WO2019179650A1 - Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen einem elektrischen anschlusselement für ein kraftfahrzeugbordnetz und einem kabel des kraftfahrzeugbordnetzes - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen einem elektrischen anschlusselement für ein kraftfahrzeugbordnetz und einem kabel des kraftfahrzeugbordnetzes Download PDF

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    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding
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    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0214—Resistance welding

Definitions

  • the subject matter relates to a method for producing a connection between an electrical connection element for a motor vehicle electrical system and a cable of the motor vehicle electrical system.
  • the subject matter further relates to a cable as well as the use of such a cable.
  • Main power line which is directly connected to the positive pole of the battery to realize electrical outlets to consume. Due to the large number of electrical consumers to be connected in a vehicle electrical system is a wide
  • Cable cross-sections are connected to the distribution network. Groups of consumers often need to be secured by a common fuse, on the other hand, it is also necessary, starting from the main power line to provide a plurality of each hedged strands.
  • the tap of electrical energy from the main energy line is not readily possible.
  • such a tap is each connected to a transition resistance and thus ohmic losses and on the other hand there is an increased risk of corrosion at the taps.
  • Partial elements are required on which the bolts can be welded, so that ultimately a contact element (such as a cable lug) can connect.
  • the object was the object of providing a method available with which a tap on a stranded conductor is particularly easy to implement.
  • the main battery line runs from the rear to the front of the vehicle. This can be done by an underground installation of the battery cable or by an interior installation of the battery cable.
  • Battery string can be realized with the help of the subject terminal console a plurality of electrical outlets in a particularly simple manner.
  • connection consoles on such conductors.
  • the cable is provided with a metallic stranded conductor.
  • the cable may be provided with an insulation or not.
  • the isolation can be removed first.
  • the non-insulated region of the cable that is to say the bare strands of the stranded conductor, which forms the core of the cable, can be led to a compression device.
  • the metallic stranded conductor is mechanically compacted.
  • the strands of the stranded conductor are pressed together.
  • the strands are bonded together during compression.
  • the result is preferably a material bond on the outer lateral surfaces of the strands.
  • By compacting a flat area is formed.
  • the area can also be considered as a connection area.
  • the strands are connected to each other by means of material connection. It forms a compact area in which the stiffness of the stranded wire compared to the non-compacted stranded wire is substantially increased.
  • Connection area for connecting a connection element serve.
  • Connecting element can thereby another cable, e.g. a flat conductor or a
  • Round conductor each made of solid material or stranded wire, a connecting bolt, a tap, a contact eye or sleeve or the like.
  • the connection element can be materially connected to the areal area.
  • the base material of the connecting element for example, aluminum can be used.
  • a harder material e.g., aluminum
  • connection element Copper alloy
  • connection element Copper alloy
  • the use of aluminum as a base material has the advantage that the corrosion resistance of the component and thus the interface between the strands and the connection element and ultimately the entire system increases significantly. Corrosion resistance can be further enhanced by additional coating of the terminal (e.g., nickel).
  • the areal area be compacted with a degree of compaction of between 70% and 100%, in particular with a degree of compaction of between 85% and 95%.
  • a degree of compaction of between 70% and 100% in particular with a degree of compaction of between 85% and 95%.
  • the strands form a nearly flat contact surface in this compacted state.
  • the areal area is compressed by welding the strands of the stranded conductor, in particular that the areal area is compacted by means of ultrasonic welding or by means of resistance welding.
  • welding the strands with each other is achieved that they do not move against each other during subsequent connection with the connection element and absorb welding energy.
  • resistance welding and concomitant compaction the surfaces which are attached to the
  • the surface used for welding of the welding tool used during compaction is profiled in a relief-like manner. As a result, areas are formed in the planar area, which are highly compacted and areas that are less compacted. The profile ensures that, at least in the higher compacted areas, the strands are welded together sufficiently well.
  • a relief-shaped profile embossed in the planar area when welding takes place at an angle to the longitudinal axis of the strands of the stranded conductor. Due to the angled course, in particular substantially perpendicular to the longitudinal axis of the strands or of the cable, it is achieved that the areal area is sufficiently compacted over its entire width. It is also achieved that external strands are included in the step of compacting and not protrude as loose strands of the flat area and are not connected to the area. A fraying of the area is thus avoided.
  • the profile is strip-shaped or latticed. Both forms offer the advantage of connecting all the strands with the flat area.
  • the profile be introduced on both sides of the area.
  • a particularly good compaction is achieved in the areas in which the profile protrudes into the planar area.
  • the strands are equally compressed on both sides of the flat area.
  • Welding tool is introduced and / or the profile by congruent contours on the surfaces used for welding of the compression used Sweat ßwerkmaschines is introduced. It may be useful to make the projecting into the flat area in areas adjacent to each other, so that thereby a particularly high compression is achieved. On the other hand, with a complementary profiling, a uniform compaction along the entire area can be achieved.
  • connection element is arranged in the recess.
  • connection element can be arranged in the recess.
  • the recess may e.g. be formed by punching correspondingly large holes in the area.
  • the connection element is annular.
  • the connecting element is connected on both sides of the flat area cohesively with the strands.
  • e.g. be achieved by a compound on both sides of the recess, a particularly good connection between the flat area and the connection element.
  • Another object is a cable with a metallic stranded conductor produced by a method described herein.
  • the cable has an insulation of the stranded conductor, that the planar region is arranged in a stripped region arranged between two insulation sections of the insulation and that the connection element is connected in a materially bonded manner to the conductor in the planar region. Then, a tap can be realized in a central region of the cable. It is understood that the
  • Isolation can also be removed at a front end and the area lies in the end region of the stranded conductor.
