WO2015014647A1 - Crimpverbindung - Google Patents

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WO2015014647A1
WO2015014647A1 PCT/EP2014/065596 EP2014065596W WO2015014647A1 WO 2015014647 A1 WO2015014647 A1 WO 2015014647A1 EP 2014065596 W EP2014065596 W EP 2014065596W WO 2015014647 A1 WO2015014647 A1 WO 2015014647A1
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connection
conductor
hot
crimped
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PCT/EP2014/065596
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Hartmut Vogel
Alfred DÖTZER
Ralf Kowalewski
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H01R43/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for forming connections by deformation, e.g. crimping tool
    • H01R43/042—Hand tools for crimping
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    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a
  • Crimp connection between a conductor and a connection element Crimp connection between a conductor and a connection element.
  • crimp connection short in crimping, for example, for an electrical connection in the field of electrical engineering, two components, for example a conductor, such as a (copper) wire, and a connection element, such as a (conductive) contact part of a plug, connected to one another under the action of force due to plastic deformation of the components.
  • a conductor such as a (copper) wire
  • a connection element such as a (conductive) contact part of a plug
  • the two components form in "their respective crimped" area at least one non-positive, only partially solvable and irreparable connection with each other, it being necessary for a permanent connection that when crimping in the compound or in the two (crimped) components retained in the region of their (crimp) compound introduced elastic compressive stresses or elastic pressure / bracing forces (elastic contact forces / - tensions) after crimping.
  • the two components are heated at ambient temperature, i. without additional application of additional thermal energy, e.g. Heating, under force, usually by means of a corresponding crimping tool, such as a crimping tool, pressed together.
  • additional thermal energy e.g. Heating
  • a corresponding crimping tool such as a crimping tool
  • an electrical connection for example between a conductor and a contact part
  • DIN IEC 60352 Part 2 also indicates the following typical stripping errors: Insulation was not properly separated, remains of the conductor insulation are located on the stripped conductor, conductor insulation was damaged by the stripping tool, individual wires were removed by the
  • Stripping tool damaged or cut, individual wires were subsequently twisted too strong, individual wires are no longer twisted.
  • the two components for example by means of electrical resistance, heated, ie here is an additional application / introduction of additional thermal energy, and then, for example, as in (resistance) pressure welding, under force pressed.
  • a metallurgical connection can also be formed in the hot-crimped region of the two components connected there.
  • the disadvantage here is that in hot crimping the elastic compressive stresses in the hot-crimped components in the area of the crimp connection are only at a low level at the hot-crimp temperatures because of a usually low yield strength of the component material, in particular with a conductor material such as copper, and so only low or insufficient elastic tension forces in the
  • the object of the invention is to improve the disadvantages in the prior art of crimp connections, in particular to realize a reliable and permanently electrically functional connection between a conductor and a connection element.
  • the invention is intended to enable production of a crimped connection with simultaneous stripping of an insulated conductor and realization of appreciable contact stresses in the crimp connection from the conductor to a contact part.
  • the object is achieved by a method for producing a crimp connection between a conductor and a connection element. ment solved with the features according to the independent claim.
  • an insulated end portion of the conductor is crimped (hot crimping) with the terminal member by means of a hot crimping technique to produce a hot-crimped connection between the end portion of the conductor and the terminal member.
  • a passive or active cooling of the hot-crimped connection between the end section of the conductor and the connection element takes place, for example at ambient or ambient temperature.
  • the, for example, cooled to room temperature, hot-crimped connection between the end portion of the conductor and the connection element is nachgecrimpt by means of a Kaltcrimptechnik (subsequent cold crimping).
  • the invention combines - to make a (electrical) connection from an insulated (or initially insulated) conductor or insulated end portion of a conductor, such as a (copper or aluminum) wire, to one
  • the cooling down or down of the first hot-crimped connection for example to room or ambient temperature, can This is done passively, for example “only” by a time delay (a predefinable time span) between the "hot crimping step” and the "cold crimping step.” Over the length of the time delay or the time span, the temperature parameters during cold crimping can also be influenced in a targeted manner become.
  • a time delay a predefinable time span
  • the cooling down or down of the first hot-crimped connection can also take place actively, for example by means of a cooling device, whereby the temperature parameters during cold crimping can also be influenced in a very targeted manner.
  • a targeted shaping can also be carried out in the hot-cold-crimped connection, i. the result of hot crimping
  • Crimp geometry can be influenced during cold crimping and specifically altered.
  • Optimal connection geometries such as narrow and / or narrow-bore geometries, which are desirable for tight plug-in connections, can thus be realized.
  • the invention thus combines the advantages of "crimping", hot and cold crimping, thus providing a simple, inexpensive and reliable method of making a permanent electrically operable connection of insulated conductors with terminals.
