EP3709455A1 - Verbindungsanordnung, kontaktelement und verfahren zum herstellen einer verbindung - Google Patents

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EP3709455A1
EP3709455A1 EP19162166.3A EP19162166A EP3709455A1 EP 3709455 A1 EP3709455 A1 EP 3709455A1 EP 19162166 A EP19162166 A EP 19162166A EP 3709455 A1 EP3709455 A1 EP 3709455A1
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EP
European Patent Office
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contact element
electrical conductor
end section
connection
electrical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19162166.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Gruber
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Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Rosenberger Hochfrequenztechnik GmbH and Co KG
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Publication date
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    • H01R4/50—Clamped connections, spring connections utilising a cam, wedge, cone or ball also combined with a screw
    • H01R4/5033—Clamped connections, spring connections utilising a cam, wedge, cone or ball also combined with a screw using wedge or pin penetrating into the end of a wire in axial direction of the wire

Definitions

  • the invention relates to a connection arrangement comprising an electrical cable and a contact element connected to a free end of an electrical conductor of the cable, according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to an electrical connector comprising a connecting arrangement.
  • the invention also relates to a method for establishing a connection between an electrical conductor of an electrical cable and a contact element, according to the preamble of claim 11.
  • the invention also relates to a device for producing a connection arrangement according to the preamble of claim 15.
  • Contact elements are used to make contact with an electrical conductor of an electrical cable.
  • the contact elements can in particular be contact elements of a plug connector which are provided for contacting a further plug connector (hereinafter also referred to as “mating connector”).
  • connection technologies are associated with mechanical and electrical disadvantages.
  • the process time required for soldering reduces the throughput in the manufacture of the connector, which can be uneconomical, especially in the context of mass production.
  • the additional production means for example solder or a crimp sleeve
  • increase the costs in production With regard to a soldering process, the necessary heat input into the connection arrangement can also be problematic.
  • a coaxial plug connector in which a press pin of a two-part inner conductor contact element is introduced into a hole in the end face of the inner conductor in order to contact the inner conductor of a coaxial cable.
  • the outer diameter of the press pin and the inner diameter of the bore in the inner conductor of the cable are designed in such a way that the press pin radially expands the inner conductor as it penetrates, resulting in a press fit between the inner conductor of the cable and a sleeve surrounding the inner conductor.
  • the press fit thus forms a non-positive connection between the inner conductor of the cable and the inner conductor contact element.
  • the object of the present invention is to provide an improved connection arrangement which is easy to manufacture and whose electrical properties are particularly suitable for use in high-frequency technology.
  • the present invention is also based on the object of creating an improved contact element for connection to an electrical conductor of an electrical cable, which is easy to manufacture and has electrical properties that are advantageous in particular for high-frequency technology.
  • a connection arrangement comprising an electrical cable and a contact element connected to a free end of an electrical conductor of the cable.
  • the contact element penetrates with a first end section into an end face of the free end of the electrical conductor.
  • the contact element preferably penetrates the electrical conductor with its first end section along an axial direction with respect to the longitudinal axis of the electrical conductor.
  • the contact element according to the invention can also be referred to as a “pin”.
  • the free end of the electrical conductor can in particular be a plug-side end of the electrical conductor that is to be connected to the contact element of a plug connector.
  • the electrical conductor is preferably made of copper or aluminum.
  • At least one area of the first end section of the contact element is directly materially connected to the electrical conductor.
  • a “direct material connection” is to be understood as meaning that the material connection between the first end section of the contact element and the electrical conductor takes place without the aid of a further material.
  • no welding or soldering additives e.g. solder
  • a material connection with the electrical conductor without the use of welding or soldering additives is thus provided in at least one area of the first end section of the contact element.
  • no adhesive or the like is provided for the direct material connection.
  • the material connection is preferably a material connection that was generated without the supply of external heat or without the use of external heat sources (e.g. laser, induction furnace, etc.).
  • the material connection is particularly preferably produced by frictional heat when the contact element is introduced into the electrical conductor.
  • the area of the first end section of the contact element is at least partially directly cohesive with an inner section of the electrical Head connected.
  • the first end section makes direct material contact with the electrical conductor on its end face, at least in some areas.
  • first end section of the contact element is directly materially connected to the electrical conductor.
  • the first end section of the contact element is particularly preferably at least approximately completely, and very particularly preferably completely, directly connected to the electrical conductor in a materially bonded manner.
  • additional manufacturing means for example an additional solder
  • the contact element is connected to the free end of the electrical conductor in such a way that the contact element does not contact an outer circumference of the electrical conductor.
  • a crimp sleeve or some other sleeve for mechanically connecting the contact element to the electrical conductor can be dispensed with.
  • connection arrangement can be very small compared to the prior art, in particular since additional manufacturing means and a sleeve for pressing the electrical conductor with the contact element can be dispensed with.
  • An (electrical and mechanical) connection or contact between the first end section of the contact element and the electrical conductor can be provided exclusively in the inner region of the electrical conductor. However, it can optionally also be provided that the first end section of the contact element makes contact with the end face of the free end of the electrical conductor.
  • an electrical plug connector equipped with the connection arrangement can be made smaller. Simultaneously Due to the avoidance of a jump in diameter in the connection area, an advantageous use of the connection arrangement in high-frequency technology can be made possible without the need for complex impedance adaptations.
  • the electrical conductor is designed as an inner conductor of the cable and the contact element is designed as an inner conductor contact element of a plug connector.
  • the connector can be, for example, a plug, a socket, a coupler or an adapter.
  • the term "plug connector" used in the context of the invention is representative of all variants.
  • the electrical cable can be designed as a coaxial cable.
  • the coaxial cable can have a single inner conductor which is sheathed by a dielectric and finally surrounded by an outer conductor in order to shield the inner conductor electromagnetically.
  • the invention can be used with a so-called corrugated cable.
  • the corrugated jacket cable can in particular have a corrugated jacket made of copper, a dielectric made of PE foam and an inner conductor made of aluminum.
  • an unshielded electrical cable can also be provided.
  • electrical cables can also be provided which have more than one inner conductor, for example twisted pair cables with twisted wire pairs or parallel pair cables or other multi-core cables. It can then be provided to connect at least one of the wires or one of the inner conductors to a contact element according to the invention, preferably to connect all wires or inner conductors to a respective contact element according to the invention.
  • the contact element is designed in one piece.
  • the first end section of the contact element which is provided for the mechanical and electrical connection to the electrical conductor, can preferably be formed in one piece with the rest of the contact element.
  • a multi-component solution such as a sleeve surrounding the first end section, can thus be dispensed with.
  • the contact element can have a second end section which is arranged at the other end of the contact element.
  • the second end section can be designed for connection to a contact element of a mating connector or for connection to another electrical component, for example a component on an electrical circuit board.
  • a middle section of the contact element can be provided between the first end section and the second end section, for example for mechanically fixing the contact element in a connector housing.
  • the outer diameter of the contact element corresponds to the outer diameter of the electrical conductor at least in a central section adjoining the first end section of the contact element. It can also be provided that the outer diameter of the contact element in its second end section corresponds to the outer diameter of the electrical conductor.
  • a connector equipped with a corresponding connection arrangement can be designed to be smaller than the known connectors of the prior art, while at the same time being well suited for high-frequency technology.
  • an outer conductor contact element surrounding the contact element for example an outer housing of a plug connector, has a constant cross section in an axial section that radially surrounds the end section of the contact element.
  • connection arrangement only locally limited heating occurs as a rule - a possibly harmful heat input can be avoided. Furthermore, a gas-tight connection can be particularly suitable for providing robust plug connectors which can be used safely and for a long time even under adverse conditions, for example in vehicles.
  • connection between the first end section of the contact element and the free end of the electrical conductor comprises a form-fitting connection.
  • a form-fitting connection between the first end section of the contact element and the free end of the electrical conductor can also be advantageous.
  • the cross section of the first end section tapers in the direction of the free end of the first end section.
  • a tapering of the cross section of the first end section in the direction of its free end can be particularly suitable for establishing the connection, since the contact element can then be introduced into the free end of the electrical conductor in the manner of a wedge comparatively easily.
  • the first end section of the contact element is shaped conically.
  • first end section of the contact element can be conically shaped in such a way that the cross section or the diameter of the first end section decreases or narrows in the direction of the free end of the first end section.
  • a conical shape of the penetration region or of the first end section of the contact element can promote complete penetration of the first end section of the contact element into the inner region of the electrical conductor.
  • a conical geometry can also generate a comparatively large amount of friction when the first end section of the contact element is joined to the electrical conductor and thus promote a material bond.
  • the free end of the first end section of the contact element has a point or a rounding.
  • a point or a rounding may be advantageous in order to advantageously introduce the first end section into the electrical conductor.
  • the first end section of the contact element has at least one radial shoulder, preferably at least one radial cut edge and / or an undercut.
  • Radial shoulders in the first end section, behind which displaced material of the electrical conductor can collect, can be particularly suitable for an optimized form-fitting fastening.
  • a radial edge can e.g. B. form an undercut and thereby claw into the electrical conductor.
  • Cutting edges and / or undercuts can also be particularly well suited for specifically scraping off material of the electrical conductor in the course of the introduction of the first end section from the electrical conductor, which material can then collect behind the undercut.
