[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktsystem mit den Merkmalen
von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Verbinden dieses Kontaktsystems mit den Merkmalen
von Anspruch 8.
[0002] Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Kontaktteilen bekannt, die dazu bestimmt
sind als Steckkontakt verwendet zu werden. Bei einem Steckkontakt ist wenigstens ein
Bereich des Kontaktelementes als Stift oder als Federbuchse zur Aufnahme eines Gegenkontaktes
ausgebildet.
[0003] Aus der
DE 89 13 569 U1 ist zum Beispiel ein Kontaktelement einteilig mit einer Überfeder ausgebildet. Eine
solche Überfeder lässt sich mit dem Kontaktelement in einem Zuge als einteiliges Stanz/Biegeteil
durch Stanzen und Biegen aus einem Blechstreifen herstellen, so dass eine separate
Herstellung der Überfeder sowie ihre Montage und Sicherung am Basisteil entfällt.
Es ist auch zu berücksichtigen, dass bei der einteiligen Herstellung Material gespart
werden kann, da bei einer zweiteiligen Herstellung schon im Hinblick auf die Stanzreste
mehr Material verbraucht wird.
[0004] In diversen Anwendungen werden jedoch keine steckbaren Verbindungen benötigt, sondern
dauerhafte materialschlüssige Verbindungen. Als Verbindungsverfahren kommen zB. Schweißverfahren
in Betracht, wie herkömmliche Lichtbogenschweißverfahren, Ultraschallschweißen, Laserschweißverfahren
oder auch Reibschweißverfahren.
[0005] Speziell im Automobilbereich und der Luftfahrtechnik werden hohen Anforderungen an
die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Verbindungsprozesse gestellt Neben der
Qualität spielen auch die Prozesskosten und die, die Prozesskosten beeinflussende
Prozesssicherheit eine grundlegende Rolle.
[0006] Speziell bei formschlüssigen Verbindungstechniken tritt das Problem zu Tage, dass
die Kontaktpaare, die es miteinander zu verbinden gilt, in eine definierte exakte
Position zueinander gebracht werden müssen und für die Dauer des Schweißprozesses
ggf. mittels Halte- oder Hilfsvorrichtungen in dieser Position gehalten werden müssen.
[0007] Neben dem Problem der Lageabweichung tritt ein weiteres Problem dann zu Tage, wenn
die spezielle Geometrie der Kontaktpaare die Kontaktierung im Prozess weiter erschwert.
So müssen zum Beispiel in der Automobilindustrie bei der Herstellung von elektrischen
Verbindungen bzw. von Kabelsätzen Flachkontakte oder ganze Reihen von Flachkontakte
auf korrespondierende Kontakte aufgebracht werden.
[0008] Daraus ergibt sich unter anderem die Anforderung, dass Kontaktsysteme aus mehreren
Einzelteilen auszubilden sind, die es ebenfalls im Prozess zu Montieren, Halten und
Bearbeiten gilt, was häufig fertigungstechnisch mit Schwierigkeiten in der Umsetzung
verbunden ist, sowie aufwendig und teuer ist.
[0009] Aus der
DE 100 60 394 A1 ist zum Beispiel eine Vorrichtung bekannt, durch die ein Bauteilpaar fixierbar ist,
um so eine Schweißverbindung mittels eines Lasers anzubringen. Hierzu ist die Vorrichtung
zumindest im Spektrum des von dem Laser emittierten Lichtes transmissiv ausgeführt,
so dass ein Laserstrahl durch die Vorrichtung hindurch auf das Bauteil gelangt. Daher
wirkt sich auch eine großflächige Überdeckung des Bauteiles durch Auflageflächen der
Vorrichtung, wie sie zur Erreichung einer optimalen Fixierung erforderlich ist, bei
der Durchführung des SchweiBverfahrens nicht hinderlich aus. Die Durchführung eines
Schweißverfahrens erfordert ferner regelmäßig die Überwachungsmöglichkeit der Qualität
der Schweißverbindung. Es ist daher wünschenswert ein Verfahren bereit zu stellen,
welches eine wie zuvor beispielhaft angegebene Vorrichtung entbehrlich macht und die
Problematik der Fixierung der Bauteile über eine Vorrichtung vollständig umgeht bei
gleichzeitig hoher Positions- und Lagegenauigkeit und Prozesssicherheit.
