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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung für Litzenleiter in einer Führung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung für Litzenleiter in einer Führung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
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Bekannte Verbindungsmethoden zur elektrischen Verbindung von Baugruppen sind Steckverbindungen oder Verbindungen über Kabel bzw. Litzenleiter. Kabelverbindungen sind dabei kostengünstiger und flexibler einsetzbar als Steckverbinder.
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DE 10 2014 209 283 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung, umfassend eine Leiterplatte mit einem Kontaktierungsbereich auf einer Oberseite der Leiterplatte für Kabellitzen, ein Moldgehäuse zur Aufnahme der Leiterplatte mit einer wannenförmigen Ausnehmung, welche den Kontaktierungsbereich der Leiterplatte freilegt, in einer Wandung der Ausnehmung ausgeführte Positionierungshilfen für die Kabellitzen, Führungskanäle für Kabel, welche den Positionierungshilfen gegenüberliegen.
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DE 10 2014 226 062 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Positionieren von Kabellitzen in einem elektrischen bzw. elektronischen Bauteil, aufweisend einen Körper, der eine oder mehrere jeweils in einer Durchtrittsrichtung angeordnete Durchtrittsöffnungen zur Aufnahme jeweils einer Kabellitze aufweist, wobei die Durchtrittsöffnungen einen sich jeweils in der Durchtrittsrichtung erstreckenden ersten und zweiten Durchtrittsöffnungsabschnitt aufweisen, wobei der erste Durchtrittsöffnungsabschnitt einen ersten Durchtrittsöffnungsquerschnitt aufweist, und der zweite Durchtrittsöffnungsabschnitt einen zweiten Durchtrittsöffnungsquerschnitt aufweist, der vom ersten Durchtrittsöffnungsquerschnitt verschieden ist.
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Zur Verbindung von Baugruppen mit einem Kabel bzw. einem Litzenleiter werden die in der Regel mittels eines Isoliermantels ummantelten Litzen durch Abisolieren, d.h. Entfernen des Mantels, freigelegt. Meist werden die Litzen noch mit Lötzinn verzinnt, um eine gewisse Steifigkeit zu erzielen. Der Litzenleiter wird dann in entsprechende Führungen der zu kontaktierenden Baugruppe eingelegt und damit kontaktiert. Die Kontaktierung und Fixierung erfolgt dabei z.B. über Verlöten und/oder Verschweißen.
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Das Verschweißen kann über Verstemmen mittels Ultraschall erfolgen, da es durch Ultraschall-Schweißen bzw. -Verstemmen möglich ist, zwei Komponenten an sehr genau definierten Stellen zu verschmelzen. Hierbei werden thermoplastische Kunststoffe, also z.B. das Verstemm-Material und der Isoliermantel, durch mechanische Schwingungen bis zur Verflüssigung erwärmt und mit Druck durch die Sonotrode miteinander verbunden. Dabei entsteht an der Fügezone, also an der Stelle, an der sich die zwei zu verschweißenden Materialien berühren, eine Relativbewegung, die zur Plastifizierung der Materialien führt, wodurch durch die Grenzflächenreibung eine Verbindung zwischen den beiden Materialien entsteht.
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Diese Lösung hat den Nachteil, dass das zu verstemmende Material um die Litzenisolierung, also den Isoliermantel, herum fließt, da das Material durch die Ultraschallanregung verflüssigt wird. Da die Isolationsmaterialien wie PTFE oder ähnliche Materialien praktisch keine Verbindung mit dem verstemmten Material eingehen, besteht bei dieser Verbindung stets die Gefahr, dass sich das Kabel wieder löst, wenn beispielweise Zug darauf wirkt, da die Zugfestigkeit vom Grad der Verbindung der beiden Kunststoffmaterialien zueinander abhängt. Außerdem muss beim Verstemmprozess zusätzlich Energie für die Sonotrode zum eigentlichen Verstemmvorgang aufgebracht werden.
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Deshalb ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Verbindungsanordnung für Litzenleiter in einer Führung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung für Litzenleiter bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile überwinden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Vorgeschlagen wird eine Verbindungsanordnung für Litzenleiter in einer Führung, wobei die Verbindungsanordnung zumindest eine Führung zur Führung von zumindest einem mit einem Isoliermantel ummantelten, mehrere Litzen aufweisenden Litzenleiter umfasst, wobei ein Bereich des zumindest einen Litzenleiters über eine Öffnung der zumindest einen Führung darin eingebracht ist. Der zumindest eine Litzenleiter ist in der Führung dadurch fixiert, dass mittels Kaltverstemmen zwischen dem Isoliermantel des in die zumindest eine Führung eingebrachten Litzenleiters und einem Verstemmpunkt in einem Bereich unterhalb des Verstemmpunkts ein Hinterschnitt des Isoliermantels entsteht, wobei der Hinterschnitt gebildet ist aus einem Abschnitt der Wandung der Führung.
