EP4211755B1 - Kabelverbinder für kraftfahrzeuge - Google Patents

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EP4211755B1
EP4211755B1 EP21759313.6A EP21759313A EP4211755B1 EP 4211755 B1 EP4211755 B1 EP 4211755B1 EP 21759313 A EP21759313 A EP 21759313A EP 4211755 B1 EP4211755 B1 EP 4211755B1
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EP
European Patent Office
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metal part
locking
metal
metal parts
cable connector
Prior art date
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Application number
EP21759313.6A
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English (en)
French (fr)
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EP4211755A1 (de
Inventor
Sebastian Martens
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Auto Kabel Management GmbH
Original Assignee
Auto Kabel Management GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Auto Kabel Management GmbH filed Critical Auto Kabel Management GmbH
Publication of EP4211755A1 publication Critical patent/EP4211755A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4211755B1 publication Critical patent/EP4211755B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R11/00—Individual connecting elements providing two or more spaced connecting locations for conductive members which are, or may be, thereby interconnected, e.g. end pieces for wires or cables supported by the wire or cable and having means for facilitating electrical connection to some other wire, terminal, or conductive member, blocks of binding posts
    • H01R11/11—End pieces or tapping pieces for wires, supported by the wire and for facilitating electrical connection to some other wire, terminal or conductive member
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/20—Pins, blades, or sockets shaped, or provided with separate member, to retain co-operating parts together
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/62—Means for facilitating engagement or disengagement of coupling parts or for holding them in engagement
    • H01R13/639—Additional means for holding or locking coupling parts together, after engagement, e.g. separate keylock, retainer strap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/28—Contacts for sliding cooperation with identically-shaped contact, e.g. for hermaphroditic coupling devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the subject matter relates to a cable connector for motor vehicles and a method for producing a cable connector.
  • Cable connectors are also used to enable connections between a component such as power electronics, a battery, a motor, etc. and cables, as well as connections between a first cable and a second cable.
  • So-called connectors are widespread.
  • Well-known connectors in the automotive sector are mostly based on spring contacts.
  • a first and a second current-carrying base body usually made of metal, are connected/clamped with a spring arranged between them.
  • the restoring force of the spring enables the spring element to make permanent mechanical and electrical contact with the two base bodies.
  • These often very thin springs are designed in such a way that they have many point-shaped projections at least on a contact surface that lies against a base body, where the mechanical and electrical connection is made.
  • the electrical current flows between the spring and the base body at the contact points. Due to the limited area of such a relief surface, the contact resistance increases and Joule heating of the transition occurs.
  • the cables in today's vehicles are also increasingly used to conduct heat, not least because of the good thermal conductivity of their electrical conductor materials such as copper and aluminum. Cables are therefore often an essential part of heat management in vehicles.
  • a coupling between two cables or between cables and electrical components as well as between electrical components among themselves, e.g. between battery cell connectors or between battery module connectors among themselves or with a battery cell, a so-called flying coupling therefore has the task of conducting heat as well as conducting current.
  • connectors are not well suited to this because such transitions in the cable harness often generate additional unwanted heat through Joule losses.
  • heat transfer is hindered by the often thin spring components. Worse still, the low heat capacity of the thin springs due to their design can lead to rapid heating, which in the worst case can cause cable fires.
  • Screw connectors are far better suited to heat transfer.
  • comparatively large surfaces of two base bodies are pressed together with a force generated by a thread.
  • the large-area contact reduces the ohmic resistance and increases the thermal conductivity.
  • Screw connectors also usually have a large thermal mass compared to plug connectors. They therefore heat up more slowly than thin springs when exposed to high instantaneous currents. In this way, they ensure a low risk of overheating with the sluggish thermal behavior of the connection.
  • Such a large thermal mass and high thermal conductivity is particularly necessary in the power train of electric vehicles, where high currents can occur during braking (via recuperation), acceleration or high-current charging.
  • screwing is a more complex assembly step than plugging in, which takes longer and is more prone to errors.
  • This is particularly problematic in view of the increasing automation of production in the field of electromobility.
  • the increased time required to assemble screw connections makes them unattractive for automated production.
  • screw connectors can cause problems due to defective threads or similar, which is why some screw connectors already use contact parts with two screw elements next to each other in order to reduce the susceptibility to errors/error rates. This leads to further assembly work.
  • the publication US$5,174,777 refers to an electrical connector system.
  • the publication EN 10 2011 018 353 A1 relates to a connection of an electrical cable consisting of several wires or strands with a connector.
  • the object was designed to combine the advantages of a screw connection with those of a plug connection. To do this, large surfaces are to be pressed together with high normal forces in order to generate good electrical and thermal conductivity. Furthermore, the connector should have a large heat capacity in order to be able to absorb a lot of heat energy and not heat up quickly. Another focus is on assembly, which should be quick, reproducible and as easy to automate as possible.
  • the connector in question comprises a first metal part and a second metal part.
  • the metal parts can consist in particular of copper or a copper alloy and/or aluminum or an aluminum alloy.
  • high-strength aluminum alloys such as EN AW 6082 can be used.
  • Other materials such as other metals or alloys thereof, such as steel, silver, gold, lead, etc. can also be used, or other conductors such as polymers, semiconductors, or similar.
  • Combinations of non-conductors and conductors can also be used, in which conductors are arranged at least on contact surfaces described later and the non-conductors perform purely mechanical functions.
  • Combinations of different, better and worse conductive materials, such as different metals, for example copper and steel can also be combined. In this way, good conductivity on the one hand and high mechanical stability on the other can be achieved at reduced costs compared to a pure-type production.
  • the two metal parts can be made of the same material, in particular the same metal material. This has the advantage that contact corrosion caused by different redox potentials of different metals is excluded. Another advantage is that there are no different thermal expansion coefficients. This means that the two metal parts expand to the same extent when heated and thermal stresses are avoided.
  • both metal parts can be made from different materials and/or material combinations, in particular from two different metal materials.
  • a first metal part can be made from copper or a copper alloy and a second metal part from aluminum or an aluminum alloy.
  • aluminum cables for example solid flat conductors, and copper conductors, for example flexible stranded conductors, can each be connected to a metal part of the cable connector in a single type. In this way, contact corrosion between the cable and the connector is reduced or prevented.
  • At least one of the metal parts can be made of solid material. This is advantageous for the heat capacity of the component. It is also possible for at least one of the metal parts to comprise segments of flat parts. In this way, high stability can be achieved with low weight and low material usage. On the other hand, the increased surface can promote heat radiation and thus enable a higher maximum loss of the cable connector.
  • the size of the metal parts can be adapted to the cable thickness and/or current strength and thus to the expected heat generation and power loss. A larger size leads to a larger surface area over which heat can be radiated and transported away by convection. In addition, a larger volume leads to a higher heat capacity.
  • Connection terminals for conductors can be provided on one or both metal parts. These can be round, flat or otherwise shaped connection lugs.
  • the connection lugs can be designed for soldering or welding cables, e.g. friction welding, ultrasonic welding, resistance welding, laser welding, etc.
  • the connection lugs can be roughened, coated or otherwise surface-treated.
  • One or more holes can also be provided in the connection lugs.
  • the connection terminals can also be shaped as sleeves and/or cable lugs. They can be suitable for contacting and/or receiving flat conductors, round conductors, solid conductors and/or stranded wires.
  • the connection terminals are preferably made of the same material as the metal part to which they are attached. They can also be made of a different material.
  • a surface is a connected area on a three-dimensional body that can be divided into several segments.
  • a surface does not have to be flat, but can be composed of segments with different spatial orientations.
  • the orientation of a surface segment is characterized by its surface normal.
  • a surface normal is a vector that is exactly perpendicular to the corresponding surface segment.
  • surface normals of a surface segment of a body are directed away from the body so that the vector lies outside the body.
  • the length of the surface normal vector is irrelevant and is defined as normalized to a value, for example the value 1 of a certain chosen unit of length.
  • Two vectors are described below as being opposite to each other if their scalar product is less than zero. It is possible but not necessary that the two vectors are exactly antiparallel to each other. If the two vectors are perpendicular to each other, their scalar product is exactly zero.
  • the two metal parts rest against each other in certain areas.
  • a locking element is provided that moves the two metal parts apart.
  • the locking element moves each metal part in a respective locking direction.
  • the respective locking direction can be represented by a vector.
  • the locking directions of both metal parts are opposite to each other (see above, scalar product less than zero) and can in particular be essentially antiparallel to each other.
  • the locking element is formed as a locking surface on each of the two metal parts, which are directed opposite one another and are spaced apart from one another by a gap.
  • the locking part can be shaped as a cuboid, cylinder or otherwise, in particular the locking part can be tapered along a spatial axis.
  • the locking part can thus be shaped as a wedge.
  • the locking part is preferably inserted into the gap in an insertion direction that is different from the locking directions of both metal parts.
  • the insertion direction can be aligned essentially perpendicular to the locking direction of at least one of the two metal parts. To ensure a better hold of the locking part, it can be roughened, for example by means of knobs, grooves, a corrugation, a rough coating, etc.
  • At least one of the locking surfaces can also be correspondingly It is also possible for the locking element and/or at least one of the locking surfaces to be coated, for example with non-conductors such as silicone, rubber, plastic, which can deform elastically in particular and thus absorb mechanical stresses.
  • the locking element and/or at least one of the locking surfaces can also be coated with a conductive coating such as nickel, tin, etc., which can be softer than the other material of the locking part.
  • the locking part can be made at least partially from a similar or the same material as one or both of the metal parts. This choice of material avoids different thermal expansion coefficients and prevents contact corrosion. It is also possible for the locking part to be made from a different material than at least one of the metal parts, which can be either conductive or non-conductive.
  • the locking part can be made from a solid material. It can be made from a material that is not very compressible, such as solid copper or aluminum. It is also possible for the locking part to be made from an elastic material such as plastic, rubber, silicone, etc., or from material combinations such as rubberized glass or ceramic.
  • a locking part made from a solid material can fit exactly into the gap between the two locking surfaces, at least in sections, the width of which is predetermined by the other design of the connector as described below.
  • the locking part is not formed from a solid material, but has an elastic structure with spring characteristics.
  • it can comprise metal brackets.
  • the elastic elements for example brackets, can absorb mechanical stresses as deformation and can be flexibly inserted into the gap between the locking surfaces. No further material has to be arranged between the elastic elements.
  • the locking part comprises other components in addition to the elastic elements, such as a supporting, electrically conductive or non-conductive filling, which can be solid or elastic, etc.
  • the locking part can be formed as a separate element, completely separable from the two metal parts. It can also be attached in a guided manner to one of the two metal parts.
  • a rail can support the locking part so that it can move in essentially one direction. It is also possible to arrange the locking part so that it can rotate on one of the metal parts and screw it in to lock it. Since the contact with a screwed-in locking part can be small compared to a pushed-in locking part, it is particularly advisable to roughen the surface, for example by grooves.
  • the advantage of a guided locking part is that it cannot be lost if the connection is opened again. It can also be advantageous during assembly if no separate locking parts have to be kept in stock.
  • Each of the two metal parts rest against one another in certain areas. Contact surfaces are initially provided for this purpose.
  • Each of the two metal parts has a front contact surface which lies behind the locking element in the locking direction of the metal.
  • Each of the two metal parts also has a second, rear contact surface which lies in front of the locking element in the locking direction.
  • the locking element or the components of the locking element which are arranged on the respective metal part therefore lie between the two contact surfaces, the rear and the front, of the metal part.
  • the rear contact surface is spaced from the locking element against the respective locking direction of the metal part
  • the front contact surface is spaced from the locking element with the respective locking direction of the metal part.
  • locking element means the part of the locking element which is part of the respective metal part.
  • this can be the locking surface on the respective metal part described above.
  • each of the two metal parts also has two further surfaces, the impact surfaces.
  • a first, front The abutment surface is spaced apart from the locking element in the locking direction of the respective metal part.
  • a second, rear abutment surface is spaced apart from the locking element against the locking direction of the respective metal part.
  • the front abutment surface of each metal part is thus on the same side of the locking element as the front contact surface along the locking direction.
  • the rear contact surface and the rear abutment surface of the same metal part are arranged on the other side of the locking element.
  • the front abutment surface can be further away from the locking element in the locking direction than the front contact surface in some areas.
  • the front abutment surface can also be closer to the locking element than the front contact surface in some areas. The same applies to the rear contact and abutment surfaces.
  • the front (rear) contact surface and the front (rear) abutment surface of at least one metal part can merge directly into one another, so that an uninterrupted line can be drawn from the abutment surface into the contact surface.
  • the front (rear) contact and abutment surfaces can also be separate from one another.
  • the two metal parts can be shaped essentially identically to each other.
  • a joined state of the two metal parts can now be defined.
  • the front contact surface of the first metal part rests at least partially on the rear contact surface of the second metal part and the rear contact surface of the first metal part rests at least partially on the front contact surface of the second metal part.
  • the front abutting surface of the first metal part also rests at least partially on the rear abutting surface of the second metal part and the rear abutting surface of the first metal part at least partially on the front abutting surface of the second metal part.
  • abutting means that the surfaces can exert a force on one another directly or indirectly.
  • a mechanical and an electrical contact is established between the contact surfaces and/or between the end surfaces by the abutting.
  • an intermediate layer can, for example, absorb mechanical stress and/or facilitate the sliding of the metal parts against each other.
  • an intermediate layer can, for example, be a conductive, soft film that compensates for unevenness and creates good contact.
  • the intermediate elements mentioned as examples can also be used on the other surfaces (abutting or contact surfaces).
  • a large-area contact of the surfaces, especially the contact surfaces of the two metal parts, is advantageous in order to achieve a low ohmic resistance and good thermal conductivity.
  • the two metal parts When joined, can have a substantially closed outer surface, which can, for example, essentially describe a cuboid, a cylinder, a sphere, an ellipsoid, a wedge or similar.
