EP3358678B1 - Verfahren zur abdichtung einer elektrisch leitenden verbindung - Google Patents

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EP3358678B1
EP3358678B1 EP17305139.2A EP17305139A EP3358678B1 EP 3358678 B1 EP3358678 B1 EP 3358678B1 EP 17305139 A EP17305139 A EP 17305139A EP 3358678 B1 EP3358678 B1 EP 3358678B1
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conductor
sleeve
insulation
contact element
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Nexans SA
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Definitions

  • the invention relates to a method for sealing an electrically conductive connection between an electrical conductor and an electrical contact element having a crimp contact.
  • a large number of electrical conductors for example stranded conductors, and contact elements made of electrically conductive material connected to them are used. Electrical connections must be made between the voltage source, for example a battery, and actuators, sensors, control elements, etc.
  • the voltage source for example a battery
  • contact elements are elements made of metal, for example cable lugs, which are designed so that they can be crimped onto a stripped conductor end or welded to it.
  • the conductor and the contact element are non-positively and / or materially connected to one another.
  • connection point around the end of the insulation and the contact element must therefore be sealed media-tight.
  • shrink tubing is often brought around the connection point, for example in the DE 33 19880 A1 is described.
  • the inside of the shrink tube is provided with a hot-melt adhesive, for example, and then contracts around the connection point by heating.
  • the material connection between the shrink tube and the adhesive is not optimally resistant to strong temperature fluctuations to which the conductors and contact elements can be exposed.
  • the shrink tubing method also has the disadvantage that it is relatively time-consuming and expensive, since the shrink tubing with the adhesive must first be applied to seal the connection point and then a heating step must take place. The heating can also cause the problem that the adhesive runs and gets into areas that are outside the shrink tubing.
  • the WO2010 / 134450 A1 relates to a plug sealed against moisture, to which an insulated conductor is connected.
  • a contact element which is crimped onto the conductor, is connected to the conductor, which has been stripped of its insulation at its end.
  • a sealing body which surrounds the conductor and has sealing lips which engage in the insulation of the conductor.
  • the sealing body also has radially protruding sealing lips on its circumferential surface. In the assembly position, they rest against the inner wall of a connector housing which surrounds the end of the conductor and at a distance also the crimped contact element and from which the contact element protrudes.
  • the invention is based on the object of designing the method described at the outset in such a way that the crimping area is properly sealed, which can be produced in a few simple work steps.
  • an initially flowable and then solidified sealing material is applied to the area around the crimp contact.
  • a V-shaped joint that is created during crimping in the crimping area is then completely filled with the sealing material.
  • the crimping area forms a homogeneous, smooth, cylindrical sealing surface.
  • the elastic sealing sleeve is fixed on the sealing surface.
  • the sealing sleeve extends beyond the insulation at the end of the conductor. Due to the solidified sealing material, a homogeneous sealing surface is available for the sealing sleeve, on which the sealing sleeve rests against media all around under tension, without, for example, enclosing air chambers or free spaces.
  • the contact pressure in the sealing area is further increased by the crimp sleeve.
  • the flowable sealing material is preferably an adhesive. This can be applied in a flowable state around the crimping area and then solidified by curing.
  • the process can be carried out in a few simple processing steps.
  • the contact element and the seal can be mounted while the electrical conductor is being cut to length or attached.
  • the sealing material is applied in a defined amount. There is therefore no risk of sealing material flowing outside the desired areas. There is also no need for a separate, later process step for solidifying the sealing material.
  • the sealing sleeve has a length which is just sufficient to cover the crimping area and a small part of the insulation at the end of the conductor.
  • the method according to the invention relates to one in the Figs. 1 and 2
  • the stranded conductor 2 consists of a plurality of individual electrical conductors 3 and is surrounded by insulation 4.
  • the individual conductors 3 consist for example of aluminum or an alloy containing the same.
  • the insulation consists, for example, of silicone or polyvinyl chloride.
  • the stranded conductor 2 is stripped at its end 5.
  • the cable lug is crimped onto the end of the stranded conductor 2.
  • the crimping wings 8 and 9 are crimped around the electrical stranded conductor 2, while the crimp ring 10 is crimped around the end of the insulation 4 of the same.
  • the crimp ring 10 thus provides strain relief and kink protection for the individual electrical conductors 3.
  • the cable lug is made of copper, for example.
  • the crimping area created by the crimping is provided with a sealing material 7.
  • the sealing material is a material that is applied in a flowable state and then solidifies. In the example shown, the sealing material 7 is mainly in the area in which the two crimping wings 8 and 9 of the cable lug form an approximately V-shaped joint in the crimped state.
