EP2996200A1 - Verbindungselement - Google Patents

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EP2996200A1
EP2996200A1 EP15184472.7A EP15184472A EP2996200A1 EP 2996200 A1 EP2996200 A1 EP 2996200A1 EP 15184472 A EP15184472 A EP 15184472A EP 2996200 A1 EP2996200 A1 EP 2996200A1
Authority
EP
European Patent Office
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contact
contact sleeve
connecting element
individual conductors
end portions
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15184472.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl Fröschl
Gottfried Fleischer
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.)
Gebauer and Griller Kabelwerke GmbH
Gebauer and Griller
Original Assignee
Gebauer and Griller Kabelwerke GmbH
Gebauer and Griller
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gebauer and Griller Kabelwerke GmbH, Gebauer and Griller filed Critical Gebauer and Griller Kabelwerke GmbH
Publication of EP2996200A1 publication Critical patent/EP2996200A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to an insulating exhibiting, of individual conductors such as wires or strands of light metal, preferably aluminum or aluminum alloys constructed cable final connecting element for the electrical connection between the cable and a contact member of a consumer.
  • a challenge in the use of aluminum cables is to ensure the durable and high-performance contacting of the aluminum wires.
  • more and more copper connection elements are used in practice, whereby care must be taken that the aluminum wires do not come into direct contact with the copper in order to avoid the otherwise occurring contact corrosion.
  • the connecting element comprises a contact sleeve, in which contact-component-side end portions of the individual conductors are received and which contact sleeve has a first region in which the contact sleeve is preferably positively pressed with the end portions and a second, the end portions projecting area, which is formed into a connection portion, wherein the end portions are soldered in their end regions by means of a solder, preferably a zinc solder.
  • a simple contact sleeve can be used, which on the one hand by pressing and soldering securely connected to the aluminum conductor and at the same time forms by direct forming a corresponding terminal portion which serves indirectly for contacting a consumer.
  • Sleeves are easy and cheap to manufacture.
  • the strength of the present invention can be seen in the fact that the sleeve is adapted accordingly only in the course of the manufacturing process for the connecting element.
  • connection portion is formed flat by the deformation, preferably at least one flat contact surface has, whereby an easy to be used for the connection of a contact element surface is created.
  • the contact sleeve is provided on its inside with a coating of nickel, whereby the initially described direct contact between light metal conductor and copper contact sleeve is avoided.
  • An alternative embodiment of the invention provides that the coating of nickel on its inside has a coating of tin.
  • the tin can be used in welding operations that are carried out on the contact sleeve, to produce gas-tight seals of the contact sleeve after forming.
  • the design of the soldering of the end portions as a horrslötthetic is characterized by low manufacturing costs, at the same time good electrical conductivity between the individual conductors and the contact sleeve.
  • the soldering of the end portions comprises the end faces of the end portions, so that the end portions are cap-like covered by the solder.
  • the preferably positive locking is formed such that between the individual conductors of the end portions sufficient space for receiving the solder is present, the individual conductors outside the contact sleeve is not soldered are.
  • the expended in the compression force is adapted to the conditions such as diameter of the individual conductors and wall thickness of the sleeve, but must not be too strong anyway.
  • a cold welding between the individual conductors made of aluminum should be avoided.
  • a particularly secure and conductive connection between the individual conductors made of aluminum and the contact sleeve is then achieved if the end sections of the individual conductors completely pass through the first region of the contact sleeve in which the compression takes place and the end faces of the end sections between the first region and the second region of the contact sleeve , which is formed, are arranged. Moreover, this also ensures that the end portions do not hinder the deformation of the contact sleeve, whereby an increased effort would be required.
  • a contact element is arranged on the connection section.
  • a contact element allows the connection to the contact member of the consumer.
  • the contact element is designed as a plug contact element, so that the connecting element according to the invention can be easily attached to the contact member of the consumer.
  • the plug-in contact element is welded to the connection portion, preferably hump-welded.
  • the resulting compound is particularly stable and good electrical conductivity and has the advantage that can be melted by the weld and any incorporated into the contact sleeve coatings and used as solder for producing a gas-tight seal.
  • the plug contact element has an insertion direction predetermining opening for contacting with the contact component of the consumer, wherein the axis of the contact sleeve and the plugging direction include an angle not equal to 0, preferably an angle of 90 ° ,
  • the supply of the cable to the consumer can thereby be made more flexible than is the case with known systems.
  • the Plug contact element are attached with the same effort in any angle on the connection section.
  • the preparation of the soldering is carried out according to the invention by means of horrslötvon, whereby the connecting element according to the invention is inexpensive to produce.
