WO2020094678A1 - Kabelschuh, kontaktelement und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Kabelschuh, kontaktelement und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2020094678A1
WO2020094678A1 PCT/EP2019/080313 EP2019080313W WO2020094678A1 WO 2020094678 A1 WO2020094678 A1 WO 2020094678A1 EP 2019080313 W EP2019080313 W EP 2019080313W WO 2020094678 A1 WO2020094678 A1 WO 2020094678A1
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housing
contact
contact part
recesses
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PCT/EP2019/080313
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Amir Hossein ATTARZADEH
Wera Skele
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Auto-Kabel Management Gmbh
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    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/30—Clamped connections, spring connections utilising a screw or nut clamping member

Definitions

  • the invention relates to a cable lug with a connection area for
  • the invention further relates to a contact element with such a cable lug and a method for producing such
  • cable lugs are known from the prior art, with which a cable can be connected to a connecting part of an electrical system.
  • the cable lug is typically connected to one end of a cable, in particular by welding, soldering or crimping
  • connection area of the cable lug can then be connected with its contact part to a connection part, for example by a threaded bolt of the connection part being guided through the fastening recess and being secured with a nut, or by a screw being passed through the fastening recess and being screwed into a threaded bore of the connection part.
  • Connection between a cable and a connection part of an electrical system are made.
  • the cable lugs are generally provided with a housing in order to connect the cable lug to the cable and to the connecting part of the Protect electrical system from corrosion. Furthermore, such
  • Such a contact element with a cable lug, a conductor connected to it and a housing is known for example from DE 10 2013 021 409 A1.
  • the housing often consists of a plastic and can be produced, for example, by injection molding. Since when connecting the cable lug with a
  • connection part of an electrical system especially when tightening a nut or screw, high mechanical loads can act on the cable lug, a secure embedding of the cable lug in the housing is desirable so that the cable lug cannot detach from the housing even when subjected to force and a permanent one Protection against penetrating moisture is guaranteed.
  • the present invention has for its object a cable lug, a contact element with such a cable lug and a
  • This task is carried out with a cable lug with a connection area
  • the contact part Connecting the cable lug to an electrical conductor and to a contact part for contacting a connection part of an electrical system, in particular an electrical system of a motor vehicle, the contact part having a fastening recess for passing a fastening element through for fastening the cable lug to a connection part, according to the invention thereby solved, that the contact part has one or more further recesses.
  • the one or more further recesses allow a better connection of the cable lug to a housing injected around the cable lug by one or several of the one or more further recesses are injected with the material of the housing during the encapsulation of the cable lug, so that the material of the housing runs through the one or more further recesses.
  • the cable lug is positively embedded in the molded housing in the recess.
  • a part of the contact part with the fastening recess and thus in particular the fastening recess itself remain free during the encapsulation in order to connect the cable lug to a connecting part by passing a fastening element through it
  • the above-mentioned object is further achieved according to the invention by using the cable lug described above for producing a contact element in the injection molding process.
  • the injection molding process in particular one or more of the one or more further recesses are injected, so that the contact part and thus the cable lug can be firmly embedded in the encapsulated housing. Since the plastic is not a material bond
  • the electrical conductor can in particular be a cable, preferably with strands, for example copper strands or aluminum strands.
  • the contact part of the cable lug is preferably flat in order to
  • the cable lug preferably has a flat annular contact part with a
  • Fastening recess in the form of a central bore in particular and several smaller recesses arranged around it.
  • the fastening recess is in particular a central opening, for example a bore, in the contact part, through which a
  • Fastening element in particular a screw or a threaded bolt
  • the contact part can thus be designed in particular as a ring.
  • the fastening recess can also be open to the edge of the contact part.
  • the contact part can in particular also be designed as a fork.
  • the one or more fastening recesses are preferably completely surrounded on the edge side by the material of the contact part, i.e. arranged at a distance from the edge of the contact part. In this way, a secure, form-fitting fixation of the cable lug is achieved in an overmolding.
  • the recesses can for example be round, oval or elongated.
  • connection area of the cable lug can be provided in particular for welding or soldering on an electrical conductor and, for this purpose, can be flat, for example.
  • a metallic contact layer can be applied in the connection area, for example by friction coating, in order to improve the welding contact with an electrical conductor. Cable lugs with such a metallic contact layer are known for example from DE 10 2014 011 887 A1.
  • the connection area can also be set up for a crimp connection, the connection area for this purpose preferably having crimp wings which are bent around the strands of the cable during crimping with a cable.
  • a connection area designed for a crimp connection for crimping is preferably formed only on the conductor strands, ie without
  • Insulation crimping Since the cable lug is provided for insert molding, there is typically no need for insulation crimping, which serves to stabilize the crimp connection, since the insert molding provides the necessary stability.
  • the cable lug and an adjoining section of the electrical conductor are preferably extrusion-coated with an electrically insulating housing in such a way that part of the contact part with the fastening recess is exposed. In this way, in particular the connection area of the cable and cable lug is extrusion-coated and thus protected from moisture.
  • Embodiments can be combined with each other.
  • the one or more further recesses are at least in one direction smaller than the fastening recess. In this way, the contact parts can be made smaller and more space-saving, without the material missing due to the one or more further recesses leading to a weakening of the contact part. In another embodiment, the one or more others are
  • Recesses arranged closer to the edge of the contact part than the fastening recess. As a result, the one or more further recesses can be injection-molded more easily when the cable lug is encapsulated, while the fastening recess is left free.
  • the contact part has several more
  • Recesses that are arranged around the mounting recess. In this way, a multi-sided fixation of the contact part can be achieved during the encapsulation, so that the contact part can better absorb forces in different directions.
  • At least one of the one or more further recesses in the cable lug is injection molded with the material of the housing.