  • the joint is completely filled by the sealing material 7.
  • the crimping area is sealed by the sealing material.
  • the sealing material 7 can also be applied at other locations or around the entire circumference of the crimping area, if this is necessary in order to obtain the tubular smooth surface.
  • the sealing material 7 is advantageously an adhesive.
  • This can, for example, be a hot melt adhesive, an adhesive that cures by means of ultraviolet (UV) light, or a Be a two-part adhesive. The desired amount is applied to the crimping area in the flowable state.
  • the sealing material can also be another material that is initially flowable and then hardens, for example epoxy resin or silicone.
  • the tubular crimping area is provided with an elastic sealing sleeve 11.
  • the sealing sleeve 11 covers the entire crimping area up to the insulation 4 of the electrical conductor 2.
  • the elastic sealing sleeve 11 thus ensures the seal between the insulation 4 of the stranded conductor 2 and the crimping area of the contact element 6.
  • the sealing sleeve 11 has a tubular shape 11.
  • the elastic material is, for example, silicone.
  • the sealing sleeve 11 is dimensioned such that it rests against the crimping area under tension.
  • the sealing sleeve 11 can have sealing lips which are arranged around its inner diameter (not shown). The contact force and the hold of the sealing sleeve 11 on the crimping area can be further increased by the sealing lips.
  • a crimp sleeve 12 is also crimped around the sealing sleeve 11.
  • the crimping sleeve 12 has an interrupted ring shape, the interruption being closed or almost closed after crimping.
  • the crimp sleeve 12 and the sealing sleeve 11 can form a one-piece element in which the crimp sleeve is integrated into the sealing sleeve.
  • the crimp sleeve 12 can be embedded in the plastic material of the sealing sleeve.
  • the crimp sleeve 12 is advantageously made of metal.
  • the method for sealing the connection between the contact element and the electrical stranded conductor 2 can be carried out, for example, as follows: First, the sealing sleeve 11 is pushed onto the insulated stranded conductor 2. The end 5 of the electrical stranded conductor 2 is stripped and then 15 non-positively connected to the contact element 6 by crimping. The flowable sealing material 7, for example an adhesive, is then applied to the crimping area and, in particular, to the V-shaped joint created by the crimping. applied. The sealing material 7 is dosed in such a way that only the amount is applied that is necessary to create a tubular, smooth surface around the crimping area when the sealing material 7 has hardened or solidified. Finally, the sealing sleeve 11 is pushed onto the crimping area which has been smoothed in this way, so that the sealing sleeve 11 covers the entire crimping area up to the insulation 4 of the stranded conductor 2.
  • the flowable sealing material 7 for example an adhesive
  • the curing or solidification of the sealing material can take place by air drying, UV light or cooling before or during the assembly of the sealing sleeve 11.
  • the crimp sleeve 12 is then crimped around the sealing sleeve 11.
  • the crimp sleeve 12 can be pushed onto the sealing sleeve 11 after the above-mentioned work steps have been completed and crimped onto it.
  • the crimp sleeve 12 can be brought to the connection point together with the sealing sleeve 11, for example if the crimp sleeve 12 is already integrated into the sealing sleeve 11.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abdichtung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter und einem einen Crimpkontakt aufweisenden elektrischen Kontaktelement.
  • Insbesondere in der Automobilelektronik kommt eine Vielzahl von elektrischen Leitern, beispielsweise Litzenleitern, und mit diesen verbundenen Kontaktelementen aus elektrisch leitendem Material zum Einsatz. Elektrische Verbindungen müssen zwischen der Spannungsquelle, beispielsweise einer Batterie, und Aktuatoren, Sensoren, Steuerelementen usw. hergestellt werden. Beispielsweise in Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb oder Hybridantrieb gibt es eine zunehmende Anzahl von Kontaktelementen, an welche elektrische Leiter angeschlossen werden müssen. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um flexible isolierte Litzenleiter. Die Kontaktelemente sind Elemente aus Metall, beispielsweise Kabelschuhe, welche so beschaffen sind, dass sie an ein abisoliertes Leiterende gecrimpt oder mit diesem verschweißt werden können. Der Leiter und das Kontaktelement werden dabei kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden.
