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Der Gegenstand betrifft ein elektrisches Kabel, insbesondere ein Kabel in automotiven Anwendungen, insbesondere ein Energiekabel als auch ein Batteriezellenverbinder sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kabels.
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Elektrische Kabel in automotiven Anwendungen werden vermehrt als starre Kabel verbaut. Starre Kabel sind insbesondere Rund- als auch Flachleitungen aus Vollmaterial. Diese Kabel dienen als sogenannte Busbars zur Verbindung einer Batterie mit einem Starter, einem Generator und/oder einem Antriebsstrang und als Batteriezellenverbinder zur Verbindung von Batteriezellen innerhalb eines Batterie Packs. Diese Batteriezellenverbinder sind zwar von ihrer Dimensionierung kleiner als die Busbars innerhalb des Energieverteilstrangs des Fahrzeugs, sie sind jedoch auch verhältnismäßig starr.
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Bei der Verlegung von solchen starren Kabeln ist der Toleranzausgleich problematisch.
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Um dieser Problematik gerecht zu werden, ist bereits bekannt, eine Kombination zwischen starren und flexiblen Kabeln zu bilden. Flexible Kabel sind Litzenleitungen mit einer Mehrzahl an Litzen, die rund und/oder eckig gebildet sind. Jedoch werden auch Gewebebänder mit einem Gewebe aus Litzen Litzenleitung genannt. Derartig flexiblen Kabel werden beispielsweise an einem oder ihren beiden stirnseitigen Enden mit starren Kabeln verschweißt. Diese starren Kabel können z.B. Leiterenden sein, bei denen am Ende eines starren Busbars (einseitig oder beidseitig) ein verhältnismäßig kurzer flexibler Rundleiter aufgeschweißt wird, mit dem Ziel des Toleranzausgleichs bei der Montage, der Schwindungsdämpfung im Fahrzeug und des kommerziellen Kontaktierungsverfahrens (USS) zwischen einem Terminal und einem flexiblen Rundleiter. Es wird die Litzenleitung auf eine Oberfläche des starren Kabels gelegt und mit diesem verschweißt. Der hierbei entstehende Überlappstoß hat jedoch bauraumbedingte Nachteile, da insbesondere die Aufbauhöhe des Kabels gegenüber einem Kabel aus nur einem Halbzeug erhöht ist.
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Andererseits ist der Schweißknoten durch die Auflageebene an dem Kabel definiert.
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Ein weiteres Problem ist das Verschweißen der Litzenleitungen, insbesondere von Geflechten mit Vollmaterialleitern. Die Litzen weichen dem Schweißwerkzeug aus, lassen sich gegebenenfalls nicht ausreichend gegen den Fügepartner pressen und können brechen, was zu Metallflittern im Schweißwerkzeug führt.
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Schließlich ist ein vollständig flexibler Leiter zwischen zwei starren Kabeln bei einem Einbau im Fahrzeug schwer handhabbar, da Verlegegeometrien manuell vorgegebenen werden müssen, was ein gewisses Fehlerpotential birgt.
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Die Veröffentlichung
DE 10 2014 109 173 A1 betrifft eine elektrische Kontakteinrichtung, insbesondere einen kompaktierten Abschnitt eines elektrischen Verbinders, bevorzugt einer elektrischen Leitung, für die Anwendung im Mittel- oder Hochstrombereich, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen elektrisch leitenden Verbindungspartners, z. B. für eine Versorgung und/oder Verteilung von elektrischer Energie.
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Ausgehend hiervon lag dem Gegenstand die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Kabel, insbesondere für automotive Anwendungen zur Verfügung zu stellen, welches einen flexiblen Toleranzausgleich ermöglicht und gleichzeitig geringe Bauraumanforderungen hat. Eine weitere Aufgabe besteht darin, Bauraumvorgaben und Flexibilität des Kabels in Einklang zu bringen.
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Diese Aufgabe wird durch ein elektrisches Kabel nach Anspruch 1 gelöst.
