EP4208920B1 - Elektrische verbindung für kraftfahrzeugleitung - Google Patents

Elektrische verbindung für kraftfahrzeugleitung

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EP4208920B1
EP4208920B1 EP21743105.5A EP21743105A EP4208920B1 EP 4208920 B1 EP4208920 B1 EP 4208920B1 EP 21743105 A EP21743105 A EP 21743105A EP 4208920 B1 EP4208920 B1 EP 4208920B1
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EP
European Patent Office
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bolt
sleeve
connecting part
opening
recess
Prior art date
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EP21743105.5A
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English (en)
French (fr)
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EP4208920A1 (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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Publication of EP4208920A1 publication Critical patent/EP4208920A1/de
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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 matter concerns an electrical connection, in particular a connection between a terminal part and a flat part.
  • a stud attached to one of the conductors In electrical connection technology, particularly in automotive applications, it is common to create detachable connections between two electrical conductors using a stud attached to one of the conductors.
  • This stud is positioned on a flat surface of one of the conductors and serves to be screwed to the other conductor.
  • the stud can be attached to a conductor either as a through-bolt through a hole in the conductor or as a weld stud.
  • a weld stud is welded to a flat surface of a conductor, for example, by friction welding, especially rotary friction welding.
  • the second conductor can then be slipped onto the welded stud and screwed to the first conductor using a nut attached to the stud. The clamping force of the nut presses the conductors against each other, creating an electrically conductive path between them primarily through their direct contact surface and also through the stud.
  • the conductor to which the bolt is welded is typically a flat component, especially a flat wire or an electrical component with a flat surface. Copper conductors are generally used in power lines. Aluminum conductors are also possible. To prevent contact corrosion at the interface between the conductor and the bolt, and thus ensure a durable and stable connection, the bolt is usually made of the same material as the conductor. For aluminum connections, the joint must be protected from environmental influences to prevent contact corrosion. This is typically achieved with copper, so both the bolt and the conductor are made of copper or a copper alloy.
  • the WO 2009/098412 A2 discloses a prior art compound according to the preamble of claim 1.
  • the object was therefore based on the task of providing an electrical connection which meets increased mechanical requirements while maintaining the same electrical quality.
  • connection includes at least one connecting part.
  • a connecting part can be in the form of a strip or sheet metal.
  • the connecting part is, in particular, a flat conductor or a flat section of a round conductor.
  • a round conductor may be flattened at one end or along its length. The flattening can be achieved, for example, by forging, upsetting, or similar processes.
  • the connecting element is not made of a solid material, in particular a single strand of a conductor, but also of a braid, fabric, or multi-strand conductor.
  • a flat area can be formed into the braid, fabric, or strands by appropriate forming processes such as upsetting, pressing, welding, or the like.
  • a substantially inclusion-free area can be formed by welding and/or compacting, which can then be processed like a solid material, in particular one onto which a sleeve can be applied.
  • an electrically conductive, in particular metallic, sleeve be provided.
  • the sleeve is bonded to the terminal part by a material bond.
  • the sleeve has a through-opening extending in its longitudinal direction.
  • the sleeve is connected to the terminal part in such a way that the longitudinal direction of the sleeve runs transversely to the longitudinal direction of the terminal part.
  • the longitudinal direction of the sleeve runs parallel to the surface normal of the surface of the terminal part on which the sleeve is mounted.
  • a bolt is provided next to the sleeve.
  • the bolt is connected to the sleeve and has a bolt shank and a bolt head. While the sleeve is bonded to the connecting part by a material bond, the bolt shank is pressed longitudinally into the through-opening of the sleeve.
  • the outer surface of the bolt shank is in direct contact with the inner surface of the through-opening. In this way, a force-fit or form-fit is possible when the bolt is inserted into 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. The bolt plastically deforms the inner surface of the through-opening.
  • the sleeve has a recess at one of its end faces, which is designed to receive the bolt head.
  • the bolt head rests in the recess at the end face.
  • the recess extends longitudinally into the sleeve, preferably extending further than the bolt head itself. Thus, the bolt head is completely enclosed within the recess.
  • the sleeve is then metallurgically bonded to the connecting part via its end face.
  • the recessed design ensures the bolt is fully received within the sleeve, allowing the end face to be flat.
  • the plane formed by this end face serves as the connection surface for the metallurgical bond with the connecting part.
  • the bolt thus inserted into the sleeve, serves to absorb the tightening force when clamping the second connector between the end face of the sleeve opposite the recess and a nut screwed onto the bolt.
  • An electrical path between the then screwed-together connectors runs from the connector in question, through the sleeve, to the second connector clamped to the sleeve.
  • the second connector can be formed according to the above descriptions of the first connector, with a through-hole provided in the flattened or flat area into which the bolt, with its shank, can be inserted.
