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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Presswerkzeug zur Herstellung eines Steckkontakts an einem elektrischen Kabel. Darüber hinaus beschäftigt sich die Erfindung mit einem auf diese Weise hergestellten Steckkontakt.
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Stand der Technik
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Heutige Kraftfahrzeuge verfügen in der Regel über einen Kabelbaum, der die Batterie mit den Verbrauchern verbindet, um so die Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. Der Kabelbaum umfasst Kabel, die jeweils Litzen und eine die Litzen umgebende Isolation besitzen. An den Stellen, an denen die Kabel mit den Verbrauchern verbunden werden sollen, wird häufig ein Kabelschuh oder Steckkontakt angebracht, der beispielsweise mittels Crimpen oder Ultraschallschweißen mit den Litzen verbunden wird. Die Steckkontakte haben natürlich ihren Preis und ihre Montage erfordert einen nicht unerheblichen Arbeitsaufwand.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Möglichkeit vorzuschlagen, elektrische Kabel mit einem Steckkontakt zu versehen.
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Beschreibung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren.
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Dementsprechend umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Steckkontakts an einem elektrischen Kabel. Zunächst wird ein elektrisches Kabel mit Litzen und einer die Litzen umgebenden Isolation bereit gestellt. Das Kabel ist bereits an einem Ende abisoliert, so dass es einen abisolierten Bereich aufweist, in dem die Isolation von den Litzen entfernt wurde, so dass die Litzen frei liegen. Gemäß dem Stand der Technik würde im abisolierten Bereich nun ein Steckkontakt beispielsweise aus einem Kupferblech an die Litzen gecrimpt werden. Die Erfindung schlägt jedoch ein anderes Vorgehen vor. Sie verpresst die Litzen im abisolierten Bereich, so dass sich die Litzen miteinander verbinden. Beispielsweise kann es zu einer Kaltschweißverbindung kommen. Durch die Verbindung bilden die Litzen zumindest einen Teil des Steckkontaktes aus. Auf diese Weise kann gegenüber dem Stand der Technik ein dezidierter Steckkontakt, der beispielsweise aus einem Kupferblech gebogen ist, eingespart werden, wodurch es zu erheblichen Kosteneinsparungen kommen kann.
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Wie später noch genauer erläutert wird, kann die Masse der zu verpressenden Litzen bereits ausreichen, um den vollständigen Steckkontakt auszubilden. Gerade bei Kabeln mit einem großen Litzenkernquerschnitt mag dies der Fall sein. Wenn Kabel mit einem geringen Litzenkernquerschnitt verwendet werden und/oder die Masse der zu verpressenden Litzen nicht ausreicht, können zusätzlich Hilfsstoffe vor dem Verpressen zugeführt werden, um die zu verpressende Masse zu erhöhen.
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Gerade bei der Herstellung männlicher Steckkontakte bietet es sich darüber hinaus an, die Litzen beim Abisolieren ein wenig länger frei zu legen und anschließend die Litzen im abisolierten Bereich umzuschlagen, um so den Querschnitt der Litzen zu vergrößern. Auf diese Weise steht mehr Masse für den Steckkontakt bereit.
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Für die Herstellung eines weiblichen Steckkontaktes kann ein geteilter Kern zwischen die Litzen des abisolierten Bereichs vor dem Verpressen eingeführt werden. Beim Einführen kann der geteilte Kern rotiert werden. Dies erleichtert einerseits das Einführen. Andererseits können die Litzen durch das Einführen des rotierenden geteilten Kerns zwischen die Litzen tordierend gestaucht werden. Nach dem Verpressen wird der geteilte Kern aus den verpressten Litzen wieder entfernt.
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Für den hier dargestellten Zweck eignet sich besonders ein geteilter Kern, der einen Entformungszylinder und einen Kernzugzylinder umfasst. Das Einführen des geteilten Kerns erfolgt dann durch ein Einführen des Entformungszylinders zwischen die Litzen des abisolierten Bereichs und ein Vergrößern eines Querschnitts des Entformungszylinders durch Einführen des Kernzugzylinders in den Entformungszylinder. Das Einschieben des Kernzugzylinders bewirkt also, dass sich der Entformungszylinder ausdehnt und so die Litzen nach außen bewegen. Um den geteilten Kern wieder aus den verpressten Litzen zu entfernen, wird zunächst der Kernzugzylinder aus dem Entformungszylinder herausgezogen, so dass sich der Querschnitt des Entformungszylinders verkleinert. Anschließend kann der Entformungszylinder aus den verpressten Litzen einfach wieder herausgefahren werden.
