EP4208920A1 - Elektrische verbindung für kraftfahrzeugleitung - Google Patents

Elektrische verbindung für kraftfahrzeugleitung

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EP4208920A1
EP4208920A1 EP21743105.5A EP21743105A EP4208920A1 EP 4208920 A1 EP4208920 A1 EP 4208920A1 EP 21743105 A EP21743105 A EP 21743105A EP 4208920 A1 EP4208920 A1 EP 4208920A1
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EP
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bolt
sleeve
opening
connecting part
recess
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EP21743105.5A
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English (en)
French (fr)
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EP4208920B1 (de
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Franz-Heinz Kaszubowski
Amir Hossein ATTARZADEH
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Auto Kabel Management GmbH
Original Assignee
Auto Kabel Management GmbH
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Publication date
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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
    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding

Definitions

  • the subject relates to an electrical connection, in particular a connection between a connection part and a flat part.
  • electrical connection technology in particular in automotive applications, it is common to realize detachable connections between two electrical conductors via a bolt arranged on one of the conductors.
  • a bolt is arranged on a flat surface of one of the conductors and is used for screwing to the other conductor.
  • a bolt can be arranged on a conductor either as a push-through bolt through a hole in the conductor or as a welded bolt.
  • a welding stud is welded onto a flat surface of a conductor, for example by means of friction welding, in particular rotary friction welding.
  • the second conductor can then be slipped onto the welded stud and screwed to the first conductor using a nut screwed onto the stud.
  • the conductors are pressed against each other by the contact pressure of the nut and an electrically conductive path between the conductors is formed primarily via their immediate contact surface and via the bolt.
  • the conductor onto which the bolt is welded is usually a flat part, in particular a flat conductor or an electrical add-on part with a flat surface. Copper conductors are usually used in the field of energy cables. Aluminum conductors are also possible. In order to avoid contact corrosion at the transition between the conductor and the bolt and thus to ensure a long-lasting, stable connection, the bolt is usually made of the same material as the conductor. For aluminum connections, the connection should be opposite
  • the object was therefore based on the object of providing an electrical connection which, while maintaining electrical quality, meets increased mechanical requirements. This object is solved by a connection according to claim 1.
  • connection comprises at least one connection part.
  • a connection part can be formed as a band or sheet metal.
  • the connection part is in particular a flat conductor or a flat area of a round conductor.
  • a round conductor can be flattened on one end or along its course.
  • the flattening can be introduced, for example, by forging, upsetting or the like.
  • connection part is not formed from a solid material, in particular a single strand of a conductor, but also from a mesh or fabric or a multi-stranded conductor.
  • a flat area can be formed in the mesh, fabric or the strands by appropriate forming processes such as upsetting, pressing, welding or the like.
  • a substantially inclusion-free area can be formed on a fabric strip, for example by welding and/or compaction, which can be processed like a solid material, in particular on which a sleeve can be applied.
  • the sleeve is materially connected to the connection part.
  • the sleeve has a through opening running in its longitudinal direction.
  • the sleeve is connected to the connection part in particular in such a way that the longitudinal direction of the sleeve runs transversely to the longitudinal direction of the connection part.
  • the longitudinal direction of the sleeve runs parallel to the surface normal of the surface of the connection part on which the sleeve is applied.
  • a bolt is provided next to the sleeve for a mechanical connection between the connection part and the further connection part, for example a conductor.
  • the bolt is connected to the sleeve and has a bolt shank and a bolt head. While the sleeve is materially connected to the connection part, the bolt can be positively, non-positively and/or materially connected to the
  • the outer lateral surface of the bolt shank is in direct contact with the inner lateral surface of the through-opening.
  • the bolt can also be driven into the through-opening in such a way that the cross-section of the through-opening changes compared to its original state when the bolt is driven in.
  • the bolt plastically deforms the inner lateral surface of the through-opening.
  • the sleeve has at its one end a recess, which to
  • the recess has an extension in the longitudinal direction into the sleeve, which is preferably greater than the extension of the bolt head in the longitudinal direction of the bolt.
  • the sleeve is then materially connected to the connecting part with its end face located at the front end. Due to the recess, the bolt is completely accommodated in the sleeve and the end face lying at the front end can be flat. The level formed by this end face serves as a connection level for the integral connection with the connection part.
  • the bolt accommodated in the sleeve in this way serves to absorb a tightening force when the second connection part is jammed between the end face of the sleeve opposite the recess and a nut screwed onto the bolt.
  • An electrical path between the connection parts that are then screwed on takes place from the connection part in question via the sleeve to the second connection part clamped to the sleeve.
  • the second connection part can be formed in accordance with the above explanations for the first connection part, with a through-opening being provided in the flattening or in the flat area, into which the bolt can be inserted with its bolt shank.
  • the bolt together with the sleeve thus forms a fastening means for a second connection part on the first connection part.
  • the bolt with its collar-shaped, radially outwardly projecting bolt head is mounted at least partially circumferentially on a circumferential shoulder in the recess of the sleeve.
  • the shoulder is formed in the manner of a fold in the recess of the sleeve.
  • the bolt head protrudes outwards radially to the longitudinal direction of the bolt, in particular circumferentially.
  • the cross section of the bolt head is preferably round, but can also be polygonal, in particular hexagonal or octagonal.
  • the cross section of the recess can be adapted to the cross section of the bolt. In this way, in particular in the case of a polygonal bolt head, the bolt in the sleeve can be secured against a torque running around the longitudinal axis. This allows a
  • Screwing a connecting part to the sleeve can be simplified via the bolt.
  • the recess arranged at the front end of the sleeve preferably completely encloses the through-opening.
