DE102007047752A1

DE102007047752A1 - Leiter mit Kontaktteil

Info

Publication number: DE102007047752A1
Application number: DE102007047752A
Authority: DE
Inventors: Reinhardt Mauerer
Original assignee: Kromberg and Schubert GmbH and Co KG
Current assignee: Kromberg & Schubert Kg De
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2008-10-30
Also published as: DE202007013957U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leiter 1 mit Kontaktteil 3, bei dem das Kontaktteil 3 über ein Anschlussteil 2 mit dem Leiter 1 verbunden ist. Das Anschlussteil 2 umfasst mindestens zwei Crimpverbindungen 2.2, 2.3, die metallische Bereiche des Leiters 1 umschließen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Leiter mit Kontaktteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Angesichts ständig steigender Rohstoffkosten gewinnt Aluminium als Ersatzwerkstoff für Kupfer zur Verwendung bei elektrischen Leitern und Kabeln mehr und mehr an Bedeutung. Für die Anwendung in Kraftfahrzeugen ist insbesondere auch die mit Aluminiumleitern erzielbare Gewichtseinsparung von rund 40% im Vergleich zu Kupferleitungen von großem Interesse, da mit leichteren Fahrzeugen Kraftstoff gespart werden kann. Die Herstellung einer betriebsicheren, dauerfesten und elektrisch gut leitenden Verbindung eines aus Aluminium bestehenden Kabels mit einem Kontaktstück, wie beispielsweise einem Kabelschuh oder einem Polstück, ist eine große Herausforderung, da sich auf metallisch blankem Aluminium in kürzester Zeit eine vergleichsweise harte, elektrisch isolierende Oxidschicht bildet.
Aus US 2006/0102375 A1 ist ein Kontaktstück für die Verbindung mit einem Aluminiumkabel bekannt. Der dem Kabel zugewandte Bereich des Kontaktstücks umfasst eine mehrfach in ihrem Durchmesser abgestufte Sacklochbohrung, in die das Kabel eingeführt und dann mit dem Kontaktstück verpresst wird. Das aus mehreren Lagen bestehende Kabel muss vor der Konfektionierung mit dem Kontaktstück ebenfalls stufenförmig hergerichtet werden, damit es in das Kontaktstück eingeführt werden kann. Dazu werden die einzelnen Lagen des Kabels in dem Kontaktbereich mit unterschiedlichem Abstand von der Stirnfläche des Kabels angeschnitten.
Aus US 4,908,943 A1 ist ein Verfahren für die Kontaktierung eines isolierten Aluminiumkabels mit einem Kontaktstück bekannt. Dazu wird auf ein abisoliertes Endstück des Kabels zunächst eine einseitig geschlossene Hülse aufgeschoben und mit dem abisolierten Endstück des Kabels verpresst. Das auf diese Weise vorkonfektionierte Endstück des Kabels wird dann in eine Gussform eingebracht. In der Gussform wird ein Kontaktstück an das vorkonfektionierte Kabel angegossen.
Aus US 2,806,215 A1 ist ein Verfahren für die Kontaktierung eines isolierten Aluminiumkabels mit einem Kontaktstück bekannt. Dazu wird auf ein abisoliertes Endstück des Kabels zunächst eine einseitig geschlossene Hülse mit abgestuftem Innendurchmesser derart auf das zu kontaktierende Kabel aufgeschoben, dass der Bereich der Hülse mit dem geringeren Innendurchmesser den abisolierten Bereich des Kabels und der Bereich der Hülse mit dem größeren Innendurchmesser die anschließende Isolierung des Kabels umschließt. Anschließend wird die auf das Kabel aufgeschobene Hülse mit dem Kabel verpresst. Das Endstück der Hülse wird durch Löten mit einem Kontaktstück verbunden.
Aus DE 102 23 397 B4 ist ein Verfahren bekannt, bei dem in einem flüssigen Zinnbad die Stirnseite eines aus vielen Einzelleitern bestehenden Aluminiumkabels durch eine Sonotrode mit Ultraschall beaufschlagt wird, wodurch die Aluminiumoxidschicht der Einzelleiter aufgebrochen wird, mit der Folge, dass sich reines Zinn an den Aluminiumleitern abscheidet. Durch diese stirnseitige Beaufschlagung mit Zinn entsteht an dem Kabelende eine deckelartige Verzinnung, welche sich auch zwischen den Einzelleitern nach innen innerhalb des Kabels ausbreitet. Über das abisolierte Endstück des Kabels wurde vorab eine verzinnte Hülse geschoben, welche durch den Ultraschall-Verzinnungsvorgang innig mit den Einzelleitern des Kabels und dem Zinndeckel am Kabelende verbunden wird. Über das Ganze wird eine Kontaktklemme aus Kupfer geschoben, die über der Hülse und einem Teil der Isolierung des Kabels mit dem Kabel verpresst wird.