  • at least one of the one or more further recesses of the cable lug is injected with the material of the housing during the manufacture of the housing. In this way, the housing is sprayed directly during the injection molding process to produce the housing, in order to ensure that the cable lug is securely anchored in the housing. A separate spraying process for spraying through the at least one further recess is therefore unnecessary.
  • the hardest possible material is typically used for the housing, which enables the cable lug to be anchored particularly strongly in the housing.
  • the material of the housing is preferably a
  • thermoplastic elastomer in particular a thermoplastic polyurethane, more preferably with a hardness of at least Shore-D 60.
  • Shore hardness is understood to be the Shore hardness, measured in accordance with DIN 53505EN.
  • the contact element has an element molded onto the housing and at least one of the one or more further elements Recesses in the cable lug are sprayed with the material of the molded element.
  • at least one of the one or more further recesses of the cable lug remains free during the production of the housing, and an element connected to the housing is produced by injection molding onto the housing, the at least one further opening remaining fluffy during the production of the housing is injected with the material of the element. Injection molding of the recesses can also be achieved in this way in a separate injection process, for example in a second injection molding step of a two-component injection process.
  • a molded element for example a sealing element
  • a simple manner which is arranged on both sides of the contact part, since the material of the molded element can pass from one to the other side of the contact part through at least one of the one or more recesses .
  • the housing can be injection molded in a first step. In this step, the material of the housing can be replaced by one or more of the
  • one or more of the recesses can be covered during the encapsulation with the housing, so that the material of the housing cannot enter these covered recesses.
  • the cover can e.g. be ensured by the injection mold, in which, for example, a mandrel dips into the cover or a cover element covers the recess.
  • these are free of one or more recesses and the material of the sealing element can flow through the recess and thus reach and harden on both sides of the contact part. In this way, an encapsulation of the housing and an injection of the seal can take place from only one side and there are no two separate ones
  • the housing has a channel which runs from an opening of the housing to the exposed part of the contact part and the molded element is a sealing element for sealing a closure, in particular a cover, which can be used to close the opening.
  • the material of the molded element is preferably a thermoplastic elastomer, preferably with a lower hardness than the material of the housing, by a better one
  • Figures la-b show an embodiment of the cable lug 10 and an embodiment of a contact element 2 with the cable lug in an isometric view (Fig. La) and in a sectional view (Fig. Lb).
  • the contact element 2 comprises an electrical conductor 4, which is coated with a conductor insulation 6 made of very soft polyurethane, for example with the Shore-A 80 hardness.
  • One end 8 of the conductor 4 is stripped and ultrasonically welded in an electrically conductive manner to a connection area 9 of a cable lug
  • the cable lug 10 has a flat annular contact part 11 with a fastening recess in the form of a central bore 12 and a plurality of smaller further recesses 13 arranged around it.
  • the cable lug 10 and an adjoining section 14 of the electrical conductor 4 is extrusion-coated with an electrically insulating housing 16 made of a polyurethane, a part 17 of the contact part 11 with the bore 12 being exposed.
  • the extrusion coating is carried out so that some of the further recesses 13 of the
  • the housing 16 forms a first connector 18 with a first channel 20, which extends from a first opening 22 of the housing to the exposed part 17 of the contact part
  • a sealing element 30 with annular sealing lips 32 is injection molded onto the housing 16, which consists of a softer plastic than the housing 16, for example of thermoplastic polyethylene. Some more of the plurality of recesses 13 of the contact part 11 are sprayed with the material of the sealing element 30. This allows a one-piece sealing element 30 on both sides of the contact part 11, here in the first and second channels 20, 26.
  • a cover 34 is captively connected to the housing 16 via a thread-like holding element 32.
  • the lid 34 is made of a harder material than that Housing, for example made of polyamide and has a form-fitting
  • the shape of the cover 34 is adapted to the shape of the first connector 18, so that the cover 34 can be placed on the first connector 18 to close the opening 22.
  • FIG. 2a-b show the contact element 2 from FIG. 1a after connection to a connection part 40 of an electrical system 42 of a motor vehicle, namely in an isometric view (FIG. 2a) and in a sectional view (FIG. 2b).
  • the connecting part 40 has a slightly conical and electrically insulating base 44 with an electrically conductive threaded bolt 46 made of metal.
  • Recesses 13 of the contact part 11 and their arrangement around the fastening recess 12 achieve a strong anchoring of the contact part in the housing 16, so that the large forces which may occur when the nut 48 is screwed tight cannot release the contact part 11 from the housing 16 .
  • the sealing element 30 presses against the outside of the base 44 in the second channel and thereby seals the contact element 2 from the side of the second opening 28. Sealing on the part of the first opening 22 takes place by placing the cover 34 on the first connecting piece 18, the sealing element 30 pressing against the outside of an inner contour 50 of the cover 34 and thereby effecting a watertight seal.
  • the cover 34 and the housing 16 have complementary fastening means in the form of latching lugs 52 on the first connecting piece 18 and tabs 54 on the lid 34, the latching lugs 52 by rotating the attached cover 34 into the tabs 54 can be locked. Locking is also possible, for example, by placing and snapping in a transverse movement.
  • a further complementary fastening means can be on the cover 34
  • Undercut 58 may be provided which engage one behind the other when the cover 34 is rotated.
  • the contact element 2 enables safe and tight contacting of the electrical conductor 4 with the connecting part 40 of the electrical system 42.
  • the molded housing made of thermoplastic polyurethane leads to a tight connection with the conductor insulation 6.
  • the material of the housing 16, on the other hand, is hard enough to ensure a dimensionally stable housing and in particular the form-fitting securing of the cover 34 to the housing 16 by means of the detents 52 and the undercut 56 to effect.