[0010] Ferner besteht ein Bedürfnis darin Materialpaarungen für das Kontaktsystem so zu
kombinieren, dass die jeweils von dem verwendeten Bauteil gegebene Materialeigenschaft
optimal genutzt werden kann. So sind typischerweise sichere und dauerhafte Verbindungen
mit einem Kabel mit einem Kontaktsystem an wenigstens einer Anschlussstelle herzustellen,
während andererseits die Kontaktzone eine für die Applikation geeignete Materialeigenschaften
aufweisen sollte und darüber hinaus die Schweißbarkeit gewährleistet sein muss.
[0011] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, vorbesagte Nachteile zu überwinden
und ein verbessertes elektrisches Kontaktsystem bereitzustellen, welches eine sichere
Verbindung mit einem Litzenleiter ermöglicht. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kontaktsystems bereitzustellen.
[0012] Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Herstellung auch eines am Kabel angeschlagenen
Kontaktes durch minimierte Werkzeugänderung, die sowohl durch eine Crimpverbindung
als auch durch eine Schweißverbindung elektrisch verbunden werden und die Litze vor
und während dem Schweißen optimal im Schweißbereich zur Verarbeitung positioniert
werden kann. Insgesamt wird erfindungsgemäß dadurch ein Kontakt sicher mit einem Litzenleiter
verbunden, was insbesondere bei Anwendungen im Automobilbereich zu gewährleisten ist.
[0013] Der Grundgedanke ist dabei, ein elektrisches Kontaktsystem aus einem spezifisch ausgebildeten
Kontaktelement und einem Kabel bereitzustellen. Das Kontaktsystem ist dabei mit drei,
vorzugsweise unmittelbar nebeneinander angeordneten unterschiedlichen Verbindungsabschnitten
ausgebildet, wodurch jedem Verbindungsabschnitt eine eigene, ggf. im Verfahren der
Herstellung eines solchen elektrischen Kontaktsystems spezifische Funktion zukommt.
Ein erster Verbindungsabschnitt ist als Crimpabschnitt zur Verbindung mit einem abisolierten
Ende des Leiters eines Kabels ausgebildet. Ein zweiter Verbindungsabschnitt dient
der Herstellung einer Schweißverbindung, die insbesondere im Bereich der Automobiltechnik
gefordert ist und ein dritter Verbindungsabschnitt ist als Isolationscrimp bzw. Isolationscrimpabschnitt
ausgebildet, zur Verbindung mit dem Kabelmantel des Kabels. Letzter Abschnitt hat
neben der eigentlichen Fixierfunktion im Verfahren auch noch die Rückhaltefunktion
nach Herstellung des elektrischen Kontaktsystems.
[0014] Litzen können derzeit an einem Kontaktelement kostengünstig und mit geringen Investitionen
für Werkzeuge mittels Crimpverbindungen angeschlagen und befestigt werden. Hierbei
gibt es aber regelmäßig, wie zuvor einleitend beschrieben, Qualitätsprobleme. Durch
das erfindungsgemäße zusätzliche Anschweißen der Litze an dem Kontakt wird eine stoffschlüssige
Verbindung hergestellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch keine hohe Werkzeugkosten
oder Investitionen erfordert.
[0015] Erfindungsgemäß wird demzufolge ein elektrisches Kontaktsystem bestehend aus einem
Kontaktelement mit drei in Reihe angeordneten unterschiedlichen Verbindungsabschnitten
und einem Kabel bereitgestellt, wobei der erste Verbindungsabschnitt ein Crimpabschnitt
zur Verbindung mit einem abisolierten Ende des Leiters eines Kabels ist und wobei
der zweite Verbindungsabschnitt einen Schweißverbindungsabschnitt darstellt, an dem
benachbart zum abisolierten Ende eines abisolierten Bereiches des Kabels mit dem Leiter
mittels einer Schweißverbindung verbunden ist und wobei ferner der dritte Verbindungsabschnitt
einen Isolationscrimp bzw. Crimplaschen bereitstellt, zur Verbindung mit dem Kabelmantel
des Kabels.
[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgesehen, dass das Kontaktelement
einen zur Kontaktierung mit einem Gegenkontakt aufweisenden Kontaktabschnitt bereitstellt,
an dem sich eine im Wesentlichen flache Anschlusszunge mit einer Auflagefläche zur
Auflage wenigstens eines abisolierten Bereiches des Kabels und einem dem Kabelmantel
aufweisenden Bereich anschließt. Auf diese Weise kann ein Kabel, das entsprechend
abisoliert wird, auf die Auflagefläche der Anschlusszunge aufgebracht werden und in
einer später noch zu beschreibenden Weise erfahrungsgemäß weiterverarbeitet werden.
