WO2015058887A1 - Elektrische anschlusskonsole für kfz bordnetzleitung - Google Patents

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insulation
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Heinz-Georg Gottschlich
Martin Schloms
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Auto-Kabel Management Gmbh
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    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0214—Resistance welding

Definitions

  • the subject matter relates to an electrical connection console for a motor vehicle electrical system line comprising a cable with a metallic conductor and an electrical tap that is electrically and mechanically connected to the conductor.
  • the subject also relates to the use of such a connection console.
  • Main power line which is directly connected to the positive pole of the battery to realize electrical outlets to consume. Due to the large number of electrical consumers to be connected in a vehicle electrical system is a wide
  • Cable cross-sections are connected to the distribution network. Groups of consumers often need to be secured by a common fuse, on the other hand, it is also necessary, starting from the main power line to provide a plurality of each hedged cable strands.
  • the tap of electrical energy from the main energy line is not readily possible.
  • such a tap is associated in each case with a contact resistance and thus ohmic losses and, on the other hand, there is an increased risk of corrosion at the taps.
  • the object was based on the object of providing an electrical connection console, with which a decentralized vehicle network topology is made possible.
  • This object is achieved by an electrical connection console according to claim 1.
  • the main battery line runs from the rear to the front of the vehicle. This can be done by an underground installation of the battery cable or by an interior installation of the battery cable.
  • Battery string can be realized with the help of the subject terminal console a plurality of electrical outlets in a particularly simple manner.
  • the battery string is formed from an aluminum conductor, in particular an aluminum ladder, it is problematic to arrange connection consoles on such conductors.
  • the objective solution it is possible in a non-insulated area, in particular in a remote from the line ends center region of the cable, a metallic flat part with a
  • connection region lies between the ends of the cable and is preferably arranged in a middle region of the cable.
  • connection area is remote from the distal ends of the cable.
  • Connection area is the conductor free of the insulation. Thus lies the connection area between two isolated areas of the conductor.
  • the flat part can be materially connected to the conductor. If several stripped areas are provided, one or more connection consoles can be provided along the path of the cable, via which electrical taps are possible. Especially if the cable is from the
  • Main battery string is so diverse electrical taps on the
  • Battery string can be made without negatively affecting the conductance of the battery line as such by otherwise necessary interruptions.
  • the taps do not lead to increased electrical power loss along the cable, since the cable is not interrupted by the taps.
  • the tap, or its metallic flat part can be connected to the cable of the cable.
  • the cable remains intact and its conductance is not affected substantially. So it is possible to lead a one- or two- or multi-piece cable from the battery to the engine compartment, in particular to the starter or the electric motor in the engine compartment, which is not or only marginally affected by taps in its electrical conductivity of each section.
  • the insulation of the cable is such that it completely encloses the conductor in the insulation sections.
  • the insulation is preferably formed of a non-conductor, in particular a plastic, such as PVC or silicone.
  • the electrical conductor is a round conductor.
  • the electrical conductor is rigid and thus not plastically deformable due to its own weight in particular.
  • the conductor is formed of aluminum or an alloy thereof.
  • E-aluminum, such as aluminum 99.5 can be used for the conductor.
  • the conductor in the Connection area has a flat area.
  • a planum of the conductor is formed in the connection region, on which the flat part can be cohesively arranged. This area is made in accordance with an embodiment by cutting or non-cutting forming.
  • a compression or compression in particular a radial compression or compression can be used to form the planar region of the conductor.
  • the forming can take place directly during a joining process between the conductor and the flat part.
  • Welding tools can simultaneously enable welding and forming.
  • the cohesive connection of the flat part to the conductor is simplified in particular when it is formed from a solid material.
  • the conductor is made of solid material in one piece and a welding, in particular by means of ultrasound, is favored, since then not individual strands can be brought into vibration whereby the welding energy could be compensated. Rather, in a solid material during welding, the entire welding energy is introduced into the contact surface between the flat part and the conductor in the connection area and the materials melt.
  • the plate may also be formed of copper. Since, however, especially in the use of aluminum, the subject
  • Connecting console is advantageous, it is also proposed according to an embodiment that the flat part of aluminum or alloys thereof is formed.
  • the connection console is intended to provide an electrical tap. This tap is used by outgoing cable from the tap.
  • These may be formed, for example, of copper.
  • the terminal stud may be formed of copper or alloys thereof.
  • Connecting bolt can be reduced by the connecting bolt is made of steel or stainless steel. In this case, the contact corrosion between the terminal bolt and the flat part is negligible.
  • Insulation measures the contact point between the terminal bolt and the flat part from environmental influences, especially against water are protected and thus the risk of corrosion can be reduced.
  • the connecting bolt by means of friction welding, in particular rotational friction welding or
  • the flat part on the side facing away from the connecting bolt is materially connected to the conductor.
  • the conductor On the one side of the flat part of the conductor thus can cohesively connected to the flat part and on the other side of the flat part of the connecting bolt. Since the conductor is connected to the flat part on the side facing away from the connecting bolt, the conductor obstructs the connection of an electrical connection to the
  • connection bolt not.
  • the output direction of an electrical connection to the connecting bolt is thus freely selectable and can be done in particular at an angle as well as parallel to the course of the conductor.
  • the flat part, in parts of the bolts and the conductors are encased with an insulation.
  • the insulation is such that it not only surrounds the flat part, parts of the bolt and the conductor, but extends beyond the insulation of the conductor out.
  • a complete enclosure of the flat part, the part of the bolt and the conductor is made possible.
  • the ingress of moisture is largely prevented by the insulation.
  • the transitions between the conductor and the flat part, respectively between the flat part and the connecting bolt are protected from ambient moisture.