  • a completely or at least regionally separated metal chip can be produced by a cut edge, which then at least partially fills the recess of an undercut and can thereby enable or optimize a form-fitting connection.
  • the metal chip can also promote an additional material bond.
  • the first end section of the contact element has a coating.
  • the coating consists of a material that promotes an integral connection.
  • a coating made of a material with a lower melting temperature than that of the material of the contact element and that of the material of the electrical conductor can be provided.
  • the melting temperature of the material of the coating can, however, also be higher or correspond to the melting temperature of the material of the contact element and that of the material of the electrical conductor.
  • Coating the first end section of the contact element can, for example, facilitate the penetration of the first end section into the electrical conductor.
  • the mechanical connection and the electrical connection can be improved by a coating.
  • a coating made of silver or made of a material with a similar melting temperature and comparable electrical properties can be provided.
  • the electrical conductor can then preferably be formed from aluminum or a material with a similar melting temperature and comparable electrical properties.
  • the invention also relates to a contact element for connection to a free end of an electrical conductor of an electrical cable, having a contact body with a first end section, the first end section being designed to penetrate into an end face of the free end of the electrical conductor.
  • the contact element is designed such that at least a partial section of the first end section of the contact body can be connected directly to the first conductor in a materially bonded manner.
  • the contact element does not have a sleeve (for example a compression sleeve) in order to contact and press the electrical conductor on its outer circumference.
  • a sleeve for example a compression sleeve
  • Such a sleeve would lead to the contact element jamming with the electrical conductor while the contact element penetrates the electrical conductor, so that a sufficiently high pressure or a sufficiently high relative speed for the direct material connection of the contact element to the electrical conductor cannot be achieved.
  • the contact body can be designed in such a way that it does not contact an outer circumference of the electrical conductor when the first end section of the contact body is connected to the electrical conductor.
  • the contact element can preferably have a specific tip geometry in its first end section in order to be able to advantageously penetrate into the end face of the free end of the electrical conductor.
  • the invention also relates to an electrical connector, comprising a connection arrangement according to the statements above and below.
  • the invention preferably relates to an electrical connector, comprising a connection arrangement with an electrical cable and a contact element connected to a free end of the electrical conductor of the cable, the contact element penetrating the electrical conductor with a first end section in the axial direction with respect to the longitudinal axis of the electrical conductor. It can be provided that at least one area of the first end section of the contact element is directly materially connected to the electrical conductor.
  • the contact element is preferably connected to the free end of the electrical conductor in such a way that the contact element does not contact an outer circumference of the electrical conductor.
  • the invention is not restricted to a specific design of a plug connector or to a specific electrical cable.
  • the invention is particularly suitable for electrical cables or for cable connectors for high-frequency technology, in particular for use in communication technology and / or in vehicles.
  • the use of the invention with cable connectors in the high-voltage range can also be advantageous.
  • a cable connector according to the invention can, for example, be a PL connector, BNC connector, TNC connector, SMBA (FAKRA) connector, N connector, 7-16 connector, SMA connector, SMB connector, SMS connector, SMC connector , SMP connectors, BMS connectors, HFM connectors, HSD connectors, H-MTD connectors, BMK connectors, mini-coax connectors or Makax connectors.
  • SMBA FAKRA
  • the invention also relates to a method for establishing a connection between an electrical conductor of an electrical cable and a contact element, according to which the contact element is introduced with a first end section into an end face of a free end of the electrical conductor. It is provided that the first end section of the contact element is introduced into the free end of the electrical conductor at such a high pressure and / or at such a high relative speed that the first end section of the contact element is caused by the high pressure and / or the high relative speed and the electrical conductor are at least partially materially connected to one another.
  • the first end section of the contact element is preferably introduced or shot into the free end of the electrical conductor at such a speed that a cold-welded connection is created between the first end section and the electrical conductor.
  • a method for producing a joint connection between a contact element and an electrical conductor can thus be provided, in which, when producing the connection, complex plug-in contacts, thermal welding processes, ultrasonic welding or soldering are preferably dispensed with.
  • the high relative speed is based on a high linear speed and / or on a high angular speed.
  • a high (relative) linear speed can be superimposed with a rotary movement.
  • a superimposition of the axial movement by a rotary movement can be advantageous in order to further increase the local heating that occurs during the introduction of the contact element into the electrical conductor in order to optimize an integral connection.
  • first end section of the contact element is provided with a coating or additional solder is introduced into the connection in a conventional manner, a rotary movement for generating frictional heat can be advantageous.
  • the contact element is introduced into the free end of the electrical conductor in such a way that the contact element does not contact an outer circumference of the electrical conductor when the first end section is in its end position in the electrical conductor.
  • the first end section of the contact element can preferably be introduced into the end face of the electrical conductor in such a way that a gas-tight connection is created.
  • a cold welding process can particularly preferably be provided in order to connect the contact element to the electrical conductor.
  • the free end of the electrical conductor forms a completely closed end face which is broken through by the introduction of the first end section of the contact element.
  • the end face of the electrical conductor preferably has no bore.
  • the unprocessed end face of an electrical conductor designed as a stranded wire should also fall under the term "completely closed end face".
  • the free end of the electrical conductor has a centering hole on the end face, the diameter of which is greater than the depth of the hole.
  • the first end section of the contact element is introduced into the free end of the electrical conductor in such a way that a positive connection also results.
  • a form-fitting and / or an indirect material connection are provided in addition to the region-wise direct material connection.
  • the first end section of the contact element is introduced into the free end of the electrical conductor in such a way that the contact element strikes with a radial recess on the end face of the free end of the electrical conductor.
  • the first end section of the contact element is preferably introduced into the free end of the electrical conductor in such a way that the first end section is located completely within the electrical conductor when the contact element is in its axial end position in the electrical conductor.
  • the high relative speed is a speed of at least 5 m / s, preferably at least 10 m / s, particularly preferably at least 20 m / s, more preferably at least 30 m / s and very particularly preferably at least 40 m / s, is provided.
  • the contact element can preferably be accelerated to achieve a corresponding speed pneumatically.
  • a mechanical solution for example the pretensioning and releasing of a spring, can also be provided.
  • an electromagnetic or electrodynamic solution for example using the Lorentz force, can be used to accelerate the contact element.
  • a chemical or thermodynamic (e.g. pyrotechnic) solution for example a controlled explosion, can also be provided.
  • the invention also relates to a device for producing a connection arrangement according to the statements above and below.
  • the device has means for introducing the contact element with its first end section at least in some areas with a material fit into an end face of the free end of the electrical conductor at high speed and / or with high mechanical force.
  • a material connection can occur due to the friction between the first end section of the contact element and the electrical conductor. In contrast to friction welding, apart from local heating in the micro range, there is usually no high heating of the connection.
  • a contact element with a first end section for connection to the free end of the electrical conductor can advantageously be shot into the end face of the electrical conductor by means of the device and thereby connected to it.
  • the high speed creates a material bond.
  • the means are designed as pneumatic, electromagnetic, pyrotechnic or gravitation-supported means or that a means driven by spring force is provided to insert the contact element with its first end section into the face of the free end of the electrical conductor shoot in.
  • any means can be provided in order to introduce the first end section into the end face of the free end of the electrical conductor.
  • the means mentioned are only to be understood as examples.
  • connection arrangement according to the invention can of course also be advantageously implemented for the contact element according to the invention, the electrical connector, the method and the device - and vice versa. Furthermore, benefits that are already related to of the connection arrangement according to the invention were also to be understood in relation to the contact element according to the invention, the electrical connector, the method and the device - and vice versa.
  • FIG. 1 shows in a perspective sectional view an electrical connector 100 according to the prior art.
  • the electrical plug connector 100 has a connection arrangement 101 which comprises an electrical cable 1, in the exemplary embodiment a corrugated cable, and a contact element 102 connected to a free end 2.1 of an electrical conductor 2, in this case the inner conductor of the cable 1.
  • the Electrical cable 1 has a dielectric 3 which envelops the inner conductor or the electrical conductor 2 and electrically separates it from an outer conductor 4 of the cable 1.
  • the electrical connector 100 furthermore has an electrically conductive outer housing 103, which is electrically connected to the outer conductor 4 of the electrical cable 1.
  • connection arrangement 101 of the prior art is electrically and mechanically connected to the electrical conductor 2 or the inner conductor of the cable 1 by means of a soldered connection.
  • the contact element 102 also includes the free end 2.1 of the electrical conductor 2 on its outer circumference. The remaining space is filled with a solder.
  • a crimp connection can also be an alternative to a soldered connection.
  • Another alternative known from the prior art can be to introduce the contact element 102 into an end face 2.2 of the free end 2.1 of the electrical conductor 2 along a bore (not shown) in order to displace the material of the electrical conductor 2 radially outward in order to establish a non-positive connection with a sleeve surrounding the electrical conductor 2.
  • the problem arises that the establishment of the connection is comparatively complex and there is also a jump in diameter in the connection area. Due to the changed cross section, impedance matching may be necessary, which can significantly increase the dimensions of the connector 100 overall.
  • Figure 2 shows an electrical plug connector 5 according to the invention, comprising a connection arrangement 6 according to the invention Figure 1 already described corrugated cable.
  • the contact element 7 penetrates with its first end section 7.1 into the end face 2.2 of the free end 2.1 of the electrical conductor 2 or the inner conductor of the cable 1.
