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1. WO2020011585 - VERFAHREN ZUM VERBINDEN EINES ELEKTRISCHEN LEITERS MIT EINEM KONTAKTELEMENT

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem Kontaktelement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem steckend mit einem Gegenkontaktelement zu verbindenden, elektrischen Kontaktelement und eine Anordnung eines steckend mit einem Gegenkontaktelement zu verbindenden, elektrischen Kontaktelement in Verbindung mit einem elektrischen Leiter.

Zur Verbindung elektrischer Leiter, zum Beispiel elektrischer Kabel mit einem einen elektrischen Leiter einfassenden Kabelmantel, mit einem elektrischen Kontaktelement ist der elektrische Leiter an dem Kontaktelement festzulegen derart, dass der elektrische Leiter zum einen mechanisch fest an dem Kontaktelement gehalten und zudem elektrisch mit dem Kontaktelement kontaktiert ist.

Soll ein Kabelabgang von dem Kontaktelement unter einem Winkel von zum Beispiel 90° erfolgen, ist herkömmlich vorgesehen worden, das Kontaktelement zum Beispiel in Form eines Kontaktstifts über ein Winkelelement mit dem elektrischen Leiter zu verbinden. Das Winkelelement kann hierbei als zusätzliches Element zu dem Kontaktelement ausgebildet sein, was die Verbindung des Kontaktelements mit dem Winkelelement erfordert. Alternativ kann das Winkelelement auch einstückig mit dem Kontaktelement gefertigt sein, was jedoch die Fertigung des Kontaktelements aufwendig und teuer gestaltet. In jedem Fall erhöht ein solches Winkelelement das Gewicht der Anordnung von Kontaktelement und elektrischem Leiter.

Wünschenswert ist daher eine einfache und kostengünstige Befestigung eines Kontaktelements an einem elektrischen Leiter.

Bei einem aus der DE 201 17 275 U1 bekannten Verbinder für Hochstromkabel an Kraftfahrzeugbatterien ist an einem Buchsenkontakt eine Öse geformt, in die ein elektrischer Leiter mit einem abisolierten Leiterende eingesteckt werden kann, um den elektrischen Leiter mit dem Buchsenkontakt zu verbinden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem steckend mit einem Gegenkontaktelement zu verbindenden, elektrischen Kontaktelement und eine Anordnung eines steckend mit einem Gegenkontaktelement zu verbindenden, elektrischen Kontaktelements in Verbindung mit einem elektrischen Leiter zur Verfügung zu stellen, die eine einfache und kostengünstige Befestigung des Kontaktelements an dem elektrischen Leiter ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demnach umfasst das Verfahren folgende Schritte: Umformen eines Endes des elektrischen Leiters zu einem starren, eine Fläche ausbildenden Flächenabschnitt und Befestigen des Kontaktelements an der Fläche des starren Flächenabschnitts.

Mittels des Verfahrens wird das Kontaktelement, beispielsweise in Form eines Kontaktstifts zum steckenden Verbinden mit einer zugeordneten Kontaktbuchse eines Gegenkontaktelements, unmittelbar an dem elektrischen Leiter festgelegt. Das Befestigen des Kontaktelements erfolgt hierbei an einem an dem elektrischen Leiter geformten, starren Flächenabschnitt, die eine Fläche ausbildet, an dem das Kontaktelement anzuordnen ist. Der Flächenabschnitt wird durch Umformen eines (abisolierten) Endes des elektrischen Leiters geformt, um sodann das Kontaktelement an dem Flächenabschnitt derart zu befestigen, dass das Kontaktelement mechanisch fest mit dem Flächenabschnitt verbunden und zudem elektrisch mit dem Flächenabschnitt kontaktiert ist.

Das Verfahren ermöglicht, auf ein zusätzliches Element, zum Beispiel ein Winkelelement, zum Verbinden des Kontaktelements mit dem elektrischen Leiter zu verzichten. Hierdurch kann sich das Gewicht der Anordnung aus elektrischem Leiter und Kontaktelement verringern. Zudem ist die Befestigung des Kontaktelements an dem elektrischen Leiter einfach und kostengünstig.

Auch elektrisch kann eine solche Anordnung vorteilhaft sein, weil durch unmittelbare Befestigung des Kontaktelements an dem elektrischen Leiter ein geringer elektrischer Übergangswiderstand erhalten werden kann.

