.
  • the cable lug can be made such that it widened in the rear area and extends over the insulation of the aluminum cable. This flared end portion may serve to seal and / or topple the end of the aluminum cable.
  • the manufacturing method further comprises the step of: machining a front portion of the tubular receptacle so that an inner diameter of the tube is greater in the front portion of the tubular receptacle than in a rear portion of the tubular receptacle.
  • the front area can be drilled out or milled out. It will be understood that the front portion of the receptacle may be the area located at the outer end of the receptacle which first comes in contact with an inserted cable.
  • the manufacturing method further comprises the step of: welding the contact end such that the contact end is sealed in the direction of the receptacle. This can for example be done with a weld which extends transversely to the direction of extension of the tubular receptacle over the contact end. In this way, the tubular receptacle can be sealed to the rear.
  • the receptacle can also be sealed differently.
  • a sealing compound is received between the tubular receptacle and the contact end.
  • the cable lug can be sealed inside toward the contact end, for example by sealing and / or by injecting a silicone plug, soldering and / or pressing a sealing element.
  • a seal may be advantageous, in particular, in the case of a cable shoe body with a flat pressed contact end or screw-on area, since under certain circumstances moisture can penetrate into the interior of the cable shoe body due to the flattened screw-on area.
  • the manufacturing method further comprises the step of: closing the tubular receptacle with a (removable) plastic plug, so that the interior of the tubular receptacle is protected from external influences.
  • the receptacle can be closed with a plastic plug, which has a handle end, with which it can be pulled out of the receptacle again, so that moisture can not penetrate into the receptacle during transport and / or during storage of the cable lug and / or in particular the aluminum layer is not exposed to corrosion.
  • the manufacturing method further comprises the step of: coating the lug after closing the receptacle with the plastic plug with a metal layer such that an interior of the tubular receptacle is not covered with the metal layer.
  • the cable lug can be covered with the metal layer except on a surface protected by the plastic plug.
  • the metal layer can be produced by electroplating, tinning, nickel plating, chrome plating and / or similar conventional surface coatings on contact elements.
  • the method comprises the step of: removing the plug (briefly) before the further processing of the cable lug. In this way, the sensitive aluminum layer inside the cable lug remains protected as long as possible.
  • the manufacturing method further comprises the steps of: inserting an aluminum cable into the cable lug; Welding (eg ultrasonic welding) of the cable lug in the region of the tubular receptacle, so that the aluminum cable is connected to the aluminum layer in the rohrformigen receptacle.
  • Welding eg ultrasonic welding
  • the aluminum cable is connected to the aluminum layer in the rohrformigen receptacle.
  • a permanent electrical connection between the aluminum cable and the cable lug can be produced in this way.
  • the tubular receptacle can be connected to the stripped end of the aluminum cable under pressure and / or heat.
  • a metallic connection can take place by crimping, for example radial crimping, or welding, for example resistance welding or ultrasonic welding.
  • crimping for example radial crimping
  • welding for example resistance welding or ultrasonic welding.
  • a combination of pressure and temperature is possible, such as hot crimping.
  • the manufacturing method can therefore also be suitable for producing an electrical connection from an aluminum cable and a cable lug.
  • the manufacturing method further comprises the steps of: inserting an aluminum cable into the lug so that a stripped end of the aluminum cable is placed in a rear portion of the tubular receptacle and an insulated portion of the cable is placed in the front portion; and pressing the front portion so that the aluminum cable is held in the cable lug.
  • the front portion where, for example, the aluminum layer has been removed and / or expanded, may be mechanically connected to the aluminum cable by crimping.
  • a receiving area, a flared end portion or a front portion of the tubular receptacle of the cable lug with an insulated portion of the aluminum cable is pressed.
  • the weld or the sensitive transition region between the different metal regions can be sealed from the environment, for example to avoid electrical corrosion.
  • This can be done, for example, by pressing the cable lug area, which projects beyond the insulation.
  • the compression can be done in various ways, for example as a hexagon.
  • the compression can be performed twice in succession (at different locations) to create a double seal. A radial compression is possible.
  • an additional seal such as an O-ring or a silicone seal, may be interposed between the aluminum cable and the flared end portion of the cable lug over the aluminum cable. The compression can be done after inserting the additional seal.
  • an end region or a part of the tubular receptacle of the cable lug and an insulation of the aluminum cable are covered and connected with a shrink tube.
  • a heat-shrinkable tube possibly with an inner adhesive between the heat-shrinkable tube and the cable lug and / or aluminum cable, for sealing and / or stabilizing.
  • the transition region between the aluminum cable and the current-carrying element, which is formed by the cable lug, can be completely sealed, towards the aluminum cable by the compression of the insulation and / or the shrink tube and the connection area through a weld at the contact end and / or a sealant.
  • Another aspect of the invention relates to a cable lug for connecting a Aluminum cable with a live element.
  • the cable lug has been produced by the manufacturing method as described above and below.
  • the cable lug comprises a copper lug body having a contact end for connection to the current-carrying element and a receiving area for receiving one end of the aluminum cable.
  • the receiving area may include a tubular receptacle for the end of the aluminum cable (eg, uninsulated or stripped) that is lined with aluminum (on the inside).
  • the cable lug comprises a flat contact end of copper for connection to the current-carrying element and a tubular receptacle for receiving one end of the aluminum cable, wherein the rohrformige receptacle is at least partially lined with aluminum.
  • the cable lug is formed from a tube which, in a first section, has an aluminum layer on one inner side and a copper layer on an outer side, which are connected to one another and which only has the copper layer in a second section.
  • the cable shoe body or the cable lug is formed from a tube which has an aluminum layer on one inner side and a copper layer on an outer side which are connected to one another.
  • the pipe can be a CUPAL pipe.
  • the contact end of the lug body is formed by removing the aluminum layer in an end portion of the tube and compressing the end portion.
  • the tubular receptacle is formed by an opposite end region of the tube.
  • the tubular receptacle in a front region has a larger inner diameter than in a rear region, which is lined with aluminum.
  • the front area (which may also be lined with aluminum or where the aluminum layer has been removed) may serve as a receptacle for an insulated part of an aluminum cable.
  • Another aspect of the invention relates to an electrical connection of an aluminum cable and a cable lug, wherein one end of the aluminum cable is received in the tubular receptacle and is metallically connected to the aluminum lined inside of the tubular receptacle.
  • the electrical connection comprises a cable lug, as described above and below.
  • a (eg, uninsulated or stripped) end of the aluminum cable is received within the tubular receptacle and metallically connected to the aluminum lined interior of the tubular receptacle. In this way, a stable electrical connection between an aluminum cable and an electrical contact element made of copper can be created.
  • a further aspect of the invention relates to a plastic plug, for example a silicone plug, for closing the receptacle of a cable lug, as well as it is described above and below.
  • a plastic plug for example a silicone plug
  • the aluminum layer can be protected inside the recording from external influences.
  • the plastic plug may be a tubular body terminated at one end.
  • the plastic plug comprises a (for example tubular) head portion with a closed end adapted to be inserted into the receptacle.
  • the head region may have the same diameter as an inner diameter of the cable lug in the tubular receptacle in which the aluminum layer is present.
  • the plastic plug comprises a grip region adjoining the head region (for example tubular), which protrudes from the tubular receptacle when the head region is pushed completely into the receptacle.
  • the grip portion may have a smaller wall thickness than the head portion.
  • the head portion and the grip portion may have the same outer diameter (but different inner diameter).
  • the plastic plug or the head region has at least one peripheral projection or a circumferential rib for sealing the receptacle. It is also possible that the plastic plug or the head region has a plurality of circumferential projections or ribs. The maximum diameter of the projection or the rib may correspond to the inner diameter of a front region of the tubular receptacle.
  • a cable lug with a cup made of CUPAL can be formed.
  • such a cable lug comprises a copper lug body having a contact end for connection to the current-carrying element and a receiving region for receiving one end of the aluminum cable.
  • a tubular opening made of copper is formed in the receiving area, wherein in the tubular opening a sleeve is accommodated which has on one outer side a copper layer and on an inner side an aluminum layer, which are interconnected or intermetallic.
  • the sleeve provides with its inside the tubular aluminum-lined receptacle.
  • the sleeve may for example be tubular or comprise a tubular portion and / or have an outer diameter corresponding to an inner diameter of the tubular opening in the cable shoe body.