  • the connecting bolt In order to allow an electrical connection to the connecting bolt, the connecting bolt is free from the insulation at its end remote from the flat part. It is possible that the insulation in the area of the bolt is such that it can be picked up a closure, in particular in the form of a cap is formed. Thus, the end of the bolt can be covered with an insulating cap, and in the event that a connection to the bolt is to take place, the cap can be removed. In order to avoid incorrect polarity during installation of the electrical system and in particular to contact the correct bolt for the respective outlets, it is proposed that the insulation in the region of the remote from the flat part end of the connecting bolt Poka Yoke is mechanically coded.
  • connection plugs By a certain shape of the extent of the insulation of the bolt in the region of the end remote from the flat part can be ensured that only certain types of connection plugs can be connected to the bolt. If, for example, the inner circumference of a plug is not congruent with the outer circumference of the insulation on the bolt, a plug connection can be prevented. This can prevent misconnections.
  • the coding takes place by shaping the outer circumference of the insulation in the region of the end of the bolt.
  • an edge length of the flat part is greater than the diameter of the line, in particular greater than the diameter of the cable.
  • square and rectangular shapes of the flat part have been found to be advantageous.
  • the subject connection bolt can be used in particular in power lines, for example battery lines, in particular high-current lines, in particular motor vehicle battery lines.
  • Fig. La a cross section of a cable
  • Fig. Lb is a view of a stripped cable
  • FIG. 2 is a view of a cable according to FIG. 1;
  • FIG. 2 is a view of a cable according to FIG. 1;
  • FIG. 2 is a view of a cable according to FIG. 1;
  • FIG. 3a shows a view of a connecting bolt according to an embodiment
  • Fig. 3b is a view of a connecting bolt according to another
  • Fig. 3c is a view of a connecting bolt according to another
  • FIG. 3d shows a view of a connecting bolt according to another
  • FIG. 4 shows a view of a bolt according to FIG. 3b;
  • 5a shows a plan view of a flat part according to an embodiment;
  • 5b is a plan view of a flat part according to an embodiment
  • 5c is a plan view of a flat part according to an embodiment
  • FIG. 6 is a view of a flat part connected to a connecting bolt.
  • connection console 7 shows a view of a connection console according to an embodiment
  • 8 shows a view of a connection console according to FIG. 7
  • 9 shows a cross section of an insulated connection console
  • FIG. 10 shows a view of a connection console according to FIG. 9 with a fuse box connected thereto;
  • Fig. IIa is a plan view of a mechanical coding of a
  • Fig. IIb is a plan view of a further mechanical coding of a
  • Fig. 11c is another plan view of a mechanical coding of a
  • FIG. 1 a shows an electrical cable 2 with a metallic conductor 4 and an insulation 6.
  • the metallic conductor 4 is preferably as a solid material and in particular resistant to bending.
  • the conductor 4 is preferably a round conductor.
  • the material of the conductor 4 is
  • the bending stiffness of the cable 2 arises when the cable 2 due to its own
  • the insulation 6 is preferably made of PVC or silicone.
  • the cable 2 is stripped in a central region, that is to say remote from its respective distal ends, so that a stripped region 8 is formed.
  • the conductor 4 is free of the insulation 6.
  • the cable 2 or its conductor 4 can be compressed or pressed, so that its radius or its diameter is reduced and a planar
  • connection area 10 is formed, as shown in Figure lc.
  • the connection region 10 is suitable for connection of the flat part, as will be shown below. It is also possible and advantageous that upsetting occurs directly during the joining of the line with the flat part. It can be in a process step both the
  • FIG. 2 shows a view of a cable 2 according to FIG. 1c. It can be seen that the conductor 4 is a round conductor and flat in the region of the connection region 10
  • Terminal area 10 is located in the stripped area 8, which is remote from the distal ends of the cable 2.
  • FIG. 3a shows a connecting bolt 12.
  • the connecting bolt 12 shown in FIG. 3a is cylindrical and formed from a solid material.
  • the connecting bolt 12 may be formed of stainless steel.
  • the terminal bolt 12 made of copper, aluminum or alloys thereof.
  • the terminal bolt 12 can be formed by turning or cutting a rod.
  • FIG. 3b shows a connecting bolt 12, which has a terminal at its one end
  • Terminal lug 14 to which, for example, a clamping element of an electrical connection can be clamped.
  • a clamping element of an electrical connection can be clamped.
  • FIG. 3 c shows a connection bolt 12, in which one end is provided with a thread 16. To such a connection bolt 12, for example, an electrical connection can be screwed.
  • FIG. 3d shows a further connecting bolt 12, which has an opening 18, in particular in the form of a bore, at its end. Through this opening 18, for example, a screw with an electrical connection can be made in which a screw is pushed through an opening 18 and / or screwed there.
  • FIG. 4 shows a connection bolt according to FIG. 3b in a view. It can be seen that the cylindrical bolt 12 in the region of the terminal lug 14 has a smaller radius and is formed, for example, for receiving a clamping element.
  • FIG. 5 a shows a plan view of a flat part 20.
  • the flat part 20 is preferably formed from the same material as the conductor 2.
  • the flat part 20 is formed of aluminum or alloys thereof, in particular of aluminum 99.5. It can be seen in FIG. 5 a that the flat part 20 has a square cross-section.
  • the cross section of the flat part 20 may also be rectangular.
  • FIG. 6 shows a view of a flat part 20 with a bolt 12 welded thereto.
  • the bolt 12 is preferably welded to the flat part 20 by means of rotational friction welding and a weld 22 forms between the bolt 12 and the flat part 20.
  • the weld 22 is preferably free from Alumina and the contact resistance between the pin 12 and the flat part 20 is in the range less ⁇ .
  • FIG. 7 shows the connection of the flat part 20 to the conductor 4. It can be seen that the flat part 20 already connected to the bolt 12 is connected to the conductor 4 in a material-locking manner.