  • the stranded conductor is a round conductor and / or that the stranded conductor is formed from aluminum or an alloy thereof or from copper or an alloy thereof.
  • connection element made of copper or alloys thereof, steel or stainless steel is formed and / or that the connection element made of copper or alloys thereof, steel or stainless steel is formed and / or that the connection element made of copper or alloys thereof, steel or stainless steel is formed and / or that the connection element made of copper or alloys thereof, steel or stainless steel is formed and / or that the
  • connection element Tinned and / or nickled connection element.
  • transition between the stranded conductor and the connection element is sorted.
  • the connecting element is annular sleeve-shaped and is connected on both sides of the planar region of radially outwardly facing collar with the flat region cohesively.
  • the collar can be materially connected to the surface region facing the area with the flat area.
  • connection element and the stranded conductor are sheathed with insulation, in particular over the insulation of the stranded conductor also, are preferably encapsulated.
  • the areal area preferably lies between the ends of the cable and is preferably arranged in a middle area of the cable. In particular, the area lies away from the distal ends of the cable. Due to the cohesive arrangement of the connection element on the conductor, a high current flow with low electrical losses is possible.
  • the conductor of the electric cable is insulated and in the area of the area the conductor is free of the insulation.
  • the area between two isolated areas of the conductor If a plurality of stripped regions are provided, one or more connection elements can be provided along the path of the cable, via which electrical taps are possible.
  • the cable is one of the main battery string, thus a variety of electrical taps on the battery string can be made possible without affecting the conductance of the battery line as such by otherwise necessary interruptions negative.
  • the Taps do not lead to increased electrical power loss along the cable, since the cable is not interrupted by the taps.
  • connection element Due to the material connection with the connection element, the cable remains intact and its conductance is essentially unaffected. So it is possible to lead a one- or two- or multi-piece cable from the battery to the engine compartment, in particular to the starter or the electric motor in the engine compartment, which is not or only marginally affected by taps in its electrical conductivity of each section.
  • the insulation of the cable is such that it completely encloses the conductor in the insulation sections. The isolation is
  • a non-conductor in particular a plastic, such as
  • PVC or silicone formed.
  • the cable is rigid and thus not plastically deformable due in particular to its own weight.
  • the conductor is formed of aluminum or an alloy thereof.
  • E aluminum, such as aluminum 99.5 can be used for the conductor.
  • the connecting element is preferably formed from an electrically similar, in particular the same metallic material.
  • the terminal may also be formed of copper.
  • connection element A particularly good connection between the connection element and the conductor is possible if this is produced by means of ultrasonic welding.
  • Ultrasonic welding breaks up any existing aluminum oxide layer on the conductor and the resulting welding knot is largely free of aluminum oxide.
  • the contact resistance is in the range of
  • the connecting element by means of friction welding, in particular rotational friction welding or
  • connection element to the conductor can also break up any existing aluminum oxide layer on the strands of the conductor and the contact resistance between the flat part and the
  • Fig. La a cross section of a cable
  • Fig. Lb is a view of a stripped cable
  • Figure lc is a view of a stripped, compressed cable.
  • FIG. 2 is a view of a cable according to FIG. 1;
  • FIG. 2 is a view of a cable according to FIG. 1;
  • FIG. 3a shows a view of a connecting bolt according to an embodiment
  • Fig. 3b is a view of a connecting bolt according to another
  • Fig. 3c is a view of a connecting bolt according to another
  • Fig. 3d shows a view of a connecting bolt according to another
  • FIG. 4 shows a view of a bolt according to FIG. 3b;
  • Fig. 5a -c plan views according to embodiments;
  • FIG. 6a, b views according to an embodiment
  • Fig. 7a, b views according to an embodiment
  • FIG. 1 a shows an electrical cable 2 with a metallic stranded conductor 4 and an insulation 6.
  • the metallic conductor 4 is preferably a stranded conductor and in particular resistant to bending.
  • the conductor 4 is preferably a round conductor.
  • the material of the strands of the conductor 4 is preferably aluminum, in particular aluminum 99.5. The bending stiffness of the cable 2 arises when the cable 2 due to its own
  • the insulation 6 is preferably made of PVC or silicone.
  • the cable 2 may be stripped in a central region, that is, away from its respective distal ends, so that a stripped region 8 is formed.
  • the conductor 4 is free of the insulation 6.
  • the flat area 10 can be formed by a corresponding tool.
  • the areal area 10 preferably has a width that is greater than the diameter of the conductor 4 by a factor of at least 2, preferably between 2 and 5, and at least by the factor 2, preferably the factor 5 to 10, is smaller than the diameter of the conductor 4.
  • the height is shown in Fig. Lc. In Fig. Lc, the area 10 is shown.
  • FIG. 2 shows a view of a cable 2 according to FIG. 1c. It can be seen that the conductor 4 is a round conductor and is flat in the area 10.
  • the flat area 10 is located in the stripped area 8, which is remote from the distal ends of the cable 2.
  • the pressing tool can simultaneously be a welding tool, in particular an ultrasonic tool.
  • FIG. 3a shows a connection element as a connection pin 12, therefore, all other connection elements are meant below and the description applies as far as meaningful for other connection elements.
  • the one shown in FIG. 3a is a connection element as a connection pin 12, therefore, all other connection elements are meant below and the description applies as far as meaningful for other connection elements. The one shown in FIG. 3a
  • Terminal bolt 12 is cylindrical and formed of a solid material.
  • the connecting bolt 12 may be formed of stainless steel.
  • the terminal bolt 12 can be formed by turning or cutting a rod.