  • the electrodes used in the resistance soldering method are placed in the first region of the contact sleeve during a fade soldering operation. placed during the soldering operation in that half of the first region which is closer to end faces of the end portions, wherein the electrodes preferably cover less than half the length of the first region. This can ensure that no liquid solder flows beyond the contact sleeve into the cable and under the insulation, which could destroy it.
  • Fig.1 shows an overview of a connecting element 1 according to the invention, which closes an insulation 2 having a cable 4 and a contact sleeve 7 which is pressed with the individual conductors 3 of the cable 4 in a first region 8 and is formed in a second region 9 to a connection portion 14.
  • a contact element 16 is mounted in the form of a plug-in contact element, which has an opening 17, the one plug-in direction 19 for contacting with the contact part of a consumer (not shown) pretends.
  • Fig.2 shows a substantially identically constructed, inventive connecting element 1 as in Fig. 1 illustrated, but with the difference that the plug contact element 16 is aligned differently at the connection portion 14, namely such that the axis 18 of the contact sleeve 7 and the predetermined plug-in direction 19 include an angle 20 of substantially 90 °.
  • connection section 14 can be deformed as desired and can therefore be configured, so that differently shaped contact elements 16 can be fastened thereto.
  • the shape of the connection section 14 can be adapted to the shape of the contact element 16 or vice versa.
  • the design of the contact element 16 as a plug contact, as shown in the present embodiment, allows the rapid and secure production of an electrical connection with the contact part of a consumer, not shown.
  • Figure 3 shows a connecting element 1 according to the invention in a longitudinal section along the axis 18th
  • the cable 4 is provided with an insulation 2 surrounding a plurality of individual conductors 3.
  • the individual conductors 3 are designed as wires or strands and made of a light metal, aluminum or an aluminum alloy in the present embodiment. This in Figure 3 right end of the cable 4 is stripped, so that there end portions 6 of the individual conductors 3 protrude beyond the insulation 2 and are received by a contact sleeve 7.
  • the contact sleeve 7 is made of copper or a copper alloy and is provided with a Nickelb istung 10 on its inner side to prevent direct contact between the aluminum conductor 3 and contact sleeve 7 and thus to avoid contact corrosion.
  • the contact sleeve 7 is pressed in the above-mentioned first area 8 with the end portions 6 of the individual conductors 3. Due to the concomitant narrowing of the cross-section of the contact sleeve 7 occurs in the edge regions 21 of the first region 8 to a positive connection between the contact sleeve 7 and the end portions. 6
  • end portions 6 of the individual conductors 3 are soldered in their end regions and on the front side with each other and with the contact sleeve 7.
  • the compression force effecting the compression in the first region 8 is selected such that sufficient space remains between the individual conductors 3, so that the liquid solder 12 can penetrate into these intermediate spaces.
  • the gap is kept so small that the liquid solder 12 can not run the cable in the direction of insulation 2 or over the insulation 2 away. This results in a soldering, which covers both the end faces of the individual conductors 3, as well as the spaces between the individual conductors 3 along a portion of the end portions 6, and the inner surface of the contact sleeve 7 in this area.
  • the over the end faces of the end portions 6 projecting portion of the contact sleeve 7 is formed in a second region 9 after completion of the soldering to a connection portion 14.
  • the deformation leads to the fact that two flat contact surfaces 15a, 15b form.
  • the further above-described plug contact element 16 is fixed, specifically, welded by means of projection welding method, wherein the projection provided for this purpose are marked with 22.
  • the deformation also results in that the soldering point inside the sleeve can be largely shielded from external influences, in particular when, in a preferred embodiment of the invention, the inner nickel coating 10 of the contact sleeve 7 is coated with a further layer of tin. In this case, would form by the projection welding in the connection portion 14 in the second region of the contact sleeve 7, ie where it is formed, on the inside of the contact sleeve 7 by the welding process, a gas-tight barrier layer.
  • FIG. 4 to 8 show the individual process steps for producing a connecting element according to the invention 1. Specifically, is in Figure 4 It can be seen how the contact sleeve 7 is plugged onto the stripped end of the cable 4 and the end portions 6 receives the individual conductors 3 in itself.
  • Figure 5 shows the already compressed state of the contact sleeve 7, wherein the pressing takes place in a first region 8 of the contact sleeve, which is slightly shorter in the present embodiment than the end portions 6 projecting from the insulation 2.
  • a transformation of the initially round individual conductor cross-sections on honeycomb-shaped cross sections as in Figure 9 can be seen, whereby the gaps between the individual conductors are reduced.
  • the compression also causes the contact sleeve 7 and the individual conductors 3 are firmly connected to each other, which greatly simplifies the further production of the connecting element according to the invention, in particular the handling of cable 4 and contact sleeve 7, so that in a next step on the front side in this stage of the process , still free end of the contact sleeve 7, a solder 12 can be inserted into the contact sleeve 7, as in Figure 6 is shown.