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Ein gegenständliches elektrisches Kabel ist insbesondere ein Kabel für automotive Anwendungen, wobei dies insbesondere ein Energiekabel, ein Busbar, ein Batteriezellenverbinder oder dergleichen sein kann. Das elektrische Kabel ist insbesondere ein Batteriekabel zur Verbindung einer Starterbatterie mit einem Generator und/der Starter oder ein Kabel eines Antriebsstrangs zur Verwendung einer Antriebsbatterie mit einem Antriebsmotor. Das Kabel kann jedoch auch ein Batteriezellenverbinder sein, der zur Verbindung von Batteriezellen innerhalb eines Batteriepacks eingesetzt werden kann. Das elektrische Kabel hat dabei zumindest eine Litzenleitung, die aus einer Vielzahl von Litzen gebildet ist. Die Litzen der Litzenleitung sind insbesondere aus einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff gebildet. Das Kabel kann optional in Bereichen isoliert sein. Eine Isolation ummantelt dabei die Litzenleitung vollständig. Der nachfolgend beschriebene Biegebereich wird hierbei jedoch in einen Bereich der Litzenleitung eingebracht, in dem die Litzen blank sind, d.h. nicht isoliert. Nachträglich, nachdem ein Biegebereich geformt wurde, kann jedoch eine Isolation, beispielsweise in Form eines Schrumpfschlauchs oder dergleichen aufgebracht werden.
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Die Litzenleitung erstreckt sich entlang einer Längsachse in eine Längsrichtung. Eine senkrecht hierzu verlaufende Querachse erstreckt sich in eine Querrichtung. Eine senkrecht zu diesen beiden verlaufende Hochachse erstreckt sich in eine Hochrichtung.
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Der Biegebereich ist so geformt, dass dort die Litzen der Litzenleitung zumindest teilweise miteinander stoffschlüssig verbunden sind. Insbesondere weist der Biegebereich einen kompaktierten Bereich auf, in dem die Litzen untereinander teilweise oder vollständig stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
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Der Biegebereich ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel um zumindest eine Achse gebogen ist.
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Dadurch, dass in der an sich flexiblen Litzenleitung der Biegebereich eingebracht ist, kann eine Formgebung erfolgen. Die Litzenleitung wird im Biegebereich plastisch verformt, so dass die an sich flexible Litzenleitung bereits an Bauraumanforderungen angepasst werden kann. Auch ist es möglich, durch eine geeignete Anordnung der Biegebereiche zueinander, eine Gesamtsteifigkeit des Kabels einzustellen. In den Biegebereichen, in denen die Litzen untereinander verbunden sind, ist die Elastizität der Leitung reduziert, so dass das Kabel steifer ist. Je nach Ausgestaltung der Größe und Abstände der Biegebereiche zueinander, als auch der Anzahl und Ausrichtungen der kompaktierten Bereiche innerhalb eines Biegebereichs zueinander, lässt sich die Steifigkeit des Kabels einstellen. Die Biegung des Biegebereichs kann in einem Biegeschritt in einer oder mehreren Achsen als 2-D oder 3-D Biegen, geformt werden.
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Die Litzen der Litzenleitungen können beispielweise in einer Ebene senkrecht zur Längsachse untereinander verbunden sein, insbesondere vollständig stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Auch ist es möglich, dass in einer Ebene parallel zur Längsachse, die Litzen der Litzenleitung untereinander verbunden, insbesondere vollständig stoffschlüssig miteinander verbunden sind, wogegen in einem solchen Fall in einer Ebene senkrecht zur Längsachse verbundene und nicht verbundene Bereiche bestehen können. Das stoffschlüssige Verbinden kann umlaufend beispielsweise in der Form einer Rollnaht in die Litzenleitung eingebracht werden oder als Längsnaht in der Form von Rippen. In dem Biegebereich können somit „Scheiben“ von untereinander stoffschlüssig verbundenen Litzen vorgesehen sein, wobei die Scheiben senkrecht, parallel oder winklig zur Längsachse verlaufen. Auch eine Kombination ist möglich. Je nach Anordnung der Bereiche, in denen die Litzen stoffschlüssig verbunden sind, insbesondere der Scheiben, lässt sich die Steifigkeit des Kabels in den verschiedenen Raumrichtungen variabel einstellen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Litzen in dem Biegebereich in zumindest zwei voneinander beabstandeten, kompaktierten Bereichen stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Die Bereiche können sowohl entlang der Längsachse voneinander beabstandet sein und/oder entlang der Querachse und/oder entlang der Hochachse. Innerhalb des Biegebereichs können zwei oder mehr kompaktierte Bereiche einander abwechseln, so dass sich in dem Biegebereich kompaktierte Bereiche mit nicht kompaktierten Bereichen einander abwechseln.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Litzenleitung ein Litzengeflecht ist. Insbesondere ist die Litzenleitung ein Litzengeflecht mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die Litzenleitung kann beispielsweise ein gewalztes oder ungewalztes Litzengeflecht sein. Auch kann die Litzenleitung einen im Wesentlichen runden oder ovalen Querschnitt haben. Die Litzen können dabei verseilt oder unverseilt sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass die Längenerstreckung entlang der Längsachse größer ist, als die Breitenerstreckung entlang der Querachse. Bevorzugt ist die Breitenerstreckung länger als die Höhenerstreckung entlang der Hochachse.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass eine breite Oberfläche des Biegebereich zumindest teilweise gegenüber einer breiten Oberfläche eines dem Biegebereich angrenzenden Bereich der Litzenleitung um die Längsachse verdreht ist. Das Litzengeflecht kann sich in der Längsachse erstrecken. In einer durch die Längsachse und die Querachse aufgespannten Ebene kann das Litzengeflecht zwei einander gegenüberliegende breite Oberflächen haben. In einer durch die Längsachse und die Hochachse aufgespannten Ebene kann das Litzengeflecht zwei einander gegenüberliegende schmale Oberflächen haben.