  • the lug body may be a conventional lug body, in which the sleeve is inserted.
  • This can be constructed with a sleeve together with a conventional lug body in a simple manner, a cable lug, which is adapted to connect an aluminum cable with an electrical conductor.
  • the cable lug can be sealed in the direction of the contact end.
  • the sleeve may be open in the direction of the contact end of the cable shoe body and / or a sealing compound may be accommodated between the sleeve and the contact end.
  • a closed cup an open cup, which is shaped, for example, like an end sleeve, or a tubular sleeve can thus also be used.
  • the sleeve may be formed of CUPAL (copper clad aluminum).
  • CUPAL or so-called CUPAL sheet metal may be a sheet metal material which consists of a copper layer and an aluminum layer or comprises these layers. These layers are joined together by rolling and compacting in such a way that they are metallically bonded or welded together.
  • CUPAL can also work in in the form of tubes which consist of an aluminum layer inside and outside of a copper layer or comprise these layers. Such pipes can be formed by extrusion.
  • Tubular sleeves can be made, for example, from such a CUPAL tube.
  • the sleeve may be cup-shaped and may be designed to tightly enclose the end of the aluminum cable or to seal that end from the environment.
  • CUPAL material can be used to form cups or cup-shaped sleeves. These cups can then be formed inside of aluminum and outside of copper. For example, it is possible to produce a cup-shaped sleeve by deep-drawing a CUPAL sheet.
  • the cup may have a funnel-shaped lead-in area to protect single leads from the end of the aluminum cable from kinking upon insertion of the cable into the sleeve.
  • a cup-shaped sleeve can then be inserted into a conventional copper pipe lug.
  • the cup-shaped sleeve can completely enclose the end of an aluminum cable, which is inserted into the cable lug, and thus seal with respect to the environment, in order to avoid electrocorrosion in this way.
  • cup or the sleeve in the pipe cable lug is pre-assembled.
  • the pre-assembly can be done by pressing, snapping and / or clipping.
  • the cable lug may be formed from a lug body made of copper and a sleeve made from CUPAL received therein.
  • the cable lug is molded directly from a CUPAL tube.
  • the tubular receptacle for receiving the end of the aluminum cable can be made of CUPAL.
  • a cup-shaped sleeve for a cable lug may comprise a rohrformige wall and a lid or bottom, which closes the tubular wall in one direction.
  • An inner side of the sleeve may have an aluminum layer and an outer side of the sleeve may have a copper layer, which are connected to one another and in particular intermetallically.
  • Such sleeves can be made for example by deep drawing a CUPAL sheet.
  • Such a cup-shaped sleeve can be used as a receptacle for an end of an aluminum cable in a cable lug. This can be produced in a cost effective and simple manner together with a conventional copper lug body of a cable lug for connecting an aluminum cable to a current-carrying element.
  • a lug with a sleeve can be made by a method comprising the steps of: providing a sleeve of CUPAL having an aluminum layer on one side and a copper layer on an outside; Providing a copper spade body having a contact end and a receiving portion for receiving the sleeve; Inserting the sleeve into the cable shoe body, so that in the receiving area of the cable shoe body, a receptacle for an end of an aluminum cable is formed.
  • the already described cable lug can be produced with the sleeve made of CUPAL.
  • Fig. 1A and 1B show a cable lug 10 from different directions, which is formed from a CUPAL tube, which provided in a first portion 12 a tubular receptacle 14 and was compressed in a second portion 16 to a contact end 18.
  • the contact end 18 has at the outer end of the cable lug 10 on a rounded edge 20 and in the middle of a bore 22 and a hole 22 through which, for example, a screw for fixing the cable lug 10 can be inserted.
  • FIG. 2A is a cross section through the cable lug 10 is shown.
  • the tubular receptacle 14 has a cylindrical outer surface 24 and can be divided into a front portion 26 and a rear portion 28 having different inner diameters. Only in the rear region 28, the cable lug 10 on its inner side an aluminum layer 30 which is surrounded by a copper layer 32, from which also the contact end 18 and the front region 26 are formed. In the rear region 28 of the cable lug 10 is still formed as the CUPAL tube from which it was formed. At the contact end 18 and in the front region 26, the aluminum layer 30 was removed.
  • the rohrformige receptacle 14 may be bevelled on the inside. Also, the transition region between the rear portion 28 and the front portion 26 may be chamfered.
  • Fig. 2B 11 shows a plan view of the cable lug 10, in which it is indicated by hatching, that the contact end 18 has been welded between the hole 22 and the tubular receptacle 14 in order to prevent ingress of liquid from the contact end 18 into the receptacle 14.
  • the contact end 18 has a weld 34 (such as a weld), which may extend substantially orthogonal to the receptacle 14.
  • the Fig. 3A shows a cross section through an assembly of the cable lug 10 and a Kunststoffpfropfen 36 which has been inserted into the receptacle 14.
  • the Fig. 3A shows this arrangement from above.
  • the plastic plug 36 which is molded of silicone, for example, is a substantially tubular body having a head portion 38 and a handle portion 40.
  • the head portion 38 is rounded and closed at its front end and has an outer diameter corresponding to the inner diameter of the rear portion 28.
  • the grip area 40 has a smaller wall thickness than the head area 38 and protrudes from the receptacle 14 out, so that the plastic plug 36 can be pulled out of the cable lug 10 again.
  • the plastic plug 36 On its outer circumference, the plastic plug 36 has projections 42 or ribs 42, which contact the inner wall of the front region 26 when the plastic plug 36 is inserted into the receptacle 14.
  • the ribs 42 surround the head portion 38 annularly and are designed to protect the rear portion 28 of the receptacle 14 from ingress of liquid.
  • the plug may be used to protect the aluminum layer 30 from outside influences, such as when the cable shoe 10 is further processed or when stored or transported.
  • the Fig. 4A shows a cross section through an electrical connection 50, which in the Fig. 4B is shown in plan view.
  • an aluminum cable 52 was inserted, so that a stripped part 54 in the rear region 28 and an insulated part 56 of the cable 52 in the front region 26 is arranged.
  • the stripped part 54 can be connected in the rear region 28 with the aluminum layer 32 by ultrasonic welding 58 in the rear region 54. This can be done exactly as it is in the Figs. 12A to 12C shown below.
  • the insulated part 56 of the cable 52 can be pressed into a hexagon in order to seal the electrical connection 50 also in this area, as is the case for example in FIGS Figs. 13A to 13C shown below.
  • an additional internal seal to the contact end 18 can be made via a sealing compound 184, as described below, for example.
  • a shrink tube 186 may be used for insulating the aluminum cable 52, as described below.
  • the Fig. 5 shows a cross section of another embodiment of a cable lug 10 ', which has been made in one piece from a CUPAL tube.
  • This tube is processed in an end region 16 (or a second section 16) such that on the inside the aluminum layer 30 is removed, for example by boring, milling or drilling.
  • the end portion 16 is then flattened to form the flat contact end 18 of the lug 10 '.
  • the opposite end portion 12 (or the first portion 12) is machined on the outside so that the copper layer 32 of the tube is removed, for example by twisting.
  • the end region 12 then forms a receiving region of the cable lug 10 ', which provides the tubular receptacle 14 for the aluminum cable 52.
  • the copper layer 32 in the end region 12 is removed so that no electro-corrosion between the copper layer 32 and the aluminum conductor or the stripped part 54 of the aluminum cable 52 may occur.
  • a permanent electrical connection can now be made by plugging one end of the aluminum cable 52 into the receptacle 14 and, for example, metallically bonding it to the inside of the receptacle 14 by ultrasonic welding.
  • An inner seal to the contact end 18 can, as described for example below, take place via a sealing compound 184.
  • a shrink tube 86 may be used to isolate the aluminum cable 52.
  • the Fig. 6 shows a flowchart for a method for producing a Cable lug 10, 10 'and an electrical connection 52nd
  • a CUPAL tube which has an aluminum layer 30 on an inner side and a copper layer 32 on an outer side.
  • a pipe can be drawn from CUPAL material, which is then cut into corresponding pipe sections.
  • the CUPAL tube is then machined so that in a first section 12 the aluminum layer 30 is maintained and in a second section 16 the CUPAL tube only has the copper layer 32.