  • FIG. 3b shows a connecting bolt 12, which has a terminal at its one end
  • Terminal lug 14 to which, for example, a clamping element of an electrical connection can be clamped.
  • a clamping element of an electrical connection can be clamped.
  • Terminal lug 14 are clamped.
  • FIG. 3 c shows a connection bolt 12, in which one end is provided with a thread 16.
  • an electrical connection can be screwed.
  • FIG. 3d shows a further connecting bolt 12, which has an opening 18, in particular in the form of a bore, at its end. Through this opening 18, for example, a screw connection can be made with an electrical connection in which a screw is pushed through an opening 18 and / or bolted there.
  • FIG. 4 shows a connection bolt according to FIG. 3b in a view. It can be seen that the cylindrical bolt 12 in the region of the terminal lug 14 has a smaller radius and is formed, for example, for receiving a clamping element.
  • FIG. 5a shows a top view of a cable 2. It can be seen that in the area 10 a relief-shaped profile 20 is embossed. In this case, the regions of the profile 20 extend with an increased compression substantially perpendicular to the longitudinal axis 2a of the cable 2.
  • the profile 20 can be provided on both sides on the flat region 10 and be uniform.
  • Fig. 5b shows a cable 2, in which the profile 20 has been impressed by mutually complementary tools on both sides of the area 10.
  • the dashed lines are on the side of the area 10 facing away from the plane of the drawing.
  • FIG. 5 c shows a cable 2 in which the profile 20 has been embossed as a lattice structure in the region 10.
  • the strands of the line 4 are highly compressed and it comes to a material connection at least in the region of the profile. This makes it possible, directly on the line 4 and its strands after the compression to weld a connecting bolt 12 or another connection element.
  • FIGS. 6 a, b show a connection bolt 12, which is welded directly onto the flat area 10 in the areal area 10. Due to the profile of the area is suitable for this and sufficiently compacted that the connecting bolt, for example. can be applied by rotary friction welding or ultrasonic welding.
  • Figs. 7a, b show a flat region 10 in which an opening 22 has been introduced during compaction or thereafter, in particular punched.
  • a sleeve 12b can be inserted as another possible connection element.
  • the outer flanges of the sleeve 12 b can then be welded to the strands of the conductor 4 in the area 10.
  • the sleeve 12b may also have a flange on only one side so that it can only be welded to the flange on one surface of the flat region 10.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem elektrischen Anschlusselement für ein Kraftfahrzeugbordnetz und einem Kabel des Kraftfahrzeugbordnetzes bei dem, das Kabel (2) mit einem metallischen Litzenleiter (4) bereitgestellt wird, zunächst der metallische Litzenleiter mechanisch derart verdichtet wird, dass sich ein flächiger Bereich bildet, wobei während des Verdichtens eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Litzen des Litzenleiters (4) gebildet wird und anschließend das Anschlusselement an dem flächigen Bereich stoffschlüssig verbunden wird.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem elektrischen Anschlusselement für ein Kraftfahrzeugbordnetz und einem Kabel des
Kraftfahrzeugbordnetzes
Der Gegenstand betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem elektrischen Anschlusselement für ein Kraftfahrzeugbordnetz und einem Kabel des Kraftfahrzeugbordnetzes. Der Gegenstand betrifft darüber hinaus ein Kabel als auch die Verwendung eines solchen Kabels.
In einem Kraftfahrzeugbordnetz ist es notwendig, ausgehend von einem
Hauptenergiestrang, der unmittelbar mit dem Pluspol der Batterie verbunden ist, elektrische Abgänge zu Verbrauchen zu realisieren. Aufgrund der Vielzahl der in einem Bordnetz anzuschließenden elektrischen Verbraucher ist eine weite
Verzweigung der Bordnetzleitung erforderlich. Einige Verbraucher benötigen große Leistungen von der Batterie und müssen somit über Kabel mit großen
Leitungsquerschnitten an das Verteilnetz angeschlossen werden. Gruppen von Verbrauchern müssen häufig über eine gemeinsame Sicherung abgesichert werden, andererseits ist es auch notwendig, ausgehend von der Hauptenergieleitung eine Mehrzahl von jeweils abgesicherten Leitungssträngen zur Verfügung zu stellen.
Der Abgriff elektrischer Energie vom Hauptenergiestrang ist nicht ohne Weiteres möglich. Zum Einen ist ein solcher Abgriff jeweils mit einem Übergangs widerstand und somit ohmschen Verlusten verbunden und zum Anderen besteht an den Abgriffen eine erhöhte Korrosionsgefahr.
Die Automobilindustrie nutzt statt Rundleitungen immer häufiger geformte
Aluminium-Flachleitungen. Dies gilt vor allem für Batterieleitungen, insbesondere die B+ Leitung, auf denen hohe Ströme fließen. Es ist zudem möglich bei kleinem
Bauraum, also engen und unzugänglichen Bereichen, große Leitungsquerschnitte zu realisieren und außerdem die Stromtragfähigkeit der Batterieleitungen zu erhöhen. Für die Kontaktierung von elektrischen Verbrauchern werden jedoch weiterhin Rundleiter verwendet. Dies vor allem aus dem Grund, dass die elektrischen
Verbraucher zumeist über flexible Leitungen kontaktiert werden müssen. Beim Einbau der Verbindungsleitungen zwischen starrer Batterieleitung und elektrischem Verbraucher ist es häufig erforderlich, dass die Leitungen in enge Bauraume eingefädelt werden müssen, was mit Hilfe von Rundleitern leichter ist als mit starren Flachleitern. Zur Realisierung von z.B. Übergabestutzpunkten mit Anschraubbolzen, welche auch Gegenstand der Erfindung sind, sind derzeit noch zusätzliche
Teilelemente nötig, auf welche die Anschraubbolzen geschweißt werden können, um somit letztendlich ein Kontaktelement (z.B. einen Kabelschuh) verbinden zu können.