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Da der Querschnitt des Entformungszylinders vor dem Herausziehen des Entformungszylinders aus den verpressten Litzen verkleinert wird, ist es möglich, beim Pressen Hinterschnitte herzustellen. Beispielsweise können während des Verpressens Widerhaken vorgesehen werden.
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In einer Ausführungsform werden Widerhaken in den verpressten Litzen mittels eines Stempels hergestellt, der aus den verpressten Litzen einen Teilbereich der Litzen nach innen biegt.
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Insbesondere beim männlichen Steckkontakt kann eine Rastnut in den verpressten Litzen hergestellt werden. Dies kann beispielsweise bereits durch die Geometrie der Werkzeugformelemente, die die Litzen verpressen, erreicht werden. Wenn dann ein männlicher Steckkontakt mit einer Rastnut in einen weiblichen Steckkontakt mit einem Widerhaken gesteckt wird, kann es zu einer sicheren Rastverbindung zwischen dem männlichen und dem weiblichen Steckkontakt kommen.
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Um das Pressergebnis zu verbessern, kann zu den Litzen des abisolierten Bereichs Wärme zugeführt werden. Vorzugsweise erfolgt die Wärmezufuhr dabei direkt beim Verpressen. In einer Ausführungsform bleibt die Temperatur unter der Schmelztemperatur der Litzen. In einer anderen Ausführungsform übersteigt die Temperatur die Schmelztemperatur der Litzen, so dass diese sich zum Teil verflüssigen und nach dem Verpressen wieder erkalten. Auf diese Weise kann eine besonders vollständige Verbindung der Litzen erreicht werden.
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Wie bereits oben erwähnt wurde, können vor dem Verpressen Hilfsstoffe zu den Litzen des abisolierten Bereiches zugeführt werden. Das Verpressen kann also auch ein Sintern umfassen. Durch die Hilfsstoffe kann die zu verpressende Masse vergrößert werden, so dass die Herstellung von Steckkontakten möglich wird, die eine größere Masse als nur die Masse der Litzen aufweisen. Besonders wenn die Litzenquerschnitte nur klein sind, bietet sich die Zuhilfenahme von Hilfsstoffen an.
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Die Hilfsstoffe können beispielsweise flüssig, pulverförmig oder auch granulatförmig zugeführt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Hilfsstoff um ein leitfähiges Metall. In Betracht kommt beispielsweise die Verwendung von Kupfer, Aluminium, Beryllium, Zinn, Zink, Eisen, Stahl und/oder Silber. Natürlich können auch Legierungen der hier genannten Hilfsstoffe verwendet werden. Auf diese Weise kann eine gute Leitfähigkeit des Steckkontakts erreicht werden. Die Federkraft und die Steifigkeit des Steckkontakts sind über die gewählten Hilfsstoffe gut beeinflussbar. Vorteilhafte Federeigenschaften können beispielsweise durch die Verwendung von Kupfer-Beryllium erreicht werden.
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Zusätzlich umfasst die vorliegende Erfindung ein Presswerkzeug zur Herstellung eines Steckkontakts aus Litzen eines elektrischen Kabels. Das Kabel kann dabei an einem Ende einen abisolierten Bereich aufweisen, in dem eine Isolation von den Litzen entfernt wurde, so dass die Litzen frei liegen. Das Presswerkzeug besitzt mindestens zwei Werkzeugformelemente zum Verpressen der Litzen vorzugsweise im abisolierten Bereich, so dass sich die Litzen miteinander verbinden und zumindest einen Teil des Steckkontakts ausbilden. Vorzugsweise sind die Werkzeugformelemente beheizbar. Dies kann beispielsweise mittels einer Heizwendel erreicht werden.
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In einer Ausführungsform weist das Presswerkzeug einen geteilten Kern zum Einführen zwischen die Litzen des Kabels (beispielsweise im abisolierten Bereich) vor dem Verpressen auf. Der geteilte Kern kann insbesondere einen Entformungszylinder und einen Kernzugzylinder umfassen.
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Darüber hinaus kann das Presswerkzeug einen Stempel aufweisen zur Herstellung eines Widerhakens in den verpressten Litzen.
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Zum Zuführen eines Hilfsstoffes zu den zu verpressenden Litzen kann zumindest eines der Werkzeugformelemente einen Kanal aufweisen.
