-
Der Gegenstand betrifft ein Anschlussteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteils für elektrische Anlagen, insbesondere die elektrische Anlage eines Kraftfahrzeugs.
-
Zur elektrischen Verbindung von Verbrauchern mit den stromführenden Leitungen eines Kraftfahrzeugs werden heute gängiger Weise Anschlussteile verwendet. An diese werden zunehmend höhere Anforderungen gestellt.
-
So müssen die Anschlussteile nicht nur besonders einfach an die stromführenden Leitungen und die elektrischen Verbraucher eines Kraftfahrzeugs angeschlossen werden können, sondern sollen nach Möglichkeit auch eine gute elektrische Leitfähigkeit und ein geringes Gewicht aufweisen. Darüber hinaus soll auch der Herstellungsprozess der Anschlussteile einfach und kostengünstig sein. Schließlich ist insbesondere aus sicherheitsrelevanten Aspekten eine zuverlässige und langlebige Verbindung zwischen den Anschlussteilen und den stromführenden Leitungen bzw. den elektrischen Verbrauchern erwünscht.
-
Ein bekanntes, besonders einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Anschlussteilen verwendet Rohrabschnitte, die in einem vorderen Bereich durch einen Umformvorgang abgeflacht werden. Nach Umformung kann in dem abgeflachten Bereich dann wahlweise ein Befestigungsmittel in Form einer Ausnehmung oder als Stift bzw. Bolzen angeordnet werden. Nachteilig an dem bekannten Verfahren zur Herstellung von Anschlussteilen ist jedoch, dass die Anschlussteile durch den Umformvorgang nicht genügend nach außen hin abgedichtet werden können, so dass Wasser und Luft von außen eindringen kann.
-
Ein Eintritt von Wasser durch den umgeformten Bereich ist dabei nicht unwahrscheinlich, da die Anschlussteile inklusive der Verbindungstellen im Kraftfahrzeugbereich häufig widrigen Witterungsbedingungen ausgesetzt sind. Besonders Feuchtigkeit in Form von Spritzwasser oder Streusalzverunreinigungen fördern Kontaktkorrosionen erheblich. Die Korrosion führt dabei nicht nur zur Zerstörung des Materials, sondern mindert auch die Leitfähigkeit der betroffenen Bereiche erheblich.
-
Von Kontaktkorrosionen sind dabei insbesondere die im Kraftfahrzeugbereich immer häufiger verwendeten sortenunreinen Verbindungen von Metallen bzw. Metallverbindungen betroffen, da die Bildung von Korrosion an der Grenzfläche zweier unterschiedlicher Metalle bzw. Metallverbindungen begünstigt ist. Insbesondere bei sortenunreinen Verbindungen zweier Metalle bzw. Metallverbindungen, bei denen sich die Verbindungspartner bezüglich ihrer Redoxpotentiale stark unterscheiden, wird die Korrosion des unedleren der beiden Metalle bzw. Metallverbindungen gefördert.
-
Im Kraftfahrzeugbereich werden heute aus Gründen der Gewichtsreduktion vorzugsweise Aluminiumleiter zur Stromübertragung eingesetzt. Der Anschluss der Verbraucher erfolgt jedoch häufig über flexible Kupferleiter. Durch die zur Verbindung der Aluminium – und Kupferleiter in der Regel verwendeten, einfach und kostengünstig herzustellenden Anschlussteile kann zwar ein direktes Aussetzen der sortenunreinen Verbindungsstelle an die Luft vermieden werden, jedoch weisen die Anschlussteile – wie bereits erwähnt – den Nachteil auf, dass der umgeformte Bereich nicht hinreichend nach außen abgedichtet ist, so dass sehr wohl noch Wasser und Luftsauerstoff durch den umgeformten Bereich zur Verbindungsstelle der sortenunreinen Verbindung vordringen und dort Kontaktkorrosion verursachen kann.
-
Aus der
DE 2 937 916 C2 ist ein Anschlussteil für elektrische Anlagen bekannt, dass ein erstes und ein zweites Ende aufweist, wobei im Bereich des ersten Endes eine Öffnung gebildet ist und im Bereich des zweiten Endes ein Kontaktteil gebildet ist, wobei das Anschlussteil im Bereich des Kontaktteils abgeflacht ist.