Darüber hinaus ist bei der Verwendung von Aluminiumkabeln der elektrische Abgriff stets der Gefahr ausgesetzt, dass durch Oxidation des Aluminiumleiters der
Übergangswiderstand groß wird und die elektrische Verlustleistung an diesem Übergangswiderstand zu einer ungewünschten Erwärmung der Leitung führt.
Ausgehend von diesen Problemen lag dem Gegenstand die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem ein Abgriff an einer Litzenleitung besonders einfach realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere in Kraftfahrzeug Bordnetzen vorzugsweise in solchen, in denen die Batterie im Heck des Fahrzeugs und die Antriebsmaschine, insbesondere der Starter der Verbrennungsmaschine, aber auch ggf. ein Elektromotor für den Antrieb, im Motorraum angeordnet sind, verläuft der Hauptbatteriestrang vom Heck bis zur Front des Fahrzeugs. Dies kann durch eine Unterflurverlegung der Batterieleitung oder auch durch eine Innenraumverlegung der Batterieleitung erfolgen. Entlang dieses
Batteriestrangs kann mit Hilfe der gegenständlichen Anschlusskonsole eine Mehrzahl von elektrischen Abgängen in besonders einfacher Weise realisiert werden.
Insbesondere wenn der Batteriestrang aus einem Aluminiumleiter, insbesondere einem Aluminiumlitzenleiter gebildet ist, ist es problematisch, Anschlusskonsolen an solchen Leitern anzuordnen. Mit Hilfe der gegenständlichen Lösung ist es möglich, in einem nicht isolierten Bereich, insbesondere in einem von den Leitungsenden entfernten Mittenbereich des Kabels, aber auch an zumindest nicht isolierten Ende eines Kabels, eine Verbindung zwischen einem Anschlusselement und dem Kabel herzustellen.
Gegenständlich wird zunächst das Kabel mit einem metallischen Litzenleiter bereitgestellt. Hierbei kann das Kabel mit einer lsolation versehen sein oder nicht. Im ersten Fall kann die Isolation zunächst entfernt werden. Der nicht isolierte Bereich des Kabels, also die blanken Litzen des Litzenleiters, welcher die Seele des Kabels bildet, kann an eine Verdichtungseinrichtung heran geführt werden.
Danach wird zunächst der metallische Litzenleiter mechanisch verdichtet. Hierbei werden die Litzen des Litzenleiters aneinander gepresst. Dabei wird möglichst eine Verbindung zwischen Hohlräumen zwischen den Litzen unterbunden. Die Litzen werden beim verdichten stoffschlüssig miteinander verbunden. Es entsteht bevorzugt ein Stoffschluss an den äußeren Mantelflächen der Litzen. Durch das Verdichten wird ein flächiger Bereich gebildet. Der flächige Bereich kann auch als Anschlussbereich angesehen werden. Im Bereich des flächigen Bereichs sind die Litzen untereinander mittels Stoffschluss verbunden. Es bildet sich ein kompakter Bereich, in dem die Steifigkeit der Litzenleitung gegenüber der nicht verdichteten Litzenleitung wesentlich erhöht ist.
Nachdem die Verdichtung abgeschlossen wurde, kann der flächige Bereich als
Anschlussbereich für den Anschluss eines Anschlusselements dienen. Ein
Anschlusselement kann dabei ein weiteres Kabel, z.B. ein Flachleiter oder ein
Rundleiter, jeweils aus Vollmaterial oder als Litzenleitung, ein Anschlussbolzen, ein Abgriff, eine Kontaktöse oder Hülse oder dergleichen sein. Das Anschlusselement kann mit dem flächigen Bereich stoffschlüssig verbunden werden.
Auch wird vorgeschlagen, eine mehrdrähtige Aluminium- oder Kupferlitzenleitung (z.B. Rundleitung, Geflecht,) z.B. per Schweißen, z.B. Ultraschallschweißen zu kompaktieren und anschließend ein Anschlusselement (z.B. einen Gewindebolzen) auf die entstandene Fläche aufzuschweißen (z.B. mittels Reibschweißen). Optional kann auf beide entstandenen Flächen (von oben und von unten) ein Anschlusselement geschweißt werden. Das bisher notwendige Terminal kann somit entfallen und ein Prozessschritt gespart werden. Des Weiteren wird der benötigte Bauraum reduziert, Gewicht eingespart und folglich die Produktionskosten gesenkt.
Als Grundwerkstoff des Anschlusselements ist beispielsweise Aluminium einsetzbar. Damit das Verschrauben einer Mutter mit einem ausreichenden Drehmoment erfolgen kann, ist der Einsatz eines härteren Materials (z.B. Edelstahl oder eine
Kupferlegierung) für das Anschlusselement denkbar. Der Einsatz von Aluminium als Grundwerkstoff hat jedoch den Vorteil, dass sich die Korrosionsbeständigkeit des Bauteils und somit der Schnittstelle zwischen den Litzen und dem Anschlusselement und letztendlich des gesamten Systems deutlich erhöht. Die Korrosionsbeständigkeit kann durch eine zusätzliche Beschichtung des Anschlusselements (z.B. mit Nickel) noch weiter gesteigert werden.