Aus DE 103 46 160 B3 sind ein Verfahren und eine Verbindung zur Kontaktierung eines Aluminiumkabels bekannt, bei denen eine oben offene Kontaktklemme über die abisolierten Einzelleiter des Aluminiumkabels geschoben und durch die von dem Kabelende abgewandte Bohrungsöffnung vermittels einer Sonotrode ultraschallverzinnt wird.
Aus DE 10 2005 030 248 B3 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontaktierung eines isolierten aus Einzelleitern aus Aluminium bestehenden Kabels mit einer metallischen, an den Innenseiten verzinnten, aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Kontaktklemme bekannt. Dabei wird durch mehrere Sonotroden eine allseitige Ultraschallverzinnung der Einzelleiter in einem Zinn- oder Zinnlegierungsbad an dem abisolierten Ende des Kabels erzeugt, anschließend eine Kontaktklemme über die verzinnten Einzelleiter geschoben und schließlich eine Erwärmung der Kontaktklemme vorgenommen.
Aus WO 2005/091439 A1 ist ein Verfahren zur Verbindung eines aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung bestehenden Anschlusselements für ein Kabel, insbesondere eines Kabelschuhs, mit einem elektrischen Kabel, welches einen aus Aluminium bestehenden Leiter umfasst, bekannt. Dabei wird das Anschlusselement, welches an seinen dem Leiter aus Aluminium zugewandten Flächen mit einer Beschichtung aus Nickel versehen ist, mit dem Leiter aus Aluminium mittels Zink verschweißt.
Aus US 5,408,743 A1 ist ein Verfahren zur Verbindung eines einen isolierten Leichtmetallkern aufweisenden Kabels mit einem Kontaktstück bekannt, das eine stufenförmig abgesetzte, konisch zulaufende Sacklochbohrung aufweist. Nach Einführung des stückweise abisolierten Kabels in das Kontaktstück wird dieses verpresst und umschließt so das abisolierte Endstück des Kabels und einen daran anschließenden Bereich der Isolierung.
Aus US 2002/0162683 A1 ist eine elektrische Verteilungseinrichtung bekannt, die ein isoliertes Kabel aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung und einen daran befestigten Kabelschuh umfasst. Der Kabelschuh ist durch eine Crimpverbindung mit einem abisolierten Endstück des Kabels verbunden. Die Verbindung wird unter dem Einfluss von Ultraschallschwingungen hergestellt.
Aus EP 0 966 061 A2 ist ein Verfahren zur elektrischen und mechanischen Verbindung von elektrisch leitenden Verbindungen, wie insbesondere eines aus Aluminium bestehenden Kabels mit einem Kabelschuh bzw. einer Batterieklemme, bekannt. Die zu verbindenden Bauteile werden mittels eines elektrisch leitenden Klebstoffs verklebt und vorzugsweise formschlüssig miteinander verbunden.
Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine betriebsichere, dauerfeste und elektrisch gut leitende Verbindung eines aus Aluminium bestehenden Kabels mit einem Kontaktstück, wie beispielsweise einem Stift, einer Buchse, einem Kabelschuh oder einem Polstück, zu schaffen, die besonders kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch angegebene Erfindung gelöst.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass eine dauerfeste, elektrisch gut leitende und daher besonders betriebssichere Verbindung eines elektrischen Leiters mit einem Kontaktteil durch ein zwischen dem Kontaktteil und dem Leiter angeordnetes Anschlussteil ermöglicht wird, das mindestens zwei Crimpverbindungen umfasst, die metallische Bereiche des Leiters umschließen.
Vorteilhaft dient dabei eine der mindestens zwei Crimpverbindungen für eine Zugentlastung des mit dem Kontaktteil bestückten Leiters, während eine zweite der mindestens zwei Crimpverbindungen vorwiegend der elektrischen Kontaktierung des Leiters dient. Die letztgenannte Crimpverbindung ist dazu stärker verpresst als die erstgenannte Crimpverbindung, wodurch auf dem Leiter oder seinen Bestandteilen gebildete Oxidschichten durchdrungen werden können.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung sind die die metallischen Bereiche des Leiters umschließenden Crimpverbindungen mit Abstand voneinander angeordnet. Dies erleichtert den Ansatz unterschiedlicher Crimpwerkzeuge, um die voneinander abweichende Verpressung zu erzielen.