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Durch dieses Verdrehen der breiten Oberflächen zueinander, insbesondere durch eine radiale Kompaktierung, kann der Biegebereich die Ausrichtung der Litzen und/oder der breiten Oberfläche, insbesondere des Litzengeflechts relativ zur Längsachse verändern. Häufig kann es sinnvoll sein, die Ausrichtung der breiten Oberfläche des Biegebereichs gegenüber der Ausrichtung der Litzenleitung zu ändern, so dass auch vorgeschlagen wird, dass die breiten Oberflächen von Abschnitten des Biegebereichs zumindest zweimal, insbesondere gegeneinander gegenläufig, um die Längsachse verdreht sind.
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Somit kann der Biegebereich, ausgehend von der Litzenleitung zunächst in die eine Richtung um die Längsachse verdreht sein. Nach einer gewissen Ausdehnung entlang der Längsachse kann der Biegebereich um die Längsachse entgegengesetzt verdreht sein, so dass am Ende des Biegebereichs die Ausrichtung der breiten Oberflächen der Litzenleitung wieder derjenigen entspricht, wie sie am Eingang des Biegebereichs war.
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Auch wird vorgeschlagen, dass der Biegebereich an einer oder mehreren voneinander beabstandeten Abschnitten radialen kompaktiert, so dass die Querschnittsgeometrie des Biegebereichs in diesen Abschnitten verändert ist.
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Es ist jedoch auch möglich und vorgeschlagen, dass nicht lediglich der Biegebereich radial kompaktiert ist, sondern ein Übergangsbereich zwischen dem Biegebereich und der Litzenleitung. Ein solcher Übergangsbereich kann ausschließlich unmittelbar vor einem kompaktierten Bereich, in einem Bereich der nicht kompaktiert ist und anschließend kompaktiert ist oder ausschließlich in einem kompaktierten Bereich liegen. Auch hier ist wieder eine Verdrehung der breiten Oberfläche um die Längsachse bevorzugt, um die Ausrichtung der breiten Oberfläche, insbesondere des Litzengeflechts im Biegebereich gegenüber derjenigen im nicht kompaktierten Bereich zu verändern.
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Auch wird vorgeschlagen, dass der Biegebereich zumindest teilweise gegenüber einem dem Biegebereich angrenzenden Bereich der Litzenleitung und zumindest eine der senkrecht zur Längsachse verlaufenden Achse gebogen ist. Dies kann insbesondere die Quer- oder die Hochachse sein. Eine solche Biegung kann auch in dem zuvor definierten Übergangsbereich vorgenommen sein.
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Der Biegebereich weist insbesondere eine ebene Auflagefläche auf. Im nicht gebogenen Zustand kann die ebene Auflagefläche in einer Ebene verlaufen, die parallel zur Ebene der Litzenleitung, insbesondere des Litzengeflechts ist. Durch das Verbiegen kann die Auflagefläche in eine andere Ebene verdreht werden, so dass der Litzenleiter, insbesondere die Ebene des Geflechts von der Ebene der Auflagefläche verschieden, insbesondere winklig dazu ist.
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Durch das Kompaktieren und stoffschlüssige Fügen der Litzen, kann zumindest ein Teilabschnitt des Biegebereichs einen mehreckigen, insbesondere drei-, vier- oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Auch ist es möglich, dass die Auflagefläche einen mehreckigen, insbesondere drei-, vier- oder mehreckigen Querschnitt aufweist. Die Auflagefläche kann dabei rechteckig oder quadratisch sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, dass in einem Übergangsbereich zwischen der Litzenleitung und dem Biegebereich die Litzen entlang zumindest einer Achse zueinander aufgefächert sind. Beim Kompaktieren werden die Litzen bevorzugt in im Wesentlichen einer Ebene gedrückt. Hierdurch kann es dazu kommen, dass in dieser Ebene ein Auffächern der Litzen bewirkt wird. Das Volumen der Litzen der Litzenleitung bleibt gleich, durch das Kompaktieren wird dieses Volumen jedoch in einen schmaleren Korridor innerhalb einer Achse gedrängt, so dass es zu einer Auffächerung parallel zu diesem Korridor kommt.