  • the bolt head can thus be fully inserted into the recess and the bolt head no longer protrudes beyond the front end of the sleeve.
  • the shaft end of the bolt shank projects out of the through-opening at an end of the sleeve that is distal to the recess. This protruding end is used to attach a second connection part to the sleeve and therefore the first connection part.
  • Bolt shank can have a uniform cross-section along its longitudinal axis or different cross-sections. It is thus possible for the bolt shank to have areas with different radial projections in the area in which it is inserted into the through-opening.
  • the passage opening can correspond to this and in particular have a corresponding opening cross section.
  • the bolt shank can thus be accommodated in a form-fitting manner in the area of the through-opening.
  • a shank end of the bolt has a thread, in particular that the thread up to the
  • the bolt can be screwed to a second connection part via this thread.
  • the second connection part can be pressed against the end face of the sleeve by means of a nut.
  • the bolt shank can be accommodated in the through-opening in a form-fitting manner.
  • the bolt is knurled at least in sections.
  • the knurled portion has projections and recesses extending longitudinally of the bolt shank.
  • the knurled part of the bolt shank is preferably pressed into the through-opening by means of a press fit. In this way, plastic deformation of the inner lateral surface of the through-opening can take place.
  • the bolt head is arranged in the longitudinal direction at a distance from the end face in the recess. The result of this is that on the one hand the end face can be welded flat to the connection part and on the other hand the bolt head is not in direct contact with the connection part in the welded state.
  • the sleeve is made of a copper material and the bolt is made of a steel material.
  • the sleeve is formed from a material that is more ductile than the material of the stud.
  • the combination of copper and steel has proven advantageous.
  • the pin By being less ductile than the sleeve, the pin also offers greater resistance to shearing of the threads on its threads during tightening than if the pin were formed from the sleeve material.
  • the bolt can thus be screwed with a higher tightening torque, in particular a nut screwed onto the thread of the bolt can be tightened with a higher tightening torque than if the bolt were formed from the material of the sleeve.
  • the sleeve be friction-welded, in particular completely friction-welded, to the end face lying at the front end with the connection part.
  • Rotational friction welding can be used.
  • the sleeve can preferably have an area with different radial expansions.
  • the outer cross section can be polygonal, so that a friction welding tool with a high torque enables friction welding.
  • the sleeve does not have to be held in the friction welding tool by means of contact forces pointing radially inwards, but rather the energy can be applied to the outer surface of the Sleeve are introduced via the form fit between sleeve and friction welding tool.
  • connection part with an opening is placed over the bolt shank.
  • the connection part has previously also been described as the second connection part.
  • the connection part can be formed in accordance with the above description of the first connection part.
  • the connection part has a flat area or a flat with the opening.
  • the connecting part can be clamped to the sleeve with a nut mounted on the bolt shank.
  • the connecting part is clamped to the sleeve via the nut.
  • the connecting part is in direct contact with the end of the sleeve distal to the recess. An electrical path between the connection part and the connection part is ensured directly via the sleeve.
  • the connecting part, the sleeve and the bolt as well as the connecting part are encapsulated in a common housing, with the connecting part and the connecting part being guided out of the housing in a moisture-tight manner.
  • FIG. 2a, b shows views of sleeves according to exemplary embodiments
  • FIG. 4 shows a view of a bolt according to an embodiment
  • 5a, b plan views of bolt heads according to exemplary embodiments
  • Fig. 7a-c the establishment of a connection according to an embodiment.
  • connection part 2 is a flat conductor.
  • the connection part in all variants presented here can be made of a copper material or an aluminum material.
  • connection part 2 has a longitudinal axis 4, a vertical axis 6 and a transverse axis 8.
  • the connection part 2 can have one or more flat connection surfaces, which in particular runs parallel to a plane spanned by two of the axes 4-8.
  • the connecting part 2 according to FIG. 1b can be shaped as a round conductor.
  • a connection area 10 can be provided at a front end or in the course of the conductor.
  • the connection area 10 can be formed as a flat area.
  • connection area 10 is formed from the round conductor by upsetting or pressing.
  • connection part 2 shows a connection part 2 as a stranded conductor, a connection area 10 also being formed at the front end here.
  • the strands can be compacted in the connection area 10 and in particular welded or soldered to one another.
  • connection area 10 shows a connecting part 2 as a braided band.
  • the connection area 10 can be formed in the course of the braided band or at a front end.
  • the strands of the braid can be joined together in the connection area 10, in particular can be connected to one another in a materially bonded manner, for example by means of ultrasonic welding or resistance welding.
  • the configurations described for the exemplary embodiments according to FIGS. 1a-d can be combined as desired for different connection parts 2.
  • a sleeve is now proposed for connecting a connecting part 2 to a connecting part.
  • the 2a shows a sleeve 12.
  • the sleeve 12 has a longitudinal axis 14.
  • the sleeve 12 has a through-opening 16.
  • the through-opening 16 extends from a first front end 18a to a second front end 18b.
  • the longitudinal axis 14 extends between the two front ends 18a, b.
  • the sleeve 12 has a recess 20.
  • the recess 20 is preferably bordered circumferentially by the outer lateral surface of the sleeve 12. In the area of the recess 20, in particular centrally in the recess 20, the through-opening 16 is provided.
  • FIG 2b shows the sleeve 12 in a longitudinal section.
  • the recess 20 can be seen. It can also be seen that the sleeve 12 surrounds the recess 20 all around.
  • the through opening 16 runs from the recess 20 towards the front end 18b.
  • the sleeve 12 is preferably made of a copper material or aluminum material.