  • the conductor is an insulated wire at its end portion, in particular with a sheathing with an electrically insulating material, in particular a lacquer or synthetic material sheath, in particular a copper wire or aluminum wire correspondingly insulated ,
  • the conductor may be a bundle of each in their respective end portions, in particular with a sheath with an electrically insulating material, in particular a
  • insulated (single) wires of any cross-sectional geometry, in particular copper or aluminum wires to be.
  • the insulation at the insulated end portion of the conductor may be the paint or plastic sheath - or other non-conductive or only slightly conductive layer / sheath.
  • connection element is an electrically conductive contact part, in particular a contact part of a cable lug or a plug, in particular a contact sleeve.
  • hot crimping takes place on the basis of resistance pressure welding.
  • Such systems are well known from the prior art and tested in their operation. in this connection does not necessarily have a Sch pasver indung be made.
  • Corresponding process parameters for hot crimping variables in the case of resistance pressure welding are / are time, current and / or force, which thus also influence the process / hot crimp temperature.
  • these variables can also be preset, even if they are mutually dependent, in such a way that, with the process / hot-crimp temperature (and / or appropriately selected process duration) determined, hot crimping sufficiently removes the insulation at the end section of the conductor (sufficient electrical cross-section).
  • Cold crimping can preferably be carried out at ambient and / or room temperature, so that no "special" process environment is necessary in the case of cold crimping, in particular, so that the hot-crimped connection can be cooled down to ambient and / or room temperature Ambient and / or room temperature, but lower than that
  • Hot crimp temperature lying temperatures during cold crimping for example about 20 ° C to 50 ° C, are conceivable. Also, the cold crimping can be done by means of a crimping tool.
  • a crimping geometry produced by the hot crimping is (further) changed in the hot-crimped connection in the cold crimping -
  • the crimp geometry of the hot-crimped joint for example, a wide cross-section, can be influenced and selectively altered during cold crimping to produce optimum / optimized joint geometries such as narrow and / or narrow cross-sectional geometries in the hot-cold crimped joint to realize.
  • Crimp connection between a wire bundle and a contact sleeve shows an intermediate state in the production of
  • Wire bundle and a contact sleeve according to an embodiment.
  • FIGS. 1 to 3 show different states which are subsequently adopted in the production of an electrically conductive connection 1 between an insulated conductor 2, in this case a bundle 2 of enameled wires 2, and a contact part 3, here a metallic, i. electrically conductive, sleeve 3 of a cable lug, by crimping 100, i. in this case, a hot 110 followed by cold crimping 130.
  • crimping 100 i. in this case, a hot 110 followed by cold crimping 130.
  • FIG 4 shows a related sequence (100) with process steps 110 (hot crimping), 120 (cooling), 130 (cold crimping) in the manufacture of this electrically conductive compound 1 between the bundle 2 of enameled wires 2, and the sleeve 3 by means of crimping 100th
  • FIG. 1 shows the initial state in this crimping 100.
  • the (paint) wires 2 i. the coated with a paint 5 and thus insulated wires 2, formed into a (wire) bundle 2 or ordered.
  • the wire bundle 2 or the enameled wires 2 are thereby inserted with their respective - (paint) insulated 5 - Endabitesen 4 in the sleeve 2.
  • the wire bundle sleeve composite 7 prepared in this state is now subjected to a hot crimping / hot crimping process 110.
  • the wire bundle sleeve composite 7 is heated by means of electrodes, similar to those in resistance-pressure welding, for example to 500 ° C. to 600 ° C., and the wire-bundle-sleeve composite 7 is pressed "brought to process temperature" (US Pat. (hot) crimped) 110, wherein the wire bundle-sleeve composite 7 or the wire end 4 and the sleeve 3 connect by plastic deformation together and also a (cohesive) metallurgical bond is formed in the hot-crimped compound.
  • the lacquer sheaths 5 in the crimped end sections 4 of the enameled wires 2 are "evaporated” in hot crimps 110, the end sections 4 of the wires 2 are then exposed and are connected to the sheath 3 during (hot) crimping 110.
  • FIG. 2 shows the wire bundle-sleeve composite 7 (or its contact and crimping geometry 6) after hot crimping 110.
  • the (hot) crimped wire-bundle-sleeve composite 7 - deformed by the pressing force in (hot) crimping 110 - takes on a tightly packed / compressed, in the Cross-section flat but wide shape, with the - deformed - stripped wire end 4 and the - deformed - sleeve 3 have electrically connected (see Crimping geometry 6 in Figure 2).
  • the hot-crimped wire-bundle-sleeve composite 7 is exposed to ambient temperature.
  • the cold (post) crimping 130 takes place at ambient temperature.
  • FIG. 3 shows the wire bundle sleeve composite 7 (or its contact and crimp geometry 6) after the cold (post) crimping 130.
  • the crimping takes place during cold (post) crimping 130 even further deformed - cold (- nach-) crimped wire bundle-sleeve composite 7 an even more densely packed / compressed, crescent-shaped in cross-section / curved and thus less broad shape (see Crimpgeometrie 6 in FIG 3), whereby thereby the already good electrical contacting of the wires 2 and the sleeve 3 from the hot crimping possibly further improved.