  • the precise interlocking of the two metal parts avoids unnecessary edges, thus reducing the risk of damage to adjacent cables or other components, especially in tight cable harnesses.
  • each metal part serve, in the joined state, the purpose of stopping the movement of the other metal part in its locking direction.
  • the first metal part When moving in its locking direction, the first metal part thus abuts with at least one of its two abutting surfaces, preferably both abutting surfaces, the rear and the front, against the abutting surfaces of the second metal part, the front and/or the rear.
  • the abutting surfaces of each of the two metal parts are directed at least partially against the locking direction of the other metal part.
  • At least partially is to be understood as meaning that at least part of the surface has a corresponding orientation. Since the surface does not have to consist of a single flat segment, it is conceivable that some areas of the abutting surfaces are not directed in the opposite direction to the locking direction of the other metal part, but others are. In particular, the areas of the abutting surface should be directed in the opposite direction to the locking direction of the other metal part, where the other metal part actually rests in the joined and/or locked state.
  • each pair of abutting surfaces e.g. the rear of one metal part and the front of the other metal part
  • only one of the two abutting surfaces can be directed in the opposite direction to the direction of movement of the other metal part.
  • the other abutting surface can also be shaped as a linear or point-shaped or other local elevation. Multiple elevations are also conceivable.
  • the two abutting surfaces of a pair can also be flat and, when locked, essentially parallel to one another.
  • the abutment surfaces redirect the force emanating from the locking element at least in part in the direction of the contact surface.
  • the front contact surface and the front abutment surface of a metal part are first defined as “belonging" to the other surface, and the rear contact surface and rear abutment surface of one and the same metal part are defined as "belonging" to each other.
  • the redirection of the force is now achieved by each abutment surface not only facing the locking direction in some areas, but also areas of the respective associated contact surface. Consequently, the contact surface of the associated abutment surface is also facing the opposite direction in some areas.
  • the locking element therefore exerts a force on the contact surfaces via the abutting surfaces and presses them against each other with a normal force.
  • the front contact surface of the first metal part is therefore pressed against the rear contact surface of the second metal part.
  • the rear contact surface of the first metal part is also pressed against the front contact surface of the second metal part. pressed.
  • a large force is advantageous in order to ensure good contact with low contact resistance.
  • both metal parts and the locking part have similar or equal expansion coefficients so that the normal force does not decrease due to different expansion coefficients in an expected temperature range of -40°C to 150-180°C.
  • the surfaces i.e. both contact surfaces and abutment surfaces, do not have to be completely flat and formed from a single flat segment, but can be formed from several differently aligned segments.
  • the contact and/or abutment surfaces can be provided with a relief. This can be shaped as ribs and grooves along which one metal part can slide along the other.
  • these relief structures can be essentially constant along the respective locking direction, in particular if the locking direction of a metal part runs exactly perpendicular to the surface normal of a relief contact surface. It is also possible for the contact and/or abutment surfaces to be concave and/or convex.
  • the relief structures of the two metal parts engage with one another, so that on the one hand the size of the contact surface is increased compared to flat surfaces and on the other hand the metal parts are guided against one another.
  • the front contact surface in each case can have concave recesses and the rear contact surface in each case can engage with a convex shape in these concave recesses.
  • the front contact surface can also have convex recesses and the rear contact surface can engage in these convex recesses with a concave shape.
  • front and rear impact surfaces can be any surface structures are conceivable, such as jagged, triangular, toothed reliefs, etc.
  • the contact surfaces of a first metal part are at least partially parallel to the locking direction of the respective metal part and/or the other metal part. The same can apply to the second metal part. The metal parts can then slide along each other at the contact surfaces.
  • the contact surfaces of a metal part, front and rear can also be aligned parallel to one another, at least in some areas, but also entirely.
  • the two contact surfaces of both metal parts can also be aligned parallel to one another, at least in some areas, or entirely. The same can apply to the abutting surfaces, both for one metal part and for both metal parts equally.
  • the contact surfaces of a pair of contact surfaces that are adjacent to one another, formed from one contact surface of each of the two metal parts, can also be essentially parallel to one another. This can apply to both pairs of contact surfaces of the cable connector. The same can apply to the abutting surfaces.
  • both the locking directions of both metal parts and the surface normals of both contact surfaces and both abutting surfaces of both metal parts each run, at least in some areas, essentially parallel to a common plane or to each other.
  • the abutting surfaces and/or contact surfaces can be coated at least in some areas. In particular, they can be provided with a nickel and/or tin coating, which can be softer than the main material of the metal parts and thus creates better contact.
  • the abutting surfaces and/or contact surfaces can also be surface-treated in another way, for example polished and made particularly smooth.
  • a screw mechanism is conceivable that is anchored in a thread in one of the two metal parts and can be brought closer to a locking surface against the other metal part.
  • Both metal parts can also have screw elements that can be extended towards each other.
  • Snap elements or spring elements that are firmly attached to the metal part are conceivable, which are tensioned when the two metal parts hook into each other, thus exerting a permanent force and keeping the metal parts in contact with each other when joined.
  • a protective sheath can be provided for the cable connector.
  • This can include a coating on the metal parts, for example made of plastic, silicone, ceramic, rubber, glass, etc.
  • This coating is preferably applied to the surfaces of the metal parts that are not contact and/or abutment surfaces.
  • the coating can also be arranged in the area of the locking element, but the surface of the metal parts in this area can also be excluded from it.
  • the coating can protrude laterally beyond the contact and abutment surfaces so that when joined, no gap remains through which water and other chemicals can penetrate.
  • the protruding coating edges can also be arranged as a groove on one metal part and a lip on the other metal part so that they engage when the metal parts are joined.
  • the edges of the coatings of both metal parts can also have the same shape, such as lips, thickenings, grooves, etc. It can be advantageous to choose a coating of one metal part that is harder than the coating of the other metal part, so that the coating edge of the first metal part can press into the coating of the other metal part and thus achieve a better sealing effect.
  • the locking element leaves an opening in the cable connector, for example if a locking part is recessed between the locking surfaces.
  • a cover can be provided that covers the remaining opening.
  • the locking part itself can also close the opening created by the two metal elements.
  • the wedge can for example, have an insulating cap.
  • a closure of the opening can in particular provide protection against contact, in particular against fingers (standard IPxxB) or wires (standard IPxxD), and/or seal the opening in a watertight and/or airtight and/or hermetically sealed manner.
  • the housing can be made of silicone, rubber, preferably of harder materials such as plastic, or even ceramic.
  • Two or more housing parts can also be placed separately around both metal parts and/or attached to them and these can also be fitted together to form a seal when assembled. Snap elements and/or a circumferential seal made of a softer material than the housing, for example silicone or rubber, can ensure a permanent sealing effect.
  • a metal part can have two further contact surfaces, two further abutment surfaces and parts of a further locking element in addition to the first two contact surfaces, abutment surfaces and parts of a first locking element.
  • the metal part designed in this way can be connected to one, two or more further metal parts and thus enable a Y-connection, for example.
  • a metal part can also have further connection surfaces and locking elements and enable a 4-way, 5-way and 6-way coupling or a connection of more elements and/or cables.
  • the metal parts can be manufactured in particular by, for example, die casting, precision casting or an extrusion process. These processes enable a particularly fine, flat and uniform surface. However, it is also possible to choose other processes, which can be combined with a subsequent surface treatment if necessary.
  • the cable connector 1 in question is formed from a first metal part 20 and a second metal part 40. These are in Fig. 1a
  • the first metal part 20 has a front abutment surface 28, a rear abutment surface 22, a front contact surface 26 and a rear contact surface 24.
  • a second metal part 40 is provided in a similar manner. This in turn has a front abutment surface 48, a rear abutment surface 42, a front contact surface 46 and a rear contact surface 44.
  • the two metal parts 20, 40 may be advantageous to match the two metal parts 20, 40 in their external dimensions, in particular their thickness, so that few edges protrude after joining.
  • the two metal parts may be shaped essentially identically.
  • Fig. 1b shows the two metal parts 20, 40 in the joined state.
  • the front abutting surface 28 of the first metal part 20 rests on the rear abutting surface 42 of the second metal part 40 and the rear abutting surface 22 of the first metal part 20 rests on the front abutting surface 48 of the second metal part 40.
  • the rear contact surface 24 of the first metal part 20 also rests on the front contact surface 46 of the second metal part 40 and the front contact surface 26 of the first metal part 20 rests on the rear contact surface 44 of the second metal part 40. This essentially results in a cuboid.
  • the surfaces are in contact with one another can be understood to mean that they exert a force on one another, at least in some areas. They can also be in contact with one another indirectly via one or more other elements arranged between the contacting surfaces.
  • the two metal parts 20, 40 are pushed against each other via a locking element 60.
  • a wedge is used as the locking part 66, which is pushed between two locking surfaces 62, 64.
  • a first locking surface 62 is located on the first metal part 20 and a second locking surface 64 on the second metal part 40.
  • the locking part 66 can preferably fit precisely into the gap inserted so that it is a press fit between the locking surfaces 62, 64.
  • the locking part 66 can be pressed into the gap between the locking surfaces 62, 64 with a predetermined pressure or force.
  • An end position can be defined for the locking part 66, in which the two metal parts 20, 40 are firmly locked together and the locking part 66 can only be moved with the application of force due to friction on the locking surfaces 62, 64. In this state, the locking part 66 can protrude beyond the surface of the metal parts 40, 60, be flush with at least one of them, or form a recess in the cable connector 1.
  • the first metal part 20 is moved by the locking element 60 in a first locking direction 50
  • the second metal part 40 is moved in a second locking direction 52.
  • the locking directions 50, 52 are different from one another, in particular opposite to one another (scalar product ⁇ 0) and can in particular be antiparallel to one another.
  • this ensures that the first metal part 20 stops the second metal part 40 in the locking direction, since the abutting surfaces 42 and 48 of the second metal part 40 rest against the abutting surfaces 22, 28 of the first metal part 20, which are directed opposite to the locking direction 52 of the second metal part 40.
  • the alignment of the abutment surface normals 23, 29 against the associated contact surface normals 25, 27 causes the second metal part 40, which is moved by the locking element 60 against the abutment surfaces 22, 28, to be redirected in the direction of the contact surface 24, 26.
  • the second metal part 40 now abuts these contact surfaces 24, 26 with its respective contact surfaces 46, 44, so that it is held at least in a force-fitting and form-fitting manner.
  • Fig.3 shows various possible alignments of the contact surfaces 24, 46, 26, 44 and abutting surfaces 28, 42, 22, 48 of the two metal parts 20, 40.
  • a top view of the cable connector 1 in question is shown.
  • the contact and abutting surfaces 24, 46, 26, 44 can essentially run as flat surfaces with a single alignment perpendicular to the plane of the drawing. They can also be curved, twisted or otherwise deformed. For the following considerations, at least one segment of each surface should be aligned essentially perpendicular to the plane of the drawing, so that the seam lines of the Fig.3 the area-wise alignment of the surfaces can be seen.
  • the locking directions 50, 52 of the two metal parts 20, 40 are shown in the Fig. 3 a.c. shown embodiments parallel to the contact surfaces 24, 26, 44, 46, which are aligned parallel to each other in the joined state.
  • FIG.3 For a more detailed explanation of the surface orientations, see Fig.3 , in which the surface normals 23 (vertical to rear abutment surface 22), 25 (vertical to rear contact surface 24), 27 (vertical to front contact surface 26), 29 (vertical to front abutment surface 28) for the first metal part 20 are shown.
  • Fig. 3d a design is shown in which the contact surfaces 24, 26, 44, 46 are curved in plan view. They can also be curved so much that their area-specific surface normals are no longer directed opposite to the surface normals of the associated abutting surfaces 22, 28, 42, 48. It is sufficient if the surface normals of the contact surfaces 24, 26, 44, 46 are directed opposite to the surface normals of the associated abutting surfaces 22, 28, 42, 48 in some areas.
  • the abutting surfaces 22, 28, 42, 48 are generally further away from the locking element 60 than the respective associated contact surfaces 24, 26, 44, 46.
  • the abutting surfaces 22, 28, 42, 48 can also, as in Fig. 3 e shown, closer to the locking element 60 than at least areas of the associated contact surfaces 24, 26, 44, 46.
  • Contact and abutment surfaces 24, 26, 44, 46, 22, 28, 42, 48 generally do not have to be formed from a single flat segment but can also comprise segments of different orientations.
  • An example design with such surfaces is shown in Fig. 3 f shown.
  • the abutting surfaces 22, 48, 26 and 42 were first separated into sub-areas (22a, 22b, 22c, as well as 48a, 48b, 48c and 28a, 28b, 42a, 42b), each of which has an orientation according to the invention.
  • the horizontal abutting surface areas in the figure have a different orientation.
  • the abutting surfaces comprise these horizontal sub-areas and the sub-areas aligned according to the invention (22a, 22b, 22c, as well as 48a, 48b, 48c and 28a, 28b, 42a, 42b).
  • the abutting surface 28 was provided with highlights.
  • the elevations 28a, 28b themselves can also be regarded as the abutting surface 28.
  • Their surface orientation is irrelevant for the function of the invention. However, at least small segments of the result will be aligned against both the locking direction 52 of the second metal part 40 and the surface normal of the associated contact surface 26.
  • the alignment of the abutment surface 42 already causes the first metal part 20 is pressed with its contact surface 26 against the contact surface 44 of the second metal part 40. It is clear here that the regionally objective alignment of the two contacting abutting surfaces (22, 48) and (28, 42) is sufficient to press the associated contact surfaces (24, 46) and (26, 44) against each other by means of the locking element 60.
  • Fig. 3 g shows another related embodiment in which the abutting surfaces 22, 48 and 28, 42 are divided into three sub-areas, each with a substantially constant alignment.
  • the horizontally aligned sub-areas (surface normal substantially vertical) are aligned according to the invention.
  • the vertically aligned sub-areas (surface normal substantially horizontal) alone would not achieve the desired locking.