  • the contact element 7 is connected to the free end 2.1 of the electrical conductor 2 in such a way that the contact element 7 does not contact an outer circumference of the electrical conductor 2.
  • the Contact body 7.4 of the contact element 7 does not cover the outer circumference of the electrical conductor 2.
  • a preferred use of the invention provides that the electrical conductor 2 is designed as an inner conductor of the cable 1 and the contact element 7 is designed as an inner conductor contact element of the plug connector 5, as shown.
  • the plug connector 5 can have an electrically conductive outer housing 8 and in principle can be designed as desired.
  • the exposed second end section 7.5 of the contact element can be designed to contact a contact element of a mating connector.
  • the contact element 7 can advantageously be formed in one piece.
  • a sleeve or a sleeve-shaped projection of the contact element 102 can be dispensed with. Furthermore, there is no need to add additional solder to the connection.
  • an outer conductor contact element surrounding the contact element 7, in this case the electrically conductive outer housing 8 of the plug connector 5, can have a constant cross section in an axial section which radially surrounds the first end section 7.1 of the contact element 7 (not shown in the exemplary embodiment).
  • connection between the first end section 7.1 of the contact element 7 and the free end 2.1 of the electrical conductor 2 is an at least regionally directly material connection, ie a material connection without additional welding or soldering additives. It is preferably a cold-welded connection, in particular a gas-tight connection.
  • the connection between the first end section 7.1 of the contact element 7 and the free end 2.1 of the electrical conductor 2 is also preferably a form-fitting connection.
  • the first end section 7.1 is introduced into the end face 2.2 of the free end 2.1 of the electrical conductor 2. This is done with such a high pressure and / or with such a high relative speed that the high pressure and / or the high relative speed causes the first end section 7.1 of the contact element 7 and the electrical conductor 2 to be at least partially materially connected to one another.
  • the first end section 7.1 of the contact element 7 is also introduced into the electrical conductor 2 in such a way that the contact element 7 does not contact the outer circumference of the electrical conductor 2 when the first end section 7.1 is in its end position in the electrical conductor 2.
  • the end position is preferably an axial position in which the contact element 7 has penetrated completely into the electrical conductor 2 with its first end section 7.1. However, it can also be an axial position in which the contact element 7 has not completely penetrated the electrical conductor 2 with its first end section 7.1 and a distance between the end face 2.2 of the free end 2.1 of the electrical conductor 2 and the central section 7.2 of the contact element 7 remains.
  • the free end 2.1 of the electrical conductor 2 is introduced into an initially still completely closed end face 2.2, which is only broken through when the first end section 7.1 of the contact element 7 is introduced.
  • a hole in the end face 2.2 is therefore not absolutely necessary.
  • a bore in particular a center bore, can also be provided.
  • an axial movement in the axial direction which extends along a longitudinal axis L of the electrical cable 1, can occur when the first end section 7.1 of the contact element 7 is introduced into the electrical conductor 2 be superimposed with a rotational movement of the contact element 7.
  • the corresponding frictional energy can promote the creation of a material connection.
  • a device 9 can be provided which has means to introduce the contact element with its first end section 7.1 at least partially cohesively into the end face 2.2 of the free end 2.1 of the electrical conductor 2 at high speed and / or with high mechanical force .
  • the means can be designed as pneumatic, electromagnetic, pyrotechnic or gravitational means in order to accelerate the contact element 7 sufficiently. It can also be provided that a means driven by spring force shoots the contact element 7 with its first end section 7.1 into the end face 2.2 of the free end 2.1 of the electrical conductor 2.
  • a device 9 with a pneumatic means is shown as an example, which is designed as a compressed air cannon 10 for shooting in the contact element 7.
  • the cross section of the first end section 7.1 tapers in the direction of the free end 7.3 of the first end section 7.1, in particular that the first end section 7.1 of the contact element 7 is conically shaped.
  • a corresponding design is in all the exemplary embodiments Figures 2 to 12 shown. Especially those in the Figures 5 to 7 shown embodiments show different variants of an advantageous conical shape of the first end section.
  • the free end 7.3 of the first end section 7.1 of the contact element 7 can, for example, have a rounding 11 (cf. e.g. Figure 3 ) or a tip 12 (see e.g. Figure 4 ).
  • the first end section 7.1 of the contact element 7 can have at least one radial shoulder 13, preferably at least one radial cutting edge 14 and / or an undercut 15.
  • the embodiments of Figures 8 to 11 show, by way of example, different variants with corresponding radial shoulders 13 which enable the contact element 7 to claw into the electrical conductor 2.
  • the illustrated tip 12 of the free end 7.3 can have a corresponding radial shoulder 13.
  • Figure 11 shows an embodiment of the invention in which a radial cutting edge 14 with an undercut 15 is provided.
  • Figure 12 shows an enlarged detail in a sectional view.
  • a chip 16 of the electrical conductor 2 can be completely or partially scraped off by means of the cutting edge 14.
  • the chip 16 can then be conveyed into the undercut 15, as a result of which a form-fitting and / or material connection can be produced and optimized.
  • the first end section 7.1 of the contact element 7 has a coating, preferably a coating made of a material with a lower melting temperature than that of the material of the contact element 7 and that of the material of the electrical conductor 2.
  • a silver coating be provided, which is applied to a contact element 7 made of brass.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine] Verbindungsanordnung (6), umfassend ein elektrisches Kabel (1) und ein mit einem freien Ende (2.1) eines elektrischen Leiters (2) des Kabels (1) verbundenes Kontaktelement (7), wobei das Kontaktelement (7) mit einem ersten Endabschnitt (7.1) in eine Stirnfläche (2.2) des freien Endes (2.1) des elektrischen Leiters (2) eindringt. Es ist vorgesehen, dass zumindest ein Bereich des ersten Endabschnitts (7.1) des Kontaktelements (7) unmittelbar stoffschlüssig mit dem elektrischen Leiter (2) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung, umfassend ein elektrisches Kabel und ein mit einem freien Ende eines elektrischen Leiters des Kabels verbundenes Kontaktelement, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Kontaktelement zur Verbindung mit einem freien Ende eines elektrischen Leiters eines elektrischen Kabels, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
  • Die Erfindung betrifft auch einen elektrischen Steckverbinder, umfassend eine Verbindungsanordnung.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter eines elektrischen Kabels und einem Kontaktelement, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Verbindungsanordnung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
  • Zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters eines elektrischen Kabels werden Kontaktelemente verwendet. Bei den Kontaktelementen kann es sich insbesondere um Kontaktelemente eines Steckverbinders handeln, die zur Kontaktierung mit einem weiteren Steckverbinder (nachfolgend auch als "Gegensteckverbinder" bezeichnet) vorgesehen sind.
  • Beispielsweise ist es bekannt, den Innenleiter eines Koaxialkabels mittels einer Löt- oder Crimpverbindung mit einem Innenleiter-Kontaktelement eines Koaxialsteckverbinders zu verbinden.
  • Diese Verbindungstechnologien sind allerdings mit mechanischen und elektrischen Nachteilen verbunden. So reduziert beispielsweise die für das Löten erforderliche Prozesszeit den Durchsatz bei der Herstellung der Steckverbinder, was insbesondere im Rahmen einer Massenfertigung unwirtschaftlich sein kann. Ferner erhöhen die zusätzlichen Fertigungsmittel (zum Beispiel Lot oder eine Crimphülse) die Kosten bei der Produktion. Hinsichtlich eines Lötvorgangs kann ferner der nötige Wärmeeintrag in die Verbindungsanordnung problematisch sein.
  • Aus der gattungsgemäßen US 2016/0079688 A1 ist ein koaxialer Steckverbinder bekannt, bei dem zur Kontaktierung des Innenleiters eines Koaxialkabels ein Pressstift eines zweiteiligen Innenleiter-Kontaktelements in eine stirnseitige Bohrung des Innenleiters eingebracht wird. Der Außendurchmesser des Pressstifts und der Innendurchmesser der Bohrung in dem Innenleiter des Kabels sind dabei derart ausgelegt, dass der Pressstift den Innenleiter durch sein Eindringen radial aufweitet, wodurch es zwischen dem Innenleiter des Kabels und einer den Innenleiter umschließenden Hülse zu einer Presspassung kommt. Die Presspassung bildet damit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Innenleiter des Kabels und dem Innenleiter-Kontaktelement. Die in der US 2016/0079688 A1 offenbarte Verbindungsanordnung vermag damit einige der vorstehend genannten Nachteile der herkömmlichen Löt- oder Crimpverbindungen zu umgehen.
  • Allerdings ist die am Innenleiter des Kabels erforderliche Bohrung fertigungstechnisch nur schwierig einzubringen. Ferner erfordert die Lösung der US 2016/0079688 A1 einen zweiteiligen Aufbau des Kontaktelements, was die Logistikkosten wiederum erhöht.
  • Schließlich eignet sich die aus der US 2016/0079688 A1 bekannt gewordene Steckverbindung auch nicht ohne Weiteres für die Hochfrequenztechnik, da der Durchmessersprung aufgrund der auf den Innenleiter aufgebrachten Hülse zu einer Impedanzfehlanpassung führen kann.
  • In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Verbindungsanordnung bereitzustellen, die einfach zu fertigen ist und deren elektrische Eigenschaften sich insbesondere zur Verwendung in der Hochfrequenztechnik eignen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kontaktelement zur Verbindung mit einem elektrischen Leiter eines elektrischen Kabels zu schaffen, das einfach zu fertigen ist und insbesondere für die Hochfrequenztechnik vorteilhafte elektrische Eigenschaften aufweist.
  • Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Steckverbinder bereitzustellen, der eine verbesserte Verbindungsanordnung aufweist.
  • Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein vorteilhaftes Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter eines elektrischen Kabels und einem Kontaktelement bereitzustellen, das die bekannten Nachteile des Stands der Technik zumindest verringert.
  • Die Aufgabe wird für die Verbindungsanordnung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Kontaktelements wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 9 und für den elektrischen Steckverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 11 und betreffend die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst.
  • Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
  • Es ist eine Verbindungsanordnung vorgesehen, umfassend ein elektrisches Kabel und ein mit einem freien Ende eines elektrischen Leiters des Kabels verbundenes Kontaktelement. Das Kontaktelement dringt mit einem ersten Endabschnitt in eine Stirnfläche des freien Endes des elektrischen Leiters ein.
  • Somit kann eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem elektrischen Leiter, vorzugsweise einem Innenleiter eines elektrischen Kabels, erzeugt werden.
  • Vorzugsweise dringt das Kontaktelement mit seinem ersten Endabschnitt entlang einer Axialrichtung bezüglich der Längsachse des elektrischen Leiters in den elektrischen Leiter ein.
  • Das erfindungsgemäße Kontaktelement kann auch als "Pin" bezeichnet werden.
  • Bei dem freien Ende des elektrischen Leiters kann es sich insbesondere um ein steckerseitiges Ende des elektrischen Leiters handeln, das mit dem Kontaktelement eines Steckverbinders verbunden werden soll.
  • Vorzugsweise ist der elektrische Leiter aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest ein Bereich des ersten Endabschnitts des Kontaktelements unmittelbar stoffschlüssig mit dem elektrischen Leiter verbunden ist.
  • Unter einer "unmittelbaren stoffschlüssigen Verbindung" ist im Rahmen der Erfindung zu verstehen, dass die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt des Kontaktelements und dem elektrischen Leiter ohne Zuhilfenahme eines weiteren Materials erfolgt. Es sind für die unmittelbare stoffschlüssige Verbindung insbesondere keine Schweiß- oder Lötzusatzstoffe (z. B. Lot) vorgesehen. Es ist somit in zumindest einem Bereich des ersten Endabschnitts des Kontaktelements eine stoffschlüssige Verbindung mit dem elektrischen Leiter ohne Verwendung von Schweiß- oder Lötzusatzstoffen vorgesehen. Vorzugsweise ist für die unmittelbare stoffschlüssige Verbindung auch kein Klebstoff oder Ähnliches vorgesehen.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der stoffschlüssigen Verbindung um eine stoffschlüssige Verbindung, die ohne die Zuführung externer Wärme bzw. ohne die Verwendung externer Wärmequellen (z. B. Laser, Induktionsofen etc.) erzeugt wurde. Besonders bevorzugt wird die stoffschlüssige Verbindung durch Reibewärme beim Einbringen des Kontaktelements in den elektrischen Leiter erzeugt.
  • Vorzugsweise ist der Bereich des ersten Endabschnitts des Kontaktelements zumindest bereichsweise unmittelbar stoffschlüssig mit einem inneren Abschnitt des elektrischen Leiters verbunden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt den elektrischen Leiter auf seiner Stirnseite zumindest bereichsweise unmittelbar stoffschlüssig kontaktiert.
  • Vorzugsweise sind mehrere Bereiche des ersten Endabschnitts des Kontaktelements unmittelbar stoffschlüssig mit dem elektrischen Leiter verbunden. Besonders bevorzugt ist der erste Endabschnitt des Kontaktelements zumindest annähernd vollständig, und ganz besonders bevorzugt vollständig unmittelbar stoffschlüssig mit dem elektrischen Leiter verbunden.
  • In vorteilhafter Weise kann also auf zusätzliche Fertigungsmittel, beispielsweise ein zusätzliches Lot, verzichtet werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement derart mit dem freien Ende des elektrischen Leiters verbunden ist, dass das Kontaktelement einen Außenumfang des elektrischen Leiters nicht kontaktiert.
  • Somit kann beispielsweise auf eine Crimphülse oder eine sonstige Hülse zur mechanischen Verbindung des Kontaktelements mit dem elektrischen Leiter verzichtet werden.
  • Der Fügebereich der Verbindungsanordnung kann verglichen mit dem Stand der Technik sehr klein sein, insbesondere da auf zusätzliche Fertigungsmittel sowie eine Hülse zur Verpressung des elektrischen Leiters mit dem Kontaktelement verzichtet werden kann.
  • Es kann eine (elektrische und mechanische) Verbindung bzw. Kontaktierung des ersten Endabschnitts des Kontaktelements mit dem elektrischen Leiter ausschließlich im Innenbereich des elektrischen Leiters vorgesehen sein. Optional kann aber auch vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt des Kontaktelements die Stirnfläche des freien Endes des elektrischen Leiters kontaktiert.
  • Dadurch, dass auf eine Kontaktierung am Außenumfang des elektrischen Leiters, beispielsweise mittels einer Hülse, verzichtet werden kann, kann ein mit der Verbindungsanordnung ausgerüsteter elektrischer Steckverbinder kleiner ausgebildet sein. Gleichzeitig kann aufgrund der Vermeidung eines Durchmessersprungs im Verbindungsbereich eine vorteilhafte Verwendung der Verbindungsanordnung in der Hochfrequenztechnik ermöglicht werden, ohne dass aufwändige Impedanzanpassungen erforderlich wären.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der elektrische Leiter als Innenleiter des Kabels und das Kontaktelement als Innenleiter-Kontaktelement eines Steckverbinders ausgebildet ist.
  • Bei dem Steckverbinder kann es sich beispielsweise um einen Stecker, eine Buchse, einen Kuppler oder um einen Adapter handeln. Die im Rahmen der Erfindung verwendete Bezeichnung "Steckverbinder" steht stellvertretend für alle Varianten.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann das elektrische Kabel als Koaxialkabel ausgebildet sein.
  • Das Koaxialkabel kann einen einzelnen Innenleiter aufweisen, der von einem Dielektrikum umhüllt und schließlich von einem Außenleiter umgeben ist, um den Innenleiter elektromagnetisch abzuschirmen.
  • Vorzugsweise kann die Erfindung mit einem sogenannten Wellmantelkabel verwendet werden. Das Wellmantelkabel kann insbesondere einen Wellmantel aus Kupfer, ein Dielektrikum aus PE-Schaum und einen Innenleiter aus Aluminium aufweisen.
  • Die Erfindung eignet sich jedoch auch zur Verwendung mit anderen Kabeln. Beispielsweise kann auch ein ungeschirmtes elektrisches Kabel vorgesehen sein.
  • Es können im Rahmen der Erfindung auch elektrische Kabel vorgesehen sein, die mehr als einen Innenleiter aufweisen, beispielsweise Twisted-Pair-Kabel mit verdrillten Aderpaaren oder Parallel-Pair-Kabel oder sonstige mehradrige Kabel. Es kann dann vorgesehen sein, zumindest eine der Adern bzw. einen der Innenleiter mit einem Kontaktelement erfindungsgemäß zu verbinden, vorzugsweise alle Adern bzw. Innenleiter mit einem jeweiligen Kontaktelement erfindungsgemäß zu verbinden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement einteilig ausgebildet ist.
  • Vorzugsweise kann der erste Endabschnitt des Kontaktelements, der zur mechanischen und elektrischen Verbindung mit dem elektrischen Leiter vorgesehen ist, einteilig mit dem restlichen Kontaktelement ausgebildet sein. Eine Mehrkomponentenlösung, wie beispielsweise eine den ersten Endabschnitt umgebende Hülse, kann somit entfallen.
  • Das Kontaktelement kann neben dem ersten Endabschnitt zur Verbindung mit dem elektrischen Leiter einen zweiten Endabschnitt aufweisen, der am anderen Ende des Kontaktelements angeordnet ist. Der zweite Endabschnitt kann zur Verbindung mit einem Kontaktelement eines Gegensteckverbinders oder zur Verbindung mit einer sonstigen elektrischen Komponente, beispielsweise einer Komponente auf einer elektrischen Leiterplatte, ausgebildet sein. Optional kann zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt ein mittlerer Abschnitt des Kontaktelements vorgesehen sein, beispielsweise zur mechanischen Fixierung des Kontaktelements in einem Steckverbindergehäuse.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser des Kontaktelements zumindest in einem an den ersten Endabschnitt des Kontaktelements angrenzenden mittleren Abschnitt dem Außendurchmesser des elektrischen Leiters entspricht. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser des Kontaktelements in seinem zweiten Endabschnitt dem Außendurchmesser des elektrischen Leiters entspricht.
  • Dadurch, dass im Rahmen der Befestigung des Kontaktelements an dem elektrischen Leiter keine Durchmesseränderung an der Übergangsstelle erforderlich ist, kann ein Impedanzsprung vermieden werden. Eine zusätzliche Impedanzanpassung der Verbindungsanordnung kann somit vereinfacht sein oder sogar unterbleiben. Ein mit einer entsprechenden Verbindungsanordnung ausgestatteter Steckverbinder kann kleiner ausgebildet sein als die bekannten Steckverbinder des Standes der Technik, bei gleichzeitig guter Eignung für die Hochfrequenztechnik.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein das Kontaktelement umgebendes Außenleiter-Kontaktelement, beispielsweise ein Außengehäuse eines Steckverbinders, in einem axialen Abschnitt, der den Endabschnitt des Kontaktelements radial umgibt, einen konstanten Querschnitt aufweist.