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Durch die vorgeschlagene Verbindungsanordnung kann eine feste und sichere Verbindung zwischen Litzenleiter und Führung hergestellt werden. Durch den mittels Kaltverstemmen erzeugten Hinterschnitt kann ein Herausgleiten des Litzenleiters verhindert werden, da eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei einzelnen Bauteilen durch plastisches Verformen entsteht, so dass die Bauteile derart verformt werden, dass sie sich unlösbar ineinander verkeilen.
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In einer Ausführungsform ist der Hinterschnitt derart gebildet, dass zumindest ein Teil davon größer als die Öffnung der zumindest einen Führung ist. Durch eine entsprechend tiefe Verstemmung wird gewährleistet, dass ein Teil des Hinterschnitts deutlich größer als die Öffnung der Führung ist und somit der Litzenleiter nicht aus der Führung herausgleiten und somit verloren gehen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform sind der Isoliermantel und/oder die Führung aus einem plastisch verformbaren, elektrisch nicht leitenden Material gebildet. Das Kaltverstemmen ermöglicht die Verwendung von unterschiedlichen Materialien, solange diese für die Anwendung geeignet sind und plastisch verformbar sind, z.B. Kunststoffe.
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Zusätzlich wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung für Litzenleiter in einer Führung vorgeschlagen, bei dem eine Verbindungsanordnung zumindest eine Führung zur Führung von zumindest einem mit einem Isoliermantel ummantelten, mehrere Litzen aufweisenden Litzenleiter umfasst, bereitgestellt wird, wobei der zumindest eine Litzenleiter in die zumindest eine Führung eingebracht wird. Durch ein Kaltverstemmen zwischen dem Isoliermantel des in die zumindest eine Führung eingebrachten Litzenleiters und einem in der Führung angeordneten Verstemmpunkt entsteht in dem Bereich unterhalb des Verstemmpunkts ein Hinterschnitt des Isoliermantels.
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Das vorgeschlagene Verfahren des Kaltverstemmens ermöglicht einen geringeren Energieeinsatz bei der Herstellung der Verbindung sowie eine verbesserte Sicherheit, dass die Verbindung eine feste Verbindung ist. Dies geschieht durch die mechanische Verbindung über den Hinterschnitt.
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In einer weiteren Ausführungsform wird durch die Krafteinwirkung des Kaltverstemmens der Hinterschnitt derart gebildet, dass zumindest ein Teil davon größer als die Öffnung der zumindest einen Führung ist.
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Bei der Bildung des Hinterschnitts muss darauf geachtet werden, dass die Krafteinwirkung auf den Isoliermantel groß genug ist, dass der Hinterschnitt zumindest in einem Teil davon größer ist als der Lochdurchmesser der Öffnung der Führung, so dass ein Herausgleiten des Litzenleiters durch den Hinterschnitt verhindert wird.
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In allen Ausführungsformen kann die Verbindungsanordnung eine unterschiedliche Anzahl an Litzen und Litzenführungen aufweisen. Die Anzahl hängt von der jeweiligen Anwendung ab, wobei das Prinzip der Verbindungsanordnung und das Verfahren zur Fixierung für jede Anzahl an Litzen und Litzenführungen Anwendung findet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungsgemäße Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
- 1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung zur Fixierung von Litzen gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einem Zustand vor dem Kaltverstemmen.
- 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Fixierung von zumindest einer Litze in einem Bauteil gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
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In den nachfolgenden Figurenbeschreibungen sind gleiche Elemente bzw. Funktionen mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 1 im Zustand vor dem Kaltverstemmen. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 1 weist mehrere Führungen 3 auf, wobei eine der Führungen 3 als Schnittansicht dargestellt ist. Jede Führung 3 dient zur Führung von einem Litzenleiter 2, der mehrere mit einem Isoliermantel 21 ummantelte Litzen 22 umfasst, wobei der Teil davon, der elektrisch kontaktiert werden soll, abisoliert, also von dem Isoliermantel befreit ist. Jede Führung 3 wist dabei eine Öffnung 32 und eine Wandung 34 auf. Ein Bereich jedes Litzenleiters 2 ist über eine Öffnung 32 der jeweiligen Führung 3 in die Führung 3 eingebracht. Dabei ist ein Teil davon, der elektrisch verbunden werden soll, abisoliert, so dass die Litzen 22 sichtbar sind, während der andere Teil noch den Isoliermantel 21 umfasst. Die Fixierung des Litzenleiters 2 in der Führung 3 erfolgt, indem die Führung 3 mit dem Teil des Litzenleiters 2, der nicht abisoliert ist, kaltverstemmt wird. Diese Kaltverstemmung erfolgt mittels Bildung einer Hinterschneidung bzw. Hinterschnitts aus einem Verstemmmaterial 31, welches aus der Wandung 34 der Führung 3 in Richtung des Isoliermantels 21 der ummantelten Litze 22 gedrückt ist.