  • An der Verbindungsstelle zwischen der Leiterisolierung und dem mit dem abisolierten Leiterende verbundenen Kontaktelement kann ein unter anderem durch den Crimpvorgang bedingter Spalt bestehen, durch welchen die metallische Verbindung Leiter-Kontaktelement offen liegt. Dadurch können beispielsweise Sauerstoff oder Feuchtigkeit an den Leiter gelangen und zu Korrosion an demselben führen. Ebenso kann es bei Feuchtigkeitseinwirkung zu Kontaktkorrosion kommen, wenn Kontaktelement und Leiter aus unterschiedlichen Metallen (beispielsweise Aluminium und Kupfer) bestehen. Korrosion hat einen erhöhten Übergangswiderstand zwischen Leiter und Kontaktelement zur Folge und kann die Festigkeit der metallischen Verbindung beeinträchtigen. Weiterhin ist es möglich, dass Feuchtigkeit durch den Spalt zwischen dem Leiter und der Isolierung aufgrund von Kapillarwirkung in Leitungsrichtung vordringt.
  • Die Verbindungsstelle um das Ende der Isolierung und das Kontaktelement muß deshalb mediendicht abgedichtet werden.
  • Insbesondere bei gecrimpten Kabelschuhen wird oft ein Schrumpfschlauch um die Verbindungsstelle gebracht, wie es beispielsweise in der DE 33 19880 A1 beschrieben ist. Der Schrumpfschlauch wird dabei an seiner Innenseite beispielsweise mit einem Heißklebstoff versehen und zieht sich anschließend durch Erhitzen um die Verbindungsstelle zusammen.
  • Die Materialverbindung von Schrumpfschlauch und Klebstoff ist jedoch gegenüber starken Temperaturschwankungen, denen die Leiter und Kontaktelemente ausgesetzt sein können, nicht optimal beständig. Das Schrumpfschlauchverfahren hat außerdem den Nachteil, dass es relativ zeitaufwendig und kostspielig ist, da die für die Abdichtung der Verbindungsstelle zunächst der Schrumpfschlauch mit dem Klebstoff aufgebracht werden und anschließend ein Erhitzungsschritt stattfinden muß. Durch das Erhitzen kann außerdem das Problem entstehen, dass der Klebstoff verläuft und in Bereiche gerät, die sich außerhalb des Schrumpfschlauchs befinden.
  • Die WO2010/134450 A1 betrifft einen gegen Feuchtigkeit abgedichteten Stecker, an den ein isolierter Leiter angeschlossen ist. An den an seinem Ende von seiner Isolierung befreiten Leiter ist ein Kontaktelement angeschlossen, das an den Leiter angecrimpt ist. An der auf dem Leiter verbliebenen Isolierung ist ein den Leiter umgebener Dichtkörper angeordnet, der Dichtlippen aufweist, welche in die Isolierung des Leiters eingreifen. Der Dichtkörper hat auch an seiner Umfangsfläche radial abstehende Dichtlippen. Sie liegen in Montageposition an der inneren Wandung eines Verbindergehäuses an, welches das Ende des Leiters und mit Abstand auch das angecrimpte Kontaktelement umgibt und aus dem das Kontaktelement herausragt.
  • Aus der US 9,287,655 B2 geht ein Verfahren zum Ancrimpen eines Kontaktelements an einen Aluminium enthaltenden, isolierten elektrischen Leiter hervor. Das Kontaktelement wird an den abisolierten Leiter angecrimpt und es wird ein Dichtmaterial auf den eingebogenen Bereich des Crimpkontakts aufgetragen. Danach wird eine aus elastischem Material bestehende Hülse, die vorher auf die Isolierung des Leiters aufgeschoben worden ist, so weit in Richtung der Crimpverbindung verschoben, bis sie den Spalt zwischen dem angecrimpten Kontaktelement und der Isolierung des Leiters abdeck.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass eingangs geschilderte Verfahren so zu gestalten, dass eine einwandfreie Abdichtung des Crimpbereichs besteht, welche in wenigen einfachen Arbeitsschritten hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Mit diesem Verfahren wird auf den Bereich um den Crimpkontakt ein zunächst fließfähiges und anschließend verfestigtes Dichtmaterial aufgebracht. Insbesondere ist dann eine V-förmige Fuge, die beim Crimpen im Crimpbereich entsteht, von dem Dichtmaterial vollständig ausgefüllt. Mit dem verfestigten Dichtmaterial bildet der Crimpbereich eine homogene, glatte, zylinderförmige Dichtfläche. Auf der Dichtfläche wird die elastische Dichthülse festgelegt. Die Dichthülse erstreckt sich bis über die Isolierung am Leiterende. Durch das verfestigte Dichtmaterial steht für die Dichthülse eine homogene Dichtfläche zur Verfügung, auf welcher die Dichthülse unter Spannung rundum mediendicht anliegt, ohne beispielsweise Luftkammern oder Freiräume einzuschließen. Durch die Crimphülse wird der Anpressdruck im Dichtbereich weiter erhöht.