[0017] Es ist weiter bevorzugt, wenn sich seitlich an der Anschlusszunge zwei Crimplaschen
anschließen, die die Crimpverbindung im Crimpverbindungsabschnitt ausbilden und den
Leiter kontaktierend umgreifen. Es kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen
werden, dass die Crimplaschen eines herkömmlichen Crimpkontaktes dergestalt eingekürzt
werden, dass zwischen den Crimplaschen zur Herstellung der Crimpverbindung mit dem
abisolierten Leiter und den Crimplaschen zum Umgriff mit dem Kabelmantel ein Schweißfenster
hergestellt wird, in dem mittels eines geeigneten Schweißprozesses neben den Crimpverbindungen
auch eine Schweißverbindung hergestellt werden kann.
[0018] In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Leiter ein Litzenleiter aus einem Bündel von Litzen ist und im Bereich des Schweißverbindungsabschnittes
auf eine in etwa quaderförmige Form komprimiert bzw. verdichtet wurde, wobei das Formen
und Verdichten mittels eines Kompaktierschweißverfahrens erfolgt Auf diese Weise kann
eine definierte Auflagefläche aus den sonst unspezifisch geformten Litzen des Litzenleiter
erzielt werden, wodurch eine gute Anlagefläche und damit Auflage auf der Auflagefläche
der Anschlusszunge gewährleistet ist, um im Rahmen der Schweißung eine optimale Material-
und Formschlüssigkeit zu erzielen.
[0019] Es ist weiter bevorzugt, wenn sich seitlich an der Anschlusszunge zwei Crimparme
anschließen, die den Verbindungsabschnitt mit dem Isolationscrimp ausbilden und den
Kabelmantel des Leiters fixieren und zumindest teilweise umgreifen. Diese Funktion
kann einerseits zur Vorfixierung im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden,
dient andererseits aber auch dazu, den Kabelmantel zu fixieren und damit ein Rückhaltevermögen
des elektrischen Kontaktsystems zu gewährleisten.
[0020] Wird nämlich kraftbeaufschlagt am Kabel gezogen, wird keine Kraft auf die Schweißverbindungsstelle
oder die Crimpverbindung übertragen, sondern fängt zunächst der Isolationscrimp bzw.
die Crimplaschen des Isolationscrimp die Kraft ab und leitet sie in das gesamte elektrische
Kontaktsystem ein.
[0021] In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass
der Schweißverbindungsabschnitt der Anschlusszunge lediglich als flache Zunge zwischen
dem Crimpverbindungsabschnitt und dem Isolationscrimpverbindungsabschnitt ausgebildet
ist. Durch eine solche geometrische und einfache Ausgestaltung wird sichergestellt,
dass der für die Schweißung vorgesehene abisolierte Bereich des Leiters zwischen den
beiden Crimpverbindungsbereichen für einen Schweißvorgang zugängig ist. Anders ausgedrückt
wird durch den Abstand der beiden Crimpverbindungsabschnitte und die lediglich flache
Ausgestaltung der Zunge ein leicht zugänglicher Schweißverbindungsbereich bereitgestellt.
[0022] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
eines wie zuvor beschriebenen elektrischen Kontaktsystems mit wenigstens folgenden
Schritten:
- a. Herstellen und/oder Bereitstellen eines Kontaktelementes mit drei in Reihe angeordneten
unterschiedlichen Verbindungsabschnitten, wobei der erste Verbindungsabschnitt mit
Crimplaschen als ein Crimpabschnitt zur Verbindung mit einem abisolierten Ende des
Leiters eines Kabels ausgebildet wird und
- b. wobei der zweite Verbindungsabschnitt als Schweißverbindungsabschnitt vorgesehen
wird und
- c. wobei ferner ein dritter Verbindungsabschnitt mit Crimplaschen als Isolationscrimpabschnitt
ausbildet wird, zur Verbindung mit dem Kabelmantel des Kabels und
- d. das Kabel zunächst an wenigstens einem der Crimplaschenpaare fixiert wird und ein
abisolierter Bereich des Kabels durch Schweißung mit dem Schweißverbindungsabschnitt
verbunden wird.
[0023] In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgesehen, dass die Schweißung
durch ein Kompaktierschweißverfahren bzw. durch Kompaktierschweißen erzeugt wird.
[0024] Es ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen,
dass der Schweißverbindungsabschnitt im wesentlichen als flache Zunge zwischen dem
Crimpverbindungsabschnitt und dem Isolationscrimpverbindungsabschnitt dadurch ausgebildet
wird, dass die Crimplaschen, auf der den Isolationsabschnitt zugewandten Seite, teilweise
entfernt oder gekürzt wurden.