  • the crimping method 100 described here with the combination of H disclosecrimp- 110 and subsequent Kaltcrimptechnik 130 (with intermediate cooling 120) - in the paint-coated 5 wires 2 and the sleeve 3 - provides a method that meets these requirements or these
  • the described crimping method 100 combines the positive effects of both methods, ie hot 110 and cold crimp 130.
  • the insulation 5 at the end sections 4 of the (individual) wires 2 (or the wire bundle / conductor 2) is thermally removed and already good contact connections between the individual wires 2 (the wire bundle / conductor 2) and the Contact element / sleeve 3 made.
  • residual compressive / compressive forces after hot crimping 110 remain in the crimped connection, due to the lower yield strength of conductor materials (generally), e.g. for copper (in particular), for the high process
  • the hot crimping / crimping 110 After the hot crimping / crimping 110, it is cooled 120 and again cold pressed (crimped) 130 at a lower temperature, which is also used, the

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) zwischen einem Leiter (2) und einem Anschlusselement (3). Zur Herstellung einer dauerhaft elektrisch funktionsfähigen Verbindung (1) zwischen dem Leiter (2) und dem Anschlusselement (3) sieht die Erfindung vor, dass in einem ersten Schritt (110) ein isolierter Endabschnitt (4) des Leiters (2) mittels einer Heißcrimptechnik mit dem Anschlusselement (3) gecrimpt wird (Heißcrimpen). Anschließend erfolgt in einem zweiten Schritt (120) ein Abkühlen der heißgecrimpten Verbindung zwischen dem Endabschnitt (4) des Leiters (2) und dem Anschlusselement (3) (Abkühlen). In einem nachfolgenden dritten Schritt (130) wird die abgekühlte, heißgecrimpte Verbindung zwischen dem Endabschnitt (4) des Leiters (2) und dem Anschlusselement (3) mittels einer Kaltcrimptechnik nachgecrimpt (nachträgliches Kaltcrimpen).

Description

Beschreibung Crim erbindung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer
Crimpverbindung zwischen einem Leiter und einem Anschlusselement .
Bei der Herstellung einer Crimpverbindung, kurz bei einem Crimpen (Crimptechnik) , beispielsweise für eine elektrische Verbindung im Bereich der Elektrotechnik, werden zwei Komponenten, beispielsweise ein Leiter, wie ein (Kupfer- ) Draht , und ein Anschlusselement, wie ein (leitendes) Kontaktteil eines Steckers, unter Krafteinwirkung durch plastische Verfor- mung der Komponenten miteinander verbunden.
Die beiden Komponenten bilden dabei in „ihrem jeweiligen gecrimpten" Bereich zumindest eine kraftschlüssige, nur bedingt lösbare und nicht reparable Verbindung miteinander aus, wobei für eine dauerhafte Verbindung notwendig ist, dass bei dem Crimpen in die Verbindung bzw. in die zwei (gecrimpten) Komponenten im Bereich ihrer (Crimp- ) Verbindung eingebrachten elastischen Druckspannungen bzw. elastische Druck-/Verspan- nungskräfte (elastische Kontaktkräfte/ - Spannungen) nach dem Crimpen erhalten bleiben.
Es ist auch bekannt, Crimpen in Varianten, Kaltcrimpen (Kalt- crimpen/Kaltcrimptechnik) und Heißcrimpen (Heißcrim- pen/Heißcrimptechnik) , durchzuführen.
Bei dem Kaltcrimpen werden die beiden Komponenten bei Umgebungstemperatur, d.h. ohne zusätzliches Auf-/Einbringen von zusätzlicher thermischer Energie, z.B. Erwärmen, unter Krafteinwirkung, meist mittels eines entsprechenden Crimpwerk- zeugs, wie einer Crimpzange, miteinander verpresst.
Vorteilhaft ist bei dem Kaltcrimpen, dass ausreichend elastische Druckspannung im kaltgecrimpten Bereich der beiden dort miteinander verbundenen Komponenten erhalten bzw. eingeprägt bleiben, was ausreichend elastische Verspannungskräfte in der (Kalt- ) Crimpverbindung und so eine dauerhaft funktionsfähige Verbindung der Komponenten gewährleistet.
Soll eine elektrische Verbindung, beispielsweise zwischen einem Leiter und einem Kontaktteil, durch Kaltcrimpen hergestellt werden, ist es dabei allerdings diesbezüglich erforderlich, dass der Leiter im Bereich der Crimpverbindung, d.h. meist an einem für die Crimpverbindung vorgesehenen Endabschnitt des Leiters, zuvor, d.h. vor dem Kaltcrimpen, (falls dort isoliert) abisoliert bzw. freigelegt wird bzw. ist, beispielsweise durch ein mechanisches Bürsten. Es ist bekannt, dass das Abisolieren und/oder diese Abiso- lierung aufwändig, wie beispielsweise bei dem mechanischen Bürsten, damit kostenintensiv und auch fehleranfällig
sind/ist. Gravierende Beeinträchtigungen bei der (angestrebten) dauerhaft elektrisch funktionsfähigen Verbindung von dem Leiter und dem Anschlusselement können dadurch auftreten.