  • Das fließfähige Dichtmaterial ist vorzugsweise ein Klebstoff. Dieser kann in fließfähigem Zustand um den Crimpbereich aufgetragen und anschließend durch Aushärten verfestigt werden.
  • Das Verfahren ist in wenigen einfachen Bearbeitungsschritten durchführbar. Insbesondere können das Kontaktelement und die Abdichtung während des Ablängens oder Anschlagens des elektrischen Leiters montiert werden. Das Dichtungsmaterial wird in einer definierten Menge aufgetragen. Somit besteht nicht das Risiko, dass Dichtmaterial außerhalb der gewünschten Bereiche fließt. Es ist ebenfalls kein separater, späterer Prozeßschritt zum Verfestigen des Dichtmaterials notwendig. Die Dichthülse hat eine Länge, welche gerade ausreichend ist, um den Crimpbereich und einen kleinen Teil der Isolierung am Leiterende abzudecken.
  • Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand der Zeichnungen als Ausführungsbeispiel erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine mit dem Verfahren herstellbare Anordnung zur Abdichtung der Verbindungsstelle zwischen einem abisolierten Leiterende und einem Kabelschuh.
    • Fig. 2 die Einzelelemente der Anordnung nach Fig. 1.
  • Das Verfahren nach der Erfindung betrifft eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anordnung 1 mit einem als Kabelschuh ausgeführten Kontaktelement 6 und einem Litzenleiter 2. Der Litzenleiter 2 besteht aus einer Vielzahl von elektrischen Einzelleitern 3 und ist von einer Isolierung 4 umgeben. Die Einzelleiter 3 bestehen beispielsweise aus Aluminium oder einer dasselbe enthaltenden Legierung. Die Isolierung besteht beispielweise aus Silikon oder Polyvinylchlorid. Der Litzenleiter 2 ist an seinem Ende 5 abisoliert.
  • Der Kabelschuh ist an ist an das Ende des Litzenleiters 2 angecrimpt. Die Crimpflügel 8 und 9 sind um den elektrischen Litzenleiter 2 gecrimpt, während der Crimpring 10 um das Ende der Isolierung 4 desselben gecrimpt ist. Der Crimpring 10 sorgt somit für eine Zugentlastung und einen Knickschutz der elektrischen Einzelleiter 3. Der Kabelschuh besteht beispielsweise aus Kupfer. Der durch das Crimpen entstandene Crimpbereich ist mit einem Dichtmaterial 7 versehen. Das Dichtmaterial ist ein in fließfähigem Zustand aufgebrachtes, sich anschließend verfestigendes Material. In dem dargestellten Beispiel befindet sich das Dichtmaterial 7 hauptsächlich in dem Bereich, in welchem die beiden Crimpflügel 8 und 9 des Kabelschuhs in gecrimptem Zustand eine etwa V-förmige Fuge bilden. Die Fuge wird von dem Dichtmaterial 7 vollständig ausgefüllt. Dadurch entsteht eine zylinder- oder rohrförmige, rundum glatte und homogene Fläche um den Crimpbereich. Gleichzeitig wird der Crimpbereich durch das Dichtmaterial abgedichtet. Das Dichtmaterial 7 kann auch an anderen Stellen oder um den gesamten Umfang des Crimpbereichs herum aufgetragen sein, falls dies erforderlich ist, um die rohrförmige glatte Fläche zu erhalten.
  • Das Dichtmaterial 7 ist mit Vorteil ein Klebstoff. Dies kann beispielsweise ein Heißklebstoff, ein durch ultraviolettes (UV) Licht härtender Klebstoff oder ein Zweikomponentenklebstoff sein. Dieser wird im fließfähigen Zustand in der gewünschten Menge auf den Crimpbereich aufgetragen. Das Dichtmaterial kann auch ein anderes zunächst fließfähiges und anschließend aushärtendes Material sein, beispielsweise Epoxidharz oder Silikon.
  • Der rohrförmige Crimpbereich ist mit einer elastischen Dichthülse 11 versehen. Die Dichthülse 11 deckt den gesamten Crimpbereich bis über die Isolierung 4 des elektrischen Leiters 2 ab. Die elastische Dichthülse 11 sorgt somit für die Abdichtung zwischen der Isolierung 4 des Litzenleiters 2 und dem Crimpbereich des Kontaktelements 6. Die Dichthülse 11 hat eine rohrartige Form 11. Das elastische Material ist beispielsweise Silikon. Die Dichthülse 11 ist derart dimensioniert, dass sie unter Spannung an dem Crimpbereich anliegt. Weiterhin kann die Dichthülse 11 Dichtlippen aufweisen, die um ihren Innendurchmesser angeordnet sind (nicht dargestellt). Durch die Dichtlippen können die Anlagekraft und der Halt der Dichthülse 11 auf dem Crimpbereich weiter erhöht werden.