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Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung einen Steckkontakt, der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt wurde. Ein solcher Steckkontakt kann gegenüber herkömmlichen Steckkontakten dadurch unterschieden werden, dass er zumindest teilweise aus verpressten Litzen eines elektrischen Kabels besteht. Es ist also insbesondere keine Crimpverbindung und auch keine Schweißverbindung zu sehen.
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In einigen Ausführungsformen besteht der erfindungsgemäße Steckkontakt vollständig aus den verpressten Litzen des Kabels. In anderen Ausführungsformen wurde zusätzlich ein Hilfsstoff verwendet, so dass der Steckkontakt einen verpressten Hilfsstoff umfasst.
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Die Erfindung wurde mit Bezug auf ein Verfahren, ein Presswerkzeug und einen Steckkontakt erläutert. Sofern nichts anderes angegeben ist, sind die Merkmale einer Anspruchskategorie auf die anderen Anspruchskategorien analog anwendbar. Dies bedeutet insbesondere, dass die genannten Verfahrensschritte natürlich ihren Niederschlag in Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Presswerkzeugs finden und umgekehrt.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Weitere Details und damit zusammenhängende Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Figuren erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2a einen abisolierten Bereich eines Kabels;
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2b umgeschlagene Litzen;
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2c eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckkontakts;
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3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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4a einen abisolierten Bereich eines Kabels;
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4b einen geteilten Kern in verpressten Litzen;
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4c eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckkontakts;
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5 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
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6 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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In der nachfolgenden Beschreibung werde gleiche und gleich wirkende Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen benannt.
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In der 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Steckkontakts an einem elektrischen Kabel gezeigt. Gemäß dem Verfahren M1 wird in Schritt S1 zunächst ein elektrisches Kabel 1 bereit gestellt, das in 2a skizziert ist. Das elektrische Kabel 1 weist Litzen 2 und eine die Litzen 2 umgebende Isolation 3 auf. Das Kabel 1 besitzt an einem Ende einen abisolierten Bereich 4, in dem die Isolation 3 von den Litzen 2 entfernt wurde, so dass die Litzen 2 frei liegen.
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In Schritt S2 werden die Litzen 2, wie in 2b skizziert ist, dann im abisolierten Bereich 4 umgeschlagen, um einen Querschnitt der Litzen 2 zu vergrößern.
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In Schritt S3 werden die Litzen 2 im abisolierten Bereich 4 dann verpresst, so dass sich die Litzen 2 miteinander verbinden. Gleichzeitig werden in Schritt S4 eine Rastnut und mehrere Sicken in den verpressten Litzen hergestellt. Der so entstehende Steckkontakt ist in 2c gezeigt. Der männliche Steckkontakt 5 besitzt etwa in seiner Mitte die bereits erwähnte Rastnut 6, in die ein Widerhaken eines weiblichen Steckkontaktes einrasten kann. Darüber hinaus besitzt er mehrere Sicken 7, die an die Wand eines weiblichen Steckkontakts drücken können, um eine gute Verbindung zwischen dem männlichen und weiblichen Steckkontakt zu erzeugen.
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In der 3 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Steckkontakts an einem elektrischen Kabel dargestellt. Gemäß dieses Verfahrens M2 wird zunächst wieder in Schritt S5 ein elektrisches Kabel bereit gestellt. Dies ist in 4a dargestellt. Es besitzt wiederum Litzen 2, eine Isolation 3 sowie einen abisolierten Bereich 4, in dem die Isolation 3 von den Litzen 2 entfernt wurde, so dass die Litzen 2 frei liegen.
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In Schritt S6 wird ein Entformungszylinder zwischen die Litzen 2 des abisolierten Bereichs 4 eingeführt. Ein solcher Entformungszylinder 8 ist in 4b zu sehen. In Schritt S7 wird dann der in 4b dargestellte Kernzugzylinder 9 in den Entformungszylinder 8 geschoben, wodurch sich der Querschnitt des Entformungszylinders 8 vergrößert. Daraufhin wird in Schritt S8 das Verpressen der Litzen durchgeführt, so dass sich die Litzen 2 miteinander verbinden und den Steckkontakt ausbilden. Zeitgleich wird der in 4b dargestellte Widerhaken 10 in die Litzen eingepresst. Dies kann durch die Geometrie der Werkzeugformelemente vollzogen werden.