  • the bolt together with the sleeve thus forms a fastening means for a second connecting part to the first connecting part.
  • the bolt with its collar-shaped bolt head projecting radially outwards, is supported at least partially circumferentially by a circumferential shoulder in the recess of the sleeve.
  • the shoulder is formed in the recess of the sleeve in the manner of a fold.
  • the bolt head projects radially outwards to the longitudinal direction of the bolt, particularly circumferentially.
  • the cross-section of the bolt head is preferably round, but can also be polygonal, particularly hexagonal or octagonal.
  • the cross-section of the recess can be adapted to the cross-section of the bolt. Particularly with a polygonal bolt head, this can secure the bolt in the sleeve against a torque acting around the longitudinal axis. This can simplify the screwing of a connecting part to the sleeve via the bolt.
  • the recess located at the end face of the sleeve preferably completely encloses the through-hole. This allows the bolt head to be fully inserted into the recess, and the bolt head no longer protrudes beyond the end face of the sleeve.
  • the bolt shank protrudes from the through-hole at an end of the sleeve distal to the recess. This protruding end serves to attach a second connecting part to the sleeve and thus to the first connecting part.
  • the bolt shank can have a uniform cross-section along its longitudinal axis or different cross-sections.
  • the bolt shank can have areas with different radial projections in the region where it is inserted into the through-hole.
  • the through-hole can correspond to these projections and, in particular, have a corresponding opening cross-section.
  • the bolt shank can be positively engaged in the region of the through-hole.
  • one end of the bolt shaft has a thread, in particular that the thread extends into the through-hole.
  • the bolt can be screwed to a second connecting part via this thread.
  • the second connecting part can be pressed against the end face of the sleeve by means of a nut.
  • the bolt shank can be positively engaged in the through-hole.
  • the bolt is knurled, at least in sections, according to one embodiment.
  • the knurled portion has projections and recesses extending longitudinally along the bolt shank.
  • the knurled portion of the bolt shank is pressed into the through-hole by means of an interference fit. This can result in plastic deformation of the inner surface of the through-hole.
  • the bolt is mounted in the sleeve in a rotationally secure manner. This can be achieved in particular by pressing the bolt shank into the through-hole.
  • the bolt head be arranged longitudinally at a distance from the end face in the recess. This ensures that, on the one hand, the end face can be welded flush with the connecting part, and on the other hand, that the bolt head is not in direct contact with the connecting part when welded.
  • the sleeve is preferably made of a copper alloy, and the bolt of a steel alloy.
  • the sleeve is made of a material that is more ductile than the bolt.
  • the combination of copper and steel has proven advantageous. Because the bolt is less ductile than the sleeve, its threads offer greater resistance to shearing during tightening than if the bolt were made of the same material as the sleeve. The bolt can therefore be tightened with a higher torque; in particular, a nut screwed onto the bolt's threads can be tightened with a higher torque than if the bolt were made of the same material as the sleeve.
  • the sleeve be friction-welded, and in particular completely friction-welded, to the connecting part at its end face.
  • Rotary friction welding can be used for this purpose.
  • the sleeve can preferably have a region with different radial dimensions.
  • the outer cross-section can be polygonal, so that a friction welding tool with high torque enables friction welding.
  • the sleeve does not need to be held in the friction welding tool by means of radially inward-directed contact forces; rather, the energy can be transferred to the outer surface of the sleeve.
  • the sleeve is inserted via the positive locking mechanism between the sleeve and the friction welding tool.
  • a connecting element with an opening is placed over the bolt shaft.
  • This connecting element has previously been described as a second connecting element.
  • the connecting element can be formed according to the above description of the first connecting element.
  • the connecting element has a flat area or a flattened section with the opening.
  • the connecting element is clamped to the sleeve by a nut mounted on the bolt shaft.
  • the nut can be screwed onto the bolt shaft with a tightening torque.
  • the connecting element is clamped to the sleeve via the nut.
  • the connecting element is in direct contact with the distal end of the sleeve, towards the retraction. An electrical path between the connecting element and the connecting element 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, wherein the connecting part and the connecting part are led out of the housing in a moisture-proof manner.
  • FIG. 1a shows a first connection part according to an exemplary embodiment.
  • Connection part 2 is a flat conductor in the example shown.
  • the connection part in all variants presented here can be made of a copper alloy or an aluminum alloy.
  • the connecting part 2 has a longitudinal axis 4, a vertical axis 6 and a transverse axis 8.
  • the connecting part 2 can have one or more flat connecting surfaces, which in particular run parallel to a plane spanned by two of the axes 4-8.
  • connection part 2 according to the Fig. 1b
  • the conductor can be shaped as a round conductor.
  • a connection area 10 can be provided at one end or along the conductor.
  • the connection area 10 can be formed as a flattened section. In particular, the connection area 10 is formed from the round conductor by upsetting or pressing.
  • connection part 2 is shown as a stranded conductor, with a connection area 10 also formed at the end face.