  • a resistance welding device specifically their electrodes 22 to melt by means of heat input via the contact sleeve 7, the frontally introduced solder 12, so that this can wet the end faces 6 of the individual conductors 3, on the one hand Also in the spaces between the individual conductors 3 can penetrate, at least over a length corresponding to the length of the compression, so the first area 8.
  • the electrodes 22 preferably do not cover the entire length of the first region 8 but only a portion thereof, preferably not more than half the length of the first region 8.
  • the electrodes 22 are preferably arranged in that half of the first region 8 which is closer extends to end surfaces of the end portions 6 to ensure that the solder 12 in closer to the insulation 2 extending portion of the first region 8 is again viscous and does not flow into the cable 4.
  • the penetration depth of the solder 12 can be influenced by the design of the electrodes and their position on the contact sleeve 7 together with the soldering parameters.
  • Figure 7 finally shows the pressed with the end portions 6 of the individual conductors 3 and soldered contact sleeve. 7
  • connection section 14 is also converted into a connection section 14. It should again be mentioned explicitly at this point that the manner of forming, in particular the resulting geometry of this connection portion 14 of the contact sleeve 7 is flexibly selectable and can be turned off on the contact element 16 and its purpose or geometry. However, the formation of a planar connection section 14 with at least one, preferably two, planar contact surface 15a, 15b has proven to be advantageous in practice, since a versatile reference surface can be formed which facilitates the welding process, in particular in combination with projection welding.

Landscapes

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

Abstract

Ein eine Isolierung (2) aufweisendes, aus Einzelleitern (3) wie Drähten oder Litzen aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen aufgebautes Kabel (4) abschließendes Verbindungselement (1) für die elektrische Verbindung zwischen dem Kabel (4) und einem Kontaktbauteil eines Verbrauchers. Es ist vorgesehen, dass das Verbindungselement (1) eine Kontakthülse (7) umfasst, in welcher kontaktbauteilseitige Endabschnitte (6) der Einzelleiter (3) aufgenommen sind und welche Kontakthülse (7) einen ersten Bereich (8) aufweist, in welchem die Kontakthülse (7) mit den Endabschnitten (6) vorzugsweise formschlüssig verpresst ist und einen zweiten, die Endabschnitte (6) überragenden Bereich (9), welcher zu einem Anschlussabschnitt (14) umgeformt ist, wobei die Endabschnitte (6) in ihren Endbereichen mittels eines Lotes (12), vorzugsweise eines Zinklotes verlötet sind.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein eine Isolierung aufweisendes, aus Einzelleitern wie Drähten oder Litzen aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen aufgebautes Kabel abschließendes Verbindungselement für die elektrische Verbindung zwischen dem Kabel und einem Kontaktbauteil eines Verbrauchers.
    • STAND DER TECHNIK
  • Auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik ist es aus Kosten und Gewichtsgründen mittlerweile üblich, elektrische Leitungen als Leichtmetallleitungen, vorzugsweise aus Aluminium auszubilden. Die früher eingesetzten, relativ schweren und teuren Kupferleitungen wurden zumindest im Kraftfahrzeugbau mittlerweile fast gänzlich durch Leichtmetallleitungen verdrängt.
  • Eine Herausforderung beim Einsatz von Aluminiumleitungen ist es, die dauerhafte und leistungsstarke Kontaktierung der Aluminiumdrähte zu gewährleisten. Dabei kommen in der Praxis mittlerweile immer öfter Kupferverbindungselemente zum Einsatz, wobei darauf zu achten ist, dass die Aluminiumdrähte mit dem Kupfer nicht in direkten Kontakt kommen, um die sonst auftretende Kontaktkorrosion zu vermeiden.
  • Aus dem Stand der Technik sind dabei unterschiedlichste Lösungen zur Herstellung solcher Verbindungselemente bekannt. Diese bekannten Lösungen zeichnen sich jedoch durch relativ umständliche bzw. teure Herstellungsverfahren aus bzw. sind unflexibel was die Anbindung an ein Kontaktelement eines Verbrauchers betrifft.
    • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verbindungselement zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem eine Isolierung aufweisenden, aus Einzelleitern wie Drähten oder Litzen aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen aufgebautem Kabel und einem Kontaktbauteil eines Verbrauchers vorzuschlagen, welches Verbindungselement einfach hergestellt werden kann und flexibel ist, was die Anbindung an ein Kontaktelement eines Verbrauchers betrifft.
    • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Verbindungselement eine Kontakthülse umfasst, in welcher kontaktbauteilseitige Endabschnitte der Einzelleiter aufgenommen sind und welche Kontakthülse einen ersten Bereich aufweist, in welchem die Kontakthülse mit den Endabschnitten vorzugsweise formschlüssig verpresst ist und einen zweiten, die Endabschnitte überragenden Bereich, welcher zu einem Anschlussabschnitt umgeformt ist, wobei die Endabschnitte in ihren Endbereichen mittels eines Lotes, vorzugsweise eines Zinklotes verlötet sind.
  • Wesentlich dabei ist, dass als Herzstück des erfindungsgemäßen Verbindungselementes eine einfache Kontakthülse zum Einsatz kommen kann, die einerseits durch Verpressen und Verlöten sicher mit dem Aluminiumleiter verbunden und gleichzeitig aber durch direktes Umformen einen entsprechenden Anschlussabschnitt ausbildet, der mittelbar zur Kontaktierung eines Verbrauchers dient. Hülsen sind einfach und billig in der Herstellung. Die Stärke der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, dass die Hülse erst im Zuge des Fertigungsvorganges für das Verbindungselement entsprechend adaptiert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Anschlussabschnitt durch die Umformung eben ausgebildet ist, vorzugsweise zumindest eine ebene Kontaktfläche aufweist, wodurch eine leicht für die Anbindung eines Kontaktelementes einzusetzende Fläche geschaffen wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Kontakthülse an ihrer Innenseite mit einer Beschichtung aus Nickel versehen ist, wodurch der eingangs beschriebene direkte Kontakt zwischen Leichtmetallleiter und Kupferkontakthülse vermieden wird.
  • Eine alternative Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Beschichtung aus Nickel an ihrer Innenseite eine Beschichtung aus Zinn aufweist. Das Zinn kann bei Schweißvorgängen, die an der Kontakthülse vorgenommen werden, dazu dienen, gasdichte Abschlüsse der Kontakthülse nach dem Umformen herzustellen.
  • Die Ausbildung die Verlötung der Endabschnitte als eine Widerstandslötverbindung, gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung, zeichnet sich durch geringe Herstellkosten aus, bei gleichzeitig guter elektrischer Leitfähigkeit zwischen den Einzelleitern und der Kontakthülse.
  • Gemäß eine besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, die Verlötung der Endabschnitte die Stirnflächen der Endabschnitte umfasst, so dass die Endabschnitte kappenartig durch das Lot bedeckt sind.
  • Um das Eindringen des Lotes in die Zwischenräume zwischen den Einzelleitern zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass die vorzugsweise formschlüssige Verpressung derart ausgebildet ist, dass zwischen den Einzelleitern der Endabschnitte ausreichend Platz zur Aufnahme des Lotes vorhanden ist, wobei die Einzelleiter außerhalb der Kontakthülse nicht verlötet sind. Die bei der Verpressung aufzuwendende Kraft ist dabei an die Gegebenheiten wie Durchmesser der Einzelleiter sowie Wandstärke der Hülse anzupassen, darf aber jedenfalls nicht zu stark erfolgen. Bevorzugterweise soll eine Kaltverschweißung zwischen den Einzelleitern aus Aluminium vermieden werden.
  • Ein besonders sichere und leitfähige Verbindung zwischen den Einzelleitern aus Aluminium und der Kontakthülse wird dann erzielt wenn, die Endabschnitte der Einzelleiter den ersten Bereich der Kontakthülse, in welchem die Verpressung stattfindet, komplett durchsetzen und die Stirnflächen der Endabschnitte zwischen erstem Bereich und zweitem Bereich der Kontakthülse, welcher umgeformt ist, angeordnet sind. Darüberhinaus ist dadurch auch gewährleistet, dass die Endabschnitte die Umformung der Kontakthülse nicht behindern, wodurch ein erhöhter Kraftaufwand erforderlich wäre.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass am Anschlussabschnitt ein Kontaktelement angeordnet ist. Ein solches Kontaktelement ermöglicht die Verbindung zu dem Kontaktbauteil des Verbrauchers. Besonders bevorzugt ist das Kontaktelement als Steckkontaktelement ausgebildet, so dass das erfindungsgemäße Verbindungselement einfach auf den Kontaktbauteil des Verbrauchers aufgesteckt werden kann.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Steckkontaktelement mit dem Anschlussabschnitt verschweißt ist, vorzugsweise buckelverschweißt ist. Die dadurch entstehende Verbindung ist besonders stabil und elektrisch gut leitend und hat den Vorteil, dass durch die Schweißung auch etwaig in die Kontakthülse eingearbeitete Beschichtungen aufgeschmolzen und als Lot zur Herstellung eines gasdichten Abschlusses verwendet werden können.