  • This connection can for example by means of a
  • Ultrasonic welding process can be produced. It forms a weld 24 between the flat portion 20 and the conductor 4. For ultrasonic welding of the flat portion 20 with the conductor 4, it is possible, the bolt 12 in a
  • Transition resistance over the weld 24 is also in the range less ⁇ . It can be seen that the edge length of the flat part 20 is greater than the diameter of the line 4. It can also be seen that the line 4 on the side facing away from the bolt 12 of the flat part 20 with the flat part 20 is welded. To protect the welds 22 and 24 from environmental influences is the
  • connection console as shown in Figure 9, with an insulator 26 overmolded.
  • the insulator 26 protrudes beyond the insulation 6 of the cable 2.
  • the insulator 26 surrounds the flat part 20 and the bolt 12 at least partially and thus insulates the welds 22, 24 from environmental influences.
  • a cap 28 may be provided to protect the bolt 12 at least temporarily against environmental influences.
  • FIG. 10 shows a view of an overmolded connection console according to FIG. 9.
  • FIG. 1 In addition to the connection console, a fuse box is shown in FIG.
  • the fuse box is connected via an electrical conductor to the connection console or the bolt 12.
  • the electrical conductor is screwed or clamped to the bolt 12, for example, and thus provides an electrical connection with the conductor 4.
  • the electrical potential of the conductor 4 can thus be tapped in the fuse box 30 and from there branches can branch off to the consumers.
  • connection pin 12 electrical outlets are provided, the insulator 26 is mechanically coded in the region of the end of the bolt 12 by shaping.
  • Figure IIa shows a mechanical coding in the form of a square.
  • the insulation 26 is square shaped in the region of the end of the bolt 12, so that, for example, only square plug or plug faces can be plugged onto the bolt 12.
  • the mechanical coding of the insulation 26 may, for example, also, as shown in Figure IIb, be formed by recesses in the insulator 26.
  • the contour of the recesses may be different, so that with different recesses different mechanical shapes and codes are possible.
  • the extent of the insulation 26 in the region of the end of the bolt 12 may be selected differently, for example, as shown in Figure 11c in triangular shape with a projection 32.
  • suitable connectors can be plugged onto the bolt 12 and thus can be ensured that the right outlets are connected with the right bolts.
  • the connection console shown a particularly simple electrical tap of a power line is possible.
  • the power line as such is hardly affected electrically and its line resistance remains essentially unaffected by the number of connection consoles.
  • the connection consoles can be provided at the desired positions along the line, so that a decentralized distribution of energy in the electrical system is possible.
  • Several fuse boxes and outlets can be connected as required at different locations within the vehicle in a particularly simple manner with the power line. An assembly of the cable is thus individually adaptable and is thus a vehicle of any kind.

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Abstract

Elektrische Anschlusskonsole für ein Kraftfahrzeugbordnetz umfassend ein Kabel 2 mit einem metallischen Leiter 4 und einen mit dem Leiter 4 elektrisch und mechanisch verbundenen elektrischen Abgriff 12. Eine dezentrale Bordnetzstruktur wird dadurch erleichtert, dass der Abgriff 12 aus einem metallischen Flachteil 20 und einem stoffschlüssig mit dem Flachteil 20 gebildeten metallischen Anschlussbolzen 12 gebildet ist und dass das Flachteil 20 in einem Anschlussbereich 10 des Leiters 4 stoffschlüssig mit dem Leiter 4 verbunden ist, wobei der Anschlussbereich 10 zwischen den Enden des Kabels 2 angeordnet ist.

Description

Elektrische Anschlusskonsole für KFZ Bordnetzleitung
Der Gegenstand betrifft eine elektrische Anschlusskonsole für eine Kraftfahrzeug- Bordnetzleitung umfassend ein Kabel mit einem metallischen Leiter und ein mit dem Leiter elektrisch und mechanisch verbundenen elektrischen Abgriff. Der Gegenstand betrifft darüber hinaus die Verwendung einer solchen Anschlusskonsole.
In einem Kraftfahrzeug Bordnetz ist es notwenig, ausgehend von einem
Hauptenergiestrang, der unmittelbar mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist, elektrische Abgänge zu Verbrauchen zu realisieren. Aufgrund der Vielzahl der in einem Bordnetz anzuschließenden elektrischen Verbraucher ist eine weite
Verzweigung der Bordnetzleitung erforderlich. Einige Verbraucher benötigen große Leistungen von der Batterie und müssen somit über Kabel mit großen
Leitungsquerschnitten an das Verteilnetz angeschlossen werden. Gruppen von Verbrauchern müssen häufig über eine gemeinsame Sicherung abgesichert werden, andererseits ist es auch notwendig, ausgehend von der Hauptenergieleitung eine Mehrzahl von jeweils abgesicherten Leitungssträngen zur Verfügung zu stellen.
Der Abgriff elektrischer Energie vom Hauptenergiestrang ist nicht ohne Weiteres möglich. Zum Einen ist ein solcher Abgriff jeweils mit einem Übergangswiderstand und somit ohmschen Verlusten verbunden und zum Anderen besteht an den Abgriffen eine erhöhte Korrosionsgefahr.