-
Aus diesem Grund lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, ein Anschlussteil zur Verfügung zu stellen, das eine möglichst langlebige und zuverlässige, insbesondere korrosionsbeständige Verbindung der Verbindungspartner gewährleistet.
-
Diese Aufgabe wird gegenständlich durch ein Anschlussteil nach Anspruch 1 gelöst.
-
Neben der Verwendung für eine elektrische Anlage eines Kraftfahrzeugs kann das gegenständliche Anschlussteil auch derart ausgebildet sein, dass es für eine elektrische Anlage von Gebäudeinstallationen sowie für eine elektrische Anlage von elektrisch betriebenen Maschinen oder Stellwerken verwendet werden kann.
-
Da die im ersten Endbereich des gegenständlichen Anschlussteils angeordnete Öffnung vorzugsweise zur Aufnahme eines Leiters dienen soll, wird vorgeschlagen, dass der Querschnitt der Öffnung vorzugsweise an das Profil des Leiters angepasst ist, insbesondere rechteckig oder rund, insbesondere kreisrund. Die Öffnung kann jedoch ebenso auch oval oder eckig, insbesondere drei – vier oder fünfeckig geformt sein. Vorzugsweise können die Form sowie die Vertiefung der Öffnung an die äußere Form des Leiters angepasst sein, der mit dem gegenständlichen Anschlussteil verbunden werden soll. Da die Öffnung zur Aufnahme verschiedener Leiter dienen soll, kann die Öffnung zylinderförmig, quaderförmig oder prismenförmig gebildet sein. In Abhängigkeit der verwendeten Leiter kann die Öffnung auch kegelförmig geformt sein.
-
Um einen gleichmäßig stabilen elektrischen Kontakt zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dass der im Wesentlichen abgeflachte zweite Endbereich des gegenständlichen Anschlussteils verpresst ist, vorzugsweise kaltverpresst, tiefgezogen oder rundgeknetet ist. Die Breite des als Kontaktfläche dienenden zweiten Endbereichs kann zudem vorzugsweise größer sein, als der Durchmesser der im ersten Endbereich angeordneten Öffnung, weil dies insbesondere eine einfache und unkomplizierte Kontaktierung an dem Anschlussteil gewährleistet.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines besonders leicht und kostengünstig herstellbaren Anschlussteils wird vorgeschlagen, dass der erste Endbereich eine Hülse eines ersten Endes eines Rohres und der zweite Endbereich ein abgeflachtes, insbesondere flach verpresstes zweites Ende des Rohres ist. So kann ein zumindest teilweise rohrförmiges Bauteil als Ausgangsmaterial für das gegenständliche Anschlussteil verwendet werden und ohne ein aufwändiges Umformverfahren ein einstückiges, stabiles Anschlussteil hergestellt werden.
-
Es ist erkannt worden, dass durch die Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung an den Innenflächen eines als Kontaktfläche vorgesehenen abgeflachten Endbereichs eines Anschlussteils ein Eintritt von Wasser und Luftsauerstoff durch den Kontaktbereich erfolgreich verhindert werden kann, womit einer Kontaktkorrosion an der Verbindungsstelle des Anschlussteils mit einem stromführenden Leiter zuverlässig entgegengewirkt werden kann.
-
Um eine gleichzeitig schnelle, als auch stabile stoffschlüssige Verbindung auszubilden, wird vorgeschlagen, dass die Innenwände im Bereich des Kontaktteils miteinander zumindest teilweise über ein Ultraschallschweißverfahren verschweißt sind. Die Ultraschallschweißtechnik hat sich im Kraftfahrzeugbereich als bewährte Technik zur Ausbildung von festen und sicheren Verbindung von Kabeln, Klemmen und Verbindungselementen etabliert und zeichnet sich insbesondere durch die geringe Schweißzeit sowie die Ausbildung von festen und dauerhaften Verbindungen der Schweißteile aus.
-
Neben einem Ultraschallschweißverfahren können auch andere Schweißverfahren, insbesondere Pressschweißverfahren zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung der Innenwände im Bereich des Kontaktteils des Anschlussteils verwendet werden, wie beispielsweise Widerstandsschweißverfahren, Kaltpressschweißverfahren, oder Reibschweißverfahren. Ebenso können Schmelzschweißverfahren, wie Laser – oder Schutzgasschweißverfahren verwendet werden.