  • the CUPAL tube in the second section 16 can be turned out.
  • step 72 the second portion 16 for forming the contact end 16 is compressed. Further, in this step, the hole 22 drilled and the weld 34 are generated.
  • step 74 the lug is milled out in the front region 26, so that the aluminum layer 30 and optionally a part of the copper layer 32 are removed. Alternatively or additionally, it is possible that, for example, as in the Fig. 5 shown, the copper layer 32 is removed in the front area.
  • step 76 the plastic plug 36 is inserted into the receptacle and the cable lug 10 can be galvanized. Also for transport or storage of plastic plug 36 may remain in the receptacle 14.
  • step 78 the plastic plug 36 is removed again, the aluminum cable 52 is inserted into the cable lug 10, 10 'and then the resulting electrical connection 50 is welded and crimped, as has already been described above, or as for example in the Figs. 12A to 12C and 13A to 13C is shown.
  • the Figs. 7A, 7B, 7C and 8th show a cup-shaped sleeve 110 in side view, front view, in cross-section and in two three-dimensional views.
  • the rotationally symmetrical sleeve 110 has an annular wall 112, a dome-shaped cover or bottom 114 and an outwardly flared edge 116.
  • the rim 116 may be angled at an angle of 45 °, for example, to form a funnel-shaped opening.
  • the sleeve 110 is deep-drawn from a CUPAL sheet, whereby the sleeve 110 consists of an aluminum layer 118 on the inside and a copper layer 120 on the outside.
  • the Fig. 9 shows a three-dimensional view of a cable shoe body 130, which has a tubular receiving portion 132 and a flat contact end 134 with a bore 136.
  • the one-piece lug body 130 is made of copper and may for example be formed from a copper tube, wherein the contact end 134 is formed by compression of the copper tube.
  • the receiving portion 132 of the lug body 130 includes a portion 138 for receiving the sleeve 110 and a flared end portion 140 for receiving an insulated portion of a cable. Also, the cable lug 10 from the Fig. 1A to 6 can be provided with such a widened end region.
  • the Fig. 10A shows a side view of elements of an electrical connection 150, which in the Fig. 11A are shown in a cross-sectional view.
  • the electrical connection comprises an aluminum cable 152 having a portion 156 insulated with a plastic jacket 154 and a stripped end 158.
  • the conductor 160 of the aluminum cable 152 (as well as the cable 52) may comprise a single wire of aluminum or a plurality of aluminum strands.
  • the sleeve 110 is inserted into the lug body 130.
  • the interior of the sleeve 110 then provides a tubular receptacle 164 for the aluminum cable 152 lined with aluminum 118 on the inside.
  • the cable shoe body 130 in section 138 has a tubular opening 166 in the receiving region 132, which is designed to receive the sleeve 110.
  • the inner diameter of the opening 166 or the portion 138 is just as large or only slightly larger than the outer diameter of the annular wall 112 of the sleeve 110th
  • the receiving portion 132 of the lug body has a stop edge 168 on which the edge 116 of the sleeve 110 is crashed.
  • the Fig. 10B shows a side view of a pre-assembled electrical connection 150, which in the Fig. 11B is shown in a cross-sectional view.
  • the sleeve 110 is inserted into the opening 166 of the lug body 130 as far as the stop and then the end 158 of the aluminum cable 152 is inserted into the receptacle 164.
  • the sleeve 110 can be pushed over the end 158 and then the sleeve can be inserted together with the aluminum cable 152 in the receiving portion 132 of the lug body 130 until it stops.
  • the conductor 160 at the end 158 of the aluminum cable 152 now contacts the aluminum layer 118 of the sleeve 110 or the receptacle 164 and the copper layer 120 on the outside of the sleeve 110 contacts the inside of the cable lug 130 or the opening 166 made of copper.
  • the Figs. 12A, 12B, 12C show an electrical connection from the Fig. 10B and 11B in side view, in plan view and in a three-dimensional view, after a permanent electrical contacting of the electrical conductors 160, 118, 120, 130th is done.
  • the middle section 138 of the receiving region 132 of the cable lug 162 is pressed together with the sleeve 110 by hot crimping and heated. This results in a metallic connection between the aluminum conductor 160 of the cable 152 and the aluminum layer 118 of the sleeve 110.
  • the crimping results in the section 138 two recesses 180th
  • the Figs. 13A, 13B, 13C show the electrical connection 150 from the Figs. 12A, 12B and 12C in side view, in plan view and in a three-dimensional view, after the receiving area 132 of the cable lug 162 and the lug body 130 has been sealed.
  • the end portion 140 of the lug body 130 is compressed so that no liquid can penetrate along the insulation 154 into the interior of the electrical connection 150.
  • the compression can take place in such a way that a polygonal depression (as here hexagonal) 182 is formed in the end region 140.
  • the Fig. 14 shows a further embodiment of an electrical connection 150 '.
  • the cable lug 162 'in this case comprises an alternative sleeve 110', which has only an annular wall 112 and a bevelled edge 116, but no lid or bottom.
  • the sleeve 110 ' is thus open in both directions.
  • a sealing compound 184 is used, which fills the space inside the cable shoe body 130 between the sleeve 110' and the end 158 of the aluminum cable 152 and the contact end 134.
  • the cable lug 130 also has a receiving region 132, which comprises only the portion 138, that is, has no flared end.
  • a shrink tube 186 is used which extends over an insulated section 56 of the aluminum cable 152 and at least part of the receiving region 132 of the cable lug body 130.
  • the electrical connections 52 and 152 can be sealed and stabilized with a shrink tube 186.

Landscapes

  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

Ein Hersteilungsverfahren für einen Kabelschuh (10) umfasst die Schritte: Bereitstelten eines Rohres, das in einem ersten Abschnitt (12) an einer Innenseite eine Aluminiumschicht (30) und an einer Außenseite eine Kupferschicht (32) aufweist, die miteinander verbunden sind, und das in einem zweiten Abschnitt (16) lediglich die Kupferschicht (32) aufweist; Zusammendrucken des zweiten Abschnitts (16) zum Bilden eines Kontaktendes (18) des Kabelschuhs (10), wobei eine rohrförmige Aufnahme (14) für ein Aluininiunikabel (52) durch den ersten Anschnitt (12) des Rohrs gebildet wird, der zumindest teilweise mit der Aluminiumschicht (30) 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 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 Kupferleiter 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 bzw. Aufnahme des Kabelschuhs geschoben werden und dann der Kabelschuh beispielsweise durch Verpressen mechanisch und elektrisch mit dem Ende des Kupferkabels 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 sollte 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 in 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 ein Herstellungsverfahren für 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 umschlossen 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 das Herstellungsverfahren die Schritte von: Bereitstellen eines Rohres, das in einem ersten Abschnitt (bzw. einem Endbereich des Rohrs) an einer Innenseite eine Aluminiumschicht und an einer Außenseite eine Kupferschicht aufweist, die miteinander verbunden sind, und das in einem zweiten Abschnitt (bzw. einem zweiten Endbereich des Rohrs) lediglich die Kupferschicht aufweist; Zusammendrücken des zweiten Abschnitts zum Bilden eines Kontaktendes des Kabelschuhs, wobei eine rohrformige Aufnahme für ein Aluminiumkabel durch den ersten Abschnitt des Rohrs gebildet wird, die zumindest teilweise mit der Aluminiumschicht ausgekleidet ist.