  • Um ein hinsichtlich Einbau besonders flexibles Verbindungselement vorzuschlagen, ist es vorgesehen, dass das Steckkontaktelement eine eine Steckrichtung vorgebende Öffnung zur Kontaktierung mit dem Kontaktbauteil des Verbrauchers aufweist, wobei die Achse der Kontakthülse und die Steckrichtung einen Winkel ungleich 0, vorzugsweise einen Winkel von 90° einschließen. Die Zuführung des Kabels zum Verbraucher kann dadurch flexibler gestaltet werden, als die bei bekannten Systemen der Fall ist. Insbesondere im Zusammenhang mit dem eben ausgebildeten Anschlussabschnitt kann das Steckkontaktelement mit gleichem Aufwand in jedem beliebigen Winkel am Anschlussabschnitt befestigt werden.
  • Die weiter oben beschriebene Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch ein Verfahren zur Herstellung eines ein Kabel, umfassend eine Isolierung sowie Einzelleiter wie Drähte oder Litzen aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen, abschließendes Verbindungselement für die elektrisch Verbindung zwischen dem Kabel und einem Kontaktbauteil eines Verbrauchers, gelöst, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:
    • Aufstecken einer Kontakthülse (7) auf das abisolierte Ende des Kabels (4) derart, dass die Kontakthülse (7) die kontaktbauteilseitigen Endabschnitte (6) der Einzelleiter (3) in sich aufnimmt
    • Verpressen der Kontakthülse (7) mit den kontaktbauteilseitigen Endabschnitten (6) der Einzelleiter (3) in einem ersten Bereich (8) der Kontakthülse (7)
    • Einbringen von Wärme in die Pressstelle(n) der Verpressung bei gleichzeitigem Zuführen eines Lotes durch die kontaktbauteilseitige Stirnseite der Kontakthülse (7)
    • Aufschmelzen des Lotes und Herstellung einer Verlötung zwischen den kontaktbauteilseitigen Endabschnitten (6) der Einzelleiter (3) sowie der Innenfläche der Kontakthülse (7)
    • Umformen der Kontakthülse (7) in einem zweiten, die kontaktbauteilseitigen Endabschnitte (6) der Einzelleiter (3) überragenden Bereich
  • Die Herstellung der Verlötung erfolgt erfindungsgemäß mittels Widerstandslötverfahren, wodurch das erfindungsgemäße Verbindungselement kostengünstig herstellbar ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung werden dabei die im Widerstandslötverfahren eingesetzten Elektroden während fades Lötvorgangs im ersten Bereich der Kontakthülse aufgesetzt bzw. während des Lötvorgangs in jener Hälfte des ersten Bereichs aufgesetzt, welcher näher zu Stirnflächen der Endabschnitte verläuft, wobei die Elektroden vorzugsweise weniger als die Hälfte der Länge des ersten Bereichs überdecken. Dadurch kann sichergestellt werden, dass kein flüssiges Lot über die Kontakthülse hinaus in das Kabel und unter die Isolierung fließt, wodurch diese zerstört werden könnte.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
  • Dabei zeigt:
    • Fig.1
    eine axonometrische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines Verbindungselementes
    Fig.2
    eine axonomterische Ansicht einer zweiten Variante eines Verbindungselementes
    Fig.3
    eine Schnittansicht der ersten Variante des Verbindungselementes
    Fig.4-Fig.8
    einzelne Verfahrensschritte zur Herstellung eines Verbindungselementes
    Fig.9
    Querschnitt des verpressten Abschnitts eines Kabels
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Fig.1 zeigt überblicksmäßig ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 1, welches ein eine Isolierung 2 aufweisendes Kabel 4 abschließt und eine Kontakthülse 7 umfasst, die mit den Einzelleitern 3 des Kabels 4 in einem ersten Bereich 8 verpresst ist und in einem zweiten Bereich 9 zu einem Anschlussabschnitt 14 umgeformt ist. Am Anschlussabschnitt 14 ist ein Kontaktelement 16 in Form eines Steckkontaktelementes angebracht, welches eine Öffnung 17 aufweist, die eine Steckrichtung 19 zur Kontaktierung mit dem Kontaktteil eines Verbrauchers (nicht gezeichnet) vorgibt.
  • Fig.2 zeigt ein im Wesentlichen gleich aufgebautes, erfindungsgemäßes Verbindungselement 1 wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass das Steckkontaktelement 16 am Anschlussabschnitt 14 unterschiedlich ausgerichtet ist, nämlich derart, dass die Achse 18 der Kontakthülse 7 und die vorgegebene Steckrichtung 19 einen Winkel 20 von im Wesentlichen 90° einschließen.