  • the strands can be compacted in the connection area 10 and, in particular, welded or soldered together.
  • Fig. 1d Figure 2 shows a connecting part 2 as a braided band.
  • the connecting area 10 can be formed along the braided band or at an end face.
  • the strands of the braid can be joined together in the connecting area 10, in particular bonded to each other, for example by means of Ultrasonic welding or resistance welding.
  • the embodiments shown in the examples are described below.
  • Fig. 1a-d The described configurations 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.
  • FIG. 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 end face 18a to a second end face 18b.
  • the longitudinal axis 14 extends between the two end faces 18a and 18b.
  • the sleeve 12 has a recess 20.
  • the recess 20 is preferably surrounded by the outer surface of the sleeve 12.
  • the through-opening 16 is provided in the region of the recess 20, particularly centrally within the recess 20.
  • FIG. 2b Figure 1 shows the sleeve 12 in a longitudinal section.
  • the recess 20 is visible. It is also evident that the sleeve 12 completely surrounds the recess 20.
  • the through-opening 16 extends from the recess 20 to the end face 18b.
  • the sleeve 12 is preferably made of a copper or aluminum alloy.
  • the sleeve 12 is made of the same material as the connecting part 2.
  • Materials can be alloys, such as brass as a copper alloy.
  • the outer surface of the lateral surface as well as the cross-section of the recess 20 and the passage opening 16 can be round or angular, in particular circular, elliptical or polygonal.
  • the diagram shows various embodiments of the sleeve in a top view.
  • Fig. 3a The outer surface of the sleeve 12 is octagonal.
  • the recess 20 is adapted to this in its cross-section and is also octagonal.
  • the through-opening 16 with a round cross-section is arranged within the recess 20.
  • Figure 1 shows another embodiment in which the outer surface of the sleeve 12 and the recess 20 are round, in particular circular.
  • the through-opening 16 within the recess 20, however, is hexagonal.
  • Fig. 3c shows in contrast to the Fig. 3b
  • the through-opening 16 has a star-shaped cross-section. A wide variety of shapes can be combined with one another.
  • FIG. 4 Figure 1 shows a bolt 22.
  • 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 region 28a and a second region 28b.
  • the first region 28a is preferably inserted into the through-opening 16, and the second region 28b projects beyond the end face 18b.
  • region 28a the bolt shank 28 can be knurled in the direction of the longitudinal axis 24, whereas region 28b of the bolt shank 28 can be threaded.
  • the bolt head 26 can be described in its cross-section as shown in the Fig. 5a and b As shown, it should be adapted to a cross-section of the setback 20. Thus, it shows Fig. 5a a bolt head 26 with an octagonal cross-section, whereas Fig. 5b Figure 26 shows a bolt head 26 with a star-shaped cross-section. This and other cross-sections are conceivable.
  • the cross-sections of the bolt head 26 and the recess 20 can be congruent with each other, so that the bolt head 26 can be positively engaged in the recess 20. This positive engagement leads to a Anti-rotation device for the bolt 22 in the through-opening 16, so that the bolt 22 can be screwed onto the sleeve 12 via the thread in area 28b.
  • the bolt shaft 28, particularly in region 28a can also have a cross-section that is not circular. This is shown in the figure below.
  • Fig. 6a a bolt shaft 22 in area 28a, which is oval.
  • Fig. 6b shows a bolt shaft 22 in a cross-section in the area 28a, which is triangular and
  • Fig. 6c shows a corresponding square cross-section.
  • the through-hole 16 and the cross-section of the bolt shank 22 in region 28a can be congruent to each other. It is also possible that the knurling in region 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 inserted into the through-hole 16, an interference fit is formed between the bolt 26 in region 28a and the through-hole 16. In this case, the knurling can lead to plastic deformation of the inner surface of the through-hole 16.
  • Fig. 7a-c demonstrate the creation of a tangible connection.
  • the bolt 22 is inserted into the sleeve 12 so that the bolt head 26 is recessed in the recess 20.
  • the bolt shank 28 is located with its section 28a within the through-opening 16, whereas the bolt shank 28 protrudes from the end face 18b of the sleeve 12 in its section 28b.
  • the sleeve 12 is joined to the connecting part 2 in the area of the end face 18a by a material bond, in particular by welding ( Fig 7b
  • a welding tool can press the sleeve 12 against the connection area 10 by means of friction welding, and the introduced rotational energy can cause the joining partners to melt. Resistance welding can also be performed.
  • a connecting part 30 which may be shaped according to a connecting part described herein or in a different form, can be attached to the bolt 22, in particular by screwing it on.
  • the connecting part 30 is in particular a cable, especially as described in the Fig. 1a-d is described.
  • the connecting part 30 has a through-opening 32.
  • the connecting part 30 is placed onto the bolt 22, specifically the bolt shaft 28 in area 28b, via the through-opening 32.
  • a nut 34 is then screwed onto the bolt 22. When tightened, the nut 34 presses the connecting part 30 against the end face 18b of the sleeve 12.
  • the bolt 22 is preferably made of a harder material than the sleeve 12. This allows the nut 34 to be tightened with a higher torque than if the bolt 22 were made of the same material as the sleeve 12.
  • the sleeve 12 is preferably made of a copper or aluminum alloy, and the bolt 22 of a steel alloy.
  • connection between the connecting part 30 and the terminal part 2 is made in particular via the sleeve 12.
  • the bolt 22 preferably serves for the mechanical fixing of the connecting part 30 to the sleeve 12, which in turn is joined to the terminal part 2 in the area of the end face 18a by a material bond.

