DE19821630C1

DE19821630C1 - Anschlußteil für elektrische Leiter

Info

Publication number: DE19821630C1
Application number: DE19821630A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Ziemek
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1998-05-14
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2018-05-15

Abstract

Ein Anschlußteil für einen elektrischen Leiter, das mit diesem kraftschlüssig durch Verpressen oder Quetschen verbunden ist und aus einem anderen Metall besteht als der elektrische Leiter, besteht aus einem Isolationscrimp mit zwei Klemmflügeln, einem Adercrimp mit zwei Klemmflügeln und einer Anschlußschelle. Um zu vermeiden, daß sich die Klemmung am elektrischen Leiter durch die unterschiedlichen Wärmedehnungen des Leitermaterials und des Materials des Anschlußteils nicht weitet, ist vorgesehen, in die den abisolierten Teil des elektrischen Leiters unmittelbar kontaktierenden Klemmflügel und in den dazwischenliegenden Bodenbereich des Adercrimps in axialer Längsrichtung des Anschlußteils ausgerichtete Schlitze oder Sicken anzuordnen oder nur die Klemmflügel in deren Längsquerschnitt wellenförmig auszuführen, so daß nach dem Anschlagen des Anschlußteils an den Leiter die bei extremen Temperaturschwankungen auftretenden Wärmedehnungsspannungen in radialer Richtung elastisch ausgeglichen werden können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlußteil für einen elektrischen Leiter, das mit diesem kraftschlüssig durch Verpressen oder Quetschen (Crimpen) verbunden ist, wobei das einstückig ausgeführte Anschlußteil aus einem Isolationscrimp mit zwei Klemmflügeln, einem Adercrimp mit zwei Klemflügeln und einer Anschlußschelle besteht, und der elektrische Leiter und das Anschlußteil aus unterschiedlichen Metallen bestehen.

In der Automobilindustrie sind zur Zeit Bestrebungen zu erkennen, Personenkraftwagen zu entwickeln, deren Kraftstoffbedarf etwa 3 Liter auf 100 km beträgt. Wesentlicher Faktor für alle diesbezüglichen Überlegungen ist die Reduktion des Gesamtgewichtes. Da bei Fahrzeugen mit Frontantrieben neben dem Motor wenig Platz vorhanden ist, wird die Batterie für den Anlasser unter die Rücksitze oder in den Kofferraum verbannt. Gegenüber früheren Versionen hat das zur Folge, daß ein vergleichsweise langes Batteriekabel benötigt wird. Üblicherweise bestehen die Batteriekabel aus verseilten Kupferdrähten. Das spezifische Gewicht von Kupfer ist hoch, so daß die Kabel ein recht hohes Gewicht haben.

Seit längerer Zeit sind in der Kabelindustrie kupferplattierte Aluminiumleiter im Einsatz, deren Vorteil es ist, daß sie ebenso leicht zu kontaktieren sind wie Kupferleiter, aber ein erheblich geringeres Gewicht haben als Kupferleiter gleicher Leitfähigkeit. Durch die geringere Leitfähigkeit des Aluminiums sind Leiter aus diesem Material größer im Durchmesser, wodurch im Normalfall ein Teil des Gewichtsvorteils verlorengeht. Die Entwicklung der Motoren und deren Hilfsaggregate hat jedoch dazu geführt, daß weniger Hilfsstrom von der Batterie gebraucht wird, wodurch es möglich ist, den Querschnitt zu reduzieren, und zwar soweit, daß statt des bisherigen Kupferleiters ein kupferplattierter Aluminiumleiter gleichen Durchmessers eingesetzt werden kann. Auf diese Weise ist man in der Lage, den gesamten Gewichtsvorteil des kupferplattierten Aluminiumleiters gegenüber dem Kupferleiter auszunutzen.

Ein Batteriekabel ist an beiden Enden mit Anschlußschellen versehen, die die Befestigung des Kabels an der Batterie und am Motor vereinfachen. Die Schellen bestehen aus Kupfer und werden an das Kabel angeklemmt, allgemein als gecrimpt bezeichnet.