  • the sleeve 12 is made of the same material as the connecting part 2.
  • Materials can in particular be alloys, such as brass as a copper alloy.
  • the outer lateral surface and the cross section of the recess 20 and the through-opening 16 can be round or angular, in particular circular, elliptical or polygonal in shape.
  • 3a-c show various exemplary embodiments of the sleeve in a plan view.
  • the outer surface of the sleeve 12 is octagonal.
  • the cross section of the recess 20 is adapted to this and is also octagonal.
  • the through-opening 16 with a round cross-section is arranged inside the recess 20 .
  • 3b shows a further exemplary embodiment in which the outer lateral surface of the sleeve 12 and the recess 20 are round, in particular circular.
  • the through-opening 16 within the recess 20, on the other hand, has a hexagonal shape.
  • FIG. 3c shows the through opening 16 with a star-shaped cross section.
  • the most diverse forms can be combined with one another.
  • the bolt 22 has a longitudinal axis 24.
  • the bolt 22 has a bolt head 26 and a bolt shank 28.
  • the bolt shank 28 extends along the longitudinal axis 24.
  • the bolt shank 28 can have a first portion 28a and a second portion 28b.
  • the first area 28a is preferably pushed into the passage opening 16 and the second area 28b protrudes beyond the front end 18b.
  • the bolt shank 28 can be knurled in the direction of the longitudinal axis 24, whereas the area 28b of the bolt shank 28 can have a thread.
  • the cross section of the bolt head 26, as shown in FIGS. 5a and b, can be adapted to a cross section of the recess 20.
  • FIG. 5a and b can be adapted to a cross section of the recess 20.
  • FIG. 5a shows a bolt head 26 with an octagonal cross section
  • FIG. 5b shows a bolt head 26 with a star-shaped cross section.
  • the bolt shank 28, in particular in the area 28a can also have a cross section which is not circular.
  • FIG. 6a shows a bolt shank 22 in the area 28a, which is oval.
  • Figure 6b shows a bolt shank 22 in cross-section in area 28a which is triangular and
  • Figure 6c shows a corresponding quadrangular cross-section. The. Through hole 16 and the cross section of the bolt shank 22 in the area
  • the knurling in area 28a is such that its maximum diameter is slightly larger than the diameter of the through hole 16 so that when the bolt 22 is pushed into the through hole 16, an interference fit between the bolt 26 in the area 28a and the through hole 16 is formed.
  • the knurling can lead to a plastic deformation of the inner lateral surface of the through-opening 16 .
  • Figures 7a-c show the making of a physical connection.
  • the sleeve 12 is materially connected to the connection part 2 in the region of the front end 18a, in particular welded (FIG. 7b).
  • a welding tool can press the sleeve 12 against the connection area 10 by means of friction welding and cause the joining partners to melt due to the rotational energy introduced. Resistance welding can also take place.
  • a connecting part 30 which can be shaped in accordance with a connecting part described here or has a different shape therefrom, can be fastened to the bolt 22, in particular screwed.
  • the connecting part 30 is in particular a cable, in particular as described in FIGS. 1a-d.
  • the connecting part 30 has a through-opening 32. With the through-opening 32, the connecting part 30 is pushed onto the bolt 22, in particular the bolt shank 28 in the region 28b. A nut 34 is then screwed onto the bolt 22 . When screwing in, the nut 34 presses the connecting part 30 against the front end 18b of the sleeve 12.
  • the bolt 22 is preferably formed from a harder material than the sleeve 12. This means that the nut 34 can be screwed with a higher tightening torque than if the bolt 22 were formed from the material of the sleeve 12.
  • the sleeve 12 is in particular made of a copper material or aluminum material and the bolt 22 is made of a steel material.
  • connection between the connecting part 30 and the connecting part 2 is made in particular via the sleeve 12.
  • the bolt 22 is preferably used to mechanically fix the connecting part 30 to the sleeve 12, which in turn is in turn materially joined to the connecting part 2 in the area of the front end 18a .
  • connection area 12 sleeve 14 longitudinal axis

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Abstract

Verbindung umfassend, ein Anschlussteil, eine mit dem Anschlussteil stoffschlüssig verbundene, eine in Längsrichtung verlaufende Durchgangsöffhung aufweisende Hülse und einen mit der Hülse verbundenen einen Bolzenschaft und einen Bolzenkopf aufweisenden Bolzen, wobei der Bolzen mit seinem Bolzenschaft in Längsrichtung in der Durchgangsöffhung der Hülse verpresst ist, der Bolzen mit seinem Bolzenkopf in einem an einem stirnseitigen Ende der Hülse angeordneten Rücksprung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse mit ihrer an dem stirnseitigen Ende liegenden Stirnfläche stoffschlüssig mit dem Anschlussteil verbunden ist.

Description

Elektrische Verbindung für Kraftfahrzeugleitung
Der Gegenstand betrifft eine elektrische Verbindung, insbesondere eine Verbindung zwischen einem Anschlussteil und einem Flachteil. In der elektrischen Verbindungstechnik, insbesondere in automotiven Anwendungen, ist es üblich, lösbare Verbindungen zwischen zwei elektrischen Leitern über einen an einen der Leiter angeordneten Bolzen zu realisieren. Ein Bolzen ist dabei auf einer ebenen Oberfläche eines der Leiter angeordnet und dient zum Verschrauben mit dem anderen Leiter. Die Anordnung eines Bolzens an einem Leiter kann einerseits als Durchsteckbolzen durch eine Bohrung in dem Leiter oder als Schweißbolzen erfolgen. Ein Schweißbolzen wird dabei auf einer flachen Oberfläche eines Leiters, beispielsweise mittels Reibschweißen, insbesondere Rotationsreibschweißen, verschweißt Anschließend kann der zweite Leiter auf den verschweißten Bolzen aufgesteckt und mit dem ersten Leiter über eine an dem Bolzen angeschraubte Mutter verschraubt werden. Die Leiter werden über die Anpresskraft der Mutter gegeneinander gepresst und ein elektrisch leitender Pfad zwischen den Leitern bildet primär über ihre unmittelbare Kontaktfläche als auch über den Bolzen.