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Auch kann das Kompaktieren zu einem Einschnüren der Litzenleitung führen. Ausgehend von der nicht kompaktierten Litzenleitung hin zu dem Biegebereich, können die Litzen entlang zumindest einer Achse aufeinander zu laufen, insbesondere sich verjüngen, insbesondere konisch verjüngen. Dies geschieht insbesondere dann, wenn im nicht kompaktierten Bereich das freie Volumen zwischen Litzen in einem Geflecht groß ist, so dass das Kompaktieren hauptsächlich zu einer Verringerung des freien Volumens zwischen den Litzen führt.
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Zur Anbindung des Kabels an elektrische Anschlussteile, insbesondere an Schraubbolzen, Anschlussfahnen, Steckanschlüsse oder dergleichen, kann das Kabel entfernt von dem Biegebereich mit einem starren Leiter stoffschlüssig verbunden sein. Beispielsweise kann ein starrer Flachleiter oder ein starrer Rundleiter an einem stirnseitigen Ende angeschweißt sein. Insbesondere wird der starre Leiter mit einer breiten Oberfläche des Litzenleiters stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt. Auch ist es möglich, dass an beiden stirnseitigen Enden die Litzenleitung mit jeweils einem starren Leiter stoffschlüssig verbunden ist. Häufig kann es sogar sinnvoll sein, dass zumindest ein, wenn nicht gar beide an den stirnseitigen Enden verbundene starre Leiter in ihrer Längserstreckung größer sind, als das gegenständliche Kabel, da dieses gegebenenfalls lediglich als Montagehilfe eine erhöhte Flexibilität bereitstellt.
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Durch das Kompaktieren werden die freien Räume zwischen den Litzen untereinander im Biegebereich, insbesondere im kompaktierten Bereich verringert. Hierdurch verringert sich der Querschnitt des Litzenleiters in dem Biegebereich. Insbesondere wird der Querschnitt des Litzenleiters in dem Biegebereich eingeschnürt. Dabei ist es möglich und gewollt, dass der eingeschnürte Querschnitt entlang des gesamten Biegebereichs gegeben ist, wobei bevorzugt entlang des gesamten Litzenleiters bevorzugt nur teil- kompaktierte Bereiche sind und andere Teile nicht kompaktiert sind.
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Wie bereits erläutert, ist bevorzugt nicht der ganze Litzenleiter als Biegebereich gebildet. Entlang des Litzenleiters, insbesondere entlang seiner Längsachse können zumindest zwei voneinander beabstandete Biegebereiche gebildet sein. Ein Biegebereich ist in seiner Längserstreckung entlang der Längsachse in der Regel kürzer als ein längster Bereich des Litzenleiters, in dem keine kompaktierten Bereiche gebildet sind. Ein Biegebereich ist in der Regel durch zwei außen liegende kompaktierte Bereiche und einen dazwischen liegenden eingeschnürten Bereich mit bevorzugt einem oder mehreren kompaktierten Bereichen gekennzeichnet. Die einander gegenüberliegenden kompaktierten Bereiche begrenzen den Biegebereich gegenüber einem Nicht-Biegebereich der Litzenleitung.
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In dem kompaktierten Bereich sind die Litzen, gemäß einem Ausführungsbeispiel kompaktiert und stoffschlüssig oder teilweise stoffschlüssig miteinander verbunden. Hierbei kann insbesondere ein Laserschweißen, ein Ultraschallschweißen, ein Rollnahtschweißen oder dergleichen zum Einsatz kommen. Bevorzugt sind in dem kompaktierten Bereich mehr als 50% aller Litzen untereinander miteinander stoffschlüssig verbunden, bevorzugt mehr als 70%, insbesondere mehr als 90%. In dem kompaktierten Bereich sind die Litzen derart kompaktiert, dass das freie Volumen zwischen den Litzen gegenüber einen nicht kompaktierten Bereich zumindest halbiert, bevorzugt auf weniger als 20%, insbesondere weniger als 10% bis hin zu 1% oder gar 0% reduziert.