Darüber hinaus ist bei der Verwendung von Aluminiumkabeln der elektrische Abgriff stets der Gefahr ausgesetzt, dass durch Oxidation des Aluminiumleiters der
Übergangswiderstand groß wird und die elektrische Verlustleistung an diesem Übergangswiderstand zu einer ungewünschten Erwärmung der Leitung führt. Ausgehend von diesen Problemen lag dem Gegenstand die Aufgabe zu Grunde, eine elektrische Anschlusskonsole zur Verfügung zu stellen, mit welcher eine dezentrale Bordnetztopologie ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Anschlusskonsole nach Anspruch 1 gelöst. Insbesondere in Kraftfahrzeug Bordnetzen vorzugsweise in solchen, in denen die Batterie im Heck des Fahrzeugs und die Antriebsmaschine, insbesondere der Starter der Verbrennungsmaschine, aber auch ggf. ein Elektromotor für den Antrieb, im Motorraum angeordnet sind, verläuft der Hauptbatteriestrang vom Heck bis zur Front des Fahrzeugs. Dies kann durch eine Unterflurverlegung der Batterieleitung oder auch durch eine Innenraumverlegung der Batterieleitung erfolgen. Entlang dieses
Batteriestrangs kann mit Hilfe der gegenständlichen Anschlusskonsole eine Mehrzahl von elektrischen Abgängen in besonders einfacher Weise realisiert werden. Insbesondere wenn der Batteriestrang aus einem Aluminiumleiter, insbesondere einem Aluminiumvollleiter gebildet ist, ist es problematisch, Anschlusskonsolen an solchen Leitern anzuordnen. Mit Hilfe der gegenständlichen Lösung ist es möglich, in einem nicht isolierten Bereich, insbesondere in einem von den Leitungsenden entfernten Mittenbereich des Kabels, ein metallisches Flachteil mit einem
stoffschlüssig mit dem Flachteil gebildeten metallischen Anschlussbolzen an dem metallischen Leiter anzuordnen. Hierzu wird ein elektrischer Abgriff durch das metallische Flachteil und den Anschlussbolzen gebildet. Das Flachteil wird
stoffschlüssig mit dem Leiter im Anschlussbereich verbunden. Der Anschlussbereich liegt zwischen den Enden des Kabels und ist vorzugsweise in einem Mittenbereich des Kabels angeordnet. Insbesondere liegt der Anschlussbereich entfernt von den distalen Enden des Kabels. Durch das stoffschlüssige Anordnen des Flachteils auf dem Leiter kann eine vergrößerte Anschlussfläche realisiert werden, über die ein ausreichend hoher Stromfluss mit geringen elektrischen Verlusten möglich ist. Insbesondere ist der Leiter des elektrischen Kabels isoliert und in dem
Anschlussbereich ist der Leiter frei von der Isolation. Somit liegt der Anschlussbereich zwischen zwei isolierten Bereichen des Leiters. In diesem abisolierten Bereich kann gemäß einem Ausführungsbeispiel das Flachteil stoffschlüssig mit dem Leiter verbunden sein. Sind mehrere abisolierte Bereiche vorgesehen, können entlang des Verlaufs des Kabels eine oder mehrere Anschlusskonsolen vorgesehen sein, über die elektrische Abgriffe möglich sind. Insbesondere wenn das Kabel ein vom
Hauptbatteriestrang ist, können somit vielfältige elektrische Abgriffe an dem
Batteriestrang ermöglicht werden, ohne den Leitwert der Batterieleitung als solche durch ansonsten notwendige Unterbrechungen negativ zu beeinflussen. Die Abgriffe führen nicht zu einer erhöhten elektrischen Verlustleistung entlang des Kabels, da das Kabel durch die Abgriffe nicht unterbrochen wird.
Mittels einer stoffschlüssigen Verbindung kann der Abgriff, respektive dessen metallisches Flachteil, mit der Leitung des Kabels verbunden werden. Hierbei bleibt das Kabel unversehrt und sein Leitwert wird im wesentlichen nicht beeinflusst. So ist es möglich, ein ein- oder zwei- oder mehrstückiges Kabel von der Batterie bis zum Motorraum, insbesondere bis zum Starter oder zum Elektromotor im Motorraum zu führen, welches durch Abgriffe in seiner elektrischen Leitfähigkeit jeweils eines Abschnittes nicht oder nur marginal beeinflusst wird. Die Isolation des Kabels ist derart, dass diese in den Isolationsabschnitten den Leiter vollständig umschließt. Die Isolation ist vorzugsweise aus einem Nichtleiter, insbesondere einem Kunststoff, wie beispielsweise PVC oder Silikon gebildet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der elektrische Leiter ein Rundleiter ist. Vorzugsweise ist der elektrische Leiter dabei biegesteif und somit auf Grund insbesondere seiner eigenen Gewichtskraft nicht plastisch verformbar. Es wird auch vorgeschlagen, dass der Leiter aus Aluminium oder einer Legierung davon gebildet ist. Insbesondere E-Aluminium, beispielsweise Aluminium 99,5 kann für den Leiter zum Einsatz kommen. Um die Anschlussfläche zwischen dem Flachteil und dem Leiter im Anschlussbereich möglichst großflächig gestalten zu können, wird vorgeschlagen, dass der Leiter im Anschlussbereich einen flächigen Bereich aufweist. Insbesondere ist im Anschlussbereich ein Planum des Leiters gebildet, auf welchem das Flachteil stoffschlüssig angeordnet werden kann. Dieser flächige Bereich wird gemäß einem Ausführungsbeispiel durch spanendes oder spanloses Umformen hergestellt.
Insbesondere kann ein Stauchen oder Pressen, insbesondere ein radiales Stauchen oder Pressen dazu verwendet werden, den flächigen Bereich des Leiters zu bilden. Vorzugsweise kann das Umformen unmittelbar während eines Fügeprozesses zwischen dem Leiter und dem Flachteil erfolgen. So kann z.B. bei einem Verschweißen mittels z.B. Ultraschall die Sonotrode und der Amboss sowohl zum Verschweißen der Bauteile als auch zum gleichzeitigen Formen des Planums durch Stauchen zum Einsatz kommen. Auch ist ein Reibpunktschweißen möglich, wobei hier die
Schweißwerkzeuge gleichzeitig das Schweißen als auch das Umformen ermöglichen können. Die stoffschlüssige Verbindung des Flachteils an dem Leiter ist insbesondere dann vereinfacht, wenn dieser aus einem Vollmaterial gebildet ist. Anders als bei
Litzenleitern ist der Leiter aus Vollmaterial einstückig und ein Verschweißen, insbesondere mittels Ultraschall, ist begünstigt, da dann nicht einzelne Litzen in Schwingung gebracht werden können wodurch die Schweißenergie kompensiert werden könnte. Vielmehr wird bei einem Vollmaterial beim Schweißen die gesamte Schweißenergie in die Kontaktfläche zwischen dem Flachteil und dem Leiter im Anschlussbereich eingebracht und die Materialien schmelzen auf.