Landscapes

  • Connection Of Plates (AREA)

Description

  • 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 Energieleitungen 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.
  • Die WO 2009/098412 A2 offenbart eine Verbindung des Standes der Technik gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • 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 Umformungsverfahren 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 Durchgangsöffnung. 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, ist der Bolzen mit seinem Bolzenschaft in Längsrichtung in der Durchgangsöffnung der Hülse verpresst. Erfindungsgemäß 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 Durchgangsöffnung ein Kraft-/oder Formschluss gebildet wird. Insbesondere kann der Bolzen auch derart in die Durchgangsöffnung 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 Durchgangsöffnung 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 Anschlussteil 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 Schaftende 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 der Erfindung 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 ist das Verbindungsteil an der Hülse verklemmt. 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 der Erfindung 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 Aluminiumwerkstoff. 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 (10)

  1. Verbindung umfassend,
    - ein Anschlussteil (2),
    - eine mit dem Anschlussteil (2) stoffschlüssig verbundene, eine in Längsrichtung (4) verlaufende Durchgangsöffnung (16) aufweisende Hülse (12) und
    - einen mit der Hülse (12) verbundenen einen Bolzenschaft (28) und einen Bolzenkopf (26) aufweisenden Bolzen (22), wobei
    - der Bolzen (22) mit seinem Bolzenschaft (28) in Längsrichtung (4) in der Durchgangsöffnung (16) der Hülse (12) verpresst ist,
    - der Bolzen (22) mit seinem Bolzenkopf (26) in einem an einem stirnseitigen Ende der Hülse (12) angeordneten Rücksprung angeordnet ist, wobei
    - die Hülse (12) mit ihrer an dem stirnseitigen Ende liegenden Stirnfläche stoffschlüssig mit dem Anschlussteil (2) verbunden ist, wobei,
    - ein Verbindungsteil (30) mit einer Öffnung über den Bolzenschaft (28) gelegt ist und mit einer an dem Bolzenschaft (28) gelagerten Mutter an der Hülse (12) verklemmt ist, so dass das Verbindungsteil (30) mit dem zum Rücksprung distalen Ende der Hülse (12) unmittelbar in Kontakt ist
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Anschlussteil (2), die Hülse (12), der Bolzen (22) und das Verbindungsteil (30) in einem gemeinsamen Gehäuse gekapselt sind, wobei das Anschlussteil (2) und das Verbindungsteil (30) feuchtigkeitsdicht aus dem Gehäuse heraus geführt sind.
  2. Verbindung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Bolzen (22) mit seinem kragenförmig, radial nach außen auskragenden Bolzenkopf (26) zumindest teilweise umlaufend an einer umlaufenden Schulter in dem Rücksprung der Hülse (12) gelagert ist.
  3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der an dem stirnseitigen Ende der Hülse (12) angeordnete Rücksprung die Durchgangsöffnung (16) der Hülse (12) umschließt.
  4. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Bolzenschaft (28) an einem zum Rücksprung distalen Ende der Hülse (12) mit seinem Schaftende aus der Durchgangsöffnung (16) heraus ragt.
  5. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass ein Schaftende des Bolzen (22) ein Gewinde aufweist, insbesondere dass das Gewinde bis in die Durchgangsöffnung (16) ragt.
  6. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Bolzenschaft (28) zumindest abschnittsweise gerändelt ist und der gerändelte Teil in Presspassung in der Durchgangsöffnung (16) eingepresst ist.
  7. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Bolzen (22) verdrehsicher in der Durchgangsöffnung (16) eingepresst ist.
  8. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Bolzenkopf (26) in Längsrichtung (4) mit einem Abstand zu der Stirnfläche in dem Rücksprung angeordnet ist.
  9. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Hülse (12) aus einem Kupferwerkstoff gebildet ist und/oder dass der Bolzen (22) 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 rotationsreibverschweißt ist.
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