  • Figures 3a-b show an exemplary embodiment of the method for producing the contact element 2 from Figure la in a schematic representation.
  • a first step of the method the conductor 4 sheathed with the conductor insulation 6 and connected to the cable lug 10 by ultrasonic welding is provided and, as shown in FIG. 3a, arranged in a first injection mold 80.
  • a first injection molding step then takes place in the injection mold 80, in which the Cable lug 10 and the adjoining section 14 of the electrical conductor 4 are encapsulated with the housing 16 made of thermoplastic polyurethane, in such a way that the part 17 of the contact part 11 with the bore 12 is exposed, the first and second bases 18, 24 with the channels 20, 26 are produced and some of the further recesses 13 are injected with the material of the housing 16, while other of the further recesses 13 remain free.
  • the component produced in this way is then arranged in a second injection mold 84, as shown in FIG. 3b, in which a second injection mold is then placed
  • Injection molding step takes place, in which the sealing element 30 is injection molded onto the housing 16.
  • the material injected in the second injection molding step can reach both sides of the contact part 11 without the need for injection from both sides. This will
  • the separately manufactured cover 34 is connected to the holding element 32.
  • Figures 4a-d show different embodiments of the cable lug for different embodiments of the contact element.
  • the cable lug has a flat connection area 9, in which the conductor 4 is welded, and a flat contact part 11 with the central bore 12 for the threaded bolt 46 and the recesses 13 arranged around it for the injection molding of the
  • FIG. 4b shows an alternative cable lug 10 ', which differs from the cable lug 10 only by a different shape of the recesses 13', which are elongated in FIG. 4b, while the recesses 13 'are round.
  • FIG 4c shows a further alternative cable lug 10 ", which differs from the cable lug 10 only by a contact layer 90 applied to the connecting part 9", which improves the welded connection to the conductor 4.
  • the contact layer 90 can be applied, for example, by friction welding.
  • connection area 9' for one
  • Crimp connection 92 is formed.
  • lateral crimping wings are provided in the connection area 9 '', which are crimped around the strands of the conductor 4.
  • the cable lug 10 '" is crimped to it only in the stripped part of the electrical conductor 4.
  • the insulation crimping which is normally customary in the case of a crimp connection is not necessary in the case of a contact element produced using the cable lug 10' '', since the encapsulated housing provides adequate stabilization of the

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kabelschuh (10, 10', 10", 10"') mit einem Verbindungsbereich (9, 9", 9"') zum Verbinden des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") mit einem Kabel (4) und mit einem Kontaktteil (11) zur Kontaktierung eine Anschlussteils (40) einer elektrischen Anlage (42), insbesondere einer elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kontaktteil (11) eine Befestigungs-Ausnehmung (12) zum Hindurchführen eines Befestigungselements (46) zum Befestigen des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") an einem Anschlussteil (40) aufweist und wobei das Kontaktteil (11) ein oder mehrere weitere Ausnehmungen (13) aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'"), ein Kontaktelement (2) mit einem solchen Kabelschuh (10, 10', 10", 10'") sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Description

Kabelschuh, Kontaktelement und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Kabelschuh mit einem Verbindungsbereich zum
Verbinden des Kabelschuhs mit einem elektrischen Leiter und mit einem Kontaktteil zur Kontaktierung eines Anschlussteils einer elektrischen Anlage, insbesondere einer elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeuges, wobei das Kontaktteil eine Befestigungs- Ausnehmung zum Hindurchführen eines Befestigungselements, wie zum Beispiel einer Schraube oder eines Gewindebolzens, zur Befestigung des Kabelschuhs an ein Anschlussteil aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kontaktelement mit einem solchen Kabelschuh sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Kontaktelements.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Kabelschuhe bekannt, mit denen ein Kabel an ein Anschlussteil einer elektrischen Anlage angeschlossen werden kann. Zu diesem Zweck wird der Kabelschuh typischerweise mit einem Ende eines Kabels verbunden, insbesondere durch Schweißen, Löten oder Crimpen im
Verbindungsbereich des Kabelschuhs. Anschließend kann der Kabelschuh mit seinem Kontaktteil mit einem Anschlussteil verbunden werden, beispielsweise indem ein Gewindebolzen des Anschlussteils durch die Befestigungs-Ausnehmung geführt und mit einer Mutter gesichert wird oder indem eine Schraube durch die Befestigungs- Ausnehmung geführt und in eine Gewindebohrung des Anschlussteils eingeschraubt wird. Auf diese Weise kann eine zuverlässige und niederohmige elektrische
Verbindung zwischen einem Kabel und einem Anschlussteil einer elektrischen Anlage hergestellt werden.
Bei feuchten oder anderweitig korrosiven Umgebungsbedingungen, wie sie zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in dessen Motorraum, herrschen, werden die Kabelschuhe in der Regel mit einer Umhausung versehen , um die Verbindung von Kabelschuh mit dem Kabel und mit dem Anschlussteil der elektrischen Anlage vor Korrosion zu schützen. Weiterhin werden solche
Umhausungen aus Sicherheitsgründen eingesetzt, um einen versehentlichen Kontakt mit spannungsführenden Teilen zu verhindern.
Ein solches Kontaktelement mit einem Kabelschuh, einem daran angeschlossenen Leiter und einer Umhausung ist beispielsweise aus der DE 10 2013 021 409 Al bekannt.