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Die Litzen sind in der Regel aus einem Kupferwerkstoff oder einem Aluminiumwerkstoff und daher relativ duktil. Bei ausreichender Anpresskraft kann der freie Zwischenraum zwischen den Litzen vollständig, d.h. zu mehr als 99% reduziert werden. Die Litzen liegen dann alle aneinander an. Das bedeutet jedoch noch nicht, dass die Litzen auch stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Beim Kompaktieren kann durch den Anpressdruck ein Stoffstoß bereits erfolgen, in der Regel wird dies jedoch durch ein anschließendes stoffschlüssiges Fügeverfahren, insbesondere ein Schweißverfahren gewährleistet. Bevorzugt sind die im äußeren Umfang des kompaktierten Bereichs liegenden Litzen vollständig stoffschlüssig miteinander gefügt, in einen Innenbereich können die Litzen jedoch auch nur teilweise stoffschlüssig miteinander gefügt sein.
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Innerhalb des kompaktierten Bereichs kann ein Anschlusselement angeordnet oder eine Anschlussöffnung eingebracht sein. Ein Anschlusselement kann beispielsweise eine Schweißfahne, ein Anschlussbolzen, ein Schraubbolzen oder dergleichen sein. Eine Anschlussöffnung ist insbesondere eine Bohrung.
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Ein weiterer Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung eines hier beschriebenen elektrischen Kabels. Dabei werden die Litzen des Litzenleiters in zumindest einem Biegebereich zunächst kompaktiert und anschließend stoffschlüssig miteinander gefügt. Der Biegebereich wird anschließend plastisch umgeformt, in dem der Litzenleiter um zumindest eine Achse gebogen wird.
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Um voneinander beabstandete kompaktierte Bereiche in dem Biegebereich zu realisieren und die Kompaktierung möglichst einfach zu gestalten, wird vorgeschlagen, dass ein hülsenförmiges Halteelement in dem Biegebereich um den Litzenleiter gelegt wird. Dabei kann das hülsenförmige Halteelement in Längsrichtung über den Litzenleiter geschoben werden oder als im Wesentlichen zweiteiliges Element um den Litzenleiter gelegt werden. Die Hülse hat insbesondere eine Durchgangsöffnung mit einer trompetenförmigen Öffnung, was das Aufschieben der Hülse auf den Litzenleiter erleichtert. Der Durchmesser der Durchgangsöffnung ist insbesondere kleiner als der Durchmesser der nicht kompaktierten Litzenleitung, so dass beim Aufschieben der Hülse die Litzenleitung kompaktiert wird. Die Hülse kann dann an die Stelle bewegt werden, an der ein stoffschlüssiges Fügen erfolgen soll. Entlang eines an der Hülse angrenzenden Umfangs, insbesondere entlang des in Aufschieberichtung rückwärtigen Umfangs der Hülse, kann nun ein Verschweißen der Litzen erfolgen. Dabei kann beispielsweise mittels eines Lasers umlaufend ein Verschweißen der Litzen bewirkt werden.
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Wie bereits erläutert, kann das hülsenförmige Halteelement entlang der Längsachse des Kabels verschoben werden. Das Halteelement wird in eine erste Position positioniert. An dieser ersten Position wird entlang des Umfangs des Halteelements an einer Stirnseite des Halteelements eine umlaufende Verschweißung der Litzen vorgenommen. Das Halteelement kann dann entlang der Längsachse des Kabels erneut in Verschieberichtung verschoben werden und in einer zweiten Position positioniert werden. Anschließend kann auch dort ein umlaufendes Verschweißen der Litzen bewirkt werden. Somit können in Längsachse voneinander beabstandet kompaktierte Bereiche gebildet werden, die in Summe den Biegebereich bilden.
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Nachfolgend wird der Gegenstand anhand einer Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1a-c verschiedene Litzenleitungen gemäß Ausführungsbeispielen;
- 2 eine Litzenleitung mit angeschlossenen Pigtail;
- 3a, b eine Litzenleitung mit einem Biegebereich gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4a-c ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Litzenleitung mit einem Biegebereich;
- 5 ein Ausführungsbeispiel einer Litzenleitung mit Biegebereich;
- 6a-c ein Ausführungsbeispiel einer Litzenleitung mit Biegebereich;
- 7 eine Ansicht einer gebogenen Litzenleitung;
- 8a-c verschiedene Ausrichtungen von kompaktierten Bereichen in Litzenleitungen;
- 9 ein Ausführungsbeispiel einer Litzenleitung mit einem Biegebereich;
- 10 eine Hülse zum Kompaktieren einer Litzenleitung;
- 11 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Biegebereichs.