  • the abutting surface can refer to either just the horizontally aligned sub-area or the combined surface made up of two vertical and one horizontally aligned sub-area.
  • Fig.4 shows two different exemplary designs of the metal parts 20, 40.
  • Both metal parts 20, 40 are formed from several flat segments.
  • the contact surfaces 24, 26, 44, 46 and abutment surfaces 22, 28, 42, 48 are each formed from flat segments that are essentially parallel to the respective contact or abutment surface.
  • vertical flat elements are provided. These are optional.
  • One advantage of this design is the lower material expenditure, another is the increased surface area to the environment, through which heat can be radiated and released in other ways, such as via convection.
  • FIG. 4b Another design, shown in the Fig. 4b , resembles a cylinder.
  • a cylindrical shape makes it easier to integrate the cable connector 1 into cable harnesses. This is because the connector can be made to approximately match the cable diameter, particularly for cables with a round diameter. In this way, thickenings along the cable harness in the area of the Cable connector 1 is avoided. Thanks to the lack of edges, damage to neighboring components, especially cables, is also less likely.
  • Fig.5 carries out the embodiment Fig. 3g even further.
  • One of the abutting surfaces of two abutting surfaces in contact with each other can be shaped as one or more point-like, linear or otherwise shaped elevations instead of as a surface.
  • the elevation can be flattened and have a front surface that is aligned essentially parallel to the surface against it when locked. It can also be rounded. A rounded design is in Fig. 5a shown. If the elevation is rounded, only a very small surface segment of the abutment surface 42 is aligned against the locking direction 50 of the first metal part 20 and the surface normal of the contact surface 44.
  • the alignment of the other abutment surface is sufficient to guide the two contact surfaces associated with the respective abutment surfaces towards each other based on the force emanating from the locking element 60.
  • the elevations of one abutment surface can, for example, essentially form a line as in Fig. 5b
  • the survey is not, as in Fig. 5a , rounded, but has a flattened front surface.
  • a rounded shape is just as possible.
  • Several such linear elevations parallel to each other or inclined to each other are also possible.
  • point elevations as in Fig. 5c conceivable.
  • individual or multiple elevations distributed in an orderly or random manner on the abutting surface are conceivable.
  • At least one abutting surface can be heavily roughened, resulting in an irregularly shaped surface structure with elevations and depressions which, when the cable connector 1 in question is locked, partially come into contact with the opposite abutting surface of the other metal part and/or are pressed in and/or penetrate into the opposite abutting surface.
  • Fig.6 shows possible embodiments of locking elements 60, in addition to the Fig. 1a disclosed wedge 66 with locking surfaces 62, 64.
  • the guide 67 can have the property that the locking part 66 can only move in one direction. Furthermore, the guide 67 can connect the locking part 66 to at least one of the metal parts 20, 40 in a captive manner. This has the advantage that for the assembly of the cable connector 1 in question only two separate elements have to be handled, namely the two metal parts 20, 40. No locking part 66 has to be kept in stock in a processing machine, etc. Even if the cable connector 1 is opened, the locking part 66 is not in danger of being lost.
  • a wedge is disclosed as a locking part 66 which is movable along a guide 67.
  • This guide 67 can comprise a rail or other substantially linear elevation in the locking surface 62 which is surrounded by a groove or other substantially linear recess in the locking part 66.
  • the guide can be arranged as a recess in the locking surface 62 of the metal part 20 (or the locking surface 64 of the metal part 40) and the elevation on the locking part 66.
  • FIG. 6b Another example of a locking element 60 with guide 67 is shown in Fig. 6b shown.
  • the locking part 66 can be rotated around a guide 67 formed as a rotary bearing.
  • a rounding of the locking part 66 shown is advantageous in order to completely insert the locking part 66 in the gap into the lower part of Fig. 6b to be able to move to the end position shown.
  • Alternative locking elements 60 are in Fig. 6 df shown.
  • the locking element 60 comprises a screw guided in a thread of a first metal part 20, which can be rotated against the locking surface 64 of the second metal part 40.
  • the locking part 66 is the screw in this case.
  • Fig. 6e shows a spring element as a locking part 66, which is fixedly or movably attached to the locking surface 62 of the first metal part 20 and is pressed in when the two metal parts 20, 40 are put together, so that the restoring force of the spring element moves the two metal parts 20, 40 apart.
  • Analogous to the Fig. 6e shows Fig. 6f another spring element.
  • the spring element of the Fig. 6d has the advantage that a lateral insertion does not deflect the spring downwards significantly and that it can press the metal part in the locking direction even after insertion.
  • the spring of the Fig. 6f may require further guidance in the spring direction.
  • Spring elements as locking parts 66 generally have the advantage that the two metal parts 20, 40 can be put together and locked immediately.
  • the disadvantage is a significantly reduced force emanating from the locking element 60 compared to, for example, a metal wedge fitted under pressure in a press fit. This reduces the normal force on impact and contact surfaces and the contact can have a higher resistance.
  • contact surfaces 24, 26, 44, 46 and abutment surfaces 22, 28, 42, 48, and also the locking surfaces 62, 64 need not be flat with a single orientation but may also have regions of different orientations.
  • Some examples of such surface shapes are shown in Fig.7 shown.
  • a relief is shown, as would be made visible by a section through the two metal parts 20, 40. It is advantageous if the surfaces of the metal parts 20, 40 can slide along each other in a preferred direction. This can be used for the contact surfaces be ensured by the profile being constant over a direction perpendicular to the locking direction of the metal part along the locking direction of at least one of the metal parts. For example, grooves can be seen in the metal along this direction.
  • abutting surfaces 22, 28, 42, 48 a constant relief in the direction of the associated contact surface is helpful so that the metal part slides along this profile towards the contact surface.
  • Fig. 7a shows a described advantageous profile curve with an exemplary angular profile.
  • the metal parts 20, 40 interlock at the contact and abutment surfaces. In this way, the metal parts 20, 40 are guided securely. In addition, they hold together better when locked and the contact surface is larger compared to flat contact and abutment surfaces.
  • the profiling described is particularly advantageous for the contact surfaces.
  • Fig. 7b shows a first wave-shaped profile
  • Fig. 7c a concave profile of a first surface and a complementary convex profile of a second surface are shown.
  • Fig. 7d another embodiment of interlocking surfaces is shown.
  • these can be coated, in particular with softer metals such as nickel or tin.
  • softer metals such as nickel or tin.
  • Other metals such as gold or other conductive materials are also conceivable.
  • a coating is advantageously only applied in the area of the contacting contact and abutment surfaces, see coatings 70,72 in Fig. 6e .
  • the cable connector 1 described so far generally still has an unprotected metal outer surface. This has the disadvantage that it can come into electrical and mechanical contact with other conductors, and there is also the risk of corrosion or other damage due to environmental influences. In order to eliminate these risks, it is advantageous to have the cable connector 1 facing outwards. This can be done by means of a housing which is placed around the cable connector 1 after connection and locking.
  • Fig. 8a shows another advantageous embodiment of insulation from the environment.
  • the metal parts 20, 40 are coated with an insulation layer 80 on at least parts of the outer surfaces that are not contact surfaces, abutting surfaces, locking surfaces or other outer surfaces that are not to be insulated.
  • This is preferably a non-conductor and can be made of plastic, silicone, rubber, but also of ceramic, glass, etc.
  • a cover 82 can close the opening in the area of the locking element 60 after locking.
  • the cover 82 can also be part of the locking part 66, which has an insulating closure, for example, which blocks the opening when inserted.
  • the cover can also be formed as part of the housing. It is also possible for the head of the wedge to be coated with insulation.
  • the wedge can also be formed as part of the housing.
  • the insulation layer 80 can protrude over the surfaces as in Fig. 8 c, d shown.
  • a groove 84 in the projection of the insulation layer 80 on one metal part and a corresponding projection 86 engaging in the groove on the insulation layer 80 of the other metal part can enable increased insulation performance in the transition between the two metal parts 20, 40.
  • Several grooves 84 and lips 86 can also be provided, which are arranged next to one another and each engage with one another, thus increasing the sealing effect.
  • an insulation layer 80 a,b of a first metal part 20 may be softer than the insulation layer 80 c,d of the second metal part 40.
  • the insulation layer 80 c,d of the second metal part 40.
  • Fig.9 a cable connector 1 is shown in which the second metal part 40 has several docking points for cable connectors 1, each comprising a front abutment surface 48, front contact surface 46, rear contact surface 44 and rear abutment surface 42. At least parts of locking elements 60 are also provided.
  • Fig. 9a demonstrates a star-shaped design
  • Fig. 9b a juxtaposed design.
  • Fig.10 some examples of cable connection terminals 90.
  • Fig. 10a A tab with a hole is shown for this purpose. This can be used for screw or rivet connections.
  • Fig. 10b shows a flat terminal 90 without a hole, for example for press or solder connections.
  • Fig. 10c shows a round terminal 90. This can be formed as a solid material. For example, cables can be welded to it, in particular by means of friction welding, ultrasonic welding, and/or laser welding.
  • the sleeve 90 can also have a round cross-section.

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Description

  • Der Gegenstand betrifft einen Kabelverbinder für Kraftfahrzeuge sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelverbinders.
  • Im Zuge der zunehmenden Elektrifizierung der Automobilität werden immer höhere Ströme in Fahrzeugen übertragen. Dies geschieht in der Regel über elektrische Kabel. Um Verbindungen zwischen einer Komponente wie einer Leistungselektronik, einer Batterie, einem Motor, etc. und Kabeln sowie Verbindungen zwischen einem ersten Kabel und einem zweiten Kabel zu ermöglichen, kommen des Weiteren Kabelverbinder zum Einsatz.
  • Weit verbreitet sind sogenannte Steckverbinder. Bekannte Steckverbinder im Automobilbereich basieren zumeist auf Federkontakten. Bei solchen federnden Steckverbindern werden ein erster und ein zweiter üblicherweise aus Metall gefertigter, stromführender Grundkörper mit einer dazwischen angeordneten Feder miteinander verbunden/verklemmt. Die Rückstellkraft der Feder ermöglicht den dauerhaften mechanischen und elektrischen Kontakt des Federelements zu den beiden Grundkörpern. Diese oft sehr dünnen Federn sind so ausgelegt, dass sie zumindest auf einer an einem Grundkörper anliegenden Kontaktfläche viele punktförmige Vorsprünge aufweisen, an denen die mechanische und elektrische Verbindung zustande kommt. An den Kontaktpunkten fließt der elektrische Strom zwischen Feder und Grundkörper. Aufgrund der limitierten Fläche einer so reliefierten Fläche steigt der Übergangswiderstand und es kommt zu joulescher Erwärmung des Übergangs. Eine Steigerung der Stromtragfähigkeit, bzw. Senkung der Übergangswiderstände und damit auch der Verlustleistung wird bei einer solchen Ausgestaltung beinahe ausschließlich über eine Erhöhung der Anzahl an Kontaktpunkten bewerkstelligt. Auch stellt die Auswahl des Federmaterials bei federnden Steckverbindern immer nur einen Kompromiss zwischen elektrischer Leitfähigkeit und mechanischen Eigenschaften wie E-Modul oder Relaxation dar.
  • Die Kabel heutiger Fahrzeuge dienen neben der Leitung elektrischer Energie auch zunehmend der Leitung von Wärme, nicht zuletzt wegen der guten Wärmeleitfähigkeit ihrer elektrischen Leitermaterialien wie Kupfer und Aluminium. So sind Kabel heute oft essenzieller Bestandteil des Wärmemanagements im Fahrzeug. Eine Kupplung zwischen zwei Kabeln oder zwischen Kabeln und elektrischen Komponenten sowie auch zwischen elektrischen Komponenten untereinander, z.B. von Batteriezellenverbindern oder von Batteriemodulverbindern untereinander oder mit einer Batteriezelle, eine sogenannte fliegende Kupplung, hat deswegen neben der Weiterleitung von Strom auch die Aufgabe einer Weiterleitung von Wärme. Hierzu sind Steckverbinder allerdings schlecht geeignet, denn oft erzeugen derartige Übergänge im Kabelstrang im Gegenteil zusätzliche unerwünschte Wärme durch joulsche Verluste. Zudem ist die Wärmeübertragung durch die häufig dünnen Federkomponenten behindert, Schlimmer noch kann die geringe Wärmekapazität der bauartbedingt dünnen Federn zu einer raschen Aufheizung führen, welche im schlimmsten Fall Kabelbrände verursachen kann.
  • Zur Wärmeübertragung weitaus besser geeignet sind Schraubverbinder. Dabei werden vergleichsweise große Flächen zweier Grundkörper mit einer durch ein Gewinde erzeugten Kraft aufeinander gedrückt. Die großflächige Kontaktierung verringert den ohmschen Widerstand und erhöht die thermische Leitfähigkeit. Ebenfalls verfügen Schraubverbinder im Vergleich zu Steckverbindern üblicherweise über eine große thermische Masse. Sie heizen sich deshalb bei hohen Momentanströmen langsamer auf als dünne Federn. Auf diese Art sorgen sie mit einem trägen thermischen Verhalten der Verbindung für ein geringes Risiko einer Überhitzung. Eine solch große thermische Masse und hohe thermische Leitfähigkeit ist besonders im Leistungsstrang von elektrobetriebenen Fahrzeugen notwendig, wo beim Bremsen (über Rekuperation), Beschleunigen oder beim Hochstrom-Laden hohe Stromstärken auftreten können.
  • Nachteilig an einer Schraubverbindung ist jedoch wiederrum, dass ein Verschrauben im Vergleich zum Stecken einen aufwändigeren Montageschritt bedeutet, der länger dauert und fehleranfälliger ist. Dies ist insbesondere problematisch angesichts der zunehmend automatisierten Fertigung im Bereich der Elektromobilität. Der erhöhte Zeitaufwand der Montage von Schraubverbindungen macht diese für die automatisierte Herstellung unattraktiv. Beispielsweise bei der Fertigung von Hochstrom-Batterien, bei der eine Vielzahl von Batteriezellen und Batteriemodulen miteinander Kontaktiert werden müssen, bedeutet die Vielzahl an Verschraubungen einen erheblichen Montageaufwand. Darüber hinaus kann es bei Schraubverbindern zu Problemen durch defekte Gewinde o.ä. kommen, weshalb beim einigen Schraubverbindern bereits Kontaktteile mit zwei nebeneinander liegenden Schraubelementen eingesetzt werden, um die Fehleranfälligkeit/Fehlerraten zu senken. Dies führt zu weiterem Montageaufwand.