-
Zur effizienten Vorbeugung eines Eintritts von Wasser bzw. Luftsauerstoff wird gegenständlich vorgeschlagen, dass die Innenwände im Bereich des Kontaktteils im Bereich des Endes miteinander verschweißt sind. Zur weiteren Absicherung gegen einen eventuellen Eintritt von Wasser bzw. Luftsauerstoff durch eine eventuell leckende Verbindungsstelle können die Innenwände zusätzlich zu dem Ende auch im Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich des Anschlussteils stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Dies könnte vorzugsweise in einem Ultraschallschweißverfahren mit Hilfe einer U-förmigen Sonotrode auf sehr einfache Art und Weise erreicht werden. Zu beachten ist hierbei, dass die ausgebildete stoffschlüssige Verbindung auch über die gesamte Breite des Kontaktbereichs des zweiten Endbereichs reichen muss, so dass ein Eindringen von Wasser und Luft zuverlässig verhindert wird. Die stoffschlüssige Verbindung kann darüber hinaus auch über die Länge des Kontaktbereichs vorgesehen sein.
-
Um eine ausreichende Leitfähigkeit für die Übertragung hoher Ströme zur Verfügung zu stellen, wird vorgeschlagen, dass das gegenständliche Anschlussteil vorzugsweise aus einem elektrisch gut leitfähigen Material gebildet ist, zumindest teilweise aus einem Kupferwerkstoff und/oder zumindest teilweise aus einem Aluminiumwerkstoff.
-
Vorteilhafterweise kann das Material des ersten und zweiten Endbereichs an die jeweiligen Anforderung angepasst werden. Ein Kupferwerkstoff wird im Bereich der Stromübertragung vorzugsweise dort verwendet, wo nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung steht und gleichzeitig hohe Einsatztemperaturen vorliegen sowie hohe mechanische Anforderungen an das Material gestellt werden. Ein Aluminiumwerkstoff wird im Bereich der Stromübertragung überall dort eingesetzt, wo Gewicht oder Kosten eingespart werden sollen.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel können die beiden Endbereiche des Anschlussteils aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sein, insbesondere kann einer der beiden Endbereiche aus einem Kupferwerkstoff gebildet sein, während der andere aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein kann.
-
Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, indem als Ausgangsmaterial ein zumindest teilweise rohrförmiges Bauteil verwendet wird, dass bereits aus zwei unterschiedlichen Werkstoffen, vorzugsweise einem Kupferwerkstoff und einem Aluminiumwerkstoff gebildet ist. Ein solches Bauteil kann beispielsweise durch stoffschlüssiges Verbinden zweier zumindest teilweise rohrförmiger Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet werden, vorzugsweise mit Hilfe eines Druckschweißverfahrens, insbesondere mit Hilfe eines Reibschweißverfahrens.
-
Da bei sortenunreinen Verbindungen insbesondere die Kontaktbereiche zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen anfällig für Kontaktkorrosion sind, kann im Verbindungsbereich der sortenunreinen Verbindung zusätzlich eine Beschichtung zum Ausschluss von Wasser und Luft vorgesehen sein.
-
Alternativ zu einer Ausführungsform bei der beide Endbereiche des Anschlussteils aus unterschiedlichen Werkstoffen gebildet sind, kann zur Gewährleistung einer sortenreinen Verbindung mit einem Leiter, auch zumindest einer der beiden Endbereiche des gegenständlichen Anschlussteils entsprechend beschichtet sein.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, in dem der Leiter ein Rundleiter oder ein Litzenleiter aus einem Aluminiumwerkstoff ist, wird deshalb vorgeschlagen, dass das Anschlussteil aus einem Kupferwerkstoff gebildet ist, wobei die Oberfläche der Öffnung des ersten Endbereichs mit einem Aluminiumwerkstoff oder mit Zinn beschichtet ist.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ebenso auch das Anschlussteil aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein, wohingegen der angeschlossene Leiter aus einem Kupferwerkstoff gebildet ist. In diesem Fall kann die Oberfläche der Öffnung vorzugsweise mit einem Kupferwerkstoff beschichtet sein.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann anstatt der Oberfläche der Öffnung ebenso der Kontaktbereich des zweiten Endbereichs beschichtet sein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann dann vorzugsweise noch eine weitere Beschichtung aus einem nichtmetallischen Material auf dem Anschlussteil aufgetragen sein. Insbesondere kann diese Beschichtung ein Lack oder ein Korrosionsschutzmittel sein und im Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Endbereich aufgetragen sein, um eine Kontaktkorrosion an der Grenzfläche der der beiden Metalle zu verhindern.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann das gegenständliche Anschlussteil zumindest eine Beschichtung aufweisen, wobei das Anschlussteil vorzugsweise ultraschallbeschichtet, insbesondere ultraschallverzinnt und/oder reibbeschichtet und/oder galvanisch beschichtet ist.