Auch wird vorgeschlagen, dass der flächige Bereich mit einem Verdichtungsgrad von zwischen 70% und 100% verdichtet wird, insbesondere mit einem Verdichtungsgrad von zwischen 85% und 95%. Eine derart hohe Verdichtung führt zu der gewünschten Festigkeit des flächigen Bereiches, so dass dort ein Anschlusselement angeschweißt werden kann. Das Material im flächigen Bereich fließt unter der Last des
Schweißwerkzeugs nicht in dem Maße, dass ein Verschweißen unmöglich ist.
Außerdem bilden die Litzen in diesem kompaktierten Zustand eine nahezu ebene Anlagefläche.
Auch wird vorgeschlagen, dass der flächige Bereich durch ein Verschweißen der Litzen des Litzenleiters verdichtet wird, insbesondere dass der flächige Bereich mittels Ultraschallschweißen oder mittels Widerstandsschweißen verdichtet wird. Durch das Verschweißen der Litzen untereinander wird erreicht, dass diese beim anschließenden Verbinden mit dem Anschlusselement sich nicht gegeneinander verschieben und Schweißenergie absorbieren. Beim Widerstandsschweißen und dem damit einhergehenden Verdichten werden die Oberflächen, welche an den
Werkzeugen anliegen, glatt. Auch wird vorgeschlagen, dass die zum Schweißen verwendete Oberfläche des beim Verdichten eingesetzten Schweißwerkzeugs reliefförmig profiliert ist. Hierdurch werden im flächigen Bereich Bereiche gebildet, die höher kompaktiert sind und Bereiche, die weniger stark kompaktiert werden. Durch das Profil wird erreicht, dass zumindest in den höher kompaktierten Bereichen die Litzen ausreichend gut miteinander verschweißt werden.
Auch wird vorgeschlagen, dass ein beim Verschweißen in den flächigen Bereich eingeprägtes, reliefförmiges Profil winklig zur Längsachse der Litzen des Litzenleiters verläuft. Durch den winkligen Verlauf, insbesondere im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Litzen oder des Kabels wird erreicht, dass der flächige Bereich über seine gesamte Breite ausreichend kompaktiert ist. Auch wird erreicht, dass außen liegende Litzen in den Schritt des Verdichtens einbezogen werden und nicht als lose Litzen von dem flächigen Bereich abstehen und nicht mit dem flächigen Bereich verbunden sind. Ein Auffasern des flächigen Bereichs wird somit vermieden.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Profil streifenförmig oder gitterförmig ist. Beide Formen bieten den Vorteil des Verbindens aller Litzen mit dem flächigen Bereich.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Profil durch einen Amboss und/oder eine
Sonotrode des Schweißwerkzeugs in den flächigen Bereich eingebracht wird. Dadurch wird bereits im Schritt des Verdichtens eine Profilierung des flächigen Bereichs erreicht.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Profil beidseitig des flächigen Bereichs eingebracht wird. Hierdurch wird eine besonders gute Verdichtung in den Bereichen erreicht, in denen das Profil in den flächigen Bereich hinein ragt. Außerdem werden dadurch die Litzen auf beiden Seiten des flächigen Bereichs gleichermaßen verdichtet.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Profil durch komplementäre Konturen an den zum Schweißen verwendeten Oberflächen des beim Verdichten eingesetzten
Schweißwerkzeugs eingebracht wird und/oder das Profil durch kongruente Konturen an den zum Schweißen verwendeten Oberflächen des beim Verdichten eingesetzten Schwei ßwerkzeugs eingebracht wird. Es kann sinnvoll sein, die in den flächigen Bereich hinein ragenden Bereiche aneinander anliegend zu gestalten, so dass dadurch eine besonders hohe Verdichtung erreicht wird. Auf der anderen Seite kann bei einer komplementären Profilierung eine gleichmäßige Verdichtung entlang des gesamten flächigen Bereichs erreicht werden.
Auch wird vorgeschlagen, dass in den flächigen Bereich eine durchgehende
Ausnehmung geformt wird und das Anschlusselement in der Ausnehmung angeordnet wird. Dabei kann ein ringförmiges, hülsenförmiges und/oder nietähnliches
Anschlusselement in der Ausnehmung angeordnet werden. Die Ausnehmung kann z.B. durch Ausstanzen entsprechend großer Löcher im flächigen Bereich gebildet werden. Insbesondere ist das Anschlusselement ringförmig.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Anschlusselement beidseitig des flächigen Bereich stoffschlüssig mit den Litzen verbunden wird. Dabei kann z.B. durch eine Verbindung beidseitig der Ausnehmung eine besonders gute Verbindung zwischen dem flächigen Bereich und dem Anschlusselement bewirkt werden.
Ein weiterer Gegenstand ist ein Kabel mit einem metallischen Litzenleiter hergestellt nach einem hier beschriebenen Verfahren.
Es wird vorgeschlagen, dass das Kabel eine Isolation des Litzenleiters aufweist, dass der flächige Bereich in einem zwischen zwei Isolationsabschnitten der Isolation angeordneten, abisolierten Bereich angeordnet ist und das Anschlusselement in dem flächigen Bereich mit dem Leiter stoffschlüssig verbunden ist. Dann kann ein Abgriff in einem Mittenbereich des Kabels realisiert werden. Es versteht sich, dass die
Isolation auch an einem stirnseitigen Ende entfernt sein kann und der flächige Bereich in dem Endbereich des Litzenleiters liegt.