  • Beispielsweise kann ein CUPAL-Rohr verwendet werden, das zumindest abschnittsweise an der Innenseite mit Aluminium beschichtet ist, um einen einstückigen Kabelschuh herzustellen. Das Kontaktende kann ein ebener bzw. flacher Abschnitt an einem Ende des Kabelschuhs sein, der beispielsweise mit einem Loch versehen werden kann, durch das eine Schraube des stromführenden Elements gesteckt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird das Rohr dadurch bereitgestellt, dass bei einem Rohr aus CUPAL, das an einer Innenseite eine Aluminiumschicht und an einer Außenseite eine Kupferschicht aufweist, eine Aluminiumschicht in dem zweiten Abschnitt entfernt wird. Es kann ein (langes) Rohr aus CUPAL in kürzere Rohrabschnitte geschnitten werden, bei denen jeweils bei einem Ende die Aluminiumschicht in einem Endbereich (bzw. dem zweiten Abschnitt) des Rohrs beispielsweise durch Ausbohren oder Ausfräsen entfernt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren weiter den Schritt von: Entfernen der Aluminiumschicht in einem vorderen Bereich der rohrförmigen Aufnahme. Vor oder nach dem Entfernen der Aluminiumschicht an dem Endbereich, der zum Kontaktende wird, kann auch am anderen Endbereich ein Teil der Aluminiumschicht entfernt werden. Auf diese Weise erhält die rohrförmige Aufnahme einen vorderen Bereich, der einerseits kein Aluminium aufweist, was beispielsweise die Korrosion vermindern kann, und der anderseits einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Rest der rohrförmigen Aufnahme, so dass der vordere Bereich als Aufnahme für einen Teil des Aluminiumkabels dienen kann, der nicht abisoliert wurde. Die Aluminiumschicht kann um den gesamten Umfang der rohrförmigen Aufnahme herum entfernt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren weiter den Schritt von: Entfernen eines Teils der Kupferschicht im Inneren des vorderen Bereichs der rohrförmigen Aufnahme. Es ist auch möglich, dass im vorderen Bereich ein Teil der Kupferschicht entfernt wird, um den Innendurchmesser noch weiter zu vergrößern und/oder um den vorderen Bereich mit einer dünneren Wandung auszustatten, so dass dieser Bereich besser verformt (wie etwas vercrimpt oder erweitert) werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Aufnahmebereich einen gegenüber der rohrförmigen Aufnahme aufgeweiteten Endbereich, vorderen Bereich bzw. weiten Abschnitt 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 Endes des Aluminiumkabels dienen.
  • Außerdem ist es möglich, dass zumindest ein Teil der Kupferschicht in dem ersten Abschnitt entfernt wird, der dem Kontaktende gegenüberliegt, so dass hier lediglich Aluminium mit dem Aluminiumkabel in Kontakt tritt, um Elektrokorrosion zu verhindern. Mit anderen Worten kann ein Teil der Kupferschicht, die die rohrförmigen Aufnahme umgibt, entfernt werden, so dass ein Teil der rohrförmigen Aufnahme (beispielsweise am äußeren Ende) nur aus der Aluminiumschicht gebildet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren weiter den Schritt von: Bearbeiten eines vorderen Bereichs der rohrförmigen Aufnahme, so dass ein Innendurchmesser des Rohrs im vorderen Bereich der rohrförmigen Aufnahme größer ist als in einem hinteren Bereich der rohrförmigen Aufnahme. Beispielsweise kann der vordere Bereich ausgebohrt oder ausgefräst werden. Es ist zu verstehen, dass der vordere Bereich der Aufnahme der Bereich sein kann, der am äußeren Ende der Aufnahme liegt, der zuerst mit einem eingeführten Kabel in Kontakt kommt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren weiter den Schritt von: Verschweißen des Kontaktendes, so dass das Kontaktende in Richtung der Aufnahme abgedichtet ist. Dies kann beispielsweise mit einer Schweißnaht geschehen, die quer zur Erstreckungsrichtung der rohrförmigen Aufnahme über das Kontaktende verläuft. Auf diese Weise kann die rohrförmige Aufnahme nach hinten abgedichtet werden.
  • Anstatt Schweißen kann die Aufnahme auch andersartig abgedichtet werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Dichtmasse zwischen der rohrförmigen Aufnahme und dem Kontaktende aufgenommen. Der Kabelschuh kann innen in Richtung Kontaktende abgedichtet werden, beispielsweise durch Versiegeln und/oder durch Einspritzen eines Silikonpfropfens, Verlöten und/oder Einpressen eines Dichtelementes. Eine Dichtung kann insbesondere bei einem Kabelschuhkörper mit flach gedrücktem Kontaktende bzw. Anschraubbereich vorteilhaft sein, da durch den flach gedrückten Anschraubbereich unter Umständen Feuchtigkeit in das Innere des Kabelschuhkörpers eindringen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren weiter den Schritt von: Verschließen der rohrförmigen Aufnahme mit einem (entfembaren) Kunststoffpfropfen, so dass das Innere der rohrförmigen Aufnahme vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Beispielsweise kann die Aufnahme mit einem Kunststoffpfropfen, der ein Griffende aufweist, mit dem er wieder aus der Aufnahme herausgezogen werden kann, verschlossen werden, so dass beim Transport und/oder bei der Lagerung des Kabelschuhs keine Feuchtigkeit in die Aufnahme eindringen kann und/oder insbesondere die Aluminiumschicht keiner Korrosion ausgesetzt ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren weiter den Schritt von: Beschichten des Kabelschuhs nach dem Verschließen der Aufnahme mit dem Kunststoffpfropfen mit einer Metallschicht, so dass ein Innenbereich der rohrförmigen Aufnahme nicht mit der Metallschicht bedeckt wird. Beispielsweise kann der Kabelschuh außer an einer von dem Kunststoffpfropfen geschützten Oberfläche mit der Metallschicht bedeckt werden. Die Metallschicht kann durch Galvanisieren, Verzinnen, Vernickeln, Verchromen und/oder ähnliche übliche Oberflächenbeschichtungen bei Kontaktelementen erzeugt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren den Schritt von: Entfernen des Pfropfens (kurz) vor der Weiterverarbeitung des Kabelschuhs. Auf diese Weise bleibt die empfindliche Aluminiumschicht im Inneren des Kabelschuhs so lange wie möglich geschützt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren weiter die Schritte von: Einführen eines Aluminiumkabels in den Kabelschuh; Schweißen (beispielsweise Ultraschallschweißen) des Kabelschuhs im Bereich der rohrförmigen Aufnahme, so dass das Aluminiumkabel mit der Aluminiumschicht in der rohrformigen Aufnahme verbunden wird. Beispielsweise in einem hinteren Bereich der rohrförmigen Aufnahme, bei dem die Aluminiumschicht nicht entfernt wurde, kann auf diese Weise eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen dem Aluminiumkabel und dem Kabelschuh erzeugt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die rohrförmige Aufnahme mit dem abisolierten Ende des Aluminiumkabels unter Druckeinwirkung und/oder Hitzeeinwirkung verbunden werden. Beispielsweise kann nach dem Einschieben des Aluminiumkabels in die rohrförmige Aufnahme ein metallisches Verbinden durch Crimpen, beispielsweise Radialcrimpen, oder Schweißen, beispielsweise Widerstandsschweißen oder Ultraschallschweißen, erfolgen. Auch eine Kombination von Druck und Temperatur ist möglich, beispielsweise Heißcrimpen.
  • Das Herstellungsverfahren kann also auch zum Herstellen einer elektrischen Verbindung aus einem Aluminiumkabel und einem Kabelschuh geeignet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Herstellungsverfahren weiter die Schritte von: Einführen eines Aluminiumkabels in den Kabelschuh, so dass ein abisoliertes Ende des Aluminiumkabels in einem hinteren Bereich der rohrförmigen Aufnahme platziert wird und ein isolierter Teil des Kabels in dem vorderen Bereich platziert wird; und Verpressen des vorderen Bereichs, so dass das Aluminiumkabel in dem Kabelschuh gehalten wird. Der vordere Bereich, bei dem beispielsweise die Aluminiumschicht entfernt wurde und/oder der ausgeweitet wurde, kann durch Crimpen mechanisch mit dem Aluminiumkabel verbunden werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Aufnahmebereich, ein aufgeweiteter Endbereich bzw. ein vorderer Bereich der rohrförmigen Aufnahme des Kabelschuhs mit einem isolierten Abschnitt des Aluminiumkabels verpresst. Auf diese Weise kann die Schweißstelle bzw. der empfindliche Übergangsbereich zwischen den verschiedenen Metallbereichen gegenüber der Umgebung abgedichtet werden, um beispielsweise Elektrokorrosion zu vermeiden. 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 Abdichtung 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 Aluminiumkabel hinausragenden aufgeweiteten Endbereich des Kabelschuhs eingefügt werden. Die Verpressung kann nach dem Einfügen der zusätzlichen Dichtung erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind ein Endbereich bzw. ein Teil der rohrförmigen Aufnahme 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.