  • Eine Crimphülse 12 ist außerdem um die Dichthülse 11 gecrimpt. Dadurch wird die Anlagekraft der Dichthülse 11 auf dem Crimpbereich zwischen dem Kontaktelement 6 und dem elektrischen Litzenleiter 2 weiter erhöht und die Dichthülse besser auf ihrer gewünschten Position festgelegt. Die Verbindung ist dadurch besonders mechanisch robust. Die Crimphülse 12 hat eine unterbrochene Ringform, wobei die Unterbrechung nach dem Crimpen geschlossen bzw. nahezu geschlossen ist. Nach einer Variante können die Crimphülse 12 und die Dichthülse 11 ein einteiliges Element bilden, bei welchem die Crimphülse in die Dichthülse integriert ist. Beispielsweise kann die Crimphülse 12 in das Kunststoffmaterial der Dichthülse eingebettet sein. Die Crimphülse 12 besteht mit Vorteil aus Metall.
  • Das Verfahren zur Abdichtung der Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem elektrischen Litzenleiter 2 kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:
    Zunächst wird die Dichthülse 11 auf den isolierten Litzenleiter 2 aufgeschoben. Das Ende 5 des elektrischen Litzenleiters 2 wird abisoliert und dann 15 durch Crimpen kraftschlüssig mit dem Kontaktelement 6 verbunden. Auf den Crimpbereich und insbesondere in die V-förmige Fuge, die durch das Crimpen entstanden ist, wird anschließend das fließfähige Dichtmaterial 7, beispielsweise ein Klebstoff, aufgetragen. Das Dichtmaterial 7 wird so dosiert, dass nur die Menge aufgetragen wird, die notwendig ist, um eine rohrförmige, glatte Fläche um den Crimpbereich zu schaffen, wenn das Dichtmaterial 7 ausgehärtet bzw. verfestigt ist. Abschließend wird die Dichthülse 11 auf den so geglätteten Crimpbereich geschoben, so dass die Dichthülse 11 den gesamten Crimpbereich bis über die Isolierung 4 des Litzenleiters 2 abdeckt.
  • Das Aushärten bzw. Verfestigen des Dichtmaterials kann durch Lufttrocknen, UV-Licht oder Abkühlen vor oder während der Montage der Dichthülse 11 geschehen.
  • Danach wird die Crimphülse 12 um die Dichthülse 11 gecrimpt. Die Crimphülse 12 kann dabei nach dem Fertigstellen der oben aufgeführten Arbeitsschritte auf die Dichthülse 11 geschoben und auf dieser gecrimpt werden. Alternativ kann die Crimphülse 12 gemeinsam mit der Dichthülse 11 auf die Verbindungsstelle gebracht werden, beispielweise wenn die Crimphülse 12 bereits in die Dichthülse 11 integriert ist.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Abdichtung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem von einer Isolierung (4) umgebenen elektrischen Leiter (2) und einem einen Crimpkontakt aufweisenden elektrischen Kontaktelement (6), mit welchem das Ende des Leiters (2) von seiner Isolierung (4) befreit wird und mit welchem am Ende (5) des Leiters (2) das elektrische Kontaktelement (6) durch Crimpen befestigt wird, wobei
    - zunächst auf den isolierten Leiter (2) eine elastische Dichthülse (10) aufgeschoben wird,
    - danach das Ende des elektrischen Leiters (2) abisoliert und durch Crimpen in einem Crimpbereich kraftschlüssig mit dem Kontaktelement (6) verbunden wird,
    - anschließend um den Crimpbereich ein fließfähiges Dichtmaterial (7) aufgetragen und verfestigt wird, so dass eine homogene, zylinderförmige Fläche entsteht,
    - daraufhin die elastische Dichthülse (11) auf die zylinderförmige Fläche des Dichtmaterials (7) aufgeschoben wird, so dass sich die Dichthülse (11) über die zylinderförmige Fläche des Dichtmaterials (7) und die Isolierung (4) des Leiters (2) erstreckt,
    - dadurch gekennzeichnet
    dass abschließend eine zusätzliche Crimphülse (12) um die Dichthülse (11) gecrimpt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtmaterial ein Klebstoff verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dichthülse (10) verwendet wird, die an ihrer inneren Oberfläche radial um ihren Innendurchmesser angeordnete Dichtlippen aufweist.
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