Der elektrische Leiter kann beispielsweise durch Litzen gebildet sein, die in einem (elektrisch isolierenden) Kabelmantel eines elektrischen Kabels eingefasst sind. Ist der Leiter durch Litzen gebildet, so umfasst der Schritt des Umformens des Endes des elektrischen Leiters das Verdichten der Litzen unter Verwendung eines Umformverfahrens, insbesondere unter Verwendung eines

Widerstandschweißverfahrens. Durch Umformen werden die Litzen somit so kompaktiert, dass ein starrer Flächenabschnitt geschaffen wird, der eine Fläche ausbildet, an der das Kontaktelement anschließend festgelegt und somit mit dem elektrischen Leiter verbunden werden kann.

Im Rahmen des Umformens kann zum Beispiel auch ein Lot oder ein anderes Verbindungsmaterial zugegeben werden, um die Verbindung der Litzen zu verbessern und einen massiven, kompakten Flächenabschnitt zu schaffen.

Alternativ kann der elektrische Leiter auch durch einen einzigen, massiven elektrischen Leiter gebildet sein, der in einem (elektrisch isolierenden) Kabelmantel eines elektrischen Kabels eingefasst ist. In diesem Fall kann das Umformen des Endes des elektrischen Leiters zum Beispiel durch Massivumformen des Leiters oder durch mechanische Bearbeitung, insbesondere spanende Bearbeitung, erfolgen. Wiederum wird ein starrer Flächenabschnitt erhalten, der eine Fläche ausbildet, an der das Kontaktelement festgelegt wird.

Das Kontaktelement kann beispielsweise einen steckend mit einer Kontaktbuchse zu verbindenden Kontaktstift ausbilden, der im Rahmen des Verfahrens an der Fläche des starren Flächenabschnitts befestigt wird derart, dass der Kontaktstift mechanisch fest an dem Flächenabschnitt gehalten und zudem elektrisch mit dem Flächenabschnitt und darüber mit dem elektrischen Leiter verbunden ist. Alternativ kann das Kontaktelement auch eine Kontaktbuchse ausbilden, die steckend mit einem Kontaktstift eines Gegenkontaktelements zu verbinden ist.

Das Befestigen des Kontaktelements an der Fläche der starren Flächenabschnitts kann beispielsweise durch Widerstandslöten erfolgen. Das Kontaktelement wird somit fest an der Fläche angeordnet und elektrisch mit dem Flächenabschnitt und darüber mit dem elektrischen Leiter verbunden.

In einer Ausgestaltung wird das Kontaktelement unter einem Winkel von zumindest näherungsweise 90° an der Fläche des Flächenabschnitts befestigt. Es wird somit ein Kabelabgang an dem Kontaktelement von zumindest näherungsweise 90° bereitgestellt.

Der elektrische Leiter ist vorzugsweise Bestandteil eines einen elektrisch isolierenden Kabelmantel aufweisenden Kabels. Der elektrische Leiter ist somit von dem elektrisch isolierenden Kabelmantel eingefasst, an seinem Ende jedoch abisoliert, um zum Verbinden des elektrischen Leiters mit dem Kontaktelement das Ende zu dem starren Flächenabschnitt umzuformen und sodann mit dem Kontaktelement zu verbinden. Ein

solches Kabel kann in sich flexibel sein und somit in seiner Form und Positionierung angepasst werden.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Anordnung eines steckend mit einem Gegenkontaktelement zu verbindenden, elektrischen Kontaktelement in Verbindung mit einem elektrischen Leiter. Das Kontaktelement ist hierbei an einer Fläche eines starren Flächenabschnitts befestigt, der durch Umformen eines Endes des elektrischen Leiters geformt ist.

Die vorangehend für das Verfahren beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen finden analog auch auf die Anordnung Anwendung, sodass auf das vorangehend Beschriebene verwiesen werden soll.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines mit einem elektrischen Leiter verbundenen

Kontaktelements in Form eines steckend mit einem Gegenkontaktelement in Form einer Kontaktbuchse zu verbindenden Kontaktstifts;

Fig. 2 eine gesonderte Ansicht des elektrischen Leiters mit einem daran geformten Flächenabschnitt zur Verbindung mit dem Kontaktelement; und

Fig. 3 eine Anordnung eines Kontaktelements in Verbindung mit einem elektrischen Leiter nach dem Stand der Technik.