  • Insgesamt kann der Übergangsbereich zwischen Aluminiumkabel und stromführendem Element, der durch den Kabelschuh gebildet wird, vollständig abgedichtet werden, zum Aluminiumkabel hin durch die Verpressung an der Isolierung und/oder den Schrumpfschlauch und zum Anschlussbereich hin durch eine Schweißstelle am Kontaktende und/oder eine Dichtmasse.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Kabelschuh zum Verbinden eines Aluminiumkabels mit einem stromführenden Element. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kabelschuh mit dem Herstellungsverfahren, so wie obenstehend und untenstehend beschrieben, hergestellt worden.
  • 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 kann eine rohrformige Aufnahme für das (beispielsweise nicht isolierte bzw. abisolierte) Ende des Aluminiumkabels aufweisen, die (an der Innenseite) mit Aluminium ausgekleidet ist. Auf diese Weise kann, beispielsweise durch Einstecken des Aluminiumkabels in die rohrformige 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 Bauraum und kann optimal abgedichtet werden, wodurch sie auch für Hochtemperaturanwendungen, wie beispielsweise im Motorraum eines Fahrzeugs, geeignet ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kabelschuh ein flaches Kontaktende aus Kupfer zum Verbinden mit dem stromführenden Element und eine rohrformige Aufnahme zur Aufnahme eines Endes des Aluminiumkabels, wobei die rohrformige Aufnahme zumindest teilweise mit Aluminium ausgekleidet ist. Der Kabelschuh ist dabei aus einem Rohr gebildet, das in einem ersten Abschnitt an einer Innenseite eine Aluminiumschicht und an einer Außenseite eine Kupferschicht aufweist, die miteinander verbunden sind, und das in einem zweiten Abschnitt lediglich die Kupferschicht aufweist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Kabelschuhkörper bzw. der Kabelschuh aus einem Rohr gebildet, 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.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die rohrförmige Aufnahme in einem vorderen Bereich einen größeren Innendurchmesser auf als in einem hinteren Bereich, der mit Aluminium ausgekleidet ist. Der vordere Bereich (der auch mit Aluminium ausgekleidet sein kann oder in dem die Aluminiumschicht entfernt wurde) kann als Aufnahme für einen isolierten Teil eines Aluminiumkabels dienen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Verbindung aus einem Aluminiumkabel und einem Kabelschuh, wobei ein Ende des Aluminiumkabels in der rohrförmigen Aufnahme aufgenommen ist und mit der mit Aluminium ausgekleideten Innenseite der rohrförmigen Aufnahme metallisch verbunden ist.
  • 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.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Kunststoffpfropfen, beispielsweise einen Silikonpfropfen, zum Verschließen der Aufnahme eines Kabelschuhs, so wie er obenstehend und untenstehend beschrieben ist. Mit dem Kunststoffpfropfen kann die Aluminiumschicht im Inneren der Aufnahme vor äußeren Einwirkungen geschützt werden. Insgesamt kann der Kunststoffpfropfen ein rohrförmiger Körper sein, der an einem Ende abgeschlossen ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kunststoffpfropfen einen (beispielsweise rohrförmigen) Kopfbereich mit einem abgeschlossenem Ende, der dazu ausgeführt ist, in die Aufnahme eingeführt zu werden. Der Kopfbereich kann den gleichen Durchmesser aufweisen wie ein Innendurchmesser des Kabelschuhs in der rohrförmigen Aufnahme, bei dem die Aluminiumschicht vorhanden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Kunststoffpfropfen einen an den Kopfbereich anschließenden (beispielsweise rohrförmigen) Griffbereich, der aus der rohrförmigen Aufnahme herausragt, wenn der Kopfbereich vollständig in die Aufnahme geschoben ist. Wenn der Kopfbereich und der Griffbereich rohrförmig sind, kann der Griffbereich eine geringere Wandstärke aufweisen als der Kopfbereich. Der Kopfbereich und der Griffbereich können den gleichen Außendurchmesser (aber verschiedene Innendurchmesser) aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Kunststoffpfropfen bzw. der Kopfbereich wenigstens einen umlaufenden Vorsprung bzw. eine umlaufende Rippe zum Abdichten der Aufnahme auf. Auch ist es möglich, dass der Kunststoffpfropfen bzw. der Kopfbereich eine Mehrzahl von umlaufenden Vorsprüngen bzw. Rippen aufweist. Der maximale Durchmesser des Vorsprungs bzw. der Rippe kann dem Innendurchmesser eines vorderen Bereichs der rohrförmigen Aufnahme entsprechen.
  • Alternativ zu einem aus einem CUPAL-Rohr geformten Kabelschuh kann ein Kabelschuh mit einem Becher aus CUPAL gebildet werden.
  • Beispielsweise umfasst ein derartiger Kabelschuh einen Kabelschuhkörper aus Kupfer mit einem Kontaktende zum Verbinden mit dem stromführenden Element und einem Aufnahmebereich zur Aufnahme eines Endes des Aluminiumkabels. Im Kabelschuhkörper ist im Aufnahmebereich eine rohrformige 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 den die Hülse eingeschoben ist. Damit kann mit einer Hülse zusammen mit einem herkömmlichen Kabelschuhkörper auf einfache Art und Weise ein Kabelschuh aufgebaut werden, der dazu geeignet ist, ein Aluminiumkabel mit einem elektrischen Leiter zu verbinden.
  • Der Kabelschuh kann in Richtung des Kontaktendes abgedichtet werden. Beispielsweise kann die Hülse in Richtung des Kontaktendes des Kabelschuhkörpers offen sein und/oder eine 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.
  • Die Hülse kann aus CUPAL (Kupfer plattiertes Aluminium) geformt sein. 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.
  • Die Hülse kann becherförmig geformt sein und kann dazu ausgeführt sein, 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 Hülse 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.
  • Ob nun der Kabelschuh mit einer gesonderten Hülse oder direkt aus einem CUPAL-Rohr hergestellt ist, kann in beiden Fällen die rohrformige Aufnahme zur Aufnahme des Endes des Aluminiumkabels aus CUPAL hergestellt sein.
  • Eine becherförmige Hülse für einen Kabelschuh kann eine rohrformige Wandung und einen Deckel bzw. Boden umfassen, der die rohrförmige Wandung in eine Richtung abschließt. Eine Innenseite der Hülse kann eine Aluminiumschicht aufweisen und eine Außenseite der Hülse kann eine Kupferschicht aufweisen, die miteinander und insbesondere intermetallisch verbunden sind. Derartige Hülsen können beispielsweise durch Tiefziehen eines CUPAL-Blechs hergestellt werden.
  • Eine derartige becherförmige Hülse kann als Aufnahme für ein Ende eines Aluminiumkabels in einem Kabelschuh verwendet werden. 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 Kabelschuh mit einer Hülse kann mit einem Verfahren hergestellt werden, das die folgenden Schritte umfasst: 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.
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
    • Fig. 1A eine dreidimensionale Ansicht eines Kabelschuhs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Fig. 1B zeigt eine weitere dreidimensionale Ansicht des Kabelschuhs aus der Fig. 1A.
    • Fig. 2A zeigt einen Querschnitt durch den Kabelschuh aus der Fig. 1A.
    • Fig. 2B zeigt eine Draufsicht auf den Kabelschuh aus der Fig. 1A.
    • Fig. 3A zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung aus dem Kabelschuh aus der Fig. 1A und einem Kunststoffpfropren einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Fig. 3A zeigt eine Draufsicht auf die Anordnung aus der Fig. 3A.
    • Fig. 4A zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Verbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Fig. 4B eine Draufsicht auf die elektrische Verbindung aus der Fig. 4A.
    • Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Kabelschuh gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
    • Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines Kabelschuhs und einer elektrischen Verbindung einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Fig. 7A zeigt eine Seitenansicht einer becherförmigen Hülse.
    • Fig. 7B zeigt eine Frontansicht der becherförmigen Hülse aus der Fig. 1A.
    • Fig. 7C zeigt eine Querschnittsansicht der becherförmigen Hülse aus der Fig. 1A.
    • Fig. 8 zeigt zwei dreidimensionale Ansichten der becherförmigen Hülse aus der Fig. 1A.
    • Fig. 9 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Kabelschuhs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Fig. 10A zeigt eine Seitenansicht von Elementen einer elektrischen Verbindung.