Da Autos in unterschiedlichen Klimazonen betriebssicher sein müssen, werden die Batteriekabel einem Temperaturtest unterworfen. Das Kabel mit den gecrimpten Anschlußschellen wird etwa 100mal auf minus 40°C und anschließend auf eine Temperatur von plus 135°C gebracht. Bei diesen Tests hat es sich herausgestellt, daß sich der Übergangs widerstand zwischen dem kupferplattierten Kabel und der Anschlußschelle vergrößert. Eine Modellrechnung zeigt, daß durch die Erwärmung der Verbindungsstelle aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungszahlen von Aluminium und Kupfer die Klemmung geweitet wird und sich der Kontakt zwischen der Schelle und dem Leiter verschlechtert. Die Kräfte, die durch die Wärmedehnungsunterschiede entstehen, sind so erheblich, daß die Elastizitätsgrenze des Kupfers überschritten wird, so daß das Material der Schelle sich im Bereich plastischer Verformung befindet. Es gibt aufgrund der physikalischen Gegebenheiten keine Möglichkeit, den klassischen Crimp vor dieser Unzulänglichkeit zu bewahren.

Aus der US 3 008 119 ist ein Anschlußteil einen elektrischen Leiter ber bekannt, das mit diesem kraftschlüssig durch Verpressen oder Quetschen verbunden ist. Das einstückig ausgeführte Anschlußteil besteht aus einem schraubenförmig ausgebildeten Adercrimp mit einem Leiterplattenanschlußteil an seinem freien Ende. Dadurch können u. a. nach dem Verpressen des Anschlußteils mit dem Leiter die bei extremen Temperaturschwankungen auftretenden Wärmedehnungsspannungen lediglich in axialer Richtung des Anschlußteils elastisch ausgeglichen werden.

Die US 5 487 686 A zeigt ein Anschlußteil für einen elektrischen Leiter, das ebenfalls durch Verpressen oder Quetschen mit dem Leiter verbunden ist. Das Anschlußteil hat einen stiftförmigen Stecker am freien Ende und ein mit dem Leiter verquetschbares proximales Verbindungsteil. Zwischen diesen beiden Teilen befindet sich ein Zugteil, das mit um den Umfang herum angeordneten axial gerichteten Sicken versehen ist. Dadurch sollen Metallspannungen abgebaut werden, um Risse im Anschlußteil zu vermeiden.

Mit den bekannten Ausführungen ist es nicht möglich, eine Weitung der Klemmung durch eine erhebliche Erwärmung der Verbindungsstelle aufzufangen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anschlußteil der einleitend genannten Gattung zu schaffen, dessen Klemmung am elektrischen Leiter durch die unterschiedlichen Wärmedehnungen des Leitermaterials und des Materials des Anschlußteils sich nicht weitet und dessen Übergangswiderstand zwischen diesen Teilen auch unter den geforderten extremen Testbedingungen nicht vergrößert wird.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß in die den abisolierten Teil des elektrischen Leiters unmittelbar kontaktierenden Klemmflügel und den dazwischen liegenden Bodenbereich des Adercrimps, in axialer Längsrichtung des Anschlußteils ausgerichtete Schlitze oder Sicken angeordnet oder nur die Klemmflügel in deren Längsquerschnitt wellenförmig ausgeführt sind, so daß nach dem Anschlagen des Anschlußteils an den Leiter die bei extremen Temperaturschwankungen auftretenden Wärmedehnungsspannungen in radialer Richtung elastisch ausgleichbar sind.

Die Ausgleichselemente sorgen dafür, daß die durch die Wärmedehnungsunterschiede entstehenden Kräfte nicht in das Material des Anschlußteils geleitet, sondern durch die Dehnungselemente kompensiert werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schaubildliche Darstellung einer gecrimpten Anschlußteils mit Dehnungsschlitzen,

Fig. 2 die Seitenansicht eines Anschlußteil mit drei auf dem Umfang verteilten Dehnungssicken in der Seitenansicht und mit einem Querschnitt,

Fig. 3 die Draufsicht auf den Metallzuschnitt des Anschlußteils nach Fig. 2 und einen Querschnitt,

Fig. 4 ein Anschlußteil mit wellenförmiger Ausbildung der Klemmenflügel in Seitenansicht und mit einem Querschnitt,

Fig. 5 den Metallzuschnitt des Anschlußteils gemäß Fig. 4 in Draufsicht und mit einem Querschnitt,

Fig. 6 die Seitenansicht eines Anschlußteils mit schlitzförmigen Dehnungsfugen sowie einen Querschnitt und

Fig. 7 den Materialzuschnitt des Anschlußteils gemäß Fig. 6 in Draufsicht und mit einem Querschnitt.