Die Umhausung besteht häufig aus einem Kunststoff und kann zum Beispiel durch Spritzguss hergestellt sein. Da beim Verbinden des Kabelschuhs mit einem
Anschlussteil einer elektrischen Anlage, insbesondere beim Anziehen einer Mutter oder Schraube, hohe mechanische Belastungen auf den Kabelschuh wirken können, ist eine sichere Einbettung des Kabelschuhs in der Umhausung wünschenswert, so dass sich der Kabelschuh auch bei Krafteinwirkung nicht von der Umhausung lösen kann und ein dauerhafter Schutz gegen eindringende Feuchtigkeit gewährleistet ist.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kabelschuh, ein Kontaktelement mit einem solchen Kabelschuh und ein
Verfahren zur Herstellung eines solchen Kontaktelements zur Verfügung zu stellen, die eine stabile Einhausung des Kabelschuhs ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einem Kabelschuh mit einem Verbindungsbereich zum
Verbinden des Kabelschuhs mit einem elektrischen Leiter und mit einem Kontaktteil zur Kontaktierung eines Anschlussteils einer elektrischen Anlage, insbesondere einer elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kontaktteil eine Befestigungs- Ausnehmung zum Hindurchführen eines Befestigungselements zum Befestigen des Kabelschuhs an einem Anschlussteil aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kontaktteil eine oder mehrere weitere Ausnehmungen aufweist.
Die eine oder mehreren weiteren Ausnehmungen erlauben eine bessere Verbindung des Kabelschuhs zu einer um den Kabelschuh gespritzten Umhausung, indem ein oder mehrere der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen beim Umspritzen des Kabelschuhs mit dem Material der Umhausung durchspritzt werden, so dass das Material der Umhausung durch die eine oder mehreren weiteren Ausnehmungen verläuft. Auf diese Weise wird der Kabelschuh an der Ausnehmung formschlüssig in die umspritzte Umhausung eingebettet. Ein Teil des Kontaktteils mit der Befestigungs- Ausnehmung und damit insbesondere die Befestigungs-Ausnehmung selbst bleiben beim Umspritzen demgegenüber frei, um ein Verbinden des Kabelschuhs mit einem Anschlussteil unter Hindurchführung eines Befestigungselements durch die
Befestigungs-Ausnehmung zu ermöglichen.
Entsprechend wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch die Verwendung des zuvor beschriebenen Kabelschuhs zur Herstellung eines Kontaktelements im Spritzgießverfahren. Bei dem Spritzgießverfahren werden insbesondere ein oder mehrere der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen durchspritzt, so dass das Kontaktteil und somit der Kabelschuh fest in die umspritzte Umhausung eingebettet werden kann. Da der Kunststoff keine stoffschlüssige
Verbindung mit dem Kontaktteil eingeht, ist die formschlüssige Verbindung über die Ausnehmungen vorteilhaft.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein
Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung eines elektrischen Leiters an ein Anschlussteil einer elektrischen Anlage, insbesondere einer elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeugs, mit einem elektrischen Leiter und mit dem zuvor beschriebenen Kabelschuh, der mit dem elektrischen Leiter in leitfähiger Weise verbunden ist, wobei der Kabelschuh derart mit einer Umhausung umspritzt ist, dass ein Teil des
Kontaktteils mit der Befestigungs-Ausnehmung freiliegt und wobei mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen des Kabelschuhs durchspritzt ist.
Bei dem elektrischen Leiter kann es sich insbesondere um ein Kabel, vorzugsweise mit Litzen, beispielsweise Kupferlitzen oder Aluminiumlitzen, handeln. Das Kontaktteil des Kabelschuhs ist vorzugsweise flach ausgebildet, um das
Hindurchführen eines Befestigungselements und die Herstellung einer niederohmigen Verbindung zu einem Anschlussteil einer elektrischen Anlage zu erleichtern. Der Kabelschuh weist bevorzugt ein flaches ringförmiges Kontaktteil mit einer
Befestigungs-Ausnehmung in Form einer insbesondere zentralen Bohrung und mehreren darum angeordneten kleineren weiteren Ausnehmungen auf.
Bei der Befestigungs-Ausnehmung handelt es sich insbesondere um eine mittige Öffnung, beispielsweise eine Bohrung, in dem Kontaktteil, durch die ein
Befestigungselement, insbesondere eine Schraube bzw. ein Gewindebolzen
hindurchführbar ist. Das Kontaktteil kann also insbesondere als Ring ausgebildet sein. Alternativ kann die Befestigungs-Ausnehmung auch zum Rand des Kontaktteils offen sein. Das Kontaktteil kann also insbesondere auch als Gabel ausgebildet sein.
Die ein oder mehreren Befestigungs-Ausnehmungen sind vorzugsweise randseitig vollständig durch das Material des Kontaktteils umgeben, d.h. mit Abstand vom Rand des Kontaktteils angeordnet. Auf diese Weise wird eine sichere formschlüssige Fixierung des Kabelschuhs in einer Umspritzung erreicht. Die Ausnehmungen können beispielsweise rund, oval oder länglich ausgebildet sein.
Der Verbindungsbereich des Kabelschuhs kann insbesondere für ein Anschweißen oder Anlöten eines elektrischen Leiters vorgesehen sein und zu diesem Zweck beispielsweise eben ausgebildet sein. Im Verbindungsbereich kann eine metallische Kontaktschicht aufgebracht sein, beispielsweise durch Reibbeschichtung, um den Schweißkontakt mit einem elektrischen Leiter zu verbessern. Kabelschuhe mit einer solchen metallischen Kontaktschicht sind beispielsweise aus der DE 10 2014 011 887 Al bekannt. Weiterhin kann der Verbindungsbereich auch für eine Crimpverbindung eingerichtet sein, wobei der Verbindungsbereich zu diesem Zweck vorzugsweise Crimpflügel aufweist, die beim Crimpen mit einem Kabel um die Litzen des Kabels gebogen werden. Vorzugsweise ist ein für eine Crimpverbindung ausgebildeter Verbindungsbereich zum Vercrimpn lediglich auf die Leiterlitzen ausgebildet, d.h. ohne
Isolationscrimpung. Da der Kabelschuh zum Umspritzen vorgesehen ist, kann auf eine Isolationscrimpung, die zur Stabilisierung der Crimpverbindung dient, typischerweise verzichtet werden, da die Umspritzung für die notwendige Stabilität sorgt.