  • Grundsätzlich ist der Anschlussabschnitt 14 beliebig umformbar und damit ausgestaltbar, so dass unterschiedlich ausgeformte Kontaktelemente 16 daran befestigbar sind. Die Form des Anschlussabschnittes 14 kann dabei an die Form des Kontaktelementes 16 angepasst werden bzw. umgekehrt. Die Ausbildung des Kontaktelementes 16 als Steckkontakt, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, ermöglich die rasche und sichere Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem nicht dargestellten Kontaktteil eines Verbrauchers.
  • Fig.3 zeigt ein erfindungsgemäßes Verbindungselement 1 in einem Längsschnitt entlang der Achse 18.
  • Das Kabel 4 ist dabei mit einer Isolierung 2 versehen, die mehrere Einzelleiter 3 umgibt. Die Einzelleiter 3 sind als Drähte oder Litzen ausgeführt und aus einem Leichtmetall, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Das in Fig.3 rechte Ende des Kabels 4 ist abisoliert, so dass dort Endabschnitte 6 der Einzelleiter 3 über die Isolierung 2 hinausragen und von einer Kontakthülse 7 aufgenommen sind.
  • Die Kontakthülse 7 besteht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und ist mit einer Nickelbschichtung 10 an ihrer Innenseite versehen, um einen direkten Kontakt zwischen Aluminiumleiter 3 und Kontakthülse 7 zu verhindern und damit Kontaktkorrosion zu vermeiden.
  • Die Kontakthülse 7 ist in dem weiter oben bereits erwähnten ersten Bereich 8 mit den Endabschnitten 6 der Einzelleiter 3 verpresst. Durch die damit einhergehende Querschnittsverengung der Kontakthülse 7 kommt es in den Randbereichen 21 des ersten Bereichs 8 zu einem Formschluss zwischen der Kontakthülse 7 und den Endabschnitten 6.
  • Zusätzlich sind Endabschnitte 6 der Einzelleiter 3 in ihren Endbereichen und stirnseitig miteinander und mit der Kontakthülse 7 verlötet. Dabei ist die die Verpressung bewirkende Presskraft im ersten Bereich 8 derart gewählt, dass zwischen den Einzelleitern 3 ausreichend Platz bleibt, so dass das flüssige Lot 12 in diese Zwischenräume eindringen kann. Gleichzeitig ist der Zwischenraum aber so gering gehalten, dass das flüssige Lot 12 das Kabel nicht in Richtung Isolierung 2 bzw. über die Isolierung 2 hinweg rinnen kann. Derart entsteht eine Verlötung, welche sowohl die Stirnflächen der Einzelleiter 3 überdeckt, als auch die Zwischenräume zwischen den Einzelleitern 3 entlang eines Teils der Endabschnitte 6, sowie die Innenfläche der Kontakthülse 7 in diesem Bereich.
  • Der über die Stirnflächen der Endabschnitte 6 überstehende Abschnitt der Kontakthülse 7 ist in einem zweiten Bereich 9 nach Fertigstellung der Lötung zu einem Anschlussabschnitt 14 umgeformt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel führt die Umformung dazu, dass sich zwei ebene Kontaktflächen 15a,15b ausbilden. An eine dieser Kontaktflächen 15a,15b ist das weitere oben bereits beschriebene Steckkontaktelement 16 befestigt, konkret, angeschweißt und zwar mittels Buckelschweißverfahren, wobei die dafür vorgesehenen Buckel mit 22 gekennzeichnet sind. Die Verformung führt auch dazu, dass die Lötstelle im Inneren der Hülse von äußeren Einflüssen weitgehend abgeschirmt werden kann, insbesondere dann, wenn in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung die innere Nickelbeschichtung 10 der Kontakthülse 7 mit einer weiteren Schicht aus Zinn beschichtet ist. In diesem Fall würde sich durch die Buckelschweißung im Anschlussabschnitt 14 im zweiten Bereich der Kontakthülse 7, also dort wo diese umgeformt ist, auf der Innenseite der Kontakthülse 7 durch den Schweißvorgang eine gasdichte Sperrschicht ausbilden.
    • VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER ERFINDUNGSGEMÄSSEN VERBINDUNGSLEMENTES
  • Fig.4 bis 8 zeigen die einzelnen Verfahrensschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes 1. Konkret ist in Fig.4 ersichtlich wie die Kontakthülse 7 auf das abisolierte Ende des Kabels 4 aufgesteckt ist und die Endabschnitte 6 der Einzelleiter 3 in sich aufnimmt.