Der Leiter, auf den der Bolzen aufgeschweißt ist, ist in der Regel ein Flachteil, insbesondere ein Flachleiter oder ein elektrisches Anbauteil mit einer flachen Oberfläche. Im Bereich der Energieleitungert werden in der Regel Kupferleiter eingesetzt. Aluminium Leiter sind ebenfalls möglich. Um am Übergang zwischen dem Leiter und dem Bolzen Kontaktkorrosion zu vermeiden und so eine langlebige stabile Verbindung zu gewährleisten, wird der Bolzen in der Regel aus dem gleichen Material gefertigt, wie der Leiter. Bei Alu Verbindungen sollten die Verbindung gegenüber
Umwelteinflüssen geschützt werden, so dass sie gegenüber Kontaktkorrosion geschützt sind. Dies ist in der Regel Kupfer, so dass sowohl Bolzen als auch Leiter aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gebildet sind. Zwar hat Kupfer eine sehr gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, was für die Verbindung an sich vorteilhaft ist, jedoch ist Kupfer relativ duktil. Das bedeutet, dass beim Verschrauben des zweiten Leiters über den Bolzen mit dem ersten Leiter das Anzugmoment der Mutter nicht zu groß werden darf. Ist ein hohes Anzugmoment gefordert, besteht stets die Gefahr, dass sich das Gewinde des Bolzens abschert. Auch bei dynamischen Belastungen im Dauerbetrieb können derartige Scherkräfte an dem Gewinde auftreten, dass dieses abschert. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Kupfer problematisch.
Dem Gegenstand lag somit die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindung zur Verfügung zu stellen, welche bei gleichbleibender elektrischer Güte erhöhte mechanische Anforderung erfüllt. Diese Aufgabe wird durch eine Verbindung nach Anspruch 1 gelöst.
Die Verbindung umfasst zumindest ein Anschlussteil. Ein solches Anschlussteil kann als Band oder Blech geformt sein. Das Anschlussteil ist dabei insbesondere ein Flachleiter oder ein flacher Bereich eines Rundleiters. Beispielsweise kann ein Rundleiter an einer Stirnseite oder in seinem Verlauf abgeflacht sein. Die Abflachung kann beispielsweise durch Schmieden, Stauchen oder dergleichen eingebracht sein.
Auch ist es möglich, dass das Anschlussteil nicht aus einem Vollmaterial, insbesondere einer einzigen Litze eines Leiters gebildet ist, sondern auch aus einem Geflecht oder Gewebe oder einem Multilitzenleiter. Hierbei kann in das Geflecht, Gewebe oder die Litzen durch entsprechende Umformungs verfahren wie Stauchen, Pressen, Schweißen oder dergleichen ein flacher Bereich geformt werden. An einem Gewebeband kann durch beispielsweise Schweißen und/oder Kompaktieren ein im Wesentlichen einschlussfreier Bereich geformt werden, der sich wie ein Vollmaterial bearbeiten lässt, insbesondere auf dem eine Hülse aufgebracht werden kann. Für eine elektrische Verbindung des Anschlussteils mit einem weiteren Anschlussteil, beispielsweise einem Leiter oder dergleichen, wird nun vorgeschlagen, dass eine elektrisch leitfähige, insbesondere metallische Hülse vorgesehen ist Die Hülse ist mit dem Anschlussteil stoffschlüssig verbunden. Die Hülse hat eine in ihrer Längsrichtung verlaufende Durchgangsöffhung. Die Hülse wird mit dem Anschlussteil insbesondere derart verbunden, dass die Längsrichtung der Hülse quer zur Längsrichtung des Anschlussteils verläuft. Insbesondere verläuft die Längsrichtung der Hülse parallel zur Flächennormalen der Fläche des Anschlussteils, auf welcher die Hülse aufgebracht wird.
Für eine mechanische Verbindung zwischen dem Anschlussteil und dem weiteren Anschlussteil, beispielsweise einem Leiter, ist neben der Hülse ein Bolzen vorgesehen. Der Bolzen ist mit der Hülse verbunden und weist einen Bolzenschaft und einen Bolzenkopf auf. Während die Hülse stoffschlüssig mit dem Anschlussteil verbunden ist, kann der Bolzen formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der
Hülse verbunden sein. Insbesondere liegt die äußere Mantelfläche des Bolzenschaftes in unmittelbarem Kontakt an der inneren Mantelfläche der Durchgangsöffnung an. Hierbei ist es möglich, dass beim Einschieben des Bolzens in die Durchgangsöffhung ein Kraft-/oder Formschluss gebildet wird. Insbesondere kann der Bolzen auch derart in die Durchgangsöffhung getrieben werden, dass sich der Querschnitt der Durchgangsöffnung durch das Eintreiben des Bolzens gegenüber seinem Ursprungszustand verändert. Der Bolzen verformt dabei die innere Mantelfläche der Durchgangsöffhung plastisch. Die Hülse hat an ihrem einen stirnseitigen Ende ein Rücksprung, welcher zur
Aufnahme des Bolzenkopfes gebildet ist. Wenn der Bolzen in die Hülse eingeschoben ist, d.h. mit seinem Bolzenschaft in der Durchgangsöffnung eingeschoben ist, liegt der Bolzenkopf im Rücksprung an dem stirnseitigen Ende. Der Rücksprung hat eine Erstreckung in Längsrichtung in die Hülse hinein, welche bevorzugt größer ist, als die Erstreckung des Bolzenkopfes in Längsrichtung des Bolzens. Somit wird der Bolzenkopf vollständig in dem Rücksprung aufgenommen. Die Hülse ist anschließend mit ihrer an dem stirnseitigen Ende liegenden Stirnfläche stoffschlüssig mit dem Arischlussteil verbunden. Durch den Rücksprung wird der Bolzen vollständig in der Hülse aufgenommen und die an dem stirnseitigen Ende liegende Stirnfläche kann plan sein. Die durch diese Stirnfläche gebildete Ebene dient als Anschlussebene zur stoffschlüssigen Verbindung mit dem Anschlussteil.