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1a zeigt eine Litzenleitung 2 als Litzengeflecht. Für diese und die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele gelten folgende Achsen. Die Litzenleitung 2 erstreckt sich in Längsrichtung entlang einer Längsachse 4. In Querrichtung erstreckt sich die Litzenleitung 2 entlang einer Querachse 6 und in Höhenrichtung erstreckt sich die Litzenleitung 2 in einer Hochachse 8. Die Querachse 4 und die Hochachse 8 spannen einer Querschnittsebene auf, die Längsachse 4 und die Hochsachse 8 spannen eine Längsschnittebene auf und die Längsachse 4 und die Querachse 6 spannen eine Axialschnittebene auf. Eine breite Oberfläche der Litzenleitung verläuft parallel zur Axialschnittebene. Eine schmale Oberfläche der Litzenleitung verläuft parallel zur Längsschnittebene.
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Die Litzenleitung 2 ist aus einer Mehrzahl an Litzen gebildet. Die Litzen sind in der Litzenleitung 2 verwoben, geflochten, verseilt oder regelmäßig oder unregelmäßig zueinander angeordnet. Zwischen den Litzen der Litzenleitung 2 können freie Volumina sein, so dass die Litzen in der Litzenleitung 2 zunächst voneinander beabstandet sind. Der Leitungsquerschnitt der Litzen in der Litzenleitung 2 ist um zumindest eine Größenordnung kleiner als der Leitungsquerschnitt der Litzenleitung 2 als solches in der Querschnittsebene.
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Die Litzen in der Litzenleitung 2 sind so angeordnet, dass die Litzenleitung 2 in der Regel biegeschlaff ist. Die Litzenleitung 2 gemäß der 1a ist als Band oder Flachleitung gebildet und hat einen rechteckigen Querschnitt. Im Gegensatz hierzu hat die Litzenleitung 2 gemäß 1b einen runden, bevorzugt kreisrunden Querschnitt. Die Litzen der Litzenleitung 2 sind hierbei verwoben, geflochten, verseilt oder regelmäßig oder unregelmäßig zueinander angeordnet. Auch bei der Litzenleitung 2 gemäß 1b sind die Litzen beanstandet voneinander, so dass sich ein freies Volumen zwischen den Litzen bildet. Die Ausdehnung der Litzenleitung 2 gemäß 1b entlang der Querachse 6 als auch der Hochachse 8 kann gleich sein.
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Das Litzengeflecht, z.B. aus Kupfer, gemäß 1 kann als Endlosschlauch gewebt/geflochten, insbesondere nahtlos gebildet werden. Anschließend kann das endlose Litzengeflecht auf eine Spule gewickelt, wo sich der Querschnittsbereich zu einem plattgedrückten Oval formt. Für die Einbringung von kompaktierten Biegebereichen kann es von Vorteil sein das Litzengeflecht zusätzlich zu walzen. Dabei kann eine der 1a ähnliche Querschnittsgeometrie, vergleichbar mit einem Flachleiter entstehen. Jedoch kann das Litzengeflecht in jeder Verarbeitungsstufe hier zum Einsatz kommen. 1c zeigt beispielhaft ein solches Litzengeflecht, welches als Schlauch gebildet ist, aber nicht gewalzt ist,
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Litzenleitungen 2 werden, wie in der 2 gezeigt, beispielsweise dazu verwendet, starre Anschlussteile, wie beispielsweise Flachleitungen 10 miteinander zu verbinden.
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Flachleitungen 10 sind insbesondere starr und biegesteif und insbesondere aus einem Vollmaterial gebildet. Für einen Toleranzausgleich, eine leichtere Verlegemöglichkeit oder dergleichen können Flachleitungen 10 über eine flexible Litzenleitung 2 miteinander verbunden werden. Es ist jedoch teilweise sinnvoll, dass die Litzenleitung 2 selbst zumindest teilweise eine Form vorgeben kann, was bei herkömmlichen Litzenleitungen 2 nicht möglich ist, insbesondere aufgrund der biegeschlaffen Eigenschaften der Litzenleitung 2. Wie in 2 beispielhaft zu erkennen ist, ist die Litzenleitung 2 mit ihrer breiten Oberfläche mit der Flachleitung 10 verbunden.
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3a, b zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Litzenleitung 2 mit einem Biegebereich 12. Hierbei kann insbesondere ein nicht gewalztes Litzengeflecht, insbesondere nach 1c zum Einsatz kommen.