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Aus 1 ist zu erkennen, dass die Führung 3 eine Wandung 34 umfasst, welche einen Bereich aufweist, welcher das zu verstemmende Verstemmmaterial 31 bildet. Dieses Verstemmmaterial 31 bildet bei der Kaltverstemmung die Hinterschneidung bzw. den Hinterschnitt. Auf der dem Litzenmantel 21 abgewandten Seite der Wandung 34 der Führung 3 befindet sich in dem Bereich, der in der Wandung 34 das Verstemmmaterial 32 bildet, ein Verstemmpunkt 31. An diesen Verstemmpunkt 31 greift das Verstemmwerkzeug, z.B. ein Stempel (nicht dargestellt) an zum Eindrücken des Verstemmmaterials 32 in Richtung des Litzenmantels 21 und somit zur Bildung einer Hinterschneidung bzw. Hinterschnitts (nicht dargestellt) zwischen der Führung 3 und dem Litzenmantel 21.
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Hierbei wird der Umstand genutzt, dass sich bei einem durch das Kaltverstemmen erzeugten Schneidevorgang das herausgedrückte Verstemmmaterial, welches im Wesentlichen eine Art Pfropfen darstellt, unter dem Verstemmpunkt 31 vergrößert, so dass er größer als der Lochdurchmesser des sogenannten Stempels, mit dem das Kaltverstemmen durchgeführt wird, bzw. der Öffnung 32 der Führung 3 wird. Dadurch wird der Hinterschnitt erzeugt und ein Verlieren des Litzenleiters 2 aus der Führung 3 wird verhindert. Ein weiterer Vorteil dieser Methode ist, dass bis auf die Energie für das Kaltverstemmen keine weitere Energie zugeführt werden muss. Je nach Tiefe der Verstemmung entsteht somit eine sehr feste Verbindung.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens des Kaltverstemmens besteht darin, dass unterschiedliche Materialien miteinander verbunden werden können, solange sie plastisch verformbar sind. Das heißt, dass nicht nur zwei Kunststoffe miteinander verbunden werden können, sondern auch ein Kunststoff und ein anderes plastisch verformbares Material. Die Materialien sind je nach Anwendung auszuwählen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Fixierung von zumindest einem Litzenleiter 2 in einer Führung 3. Dabei wird in einem ersten Schritt S1 eine Verbindungsanordnung 1 mit zumindest einer Führung 3 zur Führung von zumindest einem Litzenleiter 2 bereitgestellt. Der Litzenleiter 2 umfasst mehrere mit einem Isoliermantel 21 ummantelte Litzen 22, wobei der Teil davon, der elektrisch kontaktiert werden soll, abisoliert, also von dem Isoliermantel befreit ist. In einem zweiten Schritt S2 wird der zumindest eine Litzenleiter 2 mit den teilweise abisolierten Litzenenden in die zumindest eine Führung 3 eingebracht. In einem dritten Schritt S3 erfolgt ein Kaltverstemmen zwischen dem Isoliermantel 21 des in die zumindest eine Führung 3 eingebrachten Litzenleiters 2 und einem in der Führung 3 angeordneten Verstemmpunkt 31 über einen sogenannten Stempel. Durch das Kaltverstemmen mit dem Stempel wird in dem Bereich unterhalb des Verstemmpunkts 31 ein Hinterschnitt des Isoliermantels 21 erzeugt. Dieser Hinterschnitt weist dabei einen größeren Durchmesser als der Lochdurchmesser des Stempels bzw. als die Öffnung der Kabelführung 32 auf. Das heißt, dass durch Aufdrücken des Stempels über den Verstemmpunkt 31 auf den Isoliermantel dieser einen Pfropfen unterhalb des Verstemmpunkts 31 bildet. Dieser Pfropfen verhindert ein Herausgleiten des Litzenleiters 2 aus der Führung 3 und realisiert somit einen Hinterschnitt und eine feste Verbindung zwischen Führung 3 und Litzenleiter 2.
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Gleichzeitig wird deutlich weniger Energie benötigt, um diese Verbindung herzustellen als bei Heißverstemmen, da hier keine Energie für die Sonotrode aufgebracht werden muss.
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Durch die vorliegende Erfindung werden ein sicheres, einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Fixierung von Litzen sowie eine entsprechende Verbindungsanordnung vorgeschlagen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsanordnung
- 2
- Litzenleiter bzw. Kabel
- 21
- Isoliermantel
- 22
- Litze(n)
- 3
- Führung
- 31
- Verstemmpunkt
- 32
- Öffnung der Führung
- 33
- Verstemmmaterial
- 34
- Wandung