Abhängig von der Verwendung des Materials des Leiters wird vorzugsweise das Flachteil aus einem elektrisch ähnlichen, insbesondere dem gleichen metallischen
Material gebildet. Ist der Leiter beispielsweise aus Kupfer oder einer Legierung davon gebildet, kann das Flachteil ebenfalls aus Kupfer gebildet werden. Da jedoch insbesondere bei der Verwendung von Aluminium die gegenständliche
Anschlusskonsole vorteilhaft ist, wird auch gemäß einem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass das Flachteil aus Aluminium oder Legierungen davon gebildet ist. Durch die Verwendung eines elektrisch ähnlichen oder gleichen Metalls für den Leiter als auch das Flachteil wird eine sortenreine Verbindung im Bereich der Anschlusskonsole zwischen Abgriff und Leiter gewährleistet. Kontaktkorrosionen werden somit verhindert bzw. auf ein Minimum reduziert. Auf der anderen Seite ist die Anschlusskonsole dazu gedacht, einen elektrischen Abgriff zur Verfügung zu stellen. Dieser Abgriff wird durch von dem Abgriff abgehende Kabel genutzt. Diese können beispielsweise aus Kupfer gebildet sein. Um den elektrischen Abgriff an der Anschlusskonsole zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass der Anschlussbolzen aus Kupfer oder Legierungen davon gebildet sein kann. Es ist jedoch auch ein Abgang zu einem elektrischen Kontaktteil aus Aluminium möglich, so dass dann der Anschlussbolzen ebenfalls aus Aluminium gebildet sein kann.
Die Kontaktkorrosion zwischen dem Flachteil aus Aluminium und dem
Anschlussbolzen kann dadurch reduziert werden, dass der Anschlussbolzen aus Stahl oder Edelstahl gebildet ist. In diesem Fall ist die Kontaktkorrosion zwischen dem Anschlussbolzen und dem Flachteil vernachlässigbar. Durch geeignete
Isolationsmaßnahmen kann die Kontaktstelle zwischen dem Anschlussbolzen und dem Flachteil vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Wasser geschützt werden und somit die Korrosionsgefahr verringert werden.
Um den Anschlussbolzen für den Anschluss an einen Kabelschuh oder ein sonstiges Kabelende auszustatten, wird vorgeschlagen, dass dieser verzinnt und/oder unternickelt ist. Eine besonders gute Verbindung zwischen dem Flachteil und dem Leiter ist dann möglich, wenn diese mittels Ultraschallschweißen hergestellt ist. Durch das
Ultraschallschweißen wird eine eventuell vorhandene Aluminiumoxidschicht auf dem Leiter aufgebrochen und der entstehende Schweißknoten ist weitestgehend frei von Aluminiumoxid. Hierdurch wird der Übergangswiderstand im Bereich des
Schweißknotens gegenüber herkömmlichen Schweißverfahren verringert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Anschlussbolzen mittels Reibschweißen, insbesondere Rotationsreibschweißen oder
Reibpunktschweißen, aber auch mittels Elektroschweißen, mit dem Flachteil verbunden ist. Durch das Reibschweißen des Anschlussbolzens an das Flachteil kann ebenfalls eine eventuell vorhandene Aluminiumoxidschicht auf dem Flachteil aufgebrochen und der Übergangswiderstand zwischen dem Flachteil und dem
Anschlussbolzen klein gehalten werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Flachteil auf der dem Anschlussbolzen abgewandten Seite mit dem Leiter stoffschlüssig verbunden ist. Auf der einen Seite des Flachteils kann somit der Leiter stoffschlüssig mit dem Flachteil verbunden und auf der anderen Seite des Flachteils der Anschlussbolzen. Da der Leiter auf der dem Anschlussbolzen abgewandten Seite mit dem Flachteil verbunden ist, behindert der Leiter den Anschluss eines elektrischen Anschlusses an den
Anschlussbolzen nicht. Die Abgangsrichtung eines elektrischen Anschlusses an dem Anschlussbolzen ist somit frei wählbar und kann insbesondere winklig als auch parallel zum Verlauf des Leiters erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Flachteil, in Teilen der Bolzen und der Leiter mit einer Isolation ummantelt sind. Insbesondere ist die Isolation derart, dass sie nicht nur das Flachteil, Teile des Bolzens und den Leiter umgibt, sondern bis über die Isolation des Leiters hinaus ragt. Somit wird eine vollständige Einhausung des Flachteils, des Teils des Bolzens und des Leiters ermöglicht. Der Eintritt von Feuchtigkeit wird durch die Isolation weitestgehend verhindert. Hierdurch sind die Übergänge zwischen dem Leiter und dem Flachteil, respektive zwischen dem Flachteil und dem Anschlussbolzen vor Umgebungsfeuchte geschützt.
Um einen elektrischen Anschluss an dem Anschlussbolzen zu ermöglichen, ist der Anschlussbolzen an seinem vom Flachteil entfernten Ende frei von der Isolation. Es ist möglich, dass die Isolation im Bereich des Bolzens derart ist, dass sie zur Aufnahme eines Verschlusses, insbesondere in Form einer Kappe gebildet ist. Somit kann das Ende des Bolzens mit einer Isolationskappe abgedeckt werden, und für den Fall, dass ein Anschluss an den Bolzen erfolgen soll, die Kappe entfernt werden. Um im Rahmen der Installation des Bordnetzes Fehlpolungen zu vermeiden und insbesondere die richtigen Bolzen für die jeweiligen Abgänge zu kontaktieren, wird vorgeschlagen, dass die Isolation im Bereich des von dem Flachteil entfernten Ende des Anschlussbolzens Poka Yoke mechanisch kodiert ist. Durch eine bestimmte Form des Umfangs der Isolation des Bolzens im Bereich des von dem Flachteil entfernten Endes kann gewährleistet werden, dass nur bestimmte Arten von Anschlusssteckern an den Bolzen angeschlossen werden können. Sofern z.B. der Innenumfang eines Steckers nicht kongruent zu dem Außenumfang der Isolation am Bolzen ist, kann eine Steckverbindung verhindert sein. Hierdurch können Fehlverbindungen verhindert werden. Insbesondere erfolgt die Kodierung durch Formgebung des Außenumfangs der Isolation im Bereich des Endes des Bolzens.