Beim Kontaktelement ist vorzugsweise der Kabelschuh und ein daran anschließender Abschnitt des elektrischen Leiters derart mit einer elektrisch isolierenden Umhausung umspritzt, dass ein Teil des Kontaktteils mit der Befestigungs-Ausnehmung freiliegt. Auf diese Weise ist insbesondere der Verbindungsbereich von Kabel und Kabelschuh umspritzt und dadurch vor Feuchtigkeit geschützt.
Weiterhin wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein
Verfahren zur Herstellung des zuvor beschriebenen Kontaktelements, bei dem der zuvor beschriebene Kabelschuh bereitgestellt wird und bei dem durch Umspritzen des Kabelschuhs eine Umhausung hergestellt wird, bei der die Befestigungs- Ausnehmung freiliegt und mindestens eine der einen oder mehreren weiteren
Ausnehmungen des Kabelschuhs durchspritzt ist.
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen des Kabelschuhs, des Kontaktelements und des Verfahrens beschrieben, wobei die einzelnen
Ausführungsformen unabhängig voneinander jeweils für den Kabelschuh, das
Kontaktelement und das Verfahren gelten. Weiterhin sind die einzelnen
Ausführungsformen untereinander kombinierbar.
Bei einer Ausführungsform sind die eine oder mehreren weiteren Ausnehmungen zumindest in einer Richtung kleiner als die Befestigungs-Ausnehmung. Auf diese Weise können die Kontaktteile kleiner und raumsparender ausgebildet werden, ohne dass das durch die eine oder mehreren weiteren Ausnehmungen fehlende Material zu einer Schwächung des Kontaktteils führt. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die eine oder mehreren weiteren
Ausnehmungen näher am Rand des Kontaktteils angeordnet als die Befestigungs- Ausnehmung. Dadurch können beim Umspritzen des Kabelschuhs die ein oder mehreren weiteren Ausnehmungen einfacher durchspritzt werden, während die Befestigungs-Ausnehmung freigelassen wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Kontaktteil mehrere weitere
Ausnehmungen auf, die um die Befestigungs-Ausnehmung angeordnet sind. Auf diese Weise kann beim Umspritzen eine mehrseitige Fixierung des Kontaktteils erreicht werden, so dass das Kontaktteil Kräfte besser in verschiedene Richtungen aufnehmen kann.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen des Kabelschuhs mit dem Material der Umhausung durchspritzt. Bei einer entsprechenden Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Herstellung der Umhausung mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen des Kabelschuhs mit dem Material der Umhausung durchspritzt. Auf diese Weise wird die Umhausung direkt beim Spritzvorgang zur Herstellung der Umhausung durchspritzt, um eine sichere Verankerung des Kabelschuhs in der Umhausung zu gewährleisten. Ein separater Spritzvorgang zum Durchspritzen der mindestens einen weiteren Ausnehmung ist dadurch entbehrlich. Zudem wird für die Umhausung typischerweise ein möglichst hartes Material verwendet, wodurch eine besonders starke Verankerung des Kabelschuhs in der Umhausung ermöglicht wird. Bei dem Material der Umhausung handelt es sich vorzugsweise um ein
thermoplastisches Elastomer, insbesondere um ein thermoplastisches Polyurethan, weiter bevorzugt mit einer Härte von mindestens Shore-D 60.
Unter Shore-Härte wird die Shore-Härte, gemessen nach DIN 53505EN, verstanden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weist das Kontaktelement ein an die Umhausung angespritztes Element auf und mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen des Kabelschuhs ist mit dem Material des angespritzten Elements durchspritzt. Bei einer zugehörigen Ausführungsform des Verfahrens bleibt bei der Herstellung der Umhausung mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen des Kabelschuhs frei und durch Anspritzen an die Umhausung wird ein mit der Umhausung verbundenes Element hergestellt, wobei die mindestens eine bei der Herstellung der Umhausung ffeigebliebene weitere Ausnehmung mit dem Material des Elements durchspritzt wird. Das Durch spritzen der Ausnehmungen kann auf diese Weise auch in einem separaten Spritzprozess, beispielsweise in einem zweiten Spritzgießschritt eines Zweikomponentenspritzprozesses erreicht werden. insbesondere kann auf diese Weise auf einfache Weise ein angespritztes Element, beispielsweise ein Dichtelement, hergestellt werden, das beidseitig des Kontaktteils angeordnet ist, da das Material des angespritzten Elements durch mindestens eine der einen oder mehreren Ausnehmungen von einer auf die andere Seite des Kontaktteils gelangen kann. Dies ermöglicht das Anspritzen eines solchen Elements auch bei nur einseitigem Einspritzen des Materials in eine Spritzgussform. Auf diese Weise kann die Herstellungsweise eines Kontaktelements vereinfacht werden. Dabei kann beispielsweise die Umhausung in einem ersten Schritt angespritzt werden. In diesem Schritt kann das Material der Umhausung durch eine oder mehrere der
Ausnehmungen fließen und aushärten. Um anschließend ein Anspritzen des
Dichtelements beidseitig des Kontakteils zu ermöglichen, können beim Umspritzen mit der Umhausung eine oder mehrere der Ausnehmungen abgedeckt sein, so dass das Material der Umhausung nicht in diese abgedeckten Ausnehmungen eintreten kann. Die Abdeckung kann z.B. durch die Spritzgussform gewährleistet sein, bei der z.B ein Dorn in die Abdeckung eintaucht oder ein Abdeckelement die Ausnehmung abdeckt. In dem anschließenden Schritt des Anspritzen des Dichtelements sind diese eine oder mehrere Ausnehmungen frei und das Material des Dichtelements kann durch die Ausnehmung fließen und somit beidseitig des Kontakteils gelangen und aushärten. Somit kann ein Umspritzen der Umhausung und ein Anspritzen der Dichtung von nur einer Seite aus erfolgen und es sind keine zwei getrennte
Spritzvorgägne notwendig. Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Umhausung einen Kanal auf, der von einer Öffnung der Umhausung zu dem freiliegenden Teil des Kontaktteils verläuft und das angespritzte Element ist ein Dichtelement zum Abdichten eines zum Verschließen der Öffnung verwendbaren Verschlusses, insbesondere Deckels. Vorzugsweise ist das Material des angespritzten Elements ein thermoplastisches Elastomer, vorzugsweise mit einer geringeren Härte als das Material der Umhausung, um eine bessere
Dichtwirkung erreichen zu können.