In einer weiteren Ausführungsvariante sind die beiden Crimpverbindungen unmittelbar benachbart und daher besonders raumsparend anzuordnen. Die unterschiedliche Verpressung kann vorteilhaft gleichzeitig mit einem abgestuften Crimpwerkzeug hergestellt werden.
Um ein Abscheren von Bestandteilen des Leiters durch den Crimpvorgang zu verhindern, kann insbesondere die stark verpresste Crimpverbindung in einem von 90° abweichenden Winkel hergestellt werden. Bei einem mit einer isolierenden Hülle ummantelten Leiter wird vorteilhaft eine weitere Crimpverbindung vorgesehen, die den Leiter auch noch in seinem isolierten Bereich umfasst.
Besonders vorteilhaft sind Kontaktteil und Anschlussteil einteilig ausgebildet, wodurch der Verbindungsvorgang mit dem Leiter vereinfacht wird.
In einer besonders vorteilhaften und kostengünstigen Ausführungsvariante sind das Kontaktteil und das Anschlussteil einstückig ausgebildet und bestehen vorzugsweise aus einem Stanzstück.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Aufsicht auf einen Leiter mit Kontaktteil;
2 einen Leiter mit Kontaktteil in Seitenansicht;
3 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Leiters mit Kontaktteil in Seitenansicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Leiters 1 mit einem Kontaktteil 3 in Aufsicht. Bei dem Leiter 1 handelt es sich um ein aus vielen einzelnen Litzen bestehendes, von einer isolierenden Hülle 1.1 umgebenes Kabel aus dem Werkstoff Aluminium. Aus dem in der Beschreibungseinleitung zitierten Stand der Technik sind die Probleme bekannt, die sich bei der Kontaktierung solcher Leiter ergeben. Besonders kritisch ist eine sich schnell bildende harte Oxidschicht, die einer guten Kontaktgabe im Wege steht. Dennoch sollen im Automobilbereich aus dem Werkstoff Aluminium bestehende Kabel verstärkt eingesetzt werden, da die Kosten für den Werkstoff Kupfer stark gestiegen sind und sich durch das geringere spezifische Gewicht von Aluminium im Vergleich zu Kupfer auch noch eine Gewichtseinsparung erzielen lässt. Ein geringeres Gewicht ermöglicht wiederum die Einsparung von Kraftstoff. Erfindungsgemäß wird nun eine betriebssichere und preisgünstig herstellbare Verbindung zwischen einem Leiter 1 und einem Kontaktteil 3 durch ein Anschlussteil 2 erreicht, das mehrere Crimpverbindungen umfasst. Eine erste Crimpverbindung 2.1 umschließt die isolierende Hülle 1.1 des Leiters 1. Diese erste Crimpverbindung dient vorwiegend zur Fixierung der isolierenden Hülle 1.1 des Leiters 1 in dem Anschlussbereich. Eine zweite Crimpverbindung 2.2 umschließt den Leiter 1 in einem zuvor von der isolierenden Hülle 1.1 befreiten Teilbereich seines Endstücks. Diese zweite Crimpverbindung 2.2 dient vorwiegend zur Übertragung von auf den Leiter 1 einwirkenden Zugkräften. Eine dritte Crimpverbindung 2.3 umschließt den Leiter 1 ebenfalls in einem zuvor von der isolierenden Hülle 1.1 befreiten Teilbereich seines Endstücks. Diese dritte Crimpverbindung 2.3 ist wesentlich stärker verformt als die Crimpverbindung 2.2. Infolge der starken Verformung sind die Oxidschichten um die einzelnen Litzen des Leiters 1 durchbrochen und es wird so ein guter elektrischer Kontakt zwischen dem Leiter 1, dem Anschlussteil 2 und dem Kontaktteil 3 ermöglicht. Wie in 1 dargestellt, kann in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Crimpverbindung 2.3 mit Abstand von der Crimpverbindung 2.2 angeordnet sein. Wie in 2 dargestellt, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante die dritte Crimpverbindung praktisch ohne Abstand unmittelbar angrenzend an die zweite Crimpverbindung angeordnet sein. Schließlich kann, in einer dritten Ausführungsvariante, wie aus der Seitenansicht in 3 ersichtlich, der dritte Crimpbereich 2.3 auch winklig in Bezug auf die Längsachse, das heißt abweichend von einem 90° Winkel, geprägt sein, um so das Abscheren von einzelnen Litzen des Leiters 1 bei dem Herstellen der Crimpverbindung 2.3 zu vermeiden.