[0025] Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der
Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf ein erfindungsgemäßes elektrisches
Kontaktsystem;
- Fig. 2
- eine perspektivische Ansicht von schräg unten gemäß der Ausführungsform aus Fig. 1;
- Fig. 3
- eine Seitenansicht auf die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und Fig. 2;
- Fig. 4
- eine Aufsicht von oben auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und Fig. 2.
[0026] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines beispielhaften elektrischen Kontaktsystems
1 anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche
funktionale oder strukturelle Merkmale hinweisen.
[0027] In den Figuren 1 bis 4 ist ein elektrisches Kontaktsystem 1 bestehend aus einem Kontaktelement
10 mit drei in Reihe angeordneten unterschiedlichen Verbindungsabschnitten 12, 13,
14 gezeigt Das elektrische Kontaktsystem 1 ist mit einem Kabel 20 verbunden. Der erste
Verbindungsabschnitt 12 ist als Crimpabschnitt zur Verbindung mit dem abisolierten
Ende 21 des Leiters 22 des Kabels 20 ausgebildet.
[0028] Wie zu erkennen, befindet sich benachbart zu dem ersten Verbindungsabschnitt 12 der
zweite Verbindungsabschnitt 13, der ein Schweißverbindungsabschnitt darstellt. Dieser
Schweißverbindungsabschnitt ist im Wesentlichen als kompaktierter Litzenabschnitt
mittels Kompaktierschweißverfahren am Kontaktelement 10 materialschlüssig befestigt.
[0029] Benachbart zu dem Schweißverbindungsabschnitt 13 befindet sich ein dritter Verbindungsabschnitt
14, nämlich ein Isolationscrimpabschnitt zur Verbindung des Kontaktelementes 10 mit
dem Kabelmantel 24 des Kabels 20.
[0030] Das elektrische Kontaktsystem 1 weist ferner am Kontaktelement 10 einen zur Kontaktierung
mit einem Gegenkontakt aufweisenden Kontaktabschnitt 10a auf. An den Kontaktabschnitt
10a schließt sich eine im Wesentlichen flache Anschlusszunge 11 mit einer Auflagefläche
11a zur Auflage wenigstens eines abisolierten Bereichs 23 des Kabels 20 an, wobei
das Kabel 20 einen Kabelmantel 24 aufweist. Der den Kabelmantel 24 umgebenden Bereich
des Kabels 20 wird im Folgenden als Bereich 25 gekennzeichnet.
[0031] Seitlich an der Anschlusszunge 11 befinden sich zwei Crimplaschen 15a, 15b, welche
die Crimpverbindung im Crimpverbindungsabschnitt 12 ausbilden und den Leiter 22 kontaktierend
umgreifen.
[0032] Der Leiter 22 stellt einen Litzenleiter aus einem Bündel von Litzen dar und ist im
Bereich des Schweißverbindungsabschnittes 13 auf eine in etwa quaderförmige Form komprimiert
bzw. verdichtet, wie dies gut in der Fig. 3 zu erkennen ist.
[0033] Das Formen und Verdichten des Leiters 22 sowie das Schweißen erfolgt mittels eines
Kompaktierschweißverfahrens.
[0034] An die Anschlusszunge 11 schließen sich zwei weitere Crimplaschen 16a, 16b an, welche
den Verbindungsabschnitt 14 mit dem Isolationscrimp ausbilden und den Kabelmantel
24 des Leiters 22 zumindest teilweise umgreifen. Die Crimplaschen 16a, 16b sind in
Längsrichtung des Leiters 22 diametral zueinander versetzt angeordnet unter Ausbildung
eines schräg verlaufenden Spaltes zwischen den Crimplaschen 16a und 16b.
[0035] Der Schweißverbindungsabschnitt 13 der Anschlusszunge 11 ist als flache Zunge zwischen
den Crimpverbindungsabschnitten 12 und 14 ausgebildet
[0036] In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kontaktabschnitt 10a quer zur Anschlusszunge
11 angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform könnte das elektrische Kontaktsystem
1 auch derart gestaltet sein, dass sich das Kontaktelement 10 insgesamt als in Leiterlängsrichtung
erstrecktes Kontaktelement 10 ausgebildet ist.