Weitere Vorteile und Merkmale des Kabelschuhs, des Kontaktelements und des Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird.
In der Zeichnung zeigen
Fig. la-b ein Ausführungsbeispiel des Kabelschuhs und des Kontaktelements,
Fig. 2a-b das Kontaktelement aus Fig. la-b nach Herstellung einer elektrischen
Kontaktierung mit einem Anschlussteil einer elektrischen Anlage,
Fig. 3a-c ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung des
Kontaktelements aus Fig. la-b und
Fig. 4a-d verschiedene Ausführungsbeispiele des Kabelschuhe für verschiedene
Ausführungsbeispiele des Kontaktelements.
Die Figuren la-b zeigen ein Ausführungsbeispiel des Kabelschuhs 10 und eine Ausführungsbeispiel eines Kontaktelements 2 mit dem Kabelschuh in isometrischer Ansicht (Fig. la) und in Schnittansicht (Fig. lb). Das Kontaktelement 2 umfasst einen elektrischen Leiter 4, der mit einer Leiterisolation 6 aus recht weichem Polyurethan z.B. mit der Härte Shore-A 80 ummantelt ist. Ein Ende 8 des Leiters 4 ist abisoliert und mittels Ultraschallschweißen in elektrischer leitfähiger Weise mit einem Verbindungsbereich 9 eines Kabelschuhs
10 verbunden. Der Kabelschuh 10 weist ein flaches ringförmiges Kontaktteil 11 mit einer Befestigungs-Ausnehmung in Form einer zentralen Bohrung 12 und mehreren darum angeordneten kleineren weiteren Ausnehmungen 13 auf.
Der Kabelschuh 10 und ein daran anschließender Abschnitt 14 des elektrischen Leiters 4 ist mit einer elektrisch isolierenden Umhausung 16 aus einem Polyurethan umspritzt, wobei ein Teil 17 des Kontaktteils 11 mit der Bohrung 12 freiliegt. Die Umspritzung ist so erfolgt, dass einige der weiteren Ausnehmungen 13 des
Kontaktteils 11 mit dem Material der Umhausung 16 durchspritzt sind, so dass sich die Umhausung durch diese weiteren Ausnehmungen 13 erstreckt. Auf diese Weise ist das Kontaktteil 11 und damit der Kabelschuh 10 fest in der Umhausung verankert.
Die Umhausung 16 bildet einen ersten Stutzen 18 mit einem ersten Kanal 20, der von einer ersten Öffnung 22 der Umhausung zu dem freiliegenden Teil 17 des Kontaktteils
11 verläuft, sowie einen zweiten Stutzen 24 mit einem zweiten Kanal 26, der von einer zweiten Öffnung 28 der Umhausung 16 zu dem freiliegenden Teil 17 des Kontaktteils 11 verläuft.
In den ersten und zweiten Kanal 20, 26 ist ein Dichtelement 30 mit ringförmigen Dichtlippen 32 an die Umhausung 16 angespritzt, das aus einem weicheren Kunststoff besteht als die Umhausung 16, beispielsweise aus thermoplastischem Polyethylen. Einige weitere der mehreren Ausnehmungen 13 des Kontaktteils 11 sind mit dem Material des Dichtelements 30 durchspritzt. Dies erlaubt ein einteiliges Dichtelement 30 auf beiden Seiten des Kontaktteils 11, hier also im ersten und zweiten Kanal 20, 26.
Über ein fadenförmiges Halteelement 32 ist ein Deckel 34 unverlierbar mit der Umhausung 16 verbunden. Der Deckel 34 besteht aus einem härteren Material als die Umhausung, beispielsweise aus Polyamid und ist über eine formschlüssige
Verbindung mit dem Ende des fadenförmigen Halteelements 32 verrastet.
Der Form des Deckels 34 ist an die Form des ersten Stutzens 18 angepasst, so dass der Deckel 34 auf den ersten Stutzen 18 aufgesetzt werden kann, um die Öffnung 22 zu verschließen.
Die Fig. 2a-b zeigen das Kontaktelement 2 aus Fig. la nach dem Anschließen an ein Anschlussteil 40 einer elektrischen Anlage 42 eines Kraftfahrzeugs, und zwar in isometrischer Ansicht (Fig. 2a) und in Schnittansicht (Fig. 2b). Das Anschlussteil 40 weist einen leicht konischen und elektrisch isolierenden Sockel 44 mit einem elektrisch leitfähigen Gewindebolzen 46 aus Metall auf. Beim Anschließen wird das Kontaktelement 2 mit dem zweiten Kanal 26 über den Sockel 44 gestülpt, so der Gewindebolzen 46 durch die Bohrung 12 des Kontaktteils 11 des Kabelschuhs 10 geführt wird. Durch den ersten Kanal 20 kann der Gewindebolzen mit einer Mutter 48 gesichert werden.