  • Fig.5 zeigt den bereits verpressten Zustand der Kontakthülse 7, wobei die Verpressung in einem ersten Bereich 8 der Kontakthülse stattfindet, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwas kürzer als die aus der Isolierung 2 vorstehenden Endabschnitte 6 ausgebildet ist. Im Zuge der Verpressung erfolgt dort, wo sich die Einzelleiter 3 berühren, eine Umformung der zunächst runden Einzelleiterquerschnitte auf wabenförmige Querschnitte wie dies in Fig.9 ersichtlich ist, wodurch die Zwischenräume zwischen den Einzelleitern reduziert werden. Die Verpressung bewirkt außerdem, dass die Kontakthülse 7 und die Einzelleiter 3 fest miteinander verbunden werden, was die weitere Herstellung des erfindungsgemäßen Verbindungselements, insbesondere die Handhabung von Kabel 4 und Kontakthülse 7 stark vereinfacht, so dass in einem nächsten Verfahrensschritt über das in diesem Verfahrensstadium stirnseitige, noch freie Ende der Kontakthülse 7 ein Lot 12 in die Kontakthülse 7 eingeführt werden kann, wie dies in Fig.6 dargestellt ist. Gleichzeitig kann an den ersten Bereich 8 der Kontakthülse 7 eine Widerstandsschweißvorrichtung, konkret deren Elektroden 22 angesetzt werden, um mittels Wärmeeinbringung über die Kontakthülse 7 das stirnseitig eingebrachte Lot 12 aufzuschmelzen, so dass dieses einerseits die Stirnflächen der Endabschnitte 6 der Einzelleiter 3 benetzen kann, als auch in die Zwischenräume zwischen die Einzelleiter 3 eindringen kann, zumindest über eine Länge die der Länge der Verpressung, also dem ersten Bereich 8 entspricht. Die Elektroden 22 bedecken dabei vorzugsweise nicht die gesamte Länge des ersten Bereichs 8 sondern lediglich einen Abschnitt davon, bevorzugterweise nicht mehr als die Hälfte der Länge des ersten Bereichs 8. Die Elektroden 22 sind dabei bevorzugt in jener Hälfte des ersten Bereichs 8 angeordnet, welcher näher zu Stirnflächen der Endabschnitte 6 verläuft, um sicherzustellen, dass das Lot 12 im näher zur Isolierung 2 verlaufenden Abschnitt des ersten Bereichs 8 wieder zähflüssiger wird und nicht in das Kabel 4 fließt. Mit anderen Worten kann durch die Ausführung der Elektroden sowie deren Position an der Kontakthülse 7 gemeinsam mit den Lötparametern die Eindringtiefe des Lotes 12 beeinflusst werden.
  • Fig.7 zeigt schließlich die mit den Endabschnitten 6 der Einzelleiter 3 verpresste und verlötete Kontakthülse 7.
  • In Fig.8 ist dann schließlich auch noch der zweite Bereich 9 der Kontakthülse 7 zu einem Anschlussabschnitt 14 umgeformt. Es soll an dieser Stelle nochmals explizit erwähnt werden, dass die Art und Weise der Umformung, insbesondere die dadurch entstehende Geometrie dieses Anschlussabschnitts 14 der Kontakthülse 7 flexibel wählbar ist und auf das Kontaktelement 16 und dessen Einsatzzweck bzw. Geometrie abgestellt werden kann. Die Ausbildung eines ebenen Anschlussabschnitts 14 mit zumindest einer, vorzugsweise zwei ebenen Kontaktfläche 15a,15b hat sich in der Praxis jedoch als vorteilhaft erwiesen, da dadurch eine vielseitig einsetzbare Referenzfläche ausgebildet werden kann, die insbesondere in Kombination mit einer Buckelschweißung den Schweißvorgang erleichtert.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Verbindungselement
    2
    Isolierung
    3
    Einzelleiter
    4
    Kabel
    5
    Kontaktbauteil Verbraucher
    6
    Endabschnitte der Einzelleiter
    7
    Kontakthülse
    8
    erster Bereich der Kontakthülse
    9
    zweiter Bereich der Kontakthülse
    10
    Nickelbeschichtung
    11
    Stirnflächen der Endabschnitte
    12
    Lot
    13
    kontaktbauteilseitige Stirnseite der Kontakthülse
    14
    Anschlussabschnitt
    15
    flächige Kontaktfläche
    16
    Steckkontaktelement
    17
    Öffnung des Steckkontaktelementes
    18
    Achse der Kontakthülse
    19
    Steckrichtung
    20
    Winkel
    21
    Randbereiche des ersten Bauteils 8
    22
    Widerstandsschweißvorrichtung/Elektroden

Claims (15)

  1. Ein eine Isolierung (2) aufweisendes, aus Einzelleitern (3) wie Drähten oder Litzen aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen aufgebautes Kabel (4) abschließendes Verbindungselement (1) für die elektrische Verbindung zwischen dem Kabel (4) und einem Kontaktbauteil eines Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (1) eine Kontakthülse (7) umfasst, in welcher kontaktbauteilseitige Endabschnitte (6) der Einzelleiter (3) aufgenommen sind und welche Kontakthülse (7) einen ersten Bereich (8) aufweist, in welchem die Kontakthülse (7) mit den Endabschnitten (6) vorzugsweise formschlüssig verpresst ist und einen zweiten, die Endabschnitte (6) überragenden Bereich (9), welcher zu einem Anschlussabschnitt (14) umgeformt ist, wobei die Endabschnitte (6) in ihren Endbereichen mittels eines Lotes (12), vorzugsweise eines Zinklotes verlötet sind.