So weist beispielsweise die DIN IEC 60352 Teil 2 auch auf folgende typische Abisolierfehler hin: Isolierung wurde nicht einwandfrei getrennt, Reste der Leiterisolierung befinden sich auf dem abisolierten Leiter, Leiterisolierung wurde vom Abisolierwerkzeug beschädigt, Einzeldrähte wurden vom
Abisolierwerkzeug beschädigt oder abgeschnitten, Einzeldrähte wurden nachträglich zu stark verdrillt, Einzeldrähte sind nicht mehr verdrillt.
Bei dem Heißcrimpen werden - im Unterschied zum Kaltcrimpen - die beiden Komponenten, beispielsweise mittels elektrischem Widerstand, erhitzt, d.h. hier erfolgt ein zusätzliches Auf- /Einbringen von zusätzlicher thermischer Energie, und dann, beispielsweise wie beim (Widerstands- ) Pressschweißen, unter Krafteinwirkung miteinander verpresst. Hierbei können sich im heißgecrimpten Bereich der beiden dort miteinander verbundenen Komponenten auch eine ( Stoffschlüssi - ge) metallurgische Verbindung ausbilden. Nachteilig hierbei ist allerdings, dass bei dem Heißcrimpen die elastischen Druckspannungen in den heißgecrimpten Komponenten im Bereich der Crimpverbindung wegen einer meist niedrigen Streckgrenze des Komponentenmaterials, insbesondere bei einem Leitermaterial, wie Kupfer, bei den Heißcrimptempera- turen nur auf einem geringen Niveau liegen und so nur geringe bzw. unzureichend elastische Verspannungskräfte in der
(Heiß- ) Crimpverbindung erzeugen bzw. verbleiben.
Dieses kann zu Einschränkungen bei einer Lebensdauer und ei- ner Funktionsfähigkeit der Crimpverbindung und damit zu einer gegebenenfalls verminderten Zuverlässigkeit der Crimpverbindung führen .
Soll eine elektrische Verbindung, beispielsweise zwischen dem Leiter und dem Kontaktteil, durch Heißcrimpen hergestellt werden, ist hier aber von Vorteil, dass die - fehleranfällige - Abisolierung beim Leiter (vgl. Kaltcrimpen) dann nicht notwendig ist, wird der isolierte Leiter während des Heiß- crimpens an „seinem" diesbezüglichen Crimpbereich - ganz oder zumindest (ausreichend) teilweise - thermisch abisoliert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile im Stand der Technik von Crimpverbindungen zu verbessern, insbesondere eine zuverlässige und dauerhaft elektrisch funktions- fähige Verbindung zwischen einem Leiter und einem Anschlusselement zu realisieren. Insbesondere soll die Erfindung eine Herstellung einer Crimpverbindung bei gleichzeitiger Abisolierung eines - isolierten - Leiters und Realisierung von nennenswerten Kontaktspannungen/ -kräften in der Crimpverbin- dung von dem Leiter zu einem Kontaktteil ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Crimpverbindung zwischen einem Leiter und einem Anschlussele- ment mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst .
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Crimpverbindung wird in einem ersten Schritt ein isolierter Endabschnitt des Leiters mittels einer Heißcrimptechnik mit dem Anschlusselement gecrimpt (Heißcrimpen) , wobei eine heißgecrimpte Verbindung zwischen dem Endabschnitt des Leiters und dem Anschlusselement erzeugt wird.
Anschließend erfolgt in einem zweiten Schritt ein - passives oder auch aktives - Abkühlen der heißgecrimpten Verbindung zwischen dem Endabschnitt des Leiters und dem Anschlusselement (Abkühlen), beispielsweise auf Raum- bzw. Umgebungstem- peratur.
In einem nachfolgenden dritten Schritt wird die, beispielsweise auf Raumtemperatur, abgekühlte, heißgecrimpte Verbindung zwischen dem Endabschnitt des Leiters und dem Anschluss- element mittels einer Kaltcrimptechnik nachgecrimpt (nachträgliches Kaltcrimpen) .
Anschaulich und vereinfacht ausgedrückt, die Erfindung kombiniert - zur Herstellung einer (elektrischen) Verbindung von einem („ausgänglich" bzw. anfänglich) isolierten Leiter bzw. eines isolierten Endabschnitts eines Leiters, wie beispielsweise eines (Kupfer- oder Aluminium- ) Drahts , mit einem
(elektrisch leitenden) Anschlusselement, wie beispielsweise einem (leitenden) Kontaktteil eines Steckers, - ein zuerst durchgeführtes Heißcrimpen (hier erhitzt sich durch thermischen Energieeintrag die heißzucrimpende Verbindung auf Pro- zess-/Heißcrimptemperatur, beispielsweise 300°C - 600°C, und wird ge-/verpresst) mit einem anschließend/nachfolgend - bei „heruntergekühlter" heißgecrimpter Verbindung bzw. bei nied- rigerer Temperatur - durchgeführten Kaltcrimpen.