  • Die Veröffentlichung US 5,174,777 bezieht sich auf ein elektrisches Stecksystem. Die Veröffentlichung DE 10 2011 018 353 A1 betrifft eine Verbindung eines elektrischen, aus mehreren Drähten oder Litzen gebildeten Kabels mit einem Anschlussteil.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, die Vorteile einer Schraubverbindung mit denen einer Steckverbindung zu kombinieren. Dazu sollen große Flächen mit hohen Normalkräften aufeinander gepresst werden, um eine gute elektrische und thermische Leitfähigkeit zu erzeugen. Des Weiteren soll der Verbinder über eine große Wärmekapazität verfügen, um viel Wärmeenergie aufnehmen zu können und sich nicht schnell zu erhitzen. Ein weiteres Augenmerk liegt auch auf der Montage, welche schnell, reproduzierbar sowie möglichst gut automatisierbar sein soll.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verbinder nach Anspruch 1, sowie durch ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 15.
  • Der gegenständliche Verbinder umfasst ein erstes Metallteil und ein zweites Metallteil. Die Metallteile können insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und/ oder Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Beispielsweise können hochfeste Aluminiumlegierungen wie EN AW 6082 Einsatz finden. Auch andere Materialien wie andere Metalle oder Legierungen davon, etwa Stahl, Silber, Gold, Blei, etc. können verwendet werden oder aber auch andere Leiter wie Polymere, Halbleiter, oder ähnliches. Es können auch Kombinationen von Nicht-Leitern und Leitern eingesetzt werden, bei denen Leiter zumindest an später noch beschriebenen Kontaktflächen angeordnet sind und die Nicht-Leiter rein mechanische Funktionen übernehmen. Auch können Kombinationen von verschiedenen, besser und schlechter leitenden, Materialien, etwa verschiedenen Metallen, beispielsweise Kupfer und Stahl, kombiniert werden. So kann eine gute Leitfähigkeit einerseits und eine hohe mechanische Stabilität andererseits bei verringerten Kosten im Vergleich zu einer sortenreinen Ausfertigung erreicht werden.
  • Die beiden Metallteile können aus demselben Material gefertigt sein, insbesondere aus dem gleichen Metallwerkstoff. Dies hat den Vorteil, dass Kontaktkorrosion durch verschiedene Redoxpotentiale verschiedener Metalle ausgeschlossen ist. Ein weiterer Vorteil ist der, dass keine unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bestehen. Somit dehnen sich die beiden Metallteile bei Erwärmung gleich stark aus und thermische Spannungen werden vermieden.
  • Auch ist es möglich, dass beide Metallteile aus verschiedenen Materialien und/ oder Materialienkombinationen gefertigt sind, insbesondere aus zwei verschiedenen Metallwerkstoffen. Beispielsweise kann ein erstes Metallteil aus Kupfer oder einer Kupferlegierung und ein zweites Metallteil aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt sein. Somit können Aluminiumkabel, beispielsweise massive Flachleiter und Kupferleiter, beispielsweise flexible Litzenleiter, jeweils sortenrein mit einem Metallteil des Kabelverbinders verbunden werden. Auf diese Weise wird Kontaktkorrosion zwischen Kabel und Verbinder reduziert oder unterbunden.
  • Zumindest eines der Metallteile kann aus Vollmaterial gefertigt sind. Dies ist vorteilhaft für die Wärmekapazität des Bauteils. Auch ist es möglich, dass zumindest eines der Metallteile Segmente von Flachteilen umfasst. Auf diese Art und Weise kann zum einen eine hohe Stabilität bei geringem Gewicht und geringem Materialeinsatz erreicht werden. Zum anderen kann die erhöhte Oberfläche eine Abstrahlung von Wärme begünstigen und damit eine höhere maximale Verlustleitung des Kabelverbinders ermöglichen. In jedem Fall kann die Größe der Metallteile an die Leitungsdicke und/ oder Stromstärke und damit an zu erwartendes Wärmeaufkommen und Verlustleistung angepasst werden. Eine höhere Größe führt zu einer höheren Oberfläche, über die Wärme abgestrahlt und per Konvektion abtransportiert werden kann. Zudem führt ein höheres Volumen zu einer höheren Wärmekapazität.
  • An einem oder beiden Metallteilen können Anschlussterminals für Leiter vorgesehen sein. Diese können runde, flache oder anderweitig geformte Anschlusslaschen sein. Die Anschlusslaschen können zum Auflöten oder Aufschweißen, z.B. Reibschweißen, Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen, Laserschweißen etc., von Kabeln gebildet sein. Die Anschlusslaschen können aufgeraut, beschichtet, oder anderweitig oberflächenbehandelt sein. Auch können in den Anschlusslaschen ein oder mehrere Löcher vorgesehen sein. Die Anschlussterminal können auch als Hülsen und/ oder Kabelschuhe geformt sein. Sie können zur Kontaktierung und/ oder Aufnahme von Flachleitern, Rundleitern, massiven Leitern und/ oder Litzen geeignet sein. Die Anschlussterminals sind bevorzugt aus demselben Material wie das Metallteil, an dem sie angebracht sind. Auch können sie aus einem anderen Material gefertigt sein.
  • Um im Folgenden die Beziehungen von Flächen zueinander zu definieren, werden Flächennormalen genutzt. Eine Fläche ist zunächst ein zusammenhängender Bereich auf einem dreidimensionalen Körper, die in mehrere Segmente eingeteilt werden kann. Eine Fläche muss nicht flach sein, sondern kann aus Segmenten verschiedener räumlicher Ausrichtung zusammengesetzt sein. Die Ausrichtung eines Flächensegments ist durch seine Flächennormale charakterisiert. Eine Flächennormale ist ein Vektor, der genau senkrecht auf dem zugehörigen Flächensegment steht. Im Folgenden sind Flächennormalen eines Flächensegments eines Körpers vom Körper weggerichtet, sodass der Vektor außerhalb des Körpers liegt. Die Länge des Flächennormalen-Vektors ist unerheblich und wird als normiert auf einen Wert, beispielsweise den Wert 1 einer bestimmten gewählten Längeneinheit, festgelegt. Zwei Vektoren werden im Folgenden als einander entgegengerichtet beschrieben, wenn ihr Skalarprodukt kleiner als Null ist. Es ist möglich aber nicht notwendig, dass die beiden Vektoren genau antiparallel zueinander sind. Wenn die beiden Vektoren senkrecht zueinander stehen, ist ihr Skalarprodukt genau Null.
  • Die beiden Metallteile liegen bereichsweise aneinander an. Es ist ein Verriegelungselement vorgesehen, das die beiden Metallteile auseinander bewegt.
  • Durch das Verriegelungselement wird jedes Metallteil in eine jeweilige Verriegelungsrichtung bewegt. Die jeweilige Verriegelungsrichtung kann durch einen Vektor repräsentiert werden. Die Verriegelungsrichtungen beider Metallteile sind einander entgegengesetzt (siehe oben, Skalarprodukt kleiner Null) und können insbesondere zueinander im Wesentlichen antiparallel sein.
  • Das Verriegelungselement ist als je eine Verriegelungsfläche auf jeweils einem der beiden Metallteile gebildet, welche einander entgegengerichtet sind und die voneinander durch einen Spalt beabstandet sind. Durch Einbringen eines dritten Elements, eines Verriegelungsteils, zwischen die beiden Verriegelungsflächen werden die beiden Metallteile auseinander bewegt.
  • Das Verriegelungsteil kann hierbei als Quader, Zylinder, oder anderweitig geformt sein, insbesondere kann das Verriegelungsteil entlang einer Raumachse verjüngt sein. Das Verriegelungsteil kann so als ein Keil geformt sein. Das Verriegelungsteil wird vorzugsweise in einer gegenüber den Verriegelungsrichtungen beider Metallteile verschieden ausgerichteten Einschubrichtung in den Spalt eingeführt. Die Einschubrichtung kann im Wesentlichen senkrecht zur Verriegelungsrichtung zumindest eines der beiden Metallteile ausgerichtet sein. Zum besseren Halt des Verriegelungsteils kann dieses aufgeraut sein, beispielsweise durch Noppen, Rillen, einer Riffelung, einer rauen Beschichtung etc. Auch kann zumindest eine der Verriegelungsflächen entsprechend geformt sein. Es ist auch möglich, dass das Verriegelungselement und/oder zumindest eine der Verriegelungsflächen beschichtet ist, beispielsweise mit Nicht-Leitern wie Silikon, Gummi, Kunststoff, welche sich insbesondere elastisch verformen können und so mechanische Spannungen aufnehmen können. Auch kann das Verriegelungselement und/oder zumindest eine der Verriegelungsflächen mit einer leitenden Beschichtung wie Nickel, Zinn, etc. beschichtet sein, welche weicher sein kann als das sonstige Material des Verriegelungsteils.
  • Das Verriegelungsteil kann zumindest teilweise aus einem ähnlichen oder dem gleichen Material wie eines oder beide der Metallteile gefertigt sein. Durch diese Materialwahl werden verschiedene thermische Ausdehnungskoeffizienten vermieden und eine Kontaktkorrosion unterbunden. Auch ist es möglich, dass das Verriegelungsteil aus einem anderen Material als zumindest eines der Metallteile geformt ist, das entweder leitend oder nicht-leitend sein kann. Das Verriegelungsteil kann aus einem Vollmaterial geformt sein. Hierbei kann es aus einem wenig kompressiblen Material wie massivem Kupfer oder Aluminium gefertigt sein. Auch ist es möglich, dass das Verriegelungsteil aus einem elastischen Material wie Kunststoff, Gummi, Silikon etc. geformt ist oder aus Materialkombinationen wie gummiertem Glas oder Keramik. Ein Verriegelungsteil aus einem Vollmaterial kann hierbei zumindest abschnittsweise genau in den Spalt zwischen den beiden Verriegelungsflächen passen, dessen Breite durch die sonstige Ausgestaltung des Verbinders wie unten beschrieben vorgegeben ist.
  • Auch ist es möglich, dass das Verriegelungsteil nicht aus einem Vollmaterial geformt ist, sondern eine elastische Struktur mit federnder Charakteristik aufweist. Beispielsweise kann es Metallbügel umfassen. Die elastischen Elemente, beispielsweise Bügel, können mechanische Spannungen als Verformung aufnehmen und sich flexibel in den Spalt zwischen den Verriegelungsflächen einfügen. Zwischen den elastischen Elementen muss kein weiteres Material angeordnet sein. Es ist aber auch möglich, dass das Verriegelungsteil neben den elastischen Elementen auch weitere Komponenten umfasst wie etwa eine stützende, elektrisch leitende oder nicht-leitende Füllung, die fest oder elastisch sein kann, etc.
  • Das Verriegelungsteil kann als separates Element, vollständig trennbar von den beiden Metallteilen, gebildet sein. Es kann auch an einem der beiden Metallteile geführt befestigt sein. So kann beispielsweise eine Schiene das Verriegelungsteil in im Wesentlichen einer Richtung verschiebbar lagern. Auch ist es möglich, das Verriegelungsteil drehbar an einem der Metallteile anzuordnen und dieses zum Verriegeln einzudrehen. Da der Kontakt bei einem eingedrehten Verriegelungsteil verhältnismäßig zu einem eingeschobenen Verriegelungsteil gering ausfallen kann, ist es hier besonders ratsam, eine Aufrauhung der Oberfläche vorzunehmen, beispielsweise durch Rillen. Der Vorteil eines geführten Verriegelungsteils ist zum einen, dass dieses nicht verloren gehen kann, falls die Verbindung wieder geöffnet wird. Außerdem kann es in der Montage vorteilhaft sein, wenn keine separaten Verriegelungsteile auf Vorrat gehalten werden müssen.
  • Die Metallteile liegen bereichsweise aneinander an. Hierfür sind zunächst Kontaktflächen vorgesehen. Ein jedes der beiden Metallteile weist eine vordere Kontaktfläche auf, die in der Verriegelungsrichtung des Metalls hinter dem Verriegelungselement liegt. Ein jedes der beiden Metallteile weist zudem eine zweite, hintere Kontaktfläche auf, die in Verriegelungsrichtung vor dem Verriegelungselement liegt. Das Verriegelungselement oder die Komponenten des Verriegelungselements, die an dem jeweiligen Metallteil angeordnet sind, liegt also zwischen den beiden Kontaktflächen, der hinteren und der vorderen, des Metallteils. Die hintere Kontaktfläche ist gegen die jeweilige Verriegelungsrichtung des Metallteils von dem Verriegelungselement beabstandet, die vordere Kontaktfläche ist mit der jeweiligen Verriegelungsrichtung des Metallteils von dem Verriegelungselement beabstandet. Mit Verriegelungselement ist in diesem Fall der Teil des Verriegelungselementes gemeint, der Teil des jeweiligen Metallteils ist. Beispielsweise kann dies die oben beschriebene Verriegelungsfläche an dem jeweiligen Metallteil sein.