  2. Verbindungselement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussabschnitt (14) durch die Umformung eben ausgebildet ist, vorzugsweise zumindest eine ebene Kontaktfläche (15) aufweist.
  3. Verbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakthülse (7) an ihrer Innenseite mit einer Beschichtung (10) aus Nickel versehen ist.
  4. Verbindungselement (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (10) aus Nickel an ihrer Innenseite eine Beschichtung aus Zinn aufweist.
  5. Verbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlötung der Endabschnitte (6) eine Widerstandslötverbindung ist.
  6. Verbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlötung der Endabschnitte (6) die Stirnflächen der Endabschnitte (6) umfasst.
  7. Verbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorzugsweise formschlüssige Verpressung derart ausgebildet ist, dass zwischen den Einzelleitern (3) der Endabschnitte (6) ausreichend Platz zur Aufnahme des Lotes (12) vorhanden ist, wobei die Einzelleiter (3) außerhalb der Kontakthülse (7) nicht verlötet sind.
  8. Verbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (6) den ersten Bereich (8) komplett durchsetzen und die Stirnflächen der Endabschnitte (6) zwischen erstem Bereich (8) und zweitem Bereich (9) angeordnet sind.
  9. Verbindungselement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Anschlussabschnitt (14) ein Kontaktelement (16) vorzugsweise in Form eines Steckkontaktelementes angeordnet ist, wobei das Steckkontaktelement (16) mit dem Anschlussabschnitt (14) bevorzugt verschweißt ist, besonders bevorzugt buckelverschweißt ist.
  10. Verbindungselement (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckkontaktelement (16) eine eine Steckrichtung (19) vorgebende Öffnung (17) zur Kontaktierung mit dem Kontaktbauteil des Verbrauchers aufweist, wobei die Achse (18) der Kontakthülse (7) und die Steckrichtung (19) einen Winkel (20) ungleich 0, vorzugsweise einen Winkel (20) von 90° einschließen.
  11. Verfahren zur Herstellung eines ein Kabel (4), umfassend eine Isolierung (2) sowie Einzelleiter (3) wie Drähte oder Litzen aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium oder Aluminiumlegierungen, abschließendes Verbindungselement (1) für die elektrisch Verbindung zwischen dem Kabel (4) und einem Kontaktbauteil eines Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, dass es folgende Schritte umfasst:
    - Aufstecken einer Kontakthülse (7) auf das abisolierte Ende des Kabels (4) derart, dass die Kontakthülse (7) die kontaktbauteilseitigen Endabschnitte (6) der Einzelleiter (3) in sich aufnimmt
    - Verpressen der Kontakthülse (7) mit den kontaktbauteilseitigen Endabschnitten (6) der Einzelleiter (3) in einem ersten Bereich (8) der Kontakthülse (7)
    - Einbringen von Wärme in die Pressstelle(n) der Verpressung bei gleichzeitigem Zuführen eines Lotes durch die kontaktbauteilseitige Stirnseite der Kontakthülse (7)
    - Aufschmelzen des Lotes und Herstellung einer Verlötung zwischen den kontaktbauteilseitigen Endabschnitten (6) der Einzelleiter (3) sowie der Innenfläche der Kontakthülse (7)
    - Umformen der Kontakthülse (7) in einem zweiten, die kontaktbauteilseitigen Endabschnitte (6) der Einzelleiter (3) überragenden Bereich
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Herstellung der Verlötung mittels Widerstandslötverfahren erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die im Widerstandslötverfahren eingesetzten Elektroden (22) während des Lötvorgangs im ersten Bereich (8) der Kontakthülse (7) aufgesetzt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (22) während des Lötvorgangs in jener Hälfte des ersten Bereichs (8) aufgesetzt werden, welcher näher zu Stirnflächen der Endabschnitte (6) verläuft, wobei die Elektroden (22) vorzugsweise weniger als die Hälfte der Länge des ersten Bereichs (8) überdecken.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformen der Kontakthülse (7) in dem zweiten Bereich (9) durch Zusammenpressen der Kontakthülse (7) erfolgt, zwecks Herstellung zumindest eins Anschlussabschnittes (14), vorzugsweise eines zumindest eine flächig ausgebildete Kontaktfläche (15) aufweisenden Anschlussabschnittes (14).
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