  • Insbesondere wenn der Außendurchmesser des Kontaktelements in einem an den ersten Endabschnitt des Kontaktelements angrenzenden mittleren Abschnitt dem Außendurchmesser des elektrischen Leiters entspricht, kann eine im Rahmen einer herkömmlichen Impedanzanpassung notwendige Querschnittsänderung des Außenleiter-Kontaktelements gegebenenfalls unterbleiben.
  • Die Gestaltungsmöglichkeiten eines entsprechend ausgestatteten Steckverbinders können damit erhöht sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt des Kontaktelements und dem freien Ende des elektrischen Leiters eine kaltgeschweißte, vorzugsweise eine gasdichte Verbindung ist.
  • Während der Herstellung der Verbindungsanordnung treten dadurch in der Regel lediglich lokal begrenzte Erwärmungen auf - ein ggf. schädlicher Wärmeeintrag kann vermieden werden. Ferner kann sich eine gasdichte Verbindung insbesondere zur Bereitstellung von robusten Steckverbindern eignen, die auch unter widrigen Einsatzbedingungen sicher und langlebig verwendet werden können, beispielsweise in Fahrzeugen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt des Kontaktelements und dem freien Ende des elektrischen Leiters eine formschlüssige Verbindung umfasst.
  • Im Rahmen der Erfindung kann neben der bereichsweise unmittelbar stoffschlüssigen Verbindung auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt des Kontaktelements und dem freien Ende des elektrischen Leiters von Vorteil sein.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich der Querschnitt des ersten Endabschnitts in Richtung auf das freie Ende des ersten Endabschnitts verjüngt.
  • Eine Verjüngung des Querschnitts des ersten Endabschnitts in Richtung auf dessen freies Ende kann sich besonders gut zur Herstellung der Verbindung eignen, da das Kontaktelement dann in der Art eines Keils vergleichsweise einfach in das freie Ende des elektrischen Leiters eingebracht werden kann.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt des Kontaktelements konisch ausgeformt ist.
  • Insbesondere kann der erste Endabschnitts des Kontaktelements derart konisch ausgeformt sein, dass sich der Querschnitt bzw. der Durchmesser des ersten Endabschnitts in Richtung auf das freie Ende des ersten Endabschnitts verringert bzw. verengt.
  • Eine konische Ausformung des Eindringbereichs bzw. des ersten Endabschnitts des Kontaktelements kann ein vollständiges Eindringen des ersten Endabschnitts des Kontaktelements in den Innenbereich des elektrischen Leiters begünstigen.
  • Eine konische Geometrie kann beim Fügen des ersten Endabschnitts des Kontaktelements mit dem elektrischen Leiter außerdem vergleichsweise viel Reibung erzeugen und damit einen Stoffschluss begünstigen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das freie Ende des ersten Endabschnitts des Kontaktelements eine Spitze oder eine Rundung aufweist.
  • Insbesondere im Hinblick auf das nachfolgend noch beschriebene Verfahren zum Herstellen der Verbindungsanordnung kann eine Spitze oder eine Rundung von Vorteil sein, um den ersten Endabschnitt vorteilhaft in den elektrischen Leiter einzubringen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt des Kontaktelements wenigstens einen radialen Absatz, vorzugsweise wenigstens eine radiale Schnittkante und/oder eine Hinterschneidung aufweist.
  • Insbesondere für eine optimierte formschlüssige Befestigung können sich radiale Absätze in dem ersten Endabschnitt gut eignen, hinter denen sich verdrängtes Material des elektrischen Leiters ansammeln kann. Eine radiale Kante kann z. B. eine Hinterschneidung ausbilden und sich dadurch in den elektrischen Leiter einkrallen.
  • Schnittkanten und/oder Hinterschneidungen können sich außerdem besonders gut eignen, um gezielt Material des elektrischen Leiters im Rahmen des Einbringens des ersten Endabschnitts von dem elektrischen Leiter bereichsweise abzuschaben, das sich anschließend hinter der Hinterschneidung ansammeln kann. Durch eine Schnittkante kann insbesondere ein vollständig oder zumindest bereichsweise abgetrennter Metallspan erzeugt werden, der anschließend den Einstich einer Hinterschneidung zumindest teilweise auffüllt und hiermit eine formschlüssige Verbindung ermöglichen oder optimieren kann. Der Metallspan kann außerdem einen zusätzlichen Stoffschluss begünstigen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt des Kontaktelements eine Beschichtung aufweist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Beschichtung aus einem Material besteht, das eine stoffschlüssige Verbindung begünstigt.
  • Beispielsweise kann eine Beschichtung aus einem Material mit einer geringeren Schmelztemperatur als die des Materials des Kontaktelements und die des Materials des elektrischen Leiters vorgesehen sein. Die Schmelztemperatur des Materials der Beschichtung kann allerdings auch höher sein oder der Schmelztemperatur des Materials des Kontaktelements und der des Materials des elektrischen Leiters entsprechen.
  • Eine Beschichtung des ersten Endabschnitts des Kontaktelements kann beispielsweise das Eindringen des ersten Endabschnitts in den elektrischen Leiter erleichtern. Außerdem können die mechanische Verbindung und die elektrische Verbindung durch eine Beschichtung verbessert sein.
  • Auf diese Weise kann eine lokal entstehende Erwärmung des Kontaktelements beim Eindringen des ersten Endabschnitts in den elektrischen Leiter ausgenutzt werden.
  • Beispielsweise kann eine Beschichtung aus Silber vorgesehen sein oder aus einem Material mit einer ähnlichen Schmelztemperatur und vergleichbaren elektrischen Eigenschaften. Vorzugsweise kann dann der elektrische Leiter aus Aluminium oder einem Material mit ähnlicher Schmelztemperatur und vergleichbaren elektrischen Eigenschaften ausgebildet sein kann.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Kontaktelement zur Verbindung mit einem freien Ende eines elektrischen Leiters eines elektrischen Kabels, aufweisend einen Kontaktkörper mit einem ersten Endabschnitt, wobei der erste Endabschnitt gestaltet ist, um in eine Stirnfläche des freien Endes des elektrischen Leiters einzudringen. Das Kontaktelement ist derart ausgebildet, dass zumindest ein Teilabschnitt des ersten Endabschnitts des Kontaktkörpers unmittelbar stoffschlüssig mit dem ersten Leiter verbindbar ist.
  • Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Kontaktelement keine Hülse (beispielsweise eine Presshülse) aufweist, um den elektrischen Leiter an dessen Außenumfang zu kontaktieren und zu verpressen. Eine derartige Hülse würde zu einem Verklemmen des Kontaktelements mit dem elektrischen Leiter während des Eindringens des Kontaktelements in den elektrischen Leiter führen, wodurch ein ausreichend hoher Druck oder eine ausreichend hohe Relativgeschwindigkeit zum unmittelbar stoffschlüssigen Verbinden des Kontaktelements mit dem elektrische Leiter nicht erreicht werden kann.
  • Der Kontaktkörper kann derart ausgebildet sein, dass dieser einen Außenumfang des elektrischen Leiters nicht kontaktiert, wenn der erste Endabschnitt des Kontaktkörpers mit dem elektrischen Leiter verbunden ist.
  • Vorzugsweise kann das Kontaktelement in seinem ersten Endabschnitt eine spezifische Spitzengeometrie aufweisen, um vorteilhaft in die Stirnfläche des freien Endes des elektrischen Leiters eindringen zu können.
  • Die Erfindung betrifft auch einen elektrischen Steckverbinder, umfassend eine Verbindungsanordnung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen.
  • Vorzugsweise betrifft die Erfindung einen elektrischen Steckverbinder, umfassend eine Verbindungsanordnung mit einem elektrischen Kabel und einem mit einem freien Ende des elektrischen Leiters des Kabels verbundenen Kontaktelement, wobei das Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt in Axialrichtung bezüglich der Längsachse des elektrischen Leiters in den elektrischen Leiter eindringt. Dabei kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Bereich des ersten Endabschnitts des Kontaktelements unmittelbar stoffschlüssig mit dem elektrischen Leiter verbunden ist. Vorzugsweise ist das Kontaktelement derart mit dem freien Ende des elektrischen Leiters verbunden ist, dass das Kontaktelement einen Außenumfang des elektrischen Leiters nicht kontaktiert.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine spezifische Bauform eines Steckverbinders bzw. auf ein spezifisches elektrisches Kabel beschränkt. Die Erfindung eignet sich allerdings insbesondere für elektrische Kabel bzw. für Kabelsteckverbinder für die Hochfrequenztechnik, insbesondere für den Einsatz in der Kommunikationstechnik und/oder in Fahrzeugen. Auch die Verwendung der Erfindung mit Kabelsteckverbindern im Hochvolt-Bereich kann vorteilhaft sein.