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Die Litzenleitung 2 ist gemäß 3a in einer Draufsicht dargestellt. Zu erkennen ist, dass sich die Litzenleitung 2 in einer Längsachse 4 erstreckt. Eine breite Oberfläche der Litzenleitung 2 liegt links in der 3a in einer durch die Längsachse 4 und Querachse 6 aufgespannten Ebene. Im Verlauf der Litzenleitung 2 ist ein Biegebereich 12 vorgesehen. Dieser Biegebereich 12 umfasst ein oder mehrere kompaktierte Bereiche, wie nachfolgend beschrieben werden wird.
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In dem in 3a gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Litzenleitung 2 im Bereich des Biegebereichs 12 entlang der Längsachse 4 stoffschlüssig oder teilstoffschlüssig radial kompaktiert. Auf der rechten Seite des Biegebereichs 12 ist zu erkennen, dass sich die breite Oberfläche der Litzenleitung 2 aus der durch Längsachse 4 und Querachse 6 aufgespannten Ebene in die durch Längsachse 4 und Hochachse 8 ausgespannte Ebene durch die Kompaktierung geändert hat. Dies ist beispielhaft auch in der 3b zu erkennen, die eine Seitenansicht der Litzenleitung 2 zeigt. Zu erkennen ist, dass sich die Ausrichtung der Litzenleitung 2 durch den Biegebereich 12 verändern lässt. Dadurch dass der Biegebereich 12 kompaktierte Bereiche aufweist, kann er plastisch verformt werden.
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Die 8a-c zeigen beispielhaft, wie Biegebereiche 12 mit kompaktierten Bereichen gebildet werden können. In der 8a ist eine Litzenleitung 2 mit einem Biegebereich 12 gezeigt. Innerhalb des Biegebereichs 12 sind kompaktierte Bereiche 14 in Längsrichtung 4 voneinander beabstandet angeordnet. Innerhalb der kompaktierten Bereiche 14 sind die Litzen der Litzenleitung 2 zumindest teilweise stoffschlüssig miteinander gefügt. Insbesondere sind die Litzen vollständig umlaufend miteinander gefügt. Die kompaktierten Bereiche 14 erstrecken sich vornehmlich entlang einer durch Hochachse 8 und Querachse 6 aufgespannten Ebene über die gesamte Litzenleitung 2.
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Der Biegebereich 12 ist durch zwei distale kompaktierte Bereiche 14 begrenzt.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Litzenleitung 2 ist in der 8b gezeigt. Hierbei ist der Biegebereich 12 durch sich in der Längsachse 4 erstreckende kompaktierte Bereiche 14 gebildet. Die kompaktierten Bereiche 14 erstrecken sich bevorzugt vollständig entlang einer durch die Hochachse 8 und Querachse 6 aufgespannten Ebene.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Biegebereichs 12 an einer Litzenleitung 2 ist in der 8c zu erkennen. Hierbei sind die kompaktierten Bereiche 14 entlang der Hochachse 8 voneinander beabstandet und erstrecken sich in Richtung der Längsachse 4. Die kompaktierten Bereiche 14 erstrecken sich im Litzenleiter 2 bevorzugt vollständig entlang einer durch die Längsachse 4 und Querachse 6 aufgespannten Ebene.
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Die Ausrichtung der kompaktierten Bereiche 14 innerhalb des Biegebereichs 12 hat eine Auswirkung auf die Biegesteifigkeit der Litzenleitung 2 um eine jeweilige der Achsen 4-8. Je nach Ausrichtung kann sich die Biegeeigenschaften der Litzenleitung 2 verändern, so dass durch eine geeignete Anordnung der kompaktierten Bereiche 14 innerhalb des Biegebereichs 2, deren Biegeeigenschaften entlang einer der Achsen 4-8 variiert werden kann.
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4a zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Litzenleitung 2. Hier ist zu erkennen, dass in der Litzenleitung 2 drei voneinander beabstandete Biegebereiche 12 vorgesehen sind. Der mittlere Biegebereich 12 ist so gestaltet, dass dort die Litzenleitung 2 entlang der Längsachse 4 eine Veränderung der breiten Oberfläche durch eine radiale Kompaktierung erfahren hat, wie in der Seitenansicht gemäß 4b zu erkennen ist.
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Neben der der Kompaktierung zur Veränderung der Lage der breiten Oberfläche entlang der Längsachse 4 im mittleren Bereich 12, kann darüber hinaus ein Formen der äußeren Biegebereiche 12, wie in der 4c gezeigt, erfolgen. Dort werden die Biegebereiche 12 um die Querachse 6 gebogen.