Der so in der Hülse aufgenommene Bolzen dient zur Kraftaufnahme einer Anzugskraft beim Verklemmen des zweiten Anschlussteils zwischen der dem Rücksprung gegenüberliegenden Stirnseite der Hülse und einer an dem Bolzen angeschraubten Mutter. Ein elektrischer Pfad zwischen den dann verschraubten Anschlussteilen erfolgt von dem gegenständlichen Anschlussteil über die Hülse auf das mit der Hülse verklemmte zweite Anschlussteil. Das zweite Anschlussteil kann entsprechend der obigen Ausführungen zum ersten Anschlussteil gebildet sein, wobei in der Abflachung oder in dem flachen Bereich eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, in die der Bolzen mit seinem Bolzenschaft eingesteckt werden kann.
Der Bolzen zusammen mit der Hülse bildet somit ein Befestigungsmittel für ein zweites Anschlussteil an dem ersten Anschlussteil.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Bolzen mit seinem kragenförmig, radial nach außen auskragenden Bolzenkopf zumindest teilweise umlaufend an einer umlaufenden Schulter in dem Rücksprung der Hülse gelagert ist. Die Schulter ist in der Art eines Falzes im Rücksprung der Hülse gebildet. Der Bolzenkopf ragt radial zur Längsrichtung des Bolzens nach außen, insbesondere umlaufend. Der Querschnitt des Bolzenkopfes ist bevorzugt rund, kann aber auch mehreckig, insbesondere sechs- oder achteckig sein. Der Querschnitt des Rücksprungs kann an den Querschnitt des Bolzens angepasst sein. Insbesondere bei einem mehreckigen Bolzenkopf kann hierdurch der Bolzen in der Hülse gegenüber einem um die Längsachse laufenden Drehmoment gesichert sein. Hierdurch kann ein
Verschrauben eines Anschlussteils mit der Hülse über den Bolzen vereinfacht sein. Der an dem stirnseitigen Ende der Hülse angeordnete Rücksprung umschließt die Durchgangsöffnung bevorzugt vollständig. Somit kann der Bolzenkopf vollständig in den Rücksprung eingesteckt werden und der Bolzenkopf ragt nicht mehr über das stirnseitige Ende der Hülse hinaus.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Bolzenschaft mit seinem Schaffende an einem zum Rücksprung distalen Ende der Hülse aus der Durchgangsöffnung heraus ragt. Dieses herausragende Ende dient zur Befestigung eines zweiten Anschlussteils an der Hülse und mithin dem ersten Anschlussteil. Der
Bolzenschaft kann einen einheitlichen Querschnitt über seine Längsachse haben oder unterschiedliche Querschnitte. So ist es möglich, dass der Bolzenschaft in dem Bereich, in dem er in die Durchgangsöffnung eingesteckt ist, Bereiche mit unterschiedlichen radialen Auskragungen aufweist. Die Durchgangsöffnung kann hierzu korrespondierend sein und insbesondere einen korrespondierenden Öffnungsquerschnitt haben. Somit kann der Bolzenschaft im Bereich der Durchgangsöffnung formschlüssig aufgenommen sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein Schaftende des Bolzens ein Gewinde aufweist, insbesondere dass das Gewinde bis in die
Durchgangsöffnung hinein ragt. Über dieses Gewinde kann der Bolzen mit einem zweiten Anschlussteil verschraubt werden. Insbesondere kann mittels einer Mutter das zweite Anschlussteil gegen die Stirnseite der Hülse gepresst werden. Wie bereits erwähnt, kann der Bolzenschaft formschlüssig in der Durchgangsöffnung aufgenommen werden. Hierzu ist der Bolzen gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest abschnittsweise gerändelt. Der gerändelte Teil hat in Längsrichtung des Bolzenschafts verlaufende Vor- und Rücksprünge. Der gerändelte Teil des Bolzenschaftes ist bevorzugt mittels Presspassung in die Durchgangsöffnung eingepresst. Dabei kann ein plastisches Verformen der inneren Mantelfläche der Durchgangsöffnung erfolgen. Wie bereits erläutert, ist es bevorzugt, wenn der Bolzen in der Hülse verdrehsicher gelagert ist Dies kann insbesondere durch das Einpressen des Bolzenschaftes in die Durchgangsöffnung erfolgen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass der Bolzenkopf in Längsrichtung mit einem Abstand zu der Stirnfläche in dem Rücksprung angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, dass einerseits die Stirnfläche plan mit dem Anschlussteil verschweißt werden kann und andererseits im verschweißten Zustand der Bolzenkopf nicht im unmittelbaren Kontakt mit dem Anschlussteil ist.
