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EP2131448A1 - Verfahren zum Verbinden eines elektrisch leitenden Bauteils mit einem flexiblen elektrischen Leiter - Google Patents

Verfahren zum Verbinden eines elektrisch leitenden Bauteils mit einem flexiblen elektrischen Leiter Download PDF

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EP2131448A1
EP2131448A1 EP09162033A EP09162033A EP2131448A1 EP 2131448 A1 EP2131448 A1 EP 2131448A1 EP 09162033 A EP09162033 A EP 09162033A EP 09162033 A EP09162033 A EP 09162033A EP 2131448 A1 EP2131448 A1 EP 2131448A1
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EP
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electrically conductive
connection
contact element
conductor end
conductive component
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Waldemar Ziebarth
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Schulte & Co 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 invention relates to a method for connecting an electrically conductive component, on which a tubular connecting element is provided, with a flexible electrical conductor, consisting of wires or strands of an aluminum alloy, wherein a stripped conductor end is bordered with a metallic support sleeve.
  • Electrically conductive components such as cable lugs, battery terminals, busbars or line connectors are often already fabrikatorisch connected to an electrical connection line, especially in the automotive industry, while the compact components usually consist of a copper alloy or brass, are cost reasons flexible electrical wires or strands of aluminum alloy.
  • the attachment end of the flexible electrical conductor is stripped and usually provided in this area with an outer support sleeve made of aluminum, which is pressed with the wires.
  • the electrically conductive component such as a cable lug or a battery terminal having a correspondingly shaped portion which is inserted into the support sleeve inserted.
  • corresponding electrical components such as cable lugs, battery terminals or line connectors are used in practice, which are formed from pipe sections.
  • the components usually produced by deformation or compression have a pipe section for connection to a flexible electrical conductor. In this pipe section, the stripped end of the conductor is inserted with the support sleeve and fixed by pressing in the radial direction (crimping).
  • the object of the invention is to propose a method of this type, with which the contact of the wires of the flexible electrical conductor is improved to the connection element of a corresponding electrical component.
  • the object of the invention is achieved by the fact that a contact element made of a corrosion-resistant metal alloy is applied to the front side of the stripped conductor end in an intermetallic manner, which is brought into a tensile and electrically conductive connection with the tubular connection element of the component.
  • Another method according to claim 4 for the solution of the invention task is to insert the stripped conductor end with its frontally connected contact element in the tubular connection element and set by an externally through the tubular connection element, such as a bore, introduced solder joint.
  • the stripped conductor element is welded with its frontally connected contact element frontally on the tubular connection element of the electrically conductive component, preferably by resistance welding in the manner of butt welding or friction welding.
  • FIG. 1 is designated by the numeral 1 battery terminal, which is an electrically conductive component, manufactured in a pressing process, wherein the connection to a battery, the terminal lug 14 is used, on which a tubular connecting element 11 is formed.
  • a flexible electrical conductor 2 which consists of wires or strands 21 made of an aluminum alloy, is surrounded by a jacket 22.
  • the stripped end 23 of this conductor is surrounded by a support sleeve 4, preferably also made of an aluminum alloy.
  • a cylindrical contact element 5 is applied with a resistance welding.
  • This prepared conductor end 23 with the intermetallically connected contact element 5 is inserted into the tubular connection element 11 and fastened in the region of the correspondingly formed with an outer groove contact element 5 with a crimp 12. Due to the design of the battery terminal 1, a cavity 13 remains in front of the contact element 5. In this connection, the electrical contact essentially takes place in the region of the crimping of the contact element 5. By this type of fastening, the conductor 2 is secured with a secure electrical contact in the housing tubular connecting element 11.
  • FIG. 2 is the end face on the stripped conductor end 23, which is also enclosed with a support sleeve 11, a disc-like contact element 105 with an intermetallic compound, such as a resistance welding, applied.
  • This conductor end 23 with the support sleeve 4 and the contact element 105 is only partially inserted into the tubular connection element 11 of the battery terminal 1.
  • Solder material 6 is introduced into the chamber 3 provided for this purpose via a bore 15 in the tubular connection element 11, so that in this case the fixing and the electrical contacting of the stripped conductor end 23 via the intermetallically bonded plate 105 and the soldering material 6 with the corresponding contact surfaces of the Battery terminal 1 is done.
  • FIG. 3 there is also the possibility of the stripped conductor end 23, which is enclosed with a support sleeve 4, in turn, the contact element 105 to attach intermetallically connected end.
  • the end-side end of the tubular connection element 11 of the electrically conductive component for example a battery terminal, which is designated by the numeral 101, is fastened to this contact element 5 with resistance welding.