Durch die mit dem Material der Umhausung 16 durchspritzten weiteren
Ausnehmungen 13 des Kontaktteils 11 und deren Anordnung um die Befestigungs- Ausnehmung 12 wird eine starke Verankerung des Kontaktteils in der Umhausung 16 erreicht, so dass die bei dem Festschrauben der Mutter 48 ggf. auftretenden großen Kräfte das Kontaktteil 11 nicht aus der Umhausung 16 lösen können.
Das Dichtelement 30 drückt im zweiten Kanal an die Außenseite des Sockels 44 an und dichtet dadurch das Kontaktelement 2 von Seiten der zweiten Öffnung 28 ab. Die Abdichtung von Seiten der ersten Öffnung 22 erfolgt durch Aufsetzen des Deckels 34 auf den ersten Stutzen 18, wobei das Dichtelement 30 an die Außenseite einer Innenkontur 50 des Deckels 34 drückt und dadurch eine wasserdichte Abdichtung bewirkt. Zur sicheren Fixierung des Deckels 34 an der Umhausung 16 weisen der Deckel 34 und die Umhausung 16 komplementäre Befestigungsmittel in Form von Rastnasen 52 am ersten Stutzen 18 und Laschen 54 am Deckel 34 auf, wobei die Rastnasen 52 durch Drehung des aufgesetzten Deckels 34 in die Laschen 54 eingerastet werden können. Die Verrastung ist beispielsweise auch durch Aufsetzen und Einrasten in einer transversalen Bewegung möglich.
Als weitere komplementäre Befestigungsmittel können am Deckel 34 ein
Verriegelungselement 56 und an der Umhausung 16 eine korrespondierende
Hinterschneidung 58 vorgesehen sein, die beim Drehen des Deckels 34 hintereinander greifen.
Das Kontaktelement 2 ermöglicht eine sichere und dichte Kontaktierung des elektrischen Leiters 4 mit dem Anschlussteil 40 der elektrischen Anlage 42.
lnsbesondere führt die umspritzte Umhausung aus thermoplastischem Polyurethan zu einer dichten Verbindung mit der Leiterisolation 6. Das gegenüber der Umhausung 16 weichere Material des Dichtelements 30 führt zu einer guten Abdichtung des freiliegenden Teils 17 des Kontaktteils 11 von beiden Seiten, und zwar insbesondere in Kombination mit dem gegenüber der Umhausung 16 härteren Material des Deckels 34 und des Sockels 44. Das Material der Umhausung 16 ist hingegen hart genug, um eine formstabile Umhausung zu gewährleisten und insbesondere die formschlüssige Sicherung des Deckels 34 an der Umhausung 16 durch die Rastnasen 52 und die Hinterschneidung 56 zu bewirken.
Die Figuren 3a-b zeigen ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung des Kontaktelements 2 aus Figur la in schematischer Darstellung.
In einem ersten Schritt des Verfahrens, wird der mit der Leiterisolation 6 ummantelte und durch Ultraschallschweißen mit dem Kabelschuh 10 verbundene Leiter 4 bereitgestellt und wie in Fig. 3a gezeigt in einer ersten Spritzgießform 80 angeordnet. In der Spritzgießform 80 erfolgt sodann ein erster Spritzgießschritt, bei dem der Kabelschuh 10 und der daran anschließenden Abschnitt 14 des elektrischen Leiters 4 mit der Umhausung 16 aus thermoplastischem Polyurethan umspritzt werden, und zwar derart, dass der Teil 17 des Kontaktteils 11 mit der Bohrung 12 freiliegt, der erste und zweite Sockel 18, 24 mit den Kanälen 20, 26 hergestellt werden und einige der weiteren Ausnehmungen 13 mit dem Material der Umhausung 16 durchspritzt werden, während andere der weiteren Ausnehmungen 13 freibleiben.
Das auf diese Weise hergestellte Bauteil wird anschließend wie in Fig. 3b gezeigt in einer zweiten Spritzgießform 84 angeordnet, in der sodann ein zweiter
Spritzgießschritt erfolgt, bei dem an die Umhausung 16 das Dichtelement 30 angespritzt wird.
Durch die zuvor freigebliebenen weiteren Ausnehmungen 13 kann das im zweiten Spritzgießschritt eingespritzte Material auf beide Seiten des Kontaktteils 11 gelangen, ohne dass ein beidseitiges Einspritzen erforderlich ist. Hierdurch wird das
Herstellungsverfahren vereinfacht.
Nach dem zweiten Spritzgießschritt wird zur Fertigstellung des in Fig. la
dargestellten Kontaktelements noch der separat hergestellte Deckel 34 mit dem Halteelement 32 verbunden.
Die Figuren 4a-d zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des Kabelschuhs für verschiedene Ausführungsbeispiele des Kontaktelements.
Fig. 4a zeigt den Kabelschuh 10 des Kontaktelements 2 aus Fig. la. Der Kabelschuh weist einen flachen Verbindungsbereich 9 auf, in dem der Leiter 4 angeschweißt wird, sowie ein flaches Kontaktteil 11 mit der zentralen Bohrung 12 für den Gewindebolzen 46 und den darum angeordneten Ausnehmungen 13 zum Durchspritzen des
Dichtelements 30. Bei der Herstellung des Kontaktelements 2 können einige der Ausnehmungen 13 im ersten Spritzgießschritt mit dem Material der Umhausung 16 durchspritzt und so mit dem Material der Umhausung 16 gefüllt werden. Auf diese Weise kann eine bessere Verankerung des Kontaktteils 11 in der Umhausung 16 erreicht werden. Weiterhin können einige der Ausnehmungen wie in Zusammenhang mit Fig. 3a-b beschrieben beim ersten Spritzgießschritt freibleiben und im zweiten Spritzgießschritt mit dem Material des Dichtelements 30 durchspritzt werden, wodurch sich die Herstellung des Kontaktelements 2 vereinfachen lässt.