-
Die zumindest eine Beschichtung kann dabei das gesamte Anschlussteil oder nur einen Teil des Anschlussteils umfassen, insbesondere einen ersten oder zweiten Endbereich. Eine Beschichtung kann dabei einerseits dafür vorgesehen sein, um einen sortenreinen Kontakt herzustellen, oder andererseits um sortenunreine Verbindungstellen vor dem Einfluss von Luft und Wasser zu schützen. Im letzteren Fall kann im Gegensatz zu einer metallhaltigen Beschichtung vorzugsweise eine nichtmetallische Lackierung, insbesondere ein Antikorrosionslack verwendet werden.
-
Um einen Leiter bzw. elektrische Verbraucher besonders einfach an das Anschlussteil anschließen zu können, wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgeschlagen, dass die Öffnung des ersten Endbereichs eine Klebstoffbeschichtung aufweisen kann. Die Klebstoffbeschichtung kann dabei vorzugsweise elektrisch leitfähig sein, insbesondere kann es sich um eine Mischung aus einer Klebstoffbeschichtung und einer Leitpaste handeln. Die klebende Beschichtung kann einerseits dazu dienen den Leiter fest zu verkleben, andererseits kann die klebende Beschichtung aber auch dazu verwendet werden einen Leiter nur kurzzeitig in der Öffnung des ersten Endbereichs zu fixieren, bevor eine stoffschlüssige, kraftschlüssige oder formschlüssige stabile Verbindung zwischen dem Anschlussteil und dem Leiter herbeigeführt wird. In letzterem Fall wäre es sinnvoll, wenn die Klebstoffbeschichtung nach kurzer Zeit verdampft, insbesondere nach dem stoffschlüssigen, kraftschlüssigen oder formschlüssigen Verbinden des Leiters mit dem Anschlussteil. Dabei kann der Leiter entweder durch ein geeignetes Schweißverfahren in der Öffnung des ersten Endbereichs verschweißt oder kraftschlüssig mit einem geeigneten Befestigungsmittel in der Öffnung fixiert werden. Bei entsprechender Ausbildung der Öffnung des ersten Endbereichs des Anschlussteils sowie des Leiters ist darüber hinaus auch eine formschlüssige Verbindung eines Leiters mit einem Anschlussteil denkbar.
-
Alternativ könnte der Leiter auch in der Öffnung verlötet werden. Hierzu wird vorgeschlagen, dass das Anschlussteil im ersten Endbereich noch eine zweite Öffnung aufweisen kann, insbesondere eine Öffnung mit einem geringeren Durchmesser als die erste Öffnung, wobei die beiden Öffnungen vorzugsweise winklig zueinander angeordnet sind. Über die zweite Öffnung kann beispielsweise Lötzinn eingeführt und unter Erwärmen verflüssigt werden, so dass der in die Öffnung des ersten Endbereichs eingeführte Leiter nach Erkalten des Lötzinns stoffschlüssig mit dem Anschlussteil verbunden ist.
-
Um neben dem ersten Endbereich auch den zweiten Endbereich des gegenständlichen Anschlussteils als einfache Verbindungsstelle nutzen zu können, wird vorgeschlagen, dass auf dem abgeflachten zweiten Endbereich des Anschlussteils zumindest ein Befestigungsmittel angeordnet ist.