Auch wird vorgeschlagen, dass in den Isolationsabschnitten die Isolation den
Litzenleiter vollständig umschließt. Auch wird vorgeschlagen, dass der Litzenleiter ein Rundleiter ist und/oder dass der Litzenleiter aus Aluminium oder einer Legierung davon oder aus Kupfer oder einer Legierung davon gebildet ist.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Anschlusselement aus Aluminium oder
Legierungen davon gebildet ist und/oder dass das Anschlusselement aus Kupfer oder Legierungen davon, Stahl oder Edelstahl gebildet ist und/oder dass das
Anschlusselement verzinnt und/oder unternickelt ist. Bevorzugt ist der Übergang zwischen dem Litzenleiter und dem Anschlusselement sortenrein.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Anschlusselement ringförmig hülsenförmig ist und beidseitig des flächigen Bereichs an radial nach außen weisenden Kragen mit dem flächigen Bereich stoffschlüssig verbunden ist. Der Kragen kann an der dem flächigen Bereich zugewandten Fläche mit dem flächigen Bereich stoffschlüssig verbunden sein.
Auch wird vorgeschlagen, dass das Anschlusselement und der Litzenleiter mit einer Isolation, insbesondere bis über die Isolation des Litzenleiters hinaus ummantelt, vorzugsweise umspritzt sind.
Der flächige Bereich liegt bevorzugt zwischen den Enden des Kabels und ist vorzugsweise in einem Mittenbereich des Kabels angeordnet. Insbesondere liegt der flächige Bereich entfernt von den distalen Enden des Kabels. Durch das stoffschlüssige Anordnen des Anschlusselements auf dem Leiter ist ein hoher Stromfluss mit geringen elektrischen Verlusten möglich.
Insbesondere ist der Leiter des elektrischen Kabels isoliert und in dem flächigen Bereich ist der Leiter frei von der Isolation. Somit liegt der flächige Bereich zwischen zwei isolierten Bereichen des Leiters. Sind mehrere abisolierte Bereiche vorgesehen, können entlang des Verlaufs des Kabels eine oder mehrere Anschlusselemente vorgesehen sein, über die elektrische Abgriffe möglich sind. Insbesondere wenn das Kabel ein vom Hauptbatteriestrang ist, können somit vielfältige elektrische Abgriffe an dem Batteriestrang ermöglicht werden, ohne den Leitwert der Batterieleitung als solche durch ansonsten notwendige Unterbrechungen negativ zu beeinflussen. Die Abgriffe führen nicht zu einer erhöhten elektrischen Verlustleistung entlang des Kabels, da das Kabel durch die Abgriffe nicht unterbrochen wird.
Durch den Stoffschluss mit dem Anschlusselement bleibt das Kabel unversehrt und sein Leitwert wird im Wesentlichen nicht beeinflusst. So ist es möglich, ein ein- oder zwei- oder mehrstückiges Kabel von der Batterie bis zum Motorraum, insbesondere bis zum Starter oder zum Elektromotor im Motorraum zu führen, welches durch Abgriffe in seiner elektrischen Leitfähigkeit jeweils eines Abschnittes nicht oder nur marginal beeinflusst wird. Die Isolation des Kabels ist derart, dass diese in den Isolationsabschnitten den Leiter vollständig umschließt. Die Isolation ist
vorzugsweise aus einem Nichtleiter, insbesondere einem Kunststoff, wie
beispielsweise PVC oder Silikon gebildet.
Vorzugsweise ist das Kabel biegesteif und somit auf Grund insbesondere seiner eigenen Gewichtskraft nicht plastisch verformbar. Es wird auch vorgeschlagen, dass der Leiter aus Aluminium oder einer Legierung davon gebildet ist. Insbesondere E- Aluminium, beispielsweise Aluminium 99,5 kann für den Leiter zum Einsatz kommen.
Abhängig von der Verwendung des Materials des Leiters wird vorzugsweise das Anschlusselement aus einem elektrisch ähnlichen, insbesondere dem gleichen metallischen Material gebildet. Ist der Leiter beispielsweise aus Kupfer oder einer Legierung davon gebildet, kann das Anschlusselement ebenfalls aus Kupfer gebildet werden. Durch die Verwendung eines elektrisch ähnlichen oder gleichen Metalls für das Anschlusselement als auch den Leiter wird eine sortenreine Verbindung zwischen Anschlusselement und Leiter gewährleistet. Kontaktkorrosionen werden somit verhindert bzw. auf ein Minimum reduziert.
Eine besonders gute Verbindung zwischen dem Anschlusselement und dem Leiter ist dann möglich, wenn diese mittels Ultraschallschweißen hergestellt ist. Durch das Ultraschallschweißen wird eine eventuell vorhandene Aluminiumoxidschicht auf dem Leiter aufgebrochen und der entstehende Schweißknoten ist weitestgehend frei von Aluminiumoxid. Hierdurch wird der Übergangswiderstand im Bereich des
Schweißknotens gegenüber herkömmlichen Schweißverfahren verringert. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Anschlusselement mittels Reibschweißen, insbesondere Rotationsreibschweißen oder
Reibpunktschweißen, aber auch mittels Elektroschweißen, mit dem flächigen Bereich verbunden ist. Durch das Reibschweißen des Anschlusselements an den Leiter kann ebenfalls eine eventuell vorhandene Aluminiumoxidschicht auf den Litzen des Leiters aufgebrochen und der Übergangswiderstand zwischen dem Flachteil und dem
Anschlussbolzen klein gehalten werden.
