-
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einer Litze, welche eine Mehrzahl an Einzeldrähten umfasst, die als Gesamtheit von einer Isolationshülle umgeben sind. Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung eine Anordnung mit einer Litze mit einer Mehrzahl an Einzeldrähten.
-
Litzen sind aus dünnen Einzeldrähten bestehende elektrische Leiter. In der Regel wird eine Litze durch einen elektrischen Isolator umhüllt. Neben einer elektrischen Isolation besteht die Aufgabe des Isolators darin, die Litze vor Korrosion zu schützen. Um die Litze mit einem Kontaktelement eines elektronischen Geräts verbinden zu können, wird ein Ende der Litze mit einem elektrisch leitenden Kontaktelement, beispielsweise einem Kontaktstift oder einem Federkontakt, versehen. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Litze und dem Kontaktelement kann mittels einer Bördelung durch plastische Verformung erfolgen.
-
Als Kontaktelement eines elektronischen Geräts, beispielsweise eines Fahrzeugsteuergeräts, wird in der Regel ein in das Gehäuse des Geräts eingebetteter Kontaktstift verwendet, wobei mehrere Kontaktstifte eine Steckerleiste bilden. Mittels Federkontakten, die an einer oder mehreren Litzen angeordnet sind und auf die Kontaktstifte gesteckt werden, wird dann eine elektrische Verbindung zu dem elektronischen Gerät hergestellt. Mehrere solcher Verbindungen können zu einem Kabelbaum gebündelt werden. Beispielsweise werden bei einer Verwendung in einem Kraftfahrzeug auf diese Weise andere elektrische bzw. elektronische Geräte, Sensoren, Aktuatoren und Steuereinheit an das elektronische Gerät angebunden. Die beschriebene Anordnung von Kontaktstiften und Federkontakt am elektronischen Gerät und der oder den Litzen kann natürlich auch vertauscht werden.
-
Wird ein über oben beschriebene Litzen verkabeltes elektronisches Gerät im Umfeld von Kraftfahrzeugen eingesetzt, so ist es erforderlich, Vorkehrungen gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuseinnere des elektronischen Geräts zu treffen. Durch Eindringen von Feuchtigkeit durch die Isolation in die Litze kann diese über Kapillarkräfte entlang der Litze wandern. Ebenso kann Feuchtigkeit in die Litze im Bereich der Verbindung mit dem Kontaktelement eindringen. Dadurch kann Feuchtigkeit durch die Litze in das ansonsten hermetisch verschlossene Gehäuse des elektronischen Geräts eindringen. Dies wird zusätzlich durch Temperaturschwankungen im Inneren des abgeschlossenen Gehäuses des elektronischen Geräts begünstigt, da sich dann ein Druckunterschied zwischen Innenraum des Gerätes zur Atmosphäre einstellt. Derartige Druckdifferenzen beschleunigen die Wanderung der Feuchte entlang der Litzen in den Kontaktbereich des Gerätes und somit ins Innere des elektronischen Gerätes.
-
Um das Eindringen von Feuchtigkeit über den Kontaktbereich des elektronischen Gerätes zu verhindern, sind aufwändige Dichtmaßnahmen erforderlich.
-
Gegen das Eindringen von Feuchtigkeit durch die Litze ins Innere des elektronischen Gerätes ist es bekannt, die Kontaktelemente der Litze mit einem Polymer zu umspritzen. Alternativ oder zusätzlich kann ein separates Vergießen der in dem elektronischen Gerät eingebetteten Kontaktelemente erfolgen, wodurch eine räumliche Trennung zwischen Innen- und Außenbereich des Gerätes realisiert werden kann.
-
Gegen das Eindringen von Feuchtigkeit durch die Litze in den Kontaktbereich des elektronischen Gerätes ist es bekannt, den Kontaktbereich des Kontaktelements mit den Einzeldrähten der Litze mit einer elastischen Feststoffdichtung zu umhüllen.
-
Bekannt ist auch das Vergießen der Litze im Kontaktbereich mit einem Polymermaterial.
-
Um einen zufriedenstellenden Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse des elektronischen Gerätes sicherstellen zu können, ist es erforderlich, mehrere der oben beschriebenen Maßnahmen zu kombinieren. Es wäre wünschenswert, wenn die Abdichtung vereinfacht werden könnte, da hierdurch der Aufwand und die Kosten für die Herstellung eines elektronischen Geräts gesenkt werden könnten.