  • Jedes der beiden Metallteile weist neben den beiden Kontaktflächen, der vorderen und der hinteren, auch zwei weitere Flächen, die Stoßflächen, auf. Eine erste, vordere Stoßfläche ist in Verriegelungsrichtung des jeweiligen Metallteils von dem Verriegelungselement beabstandet. Eine zweite, hintere Stoßfläche, ist gegen die Verriegelungsrichtung des jeweiligen Metallteils von dem Verriegelungselement beabstandet. Die vordere Stoßfläche jedes Metallteils ist somit entlang der Verriegelungsrichtung auf der gleichen Seite des Verriegelungselements wie die vordere Kontaktfläche. Die hintere Kontaktfläche und die hintere Stoßfläche desselben Metallteils sind auf der jeweils anderen Seite des Verriegelungselements angeordnet. Die vordere Stoßfläche kann dabei bereichsweise in Verriegelungsrichtung weiter vom Verriegelungselement entfernt liegen als die vordere Kontaktfläche. Auch kann die vordere Stoßfläche zumindest bereichsweise näher an dem Verriegelungselement liegen als die vordere Kontaktfläche. Gleiches gilt für die hinteren Kontakt und Stoßflächen.
  • Die vordere (hintere) Kontaktfläche und die vordere (hintere) Stoßfläche zumindest eines Metallteils können direkt ineinander übergehen, sodass eine unterbrechungsfreie Linie von der Stoßfläche ausgehend in die Kontaktfläche hinein gezeichnet werden kann. Auch können die vorderen (hinteren) Kontakt- und Stoßflächen getrennt voneinander sein.
  • Die beiden Metallteile können im Wesentlichen identisch zueinander geformt sein.
  • Es lässt sich nun ein gefügter Zustand der beiden Metallteile definieren. Hierbei liegt die vordere Kontaktfläche des ersten Metallteils zumindest bereichsweise an der hinteren Kontaktfläche des zweiten Metallteils an und die hintere Kontaktfläche des ersten Metallteils zumindest bereichsweise an der vorderen Kontaktfläche des zweiten Metallteils an. Auch liegt die vordere Stoßfläche des ersten Metallteils zumindest bereichsweise an der hinteren Stoßfläche des zweiten Metallteils an und die hintere Stoßfläche des ersten Metallteils zumindest bereichsweise an der vorderen Stoßfläche des zweiten Metallteils. Anliegen bedeutet hierbei, dass die Flächen mittelbar oder unmittelbar eine Kraft aufeinander ausüben können. Vorzugsweise wird ein mechanischer und ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktflächen und/ oder zwischen den Stirnflächen durch das Anliegen hergestellt. Es kann auch zwischen den Flächen ein weiteres Element angeordnet sein, beispielsweise ein Leiter oder ein Nicht-Leiter. Im Falle der Stoßflächen kann eine solche Zwischenschicht beispielsweise mechanische Spannung aufnehmen und/ oder ein Gleiten der Metallteile aneinander begünstigen. Im Falle der Kontaktflächen kann eine solche Zwischenschicht beispielsweise eine leitende, weiche Folie sein, die Unebenheiten ausgleicht und einen guten Kontakt herstellt. Auch können die beispielhaft genannten Zwischenelemente an den jeweils anderen Flächen (Stoß- oder Kontaktflächen) eingesetzt werden.
  • In jedem Fall ist eine großflächige Kontaktierung der Flächen, insbesondere der Kontaktflächen der beiden Metallteile von Vorteil um einen geringen ohmschen Widerstand und eine gute Wärmeleitfähigkeit zu erreichen.
  • Im gefügten Zustand können die beiden Metallteile eine im Wesentlichen geschlossene Außenfläche besitzen, die beispielsweise im Wesentlichen einen Quader, einen Zylinder, eine Kugel, ein Ellipsoid, ein Keil oder ähnliches beschreiben kann. Das passgenaue Ineinandergreifen der beiden Metallteile vermeidet unnötige Kanten, sodass das Risiko der Beschädigung benachbarter Kabel oder anderer Komponenten, insbesondere in engen Kabelbäumen, verringert wird.
  • Die Stoßflächen eines jeden Metallteils dienen im gefügten Zustand zum einem dem Zweck, dass die Bewegung des jeweils anderen Metallteils in dessen Verriegelungsrichtung aufgehalten wird. Das erste Metallteil stößt also bei Bewegung in seiner Verriegelungsrichtung mit zumindest einer seiner beiden Stoßflächen, vorzugsweise beiden Stoßflächen, der hinteren und der vorderen, an den Stoßflächen des zweiten Metallteils, der vorderen und/ oder der hinteren, an. Zu diesem Zweck sind die Stoßflächen jedes der beiden Metallteile zumindest bereichsweise der Verriegelungsrichtung des jeweils anderen Metallteils entgegen gerichtet. Hierbei sei auf die obige Definition von "entgegen gerichtet" verwiesen, die besagt, dass das Skalarprodukt zwischen den Flächennormalen der Stoßflächen eines Metallteils dem Vektor der Verriegelungsrichtung des jeweils anderen Metallteils negativ ist. "Zumindest bereichsweise" ist so zu verstehen, dass zumindest ein Teil der Fläche eine dementsprechende Ausrichtung hat. Da die Fläche nicht aus einem einzelnen ebenen Segment bestehen muss, ist es denkbar, dass einige Bereiche der Stoßflächen der Verriegelungsrichtung des jeweils anderen Metallteils nicht entgegengerichtet sind, andere aber schon. Insbesondere sollten die Bereiche der Stoßfläche der Verriegelungsrichtung des jeweils anderen Metallteils entgegengerichtet sein, an denen das jeweils andere Metallteil auch tatsächlich im gefügten und/ oder verriegelten Zustand anliegt.
  • Es kann auch pro Paar von aneinander anliegenden Stoßflächen, bspw. der hinteren des einen Metallteils und der vorderen des anderen Metallteils, nur eine der beiden Stoßflächen der Bewegungsrichtung des jeweils anderen Metallteils entgegen gerichtet sein. Die jeweils andere Stoßfläche kann auch als linienförmige oder punktförmige oder anderweitig geformte lokale Erhebung geformt sein. Auch mehrere Erhebungen sind denkbar. Auch können die beiden Stoßflächen eines Paares flächig und im verriegelten Zustand im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sein.
  • Als weiteren, zweiten Zweck leiten die Stoßflächen die vom Verriegelungselement ausgehende Kraft zumindest zum Teil in Richtung der Kontaktfläche um. Hierzu werden zunächst die jeweils vordere Kontaktfläche und die jeweils vordere Stoßfläche eines Metallteils als jeweils der anderen Fläche "zugehörig" definiert und die jeweils hintere Kontaktfläche und hintere Stoßfläche ein und desselben Metallteils als einander "zugehörig". Die Umleitung der Kraft wird nun dadurch realisiert, dass jede Stoßfläche nicht nur der Verriegelungsrichtung bereichsweise entgegengerichtet ist, sondern auch Bereichen der jeweils zugehörigen Kontaktfläche. Folgerichtigerweise ist auch die Kontaktfläche der zugehörigen Stoßfläche bereichsweise entgegengerichtet.
  • Das Verriegelungselement übt also über die Stoßflächen eine Kraft auf die Kontaktflächen aus und drückt diese mit einer Normalkraft gegeneinander. Die vordere Kontaktfläche des ersten Metallteils wird also gegen die hintere Kontaktfläche des zweiten Metallteils gepresst. Auch die hintere Kontaktfläche des ersten Metallteils wird gegen die vordere Kontaktfläche des zweiten Metallteils gepresst. Eine große Kraft ist von Vorteil um einen guten Kontakt mit geringem Übergangswiderstand sicherzustellen. Vorteilhaft ist es, wie oben beschrieben, wenn beide Metallteile und das Verriegelungsteil ähnliche bis gleiche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, damit die Normalkraft in einem erwartbaren Temperaturbereich von -40°C bis 150-180°C nicht aufgrund verschiedener Ausdehnungskoeffizienten nachlässt.
  • Wie oben beschrieben, müssen die Flächen, also sowohl Kontaktflächen als auch Stoßflächen, nicht vollständig eben sein und aus einem einzigen flachen Segment gebildet sein, sondern können aus mehreren unterschiedlich ausgerichteten Segmenten gebildet sein. Insbesondere können die Kontakt- und/ oder Stoßflächen mit einem Relief versehen sein. Dieses kann als Rippen und Rillen geformt sein, entlang derer das eine Metallteil am anderen entlang gleiten kann. Beispielsweise können diese Reliefstrukturen entlang der jeweiligen Verriegelungsrichtung im Wesentlichen konstant sein, insbesondere wenn die Verriegelungsrichtung eines Metallteils genau senkrecht zur Flächennormale einer reliefierten Kontaktfläche verläuft. Auch ist es möglich, dass die Kontakt- und/ oder Stoßflächen konkav und/ oder konvex geformt sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung greifen die Reliefstrukturen der beiden Metallteile ineinander ein, sodass zum einen die Größe der Berührfläche im Vergleich zu ebenen Flächen erhöht wird und zum anderen eine Führung der Metallteile aneinander realisiert wird. Insbesondere kann beispielsweise die jeweils vordere Kontaktfläche konkave Ausnehmungen haben und die jeweils hintere Kontaktfläche mit einer konvexen Ausformung in diese konkaven Ausnehmungen eingreifen. Auch kann die jeweils vordere Kontaktfläche konvexe Ausnehmungen haben und die jeweils hintere Kontaktfläche mit einer konkaven Ausformung in diese konvexen Ausnehmungen eingreifen. Gleiches kann für vordere und hintere Stoßflächen gelten. Selbstverständlich sind andere Oberflächenstrukturierungen denkbar wie beispielsweise gezackte, dreieckige, verzahnte Reliefs etc.
  • In einer bevorzugten Ausführung sind die Kontaktflächen eines ersten Metallteils zumindest bereichsweise parallel zur Verriegelungsrichtung des jeweiligen Metallteils und/ oder des anderen Metallteils ausgerichtet. Das gleiche kann für das zweite Metallteil gelten. Die Metallteile können dann an den Kontaktflächen aneinander entlang gleiten.
  • Auch können die Kontaktflächen eines Metallteils, hintere und vordere, zumindest bereichsweise, aber auch in Gänze im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sein. Auch können die beiden Kontaktflächen beider Metallteile alle vier zueinander zumindest bereichsweise oder auch in Gänze zueinander parallel ausgerichtet sein. Gleiches kann für die Stoßflächen gelten, sowohl für ein Metallteil aber auch für beide Metallteile gleichermaßen.
  • Auch können die Kontaktflächen eines Paares aneinander anliegender Kontaktflächen, gebildet aus je einer Kontaktfläche jeweils eines der beiden Metallteile, im Wesentlichen parallel zueinander sein. Dies kann auf für beide Kontaktflächenpaare der Kabelverbinders gelten. Gleiches kann auf für die Stoßflächen gelten.
  • In einer bevorzugten Ausführung verlaufen sowohl die Verriegelungsrichtungen beider Metallteile als auch die Flächennormalen beider Kontaktflächen und beider Stoßflächen beider Metallteile jeweils zumindest bereichsweise im Wesentlichen parallel zu einer gemeinsamen Ebene oder zueinander.
  • Die Stoßflächen und/ oder Kontaktflächen können zumindest bereichsweise beschichtet sein. Insbesondere können diese mit einer Nickel und/ oder Zinn Beschichtung ausgestattet sein, die weicher sein kann als das Hauptmaterial der Metallteile und so einen besseren Kontakt herstellt. Die Stoßflächen und/ oder Kontaktflächen können auch anderweitig oberflächenbehandelt sein, etwa poliert und besonders eben hergestellt sein.
  • Alternativ zum Verriegelungselement aus Verriegelungsflächen und einschiebbarem Verriegelungsteil sind andere Bauarten denkbar. So ist etwa ein Schraubmechanismus denkbar, der in einem der beiden Metallteile in einem Gewinde verankert ist und aus diesem gegen das andere Metallteil an eine Verriegelungsfläche angenähert werden kann. Auch können beide Metallteile solche Schraubelemente aufweisen, die gegeneinander ausgefahren werden können. Es sind fest am Metallteil befestigte Schnappelemente oder Federelemente denkbar, die beim gegenseitigen Einhaken der beiden Metallteile ineinander gespannt werden, somit dauerhaft eine Kraft ausüben und den Kontakt der Metallteile im gefügten Zustand zueinander halten.
  • Zum Schutz gegen Feuchtigkeit und andere Umgebungseinflüsse kann eine schützende Ummantelung des Kabelverbinders vorgesehen sein. Diese kann eine Beschichtung auf den Metallteilen umfassen, beispielsweise aus Kunststoff, Silikon, Keramik, Gummi, Glas, etc. Diese Beschichtung ist vorzugsweise auf den Flächen der Metallteile aufgebracht, welche nicht Kontakt- und/ oder Stoßflächen sind. Die Beschichtung kann auch im Bereich des Verriegelungselements angeordnet sein, die Oberfläche der Metallteile in diesem Bereich kann aber auch davon ausgeschlossen sein. Die Beschichtung kann, um im gefügten Zustand eine gute Abdichtung des Kabelverbinders zu erreichen, seitlich über die Kontakt- und Stoßflächen hinausragen, sodass im gefügten Zustand kein Spalt verbleibt, durch den Wasser und andere Chemikalien eindringen können. Auch können die überstehenden Beschichtungskanten als eine Nut auf dem einen Metallteil und eine Lippe auf dem anderen Metallteil angeordnet sein, sodass diese beim Zusammenfügen der Metallteile ineinandergreifen. Auch können die Kanten der Beschichtungen beider Metallteile gleich geformt sein, etwa als Lippen, Verdickungen, Nuten, etc. Es kann vorteilhaft sein, die Beschichtung eines Metallteils härter als die Beschichtung des anderen Metallteils zu wählen, damit die Beschichtungskante des ersten Metallteils in die Beschichtung des anderen Metallteils eindrücken kann und somit eine bessere Dichtwirkung erzielt.