  • Ein erfindungsgemäßer Kabelsteckverbinder kann beispielsweise als PL-Steckverbinder, BNC-Steckverbinder, TNC-Steckverbinder, SMBA (FAKRA)-Steckverbinder, N-Steckverbinder, 7-16-Steckverbinder, SMA-Steckverbinder, SMB-Steckverbinder, SMS-Steckverbinder, SMC-Steckverbinder, SMP-Steckverbinder, BMS-Steckverbinder, HFM-Steckverbinder, HSD-Steckverbinder, H-MTD-Steckverbinder, BMK-Steckverbinder, Mini-Coax-Steckverbinder oder Makax-Steckverbinder ausgebildet sein.
  • Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter eines elektrischen Kabels und einem Kontaktelement, wonach das Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt in eine Stirnfläche eines freien Endes des elektrischen Leiters eingebracht wird. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Endabschnitt des Kontaktelements mit einem derart hohen Druck und/oder mit einer derart hohen Relativgeschwindigkeit in das freie Ende des elektrischen Leiters eingebracht wird, dass durch den hohen Druck und/oder durch die hohe Relativgeschwindigkeit der erste Endabschnitt des Kontaktelements und der elektrische Leiter zumindest bereichsweise stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  • Der Fachmann vermag den "hohen Druck" und die "hohe Relativgeschwindigkeit" anwendungsspezifisch zu bestimmen, um in Abhängigkeit der für den elektrischen Leiter und das Kontaktelement verwendeten Materialien einen unmittelbaren Stoffschluss zwischen den Bestandteilen zu erzeugen.
  • Vorzugsweise wird der erste Endabschnitt des Kontaktelements mit einer solchen Geschwindigkeit in das freie Ende des elektrischen Leiters eingebracht bzw. eingeschossen, dass eine kaltgeschweißte Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt und dem elektrischen Leiter entsteht.
  • Es kann somit ein Verfahren zur Herstellung einer Fügeverbindung eines Kontaktelements mit einem elektrischen Leiter vorgesehen sein, bei dem vorzugsweise auf aufwändige Steckkontakte, thermische Schweißverfahren, Ultraschallschweißen oder Löten bei der Herstellung der Verbindung verzichtet wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die hohe Relativgeschwindigkeit auf einer hohen Lineargeschwindigkeit und/oder auf einer hohen Winkelgeschwindigkeit basiert.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, das Kontaktelement mit hoher Lineargeschwindigkeit in den elektrischen Leiter einzuführen (z. B. einzuschießen). Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, den elektrischen Leiter mit hoher Lineargeschwindigkeit über das Kontaktelement zu schieben. Eine hohe (relative) Lineargeschwindigkeit kann mit einer rotatorischen Bewegung überlagert werden.
  • Es kann auch vorgesehen sein, das Kontaktelement mit hoher Winkelgeschwindigkeit bei beliebigem, vorzugsweise langsamem Vorschub bzw. langsamer (relativer) Lineargeschwindigkeit in den elektrischen Leiter einzuführen.
  • Eine Überlagerung der axialen Bewegung durch eine rotatorische Bewegung kann von Vorteil sein, um die während des Einbringens des Kontaktelements in den elektrischen Leiter auftretenden lokalen Erwärmungen noch zu erhöhen, um eine stoffschlüssige Verbindung zu optimieren.
  • Insbesondere wenn der erste Endabschnitt des Kontaktelements mit einer Beschichtung versehen ist oder auf herkömmliche Weise zusätzliches Lot in die Verbindung eingebracht wird, kann eine rotatorische Bewegung zur Erzeugung von Reibungswärme von Vorteil sein.
  • Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass das Kontaktelement derart in das freie Ende des elektrischen Leiters eingebracht wird, dass das Kontaktelement einen Außenumfang des elektrischen Leiters nicht kontaktiert, wenn sich der erste Endabschnitt in seiner Endposition in dem elektrischen Leiter befindet.
  • Vorzugsweise kann der erste Endabschnitt des Kontaktelements derart in die Stirnfläche des elektrischen Leiters eingebracht werden, dass eine gasdichte Verbindung entsteht. Besonders bevorzugt kann ein Kaltschweißverfahren vorgesehen sein, um das Kontaktelement mit dem elektrischen Leiter zu verbinden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das freie Ende des elektrischen Leiters eine vollständig geschlossene Stirnfläche ausbildet, die durch das Einbringen des ersten Endabschnitts des Kontaktelements durchbrochen wird.
  • Vorzugsweise weist die Stirnfläche des elektrischen Leiters keine Bohrung auf.
  • Dadurch, dass das freie Ende des elektrischen Leiters zunächst eine vollständig geschlossene Stirnfläche ausbildet, kann auf das Einbringen einer Bohrung in die Stirnfläche verzichtet werden, was die Herstellung der Verbindung stark vereinfacht. In diesem Rahmen soll auch die unbearbeitete Stirnfläche eines als Litze ausgebildeten elektrischen Leiters unter den Begriff "vollständig geschlossene Stirnfläche" fallen.
  • Grundsätzlich kann aber auch vorgesehen sein, dass das freie Ende des elektrischen Leiters an der Stirnfläche eine Zentrierbohrung aufweist, deren Durchmesser größer ist als deren Bohrungstiefe.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitts des Kontaktelements derart in das freie Ende des elektrischen Leiters eingebracht wird, dass sich zusätzlich eine formschlüssige Verbindung ergibt.
  • Vorzugsweise sind eine formschlüssige und/oder eine mittelbare stoffschlüssige Verbindung zusätzlich zu der bereichsweise unmittelbaren stoffschlüssigen Verbindung vorgesehen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt des Kontaktelements derart in das freie Ende des elektrischen Leiters eingebracht wird, dass das Kontaktelement mit einem radialen Rücksprung an der Stirnfläche des freien Endes des elektrischen Leiters anschlägt.
  • Vorzugsweise wird der erste Endabschnitt des Kontaktelements derart in das freie Ende des elektrischen Leiters eingebracht, dass der erste Endabschnitt sich vollständig innerhalb des elektrischen Leiters befindet, wenn sich das Kontaktelement in seiner axialen Endposition in dem elektrischen Leiter befindet.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als hohe Relativgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit von mindestens 5 m/s, vorzugsweise mindestens 10 m/s, besonders bevorzugt mindestens 20 m/s, weiter bevorzugt mindestens 30 m/s und ganz besonders bevorzugt mindestens 40 m/s, vorgesehen ist.
  • Die vorgenannten Geschwindigkeitsbereiche haben sich als besonders geeignet herausgestellt.
  • Eine Beschleunigung des Kontaktelements zum Erreichen einer entsprechenden Geschwindigkeit kann bevorzugt pneumatisch erfolgen. Es kann aber auch eine mechanische Lösung, beispielsweise das Vorspannen und Lösen einer Feder vorgesehen sein. Ferner kann eine elektromagnetische bzw. elektrodynamische Lösung, beispielsweise unter Ausnutzung der Lorentzkraft zur Beschleunigung des Kontaktelements eingesetzt werden. Auch eine chemische bzw. thermodynamische (z. B. pyrotechnische) Lösung, beispielsweise eine kontrollierte Explosion, kann vorgesehen sein. Schließlich ist es auch möglich, die Gravitationskraft mittels einer "Fall-Vorrichtung" auszunutzen, um das Kontaktelement ausreichend zu beschleunigen. Auch Kombinationen der vorgenannten Varianten sind möglich.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Verbindungsanordnung gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen. Die Vorrichtung weist Mittel auf, um das Kontaktelement mit seinem ersten Endabschnitt zumindest bereichsweise stoffschlüssig in eine Stirnfläche des freien Endes des elektrischen Leiters mit hoher Geschwindigkeit und/oder mit hoher mechanischer Kraft einzubringen.
  • Aufgrund der hohen Geschwindigkeit und/oder der hohen Kraft kann es aufgrund der Reibung zwischen dem ersten Endabschnitt des Kontaktelements und dem elektrischen Leiter zu einer stoffschlüssigen Verbindung kommen. Im Gegensatz zum Reibschweißen kommt es dabei, abgesehen von lokalen Erwärmungen im Mikrobereich, in der Regel allerdings zu keiner hohen Erwärmung der Verbindung.
  • Ein Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt zur Verbindung mit dem freien Ende des elektrischen Leiters kann mittels der Vorrichtung vorteilhaft in die Stirnfläche des elektrischen Leiters eingeschossen und dadurch mit diesem verbunden werden. Durch die hohe Geschwindigkeit stoffschlüssige Verbindung entstehen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mittel als pneumatische, elektromagnetische, pyrotechnische oder gravitationsgestützte Mittel ausgebildet sind oder dass ein durch Federkraft angetriebenes Mittel vorgesehen ist, um das Kontaktelement mit seinem ersten Endabschnitt in die Stirnfläche des freien Endes des elektrischen Leiters einzuschießen.
  • Grundsätzlich können beliebige Mittel vorgesehen sein, um den ersten Endabschnitt in die Stirnfläche des freien Endes des elektrischen Leiters einzubringen. Die genannten Mittel sind nur beispielhaft zu verstehen.