  • each contact elements are placed intermetallically connected to the end faces of a stripped conductor end. With these contact elements, a secure electrical contact can be made to the adjacent electrically conductive component.

Landscapes

  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Verbinden eines elektrisch leitenden Bauteiles 1, wie etwa Batterieklemmen 1 oder Kabelschuhe oder andere Leitungsverbindungen, bei dem ein rohrförmiges Anschlusselement 11 vorgesehen ist, in welches zur Kontaktierung und Festsetzung das abgemantelte Ende 23 eines mit der Ziffer 2 bezeichneten elektrischen, flexiblen Leiters eingeschoben ist. In der Regel ist dabei das abgemantelte Ende 23, welches aus Einzeldrähten 21 aus Aluminium besteht, mit einer Stützhülse 4 eingefasst. Stirnseitig ist an diesem abgemantelten Leiterende 23 mit einer intermetallischen Verbindung stirnseitig ein Kontaktelement 5 fest aufgesetzt. Im Bereich dieses Kontaktelementes ist das rohrförmige Anschlusselement 11 mit einer Eincrimpung 12 festgesetzt, über die eine sichere elektrische Kontaktierung und eine zugfeste Festsetzung erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines elektrisch leitenden Bauteils, an dem ein rohrförmiges Anschlusselement vorgesehen ist, mit einem flexiblen elektrischen Leiter, bestehend aus Drähten oder Litzen aus einer Aluminiumlegierung, wobei ein abgemanteltes Leiterende mit einer metallischen Stützhülse eingefasst ist. Elektrisch leitende Bauteile, wie Kabelschuhe, Batterieklemmen, Stromschienen oder Leitungsverbinder werden häufig, insbesondere in der Automobilindustrie, bereits fabrikatorisch mit einer elektrischen Anschlussleitung verbunden, während die kompakten Bauteile in der Regel aus einer Kupferlegierung oder Messing bestehen, werden aus Kostengründen flexible elektrische Leitungen aus Drähten oder Litzen aus einer Aluminiumlegierung vorgesehen. Zur Befestigung am kompakten elektrisch leitenden Bauteil wird das Befestigungsende des flexiblen elektrischen Leiters abgemantelt und üblicherweise in diesem Bereich mit einer äußeren Stützhülse aus Aluminium versehen, welche mit den Drähten verpresst ist.
  • Bekannt ist aus der WO2007/140489 ein entsprechendes Verbindungsverfahren. Dabei wird die metallisch leitende Stützhülse aus einem Material mit einem Schmelzpunkt oberhalb des Schmelzpunktes der Drähte aus Aluminium nur teilweise auf das abgemantelte Leiterende aufgeschoben. In das hohle Ende dieser Stützhülse wird das zu verbindende elektrisch leitende Bauteil mit einem entsprechend angeformten zylindrischen Abschnitt eingeschoben, so dass die Stirnseite dieses zylindrischen Abschnittes an der Stirnseite des abgemantelten Leiterendes anliegt. Durch entsprechenden Stromfluss erfolgt die intermetallische Verbindung in der Art einer Widerstandsschweißung. Üblicherweise wird über die Verbindungsstelle von elektrischem Leiter mit Stützhülse und dem verbundenen elektrisch leitenden Bauteil ein Schrumpfschlauch aufgebracht, der einen gewissen Korrosionsschutz bildet.
  • Ein solches bekanntes Verfahren lässt sich jedoch nur dann einsetzen, wenn das elektrisch leitende Bauteil, beispielsweise ein Kabelschuh oder eine Batterieklemme einen entsprechend angeformten Abschnitt aufweist, der in die Stützhülse angepasst einschiebbar ist. Aus Kostengründen werden in der Praxis auch entsprechende elektrische Bauteile, wie Kabelschuhe, Batterieklemmen oder Leitungsverbinder eingesetzt, die aus Rohrabschnitten gebildet sind. Die in der Regel durch Verformung bzw. Verpressung hergestellten Bauteile weisen zur Verbindung mit einem flexiblen elektrischen Leiter einen Rohrabschnitt auf. In diesen Rohrabschnitt wird das abgemantelte Ende des Leiters mit der Stützhülse eingeschoben und durch Verpressung in Radialrichtung (Crimpen) festgesetzt. Nachteil einer solchen Herstellungsart ist die Tatsache, dass die Aluminiumdrähte auch innerhalb der Verbindung oxidieren und damit der Übergangswiderstand von den Aluminiumdrähten auf die Stützhülse bzw. den Rohrabschnitt des elektrischen Bauteils sich in ungünstiger Weise erhöht, da im Verpressungsbereich der elektrische Kontakt sich verschlechtert.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren dieser Art vorzuschlagen, mit dem der Kontakt von den Drähten des flexiblen elektrischen Leiters an das Anschlusselement eines entsprechenden elektrischen Bauteiles verbessert wird.