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. la einen Querschnitt eines Kabels;
Fig. lb eine Ansicht eines abisolierten Kabels;
Fig. lc eine Ansicht eines abisolierten, verdichteten Kabels;
Fig. 2 eine Ansicht eines Kabels nach Figur 1;
Fig. 3a eine Ansicht eines Anschlussbolzens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3b eine Ansicht eines Anschlussbolzens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel;
Fig. 3c eine Ansicht eines Anschlussbolzens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel;
Fig. 3d eine Ansicht eines Anschlussbolzens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel;
Fig. 4 eine Ansicht eines Bolzens gemäß Figur 3b; Fig. 5a -c Draufsichten gemäß Ausführungsbeispiele;
Fig. 6a, b Ansichten gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 7a, b Ansichten gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Figur la zeigt ein elektrisches Kabel 2 mit einem metallischen Litzenleiter 4 und einer Isolation 6.
Der metallische Leiter 4 ist vorzugsweise ein Litzenleiter und insbesondere biegesteif. Der Leiter 4 ist vorzugsweise ein Rundleiter. Das Material der Litzen des Leiters 4 ist vorzugsweise Aluminium, insbesondere Aluminium 99,5. Die Biegesteifigkeit des Kabels 2 ergibt sich dann, wenn sich das Kabel 2 auf Grund seiner eigenen
Gewichtskraft nicht plastisch verformen lässt. Es ist eine größere Kraft als die
Gewichtskraft notwendig, um eine plastische Verformung des Kabels 2
herbeizuführen.
Die Isolation 6 ist vorzugsweise aus PVC oder Silikon gebildet.
Wie in Figur lb dargestellt ist, kann das Kabel 2 in einem Mittenbereich, das heißt entfernt von seinen jeweiligen distalen Enden, abisoliert sein, so dass ein abisolierter Bereich 8 gebildet ist. In dem abisolierten Bereich 8 ist der Leiter 4 frei von der Isolation 6.
Nachdem der abisolierte Bereich 8 hergestellt wurde, kann das Kabel 2
beziehungsweise dessen Leiter 4 verdichtet werden. Beim Verdichten kann durch ein entsprechendes Werkzeug der flächige Bereich 10 gebildet werden der flächige Bereich 10 hat bevorzugt eine Breite, welche um einem Faktor von zumindest 2, bevorzugt zwischen 2 und 5 größer ist als der Durchmesser des Leiters 4 und eine Höhe, welche um zumindest den Faktor 2, bevorzugt den Faktor 5 bis 10 geringer ist, als der Durchmesser des Leiters 4. Die Höhe ist in Fig. lc gezeigt. In Fig. lc ist der flächige Bereich 10 gezeigt. Figur 2 zeigt eine Ansicht eines Kabels 2 gemäß der Figur 1c. Zu erkennen ist, dass der Leiter 4 ein Rundleiter ist und im flächigen Bereich 10 flächig ausgebildet ist. Der flächige Bereich 10 befindet sich im abisolierten Bereich 8, welcher entfernt von den distalen Enden des Kabels 2 ist.
Beim Verdichten kann unmittelbar eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Litzen des Leiters 4 gebildet werden. Die Litzen werden aneinander gepresst und gleichzeitig miteinander verschweißt. Dabei kann das Presswerkzeug gleichzeitig ein Schweißwerkzeug, insbesondere ein Ultraschallwerkzeug sein.
Figur 3a zeigt ein Anschlusselement als Anschlussbolzen 12, mithin sind alle anderen Anschlusselemente jedoch nachfolgend mit gemeint und die Beschreibung gilt soweit sinnvoll auch für andere Anschlusselemente. Der in der Figur 3a gezeigte
Anschlussbolzen 12 ist zylindrisch und aus einem Vollmaterial gebildet. Insbesondere kann der Anschlussbolzen 12 aus Edelstahl gebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, den Anschlussbolzen 12 aus Kupfer, Aluminium oder Legierungen hiervon zu bilden. Der Anschlussbolzen 12 kann durch Drehen oder durch Schneiden einer Stange gebildet werden.
Figur 3b zeigt einen Anschlussbolzen 12, der an seinem einen Ende eine
Anschlussfahne 14 aufweist, an die beispielsweise ein Klemmelement eines elektrischen Anschlusses angeklemmt werden kann. Insbesondere kann
beispielsweise eine Klemme in Form von einer Batteriepolklemme an die
Anschlussfahne 14 angeklemmt werden.
Figur 3c zeigt einen Anschlussbolzen 12, bei dem ein Ende mit einem Gewinde 16 versehen ist. An einen solchen Anschlussbolzen 12 kann beispielweise ein elektrischer Anschluss angeschraubt werden.
Figur 3d zeigt einen weiteren Anschlussbolzen 12, der an seinem Ende eine Öffnung 18, insbesondere in Form einer Bohrung aufweist. Durch diese Öffnung 18 kann beispielsweise eine Schraubverbindung mit einem elektrischen Anschluss hergestellt werden, in dem eine Schraube durch eine Öffnung 18 geschoben und/oder dort verschraubt wird.
Figur 4 zeigt einen Anschlussbolzen gemäß Figur 3b in einer Ansicht. Zu erkennen ist, dass der zylindrische Bolzen 12 im Bereich der Anschlussfahne 14 einen geringeren Radius aufweist und beispielsweise zur Aufnahme eines Klemmelements gebildet ist.
Fig. 5a zeigt eine Draufsicht auf ein Kabel 2. Zu erkennen ist, dass im flächigen Bereich 10 ein reliefförmiges Profil 20 eingeprägt ist. Dabei verlaufen die Bereiche des Profils 20 mit einer erhöhten Verdichtung im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 2a des Kabels 2. Das Profil 20 kann beidseitig an dem flächigen Bereich 10 vorgesehen sein und gleichförmig sein.
