DE4440189C2 - Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem festinstallier­ ten oder bewegbaren Anschlußteil und einem aus einer Vielzahl miteinander verseilter Leiterdrähte bestehenden isolierten Kabel.

Zu diesem Zweck ist aus der DE 38 13 497 C2 eine Verbindungs­ herstellung bekannt, bei welcher das teilweise abisolierte Kabelende unter Verwendung eines besonderen Halterungselements innerhalb einer durchgehenden Bohrung des Anschlußteils fest­ gelegt wird. Dabei zieht eine Spezialschraube das entsprechend abisolierte Kabelende in die hierzu abgestufte Bohrung hinein und preßt zugleich den Drahtkörper mitsamt seiner Isolierung kontaktschlüssig wie abdichtend gegen die Bohrungswandungen.

Des weiteren sind aus der DE-PS 8 22 265 und der entsprechenden Firmenschrift WEB-D 13069-2 (2.42) der Robert Bosch GmbH, Stuttgart, "Dornkabelverbinder" zum Verpressen der abisolierten Drahtenden eines mehradrigen Leiters und eines Teils der Kabelisolation mit der Innenwandung des Anschlußteils bekannt. Ferner ist aus der DE 34 37 749 C2 mehr allgemein das Ultraschallschweißen von Leiterdrähten untereinander, sowie aus der Veröffentlichung "Ultrasonic welding of metals" in der Zeitschrift ULTRASONICS/07.-09. 1965, Seite 132/Fig. 7B, das Ultraschallschweißen von Metallen in Vertiefungen mittels einer Sonotrode bekannt. Darüber hinaus sind aus der DE-AS 12 63 891 und der US 4 106 833 ähnlich korrespondierende Anschlußteile für Batterien mit verschraubbaren Überwurfmuttern bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs bezeichnete Verfahren technologisch zu vereinfachen und zu verbessern, um in Anbetracht der relativ geringen Berührungsflächen auf beiden Seiten der zu verbindenden Teile mechanisch zu einem möglichst wirksamen Kraftschluß und elektrisch zu einem möglichst klei­ nen Übergangswiderstand zu gelangen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Anspruch 1 bezeichneten Fertigungsschritten gelöst. - Auf diese Weise bewirkt der verbleibend in die Verbindungsstelle eingetriebene Spreizdorn im Einhergehen mit dem Ultraschall- Schweißvorgang einen mechanisch wie elektrisch zuverlässigen Kabelanschluß.

Dabei kann der von außen durch die Ultraschallsonotrode in die Stufenbohrung des Anschlußteils eingeführte und weiter in das Kabelende eingepreßte Spreizdorn bei Bedarf länger ausgeführt werden und dementsprechend deutlich über die gegenüberliegende Bohrungsöffnung hinausreichend in den Drahtkörper eindringen, um beispielsweise eine nach Beendigung des Ultraschall-Schweiß­ vorgangs maschinell vorgenommene Umbiegung des Anschlußkabels zu einem U-bügelförmigen Verbindungselement verbleibend in sich zu stabilisieren.

Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens nach Anspruch 2 kann die Stufenbohrung sowohl im weiteren Bereich der sie tangie­ renden Kabelisolation als auch davor im eigentlichen Kontakt­ bereich gegenüber dem verseilten Drahtkörper des Kabels zuvor mit einer geeigneten Aufrauhung ihrer Innenwandung durch Rän­ deln, Kordieren od. dgl. versehen werden, um die gegenseitige Haftung zu vergrößern.

Nach dem Merkmal des Anspruchs 3 besteht die Möglichkeit, eine verfahrensgemäß zustandegekommene Verbindung sowohl zusätzlich an der Eintrittsstelle des Kabels in das Anschlußteil als auch auf Seiten der gegenübergelegenen Bohrungsöffnung für den Ein­ griff der Ultraschallsonotrode durch einen abschließend über das gesamte Anschlußteil geschobenen und sich demselben als­ dann unter Wärmeeinwirkung satt anschmiegenden Schrumpf­ schlauchfolienabschnitt aus thermoplastischem Material gegen den Zutritt von Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu schützen.

Ebenso läßt sich die Kabelverbindung vorzüglich unter Nutzung der Funktion des Anschlußteils an dessen freibleibender Boh­ rungsöffnung abdichten, indem gemäß einer Weiterbildung der Er­ findung nach dem Merkmal des Anspruchs 4 die korrespondierenden Elemente einer Steckverbindung unter Verwendung einer den mit einem Dichtungsring versehenen Anschlußteil hintergreifenden Überwurfmutter aus Kunststoff miteinander verschraubt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindung,

Fig. 2 eine teilweise Schnittdarstellung für eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen zwei Batteriepolen.