  • Gelöst wird die Erfindungsaufgabe dadurch, dass stirnseitig auf das abgemantelte Leiterende intermetallisch verbunden ein Kontaktelement aus einer korrosionsfesten Metalllegierung aufgebracht wird, welches mit dem rohrförmigen Anschlusselement des Bauteils in eine zugfeste und elektrisch leitende Verbindung gebracht wird.
  • Mit einem solchen intermetallisch angebundenen, vorzugsweise plattenartigen Kontaktelement, vorzugsweise aus einer Kupferlegierung, ist es möglich, am rohrförmigen Anschlusselement des elektrisch leitenden Bauteils eine dauerhafte elektrische Kontaktierung zu erreichen, da bei diesem Verfahren der Stromschluss zum elektrisch leitenden Bauteil nicht direkt über die Aluminiumdrähte sondern jeweils über das intermetallisch angebundene Kontaktelement befindet.
  • Gemäß Anspruch 3 wird vorgeschlagen, das abgemantelte Leiterende mit seinem stirnseitig angebundenen Kontaktelement in das rohrförmige Anschlusselement einzuschieben und durch radiale Verpressung des Anschlusselementes elektrisch leitend festzusetzen, so dass das Kontaktelement mit der Innenwandung des rohrförmigen Anschlusselementes in elektrisch leitender Verbindung steht.
  • Ein weiteres Verfahren gemäß Anspruch 4 zur Lösung der Erfindungsaufgabe besteht darin, das abgemantelte Leiterende mit seinem stirnseitig angebundenen Kontaktelement in das rohrförmige Anschlusselement einzuschieben und durch eine von außen durch das rohrförmige Anschlusselement, beispielsweise einer Bohrung, eingebrachte Lötverbindung festzusetzen.
  • Gemäß Anspruch 5 wird ein weiteres Verfahren vorgeschlagen, bei dem das abgemantelte Leiterelement mit seinem stirnseitig angebundenen Kontaktelement stirnseitig am rohrförmigen Anschlusselement des elektrisch leitenden Bauteiles angeschweißt wird, vorzugsweise durch Widerstandsschweißung in der Art einer Stumpfschweißung oder einer Reibschweißung.
  • Anhand prinzipiell abgebildeter Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch die Verbindung einer Batterieklemme mit einem flexiblen elektrischen Leiter, bei der das abgemantelte Leiterende in ein rohrförmiges Anschlusselement der Batterieklemme eingeschoben und dort entsprechend eingecrimpt ist,
    Fig. 2
    ebenfalls einen Längsschnitt durch die Verbindung einer Batterieklemme mit einem flexiblen elektrischen Leiter, bei dem das eingeschobene abgemantelte Leiterende mit einer Lötverbindung festgesetzt ist
    und
    Fig. 3
    ebenfalls einen Längsschnitt durch die Verbindung einer anderen kleineren Batterieklemme, die mit einem endseitigen rohrförmigen Anschlusselement stirnseitig auf ein Kontaktelement am Stirnende des Leiterendes aufgeschweißt ist.
  • In Figur 1 ist die mit der Ziffer 1 bezeichnete Batterieklemme, die ein elektrisch leitendes Bauteil ist, in einem Pressverfahren hergestellt, wobei dem Anschluss an einer Batterie die Anschlusslasche 14 dient, an der ein rohrförmiges Anschlusselement 11 angeformt ist. Ein flexibler elektrischer Leiter 2, der aus Drähten oder Litzen 21 aus einer Aluminiumlegierung besteht, ist mit einem Mantel 22 umgeben. Das abgemantelte Ende 23 dieses Leiters ist von einer Stützhülse 4, vorzugsweise ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung, eingefasst. Auf die Stirnseite dieses abgemantelten Leiterendes 23 ist ein zylindrisches Kontaktelement 5 mit einer Widerstandsschweißung aufgebracht. Dieses vorbereitete Leiterende 23 mit dem intermetallisch verbundenen Kontaktelement 5 ist in das rohrförmige Anschlusselement 11 eingeschoben und im Bereich des entsprechend mit einer äußeren Nut ausgebildeten Kontaktelementes 5 mit einer Crimpverbindung 12 befestigt. Vor dem Kontaktelement 5 verbleibt dabei aufgrund der Ausbildung der Batterieklemme 1 ein Hohlraum 13. Bei dieser Verbindung erfolgt der elektrische Kontakt im wesentlichen im Bereich der Eincrimpung des Kontaktelementes 5. Durch diese Befestigungsart erfolgt eine zugfeste Festsetzung des Leiters 2 mit einer sicheren elektrischen Kontaktierung in dem rohrförmigen Anschlusselement 11.
  • Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ist stirnseitig auf das abgemantelte Leiterende 23, welches ebenfalls mit einer Stützhülse 11 eingefasst ist, ein scheibenartiges Kontaktelement 105 mit einer intermetallischen Verbindung, beispielsweise eine Widerstandsschweißung, aufgebracht. Dieses Leiterende 23 mit der Stützhülse 4 und dem Kontaktelement 105 ist dabei nur teilweise in das rohrförmige Anschlusselement 11 der Batterieklemme 1 eingeschoben. Über eine Bohrung 15 in dem rohrförmigen Anschlusselement 11 ist Lötmaterial 6 in die dafür vorgesehene Kammer 3 eingebracht, so dass in diesem Falle die Festsetzung und die elektrische Kontaktierung des abgemantelten Leiterendes 23 über die intermetallisch angebundene Platte 105 und das Lötmaterial 6 mit den entsprechenden Anlageflächen der Batterieklemme 1 erfolgt.
  • Gemäß Figur 3 besteht auch die Möglichkeit, auf das abgemantelte Leiterende 23, welches mit einer Stützhülse 4 eingefasst ist, wiederum endseitig das Kontaktelement 105 intermetallisch verbunden zu befestigen. Stirnseitig wird auf dieses Kontaktelement 5 mit einer Widerstandsschweißung das stirnseitige Ende des rohrförmigen Anschlusselementes 11 des mit der Ziffer 101 bezeichneten elektrisch leitenden Bauteils, beispielsweise eine Batterieklemme, befestigt.
  • Gemäß den geschilderten Verfahren können auch Stromschienen oder Leitungsverbindungen hergestellt werden, wobei jeweils Kontaktelemente an den Stirnseiten eines abgemantelten Leiterendes intermetallisch verbunden aufgesetzt sind. Mit diesen Kontaktelementen lässt sich ein sicherer elektrischer Kontakt zum benachbarten elektrisch leitenden Bauteil herstellen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    elektrisch leitendes Bauteil, Batterieklemme
    11
    rohrförmiges Anschlusselement
    12
    Eincrimpung
    13
    Hohlraum
    14
    Anschlusslasche
    15
    radiale Bohrung
    2
    flexibler elektrischer Leiter
    21
    Aluminiumdrähte
    22
    Leitermantel
    23
    abgemanteltes Leiterende
    3
    Kammer
    4
    Stützhülse
    5
    Kontaktelement
    6
    Lötmaterial
    101
    Batterieklemme
    105
    Kontaktelement

Claims (6)

  1. Verfahren zum Verbinden eines elektrisch leitenden Bauteils, an dem ein rohrförmiges Anschlusselement vorgesehen ist, mit einem flexiblen elektrischen Leiter, bestehend aus Drähten oder Litzen aus einer Aluminiumlegierung, wobei ein abgemanteltes Leiterende mit einer metallischen Stützhülse eingefasst ist, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig auf das abgemantelte Leiterende (23) intermetallisch verbunden ein Kontaktelement (5, 105) aus einer korrosionsfesten Metalllegierung aufgebracht wird, welches mit dem rohrförmigen Anschlusselement (11, 111) des Bauteils (1, 101) in eine zugfeste und elektrisch leitende Verbindung gebracht wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Kontaktelement (5, 105) aus einer Kupferlegierung besteht und mit einer Schweißverbindung stirnseitig am abgemantelten Leiterende (23) befestigt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ab das abgemantelte Leiterende (23) mit seinem stirnseitig angebundenen Kontaktelement (5) in das rohrfömige Anschlusselement (11) eingeschoben und durch radiale Verpressung (12) des Anschlusselementes (11) elektrisch leitend festgesetzt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das abgemantelte Leiterende (23) mit seinem stirnseitig angebundenen Kontaktelement (105) in das rohrförmige Anschluss-element (11) eingeschoben und durch eine von außen durch das rohrförmige Anschlusselement (11, 15)eingebrachte Lötverbindung (6) festgesetzt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das abgemantelte Leiterende (23) mit seinem stirnseitig angebundenen Kontaktelement (105) stirnseitig am rohrförmigen Anschlusselement (111) des elektrisch leitenden Bauteils (101) angeschweißt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung durch eine Widerstandsschweißung erfolgt.
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