-
Das Befestigungsmittel kann dabei vorzugsweise eine Ausnehmung aufweisen, insbesondere eine Bohrung. Die Öffnung kann durchgängig sein, oder auch nur teilweise in Form eines Sacklochs oder Nut in den Kontaktbereich des Anschlussteils eingelassen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Öffnung ein Gewinde aufweist, so dass ein Leiter bzw. ein Verbraucher auf einfache Weise – über eine Schraubverbindung – kraftschlüssig an dem Anschlussteil befestigt werden kann. Ebenso kann als Befestigungsmittel eine Mutter, ein Bolzen, eine Gewindestange oder eine Schraube angeordnet sein, was dann ebenfalls eine einfache kraftschlüssige Verbindung ermöglicht.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass das Befestigungselement freilaufend an dem Anschlussteil gehalten ist. Ein freilaufendes Halten kann in diesem Sinne bedeuten, dass das Befestigungselement zwar gehalten wird, sich aber dennoch um seine Längsachse drehen kann. Dadurch ist es beispielsweise im Falle einer Mutter als Befestigungselement möglich, dass diese trotz des freilaufenden Haltens mit einer Schraube verschraubt werden kann, indem sich die Mutter um ihre Längsachse dreht.
-
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Anschlussteil als ein Kabelschuh gebildet, insbesondere als ein Reibschweißkabelschuh, ein Crimpkabelschuh oder ein Ultraschallschweißkabelschuh. Kabelschuhe bieten sich für eine einfache und sichere Verbindung von Leitern insbesondere im Kraftfahrzeugbereich an.
-
Ein weiterer Gegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteils für elektrische Anlagen, insbesondere die elektrische Anlage eines Kraftfahrzeugs umfassend die Schritte: Abtrennen eines Teils eines im Wesentlichen rohrförmig gebildeten Bauteils, Abflachen eines als Kontaktteil vorgesehenen Bereichs des rohrförmig gebildeten Bauteils, Verschweißen von aneinander anliegenden Innenwänden des Anschlussteils im abgeflachten Bereich des Anschlussteils während oder nach Umformung des Bereichs.
-
Der erste Schritt des gegenständlichen Verfahrens, das Abtrennen eines Teils eines im Wesentlichen rohrförmig gebildeten Bauteils, kann dabei vorzugsweise durch Ablängen, Absägen oder Abfräsen erfolgen, wohingegen der zweite Schritt des gegenständlichen Verfahrens, das Abflachen des als Kontaktteil vorgesehenen Endbereichs, vorzugsweise durch Verpressen eines Teils des im Wesentlichen rohrförmig gebildeten Bauteils erfolgen kann, insbesondere mittels eines der Verfahren Kaltfließpressen, Tiefziehen oder Rundkneten.
-
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteils für elektrische Anlagen derart ausgeführt wird, dass in einem abschließenden Verfahrensschritt zumindest ein Befestigungsteil an dem Kontaktteil angeordnet wird. Das Befestigungsmittel kann eine Öffnung, insbesondere eine Bohrung oder ein Sackloch mit Gewinde sein. Ebenso kann als Befestigungsmittel eine Mutter, ein Bolzen, eine Gewindestange oder eine Schraube angeordnet sein. Das Befestigungsmittel kann dabei in das Anschlussteil gebohrt, gestanzt, eingepresst oder gefräst sein. Ebenso kann das Befestigungsmittel an das Anschlussteil geschweißt, geklebt, gelötet oder genietet sein.
-
Schließlich kann das Anschlussteil in einem vorzugsweise abschließenden Verfahrensschritt auch noch durch eines der Verfahren Ultraschallbeschichten, insbesondere Ultraschallverzinnen, Reibbeschichten oder durch ein galvanisches Beschichtungsverfahren, insbesondere Tauchlackieren oder Pulverbeschichten, beschichtet werden.
-
Gemäß dem gegenständlichen Verfahren kann dabei verständlicherweise auch mehr als eine Beschichtung vorgenommen werden. Zudem kann das Anschlussteil ganz oder nur teilweise beschichtet werden, wobei bei einer Teilbeschichtung insbesondere die Öffnung des ersten oder das Kontaktteil des zweiten Endbereichs beschichtet werden kann. Eine Beschichtung kann dabei einerseits dafür vorgesehen sein, um einen sortenreinen Kontakt herzustellen, oder andererseits um sortenunreine Verbindungstellen vor dem Einfluss von Luft und Wasser zu schützen. Im letzteren Fall kann im Gegensatz zu einer metallhaltigen Beschichtung vorzugsweise eine nichtmetallische Lackierung, insbesondere ein Antikorrosionslack verwendet werden.
-
Bei einer simultanen Ausführung des Abflach – und Schweißvorgangs des gegenständlichen Verfahrens, mit dem das Verfahren in der Regel schneller und sauberer ausgeführt werden kann, kann vorzugsweise eine Press – oder Walzvorrichtung unmittelbar an dem verwendeten Sonotrodenkopf angeordnet sein.