Die Hülse ist insbesondere aus einem Kupferwerkstoff gebildet und der Bolzen aus Stahlwerkstoff. Vorzugsweise ist die Hülse aus einem Werkstoff gebildet, der duktiler ist, als der Werkstoff des Bolzens. Die Kombination Kupfer und Stahl hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt. Dadurch, dass der Bolzen weniger duktil ist als die Hülse, bietet er an seinem Gewinde auch einen höheren Widerstand gegenüber Abscheren des Gewindes beim Verschrauben, als wenn der Bolzen aus dem Werkstoff der Hülse geformt wäre. Der Bolzen kann somit mit einem höheren Anzugmoment verschraubt werden, insbesondere kann eine auf dem Gewinde des Bolzens aufgeschraubte Mutter mit einem höheren Anzugsmoment angezogen werden, als wenn der Bolzen aus dem Material der Hülse geformt wäre.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Hülse mit der an dem stirnseitigen Ende liegenden Stirnfläche mit dem Anschlussteil reibverschweißt, insbesondere vollständig reibverschweißt ist. Hierbei kann insbesondere ein
Rotationsreibschweißen verwendet werden. Die Hülse kann bevorzugt einen Bereich mit unterschiedlichen radialen Ausdehnungen aufweisen. Insbesondere kann der Außenquerschnitt mehreckig sein, so dass ein Reibschweißwerkzeug mit einem hohen Drehmoment ein Reibverschweißen ermöglicht. Die Hülse muss dabei nicht in dem Reibschweißwerkzeug mittels radial nach innen weisenden Anpresskräften gehalten werden, sondern vielmehr kann die Energie auf die äußere Mantelfläche der Hülse über den Formschluss zwischen Hülse und Reibschweißwerkzeug eingebracht werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass ein Verbindungsteil mit einer Öffnung über den Bolzenschaft gelegt ist. Das Verbindungsteil ist zuvor auch als zweites Anschlussteil beschrieben worden. Das Verbindungsteil kann entsprechend der obigen Beschreibung des ersten Anschlussteils gebildet sein. Insbesondere hat das Verbindungsteil einen flachen Bereich oder eine Abflachung mit der Öffnung. Mit einer an dem Bolzenschaft gelagerten Mutter kann das Verbindungsteil an der Hülse verklemmt werden. Hierbei kann die Mutter mit einem Anzugsmoment an dem
Bolzenschaft angeschraubt werden. Über die Mutter wird das Verbindungsteil mit der Hülse verklemmt. Das Verbindungsteil ist mit dem zum Rücksprung distalen Ende der Hülse in unmittelbarem Kontakt. Ein elektrischer Pfad zwischen Anschlussteil und Verbindungsteil wird unmittelbar über die Hülse gewährleistet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anschlussteil, die Hülse und der Bolzen sowie das Verbindungsteil in einem gemeinsamen Gehäuse gekapselt sind, wobei das Anschlussteil und das Verbindungsteil feuchtigkeitsdicht aus dem Gehäuse herausgeführt sind.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1a-d verschiedene Anschlussteile gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 2a, b Ansichten von Hülsen gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 3a-c Draufsichten auf stirnseitige Hülsen mit Rücksprüngen gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig.4 eine Ansicht eines Bolzens gemäß einem Ausführungsbeispiel; Fig. 5a, b Draufsichten auf Bolzenköpfe gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 6a-c Querschnitte von Bolzenschaften gemäß Ausführungsbeispielen;
Fig. 7a-c die Herstellung einer Verbindung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Fig. 1a zeigt ein erstes Anschlussteil gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Anschlussteil 2 ist im gezeigten Beispiel ein Flachleiter. Das Anschlussteil in allen hier vorgestellten Varianten kann aus einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein.
Das Anschlussteil 2 hat eine Längsachse 4, eine Hochachse 6 sowie eine Querachse 8. Das Anschlussteil 2 kann eine oder mehrere flache Anschlussflächen aufweisen, die insbesondere parallel zu einer durch zwei der Achsen 4-8 aufgespannten Ebene verläuft.
Das Anschlussteil 2 gemäß der Fig. 1b kann als Rundleiter geformt sein. An einem stirnseitigen Ende oder im Verlaufe des Leiters kann ein Anschlussbereich 10 vorgesehen sein. Der Anschlussbereich 10 kann als Abflachung gebildet sein.
Insbesondere ist der Anschlussbereich 10 durch Stauchen oder Pressen aus dem Rundleiter geformt.
Fig. 1c zeigt ein Anschlussteil 2 als Litzenleiter, wobei auch hier ein Anschlussbereich 10 stirnseitigen Ende geformt ist. Die Litzen können im Anschlussbereich 10 kompaktiert und insbesondere miteinander verschweißt oder verlötet sein.
Fig. 1d zeigt ein Anschlussteil 2 als Geflechtband. Der Anschlussbereich 10 kann im Verlauf des Geflechtsbands oder an einem stirnseitigen Ende geformt sein. Die Litzen des Geflechts können im Anschlussbereich 10 miteinander gefügt, insbesondere untereinander stoffschlüssig verbunden sein, beispielsweise mittels Ultraschallverschweißen oder Widerstandsschweißen. Die zu den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1a-d beschriebenen Ausgestaltungen können beliebig für verschiedene Anschlussteile 2 kombiniert werden. Zur Verbindung eines Anschlussteils 2 mit einem Verbindungsteil wird nunmehr eine Hülse vorgeschlagen.