Fig. 5b zeigt ein Kabel 2, bei dem das Profil 20 durch zueinander komplementäre Werkzeuge auf beiden Seiten des Bereichs 10 eingeprägt wurde. Dabei sind die gestrichelten Linien auf der der Zeichenebene abgewandten Seite des Bereichs 10.
Fig. 5c zeigt ein Kabel 2, bei dem das Profil 20 als Gitterstruktur in dem Bereich 10 eingeprägt wurde.
Durch das Profil 20 werden die Litzen der Leitung 4 hoch verdichtet und es kommt zu einem Stoffschluss zumindest im Bereich des Profils. Hierdurch ist es möglich, unmittelbar auf die Leitung 4 bzw. dessen Litzen im Anschluss an das Verdichten einen Anschlussbolzen 12 oder ein anderes Anschlusselement aufzuschweißen.
Die Fig. 6a ,b zeigen einen Anschlussbolzen 12, welcher im flächigen Bereich 10 unmittelbar auf den flächigen Bereich 10 aufgeschweißt ist. Durch das Profil ist der flächige Bereich dazu geeignet und ausreichend verdichtet, dass der Anschlussbolzen z.B. durch Rotationsreibschweißen oder Ultraschallschweißen aufgebracht werden kann.
Die Figs. 7a, b zeigen einen flächigen Bereich 10, in dem eine Öffnung 22 während des Verdichtens oder danach eingebracht, insbesondere gestanzt wurde. In diese Öffnung 22 kann eine Hülse 12b als weiteres mögliches Anschlusselement eingesteckt werden. Die äußeren Flansche der Hülse 12b können dann mit den Litzen des Leiters 4 im flächigen Bereich 10 verschweißt werden. Die Hülse 12b kann auch nur an einer Seite eine Flansch aufweisen, so dass diese mit dem Flansch nur an einer Oberfläche des flächigen Bereichs 10 aufgeschweißt sein kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen einem elektrischen
Anschlusselement für ein Kraftfahrzeugbordnetz und einem Kabel des
Kraftfahrzeugbordnetzes bei dem,
das Kabel mit einem metallischen Litzenleiter bereitgestellt wird,
zunächst der metallische Litzenleiter mechanisch derart verdichtet wird, dass sich ein flächiger Bereich bildet, wobei während des Verdichtens eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Litzen des Litzenleiters gebildet wird und anschließend das Anschlusselement an dem flächigen Bereich stoffschlüssig verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der flächige Bereich mit einem Verdichtungsgrad von zwischen 70% und 100% verdichtet wird, insbesondere mit einem Verdichtungsgrad von zwischen 85% und 95%.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der flächige Bereich durch ein Verschweißen der Litzen des Litzenleiters verdichtet wird, insbesondere dass der flächige Bereich mittels
Ultraschallschweißen oder mittels Widerstandsschweißen verdichtet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zum Schweißen verwendete Oberfläche des beim Verdichten eingesetzten Schweißwerkzeugs reliefförmig profiliert ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass ein beim Verschweißen in den flächigen Bereich eingeprägtes, reliefförmiges Profil winklig zur Längsachse der Litzen des Litzenleiters verläuft.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Profil streifenförmig oder gitterförmig ist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Profil durch einen Amboss und/oder eine Sonotrode des
Schweißwerkzeugs in den flächigen Bereich eingebracht wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Profil beidseitig des flächigen Bereichs eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Profil durch komplementäre Konturen an den zum Schweißen verwendeten Oberflächen des beim Verdichten eingesetzten Schweißwerkzeugs eingebracht wird und/oder das Profil durch kongruente Konturen an den zum Schweißen verwendeten Oberflächen des beim Verdichten eingesetzten
Schweißwerkzeugs eingebracht wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den flächigen Bereich eine durchgehende Ausnehmung geformt wird und das Anschlusselement in der Ausnehmung angeordnet wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Anschlusselement ringförmig ist.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Anschlusselement beidseitig des flächigen Bereich stoffschlüssig mit den Litzen verbunden wird.
13. Kabel mit einem metallischen Litzenleiter hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche.
14. Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kabel eine Isolation des Litzenleiters aufweist, dass der flächige Bereich in einem zwischen zwei Isolationsabschnitten der Isolation angeordneten, abisolierten Bereich angeordnet ist und dass Anschlusselement in dem flächigen Bereich mit dem Leiter stoffschlüssig verbunden ist.
15. Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in den Isolationsabschnitten die Isolation den Litzenleiter vollständig umschließt.
16. Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter ein Rundleiter ist und/oder dass der Litzenleiter aus Aluminium oder einer Legierung davon gebildet ist und/oder das der Litzenleiter aus Vollmaterial gebildet ist.
17. Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement aus Aluminium oder Legierungen davon gebildet ist und/oder dass das Anschlusselement aus Kupfer oder Legierungen davon, Stahl oder Edelstahl gebildet ist und/oder dass das Anschlusselement verzinnt und/oder unternickelt ist.
18. Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement mittels Ultraschallschweißen mit dem flächigen Bereich verbunden ist.
19. Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement mittels Reibschweißen, insbesondere
Rotationsreibschweißen mit dem flächigen Bereich verbunden ist.
20. Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement ringförmig hülsenförmig ist und beidseitig des flächigen Bereichs an radial nach außen weisenden Kragen mit dem flächigen Bereich stoffschlüssig verbunden ist.
21. Kabel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement und der Litzeneiter mit einer Isolation, insbesondere bis über die Isolation des Litzenleiters hinaus ummantelt, vorzugsweise umspritzt sind.
22. Verwendung eines Kabels nach einem der vorangehenden Ansprüche in einer Energieleitung, insbesondere in einer Kraftfahrzeugbatterieleitung.
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