    • Fig. 10B zeigt eine Seitenansicht einer vormontierten elektrischen Verbindung.
    • Fig. 11A zeigt eine Querschnittsansicht der Elemente aus der Fig. 10A.
    • Fig. 11B zeigt eine Querschnittsansicht der vormontierten elektrischen Verbindung aus der Fig. 10B.
    • Fig. 12A zeigt eine Seitenansicht einer kontaktierten elektrischen Verbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Fig. 12B zeigt eine Draufsicht auf die kontaktierte elektrische Verbindung aus der Fig. 12A.
    • Fig. 12C zeigt eine dreidimensionale Ansicht der kontaktierten elektrischen Verbindung aus der Fig. 12A.
    • Fig. 13A zeigt eine Seitenansicht einer abgedichteten elektrischen Verbindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
    • Fig. 13B zeigt eine Draufsicht auf die abgedichtete elektrische Verbindung aus der Fig. 13A.
    • Fig. 13C zeigt eine dreidimensionale Ansicht der abgedichteten elektrischen Verbindung aus der Fig. 13A.
    • Fig. 14 zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Verbindung.
  • Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
    • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
  • Fig. 1A und 1B zeigen einen Kabelschuh 10 aus unterschiedlichen Richtungen, der aus einem CUPAL-Rohr geformt ist, das in einem ersten Abschnitt 12 eine rohrformige Aufnahme 14 bereitstellt und in einem zweiten Abschnitt 16 zu einem Kontaktende 18 zusammengedrückt wurde.
  • Das Kontaktende 18 weist am äußeren Ende des Kabelschuhs 10 einen abgerundeten Rand 20 auf und in der Mitte eine Bohrung 22 bzw. ein Loch 22, durch das beispielsweise eine Schraube zum Befestigen des Kabelschuhs 10 gesteckt werden kann.
  • In den Fig. 2A ist ein Querschnitt durch den Kabelschuh 10 dargestellt. Die rohrförmige Aufnahme 14 weist eine zylinderförmige Außenoberfläche 24 auf und kann in einen vorderen Bereich 26 und einen hinteren Bereich 28 unterteilt werden, die unterschiedliche Innendurchmesser aufweisen. Lediglich im hinteren Bereich 28 weist der Kabelschuh 10 an seiner Innenseite eine Aluminiumschicht 30 auf, die von einer Kupferschicht 32 umgeben ist, aus der auch das Kontaktende 18 und der vordere Bereich 26 gebildet sind. Im hinteren Bereich 28 ist der Kabelschuh 10 noch wie das CUPAL-Rohr ausgebildet, aus dem er geformt wurde. Beim Kontaktende 18 und im vorderen Bereich 26 wurde die Aluminiumschicht 30 entfernt.
  • Im vorderen Bereich 26 wurde zusätzlich zur Aluminiumschicht 30 ein Teil der Kupferschicht an der Innenseite der rohrförmigen Aufnahme 14 entfernt, so dass im vorderen Bereich 26 die Kupferschicht 32 dünner ist als bei dem Rest des Kabelschuhs 10.
  • Am Ende des Kabelschuhs 10 kann die rohrformige Aufnahme 14 an der Innenseite abgeschrägt sein. Auch der Übergangsbereich zwischen dem hinterem Bereich 28 und dem vorderen Bereich 26 kann abgeschrägt sein.
  • Fig. 2B zeigt eine Draufsicht auf den Kabelschuh 10, bei der durch Schraffur angedeutet ist, dass das Kontaktende 18 zwischen dem Loch 22 und der rohrförmigen Aufnahme 14 verschweißt wurde, um ein Eindringen von Flüssigkeit vom Kontaktende 18 in die Aufnahme 14 zu verhindern. Dazu weist das Kontaktende 18 eine Schweißstelle 34 (wie etwa eine Schweißnaht) auf, die im Wesentlichen orthogonal zur Aufnahme 14 verlaufen kann.
  • Die Fig. 3A zeigt einen Querschnitt durch eine Anordnung aus dem Kabelschuh 10 und einem Kunststoffpfropfen 36, der in die Aufnahme 14 gesteckt wurde. Die Fig. 3A zeigt diese Anordnung von oben.
  • Der Kunststoffpfropfen 36, der beispielsweise aus Silikon gegossen ist, ist ein im Wesentlichen röhrenförmiger Körper, der einen Kopfbereich 38 und einen Griffbereich 40 aufweist. Der Kopfbereich 38 ist an seinem vorderen Ende gerundet und abgeschlossen und weist einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser des hinteren Bereichs 28 entspricht. Der Griffbereich 40 weist eine geringere Wandstärke als der Kopfbereich 38 auf und ragt aus der Aufnahme 14 heraus, so dass der Kunststoffpfropfen 36 wieder aus dem Kabelschuh 10 herausgezogen werden kann.
  • An seinem Außenumfang weist der Kunststoffpfropfen 36 Vorsprünge 42 bzw. Rippen 42 auf, die die Innenwandung des vorderen Bereichs 26 berühren, wenn der Kunststoffpfropfen 36 in die Aufnahme 14 eingesteckt ist. Die Rippen 42 umgeben den Kopfbereich 38 ringförmig und sind dazu ausgeführt, den hinteren Bereich 28 der Aufnahme 14 vor dem Eindringen von Flüssigkeit zu schützen. Der Pfropfen kann dazu verwendet werden, die Aluminiumschicht 30 vor Einflüssen von außen zu schützen, beispielsweise wenn der Kabelschuh 10 weiter bearbeitet wird oder wenn er gelagert oder transportiert wird.
  • Die Fig. 4A zeigt einen Querschnitt durch eine elektrische Verbindung 50, die in der Fig. 4B in Draufsicht gezeigt ist. In den Kabelschuh 10 wurde ein Aluminiumkabel 52 eingesteckt, so dass ein abisolierter Teil 54 im hinteren Bereich 28 und ein isolierter Teil 56 des Kabels 52 im vorderen Bereich 26 angeordnet ist.
  • Wie in der Fig. 4B angedeutet ist, kann der abisolierte Teil 54 im hinteren Bereich 28 mit der Aluminiumschicht 32 durch Ultraschallschweißen 58 im hinteren Bereich 54 verbunden werden. Dies kann genauso geschehen, wie es in den Fig. 12A bis 12C weiter unten gezeigt ist.
  • Weiter kann der isolierte Teil 56 des Kabels 52 zu einem 6-Kant verpresst werden, um die elektrische Verbindung 50 auch in diesem Bereich abzudichten, so wie es beispielsweise in den Fig. 13A bis 13C weiter unten gezeigt ist.
  • Für die elektrische Verbindung 50 kann zusätzlich eine innere Abdichtung zum Kontaktende 18 hin über eine Dichtmasse 184 erfolgen, wie es beispielsweise weiter unten beschrieben ist. Zur Isolierung des Aluminiumkabels 52 kann, wie beispielsweise weiter unten beschrieben, auch ein Schrumpfschlauch 186 verwendet werden.
  • Die Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Kabelschuhs 10', der einstückig aus einem CUPAL-Rohr hergestellt worden ist.
  • Dieses Rohr wird in einem Endbereich 16 (bzw. einem zweiten Abschnitt 16) derart bearbeitet, dass auf der Innenseite die Aluminiumschicht 30 entfernt wird, beispielsweise durch Ausdrehen, Ausfräsen oder Bohren. Der Endbereich 16 wird dann flachgedrückt, um das flache Kontaktende 18 des Kabelschuhs 10' zu bilden.
  • Der gegenüberliegende Endbereich 12 (bzw. der erste Abschnitt 12) wird an der Außenseite so bearbeitet, dass die Kupferschicht 32 des Rohres entfernt wird, beispielsweise durch Abdrehen. Der Endbereich 12 bildet dann einen Aufnahmebereich des Kabelschuhs 10', der die rohrförmige Aufnahme 14 für das Aluminiumkabel 52 bereitstellt. Die Kupferschicht 32 im Endbereich 12 wird entfernt, damit keine Elektrokorrosion zwischen der Kupferschicht 32 und dem Aluminiumleiter bzw. dem abisolierten Teil 54 des Aluminiumkabels 52 auftreten kann.
  • Eine permanente elektrische Verbindung kann nun dadurch hergestellt werden, dass ein Ende des Aluminiumkabels 52 in die Aufnahme 14 eingesteckt wird und beispielsweise durch Ultraschallschweißen mit der Innenseite der Aufnahme 14 metallisch verbunden wird.