Das Ab- bzw. Herunterkühlen der zuerst heißgecrimpten Verbindung, beispielsweise auf Raum- bzw. Umgebungstemperatur, kann dabei passiv erfolgen, beispielsweise „nur" durch Zeitverzug (einer vorgebbaren Zeitspanne) zwischen dem „Heißcrimp- schritt" und dem „Kaltcrimpschritt " . Über die Länge des Zeitverzugs bzw. der Zeitspanne können so auch die Temperaturpa- rameter beim Kaltcrimpen - gezielt - beeinflusst werden.
Das Ab- bzw. Herunterkühlen der zuerst heißgecrimpten Verbindung kann auch aktiv, beispielsweise durch eine Kühlvorrichtung, erfolgen, wobei auch hierdurch die Temperaturparameter beim Kaltcrimpen - ganz gezielt - beeinflusst werden können.
Durch das zuerst durchgeführte Heißcrimpen wird so ein vorgelagertes, „separates" Abisolieren des (Endabschnitt des) Leiters nicht notwendig, da die Isolierung im Rahmen des
Heißcrimpens bei den dortigen hohen (Heißcrimp- ) Temperaturen ganz oder teilweise entfernt wird. Auch werden hier bereits gute (elektrische) Kontaktverbindungen zwischen dem Leiter und dem Anschlusselement hergestellt, wobei allerdings - bedingt durch die hohen „Heißcrimptemperaturen" - die elasti- sehen Kontaktkräfte/ - Spannungen in der heißgecrimpten Verbindung gering sind.
Durch bzw. beim anschließenden Kaltcrimpen werden dann in die, beispielsweise auf Raum- bzw. Umgebungstemperatur, her- unter-/abgekühlte Crimpverbindung ausreichend elastische
Druck- bzw. Verspannkräfte eingeprägt, welche die für eine langzeitstabile , hochwertige (elektrische) Verbindung bzw. Kontaktierung notwendigen Verspannungs- bzw. Kontaktkräfte erzeugen .
Weiterhin kann dann beim Kaltcrimpen auch eine gezielte Formgestaltung bei der heiß-kalt-gecrimpten Verbindung vorgenommen werden, d.h. die durch das Heißcrimpen entstandene
Crimpgeometrie kann beim Kaltcrimpen beeinflusst und gezielt verändert werden. Optimale Verbindungsgeometrien, wie schmal- und/oder eng-bauende Geometrien, wie sie bei engen Steckanschlüssen wünschenswert sind, lassen sich so realisieren. Die Erfindung kombiniert so die Vorteile der „Crimp-Varian- ten", Heiß- und Kaltcrimpen, und stellt so ein einfaches, kostengünstiges und zuverlässiges Verfahren zur Herstellung einer dauerhaften elektrisch funktionsfähigen Verbindung von isolierten Leitern mit Anschlusselementen zur Verfügung.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen und/oder aus nachfolgenden Erläuterungen .
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Leiter ein - an seinem Endabschnitt, insbesondere mit einer Ummantelung mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere eine Lack- oder KunstStoffummantelung, isolier- ter - Draht, insbesondere ein - entsprechend isolierter - Kupferdraht oder Aluminiumdraht, ist.
Auch kann der Leiter ein Bündel von jeweils in ihren jeweiligen Endabschnitten, insbesondere mit einer Ummantelung mit einem elektrisch isolierendem Werkstoff, insbesondere einer
Lack- oder KunstStoffummantelung, isolierten (Einzel -) Drähten beliebiger Querschnittgeometrie, insbesondere Kupfer- oder Aluminiumdrähten, sein. Die Isolierung am isolierten Endabschnitt des Leiters kann die Lack- oder Kunststoffummantelung - oder eine andere nicht oder nur wenig leitende Schicht/Ummantelung - sein.
Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Anschlusselement ein elektrisch leitfähiges Kontaktteil, insbesondere ein Kontaktteil eines Kabelschuhs oder eines Steckers, insbesondere eine Kontakthülse ist.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Heißcrimpen auf Basis eines Widerstandspressschweißen erfolgt. Derartige Anlagen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und in ihrer Funktionsweise erprobt. Hierbei muss nicht zwingend eine Schweißver indung hergestellt werden .
Entsprechende Prozessparameter für das Heißcrimpen festlegen- de Größen beim Widerstandspressschweißen sind/ist Zeit, Strom und/oder Kraft, welche so auch dann die Prozess- /Heißcrimptemperatur beeinflussen .