Um die Anschlusskonsole beispielsweise in einer Aufnahme innerhalb der
Fahrzeugkarosse fixieren zu können, wird vorgeschlagen, dass eine Kantenlänge des Flachteils größer ist als der Durchmesser der Leitung, insbesondere größer als der Durchmesser des Kabels ist. Insbesondere haben sich quadratische als auch rechteckige Formen des Flachteils als vorteilhaft herausgestellt.
Der gegenständliche Anschlussbolzen lässt sich insbesondere in Energieleitungen, beispielsweise Batterieleitungen, insbesondere Hochstromleitungen, insbesondere Kraftfahrzeugbatterieleitungen verwenden.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. la einen Querschnitt eines Kabels; Fig. lb eine Ansicht eines abisolierten Kabels;
Fig. lc eine Ansicht eines abisolierten, gestauchten Kabels; Fig. 2 eine Ansicht eines Kabels nach Figur 1;
Fig. 3a eine Ansicht eines Anschlussbolzens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3b eine Ansicht eines Anschlussbolzens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel;
Fig. 3c eine Ansicht eines Anschlussbolzens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel; Fig. 3d eine Ansicht eines Anschlussbolzens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Ansicht eines Bolzens gemäß Figur 3b; Fig. 5a eine Draufsicht auf ein Flachteil gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5b eine Draufsicht auf ein Flachteil gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 5c eine Draufsicht auf ein Flachteil gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 eine Ansicht eines Flachteils verbunden mit einem Anschlussbolzen;
Fig. 7 eine Ansicht einer Anschlusskonsole gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 8 eine Ansicht einer Anschlusskonsole gemäß Figur 7; Fig. 9 einen Querschnitt einer isolierten Anschlusskonsole;
Fig. 10 eine Ansicht einer Anschlusskonsole gemäß Figur 9 mit einem daran angeschlossenen Sicherungskasten;
Fig. IIa eine Draufsicht auf eine mechanische Kodierung eines
Anschlussbolzens;
Fig. IIb eine Draufsicht auf eine weitere mechanische Kodierung eines
Anschlussbolzens;
Fig. 11c eine weitere Draufsicht auf eine mechanische Kodierung eines
Anschlussbolzens.
Figur la zeigt ein elektrisches Kabel 2 mit einem metallischen Leiter 4 und einer Isolation 6.
Der metallische Leiter 4 ist vorzugsweise als Vollmaterial und insbesondere biegesteif. Der Leiter 4 ist vorzugsweise ein Rundleiter. Das Material des Leiters 4 ist
vorzugsweise Aluminium, insbesondere Aluminium 99,5. Die Biegesteifigkeit des Kabels 2 ergibt sich dann, wenn sich das Kabel 2 auf Grund seiner eigenen
Gewichtskraft nicht plastisch verformen lässt. Es ist eine größere Kraft als die
Gewichtskraft notwendig, um eine plastische Verformung des Kabels 2
herbeizuführen.
Die Isolation 6 ist vorzugsweise aus PVC oder Silikon gebildet.
Wie in Figur lb dargestellt ist, ist bei einer gegenständlichen Anschlusskonsole das Kabel 2 in einem Mittenbereich, das heißt entfernt von seinen jeweiligen distalen Enden, abisoliert, so dass ein abisolierter Bereich 8 gebildet ist. In dem abisolierten Bereich 8 ist der Leiter 4 frei von der Isolation 6. Nachdem der abisolierte Bereich 8 hergestellt wurde, kann das Kabel 2 beziehungsweise dessen Leiter 4 gestaucht oder gepresst werden, so dass sein Radius beziehungsweise sein Durchmesser verringert wird und ein flächiger
Anschlussbereich 10 entsteht, wie in Figur lc gezeigt. Der Anschlussbereich 10 eignet sich zum Anschluss des Flachteils, wie nachfolgend noch gezeigt wird. Auch ist es möglich und vorteilhaft, das Stauchen unmittelbar während des Fügens der Leitung mit dem Flachteil erfolgt. Dabei kann in einem Prozessschritt sowohl das
stoffschlüssige Fügen als auch das Stauchen erfolgen.
Figur 2 zeigt eine Ansicht eines Kabels 2 gemäß der Figur lc. Zu erkennen ist, dass der Leiter 4 ein Rundleiter ist und im Bereich des Anschlussbereichs 10 flächig
ausgebildet ist. Dies kann durch Stauchen oder Pressen erfolgen. Der
Anschlussbereich 10 befindet sich im abisolierten Bereich 8, welcher entfernt von den distalen Enden des Kabels 2 ist.
Figur 3a zeigt einen Anschlussbolzen 12. Der in der Figur 3a gezeigte Anschlussbolzen 12 ist zylindrisch und aus einem Vollmaterial gebildet. Insbesondere kann der Anschlussbolzen 12 aus Edelstahl gebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Anschlussbolzen 12 aus Kupfer, Aluminium oder Legierungen hiervon zu bilden. Der Anschlussbolzen 12 kann durch Drehen oder durch Schneiden einer Stange gebildet werden.