  • Merkmale, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung beschrieben wurden, sind selbstverständlich auch für das erfindungsgemäße Kontaktelement, den elektrischen Steckverbinder, das Verfahren und die Vorrichtung vorteilhaft umsetzbar - und umgekehrt. Ferner können Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung genannt wurden, auch auf das erfindungsgemäße Kontaktelement, den elektrischen Steckverbinder, das Verfahren und die Vorrichtung bezogen verstanden werden - und umgekehrt.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
  • Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
  • In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Es zeigen schematisch:
    • Figur 1
    einen elektrischen Steckverbinder mit einer Verbindungsanordnung gemäß dem Stand der Technik;
    Figur 2
    einen elektrischen Steckverbinder, umfassend eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung ;
    Figur 3
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer ersten Ausführungsform mit einem abgerundeten freien Ende;
    Figur 4
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer zweiten Ausführungsform mit einer Spitze;
    Figur 5
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer dritten Ausführungsform mit einem sich verjüngenden Querschnitt;
    Figur 6
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer vierten Ausführungsform mit einem sich verjüngenden Querschnitt;
    Figur 7
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer fünften Ausführungsform mit einem sich verjüngenden Querschnitt;
    Figur 8
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer sechsten Ausführungsform mit einem radialen Absatz;
    Figur 9
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer siebten Ausführungsform mit einem radialen Absatz;
    Figur 10
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer achten Ausführungsform mit einem radialen Absatz;
    Figur 11
    ein erfindungsgemäßes Kontaktelement mit einem ersten Endabschnitt gemäß einer neunten Ausführungsform mit einer radialen Schnittkante;
    Figur 12
    eine Detailansicht auf die Schnittkante des Kontaktelements der Figur 11 in einer vereinfachten Schnittdarstellung; und
    Figur 13
    eine Vorrichtung zur Herstellung einer Verbindungsanordnung.
  • Figur 1 zeigt in perspektivischer Schnittansicht einen elektrischen Steckverbinder 100 gemäß dem Stand der Technik. Der elektrische Steckverbinder 100 weist eine Verbindungsanordnung 101 auf, die ein elektrisches Kabel 1, im Ausführungsbeispiel ein Wellmantelkabel, und ein mit einem freien Ende 2.1 eines elektrischen Leiters 2, vorliegend der Innenleiter des Kabels 1, verbundenes Kontaktelement 102 umfasst. Das elektrische Kabel 1 weist ein Dielektrikum 3 auf, das den Innenleiter bzw. den elektrischen Leiter 2 umhüllt und elektrisch von einem Außenleiter 4 des Kabels 1 trennt. Der elektrische Steckverbinder 100 weist ferner ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse 103 auf, das mit dem Außenleiter 4 des elektrischen Kabels 1 elektrisch verbunden ist.
  • Die Verbindunganordnung 101 des Standes der Technik ist mittels einer Lötverbindung mit dem elektrischen Leiter 2 bzw. dem Innenleiter des Kabels 1 elektrisch und mechanisch verbunden. Für eine ausreichend gute Verbindung und mechanische Stabilität umfasst das Kontaktelement 102 außerdem das freie Ende 2.1 des elektrischen Leiters 2 an dessen Außenumfang. Der verbleibende Zwischenraum ist mit einem Lot aufgefüllt. Eine Alternative zu einer Lötverbindung kann gemäß dem Stand der Technik auch eine Crimpverbindung sein.
  • Eine aus dem Stand der Technik bekannte, weitere Alternative kann es sein, das Kontaktelement 102 in eine Stirnfläche 2.2 des freien Endes 2.1 des elektrischen Leiters 2 entlang einer Bohrung (nicht dargestellt) einzubringen, um das Material des elektrischen Leiters 2 radial nach außen zu verdrängen, um eine kraftschlüssige Verbindung mit einer den elektrischen Leiter 2 umhüllenden Hülse herzustellen.
  • Bei allen genannten Varianten ergibt sich das Problem, dass die Verbindungsherstellung vergleichsweise aufwändig ist und außerdem ein Durchmessersprung im Verbindungsbereich entsteht. Aufgrund des geänderten Querschnitts kann eine Impedanzanpassung erforderlich werden, was die Dimensionen des Steckverbinders 100 insgesamt deutlich vergrößern kann.
  • Figur 2 zeigt einen erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbinder 5, umfassend eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 6. Das elektrische Kabel 1 entspricht beispielhaft dem im Rahmen der Figur 1 bereits beschriebenen Wellmantelkabel.
  • Das erfindungsgemäße Kontaktelement 7 dringt mit seinem ersten Endabschnitt 7.1 in die Stirnfläche 2.2 des freien Endes 2.1 des elektrischen Leiters 2 bzw. des Innenleiters des Kabels 1 ein. Im Ausführungsbeispiel ist das Kontaktelement 7 derart mit dem freien Ende 2.1 des elektrischen Leiters 2 verbunden, dass das Kontaktelement 7 einen Außenumfang des elektrischen Leiters 2 nicht kontaktiert. Insbesondere kontaktiert der Kontaktkörper 7.4 des Kontaktelements 7 den Außenumfang des elektrischen Leiters 2 nicht.
  • Eine bevorzugte Verwendung der Erfindung sieht vor, dass der elektrische Leiter 2 als Innenleiter des Kabels 1 und das Kontaktelement 7 als Innenleiter-Kontaktelement des Steckverbinders 5 ausgebildet ist, wie dargestellt. Der Steckverbinder 5 kann ein elektrisch leitfähiges Außengehäuse 8 aufweisen und grundsätzlich beliebig ausgebildet sein. Der freiliegende zweite Endabschnitt 7.5 des Kontaktelements kann zur Kontaktierung eines Kontaktelements eines Gegensteckverbinders ausgebildet sein.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik kann das Kontaktelement 7 in vorteilhafter Weise einteilig ausgebildet sein. Auf eine Hülse oder einen hülsenförmigen Vorsprung des Kontaktelements 102 kann verzichtet werden. Ferner kann die Notwendigkeit entfallen, der Verbindung zusätzliches Lot zuzuführen.
  • Zur Vermeidung eines Impedanzsprungs kann es von Vorteil sein, wenn der Außendurchmesser des Kontaktelements 7 in einem an den ersten Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 angrenzenden mittleren Abschnitt 7.2 dem Außendurchmesser des elektrischen Leiters 2 entspricht. Schließlich kann ein das Kontaktelement 7 umgebendes Außenleiter-Kontaktelement, vorliegend das elektrisch leitfähige Außengehäuse 8 des Steckverbinders 5, in einem axialen Abschnitt, der den ersten Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 radial umgibt, einen konstanten Querschnitt aufweisen (im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt).
  • Bei der Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 und dem freien Ende 2.1 des elektrischen Leiters 2 handelt es sich um eine zumindest bereichsweise unmittelbar stoffschlüssige Verbindung, d. h. um eine stoffschlüssige Verbindung ohne zusätzliche Schweiß- oder Lötzusatzstoffe. Vorzugsweise handelt es sich um eine kaltgeschweißte, insbesondere um eine gasdichte Verbindung. Bevorzugt handelt es sich bei der Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 und dem freien Ende 2.1 des elektrischen Leiters 2 außerdem um eine formschlüssige Verbindung.
  • Zum Herstellen der Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter 2 bzw. dem Innenleiter des Kabels 1 und dem Kontaktelement 7 wird der erste Endabschnitt 7.1 in die Stirnfläche 2.2 des freien Endes 2.1 des elektrischen Leiters 2 eingebracht. Dies erfolgt mit einem derart hohen Druck und/oder mit einer derart hohen Relativgeschwindigkeit, dass durch den hohen Druck und/oder durch die hohe Relativgeschwindigkeit der erste Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 und der elektrische Leiter 2 zumindest bereichsweise stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  • Vorzugsweise wird der erste Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 außerdem derart in den elektrischen Leiter 2 eingebracht, dass das Kontaktelement 7 den Außenumfang des elektrischen Leiters 2 nicht kontaktiert, wenn sich der erste Endabschnitt 7.1 in seiner Endposition in dem elektrischen Leiter 2 befindet.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei der Endposition um eine axiale Position, in der das Kontaktelement 7 mit seinem ersten Endabschnitt 7.1 vollständig in den elektrischen Leiter 2 eingedrungen ist. Es kann sich allerdings auch um eine axiale Position handeln, in der das Kontaktelement 7 mit seinem ersten Endabschnitt 7.1 nicht vollständig in den elektrischen Leiter 2 eingedrungen ist und ein Abstand zwischen der Stirnfläche 2.2 des freien Endes 2.1 des elektrischen Leiters 2 und dem mittleren Abschnitt 7.2 des Kontaktelements 7 verbleibt.
  • Insbesondere wird das freie Ende 2.1 des elektrischen Leiters 2 in eine zunächst noch vollständig geschlossene Stirnfläche 2.2 eingebracht, die erst durch das Einbringen des ersten Endabschnitts 7.1 des Kontaktelements 7 durchbrochen wird. Eine Bohrung in der Stirnfläche 2.2 ist damit nicht unbedingt erforderlich. Grundsätzlich kann allerdings auch eine Bohrung, insbesondere eine Zentrierbohrung, vorgesehen sein.
  • Der erste Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 kann mit einer Relativgeschwindigkeit von mindestens 5 m/s, vorzugsweise mindestens 10 m/s, besonders bevorzugt mindestens 20 m/s, weiter bevorzugt mindestens 30 m/s und ganz besonders bevorzugt mindestens 40 m/s, in das freie Ende 2.1 des elektrischen Leiters 2 eingebracht werden.