  • Es kann vorkommen, dass das Verriegelungselement eine Öffnung im Kabelverbinder zurücklässt, beispielsweise falls ein Verriegelungsteil zwischen den Verriegelungsflächen versenkt wird. Um dennoch eine Isolierung gegen Feuchtigkeit und andere Umgebungseinflüsse zu erreichen, kann ein Deckel vorgesehen sein, der die verbleibende Öffnung abdeckt. Auch kann das Verriegelungsteil selbst die von den beiden Metallelementen aufgespannte Öffnung verschließen. Hierfür kann der Keil beispielsweise eine isolierende Kappe aufweisen. Ein Verschluss der Öffnung kann insbesondere einen Berührschutz herstellen, insbesondere gegenüber Fingern (Norm IPxxB) oder Drähten (Norm IPxxD), und/ oder die Öffnung wasserdicht und/ oder luftdicht und/ oder hermetisch verschließen.
  • Auch ist ein Gehäuse um den gesamten Kabelverbinder möglich, welches im gefügten Zustand um ihn gelegt wird. Das Gehäuse kann aus Silikon, Gummi, vorzugsweise aus härteren Materialien wie Kunststoff, oder auch Keramik gefertigt sein. Auch können zwei oder mehr Gehäuseteile um beide Metallteile separat gelegt und/ oder daran befestigt sein und diese können im gefügten Zustand ebenfalls abdichtend ineinander gefügt werden. Schnappelemente und/ oder eine umläufige Dichtung aus einem weicheren Material als das Gehäuse, beispielsweise Silikon oder Gummi, können die Dichtwirkung dauerhaft gewährleisten.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann ein Metallteil neben den ersten beiden Kontaktflächen, Stoßflächen und Teilen eines ersten Verriegelungselements weitere zwei Kontaktflächen, weitere zwei Stoßflächen und Teile eines weiteren Verriegelungselements aufweisen. Das so gestaltete Metallteil kann mit einem, zwei oder mehr weiteren Metallteilen verbunden werden und so beispielsweise eine Y-Verbindung ermöglichen. Auch kann ein Metallteil weitere Verbindungsflächen und Verriegelungselemente aufweisen und eine 4er-, 5er- und 6er-Kupplung oder eine Verbindung von mehr Elementen und/ oder Kabeln ermöglichen.
  • Die Metallteile können insbesondere hergestellt sein durch beispielsweise Druckguss, Feinguss oder ein Strangpressverfahren. Diese Verfahren ermöglichen eine besonders feine, ebene und gleichmäßige Oberfläche. Es ist aber auch möglich, andere Verfahren zu wählen, die gegebenenfalls mit einer nachgelagerten Oberflächenbehandlung kombiniert werden.
  • Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    • Fig. 1
    Ausführungsbeispiel der beiden Metallteile des gegenständlichen Kabelverbinders;
    Fig. 2
    Ausführungsbeispiele eines gegenständlichen Metallteils mit eingezeichneten Flächennormalen;
    Fig. 3
    Ausführungsbeispiele von zwei ineinander gehakten gegenständlichen Metallteilen in der Draufsicht;
    Fig. 4
    Ausführungsbeispiele des gegenständlichen Kabelverbinders in isometrischer Ansicht;
    Fig. 5
    Ausführungsbeispiele der Stoßflächen des gegenständlichen Kabelverbinders;
    Fig. 6
    Ausführungsbeispiele des Verriegelungselements des gegenständlichen Kabelverbinders;
    Fig. 7
    Ausführungsbeispiele der Konturen von Stoß- und Kontaktflächen des gegenständlichen Kabelverbinders;
    Fig. 8
    Ausführungsbeispiel eines isolierten gegenständlichen Kabelverbinders;
    Fig. 9
    Ausführungsbeispiel eines gegenständlichen Kabelverbinders mit einem für mehrere Kontaktierungen vorgesehenen Metallteil;
    Fig. 10
    Ausführungsbeispiele von Anschlussterminals des gegenständlichen Kabelverbinders.
  • Der gegenständliche Kabelverbinder 1 ist gebildet aus einem ersten Metallteil 20 und einem zweiten Metallteil 40. Diese sind in Fig. 1a gezeigt. Das erste Metallteil 20 weist eine vordere Stoßfläche 28, eine hintere Stoßfläche 22, eine vordere Kontaktfläche 26 und eine hintere Kontaktfläche 24 auf. Analog hierzu ist ein zweites Metallteil 40 vorgesehen. Dieses weist seinerseits eine vordere Stoßfläche 48, eine hintere Stoßfläche 42, eine vordere Kotaktfläche 46 und eine hintere Kontaktfläche 44 auf.
  • Es kann vorteilhaft sein, die beiden Metallteile 20, 40 in ihren Außenabmessungen, insbesondere ihrer Dicke, aneinander anzugleichen, sodass nach Zusammenfügen wenig Kanten überstehen. Insbesondere ist es möglich, dass die beiden Metallteile im Wesentlichen identisch geformt sind.
  • Fig. 1b zeigt die beiden Metallteile 20, 40 im gefügten Zustand. Hierbei liegt die vordere Stoßfläche 28 des ersten Metallteils 20 an der hinteren Stoßfläche 42 des zweiten Metallteils 40 und die hintere Stoßfläche 22 des ersten Metallteils 20 an der vorderen Stoßfläche 48 des zweiten Metallteils 40 an. Auch liegt die hintere Kontaktfläche 24 des ersten Metallteils 20 an der vorderen Kontaktfläche 46 des zweiten Metallteils 40 an und die vordere Kontaktfläche 26 des ersten Metallteils 20 an der hinteren Kontaktfläche 44 des zweiten Metallteils 40. Es ergibt sich so im Wesentlichen ein Quader.
  • Dass die Flächen aneinander anliegen kann so verstanden werden, dass sie zumindest bereichsweise eine Kraft aufeinander ausüben. Sie können auch mittelbar über ein oder mehrere weitere zwischen den kontaktierenden Flächen angeordnete Elemente aneinander anliegen.
  • Die beiden Metallteile 20, 40 werden gegeneinander über ein Verriegelungselement 60 verschoben. In der gezeigten Ausführung wird hierbei einen Keil als Verriegelungsteil 66 verwendet, der zwischen zwei Verriegelungsflächen 62, 64 geschoben in wird. Eine erste Verriegelungsfläche 62 befindet sich an dem ersten Metallteil 20 und eine zweite Verriegelungsfläche 64 an dem zweiten Metallteil 40. Durch Einschieben des Verriegelungsteils 66 kommt dieses in Kontakt zu beiden Verriegelungsflächen 62 und 64 und schiebt diese, und damit die Metallteile 20, 40, auseinander. Das Verriegelungsteil 66 kann bevorzugt passgenau in den Spalt eingefügt werden, sodass es in Presspassung zwischen den Verriegelungsflächen 62, 64 liegt. Das Verriegelungsteil 66 kann mit einem festgelegten Druck oder einer festgelegten Kraft in den Spalt zwischen die Verriegelungsflächen 62, 64 gepresst werden.
  • Für das Verriegelungsteil 66 kann eine Endposition definiert werden, in der die beiden Metallteile 20, 40 miteinander fest verriegelt sind und das Verriegelungsteil 66 aufgrund von Reibung an den Verriegelungsflächen 62, 64 nur noch mit Kraftaufwand beweglich ist. In diesem Zustand kann das Verriegelungsteil 66 über die Oberfläche der Metallteile 40, 60 hinaus ragen, plan mit zumindest einem von diesen abschließen, oder in dem Kabelverbinder 1 einen Rücksprung bilden.
  • Das erste Metallteil 20 wird von dem Verriegelungselement 60 in eine erste Verriegelungsrichtung 50 bewegt, das zweite Metallteil 40 wird in eine zweite Verriegelungsrichtung 52 bewegt. Die Verriegelungsrichtungen 50, 52 sind dabei im verschieden voneinander, insbesondere einander entgegengesetzt (Skalarprodukt < 0) und können insbesondere antiparallel zueinander sein.
  • Bezugnehmend auf Fig. 2 sei erklärend angeführt, dass die Evaluierung, ob zwei Vektoren senkrecht zueinander sind, derart durchgeführt werden kann, dass die Vektoren so verschoben werden, dass ihre Startpunkte identisch sind (siehe rechter Teil Fig. 2). Für den gezeigten Fall in Fig. 2 wird offensichtlich, dass die Flächennormalenvektoren 23, 29 der Stoßflächen 22 und 28 des ersten Anschlussteils 20 sowohl der Verriegelungsrichtung 52 des zweiten Metallteils 40 als auch der Flächennormalenvektoren 25, 27 der Kontaktflächen 24 und 26 entgegengerichtet sind.
  • Zum einen wird hierdurch erreicht, dass das erste Metallteil 20 das zweite Metallteil 40 in Verriegelungsrichtung aufhält, da die Stoßflächen 42 und 48 des zweiten Metallteils 40 an den der Verriegelungsrichtung 52 des zweiten Metallteils 40 entgegen gerichteten Stoßflächen 22, 28 des ersten Metallteils 20 anliegen. Dies gilt in genau umgekehrter Weise für das erste Metallteil 20, das von den Stoßflächen 42, 48 des zweiten Metallteils 40 an einer weiteren Bewegung in seiner Verriegelungsrichtung 50 gehindert wird.
  • Darüber hinaus bewirkt die Ausrichtung der Stoßflächennormalen 23,29 entgegen der zugehörigen Kontaktflächennormalen 25, 27, dass das zweite Metallteil 40, was von dem Verriegelungselement 60 gegen die Stoßflächen 22, 28 bewegt wird, in Richtung Kontaktfläche 24, 26 umgeleitet wird. An diesen Kontaktflächen 24, 26 stößt das zweite Metallteil 40 nun mit seinen jeweiligen Kontaktflächen 46, 44 an, sodass es zumindest kraft- und formschlüssig gehalten ist.
  • Fig. 3 zeigt verschiedene mögliche Ausrichtungen der Kontaktflächen 24, 46, 26, 44 und Stoßflächen 28, 42, 22, 48 der beiden Metallteile 20, 40. Es ist eine Draufsicht des gegenständlichen Kabelverbinders 1 gezeigt. Die Kontakt- und Stoßflächen 24, 46, 26, 44 können hierbei im Wesentlichen als plane Flächen mit einer einzigen Ausrichtung senkrecht zur Zeichenebene verlaufen. Sie können auch jeweils gewölbt, verdreht oder anderweitig verformt sein. Zumindest ein Segment jeder Fläche soll für die folgenden Überlegungen im Wesentlichen senkrecht zur Zeichenebene ausgerichtet sein, sodass die Nahtlinien der Fig. 3 die bereichsweise Ausrichtung der Flächen erkennen lässt. Die Verriegelungsrichtungen 50, 52 der beiden Metallteile 20, 40 sind in den in Fig. 3 a-c gezeigten Ausführungsbeispielen parallel zu den Kontaktflächen 24, 26, 44, 46, welche im gefügten Zustand parallel zueinander ausgerichtet sind.
  • Zur genaueren Erläuterung der Flächenausrichtungen sei auf Fig. 3 verwiesen, in der die Flächennormalen 23 (senkrecht auf hinterer Stoßfläche 22), 25 (senkrecht auf hinterer Kontaktfläche 24), 27 (senkrecht auf vorderer Kontaktfläche 26), 29 (senkrecht auf vorderer Stoßfläche 28) für das erste Metallteil 20 gezeigt sind.
  • Es lässt sich erkennen, dass in allen Ausführungsbeispielen der Fig. 3 a-c die Stoßflächen 22, 28, 42, 48 zur Verriegelungsrichtung des jeweils anderen Metallteils entgegen gerichtet sind (Skalarprodukt zwischen Flächennormalenvektoren 23, 25, 27, 29 und Verriegelungsrichtungsvektor 50, 52 < 0).
  • Auch lässt sich erkennen, dass die Flächennormalenvektoren 23, 29 der Stoßflächen 22, 28 ihrer jeweils zugehörigen Kontaktfläche entgegen gerichtet sind.
  • In Fig. 3 d ist eine Bauform gezeigt, in der die Kontaktflächen 24, 26, 44, 46 in der Draufsicht geschwungen sind. Sie können auch so stark geschwungen sein, dass ihre bereichsweisen Flächennormalen nicht mehr den Flächennormalen der zugehörigen Stoßflächen 22, 28, 42, 48 entgegengerichtet sind. Es reicht, wenn die Flächennormalen der Kontaktflächen 24, 26, 44, 46 der Flächennormalen der jeweils zugehörigen Stoßflächen 22, 28, 42, 48 bereichsweise entgegengerichtet sind.
  • In den Ausführungsbeispielen aus Fig. 3 a-d sind die Stoßflächen 22, 28, 42, 48 durchweg größtenteils weiter von dem Verriegelungselement 60 entfernt als die jeweils zugehörigen Kontaktflächen 24, 26, 44, 46. Die Stoßflächen 22, 28, 42, 48 können aber auch, wie in Fig. 3 e gezeigt, näher am Verriegelungselement 60 als zumindest Bereiche der zugehörigen Kontaktflächen 24, 26, 44, 46 gelegen sein.
  • Kontakt- und Stoßflächen 24, 26, 44, 46, 22, 28, 42, 48 müssen im Allgemeinen nicht aus einem einzigen planen Segment gebildet sein sondern können auch Segmente verschiedener Ausrichtung umfassen. Eine beispielhafte Ausführung mit solchen Flächen ist in Fig. 3 f gezeigt. Hier wurden zunächst die Stoßflächen 22, 48, 26 und 42 in Teilbereiche (22a, 22b, 22c, sowie 48a, 48b, 48c und 28a, 28b, 42a, 42b) aufgetrennt, welche jeweils eine erfindungsgemäße Ausrichtung haben. Die in der Figur horizontalen Stoßflächenbereiche haben eine andere Ausrichtung. Insgesamt ist umfassen die Stoßflächen diese horizontalen Teilbereiche und die erfindungsgemäß ausgerichteten Teilbereiche (22a, 22b, 22c, sowie 48a, 48b, 48c und 28a, 28b, 42a, 42b). Die Stoßfläche 28 wurde mit Hervorhebungen versehen. Die Erhebungen 28a, 28b selbst können auch als die Stoßfläche 28 angesehen werden. Deren Flächenausrichtung ist für die Funktion der Erfindung irrelevant. Zumindest kleine Segmente der Ergebung werden allerdings entgegen sowohl der Verriegelungsrichtung 52 des zweiten Metallteils 40 und der Flächennormale der zugehörigen Kontaktfläche 26 ausgerichtet sein. Die Ausrichtung der Stoßfläche 42, genauer gesagt ihrer Teilbereiche 42a, 42b, bewirkt bereits, dass das erste Metallteil 20 mit seiner Kontaktfläche 26 gegen die Kontaktfläche 44 des zweiten Metallteils 40 gedrückt wird. Hierbei wird deutlich, dass die bereichsweise gegenständliche Ausrichtung der beiden kontaktierenden Stoßflächen (22, 48) und (28, 42) ausreicht, um die zugehörigen Kontaktflächen (24, 46) und (26, 44) mittels des Verriegelungselements 60 gegeneinander zu drücken.