Als Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 der anliegenden Zeich­ nung eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Verbindung zwischen einem nicht näher definierten Anschluß­ teil 1 und dem aus Leiterdrähten 2 litzenartig verseilten Ka­ bel(-ende) mit einer Kunststoffummantelung 3 im Schnitt dar­ gestellt. Dabei ist dieses Anschlußteil 1, beispielsweise als Polanschlußklemme für einen Akkumulator, mit einer durchgehend von beiden Seiten her zu­ gänglichen Stufenbohrung 4 versehen, deren Durchmesser an der Einstecköffnung dem des kunststoffummantelten Kabels (3) ent­ spricht und sich im Inneren der Bohrung 4 abgesetzt auf den Durchmesser des abisolierten Drahtkörpers 2 verringert. In diese kleinere Öffnung der Bohrung 4 führt dann die Sonotrode 5 einer gebräuchlichen Ultraschall-Schweißvorrichtung den zylindrischen Spreizdorn 6 hinein und preßt ihn aufweitend zunächst zentral in den Drahtkörper 2 des Kabels und dann weiter axial samt der Kunststoffummantelung 3 gegen die Innen­ wandung der Stufenbohrung 4. Dabei kann sich eine gewisse Auf­ rauhung der Bohrungsinnenwandung als nützlich erweisen. - Simultan dazu oder zeitlich mit geringer Verzögerung erfolgt dann die Preßschweißung durch longitudinale Ultraschall­ schwingungen. Durch diese Schubwellen, die sich von der Sono­ trode 5 in den von ihr zeitweilig gehalterten Spreizdorn 6 fortpflanzen, entsteht an den Kontaktflächen Reibung, wodurch die Struktur an den Oberflächen zerstört wird und sich die Metalle von Anschlußteil 1 und Drahtkörper 2 bereichsweise fest und kontaktschlüssig miteinander verbinden. Dabei be­ wirkt der über die Kabeleintrittsstelle hinaus in den Draht­ körper 2 eingepreßte Spreizdorn 6 zur gleichen Zeit einen vorteilhaften Knickschutz für das angeschlossene Kabel. Um die bereits verfahrensgemäß zustandegekommene Abdichtung an der Kabeleinführungsöffnung zu sichern und insbesondere die ihr gegenüberliegende Einführungsöffnung für den Spreizdorn 6 nachträglich abzudichten, wird das verkabelte Anschlußteil 1 abschließend mit einem thermoplastischen Schrumpfschlauch­ folienabschnitt (7) überzogen und thermisch versiegelt.

Eine andere Möglichkeit, die Einführungsöffnung für einen außerdem länger ausgeführten Spreizdorn 6 abzudichten, ist in Fig. 2 der Zeichnung - teilweise im Schnitt - anhand eines Drahtbügels zur Verbindung zweier Batteriepole dargestellt. Hierbei sind die Anschlußteile 1 am jeweiligen Kabelende als konische Hülsen (taper pins) ausgebildet, um form- und kon­ taktschlüssig in die korrespondierend ausgeführten Sackloch­ bohrungen 8 der Batteriepole 9 eingesteckt werden zu können. Im unbenutzten Zustand lassen sich diese Sacklochbohrungen 8 außerdem noch gegen das Eindringen von Verunreinigungen und Feuchtigkeit schützen, indem sie mit einem Formstopfen aus Schaumstoff bestückt werden, welcher im Zuge der Verbindungs­ herstellung vor der eingeführten Steckhülse 1 ohne weiteres in einen am Boden der Bohrung vorgesehenen Leerraum ausweichen kann. Wie aus der links im Bild geschnitten dargestellten Ka­ belverbindung ersichtlich, ist in das partiell abisoliert in die Stufenbohrung 4 der Steckhülse 1 eingeschobene Kabelende durch die gegenübergelegene Bohrungsöffnung mittels der Ultra­ schallsonotrode ein verlängerter Spreizdorn 6 eingepreßt und nach Beendigung des Ultraschall-Schweißvorgangs mitsamt dem An­ schlußkabel rechtwinklig umgebogen worden, um auf diese Weise zu einem in Grenzen elastischen Verbindungsglied zwischen zwei benachbarten Batteriepolen 9 zu gelangen. Dabei wird die unge­ schützte Bohrungsöffnung vorn an der Steckhülse 1 im Zuge der Benutzung gegen den Zutritt von Verunreinigungen und Feuchtig­ keit gesichert, wozu eine die Steckhülse 1 kabeleinführungs­ seitig hintergreifende Überwurfmutter 10 aus Kunststoff mit einem Gewindeansatz rings um die Sacklochbohrung 8 des Batte­ riepols 9 verschraubt wird und dabei einen von der Steckhülse 1 getragenen Dichtungsring 11 gegen die Öffnungsrandung der Sacklochbohrung 8 preßt. Zudem sichert diese Maßnahme generell die hergestellte Steckverbindung. Für deren Lösen kann die Steckhülse 1 kabeleinführungsseitig zur Halterung der Über­ wurfmutter 10 mit einem (sechskantig) profilierten Flansch versehen werden, welcher den lockernden Ansatz eines Werk­ zeugs ermöglicht.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem Anschlußteil (1) und einem aus vielen Leiterdrähten (2) verseilten isolierten Kabel unter Ver­ wendung eines das teilweise abisolierte Kabelende inner­ halb einer Stufenbohrung (4) des Anschlußteils (1) fest­ legenden Halterungselements (6), gekennzeichnet durch einen mittels einer Ultraschallsonotrode (5) von außen in die Stufenbohrung (4) eingeführten und unter Druck bis über die gegenüberliegende Bohrungsöffnung hinausreichend in den Drahtkörper (2) des Kabelendes eingepreßten Spreiz­ dorn (6) bei simultanem Ultraschallverschweißen des ab­ isolierten Drahtkörpers (2) in sich und mit der Innen­ wandung der Stufenbohrung (4).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mechanische Aufrauhung der Bohrungswandung im Bereich der angrenzenden Kabelisolation (3) und/oder im Bereich des abisolierten Drahtkörpers (2).

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen über das Anschlußteil (1) geschobenen Schrumpfschlauch­ folienabschnitt (7) für die zusätzliche Abdichtung der Kabeleintrittsöffnung und zum Verschließen der gegenüber­ liegenden Bohrungsöffnung.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine ein steckbares Anschlußteil (1) zum Schutz seiner freiliegenden Bohrungsöffnung mit einem korrespondierenden Anschlußteil (Batteriepol 9) verschraubbare Überwurfmutter (10) aus Kunststoff unter Einbeziehung eines von dem steck­ baren Anschlußteil (1) getragenen und gegen das korrespon­ dierende Anschlußteil (9) gedrückten Dichtungsrings (11).