Bei dem in der Zeichnung lediglich schematisch angedeuteten Kontaktstück 3 kann es sich beispielsweise um einen Stift oder eine Buchse oder dergleichen handeln. Das Kontaktteil 3 ist dabei vorzugsweise einteilig mit dem Anschlussteil 2 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Kontaktteil 3 und dem Anschlussteil 2 kann dabei vorteilhaft durch Schweißen oder Löten erfolgen. Das Anschlussteil 2 und das Kontaktteil 3 bestehen vorteilhaft aus Kupfer, Aluminium oder einer Kupfer enthaltenden Legierung. Besonders vorteilhaft sind das Anschlussteil 2 und das Kontaktteil 3 einteilig ausgebildet und beispielsweise als Stanzteil hergestellt.
Der Leiter 1 wird folgendermaßen mit dem Anschlussteil 2 und dem Kontaktteil 3 verbunden. Der Leiter 1 wird ohne Abstufung gerade auf Länge geschnitten und in dem vorgesehenen Anschlussbereich von der isolierenden Hülle 1.1 befreit. Der so vorbereitete Leiter 1 wird sodann von oben in die offenen Crimplaschen des Anschlussteils 2 eingelegt und zur Herstellung der Crimpverbindungen 2.1, 2.2, 2.3 vercrimpt. Eine zusätzliche Oberflächenbehandlung des Leiters 1 ist nicht erforderlich, da durch den starken Pressdruck der Crimpverbindung 2.3 auf dem Leiter 1 oder seinen Bestandteilen vorhandene Oxidschichten durchdrungen werden.
In einer besonders vorteilhaften weiteren Ausführungsvariante kann der Leiter 1 mit Kontaktteil in dem Bereich des Anschlussteils 2 zusätzlich noch mit einer feuchtigkeitsdichten Hülle 4 umgeben sein. Dadurch wird die Dauerfestigkeit noch verbessert. Die Hülle 4 kann beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen und durch Umspritzen des Anschlussteils 2 hergestellt sein.

1: Leiter
1.1: isolierende Hülle
2: Anschlussteil
2.1: erste Crimpverbindung
2.2: zweite Crimpverbindung
2.3: dritte Crimpverbindung
3: Kontaktteil
4: Hülle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 2006/0102375 A1 [0003]
- US 4908943 A1 [0004]
- US 2806215 A1 [0005]
- DE 10223397 B4 [0006]
- DE 10346160 B3 [0007]
- DE 102005030248 B3 [0008]
- WO 2005/091439 A1 [0009]
- US 5408743 A1 [0010]
- US 2002/0162683 A1 [0011]
- EP 0966061 A2 [0012]

Claims

Leiter (1) mit einem Kontaktteil (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (3) über ein Anschlussteil (2) mit dem Leiter (1) verbunden ist, wobei das Anschlussteil (2) mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3) umfasst, die metallische Bereiche des Leiters (1) umschließen.
Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Crimpverbindung (2.2) der mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3) vorwiegend der Zugentlastung des mit dem Kontaktteil (3) bestückten Leiters (1) dient.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Crimpverbindung (2.3) der mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3) vorwiegend der elektrischen Kontaktierung des Leiters (1) dient.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Crimpverbindung (2.3) der mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3) stärker verpresst ist als die erste Crimpverbindung (2.2) der mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3).
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Crimpverbindung (2.3) der mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3) derart stark verpresst ist, dass ggf. auf Bestandteilen des Leiters (1) vorhandene Oxidschichten durchdrungen sind.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3) mit Abstand voneinander an einem isolationsfreien Endstück des Leiters (1) angeordnet sind.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3) unmittelbar aneinander grenzen.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Crimpverbindung (2.3) der mindestens zwei Crimpverbindungen (2.1, 2.2, 2.3) schräg verpresst ist, um ein Abscheren von Bestandteilen des Leiters (1) zu verhindern.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Crimpverbindung (2.1) vorgesehen ist, die die isolierende Hülle (1.1) des Leiters (1) in dem Bereich des Anschlussteils (2) umschließt.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) und das Kontaktteil (3) einteilig ausgebildet sind.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) und das Kontaktteil (3) durch Löten oder Schweißen verbunden sind.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) und das Kontaktteil (3) einstückig ausgebildet sind.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) und das Kontaktteil (3) als ein Stanzteil ausgebildet sind.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (3) als Buchse oder Stift ausgebildet ist.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktteil (3) als Kabelschuh oder als Polstück ausgebildet ist.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (1) aus Aluminium besteht.
Leiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil 2 von einer feuchtigkeitsdichten Hülle (4) umgeben ist.