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In Schritt S10 wird dann der Kernzugzylinder 9 aus dem Entformungszylinder 8 herausgezogen. Der obere Bereich des Entformungszylinders 8 kann dadurch nach unten fallen, so dass der Hinterschnitt des Widerhakens 10 einfach überwunden werden kann. Durch die Entfernung des Kernzugzylinders 9 verkleinert sich also der Querschnitt des Entformungszylinders 8. Dieser wird dann in Schritt S11 aus den verpressten Litzen herausgezogen. Das resultierende weibliche Steckkontaktelement 11 ist in 4c gezeigt. In dieses weibliche Steckkontaktelement 11 kann das männliche Steckkontaktelement 5 aus 2c eingeschoben werden. Der Widerhaken 10 rastet dann in der Rastnut 6 ein.
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Die 5 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Presswerkzeugs zur Herstellung eines Steckkontakts aus Litzen eines elektrischen Kabels. Das Presswerkzeug 12 umfasst zwei Werkzeugformelemente 13 zum Verpressen der Litzen 2 im abisolierten Bereich 4. Das Kabel 1 wird zwischen den Werkzeugformelementen 13 mittels einer Halteeinrichtung 14 gehalten. Die Werkzeugelemente 13 sind über Heizpatronen 15 beheizbar, so dass ein Verpressen unter Wärmeeinfluss erfolgen kann. Mithilfe des Entformungszylinders 8 und des Kernzugzylinders 9 kann das weibliche Steckkontaktelement 11 gefertigt werden. Der Entformungszylinder 8 und der Kernzugzylinder 9 können über den Zylinder 16 betätigt werden. Für die Fertigung des Widerhakens besitzt das Presswerkzeug 13 einen Stempel 17, der über einen hydraulisch angetriebenen Zylinder 18 betätigt werden kann.
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Eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Presswerkzeugs 19 ist in 6 illustriert. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform des Presswerkzeugs 12 durch einen Kanal 20 zum Zuführen eines Hilfsstoffes zu den Litzen 2. Im Kernbereich des Werkzeugelements 13 ist zur Weitergabe des Hilfsstoffes an die Litzen ein Kanalsystem vorgesehen, das in der 6 nicht näher dargestellt ist. Zusätzlich ist der Zylinder 16, der den Entformungszylinder 8 und den Kernzugzylinder 9 betreibt, fähig, den Entformungszylinder 8 und den Kernzugzylinder 9 beim Einführen in die Litzen 2 zu rotieren, um so eine tordierende Stauchung der Litzen 2 zu bewirken. Damit sich die Rotation nicht auf das Kabel 1 als Ganzes fortpflanzt, sind die Litzen mithilfe von Klemmbacken 21 eingeklemmt.
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Die mit Bezug auf die Figuren gemachten Erläuterungen sind rein illustrativ und nicht beschränkend zu verstehen. An den gezeigten Ausführungsformen können viele Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist, zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrisches Kabel
- 2
- Litzen
- 3
- Isolation
- 4
- abisolierter Bereich
- 5
- Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckkontakts
- 6
- Rastnut
- 7
- Sicke
- 8
- Entformungszylinder
- 9
- Kernzugzylinder
- 10
- Widerhaken
- 11
- zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Steckkontakts
- 12
- erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Presswerkzeugs
- 13
- Werkzeugformelement
- 14
- Halteeinrichtung
- 15
- Heizpatrone
- 16
- Zylinder
- 17
- Stempel
- 18
- Zylinder
- 19
- zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Presswerkzeugs
- 20
- Kanal zum Zuführen eines Hilfsstoffes
- 21
- Klemmbacken
- M1
- erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens
- M2
- zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens
- S1
- Bereitstellen eines elektrischen Kabels
- S2
- Umschlagen der Litzen im abisolierten Bereich
- S3
- Verpressen der Litzen im abisolierten Bereich
- S4
- Herstellen einer Rastnut sowie von Sicken
- S5
- Bereitstellen eines elektrischen Kabels
- S6
- Einführen des Entformungszylinders zwischen die Litzen
- S7
- Vergrößern des Querschnitts des Entformungszylinders
- S8
- Verpressen der Litzen im abisolierten Bereich
- S9
- Herstellen eines Widerhakens
- S10
- Entfernen des Kernzugzylinders aus dem Entformungszylinder
- S11
- Entfernen des Entformungszylinders aus den verpressten Litzen