-
Schließlich wird gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel für die Herstellung eines aus zwei verschiedenen Werkstoffen gebildeten Anschlussteils vorgeschlagen, dass in einem vorgelagerten Verfahrensschritt das im Wesentlichen rohrförmig gebildete Bauteil zunächst aus zwei im Wesentlichen rohrförmig gebildeten Bauteilen unterschiedlicher Werkstoffe zusammengesetzt wird, wobei die beiden Bauteile vorzugsweise aus einem Kupferwerkstoff und einem Aluminiumwerkstoff gebildet sind und insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden werden.
-
In einem besonders einfachen und kostengünstigen Verfahren zur Herstellung eines im Wesentlichen rohrförmig gebildete Bauteils aus zwei im Wesentlichen rohrförmig gebildeten Bauteilen unterschiedlicher Werkstoffe können die beiden Bauteile dabei vorzugsweise durch ein Pressschweißverfahren, insbesondere durch ein Rotationsreibschweißverfahren miteinander verschweißt werden.
-
Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
-
1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes Anschlussteil für elektrische Anlagen;
-
2a eine Schnittansicht des Anschlussteils für elektrische Anlagen gemäß 1;
-
2b eine Schnittansicht eines Anschlussteils für elektrische Anlagen mit zumindest teilweise miteinander verschweißten Innenwänden;
-
3a einen ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Anschlussteils für elektrische Anlagen gemäß 2b;
-
3b einen zweiten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Anschlussteils für elektrische Anlagen gemäß 2b;
-
3c einen dritten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Anschlussteils für elektrische Anlagen gemäß 2b;
-
3d einen vierten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung eines Anschlussteils für elektrische Anlagen gemäß 2b;
-
4 die Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen zwei aus verschiedenen Materialien gebildeten Rohrabschnitten über ein Rotationsreibschweißverfahren.
-
Nach Möglichkeit wurden in den Figuren der Zeichnung für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet.
-
1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Anschlussteil 1 für elektrische Anlagen umfassend einen ersten und einen zweiten Endbereich 2, 4. Der erste Endbereich 2 ist rohrförmig gebildet und weist eine Öffnung 6 auf. Der zweite Endbereich 4 ist dagegen im Wesentlichen flach gebildet und weist einen Kontaktbereich 4a auf. Der Kontaktbereich 4a umfasst ein Befestigungsmittel 10, das in dem vorliegenden Fall durch eine Öffnung gebildet ist. Der im Wesentlichen flach ausgeformte zweite Endbereich 4 weist zudem noch den Spalt 8 auf, der nachteiliger Weise ein Eindringen von Wasser und Luftsauerstoff durch den zweiten Endbereich 4 in den ersten Endbereich 2 zulässt.
-
2a zeigt eine Schnittansicht des Anschlussteils 1 für elektrische Anlagen gemäß 1. Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Anschlusselement 1 ist in 2a zusätzlich noch der innerhalb der Öffnung 6 angeordnete Leiter 16 dargestellt, der aus einzelnen Litzen 16a gebildet ist und eine Isolierung 16b aufweist. Zusätzlich zur Leiterisolierung 16b ist eine weitere Isolierung 18 an der Grenzfläche zwischen der Öffnung 6 und der Isolierung 16b angeordnet. Wie in 2a zu erkennen ist, können einzelne Wassertropfen 15 durch den Spalt 8 von außen in Richtung der Öffnung 6 des Anschlussteils 1 eindringen, wodurch Korrosion an dem Leiter 16 verursacht wird. Insbesondere wenn der Leiter 16 aus einem anderen Metall bzw. aus einer anderen Legierung gebildet ist, als das Anschlussteil 1, ist eine Korrosionsbildung an dem Leiter 16 oder dem Anschlussteil 1 äußerst begünstigt.