  • Eine innere Abdichtung zum Kontaktende 18 kann, wie beispielsweise weiter unten beschrieben, über eine Dichtmasse 184 erfolgen. Zur Isolierung des Aluminiumkabels 52 kann, wie beispielsweise weiter unten beschrieben, ein Schrumpfschlauch 86 verwendet werden.
  • Die Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen eines Kabelschuhs 10, 10' und einer elektrischen Verbindung 52.
  • Im Schritt 70 wird ein CUPAL-Rohr bereitgestellt, das an einer Innenseite eine Aluminiumschicht 30 und an einer Außenseite eine Kupferschicht 32 aufweist. Beispielsweise kann aus CUPAL-Material ein Rohr gezogen werden, das dann zu entsprechenden Rohrstücken geschnitten wird.
  • Das CUPAL-Rohr wird dann bearbeitet, so dass in einem ersten Abschnitt 12 die Aluminiumschicht 30 erhalten bleibt und in einem zweiten Abschnitt 16 das CUPAL-Rohr nur noch die Kupferschicht 32 aufweist. Beispielsweise kann das CUPAL-Rohr im zweiten Abschnitt 16 ausgedreht werden.
  • Im Schritt 72 wird der zweite Abschnitt 16 zum Bilden des Kontaktendes 16 zusammengedrückt. Weiter kann in diesem Arbeitsschritt das Loch 22 gebohrt und die Schweißstelle 34 erzeugt werden.
  • Im Schritt 74 wird im vorderen Bereich 26 der Kabelschuh ausgefräst, so dass die Aluminiumschicht 30 und optional ein Teil der Kupferschicht 32 entfernt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass beispielsweise, wie in der Fig. 5 gezeigt, die Kupferschicht 32 im vorderen Bereich entfernt wird.
  • Im Schritt 76 wird der Kunststoffpfropfen 36 in die Aufnahme gesteckt und der Kabelschuh 10 kann verzinkt werden. Auch für den Transport oder die Lagerung kann der Kunststoffpfropfen 36 in der Aufnahme 14 verbleiben.
  • Im Schritt 78 wird der Kunststoffpfropfen 36 wieder entfernt, das Aluminiumkabel 52 wird in den Kabelschuh 10, 10' gesteckt und anschließend wird die entstehende elektrische Verbindung 50 verschweißt und gecrimpt, so wie es weiter oben bereits beschrieben worden ist, oder wie es beispielsweise in den Fig. 12A bis 12C und 13A bis 13C gezeigt ist.
  • Die Fig. 7A, 7B, 7C und 8 zeigen eine becherförmige Hülse 110 in Seitenansicht, Frontansicht, im Querschnitt und in zwei dreidimensionalen Ansichten. Die rotationssymmetrische Hülse 110 weist eine ringförmige Wandung 112, einen kalottenförmigen Deckel bzw. Boden 114 und einen nach außen aufgeweiteten Rand 116 auf. Der Rand 116 kann beispielsweise in einem Winkel von 45° abgewinkelt sein, um eine trichterförmige Öffnung zu formen.
  • Die Hülse 110 ist aus einem CUPAL-Blech tiefgezogen, wodurch die Hülse 110 aus einer Aluminiumschicht 118 an der Innenseite und einer Kupferschicht 120 an der Außenseite besteht.
  • Die Fig. 9 zeigt eine dreidimensionale Ansicht eines Kabelschuhkörpers 130, der einen rohrformigen Aufnahmebereich 132 und ein flaches Kontaktende 134 mit einer Bohrung 136 aufweist. Der einstückige Kabelschuhkörper 130 besteht aus Kupfer und kann beispielsweise aus einem Kupferrohr geformt sein, wobei das Kontaktende 134 durch Zusammendrücken des Kupferrohrs entsteht.
  • Der Aufnahmebereich 132 des Kabelschuhkörpers 130 umfasst einen Bereich 138 zur Aufnahme der Hülse 110 und einen aufgeweiteten Endbereich 140 zur Aufnahme eines isolierten Abschnitts eines Kabels. Auch der Kabelschuh 10 aus den Fig. 1A bis 6 kann mit einem derartigen aufgeweiteten Endbereich versehen werden.
  • Die Fig. 10A zeigt eine Seitenansicht von Elementen einer elektrischen Verbindung 150, die in der Fig. 11A in einer Querschnittsansicht gezeigt sind. Neben der Hülse 110 und dem Kabelschuhkörpers 130 umfassen die elektrische Verbindung ein Aluminiumkabel 152, das einen mit einem Kunststoffmantel bzw. Isolierung 154 isolierten Abschnitt 156 und ein abisoliertes Ende 158 aufweist. Der Leiter 160 des Aluminiumkabels 152 (genauso wie das Kabel 52) kann einen einzelnen Draht aus Aluminium oder eine Mehrzahl von Aluminiumlitzen umfassen.
  • Um einen Kabelschuh 162 zu erzeugen, wird die Hülse 110 in den Kabelschuhkörper 130 eingesetzt. Der Innenbereich der Hülse 110 stellt dann eine rohrförmige Aufnahme 164 für das Aluminiumkabel 152 bereit, die an der Innenseite mit Aluminium 118 ausgekleidet ist. Dazu weist der Kabelschuhkörper 130 im Abschnitt 138 eine rohrformige Öffnung 166 im Aufhahmebereich 132 auf, die dazu ausgeführt ist, die Hülse 110 aufzunehmen. Der Innendurchmesser der Öffnung 166 bzw. des Abschnitts 138 ist dabei genauso groß bzw. nur geringfügig größer als der Außendurchmesser der ringförmigen Wandung 112 der Hülse 110.
  • Weiter weist der Aufnahmebereich 132 des Kabelschuhkörpers eine Anschlagkante 168 auf, auf der der Rand 116 der Hülse 110 abgestürzt wird.
  • Die Fig. 10B zeigt eine Seitenansicht einer vormontierten elektrischen Verbindung 150, die in der Fig. 11B in einer Querschnittsansicht dargestellt ist. Zur Vormontage wird die Hülse 110 in die Öffnung 166 des Kabelschuhkörpers 130 bis zum Anschlag eingesteckt und anschließend das Ende 158 des Aluminiumkabels 152 in die Aufnahme 164 eingeschoben. Alternativ kann auch die Hülse 110 über das Ende 158 geschoben werden und anschließend die Hülse zusammen mit dem Aluminiumkabel 152 in den Aufnahmebereich 132 des Kabelschuhkörpers 130 bis zum Anschlag eingesteckt werden.
  • Der Leiter 160 am Ende 158 des Aluminiumkabels 152 berührt nun die Aluminiumschicht 118 der Hülse 110 bzw. der Aufnahme 164 und die Kupferschicht 120 an der Außenseite der Hülse 110 berührt die Innenseite des Kabelschuhs 130 bzw. der Öffnung 166 aus Kupfer.
  • Die Fig. 12A, 12B, 12C zeigen eine elektrische Verbindung aus den Fig. 10B und 11B in Seitenansicht, in Draufsicht und in einer dreidimensionalen Ansicht, nachdem eine permanente elektrische Kontaktierung der elektrischen Leiter 160, 118, 120, 130 erfolgt ist.
  • Zum Kontaktieren wird beispielsweise der Mittelabschnitt 138 des Aufnahmebereichs 132 des Kabelschuhs 162 mit der Hülse 110 durch Heißcrimpen zusammengepresst und erhitzt. Dadurch entsteht eine metallische Verbindung zwischen dem Aluminiumleiter 160 des Kabels 152 und der Aluminiumschicht 118 der Hülse 110. Durch das Crimpen entstehen im Abschnitt 138 zwei Vertiefungen 180.
  • Analog kann die elektrische Verbindung 50 aus den Fig. 4A und 4B kontaktiert werden.