Zur elektrischen Verbindung von Baugruppen miteinander sind elektrische Leitungen mit Kontaktelementen zu verbinden, um elektrische Leitungen aneinander oder an eine elektrische Anlage anzuschließen und auf diese Weise Baugruppen elektrisch miteinander zu verschalten.

Zur räumlichen Organisation von elektrischen Kabeln kann hierbei wünschenswert sein, an einem Kontaktelement einen Kabelabgang von zum Beispiel 90° bereitzustellen, im Rahmen dessen ein Kabel einen Winkel von ca. 90° zu einer Steckrichtung, entlang derer das Kontaktelement mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement zu verbinden ist, beschreibt.

Eine Anordnung eines Kontaktelements 1 in Verbindung mit einem elektrischen Kabel 2 nach dem Stand der Technik zeigt Fig. 3. Zur Verbindung eines einen Kontaktstift 10 aufweisenden Kontaktelements 1 , das entlang einer Steckrichtung E mit einem zugeordneten Gegenkontaktelement 3 mit einer darin geformten Kontaktbuchse 30 zu verbinden ist, mit einem elektrischen Kabel 2 unter einem Winkel von näherungsweise 90° ist herkömmlich vorgesehen worden, ein Winkelelement 11 zu verwenden, das einen elektrischen Leiter 21 des Kabels 2 winklig mit dem Kontaktstift 10 des Kontaktelements 1 verbindet. Der elektrische Leiter 21 , der beispielsweise durch Litzen gebildet und in einem Kabelmantel 20 des Kabels 2 eingefasst ist, ist hierbei zur Verbindung an dem Winkelelement 1 1 anzuordnen und beispielsweise durch ein Schweiß- oder Lötverfahren, zum Beispiel Ultraschallschweißen oder Widerstandslöten, mit dem Winkelelement 11 zu verbinden.

Weil das Winkelelement 11 zusätzlich vorzusehen ist, erhöht sich durch das Winkelelement 11 das Gewicht der Anordnung. Ist das Winkelelement 1 1 einstückig mit dem Kontaktstift 10 gefertigt, so ist zudem die Fertigung des Kontaktelements 1 teuer und aufwendig.

Wünschenswert sind daher ein Verfahren und eine Anordnung, die eine einfache, kostengünstige Verbindung eines elektrischen Leiters 21 eines Kabels 2 mit einem Kontaktelement 1 ermöglichen.

Hierzu wird vorliegend vorgeschlagen, ein Kontaktelement 1 unmittelbar mit einem elektrischen Leiter 21 zu verbinden, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Verbindung des Kontaktelements 1 , das beispielsweise einen Kontaktstift 10 aufweist, erfolgt hierbei unter einem gewünschten Winkel an einem starren Flächenabschnitt 22 des elektrischen Leiters 21 , insbesondere unter einem Winkel von ca. 90°, sodass durch Verbindung des Kontaktelements 1 mit dem elektrischen Leiter 21 ein Kabelabgang entlang einer gewünschten Richtung hergestellt werden kann.

Der elektrische Leiter 21 ist Bestandteil eines elektrischen Kabels 2, das einen Kabelmantel 20 aus einem elektrisch isolierenden Material aufweist. Über den Kabelmantel 20 ist der elektrische Leiter 21 entlang seiner Erstreckungslänge elektrisch isolierend eingehüllt, aber an seinem dem Kontaktelement 1 zugeordneten Ende 210 abisoliert, sodass der elektrische Leiter 21 mechanisch fest mit dem Kontaktelement 1 verbunden und zudem elektrisch mit dem Kontaktelement 1 kontaktiert werden kann.

Der elektrische Leiter 21 kann beispielsweise durch in dem Kabelmantel 20 eingefasste Litzen gebildet sein. Weil solche Litzen flexibel sind und somit nicht ohne weiteres eine stabile Verbindung mit einem zugeordneten Kontaktelement 1 ermöglichen, erfolgt das Verbinden des elektrischen Leiters 21 mit dem Kontaktelement 1 in einem zweistufigen Verfahren.

So wird zunächst das (abisolierte) Ende 210 des elektrischen Leiters 21 zu einem starren Flächenabschnitt 22 umgeformt, der eine Fläche 220 ausbildet, an der das Kontaktelement 1 befestigt werden kann, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Das Umformen kann beispielsweise durch Widerstandsschweißen erfolgen, im Rahmen dessen die Litzen des elektrischen Leiters 21 verdichtet und so kompaktiert werden, dass sich der starre Flächenabschnitt 22 mit einer in gewünschter Weise geformten, planen Fläche 220 ergibt.