  • Fig. 3 g zeigt ein weiteres verwandtes Ausführungsbeispiel, bei dem die Stoßflächen 22, 48 und 28, 42 in drei Teilbereiche mit jeweils im Wesentlichen konstanter Ausrichtung geteilt sind. Die horizontal ausgerichteten Teilbereiche (Flächennormale im Wesentlichen senkrecht) sind hierbei erfindungsgemäß ausgerichtet. Die vertikal ausgerichteten Teilbereiche (Flächennormale im Wesentlichen horizontal) allein würden nicht die gewünschte Verriegelung erreichen. Auch hier kann mit Stoßfläche sowohl nur der jeweils horizontal ausgerichtete Teilbereich bezeichnet sein, oder aber die zusammengesetzte Fläche aus jeweils zwei vertikalen und einem horizontal ausgerichtetem Teilbereich.
  • Fig. 4 zeigt zwei unterschiedliche beispielhafte Ausführungen der Metallteile 20, 40. In der Fig. 4a sind beide Metallteile 20, 40 aus mehreren flachen Segmenten geformt. Die Kontaktflächen 24,26, 44, 46 und Stoßflächen 22, 28, 42, 48 sind von jeweils flachen Segmenten geformt, die im Wesentlichen parallel zu der jeweiligen Kontakt- oder Stoßfläche gerichtet sind. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität sind dazu senkrechte flache Elemente vorgesehen. Diese sind optional. Ein Vorteil dieser Bauart ist der geringere Materialaufwand, ein weiterer die erhöhte Fläche zur Umgebung, über die Wärme abgestrahlt und anderweitig, etwa über Konvektion, abgegeben werden kann.
  • Eine andere Bauform, gezeigt in der Fig. 4b, ähnelt einem Zylinder. Durch eine zylindrische Form wird eine Integration des Kabelverbinders 1 in Kabelbäume erleichtert. Denn so kann der Verbinder beispielsweise insbesondere für Kabel mit rundem Durchmesser ungefähr auf Kabeldurchmesser gebracht werden. Auf diese Weise werden Verdickungen entlang des Kabelstrangs im Bereich des Kabelverbinders 1 vermieden. Auch wird dank mangelnder Kanten die Verletzung benachbarter Komponenten, insbesondere Kabel, unwahrscheinlicher.
  • Fig. 5 führt das Ausführungsbeispiel aus Fig. 3g noch weiter aus. Eine der Stoßflächen von zwei miteinander in Kontakt stehenden Stoßflächen kann anstatt als Fläche als eine oder mehrere punktuelle, lineare oder anderweitig geformte Erhebungen geformt sein. Die Erhebung kann abgeflacht sein und eine im verriegelten Zustand im Wesentlichen parallel zur an ihr anliegenden Fläche ausgerichtete Stirnfläche aufweisen. Sie kann aber auch abgerundet sein. Eine abgerundete Bauform ist in Fig. 5a gezeigt. Falls die Erhebung abgerundet geformt ist, ist nur ein sehr kleines Flächensegment der Stoßfläche 42 entgegen der Verriegelungsrichtung 50 des ersten Metallteils 20 und der Flächennormale der Kontaktfläche 44 ausgerichtet. Die Ausrichtung der jeweils anderen Stoßfläche, die als Fläche gebildet ist, reicht dazu aus, die beiden den jeweiligen Stoßflächen zugehörigen Kontaktflächen ausgehend von der vom Verriegelungselement 60 ausgehenden Kraft aufeinander zuzuleiten. Die Erhebungen der einen Stoßfläche können beispielsweise im Wesentlichen eine Linie wie in Fig. 5b beschreiben. Hier ist die Erhebung nicht, wie in Fig. 5a, abgerundet, sondern besitzt eine abgeflachte Stirnfläche. Eine abgerundete Form ist allerdings genauso gut möglich. Auch mehrere solcher zueinander paralleler oder zueinander geneigter linearer Erhebungen sind möglich. Alternativ sind punktuelle Erhebungen wie in Fig. 5c denkbar. Auch hier sind einzelne oder mehrere geordnet oder ungeordnet auf der Stoßfläche verteilte Erhebungen denkbar. Auch kann zumindest eine Stoßfläche alternativ stark aufgeraut sein, sodass sich eine unregelmäßig geformte Oberflächenstruktur mit Erhebungen und Vertiefungen ergibt, die beim Verriegeln des gegenständlichen Kabelverbinders 1 teilweise mit der gegenüberliegenden Stoßfläche des jeweils anderen Metallteils bereichsweise kontaktieren und/ oder eingedrückt werden und/ oder in die gegenüberliegende Stoßfläche eindringen.
  • Fig. 6 zeigt mögliche Ausführungsformen von Verriegelungselementen 60, zusätzlich zu dem in Fig. 1a offenbarten Keil 66 mit Verriegelungsflächen 62, 64.
  • Insbesondere sind einige geführte Ausführungen von Verriegelungsteilen 66 offenbart. Die Führung 67 kann die Eigenschaft haben, dass das Verriegelungsteil 66 sich nur entlang einer Richtung bewegen kann. Des Weiteren kann die Führung 67 das Verriegelungsteil 66 verliersicher mit zumindest einem der Metallteile 20, 40 verbinden. Dies hat den Vorteil, dass für die Montage des gegenständlichen Kabelverbinders 1 nur mit zwei getrennte Elemente gehandhabt werden müssen, nämlich die beiden Metallteilen 20, 40. Es muss kein Verriegelungsteil 66 in einer verarbeitenden Maschine auf Vorrat gehalten werden etc. Auch wenn der Kabelverbinder 1 geöffnet wird, läuft das Verriegelungsteil 66 nicht Gefahr, verloren zu gehen.
  • In Fig. 6a ist ein Keil als Verriegelungsteil 66 offenbart, der entlang einer Führung 67 beweglich ist. Diese Führung 67 kann eine Schiene oder anderweitige im Wesentlichen lineare Erhebung in der Verriegelungsfläche 62 umfassen, die von einer Nut oder einer anderweitigen im Wesentlichen linearen Ausnehmung im Verriegelungsteil 66 umfasst wird. Auch kann die Führung als Ausnehmung in der Verriegelungsfläche 62 des Metallteils 20 (oder der Verriegelungsfläche 64 von Metallteil 40) angeordnet sein und die Erhebung an dem Verriegelungsteil 66.
  • Ein weiteres Beispiel für ein Verriegelungselement 60 mit Führung 67 ist in Fig. 6b gezeigt. Hier kann das Verriegelungsteil 66 um eine als rotatorisches Lager gebildete Führung 67 gedreht werden. Durch Eindrehen des Verriegelungsteils 66 aus der oberen in die untere gezeigte Stellung der Fig. 6b wird die Verriegelung des Kabelverbinders 1 erreicht. Eine gezeigte Abrundung des Verriegelungsteils 66 ist hierbei vorteilhaft, um das Verriegelungsteil 66 im Spalt gänzlich in die im unteren Teil von Fig. 6b gezeigte Endposition bewegen zu können.
  • In beiden gezeigten, aber auch in anderen Verriegelungselement-Konfigurationen kann es hilfreich sein, die Reibung zwischen Verriegelungsteil 66 und Verriegelungsflächen 62, 64 zu erhöhen. Dies kann durch eine Aufrauhung der Oberfläche geschehen, durch Sandstrahlen, Ätzen, und andere Verfahren oder aber auch mittels einer gezielten Reliefierung, etwa beim Guss, mittels derer Rillen, Noppen, Wellen, etc. hervorgerufen werden, welche die Reibung zwischen Verriegelungsteil 66 und Verriegelungsflächen 62, 64 erhöhen können. Fig. 6c zeigt beispielhaft aufgeraute Flächen.
  • Alternative Verriegelungselemente 60 sind in Fig. 6 d-f dargestellt. In Fig. 6d umfasst das Verriegelungselement 60 eine in einem Gewinde eines ersten Metallteils 20 geführte Schraube, die gegen die Verriegelungsfläche 64 des zweiten Metallteils 40 gedreht werden kann. Das Verriegelungsteil 66 ist in diesem Falle die Schraube.
  • Fig. 6e zeigt ein Federelement als Verriegelungsteil 66, das fest oder mobil an der Verriegelungsfläche 62 des ersten Metallteils 20 angebracht ist und bei zusammensetzen der beiden Metallteile 20, 40 eingedrückt wird, sodass die Rückstellkraft des Federelements die beiden Metallteile 20, 40 auseinander bewegt. Analog zur Fig. 6e zeigt Fig. 6f ein anderes Federelement. Das Federelement der Fig. 6d hat den Vorteil, dass ein seitliches Einschieben die Feder nicht wesentlich nach unten ablenkt und diese auch nach dem Einschieben das Metallteil in Verriegelungsrichtung drücken kann. Die Feder der Fig. 6f benötigt eventuell noch eine weitere Führung in Federrichtung. Federelement als Verriegelungsteil 66 haben allgemein den Vorteil, dass die beiden Metallteile 20,40 zusammengesteckt werden können und sofort verriegelt sind. Der Nachteil ist allerdings eine verglichen mit beispielsweise einem unter Druck in Presspassung eingepassten Metallkeil deutlich verringerter Kraft, die von dem Verriegelungselement 60 ausgeht. Damit ist die Normalkraft auf Stoß- und Kontaktflächen verringert und der Kontakt kann hochohmiger werden.
  • Wie bereits erörtert, müssen Kontaktflächen 24, 26, 44, 46 und Stoßflächen 22, 28, 42, 48, und auch die Verriegelungsflächen 62, 64 nicht eben sein mit einer einzigen Ausrichtung sondern können auch Bereiche verschiedener Ausrichtungen aufweisen. Einige Beispiele solcher Flächenformen sind in Fig. 7 gezeigt. Hierbei ist ein Relief gezeigt, wie man es durch einen Schnitt durch die beiden Metallteile 20, 40 sichtbar machen würde. Es ist vorteilhaft, wenn die Flächen der Metallteile 20, 40 in einer Vorzugsrichtung aneinander entlang gleiten können. Dies kann für die Kontaktflächen gewährleistet sein, indem das Profil über eine Richtung senkrecht zur Verriegelungsrichtung des Metallteils entlang der Verriegelungsrichtung zumindest eines der Metallteile konstant ist. Es können sich beispielsweise Rillen entlang dieser Richtung im Metall abzeichnen. Für die Stoßflächen 22, 28, 42, 48 ist ein konstantes Relief in Richtung auf die zugehörige Kontaktfläche zu hilfreich, damit das Metallteil entlang dieses Profils auf die Kontaktfläche zu gleitet. Fig. 7a zeigt einen beschriebenen vorteilhaften Profilverlauf mit einem beispielhaften eckigen Profil.
  • Zudem ist es hilfreich, wenn die Metallteile 20, 40 an den Kontakt- und Stoßflächen ineinandergreifen. Auf diese Art sind die Metallteile 20, 40 zum einen sicher geführt. Zudem halten sie im verriegelten Zustand besser aneinander und überdies vergrößert sich die Kontaktfläche im Vergleich zu ebenen Kontakt- und Stoßflächen. Die beschriebene Profilierung ist insbesondere für die Kontaktflächen vorteilhaft.
  • Fig. 7b zeigt ein erstes wellenförmiges Profil, in Fig. 7c ist ein konkaves Profil einer ersten Fläche und ein dazu komplementäres konvexes Profil einer zweiten Fläche gezeigt. In Fig. 7d ist eine weitere Ausführungsform ineinandergreifender Flächen gezeigt.
  • Um den Kontakt zwischen den aneinander liegenden Kontakt- und Stoßflächen zu verbessern, können diese beschichtet werden, insbesondere durch weichere Metalle wie beispielsweise Nickel oder Zinn. Auch andere Metalle wie Gold sind denkbar oder andere leitende Materialien. Eine Beschichtung ist vorteilhafterweise nur im Bereich der kontaktierenden Kontakt- und Stoßflächen angeordnet, siehe Beschichtungen 70,72 in Fig. 6e.
  • Der bisher beschriebene Kabelverbinder 1 weist im Allgemeinen noch eine ungeschützte metallene Außenfläche auf. Dies hat den Nachteil, dass er in elektrischen und mechanischen Kontakt mit anderen Leitern kommen kann, außerdem droht Korrosion oder anderweitiger Schaden durch Umwelteinflüsse. Um diese Risiken auszuräumen, ist es vorteilhaft, den gegenständlichen Kabelverbinder 1 nach außen zu isolieren. Dies kann durch ein Gehäuse geschehen, das nach der Verbindung und Verriegelung um den Kabelverbinder 1 gelegt wird.
  • Fig. 8a zeigt eine andere vorteilhafte Ausführung einer Isolation gegenüber der Umgebung. Hierbei sind die Metallteile 20, 40 an zumindest Teilen der Außenflächen, welche keine Kontaktflächen, Stoßflächen, Verriegelungsflächen oder anderer nicht zu isolierender Außenflächen sind, mit einer Isolationsschicht 80 beschichtet. Diese ist vorzugsweise ein Nicht-Leiter und kann aus Kunststoff, Silikon, Gummi, aber auch aus Keramik, Glas, etc. gefertigt sein.