  • Die Fig. 13A, 13B, 13C zeigen die elektrische Verbindung 150 aus den Fig. 12A, 12B und 12C in Seitenansicht, in Draufsicht und in einer dreidimensionalen Ansicht, nachdem der Aufnahmebereich 132 des Kabelschuhs 162 bzw. des Kabelschuhkörpers 130 abgedichtet wurde. Beim Abdichten wird der Endbereich 140 des Kabelschuhkörpers 130 derart zusammengepresst, dass keine Flüssigkeit mehr an der Isolierung 154 entlang in das Innere der elektrischen Verbindung 150 dringen kann. Beispielsweise kann das Zusammenpressen derart erfolgen, dass eine mehrkantige Vertiefung (wie hier 6-Kant) 182 im Endbereich 140 entsteht.
  • Nach dem Abdichten sind alle Aluminium aufweisenden Bereiche (d.h. das Kabelende 158 und die Innenseite 118 der Hülse 110) der elektrischen Verbindung 150 gegenüber der Umgebung abgedichtet. An einem Ende erfolgt die Abdichtung durch die ringförmige Vertiefung 182, am anderen Ende durch den Deckel 114 der Hülse 110.
  • Analog kann die elektrische Verbindung 50 aus den Fig. 4A und 4B durch die Vertiefung 182 abgedichtet werden.
  • Die Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform einer elektrischen Verbindung 150'. Der Kabelschuh 162' umfasst dabei eine alternative Hülse 110', die lediglich eine ringförmige Wandung 112 und einen abgeschrägten Rand 116 aufweist, aber keinen Deckel bzw. Boden. Die Hülse 110' ist damit in beiden Richtungen offen. Zum Abdichten der elektrischen Verbindung 150' in Richtung Kontaktende 134 wird eine Dichtmasse 184 verwendet, die den Raum im Inneren des Kabelschuhkörpers 130 zwischen der Hülse 110' bzw. dem Ende 158 des Aluminiumkabels 152 und dem Kontaktende 134 ausfüllt.
  • Die Hülse 110' kann beispielsweise aus einem CUPAL-Rohr hergestellt werden.
  • Auch die Kabelschuhe 10 und 10' können mit einer Dichtmasse 184 abgedichtet werden.
  • Der Kabelschuh 130 weist außerdem einen Aufnahmebereich 132 auf, der lediglich den Abschnitt 138 umfasst, also kein aufgeweitetes Ende aufweist. Zum Abdichten und Stabilisieren der elektrischen Verbindung 150' wird ein Schrumpfschlauch 186 verwendet, der sich über einen isolierten Abschnitt 56 des Aluminiumkabels 152 und zumindest einen Teil des Aufnahmebereichs 132 des Kabelschuhkörpers 130 erstreckt.
  • Genauso können die elektrischen Verbindungen 52 bzw. 152 mit einem Schrumpfschlauch 186 abgedichtet und stabilisiert 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 (15)

  1. Herstellungsverfahren für einen Kabelschuh (10), das Verfahren umfassend die Schritte:
    Bereitstellen eines Rohres, das in einem ersten Abschnitt (12) an einer Innenseite eine Aluminiumschicht (30) und an einer Außenseite eine Kupferschicht (32) aufweist, die miteinander verbunden sind, und das in einem zweiten Abschnitt (16) lediglich die Kupferschicht (32) aufweist;
    Zusammendrücken des zweiten Abschnitts (16) zum Bilden eines Kontaktendes (18) des Kabelschuhs (10);
    wobei eine rohrformige Aufnahme (14) für ein Aluminiumkabel (52) durch den ersten Abschnitt (12) des Rohrs gebildet wird, der zumindest teilweise mit der Aluminiumschicht (30) ausgekleidet ist.
  2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1,
    wobei das Rohr dadurch bereitgestellt wird, dass bei einem Rohr aus CUPAL, das an einer Innenseite eine Aluminiumschicht (30) und an einer Außenseite eine Kupferschicht (32) aufweist, eine Aluminiumschicht (30) in dem zweiten Abschnitt (16) entfernt wird.
  3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend den Schritt:
    Entfernen der Aluminiumschicht (30) in einem vorderen Bereich (26) der rohrförmigen Aufnahme (14).
  4. Herstellungsverfahren nach Anspruch 3, weiter umfassend den Schritt:
    Entfernen eines Teils der Kupferschicht (32) im Inneren des vorderen Bereichs (26) der rohrförmigen Aufnahme (14).
  5. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend den Schritt:
    Bearbeiten eines vorderen Bereichs (26) der rohrförmigen Aufnahme (14), so dass ein Innendurchmesser im vorderen Bereich (26) der rohrförmigen Aufnahme (14) größer ist als in einem hinteren Bereich (28) der rohrförmigen Aufnahme (14).
  6. erstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, weiter umfassend die Schritte:
    Einführen eines Aluminiumkabels (52) in den Kabelschuh (10), so dass ein abisoliertes Ende (54) des Aluminiumkabels (52) in einem hinteren Bereich (28) der rohrförmigen Aufnahme (14) platziert wird und ein isolierter Teil (56) des Aluminiumkabels (52) in dem vorderen Bereich (26) platziert wird; und
    Verpressen des vorderen Bereichs (26), so dass das Aluminiumkabel (52) in dem Kabelschuh (10) gehalten wird.
  7. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend den Schritt:
    Verschweißen des Kontaktendes (18), so dass das Kontaktende (18) in Richtung der Aufnahme (14) abgedichtet ist.
  8. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend den Schritt:
    Verschließen der rohrförmigen Aufnahme (14) mit einem Kunststoffpfropfen (36), so dass ein Inneres der rohrförmigen Aufnahme (14) vor äußeren Einflüssen geschützt ist.
  9. Herstellungsverfahren nach Anspruch 7, weiter umfassend den Schritt:
    Beschichten des Kabelschuhs (10) nach dem Verschließen der Aufnahme (14) mit dem Kunststoffpfropfen (36) mit einer Metallschicht, so dass ein Innenbereich (28) der rohrförmigen Aufnahme (14) nicht mit der Metallschicht bedeckt wird.
  10. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend die Schritte:
    Einführen eines Aluminiumkabels (52) in den Kabelschuh (10);
    Schweißen des Kabelschuhs (10) im Bereich der rohrförmigen Aufnahme (14), so dass das Aluminiumkabel (52) mit der Aluminiumschicht (30) in der rohrförmigen Aufnahme (14) verbunden wird.
  11. Kabelschuh (10), der mit dem Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde.
  12. Kabelschuh (10) zum Verbinden eines Alumimumkabels (52) mit einem stromführenden Element, der Kabelschuh umfassend:
    ein flaches Kontaktende (18) aus Kupfer zum Verbinden mit dem stromführenden Element;
    eine rohrförmige Aufnahme (14) zur Aufnahme des Aluminiumkabels (52), wobei die rohrförmige Aufnahme (14) zumindest teilweise mit einer Aluminiumschicht (30) ausgekleidet ist;
    wobei der Kabelschuh (10) aus einem Rohr gebildet ist, das in einem ersten Abschnitt (12) an einer Innenseite eine Aluminiumschicht (30) und an einer Außenseite eine Kupferschicht (32) aufweist, die miteinander verbunden sind, und das in einem zweiten Abschnitt (16) lediglich die Kupferschicht (32) aufweist.
  13. Kabelschuh (10) nach Anspruch 12,
    wobei die rohrförmige Aufnahme (14) in einem vorderen Bereich (26) einen größeren Innendurchmesser aufweist als in einem hinteren Bereich (28);
    wobei der hintere Bereich (28) zumindest teilweise mit einer Aluminiumschicht (30) ausgekleidet ist.
  14. Elektrische Verbindung (50) umfassend:
    ein Aluminiumkabel (52); und
    einen Kabelschuh (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche;
    wobei ein Ende des Aluminiumkabels (52) in der rohrförmigen Aufnahme (14) aufgenommen ist und mit der mit der Aluminiumschicht (30) ausgekleideten Innenseite der rohrförmigen Aufnahme (14) metallisch verbunden ist.
  15. Kunststofpfropfen (36) zum Verschließen der Aufnahme (14) Kabelschuhs (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, der Kunststoffpfropfen (36) umfassend:
    einen rohrförmigen Kopfbereich (38) mit einem abgeschlossenen Ende, der dazu ausgeführt ist, in die Aufhahme (14) eingeführt zu werden;
    einen an den Kopfbereich (38) anschließenden rohrförmigen Griffbereich (40);
    wobei der K.op&ereieh (38) wenigstens einen umlaufenden Vorsprung (42) zum Abdichten der Aufnahme (14) aufweist.
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