Figur 3b zeigt einen Anschlussbolzen 12, der an seinem einen Ende eine
Anschlussfahne 14 aufweist, an die beispielsweise ein Klemmelement eines elektrischen Anschlusses angeklemmt werden kann. Insbesondere kann
beispielsweise eine Klemme in Form von einer Batteriepolklemme an die
Anschlussfahne 14 angeklemmt werden. Figur 3c zeigt einen Anschlussbolzen 12, bei dem ein Ende mit einem Gewinde 16 versehen ist. An einen solchen Anschlussbolzen 12 kann beispielweise ein elektrischer Anschluss angeschraubt werden.
Figur 3d zeigt einen weiteren Anschlussbolzen 12, der an seinem Ende eine Öffnung 18, insbesondere in Form einer Bohrung aufweist. Durch diese Öffnung 18 kann beispielsweise eine Schraubverbindung mit einem elektrischen Anschluss hergestellt werden, in dem eine Schraube durch eine Öffnung 18 geschoben und/oder dort verschraubt wird.
Figur 4 zeigt einen Anschlussbolzen gemäß Figur 3b in einer Ansicht. Zu erkennen ist, dass der zylindrische Bolzen 12 im Bereich der Anschlussfahne 14 einen geringeren Radius aufweist und beispielsweise zur Aufnahme eines Klemmelements gebildet ist.
Figur 5a zeigt eine Draufsicht auf ein Flachteil 20. Das Flachteil 20 ist vorzugsweise aus dem selben Material wie der Leiter 2 gebildet. Vorzugsweise ist das Flachteil 20 aus Aluminium oder Legierungen davon, insbesondere aus Aluminium 99,5 gebildet. Zu erkennen ist in Figur 5a, dass das Flachteil 20 einen quadratischen Querschnitt hat.
Wie jedoch in der Figur 5b zu erkennen ist, kann der Querschnitt des Flachteils 20 auch rechteckig sein.
Auch ein ovaler Querschnitt, wie in Figur 5c gezeigt, ist möglich. Runde Querschnitte oder andere Querschnittsformen des Flachteils 20 sind ebenfalls möglich und können je nach Einsatzzweck der Anschlusskonsole angepasst werden.
Figur 6 zeigt eine Ansicht eines Flachteils 20 mit einem daran angeschweißten Bolzen 12. Der Bolzen 12 ist vorzugsweise mittels Rotationsreibschweißen an das Flachteil 20 angeschweißt und es bildet sich eine Schweißnaht 22 zwischen dem Bolzen 12 und dem Flachteil 20. Die Schweißnaht 22 ist vorzugsweise frei von Aluminiumoxid und der Übergangswiderstand zwischen dem Bolzen 12 und dem Flachteil 20 ist im Bereich weniger μθΐιιη.
Figur 7 zeigt den Anschluss des Flachteils 20 an den Leiter 4. Zu erkennen ist, dass das mit dem Bolzen 12 bereits verbundene Flachteil 20 mit dem Leiter 4 stoffschlüssig verbunden ist. Diese Verbindung kann beispielsweise mittels eines
Ultraschallschweißverfahrens hergestellt werden. Es bildet sich eine Schweißnaht 24 zwischen dem Flachteil 20 und dem Leiter 4. Zum Ultraschallverschweißen des Flachteils 20 mit dem Leiter 4 ist es möglich, den Bolzen 12 in eine
Ultraschallsonotrode einzuspannen und den Leiter 4 mittels eines Ambosses gegen die Unterseite des Flachteils 20 zu pressen. Wird nun das Flachteil 20 mit Ultraschall beaufschlagt, bildet sich die Schweißnaht 24 zwischen dem Flachteil 20 und dem Leiter 4. Dabei kann auch das Planum hergestellt werden. Es ist somit nicht notwendig, das Planunm in einem vorangehenden Prozessschritt herzustellen. Durch das Ultraschallschweißen wird eine Aluminiumoxidschicht, welche entweder auf dem Leiter 4 und/oder dem Flachteil 20 gebildet ist aufgebrochen und der
Übergangswiderstand über die Schweißnaht 24 ist ebenfalls im Bereich weniger μθΐιιη. Figur 8 zeigt eine Ansicht einer Anschlusskonsole gemäß Figur 7. Zu erkennen ist, dass die Kantenlänge des Flachteils 20 größer ist als der Durchmesser der Leitung 4. Ferner ist zu erkennen, dass die Leitung 4 auf der dem Bolzen 12 abgewandten Seite des Flachteils 20 mit dem Flachteil 20 verschweißt ist. Um die Schweißnähte 22 und 24 vor Umwelteinflüssen zu schützen wird die
Anschlusskonsole, wie in der Figur 9 gezeigt, mit einem Isolator 26 umspritzt. Der Isolator 26 ragt bis über die Isolation 6 des Kabels 2 hinaus. Der Isolator 26 umgibt das Flachteil 20 sowie den Bolzen 12 zumindest teilweise und isoliert somit die Schweißnähte 22, 24 vor Umwelteinflüssen. Im Bereich des dem Flachteils 20 abgewandten Endes des Bolzens 12 ist dieser, wie in der Figur 9 dargestellt, frei von der Isolation 26. Eine Kappe 28 kann vorgesehen sein, um den Bolzen 12 zumindest zeitweise vor Umwelteinflüssen zu schützen.
Figur 10 zeigt eine Ansicht einer umspritzten Anschlusskonsole gemäß Figur 9.
Zusätzlich zu der Anschlusskonsole ist in der Figur 10 eine Sicherungsbox dargestellt. Die Sicherungsbox ist über einen elektrischen Leiter mit der Anschlusskonsole respektive dem Bolzen 12 verbunden. Der elektrische Leiter wird an den Bolzen 12 beispielsweise angeschraubt oder verklemmt und bietet somit eine elektrische Verbindung mit dem Leiter 4. Das elektrische Potential des Leiters 4 ist somit in der Sicherungsbox 30 abgreifbar und von dort können Abgänge zu den Verbrauchern abzweigen.