Diese Größen können insbesondere - auch in gegenseitiger Ab- hängigkeit - so vorgegeben werden, dass - bei so festgelegter Prozess-/Heißcrimptemperatur (und/oder entsprechend gewählter Prozessdauer) - das Heißcrimpen die Isolation am Endabschnitt des Leiters ausreichend (ausreichender elektrischer Querschnitt) entfernt.
Das Kaltcrimpen kann bevorzugt bei Umgebungs- und/oder Raumtemperatur durchgeführt werden, ist so keine „besondere" Prozessumgebung bei dem Kaltcrimpen notwendig. Insbesondere kann so die heißgecrimpte Verbindung auf Umgebungs- und/oder Raum- temperatur ab-/heruntergekühlt werden. Aber auch über Umgebungs- und/oder Raumtemperatur, aber niedriger als die
Heißcrimptemperatur liegende Temperaturen beim Kaltcrimpen, beispielsweise ca. 20°C bis 50°C, sind vorstellbar. Auch kann das Kaltcrimpen mittels einer Crimpzange erfolgen.
Um die heiße heißgecrimpte Verbindung für das Kaltcrimpen herunter-/abzukühlen, kann ein passives Abkühlen (gegebenenfalls in entsprechenden passiven Prozessumgebungen) vorgese- hen werden („Abkühlen lassen") . Auch kann das Abkühlen aktiv erfolgen, beispielweise mittels einer Kühlkammer (oder ähnlicher gesteuerter Prozessumgebungen) und/oder durch Anblasen der heißen heißgecrimpten Verbindung mit Kühlluft. Nach einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine durch das Heißcrimpen erzeugte Crimpgeometrie bei der heißgecrimpten Verbindung bei dem Kaltcrimpen (weiter) verändert wird. D.h., die durch das Heißcrimpen entstan- dene Crimpgeometrie der heißgecrimpten Verbindung, beispielsweise ein breiter Querschnitt, kann beim Kaltcrimpen beein- flusst und gezielt verändert werden, um so optimale/optimierte Verbindungsgeometrien, wie schmal- und/oder eng-bauende Querschnitts-Geometrien, bei der heiß-kalt-gecrimpten Verbindung zu realisieren.
Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammenge- fasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- tert werden.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die in den Ausführungsbeispielen angegebene Kombination von Merkmalen beschränkt, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. So können dazu ge- eignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht werden. Funktions-/Bauartgleiche bzw. identische Elemente oder Komponenten weisen in den Ausführungsbeispielen gleiche Bezugszeichen auf .
Es zeigen:
FIG 1 einen Ausgangszustand bei einer Herstellung einer
Crimpverbindung zwischen einem Drahtbündel und einer Kontakthülse gemäß einem Ausführungsbeispiel, FIG 2 einen Zwischenzustand bei der Herstellung der
Crimpverbindung zwischen dem Drahtbündel und der Kontakthülse nach einem Heißcrimpen,
FIG 3 einen Zustand bei der Herstellung der Crimpverbindung zwischen dem Drahtbündel und der Kontakthülse nach dem Heiß- und einem Kaltcrimpen,
FIG 4 einen Ablauf mit Prozessschritten bei einer Herstellung einer Crimpverbindung zwischen einem
Drahtbündel und einer Kontakthülse gemäß einem Aus- führungsbeispiel .
Crimpverbindung durch Heiß - und Kaltcrimpen
FIGen 1 bis 3 zeigen verschiedene, nachfolgend einander ein- genommene Zustände bei der Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung 1 zwischen einem isolierten Leiter 2, hier ein Bündel 2 von Lackdrähten 2, und einem Kontaktteil 3, hier einer metallischen, d.h. elektrisch leitenden, Hülse 3 eines Kabelschuhs, mittels Crimpen 100, d.h. in diesem Fall eines Heiß- 110 mit anschließendem Kaltcrimpen 130.
FIG 4 zeigt einen diesbezüglichen Ablauf (100) mit Verfahrensschritten 110 (Heißcrimpen) , 120 (Abkühlen) , 130 (Kaltcrimpen) bei der Herstellung dieser elektrisch leitenden Ver- bindung 1 zwischen dem Bündel 2 von Lackdrähten 2, und der Hülse 3 mittels des Crimpens 100.
FIG 1 zeigt den Ausgangszustand bei diesem Crimpen 100. Hier sind, wie FIG 1 verdeutlicht, die (Lack- ) Drähte 2, d.h. die mit einem Lack 5 ummantelten und so isolierten Drähte 2, zu einem (Draht- ) Bündel 2 geformt bzw. geordnet.
Das Drahtbündel 2 bzw. die Lackdrähte 2 sind dabei mit ihren jeweiligen - ( lack- ) isolierten 5 - Endabschnitten 4 in die Hülse 2 eingeschoben. Der in diesem Zustand vorbereitete Drahtbündel -Hülse-Verbund 7 wird nun einem Heißcrimpprozess/Heißcrimpen 110 unterzogen.