-
2b zeigt eine Schnittansicht eines gegenständlichen Anschlussteils für elektrische Anlagen 1 mit zumindest teilweise miteinander verschweißten Innenwänden. Gegenüber 2a sind die Innenwände in dem zweiten Endbereich 4 an zwei Kontaktstellen 12, 12' miteinander stoffschlüssig verbunden, wodurch ein Eindringen von Wassertropfen 15 bzw. Luftsauerstoff von außen durch den Spalt 8 in Richtung der Öffnung 6 verhindert wird. Die stoffschlüssige Verbindung der Innenwände an den Kontaktstellen 12 und 12' wird gemäß 2b mit Hilfe eines Ultraschallschweißverfahrens erzielt, was durch die auf die Kontaktfläche 4a aufgesetzte U-förmige Sonotrode 14 angedeutet wird. Mit Hilfe der Sonotrode 14 wird die Innenfläche des Anschlussteils 1 im Bereich des zweiten Endbereichs 4 im Wesentlichen parallel zu dem Spalt 8 verlaufend, über die gesamte Breite der Kontaktfläche 4a stoffschlüssig miteinander verbunden.
-
Mit der gegenständlichen Anordnung ist es somit möglich, das Anschlussteil 1 gegen ein Eindringen von Wasser oder Luftsauerstoff abzudichten und somit ein Anschlussteil 1 zur Verfügung zu stellen, das eine möglichst langlebige und zuverlässige, insbesondere korrosionsbeständige Verbindung der Verbindungspartner gewährleistet.
-
Dabei kann anstatt der Ausbildung von zwei Kontaktstellen 12, 12' im Bereich des zweiten Endbereichs 4 bereits die Ausbildung einer Kontaktstelle ausreichend sein, die dann vorzugsweise am distalen Ende des zweiten Kontaktbereichs 4, entsprechend der Kontaktstelle 12 erfolgt. Hierfür könnte dann anstatt einer U-förmigen Sonotrode 14 mit zwei getrennten Auflageflächen auch eine zylindrische oder quaderförmige Sonotrode 14 mit nur einer Auflagefläche verwendet werden.
-
Der erste und der zweite Endbereich 2, 4 können gegenständlich vorzugsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff gebildet sein. Hierbei können der erste und der zweite Endbereich 2, 4 auch aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein.
-
Die am Ende des ersten Endbereichs 2 angeordnete Öffnung 6 kann – wie dargestellt – zur Aufnahme eines elektrischen Leiters 16 dienen, der gemäß der in 2a, b dargestellten Ausführungsform vorzugsweise als Rundleiter oder Litzenleiter gebildet ist. Der in der Öffnung 6 des ersten Endbereichs 2 angeordnete Leiter 16 kann jedoch ebenso als Flachleiter gebildet sein. Der Leiter 16 kann dabei in der Öffnung 6 verpresst, verschweißt, verklebt oder verlötet sein. Da bei sortenunreinen Verbindungen insbesondere die Kontaktbereiche zwischen den unterschiedlichen Werkstoffen anfällig für Kontaktkorrosion sind, kann die Oberfläche der Öffnung 6 in dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel vorzugsweise mit dem selben Werkstoff beschichtet sein, aus dem auch der Leiter 16 gebildet ist.
-
Anstatt der Oberfläche der Öffnung 6 kann jedoch ebenso der Kontaktbereich 4a des zweiten Endbereichs 4 beschichtet sein. Hierbei ist dann allerdings vorzugsweise noch eine weitere Beschichtung (hier nicht dargestellt) aus einem nichtmetallischen Material auf dem Anschlussteil 1 aufgetragen, insbesondere im Bereich zwischen dem ersten 2 und dem zweiten Endbereich 4, um eine Kontaktkorrosion an der Grenzfläche der der beiden Metalle bzw. Legierungen zu verhindern.
-
Der erste und der zweite Endbereich 2, 4 kann ebenso auch aus unterschiedlichen Metallen bzw. Legierungen gebildet sein. Vorzugsweise ist der erste Endbereich 2 aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet, während der zweite Endbereich 4 aus einem Kupferwerkstoff gebildet ist. Auch gemäß dieser Ausführungsform kann dann vorzugsweise noch eine weitere Beschichtung aus einem nichtmetallischen Material einem auf dem Anschlussteil 1, insbesondere im Bereich zwischen dem ersten 2 und dem zweiten Endbereich 4 aufgetragen sein.
-
Anstatt der gemäß 1 in den zweiten Endbereich 4 eingelassenen Öffnung kann ebenso ein Gewinde, ein Sackloch, ein Bolzen oder eine Schraube als Befestigungsmittel 10 angeordnet sein. Vorteilhafterweise ist dabei das Befestigungsmittel 10 aus dem gleichen Material gebildet, wie der zweite Endbereich 4.