Beim Umformen kann zum Beispiel zusätzlich ein Lot oder ein anderes Verbindungsmaterial zugeführt werden, um die Verbindung der Litzen zu verbessern. Auf diese Weise kann ein massiver, kompakter Flächenabschnitt 22 geschaffen werden.

Ist der elektrische Leiter 21 - anstelle von Litzen - durch einen einzigen, massiven Leiterdraht gebildet, kann das Umformen alternativ auch durch ein

Massivumformverfahren oder durch mechanische, insbesondere spanende Bearbeitung des Endes 210 des elektrischen Leiters 21 erfolgen. Im Rahmen des Umformverfahrens wird wiederum ein Flächenabschnitt 22 mit einer planen Fläche 220 geformt, wie aus Fig. 2 ersichtlich.

Nach dem Umformen des Endes 210 des elektrischen Leiters 21 wird das

Kontaktelement 1 an der Fläche 220 des an dem elektrischen Leiter 21 geformten Flächenabschnitts 22 festgelegt. Dies kann zum Beispiel durch Widerstandslöten oder ein anderes Verbindungsverfahren erfolgen, im Rahmen dessen das Kontaktelement 1 mechanisch fest mit dem Flächenabschnitt 22 verbunden und zudem elektrisch mit dem Flächenabschnitt 22 kontaktiert wird.

Zum Verbinden des Kontaktelements 1 in Form des Kontaktstifts 10 wird das Kontaktelement 1 mit einem Ende flächig an die Fläche 220 des Flächenabschnitts 22 angesetzt und sodann zum Beispiel durch Löten mit dem Flächenabschnitt 22 verbunden.

Denkbar ist hierbei auch, in dem Flächenabschnitt 22 eine Positionierhilfe, zum Beispiel in Form einer Bohrung oder dergleichen, zu formen, bevor das Kontaktelement 1 an dem Flächenabschnitt 22 angebracht wird, um auf diese Weise das Herstellen der Verbindung zu vereinfachen und den mechanischen Halt nach hergestellter Verbindung zu verbessern.

Nach Verbindung des Kontaktelements 1 mit dem elektrischen Leiter 21 weist der Kontaktstift 10 des Kontaktelements 1 bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Winkel von ca. 90° zu der Fläche 220 des Flächenabschnitts 22 auf. Entlang einer Steckrichtung E kann der Kontaktstift 10 im Rahmen seiner bestimmungsgemäßen Verwendung mit einer Kontaktbuchse 30 eines zugeordneten Gegenkontaktelements 3 verbunden werden, wobei die durch eine Längserstreckungsrichtung L des Kabels 2 im Bereich des Kontaktelements 1 definierte Kabelabgangsrichtung einen Winkel von näherungsweise 90° zu der Steckrichtung E beschreibt.

Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.

Im Rahmen des vorgeschlagenen Verfahrens erfolgt die Verbindung eines Kontaktelements mit einem elektrischen Leiter dadurch, dass zunächst ein Ende des elektrischen Leiters zu einem starren Flächenabschnitt umgeformt und sodann das Kontaktelement an dem starren Flächenabschnitt befestigt wird. Zusätzliche Elemente zwischen dem Kontaktelement und dem elektrischen Leiter können somit entfallen. Das Kontaktelement wird vielmehr unmittelbar mit dem elektrischen Leiter verbunden.

Weil auf zusätzliche Elemente zur Verbindung eines Kontaktelements mit einem elektrischen Leiter - auch zur Bereitstellung eines abgewinkelten Kabelabgangs -verzichtet werden kann, kann sich das Gewicht einer solchen aus einem Kontaktelement und einem elektrischen Leiter bestehenden Anordnung reduzieren. Zudem ergibt sich ein geringer Bauraum und eine einfache Fertigung, bei auch elektrisch vorteilhaftem Betriebsverhalten aufgrund eines geringen elektrischen Übergangswiderstands.

Bezugszeichenliste

1 Kontaktelement

10 Kontaktstift

1 1 Winkelelement

2 Kabel

20 Kabelmantel

21 Elektrischer Leiter

210 Ende

22 Flächenabschnitt

220 Fläche

3 Gegenkontaktelement

30 Kontaktbuchse

E Steckrichtung

L Längserstreckungsrichtung