  • Um eine vollständige Isolation der Metallteile 20, 40 des Kabelverbinders 1 im verriegelten Zustand zu ermöglichen, kann im Bereich des Verriegelungselements 60 nach Verriegelung ein Deckel 82 die Öffnung verschließen. Der Deckel 82 kann auch Teil des Verriegelungsteils 66 sein, das etwa einen isolierenden Abschluss aufweist, welcher beim Einschieben die Öffnung verstopft. Auch kann der Deckel als Teil des Gehäuses gebildet sein. Auch ist es möglich, dass der Kopf des Keils isolierend beschichtet ist. Auch der Keil kann als Teil des Gehäuses gebildet sein.
  • Im Bereich der Übergänge zwischen Isolationsschicht 80 und Kontakt- und/ oder Stoßflächen, welche im direkten elektrischen und mechanischen Kontakt miteinander stehen müssen, besteht erhöhte Gefahr eines Eindringens von Feuchtigkeit. Um dies zu vermeiden, kann die Isolationsschicht 80 über die Flächen überstehen wie in Fig. 8 c, d gezeigt. Eine Nut 84 in dem Überstand der Isolationsschicht 80 auf einem Metallteil und ein entsprechender, in die Nut eingreifender Vorsprung 86 auf der Isolationsschicht 80 des anderen Metallteils können eine erhöhte Isolationsleistung im Übergang der beiden Metallteile 20, 40 ermöglichen. Auch können mehrere Nuten 84 und Lippen 86 vorgesehenen sein, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils ineinander greifen und so die Dichtwirkung erhöhen.
  • Auch kann, wie in Fig. 8d gezeigt, eine Isolationsschicht 80 a,b eines ersten Metallteils 20 weicher sein als die Isolationsschicht 80 c,d des zweiten Metallteils 40. Dadurch, dass sich der Überstand der härteren Isolationsschicht 80 c,d in die weichere Isolationsschicht 80 a,b eindrücken kann, wird die Isolation besonders dicht.
  • Die bisher beschriebenen gegenständlichen Kabelverbinder 1 sind zur Verbindung von zwei Kabeln oder anderen Komponenten gedacht. Auch ist es möglich, das Verbindungskonzept auf mehrere Kabel auszuweiten. In Fig. 9 ist ein gegenständlicher Kabelverbinder 1 gezeigt, bei dem das zweite Metallteil 40 mehrere Andockstellen für Kabelverbinder 1, jeweils umfassend eine vordere Stoßfläche 48, vordere Kontaktfläche 46, hintere Kontaktfläche 44 und hintere Stoßfläche 42. Auch sind zumindest Teile von Verriegelungselementen 60 vorgesehen. Fig. 9a demonstriert eine sternförmige Bauform, Fig. 9b eine nebeneinandergeordnete Bauform.
  • Zur Verbindung des Kabelverbinders 1 an Kabel sind Anschlüsse vonnöten. So zeigt Fig. 10 einige Ausführungsbeispiele von Kabelanschlussterminals 90. In Fig. 10a ist hierfür eine Lasche mit Loch offenbart. Dieses kann für Schraub- oder Nietverbindungen genutzt werden. Fig. 10b zeigt ein flaches Terminal 90 ohne Loch, beispielsweise für Press- oder Lötverbindungen. Fig. 10c zeigt ein rundes Terminal 90. Dieses kann als Vollmaterial gebildet sein. Hier können beispielsweise Kabel angeschweißt werden, insbesondere mittels Reibschweißens, Ultraschallschweißens, und/ oder Laserschweißens. Auch ist eine hohle Bauform als Hülse 90 wie in Fig. 10d gezeigt denkbar, welche beispielsweise als Kabelschuh Kabel oder andere Elemente aufnehmen kann. Die Hülse 90 kann auch einen runden Querschnitt aufweisen.

Claims (15)

  1. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge umfassend
    - ein erstes Metallteil (20),
    - ein am ersten Metallteil (20) anliegendes zweites Metallteil (40),
    - ein die beiden Metallteile (20, 40) in einer jeweiligen Verriegelungsrichtung (50, 52) bewegendes Verriegelungselement (60),
    - wobei jedes der beiden Metallteile (20, 40) jeweils eine in der Verriegelungsrichtung (50, 52) des jeweiligen Metallteils (20, 40) entfernt von dem Verriegelungselement (60) liegende vordere Stoßfläche (28, 48) und zugehörige vordere Kontaktfläche (26, 46) aufweist und jeweils eine entgegen der Verriegelungsrichtung (50, 52) des jeweiligen Metallteils (20, 40) entfernt von dem Verriegelungselement (60) liegende hintere Stoßfläche (22, 42) und zugehörige hintere Kontaktfläche (24, 44) aufweist,
    - wobei in einem verriegelten Zustand des Kabelverbinders (1) die vordere Stoßfläche (22 42) jedes der beiden Metallteile (20, 40) an der hinteren Stoßfläche (22, 42) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) anliegt und die vordere Kontaktfläche (24, 44) jedes der beiden Metallteile (20, 40) an der hinteren Kontaktfläche (24, 44) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) anliegt wobei
    - die Flächennormalen der vorderen und hinteren Stoßflächen (22, 24, 42, 44) jeweils eines der Metallteile (20, 40) zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu der Verriegelungsrichtung (50, 52) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) verlaufen, und
    - für jedes der beiden Metallteile (20, 40) die Flächennormalen der vorderen Stoßflächen (22, 42) zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu der Flächennormalen zumindest eines Teils der zugehörigen vorderen Kontaktflächen (24, 44) verlaufen, und
    - für jedes der beiden Metallteile (20, 40) die Flächennormalen der hinteren Stoßflächen (22, 42) zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu der Flächennormalen zumindest eines Teils der zugehörigen hinteren Kontaktfläche (24, 44) verlaufen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verriegelungselement (60) die beiden Metallteile (20, 40) in der jeweiligen Verriegelungsrichtung (50, 52) auseinander bewegt, wobei
    - das Verriegelungselement (60) eine erste Verriegelungsfläche (62) auf dem ersten Metallteil (20) und eine zweite Verriegelungsfläche (64) auf dem zweiten Metallteil (40) umfasst, die einander entgegengerichtet sind und die durch einen Spalt beabstandet sind und
    - ferner ein Verriegelungsteil (66) umfasst, das zwischen die beiden Verriegelungsflächen (62, 64) eingebracht ist und diese auseinander bewegt.
  2. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die vordere Kontaktfläche zumindest eines der beiden Metallteile (20, 40) mit der hinteren Kontaktfläche (24, 44) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) über die Breite senkrecht zur Verriegelungsrichtung (50, 52) zumindest bereichsweise im Wesentlichen in direktem Kontakt steht und die Oberflächenprofile der beiden Kontaktflächen im Wesentlichen konstant entlang der Verriegelungsrichtung (50, 52) zumindest eines der beiden Metallteile (20, 40) ist.
  3. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - und das Verriegelungsteil (66) als ein Verriegelungskeil ausgebildet ist, der an beiden Verriegelungsflächen (62, 64) anliegt, sodass der Verriegelungskeil die beiden Metallteile (20, 40) in ihrer jeweiligen Verriegelungsrichtung (50, 52) auseinanderschiebt.
  4. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Metallteile (20, 40) im Wesentlichen zueinander identisch geformt sind.
  5. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die bereichsweisen Flächennormalen von vorderer und hinterer Stoßfläche (22, 28, 42, 48) und vorderer und hinterer Kontaktfläche (24, 26, 44, 46) beider Metallteile (20, 40) und die Verriegelungsrichtungen (50, 52) beider Metallteile (20, 40) im Wesentlichen parallel zu einer gemeinsamen Ebene verlaufen.
  6. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Flächennormalen der vorderen und/ oder hinteren Kontaktflächen (24, 26, 44, 46) zumindest eines der beiden Metallteile (20, 40) zumindest bereichsweise im Wesentlichen in die gleiche Richtung gerichtet sind.
  7. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Flächennormalen der vorderen und hinteren Stoßflächen (22, 28, 42, 48) zumindest eines der beiden Metallteile (20, 40) zumindest bereichsweise im Wesentlichen in die gleiche Richtung gerichtet sind.
  8. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Verriegelungsrichtung (50) des ersten Metallteils (20) der Verriegelungsrichtung (52) des zweiten Metallteils (40) im Wesentlichen entgegengerichtet ist, insbesondere dass die Verriegelungsrichtungen (50, 52) der beiden Metallteile (20, 40) antiparallel zueinander sind.
  9. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die vordere Stoßfläche (28, 48) zumindest eines der beiden Metallteile (20, 40) zumindest teilweise konkav geformt ist und/ oder die hintere Stoßfläche (22, 42) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) zumindest teilweise konvex geformt ist oder die vordere Stoßfläche (28, 48) zumindest eines der beiden Metallteile (20, 40) zumindest teilweise konvex geformt ist und/ oder die hintere Stoßfläche (22, 42) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) zumindest teilweise konkav geformt ist.
  10. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die vordere Stoßfläche (28, 48) eines der beiden Metallteile (20, 40) lokale, insbesondere punktuelle oder lineare, Erhebungen (28a, 28b) aufweist.
  11. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die vordere Kontaktfläche (26, 46) zumindest eines ersten der beiden Metallteile (20, 40) zumindest teilweise konkav geformt ist und die hintere Kontaktfläche (24, 44) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) zumindest teilweise konvex geformt ist oder dass die vordere Kontaktfläche(26, 46) zumindest eines ersten der beiden Metallteile (20, 40) zumindest teilweise konvex geformt ist und die hintere Kontaktfläche (24, 44) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) zumindest teilweise konkav geformt ist.
  12. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - zumindest eine der Kontaktflächen (24, 26, 44, 46) oder Stoßflächen (22, 28, 42, 48) zumindest eines Metallteils (20, 40) eine elektrisch leitende Beschichtung aufweist, insbesondere eine Nickel-, Silber-, Gold-, oder Kupferbeschichtung.
  13. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - zumindest eine Stoßfläche (22, 28, 42, 48) zumindest eines Metallteils (20, 40) mittelbar an der Stoßfläche (22, 28, 42, 48) des anderen Metallteils (20, 40) anliegt und zwischen den Stoßflächen (22, 28, 42, 48) ein Leiter oder ein Nicht-Leiter angeordnet ist und/ oder zumindest eine Kontaktfläche (24, 26, 44, 46) zumindest eines Metallteils (20, 40) mittelbar an einer Kontaktfläche (24, 26, 44, 46) des anderen Metallteils (20, 40) anliegt und zwischen den Kontaktflächen (24, 26, 44, 46) ein Leiter angeordnet ist.
  14. Kabelverbinder (1) für Kraftfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - zumindest das erste Metallteil (20) zumindest zwei weitere Kontaktflächen (24, 26) und zwei weitere Stoßflächen (22, 28) aufweist, in die ein weiteres Metallteil (40) eingreifen kann und ein zumindest zweites Verriegelungselement (60) das erste Metallteil (20) mit dem zweiten Metallteil (40) verriegelt.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Kabelverbinders (1) für Kraftfahrzeuge umfassend
    ein erstes Metallteil (20),
    ein am ersten Metallteil (20) anliegendes zweites Metallteil (40),
    - ein die beiden Metallteile (20, 40) in einer jeweiligen Verriegelungsrichtung (50, 52) bewegendes Verriegelungselement (60), wobei jedes der beiden Metallteile (20, 40) jeweils eine in der Verriegelungsrichtung (50, 52) des jeweiligen Metallteils (20, 40) entfernt von dem Verriegelungselement (60) liegende vordere Stoßfläche (28, 48) und zugehörige vordere Kontaktfläche (26, 46) aufweist und jeweils eine entgegen der Verriegelungsrichtung (60) des jeweiligen Metallteils (20, 40) entfernt von dem Verriegelungselement (60) liegende hintere Stoßfläche (22, 42) und zugehörige hintere Kontaktfläche (24, 44) aufweist,
    - wobei in einem verriegelten Zustand des Kabelverbinders (1) die vordere Stoßfläche (28, 48) jedes der beiden Metallteile (20, 40) an der hinteren Stoßfläche (22, 42) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) anliegt und die vordere Kontaktfläche (26, 46) jedes der beiden Metallteile (20, 40) an der hinteren Kontaktfläche (24, 44) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) anliegt, wobei
    die Flächennormalen der vorderen und hinteren Stoßflächen (22, 28, 42, 48) jeweils eines der Metallteile (20, 40) zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu der Verriegelungsrichtung (60) des jeweils anderen Metallteils (20, 40) verlaufen, und
    für jedes der beiden Metallteile (20, 40) die Flächennormalen der vorderen Stoßflächen (28, 48) zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu der Flächennormalen zumindest eines Teils der zugehörigen vorderen Kontaktflächen (26, 46) verlaufen, und
    für jedes der beiden Metallteile (20, 40) die Flächennormalen der hinteren Stoßflächen (22, 42) zumindest bereichsweise entgegengesetzt zu der Flächennormalen zumindest eines Teils der zugehörigen hinteren Kontaktfläche (24, 44) verlaufen,
    bei dem
    - zumindest eines der beiden Metallteile (20, 40) und/ oder das Verriegelungsteil (66) durch Druckguss, Feinguss und/oder ein Strangpressverfahren hergestellt werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verriegelungselement (60) die beiden Metallteile (20, 40) in der jeweiligen Verriegelungsrichtung (50, 52) auseinander bewegt, wobei
    - das Verriegelungselement (60) eine erste Verriegelungsfläche (62) auf dem ersten Metallteil (20) und eine zweite Verriegelungsfläche (64) auf dem zweiten Metallteil (40) umfasst, die einander entgegengerichtet sind und die durch einen Spalt beabstandet sind und
    - ferner ein Verriegelungsteil (66) umfasst, das zwischen die beiden Verriegelungsflächen (62, 64) eingebracht ist und diese auseinander bewegt.
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