Dazu wird der Drahtbündel -Hülse-Verbund 7 mittels Elektroden, ähnlich denen wie beim Widerstandspressschweißen, erhitzt, beispielsweise auf 500°C bis 600°C, und - ist der Drahtbündel-Hülse-Verbund 7 so „auf Prozesstemperatur gebracht" ge- presst ( (heiß- ) gecrimpt) 110, wobei sich der Drahtbündel- Hülse-Verbund 7 bzw. die Drahtendabschnitte 4 und die Hülse 3 durch plastische Verformung miteinander verbinden sowie auch eine (stoffschlüssige) metallurgische Verbindung in der heißgecrimpten Verbindung gebildet wird.
Gleichzeitig bzw. durch die bei dem Heißcrimpen herrschende hohe (Prozess-/Heißcrimp- ) Temperatur werden auch die Isolati- onsummantelungen 5 der Drahtendabschnitte 4, d.h. die Lackum- mantellungen 5 der Drähte 2 im Bereich der gecrimpten Endabschnitte 4, ganz oder (ausreichend) teilweise thermisch entfernt („thermische Abisolation" ) , wodurch diese freiliegen und sich so - bei dem (Heiß- ) Crimpen 110 - elektrisch leitend mit der Hülse 3 verbinden können.
Vereinfacht ausgedrückt, die Lackummantelungen 5 in den gecrimpten Endabschnitten 4 der Lackdrähte 2 werden bei Heiß- crimpen 110 „abgedampft", die Endabschnitte 4 der Drähte 2 liegen dann frei und werden beim (Heiß- ) crimpen 110 mit der Hülse 3 verbunden.
Eine bereits gute elektrische leitende KontaktVerbindung 1 zwischen dem Drahtbündel 2 und der Hülse 2 ist so hergestellt (leitender Querschnitt) .
FIG 2 zeigt den Drahtbündel -Hülse-Verbund 7 (bzw. dessen Kontakt- und Crimpgeometrie 6) nach dem Heißcrimpen 110.
Wie FIG 2 verdeutlicht, nimmt der - durch die Verpresskraft bei (Heiß- ) Crimpen 110 deformierte - (heiß- ) gecrimpte Drahtbündel-Hülse-Verbund 7 eine dicht gepackte/verpresste, im Querschnitt flache, aber breite Form ein, wobei sich die - deformierten - abisolierten Drahtendabschnitte 4 und die - deformierte - Hülse 3 elektrisch leitend verbunden haben (vgl. Crimpgeometrie 6 in FIG 2) .
Nach dem Heißcrimpen 110 wird der heißgecrimpte Drahtbündel - Hülse-Verbund 7 der Umgebungstemperatur ausgesetzt.
Dort verbleibt der heißgecrimpte Drahtbündel -Hülse-Verbund 7 solange sich er sich auf annähernd Umgebungstemperatur abgekühlt hat (120) .
Ist der Drahtbündel -Hülse-Verbund 7 nun auf annähernd Umgebungstemperatur abgekühlt, so erfolgt - bei Umgebungstempera- tur - das Kalt ( -nach- ) crimpen 130.
FIG 3 zeigt den Drahtbündel -Hülse-Verbund 7 (bzw. dessen Kontakt- und Crimpgeometrie 6) nach dem Kalt ( -nach- ) crimpen 130. Wie FIG 3 verdeutlicht, nimmt der - durch die Verpresskraft beim Kalt ( -nach- ) crimpen 130 noch weiter deformierte - kalt(- nach- ) gecrimpte Drahtbündel -Hülse-Verbund 7 eine noch dichter gepackte/verpresste, im Querschnitt sichelförmige/gebogene und damit weniger breite Form ein (vgl . Crimpgeometrie 6 in FIG 3), wobei sich hierdurch die bereits schon gute elektrische Kontaktierung von den Drähten 2 und der Hülse 3 aus dem Heißcrimpen gegebenenfalls weiter verbessert.
Durch den Verpressvorgang beim Kalt ( -nach- ) crimpen 130 bei Umgebungstemperatur werden ausreichende elastische Druckbzw. Verspannkräfte bzw. Kontaktkräfte/ - Spannungen - ausreichend verbleibend - in die Verbindung 1 eingeprägt - und gewährleisten so eine dauerhaft elektrisch funktionsfähige Verbindung 1 zwischen den Drähten 2 und der Hülse 3.