  • Um die mechanische Verbindung noch zu verbessern, insbesondere um eine stoffschlüssige Verbindung zu optimieren, kann eine axiale Bewegung in Axialrichtung, die sich entlang einer Längsachse L des elektrischen Kabels 1 erstreckt, bei dem Einbringen des ersten Endabschnitts 7.1 des Kontaktelements 7 in den elektrischen Leiter 2 mit einer rotatorischen Bewegung des Kontaktelements 7 überlagert werden. Die entsprechende Reibungsenergie kann das Entstehen einer stoffschlüssigen Verbindung begünstigen.
  • Zur Herstellung der Verbindungsanordnung 6 kann eine Vorrichtung 9 vorgesehen sein, die Mittel aufweist, um das Kontaktelement mit seinem ersten Endabschnitt 7.1 zumindest bereichsweise stoffschlüssig in die Stirnfläche 2.2 des freien Endes 2.1 des elektrischen Leiters 2 mit hoher Geschwindigkeit und/oder mit hoher mechanischer Kraft einzubringen. Eine nur schematisch angedeutete, beispielhafte Vorrichtung 9 ist in Figur 13 dargestellt.
  • Die Mittel können als pneumatische, elektromagnetische, pyrotechnische oder gravitationsgestützte Mittel ausgebildet sein, um das Kontaktelement 7 ausreichend zu beschleunigen. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein durch Federkraft angetriebenes Mittel das Kontaktelement 7 mit seinem ersten Endabschnitt 7.1 in die Stirnfläche 2.2 des freien Endes 2.1 des elektrischen Leiters 2 einschießt.
  • In Figur 13 ist beispielhaft eine Vorrichtung 9 mit einem pneumatischen Mittel dargestellt, das als Druckluftkanone 10 zum Einschießen des Kontaktelements 7 ausgebildet ist.
  • Um das Eindringen des Kontaktelements 7 bzw. des vorderen Endabschnitts 7.1 des Kontaktelements 7 in die Stirnfläche 2.2 des elektrischen Leiters 2 zu begünstigen, können verschiedene Geometrien des ersten Endabschnitts 7.1 vorgesehen sein.
  • Insbesondere kann vorgesehen sein, dass sich der Querschnitt des ersten Endabschnitts 7.1 in Richtung auf das freie Ende 7.3 des ersten Endabschnitts 7.1 verjüngt, insbesondere dass der erste Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 konisch ausgeformt ist. Eine entsprechende Gestaltung ist in allen Ausführungsbeispielen der Figuren 2 bis 12 dargestellt. Insbesondere die in den Figuren 5 bis 7 gezeigten Ausführungsbeispiele zeigen verschiedene Varianten einer vorteilhaften konischen Ausformung des ersten Endabschnitts.
  • Das freie Ende 7.3 des ersten Endabschnitts 7.1 des Kontaktelements 7 kann beispielsweise eine Rundung 11 aufweisen (vgl. z. B. Figur 3) oder eine Spitze 12 (vgl. z. B. Figur 4).
  • Insbesondere zur Begünstigung einer formschlüssigen Verbindung kann der erste Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 wenigstens einen radialen Absatz 13, vorzugsweise wenigstens eine radiale Schnittkante 14 und/oder eine Hinterschneidung 15, aufweisen. Die Ausführungsbeispiele der Figuren 8 bis 11 zeigen beispielhaft verschiedene Varianten mit entsprechenden radialen Absätzen 13, die ein Verkrallen des Kontaktelements 7 in dem elektrischen Leiter 2 ermöglichen. Auch eine wie im Ausführungsbeispiel der Figur 4 gezeigte Spitze 12 des freien Endes 7.3 kann einen entsprechenden radialen Absatz 13 aufweisen.
  • Figur 11 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine radiale Schnittkante 14 mit einer Hinterschneidung 15 vorgesehen ist. Figur 12 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt in einer Schnittdarstellung. Mittels der Schnittkante 14 kann ein Span 16 des elektrischen Leiters 2 vollständig oder teilweise abgeschabt werden. Der Span 16 kann dann in die Hinterschneidung 15 befördert werden, wodurch sich eine formschlüssige und/oder eine stoffschlüssige Verbindung ergeben und optimieren lassen kann.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der erste Endabschnitt 7.1 des Kontaktelements 7 eine Beschichtung aufweist, vorzugsweise eine Beschichtung aus einem Material mit einer geringeren Schmelztemperatur als die des Materials des Kontaktelements 7 und die des Materials des elektrischen Leiters 2. Beispielsweise kann eine Silber-Beschichtung vorgesehen sein, die auf einem aus Messing ausgebildeten Kontaktelement 7 aufgebracht wird.

Claims (15)

  1. Verbindungsanordnung (6), umfassend ein elektrisches Kabel (1) und ein mit einem freien Ende (2.1) eines elektrischen Leiters (2) des Kabels (1) verbundenes Kontaktelement (7), wobei das Kontaktelement (7) mit einem ersten Endabschnitt (7.1) in eine Stirnfläche (2.2) des freien Endes (2.1) des elektrischen Leiters (2) eindringt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest ein Bereich des ersten Endabschnitts (7.1) des Kontaktelements (7) unmittelbar stoffschlüssig mit dem elektrischen Leiter (2) verbunden ist.
  2. Verbindungsanordnung (6) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kontaktelement (7) derart mit dem freien Ende (2.1) des elektrischen Leiters (2) verbunden ist, dass das Kontaktelement (7) einen Außenumfang des elektrischen Leiters (2) nicht kontaktiert.
  3. Verbindungsanordnung (6) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der elektrische Leiter (2) als Innenleiter des Kabels (1) und das Kontaktelement (7) als Innenleiter-Kontaktelement eines Steckverbinders (5) ausgebildet ist.
  4. Verbindungsanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Außendurchmessers des Kontaktelements (7) in einem an den ersten Endabschnitt (7.1) des Kontaktelements (7) angrenzenden mittleren Abschnitt (7.2) dem Außendurchmesser des elektrischen Leiters (2) entspricht.
  5. Verbindungsanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Verbindung zwischen dem ersten Endabschnitt (7.1) des Kontaktelements (7) und dem freien Ende (2.1) des elektrischen Leiters (2) eine kaltgeschweißte, vorzugsweise eine gasdichte Verbindung ist.
  6. Verbindungsanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich der Querschnitt des ersten Endabschnitts (7.1) in Richtung auf das freie Ende (2.1) des ersten Endabschnitts (7.1) verjüngt.
  7. Verbindungsanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Endabschnitt (7.1) des Kontaktelements (7) wenigstens einen radialen Absatz (13), vorzugsweise wenigstens eine radiale Schnittkante (14) und/oder eine Hinterschneidung (15) aufweist.
  8. Verbindungsanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Endabschnitt (7.1) des Kontaktelements (7) eine Beschichtung aufweist.
  9. Kontaktelement (7) zur Verbindung mit einem freien Ende (2.1) eines elektrischen Leiters (2) eines elektrischen Kabels (1), aufweisend einen Kontaktkörper (7.4) mit einem ersten Endabschnitt (7.1), wobei der erste Endabschnitt (7.1) gestaltet ist, um in eine Stirnfläche (2.2) des freien Endes (2.1) des elektrischen Leiters (2) einzudringen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zumindest ein Teilabschnitt des ersten Endabschnitts (7.1) des Kontaktkörpers (7.4) unmittelbar stoffschlüssig mit dem ersten Leiter (2) verbindbar ist.
  10. Elektrischer Steckverbinder (5), umfassend eine Verbindungsanordnung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen einem elektrischen Leiter (2) eines elektrischen Kabels (1) und einem Kontaktelement (7), wonach das Kontaktelement (7) mit einem ersten Endabschnitt (7.1) in eine Stirnfläche (2.2) eines freien Endes (2.1) des elektrischen Leiters (2) eingebracht wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der erste Endabschnitt (7.1) des Kontaktelements (7) mit einem derart hohen Druck und/oder mit einer derart hohen Relativgeschwindigkeit in das freie Ende (2.1) des elektrischen Leiters (2) eingebracht wird, dass durch den hohen Druck und/oder durch die hohe Relativgeschwindigkeit der erste Endabschnitt (7.1) des Kontaktelements (7) und der elektrische Leiter (2) zumindest bereichsweise stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die hohe Relativgeschwindigkeit auf einer hohen Lineargeschwindigkeit und/oder auf einer hohen Winkelgeschwindigkeit basiert.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Kontaktelement (7) derart in das freie Ende (2.1) des elektrischen Leiters (2) eingebracht wird, dass das Kontaktelement (7) einen Außenumfang des elektrischen Leiters (2) nicht kontaktiert, wenn sich der erste Endabschnitt (7.1) in seiner Endposition in dem elektrischen Leiter (2) befindet.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das freie Ende (2.1) des elektrischen Leiters (2) eine vollständig geschlossene Stirnfläche (2.2) ausbildet, die durch das Einbringen des ersten Endabschnitts (7.1) des Kontaktelements (7) durchbrochen wird.
  15. Vorrichtung (9) zur Herstellung einer Verbindungsanordnung (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Mittel (10) vorgesehen sind, um das Kontaktelement (7) mit seinem ersten Endabschnitt (7.1) zumindest bereichsweise stoffschlüssig in eine Stirnfläche (2.2) des freien Endes (2.1) des elektrischen Leiters (2) mit hoher Geschwindigkeit und/oder mit hoher mechanischer Kraft einzubringen.
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