-
EP 2362491 A1 betrifft ein Verfahren zum Verbinden einer elektrischen Leitung mit einem elektrischen Anschlusselement, wobei die elektrische Leitung mindestens einen Aluminiumdraht aufweist und das Anschlusselement aus einem Kupfermaterial gebildet ist, mit den Schritten: Vercrimpen eines Crimpabschnitts des Anschlusselements mit dem mindestens einen Aluminiumdraht und Verschweißen des mit dem mindestens einen Aluminiumdraht vercrimpten Crimpabschnitts mit dem mindestens einen Aluminiumdraht mittels Widerstandsschweißen.
-
Das in
DE 10336408 B4 offenbarte Verfahren zum Verbinden eines Kontaktelements mit einem Elektrokabel umfasst die Schritte: Bereitstellen eines Kontaktelementes, Bereitstellen eines Elektrokabels, bei dem Leiter von einer Isolierumhüllung umgeben sind, Bereitstellen eines leitenden Verbindungselements, das mit einer Einführbohrung ausgebildet ist, Einführen des Elektrokabels in die Einführbohrung des Verbindungselements, Zusammendrücken des Verbindungselements radial nach innen, um den eingeführten Abschnitt des Elektrokabels gleichförmig über dessen gesamten Umfang zu verklemmen, und Verschweißen des Verbindungselements mit dem Kontaktelement durch Anlegen von Ultraschallwellen.
-
Bei der in
DE 102013105669 A1 offenbarten Verbindung eines elektrischen Kabels, das metallische Litzen und eine diese umgebende Isolierung aufweist, mit einem metallischen Kontaktteil, ist die Isolierung des Kabels in einem Bereich vor einem Ende des Kabels entfernt. Der Kontaktteil umschließt die Litzen im abisolierten Bereich und ist wenigstens abschnittsweise mit diesen verpresst. Es ist eine Verbindungskappe vorgesehen, die den abisolierten Teil der Litzen zumindest bereichsweise umschließt, und der Kontaktteil umschließt die Verbindungskappe. Durch Verformen des Kontaktteils und der Verbindungskappe sind diese miteinander und mit den Litzen des Kabels verpresst und die Verbindungskappe ist mit den Litzen und mit dem Kontaktteil durch Widerstand-Schweißung verbunden.
-
DE 7716155 U1 betrifft eine elektrische Spule mit einer Verbindung von mindestens zum Teil lackierten Spulen- und Anschlußdrähten mittels einer metallischen Verbinderhülse, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die miteinander verbundenen Drahtenden mit einer Zwischenschicht aus Zinn in der Verbinderhülse zusammengequetscht, die Lackschicht der Drähte aufgebrochen und die Drahtenden durch eine miteinander, mit dem Zinn der Zwischenschicht und mit der Verbinderhülse elektrisch leitend verbunden sind.
-
In
DE 19859183 A1 wird ein Einzeldichtungssystem mit einem elektrischen Kontakt angegeben mit einem Kontaktierungsbereich und mit einem Crimpbereich, bestehend aus einem Leitercrimp und einem Isolationscrimp, mit einem Leiterende, mit einem elektrischen Leiter und einem isolierenden Mantel, und mit einer Einzeladerdichtung, mit einer Durchgangsöffnung, einem Dichtungsbereich und einem Befestigungsbereich beschrieben. Die Einzeladerdichtung umschließt den auf dem Mantel befestigten Isolationscrimp und weist am Befestigungsbereich kontaktseitig eine umlaufende Lippe auf, die die lichte Weite der Durchgangsöffnung verringert.
-
In
DE 19630333 A1 ist ein elektrischer Kontakt zur Aufnahme in einer Kontaktaufnahmedurchführung eines Verbindergehäuses offenbart, wobei der Kontakt einen Körperbereich mit einem Anschlussende für den Eingriff mit einem komplementären Kontakt und ein Leiterangreifende zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem entsprechenden Leiter aufweist, wobei sich der Kontakt erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der Kontakt einen Sitz längs des Körperbereichs aufweist und daß eine Dichtung in dem Sitz angeordnet ist, um eine verunreinigungsdichte Dichtung zwischen dem Kontakt und dem Verbindergehäuse zu schaffen.
-
Gemäß der Lehre der
DE 10202102 A1 werden ein Leiterteil und ein Isolationsmantel einer Leitung in einen im allgemeinen zylindrischen Leitungsverbindungsteil eines Klemmstücks eingeschoben, und in diesem Zustand wird der Leitungsverbindungsteil radial gleichförmig über seinen gesamten Umfang zusammengepresst, so dass der Leiterteil und der Isolationsmantel in engem Kontakt mit einer inneren Umfangsfläche des Leitungsverbindungsteils gehalten werden. Der Leitungsverbindungsteil weist ein Einschubloch mit kleinerem Durchmesser für den Leiterteil und ein Einschubloch mit größerem Durchmesser für den Isolationsmantel auf, wobei die Einschublöcher koaxial zueinander angeordnet sind.