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Durch die erhöhte Steifigkeit in den Biegebereichen 12 lässt sich die Litzenleitung 2 plastisch umformen, was für den jeweiligen Einsatzzweck sinnvoll sein kann. Die Biegebereiche 12 können durch Ultraschallschweißen, Widerstandsschweißen, Laserschweißen oder dergleichen eingebracht werden. Hierbei können verschiedenste Formen der Biegebereiche 12 hergestellt werden. In den bisherigen Figuren waren die Biegebereiche 12 rechteckig, sie können jedoch auch, wie in der 5 gezeigt, dreieckig sein oder andere Freiformen besitzen.
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Die Biegebereiche 12 können einen einzigen kompaktierten Bereich aufweisen oder voneinander beabstandete Biegebereiche 14. Die 6a-c zeigen ein entsprechendes Ausführungsbeispiel. Hierbei ist zu erkennen, dass in dem Biegebereich 12 drei voneinander beanstandete kompaktierte Bereiche 14 vorgesehen sind. In dem Biegebereich 12 ist die Litzenleitung 2 entlang der Längsachse 4 durch Kompaktieren in ihrer breiten Oberfläche gedreht, wie in der 6b zu erkennen ist. Zusätzlich oder alternativ kann ein Verbiegen der Litzenleitung 2 um die Hochachse 8 erfolgen, wie in der 6c zu erkennen ist. Auch hier ist der Biegebereich durch drei voneinander beabstandete kompaktierte Bereiche 14 gebildet. Die Litzenleitung 2 ist um die Hochachse 8 gebogen.
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7 zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem die Litzenleitung 2 um die Querachse 6 im Biegebereich 12 um 180° gebogen ist.
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Nicht nur Flachleitungen lassen sich mit Hilfe der Biegebereiche 12 und kompaktierten Bereiche 14 vorformen, sondern auch Rundleitungen, wie in den 9a, b gezeigt ist. 9a zeigt eine Rundleitung als Litzenleitung 2. Ein Biegebereich 12 ist vorgesehen. Der Biegebereich 12 erstreckt sich entlang der Längsachse 4 und weist Biegungen um die Querachse 6 auf. Innerhalb des Biegebereichs 12 sind, wie in der 9b zu erkennen ist, kompaktierte Bereiche 14, die sich entlang der Längsachse 4 erstrecken. Die kompaktierten Bereiche 14 erstrecken sich bevorzugt durch die Litzenleitung 2 vollständig entlang der Hochachse 8.
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Zur Einbringung der kompaktierten Bereiche 14 kann eine Hülse, wie sie in der 10 gezeigt ist, auf die Litzenleitung 2 aufgeschoben werden. Die Hülse 16 hat eine Durchgangsöffnung 18, die auf zumindest einer Seite eine trompetenförmige Öffnung 20 aufweist. Die Hülse 16 wird mit der Öffnung 20 auf die Litzenleitung 2 aufgeschoben. Die Form der Öffnung 20 ist auf der rechten Seite der 10 in einem Querschnitt der Hülse 16 deutlich dargestellt. Über diese Form der Öffnung 20 lässt sich die Hülse 16 besonders leicht auf die Litzenleitung 2 aufschieben.
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11 zeigt eine solche Hülse 16, wie sie auf die Litzenleitung 2 aufgeschoben wird. Ausgehend von einem stirnseitigen Ende der Litzenleitung 2 wird die Hülse 16 mit der Öffnung 20 auf die Litzenleitung 2 aufgeschoben. Anschließend wird die Hülse 16 in einer definierten Position gehalten. Der Querschnitt der Durchgangsöffnung 18 ist dabei bevorzugt kleiner als der Querschnitt der Litzenleitung 2. Hierdurch bewirkt die Hülse 16 ein Vorkompaktieren der Litzenleitung 2. Nach der Positionierung der Hülse 16 können bevorzugt mit einem Laser umlaufend die Litzen der Litzenleitung 2 verschweißen. Dadurch entstehen kompaktierte Bereiche 14, deren Position durch Positionierung der Hülse 16 eingestellt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Litzenleitung
- 4
- Längsachse
- 6
- Querachse
- 8
- Hochachse
- 10
- Flachleitung
- 12
- Biegebereich
- 14
- kompaktierter Bereich
- 16
- Hülse
- 18
- Durchgangsöffnung
- 20
- Öffnung