Fig. 2a zeigt eine Hülse 12. Die Hülse 12 hat eine Längsachse 14. Die Hülse 12 hat eine Durchgangsöffnung 16. Die Durchgangsöffnung 16 erstreckt sich von einem ersten stirnseitigen Ende 18a hin zu einem zweiten stirnseitigen Ende 18b. Die Längsachse 14 erstreckt sich zwischen den beiden stirnseitigen Enden 18a, b. Im Bereich eines stirnseitigen Endes 18a hat die Hülse 12 einen Rücksprung 20. Der Rücksprung 20 ist bevorzugt umlaufend umrandet von der äußeren Mantelfläche der Hülse 12. Im Bereich des Rücksprungs 20, insbesondere zentrisch im Rücksprung 20 ist die Durchgangsöffnung 16 vorgesehen.
Fig. 2b zeigt die Hülse 12 in einem Längsschnitt Der Rücksprung 20 ist zu erkennen. Auch ist zu erkennen, dass die Hülse 12 den Rücksprung 20 umlaufend einfasst. Die Durchgangsöffnung 16 verläuft vom Rücksprung 20 hin zu dem stirnseitigen Ende 18b.
Die Hülse 12 ist bevorzugt aus einem Kupferwerkstoff oder Aluminiu mwerkstoff. Insbesondere ist Hülse 12 aus dem gleichen Werkstoff, wie das Anschlussteil 2. Werkstoffe können insbesondere Legierungen sein, so wie beispielsweise Messing als Kupferlegierung.
Die äußere Mantelfläche als auch der Querschnitt des Rücksprungs 20 sowie der Durchgangsöffnung 16 kann rund oder eckig, insbesondere kreisrund, elliptisch oder mehreckig geformt sein. Die Fig. 3a -c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele der Hülse in einer Draufsicht. In der Fig. 3a ist die äußere Mantelfläche der Hülse 12 achteckig. Der Rücksprung 20 ist in seinem Querschnitt hieran angepasst und ebenfalls achteckig. Innerhalb des Rücksprungs 20 ist die Durchgangsöffnung 16 mit einem runden Querschnitt angeordnet.
Fig. 3b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die äußere Mantelfläche der Hülse 12 als auch der Rücksprung 20 rund, insbesondere kreisrund sind. Die Durchgangsöffnung 16 innerhalb des Rücksprungs 20 ist hingegen sechseckig geformt.
Fig. 3c zeigt im Gegensatz zur Fig. 3b die Durchgangsöffnung 16 mit einem sternförmigen Querschnitt. Die unterschiedlichsten Formen sind miteinander kombinierbar.
Fig. 4 zeigt einen Bolzen 22. Der Bolzen 22 hat eine Längsachse 24. Der Bolzen 22 hat einen Bolzenkopf 26 sowie einen Bolzenschaft 28. Der Bolzenschaft 28 erstreckt sich entlang der Längsachse 24. Der Bolzenschaft 28 kann einen ersten Bereich 28a und einen zweiten Bereich 28b aufweisen. Der erste Bereich 28a wird vorzugsweise in die Durchgangsöffnung 16 eingeschoben und der zweite Bereich 28b ragt über das stirnseitige Ende 18b hinaus. Im Bereich 28a kann der Bolzenschaft 28 in Richtung der Längsachse 24 gerändelt sein, wohingegen der Bereich 28b der Bolzenschaft 28 ein Gewinde aufweisen kann. Der Bolzenkopf 26 kann in seinem Querschnitt, wie er in den Fig. 5a und b dargestellt ist, einem Querschnitt des Rücksprungs 20 angepasst sein. So zeigt Fig. 5a einen Bolzenkopf 26 mit einem achteckigen Querschnitt, wohingegen Fig. 5b einen Bolzenkopf 26 mit einem sternförmigen Querschnitt zeigt. Diese und andere Querschnitte sind denkbar. Die Querschnitte von Bolzenkopf 26 und Rücksprung 20 können kongruent zueinander sein, so dass der Bolzenkopf 26 formschlüssig im
Rücksprung 20 aufgenommen werden kann. Dieser Formschluss führt zu einer Verdrehsicherung des Bolzens 22 in der Durchgangsöffnung 16, so dass der Bolzen 22 an der Hülse 12 über das Gewinde im Bereich 28b verschraubt werden kann.
Neben verschiedenen Querschnitten des Bolzenkopfes gemäß den Fig. 5a, b kann auch der Bolzenschaft 28, insbesondere im Bereich 28a ein Querschnitt aufweisen, der nicht kreisrund ist. So zeigt Fig. 6a einen Bolzenschaft 22 im Bereich 28a, der oval ist. Fig. 6b zeigt einen Bolzenschaft 22 in einem Querschnitt im Bereich 28a, der dreieckig ist und Fig. 6c zeigt einen entsprechenden viereckigen Querschnitt. Die. Durchgangsöffnung 16 als auch der Querschnitt des Bolzenschaftes 22 im Bereich
28a kann kongruent zueinander sein. Auch ist es möglich, dass die Rändelung im Bereich 28a so ist, dass ihr maximaler Durchmesser etwas größer ist, als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 16, so dass wenn der Bolzen 22 in die Durchgangsöffnung 16 geschoben wird, eine Presspassung zwischen dem Bolzen 26 im Bereich 28a und der Durchgangsöffnung 16 gebildet wird. Hierbei kann die Rändelung zu einer plastischen Verformung der inneren Mantelfläche der Durchgangsöffnung 16 führen.