Bezugszeichenliste
[0037]
- 1
- Kontaktsystem
- 10
- Kontaktelement
- 10a
- Kontaktabschnitt
- 11
- Anschlusszunge
- 11a
- Auflagefläche
- 12
- erster Verbindungsabschnitt / Crimpverbindungsabschnitt
- 13
- zweiter Verbindungsabschnitt Schweißverbindungsabschnitt
- 14
- dritter Verbindungsabschnitt / Isolationscrimpabschnitt
- 15a, 15b
- Crimplaschen
- 16a, 16b
- Crimplaschen
- 20
- Kabel
- 21
- Ende
- 22
- Leiter
- 23
- abisolierter Bereich
- 24
- Kabelmantel
- 25
- Bereich
1. Elektrisches Kontaktsystem (1) bestehend aus einem Kontaktelement (10) mit drei in
Reihe angeordneten unterschiedlichen Verbindungsabschnitten (12, 13, 14) und einem
Kabel (20), wobei der erste Verbindungsabschnitt (12) ein Crimpabschnitt zur Verbindung
mit einem abisolierten Ende (21) des Leiters (22) eines Kabels (20) darstellt und
wobei der zweite Verbindungsabschnitt (13) einen Schweißverbindungsabschnitt darstellt,
an dem benachbart zum abisolierten Ende (21) ein abisolierter Bereich (23) des Kabels
(20) mit dem Leiter (22) mittels einer Schweißverbindung verbunden ist und wobei ferner
der dritte Verbindungsabschnitt (14) einen Isolationscrimp ausbildet, zur Verbindung
mit dem Kabelmantel (24) des Kabels (20).
2. Elektrisches Kontaktsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (10) einen zur Kontaktierung mit einem Gegenkontakt aufweisenden
Kontaktabschnitt (10a) aufweist, an den sich eine im Wesentlichen flache Anschlusszunge
(11) mit einer Auflagefläche (11 a) zur Auflage wenigstens eines abisolierten Bereichs
(23) des Kabels (20) und einem den Kabelmantel (24) aufweisenden Bereich (25) anschließt
3. Elektrisches Kontaktsystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich seitlich an der Anschlusszunge (11) zwei Crimplaschen (15a, 15b) anschließen,
die die Crimpverbindung im Crimpverbindungsabschnitt (12) ausbildert und den Leiter
(22) kontaktierend umgreifen.
4. Elektrisches Kontaktsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (22) ein Litzenleiter aus einem Bündel von Litzen darstellt und im Bereich
des Schweißverbindungsabschnittes (13) auf eine in etwa quaderförmige Form komprimiert
bzw. verdichtet wurde.
5. Elektrisches Kontaktsystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Formen und Verdichten des Leiters (22) mittels eines Kompaktierschweißverfahrens
erfolgt.
6. Elektrisches Kontaktsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich seitlich an der Anschlusszunge (11) zwei weitere Crimplaschen (16a, 16b) anschließen,
die den Verbindungsabschnitt (14) mit dem Isolationscrimp ausbilden und den Kabelmantel
(24) des Leiter (22) fixieren und zumindest teilweise umgreifen.
7. Elektrisches Kontaktsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schweißverbindungsabschnitt (13) der Anschlusszunge (11) lediglich als flache
Zunge zwischen dem Crimpverbindungsabschnitt (12) und dem isolationscrimpverbindungsabschnitt
(14) ausgebildet ist.
8. Verfahren zum Herstellen eines elektrisches Kontaktsystems (1) gemäß einem der Ansprüche
1 bis 7, mit wenigstens den folgenden Schritten:
a. Herstellen und/oder Bereitstellen eines Kontaktelementes (10) mit drei in Reihe
angeordneten unterschiedlichen Verbindungsabschnitten (12, 13, 14), wobei der erste
Verbindungsabschnitt (12) mit Crimplaschen (15a, 15b) als ein Crimpabschnitt zur Verbindung
mit einem abisolierten Ende (21) des Leiters (22) eines Kabels (20) ausgebildet wird
und
b. wobei der zweite Verbindungsabschnitt (13) als Schweißverbindungsabschnitt vorgesehen
wird und
c. wobei ferner ein dritter Verbindungsabschnitt (14) mit Crimplaschen (15a, 15b)
als Isolationscrimp ausbildet wird, zur Verbindung mit dem Kabelmantel (24) des Kabels
(20) und
d. das Kabel (20) zunächst an wenigstens einem der Crimplaschenpaare (15a, 15b) bzw.
(16a, 16b) fixiert wird und ein abisolierter Bereich (23) des Kabels (20) durch Schweißung
mit dem Schweißverbindungsabschnitt verbunden wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schweißung durch KompaktierschweiBen erzeugt
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Schweißverbindungsabschnitt (13) im Wesentlichen
als flache Zunge zwischen dem Crimpverbindungsabschnitt (12) und dem Isolationscrimpverbindungsabschnitt
(14) dadurch ausgebildet wird, dass die Crimplaschen (15a, 15b) auf der dem Isolationscrimpabschnitt
(14) zugewanden Seite teilweise entfernt werden.