Zur sicheren Befestigung eines Anschlußteils 1 an einem elektrischen Leiter 2 ist dieses mit zwei Klemmflügeln 3 und 4 ausgerüstet. Der der Anschlußschelle 5 mit der Stecköffnung 6 zugewandte Klemmflügel 3 wird mit dem abisolierten Leiter 2 verklemmt oder verpreßt, allgemein auch als vercrimpt bezeichnet. Der hintere Klemmenflügel 4 wird um den Isoliermantel 7 des elektrischen Leiters gelegt und angepreßt, so daß nicht nur ein guter Kontakt zwischen dem Anschlußteil und dem elektrischen Leiter, sondern auch eine mechanisch stabile Verbindung zwischen diesen Teilen entsteht.

Besonderer Aufmerksamkeit bedarf der elektrische Kontakt zwischen dem Klemmflügel 3 und dem Metalleiter 2. Dieser Kontakt kann bei extremen Temperaturschwankungen von minus 40 °C bis plus 135°C verschlechtert werden, da die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Leitermaterials Aluminium und des Schellenmaterials Kupfer zu einer Weitung der Klemmung führen können. Die Kräfte der Wärmedehnungsunterschiede sind so groß, daß die Elastizitätsgrenze des Kupfermaterials des Anschlußteils überschritten wird, so daß sich eine plastische Verformung einstellt. Es gibt aufgrund der physikalischen Gegebenheiten keine Möglichkeit, den dargestellten klassischen Crimp vor dieser Unzulänglichkeit zu bewahren. Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäß der Klemmflügel 3 mit Dehnungselementen versehen, bei dem gezeigten Beispiel der Fig. 1 mit schlitzförmigen Dehnungsfugen 8. Dadurch können die durch die unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten entstehenden Kräfte elastisch abgefangen werden.

Die Ausführung gemäß Fig. 1 mit eingestanzten Dehnungsschlitzen ist in der Seitenansicht, in der Draufsicht und im Querschnitt noch einmal mit den Fig. 6 und 7 dargestellt.

Die Ausführung der Fig. 2 und 3 zeigt ein Anschlußteil mit Sicken 9 auf dem Klemmflügel 3.

Bei der Gestaltung der Anschlußschelle nach den Fig. 4 und 5 ist deren Klemmflügel 3 mit zahlreichen Wellen 10 versehen.

Die Wahl der verschiedenen Möglichkeiten zur Bildung von dehnungsausgleichenden Elementen wird durch unterschiedliche Anforderungen bestimmt.

Claims

Anschlußteil (1) für einen elektrischen Leiter (7), das mit diesem kraftschlüssig durch Verpressen oder Quetschen (Crimpen) verbunden ist,
wobei das einstückig ausgeführte Anschlußteil (1) aus einem Isolationscrimp mit zwei Klemmflügeln (4), einem Adercrimp mit zwei Klemmflügeln (3) und einer Anschlußschelle (5) besteht, und
der elektrische Leiter (2) und das Anschlußteil (1) aus unterschiedlichen Metallen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß in die den abisolierten Teil (2) des elektrischen Leiters (7) unmittelbar kontaktierenden Klemmflügel (3) und den dazwischen liegenden Bodenbereich des Adercrimps, in axialer Längsrichtung des Anschlußteils (1) ausgerichtete Schlitze (8) oder Sicken (9) angeordnet oder nur die Klemmflügel (3) in deren Längsquerschnitt wellenförmig (10) ausgeführt sind, so daß nach dem Anschlagen des Anschlußteils (1) an den Leiter (7) die bei extremen Temperaturschwankungen auftretenden Wärmedehnungsspannungen in radialer Richtung elastisch ausgleichbar sind.