Die Fig. 7a-c zeigen das Herstellen einer gegenständlichen Verbindung. Zunächst (Fig. 7a) wird der Bolzen 22 in die Hülse 12 eingeschoben, so dass der Bolzenkopf 26 im
Rücksprung 20 versenkt wird. Der Bolzenschaft 28 ist mit seinem Bereich 28a innerhalb der Durchgangsöffnung 16, wohingegen der Bolzenschaft 28 in seinem Bereich 28b aus dem stirnseitigen Ende 18b der Hülse 12 hinausragt. Nachdem der Bolzen 22 in die Durchgangsöffnung 16 eingeschoben wurde , wird die Hülse 12 mit dem Anschlussteil 2 im Bereich des stirnseitigen Endes 18a stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt (Fig 7b). Hierbei kann ein Schweißwerkzeug die Hülse 12 mittels Reibschweißen gegen den Anschlussbereich 10 pressen und durch die eingebrachte Rotationsenergie ein Aufschmelzen der Fügepartner bewirken. Auch kann ein Widerstandsschweißen erfolgen. Nachdem die Hülse 12 auf dem Anschlussteil 2 verschweißt wurde, kann ein Verbindungsteil 30, welches entsprechend einem hier beschriebenen Anschlussteil oder formabweichend hiervon geformt sein kann, an dem Bolzen 22 befestigt, insbesondere verschraubt werden. Das Verbindungsteil 30 ist insbesondere ein Kabel, insbesondere wie es in den Fig. 1a-d beschrieben ist.
Das Verbindungsteil 30 hat eine Durchgangsöffnung 32. Mit der Durchgangsöffnung 32 wird das Verbindungsteil 30 auf den Bolzen 22, insbesondere den Bolzenschaft 28 im Bereich 28b aufgesteckt. Anschließend wird eine Mutter 34 an den Bolzen 22 angeschraubt. Beim Verschrauben presst die Mutter 34 das Verbindungsteil 30 gegen das stirnseitige Ende 18b der Hülse 12.
Der Bolzen 22 ist bevorzugt aus einem härteren Material geformt als die Hülse 12. Dies führt dazu, dass die Mutter 34 mit einem höheren Anzugsmoment verschraubt werden kann, als wenn der Bolzen 22 aus dem Werkstoff der Hülse 12 geformt wäre. Die Hülse 12 ist insbesondere aus einem Kupferwerkstoff oder Aluminiumwerkstoff und der Bolzen 22 aus einem Stahlwerkstoff.
Eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbindungsteil 30 und dem Anschlussteil 2 erfolgt insbesondere über die Hülse 12. Der Bolzen 22 dient bevorzugt der mechanischen Fixierung des Verbindungsteils 30 an der Hülse 12, welche ihrerseits wiederum im Bereich des stirnseitigen Endes 18a stoffschlüssig mit dem Anschlussteil 2 gefügt ist.
Bezugszeichenliste
2 Anschlussteil 4 Längsachse
6 Hochachse 8 Querachse
10 Anschlussbereich 12 Hülse 14 Längsachse
16 Durchgangsöffnung 18a, b stirnseitiges Ende 20 Rücksprung
22 Bolzen 24 Längsachse
26 Bolzenkopf
28 Bolzenschaft
28a, b Bereich 30 Verbindungsteil 32 Durchgangsöffnung
34 Mutter

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verbindung umfassend, ein Anschlussteil, eine mit dem Anschlussteil stoffschlüssig verbundene, eine in Längsrichtung verlaufende Durchgangsöffnung aufweisende Hülse und einen mit der Hülse verbundenen einen Bolzenschaft und einen Bolzenkopf aufweisenden Bolzen, wobei der Bolzen mit seinem Bolzenschaft in Längsrichtung in der Durchgangsöffnung der Hülse verpresst ist, der Bolzen mit seinem Bolzenkopf in einem an einem stirnseitigen Ende der Hülse angeordneten Rücksprung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse mit ihrer an dem stirnseitigen Ende liegenden Stirnfläche stoffschlüssig mit dem Anschlussteil verbunden ist
2. Verbindungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen mit seinem kragenförmig, radial nach außen auskragenden Bolzenkopf zumindest teilweise umlaufend an einer umlaufenden Schulter in dem Rücksprung der Hülse gelagert ist.
3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der an dem stirnseitigen Ende der Hülse angeordnete Rücksprung die Durchgangsöffnung der Hülse umschließt.
4. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenschaft an einem zum Rücksprung distalen Ende der Hülse mit seinem Schaftende aus der Durchgangsöffnung heraus ragt.
5. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaftende des Bolzen ein Gewinde aufweist, insbesondere dass das Gewinde bis in die Durchgangsöffnung ragt.
6. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenschaft zumindest abschnittsweise gerändelt ist und der gerändelte Teil in Presspassung in der Durchgangsöffnung eingepresst ist
7. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen verdrehsicher in der Durchgangsöffnung eingepresst ist
8. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenkopf in Längsrichtung mit einem Abstand zu der Stirnfläche in dem Rücksprung angeordnet ist
9. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse aus einem Kupferwerkstoff gebildet ist und/oder dass der Bolzen aus Stahl gebildet ist.
10. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse mit der an dem stirnseitigen Ende liegenden Stirnfläche mit dem Anschlussteil reibverschweißt ist, insbesondere vollflächig reibverschweißt ist, insbesondere rotationsreibverschweißt ist.
11. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsteil mit einer Öffnung über den Bolzenschaft gelegt ist und mit einer an dem Bolzenschaft gelagerten Mutter an der Hülse verklemmt ist, so dass das Verbindungsteil mit dem zum Rücksprung distalen Ende der Hülse unmittelbar in Kontakt ist.
12. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil, die Hülse, der Bolzen und das Verbindungsteil in einem gemeinsamen Gehäuse gekapselt sind, wobei das Anschlussteil und das Verbindungsteil feuchtigkeitsdicht aus dem Gehäuse heraus geführt sind.
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