Um den Anschluss von Verbrauchern an den Bolzen 12 bei der Montage zu
vereinfachen und insbesondere um zu verhindern, dass an den falschen
Anschlussbolzen 12 elektrische Abgänge vorgesehen werden, ist der Isolator 26 im Bereich des Endes des Bolzens 12 durch Formgebung mechanisch kodiert. Figur IIa zeigt eine mechanische Kodierung in Form eines Quadrates. Die Isolation 26 ist im Bereich des Endes des Bolzens 12 quadratisch geformt, so dass beispielsweise nur quadratische Stecker beziehungsweise Steckergesichter auf den Bolzen 12 aufgesteckt werden können.
Die mechanische Kodierung der Isolation 26 kann beispielsweise auch, wie in Figur IIb dargestellt ist, durch Rücksprünge in dem Isolator 26 geformt sein. Die Kontur der Rücksprünge kann unterschiedlich sein, so dass mit verschiedenen Rücksprüngen verschiedene mechanische Formgebungen und Kodierungen möglich sind.
Auch der Umfang der Isolation 26 im Bereich des Endes des Bolzens 12 kann unterschiedlich gewählt sein, beispielsweise wie in der Figur 11c dargestellt in Dreiecksform mit einem Vorsprung 32. Je nach Kodierung können nur geeignete Stecker auf den Bolzen 12 aufgesteckt werden und somit kann sichergestellt werden, dass die richtigen Abgänge mit den richtigen Bolzen verbunden werden. Mit Hilfe der gezeigten Anschlusskonsole ist ein besonders einfacher elektrischer Abgriff einer Energieleitung möglich. Die Energieleitung als solche wird elektrisch kaum beeinflusst und deren Leitungswiderstand bleibt im Wesentlichen unbeeinflusst von der Anzahl der Anschlusskonsolen. Ferner können die Anschlusskonsolen an den gewünschten Positionen entlang der Leitung vorgesehen werden, so dass eine dezentrale Verteilung der Energie im Bordnetz möglich ist. Mehrere Sicherungsboxen und Abgänge können je nach Notwendigkeit an unterschiedlichen Stellen innerhalb des Fahrzeugs in besonders einfacher Weise mit der Energieleitung verbunden werden. Eine Konfektionierung des Kabels ist somit individuell anpassbar und wird somit einem jeweiligen Fahrzeugtyp gerecht.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Elektrische Anschlusskonsole für ein Kraftfahrzeugbordnetz umfassend, ein Kabel (2) mit einem metallischen Leiter (4), und
einen mit dem Leiter (4) elektrisch und mechanisch verbundenen elektrischen Abgriff,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abgriff aus einem metallischen Flachteil (20) und einem stoffschlüssig mit dem Flachteil gebildeten metallischen Anschlussbolzen (12) gebildet ist und dass das Flachteil (20) in einem Anschlussbereich (8) des Leiters (4)
stoffschlüssig mit dem Leiter (4) verbunden ist, wobei der Anschlussbereich (8) zwischen den Enden des Kabels (2) angeordnet ist.
Elektrische Anschlusskonsole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (2) eine Isolation (6) des Leiters (4) aufweist, dass der
Anschlussbereich (8) in einem zwischen zwei Isolationsabschnitten der Isolation (6) angeordneten, abisolierten Bereich angeordnet ist und dass das Flachteil (20) in dem Anschlussbereich (8) mit dem Leiter (4) stoffschlüssig verbunden ist.
Elektrische Anschlusskonsole nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Isolationsabschnitten die Isolation (6) den Leiter (4) vollständig umschließt.
Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (4) ein Rundleiter ist und/oder dass der Leiter (4) aus Aluminium oder einer Legierung davon gebildet ist und/oder dass der Leiter (4) im Bereich des Anschlussbereichs einen flächigen Bereich (10) aufweist und/oder dass der flächige Bereich (10) durch spanendes oder spanloses Umformen, insbesondere durch radiales Stauchen, des Leiters (4) geformt ist und/oder das der Leiter (4) aus Vollmaterial gebildet ist.
Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachteil (20) aus Aluminium oder
Legierungen davon gebildet ist und/oder dass der Anschlussbolzen (12) aus Aluminium, Kupfer oder Legierungen davon, Stahl oder Edelstahl gebildet ist und/oder dass der Anschlussbolzen (12) verzinnt und/oder unternickelt ist.
Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachteil (20) mittels Ultraschallschweißen mit dem Leiter (4) verbunden ist.
Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbolzen (12) mittels
Reibschweißen, insbesondere Rotationsreibschweißen mit dem Flachteil (20) verbunden ist.
Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachteil (20) auf der dem Anschlussbolzen (12) abgewandten Seite mit dem Leiter (4) stoffschlüssig verbunden ist.
Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachteil (20), in Teilen der Anschlussbolzen (12) und der Leiter (4) mit einer Isolation (26), insbesondere bis über die Isolation (4) des Leiters (4) hinaus ummantelt, vorzugsweise umspritzt sind.
Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussbolzen (12) an seinem vom Flachteil (20) entfernten Ende frei von der Isolation (26) ist.
11. Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolation (26) zumindest im Bereich des von dem Flachteil (20) entfernten Ende des Anschlussbolzens (12) Poka Yoke mechanisch codiert ist, insbesondere dass der Umfang der Isolation (26) im Bereich des von dem Flachteil (20) entfernten Ende des Anschlussbolzens (12) durch Formgebung mechanisch codiert ist.
12. Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kantenlänge des Flachteils (20) größer als der Durchmesser der Leitung (4), insbesondere größer als der Durchmesser des Kabels (2) ist.
13. Elektrische Anschlusskonsole nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Flachteil (20) eine quadratische oder rechteckige Form hat.
14. Verwendung einer elektrischen Anschlusskonsole nach einem der
vorangehenden Ansprüche in einer Energieleitung, insbesondere in einer Kraftfahrzeugbatterieleitung.
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