-
Die 3a–d zeigen ein gegenständliches Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteils für elektrische Anlagen 1 gemäß 2b.
-
3a zeigt dabei einen ersten Schritt des gegenständlichen Verfahrens, in dem ein Teil eines zumindest teilweise rohrförmigen Bauteils 20 mit Hilfe einer Sägevorrichtung 22 von einem längeren zumindest teilweise rohrförmigen Bauteil 20' abgetrennt wird. Das Abtrennen des zumindest teilweise rohrförmigen Bauteils passender Größe 20 kann dabei über ein Absägen, Ablängen oder Abfräsen erfolgen.
-
3b zeigt einen zweiten Schritt des gegenständlichen Verfahrens, in dem ein zweiter Endbereich 4 eines zumindest teilweise rohrförmigen Bauteils 20 über ein Pressmittel 24 abgeflacht, insbesondere verpresst wird, so dass ein erster zumindest teilweise rohrförmiger Endbereich 2 und ein zweiter im Wesentlichen abgeflachter Endbereich 4 gebildet ist. Eine Abflachung des zweiten Endbereichs 4 kann hierbei vorzugsweise über ein Druckformverfahren, wie Kaltverpressung, Tiefziehen oder Rundkneten erfolgen.
-
3c zeigt einen dritten Schritt des gegenständlichen Verfahrens, in dem eine U-förmige Sonotrode 14 auf den Kontaktbereich 4a des zweiten Endbereichs 4 aufgesetzt wird und die Innenwände des Anschlussteils 1 an den Kontaktstellen 12 und 12' über die gesamte Breite des Kontaktteils 4a, im Wesentlichen parallel zu dem Spalt 8 verlaufend, miteinander verschweißt werden. Infolge der stoffschlüssig miteinander verbundenen Innenwände kann nun kein Wasser oder Luftsauerstoff mehr durch den Spalt 8 in Richtung der Öffnung 6 des Anschlussteils 1 eindringen.
-
3d zeigt schließlich einen vierten, möglicherweise abschließenden Schritt des gegenständlichen Verfahrens, in dem mit Hilfe eines Bohrers 26 als Befestigungsmittel 10 eine Öffnung in den zweiten Teilbereich 4 des Anschlussteils eingelassen wird.
-
Alternativ zu einer Öffnung kann als Befestigungsmittel 10 ebenso ein Gewinde, ein Sackloch, ein Bolzen oder eine Schraube an dem Kontaktbereich 4a des zweiten Endbereichs 4 angeordnet sein.
-
Wahlweise kann das gegenständliche Anschlussteil 1 in einem abschließenden Schritt noch zumindest teilweise beschichtet werden, insbesondere mit einer korrosionsbeständigen Lackierung, die vorzugsweise an der Grenzfläche zwischen sortenunreinen Verbindungen aufgetragen wird.
-
4 zeigt die Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen zwei aus verschiedenen Materialien gebildeten Rohrabschnitten 20a, b über ein Reibschweißverfahren. Ein durch den nachfolgend beschriebenen Prozess hergestellter Rohrabschnitt 20 kann vorzugsweise als Ausgangsmaterial in dem Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteils gemäß den 3a–d dienen. Hierdurch kann es möglich sein, bereits als Ausgangsmaterial eine sortenunreine Verbindung verwenden zu können. 4 zeigt zwei Rohrabschnitte 20a und 20b aus unterschiedlichen Materialien, vorzugsweise einem Aluminium – und einem Kupferwerkstoff. Die Rohrabschnitte 20a und 20b sind in jeweils eine Einspannvorrichtung 28, 28' eingespannt, während zumindest der Rohrabschnitt 20a unter Rotation um die Längsachse in Richtung des Rohrabschnitts 20b bewegt wird und schließlich unter Rotation um die Längsachse derart auf den Rohrabschnitt 20b gepresst wird, dass durch die Reibung an der Grenzfläche das Material beider Rohrabschnitte 20a, b im Bereich der Öffnung aufgeschmolzen und stoffschlüssig miteinander verbunden wird. Nach Erkalten der Bauteile kann so eine sauber und fest geformte stoffschlüsige Verbindung der beiden Rohrabschnitte 20a, b erhalten werden, die schließlich als Ausgangsmaterial für den in den 3a–d beschriebenen Prozess dienen kann.