Existierte bisher für die Herstellung einer Crimpverbindung eines isolierten/von isolierten Leiter (-s) mit einem Kontaktteil bei gleichzeitigem Abisolieren des isolierten /der iso- Herten Leiter (s) und Realisierung von nennenswerten, für eine dauerhaft elektrisch funktionsfähigen Kontakt erforderlichen Kontaktkräften in der Crimpver indung noch keine befriedigende, einfache und kostengünstige Lösung für die
Vercrimpung, so stellt das hier beschrieben Crimpverfahren 100 mit der Kombination von Heißcrimp- 110 und nachfolgender Kaltcrimptechnik 130 (bei zwischenzeitlichem Abkühlen 120) - bei den lackummantelten 5 Drähten 2 und der Hülse 3 - ein Verfahren zur Verfügung, welches diesen Anforderungen genügt bzw. diese erfüllt - kombiniert das beschriebene Crimpver- fahren 100 nämlich die positiven Effekte beider Verfahren, d.h. des Heiß- 110 und Kaltcrimpens 130.
Bei Heißcrimpen 110 wird so die Isolierung 5 an den Endab- schnitten 4 der (Einzel -) Drähte 2 (bzw. des Drahtbündels/des Leiters 2) thermisch entfernt und bereits gute Kontaktverbindungen zwischen den Einzeldrähten 2 (dem Drahtbündel/Leiter 2) und dem Kontaktelement/der Hülse 3 hergestellt. Sind die für eine langzeitstabile , hochwertige und dauerhaft elektrisch funktionsfähige Kontaktierung notwendigen - in der Crimpverbindung verbleibenden - elastischen Druck-/Verspan- nungskräfte nach dem Heißcrimpen 110 wegen der niedrigeren Streckgrenze von Leiterwerkstoffen (im Allgemeinen), wie z.B. bei Kupfer (hier im Speziellen) , bei den hohen Prozess-
/Heißcrimptemperaturen noch auf einem sehr niedrigen Niveau, erfolgt ein nachgeschaltetes Kaltcrimpen 130, bei welchem die für eine langzeitstabile, hochwertige und dauerhaft elektrisch funktionsfähige Kontaktierung notwendigen - in der Crimpverbindung verbleibenden - elastischen Druck-
/Verspannungskräfte (in der Verbindung 1) erzeugt werden.
D.h., es wird nach dem Heißverpressen/ -crimpen 110 abgekühlt 120 und nochmals bei niedrigerer Temperatur kalt ( -nach- ) ge- presst/-crimpt 130, welches auch dazu genutzt wird, die
Crimpgeometrie 6 durch mechanische Umformung, wie zu der weniger breiten Sichel ( -querschnitts- ) form bzw. der gebogenen (Querschnitt- ) Form, gezielt zu verändern. Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpver indung (1) zwischen einem Leiter (2) und einem Anschlusselement (3) bei dem
- in einem ersten Schritt (110) ein isolierter Endabschnitt (4) des Leiters (2) mittels einer Heißcrimptechnik mit dem Anschlusselement (3) gecrimpt wird, wobei eine
heißgecrimpte Verbindung zwischen dem Endabschnitt (4) des Leiters (2) und dem Anschlusselement (3) erzeugt wird,
- anschließend in einem zweiten Schritt (120) die
heißgecrimpte Verbindung zwischen dem Endabschnitt (4) des Leiters (2) und dem Anschlusselement (3) abgekühlt wird und
- in einem nachfolgenden dritten Schritt (130) die abgekühlte heißgecrimpte Verbindung zwischen dem Endabschnitt (4) des
Leiters (2) und dem Anschlusselement (3) mittels einer Kaltcrimptechnik nachgecrimpt wird.
2. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Leiter (2) ein Draht oder ein Bündel aus Einzeldrähten beliebiger Querschnittsgeometrie, insbesondere ein Kupferoder Aluminiumdraht, ist und/oder bei dem eine Isolierung (5) am isolierten Endabschnitt (4) des Leiters (2) eine Ummante- lung mit einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere eine Lack- oder KunstStoffummantelung, ist.
3. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Leiter (2) ein Bündel von jeweils in ihren jeweiligen
Endabschnitten (4), insbesondere mit einer Lack- oder Kunststoffummantelung, isolierten Drähten, insbesondere Kupferdrähten, ist.
4. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Anschlusselement (3) ein elektrisch leitfähiges Kontakt- teil, insbesondere eines Kabelschuhs oder eines Steckers, insbesondere eine Kontakthülse ist.
5. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Heißcrimpen (110) durch ein Verfahren auf Basis eines Widerstandspressschweißens durchgeführt wird.
6. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Kaltcrimpen (130) bei Umgebungs- und/oder Raumtemperatur durchgeführt wird.
7. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem bei dem Abkühlen (120) die heißgecrimpte Verbindung auf Umgebungs- und/oder Raumtemperatur abgekühlt wird.
8. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Kaltcrimpen (130) mittels einer Crimpzange durchgeführt wird .
9. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem das Abkühlen (120) aktiv und/oder passiv, insbesondere durch ein Abkühlen lassen, erfolgen/-t.
10. Verfahren (100) zur Herstellung einer Crimpverbindung (1) nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem eine durch das Heißcrimpen (110) erzeugte Crimpgeometrie (6) bei dem Kaltcrimpen (130) weiter verändert wird.
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