Fig. 4b zeigt einen alternativen Kabelschuh 10', der sich vom Kabelschuh 10 nur durch eine andere Form der Ausnehmungen 13' unterscheidet, die in Fig. 4b länglich ausgebildet sind, während die Ausnehmungen 13' rund ausgebildet sind.
Fig. 4c zeigt einen weiteren alternativen Kabelschuh 10", der sich vom Kabelschuh 10 nur durch eine am Anschlussteil 9“ aufgebrachte Kontaktschicht 90 unterscheidet, die die Schweißverbindung zum Leiter 4 verbessert. Die Kontaktschicht 90 kann beispielsweise durch Reibschweißen aufgebracht sein.
Fig. 4d zeigt einen weiteren alternativen Kabelschuh 10'", der sich vom Kabelschuh 10 nur dadurch unterscheidet, dass der Verbindungsbereich 9'" für eine
Crimpverbindung 92 ausgebildet ist. Zu diesem Zweck sind im Verbindungsbereich 9'" seitliche Crimpflügel vorgesehen, die um die Litzen des Leiters 4 gecrimpt werden.
Der Kabelschuh 10'" ist nur im abisolierten Teil des elektrischen Leiters 4 mit diesem vercrimpt. Die bei Crimpverbindung normalerweise übliche Isolationsvercrimpung ist bei einem mit dem Kabelschuh 10'" hergestellten Kontaktelement nicht erforderlich, da durch die umspritzte Umhausung eine ausreichende Stabilisierung der
Vercrimpung erreicht wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Kabelschuh (10, 10', 10", 10"') mit einem Verbindungsbereich (9, 9", 9"’) zum Verbinden des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") mit einem elektrischen Leiter (4) und mit einem Kontaktteil (11) zur Kontaktierung eine Anschlussteils (40) einer elektrischen Anlage (42), insbesondere einer elektrischen Anlage eines
Kraftfahrzeugs, wobei das Kontaktteil (11) eine Befestigungs-Ausnehmung (12) zum Hindurchführen eines Befestigungselements (46) zum Befestigen des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") an einem Anschlussteil (40) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktteil (11) eine oder mehrere weitere Ausnehmungen (13) aufweist.
2. Kabelschuh nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren weiteren Ausnehmungen (13) zumindest in einer Richtung kleiner sind als die Befestigungs-Ausnehmung (12).
3. Kabelschuh nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die eine oder mehreren weiteren Ausnehmungen (13) näher am Rand des Kontaktteils (11) angeordnet sind als die Befestigungs-Ausnehmung (12).
4. Kabelschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktteil (11) mehrere weitere Ausnehmungen (13) aufweist, die um die Befestigungs-Ausnehmung (12) angeordnet sind.
5. Kontaktelement (2) zur elektrischen Kontaktierung eines elektrischen Leiters (4) an ein Anschlussteil (40) einer elektrischen Anlage (42), insbesondere einer elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeugs,
mit einem elektrischen Leiter (4) und
mit einem Kabelschuh (10, 10', 10“, 10"') nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der mit dem elektrischen Leiter (4) in leitfähiger Weise verbunden ist,
wobei der Kabelschuh (10, 10', 10", 10‘") derart mit einer Umhausung (16) umspritzt ist, dass ein Teil (17) des Kontaktteils (11) mit der Befestigungs- Ausnehmung (12) freiliegt, und
wobei mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen (13) des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") durchspritzt ist.
6. Kontaktelement nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen (13) des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") mit dem Material der Umhausung (16) durchspritzt ist.
7. Kontaktelement nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kontaktelement (2) ein an die Umhausung (16) angespritztes Element (30) aufweist und mindestens eine der einen oder mehreren weiteren
Ausnehmungen (13) des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10‘") mit dem Material des angespritzten Elements (30) durchspritzt ist.
8. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Umhausung (16) einen Kanal (20, 26) aufweist, der von einer Öffnung (22, 28) der Umhausung (16) zu dem freiliegenden Teil (17) des Kontaktteils (11) mit der Befestigungs-Ausnehmung (12) verläuft, und dass das angespritzte Element (30) ein Dichtelement zum Abdichten eines zum Verschließen der Öffnung (22, 28) verwendbaren Verschlusses, insbesondere Deckels, ist.
9. Verwendung eines Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung eines Kontaktelements (2) im Spritzgießverfahren, insbesondere eines Kontaktelements nach einem der Ansprüche 5 bis 8.
10. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktelements (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
bei dem ein Kabelschuh (10, 10', 10", 10'") nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bereitgestellt wird,
bei dem durch Umspritzen des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") eine Umhausung (16) hergestellt wird, bei der ein Teil (17) des Kontaktteils (11) mit der
Befestigungs-Ausnehmung (12) freiliegt,
bei dem mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen (13) des Kontaktteils (11) durchspritzt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Herstellung der Umhausung (16) mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen (13) des Kontaktteils (11) durchspritzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei der Herstellung der Umhausung (16) mindestens eine der einen oder mehreren weiteren Ausnehmungen (13) des Kabelschuhs (10, 10', 10", 10'") freibleibt und dass durch Anspritzen an die Umhausung (16) ein mit der
Umhausung (16) verbundenes Element (30) hergestellt wird, wobei die mindestens eine bei der Herstellung der Umhausung (16) freigebliebene weitere Ausnehmung (13) mit dem Material des Elements (30) durchspritzt wird.
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