-
In der
WO 2008/005255 A2 wird eine Koaxialkabelverbinderanordnung gelehrt, bei der ein Mittelkontaktklemmmechanismus der Verbinderanordnung so konfiguriert ist, dass er mit einem Kabeladapter und einem Mittelkontakt der Verbinderanordnung zusammenwirkt, so dass eine Bewegung des Klemmmechanismus in Richtung des Kabeladapters zu einer Kompression des Mittelkontaktes um einen Endabschnitt des Mittelleiters des Koaxialkabels führt.
-
EP 2545616 B1 betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer abgedichteten elektrischen Verbindung durch eine Motorblockwand zur Verbindung eines im Motorblock enthaltenen Sensors oder Stellgliedes mit einer Zentraleinheit mit einem mit mindestens einer Bohrung versehenen Verbinder, der in einer Öffnung der Wand angeordnet sein soll, mindestens einen mit einem Kabelbaum verbundenen elektrischen Kontakt, wobei der elektrische Kontakt von zumindest einer O-Ring-Dichtung umgeben und in der Bohrung des Verbinders angeordnet ist, wobei die Vorrichtung ebenfalls einen überspritzten Abschnitt am Kabelbaum aufweist, wobei ein Ende des elektrischen Kontaktes mit dem Kabelbaum und einem Ende des Verbinders verbunden ist, so dass nach dem Montieren der Vorrichtung in der Öffnung die Verbindung zwischen dem überspritzten Abschnitt und dem Verbinder auf der Seite der Wand angeordnet ist.
-
Volker Kratt beschreibt in dem Beitrag „Grundlagen der Crimptechnik“ aus 2005 im „KabelForum“ verschiedene Crimpkontaktvarianten.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einer Litze anzugeben, welches spätere gesonderte Dichtmaßnahmen im Kontaktbereich eines elektronischen Geräts entbehrlich macht oder vereinfacht. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung mit einer Litze anzugeben, die spätere gesonderte Dichtmaßnahmen im Kontaktbereich eines elektronischen Geräts entbehrlich macht oder vereinfacht.
-
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie eine Anordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Patentansprüchen.
-
Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung mit einer Litze angegeben, welche eine Mehrzahl an Einzeldrähten aufweist, die als Gesamtheit von einer Isolationshülle umgeben sind, wobei insbesondere zumindest ein erstes Ende der Litze mit einem elektrisch leitenden Kontaktelement versehen ist, über das die Litze mit einem Gegenkontaktelement verbindbar ist. Bei dem Kontaktelemente und dem Gegenkontaktelement kann es sich z.B. um einen Kontaktstift oder ein Kontaktmesser und um eine Kontaktfeder handeln.
-
Bei dem Verfahren wird über die Litze eine rohrförmige Hülse mit radial nicht unterbrochenem Querschnitt aus einem duktilen Material geschoben, so dass die Litze mit einem vorgegebenen Verbindungsabschnitt im Inneren der Hülse angeordnet ist. Weiter wird die Hülse mit radialem Druck mit den Einzeldrähten verpresst, so dass zwischen den Einzeldrähten vorhandene Freiräume durch Verformung des Materials der Einzeldrähte infolge des auf die Hülse wirkenden Drucks ausgefüllt werden.
-
Eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Litze umfasst eine Mehrzahl an Einzeldrähten, wobei die Einzeldrähte als Gesamtheit von einer Isolationshülle umgeben sind, wobei insbesondere zumindest ein erstes Ende der Litze mit einem elektrisch leitenden Kontaktelement versehen ist, über das die Litze mit einem Gegenkontaktelement verbindbar ist. Über die Litze ist die rohrförmige Hülse mit radial nicht unterbrochenem Querschnitt aus einem duktilen Material geschoben, so dass die Litze mit einem vorgegebenen Verbindungsabschnitt im Inneren der Hülse angeordnet ist. Die Hülse ist in einem vorgegebenen Bereich radial verformt, so dass in dem vorgegebenen Bereich zwischen den Einzeldrähten vorhandene Freiräume durch Verformung des Materials der Einzeldrähte infolge eines von der verformten Hülse ausgeübten Drucks auf die einzelne Drähte ausgefüllt ist.
-
Dass die Einzeldrähte als Gesamtheit von einer Isolationshülle umgeben sind umfasst Ausführungsformen, bei denen die Einzeldrähte an einem oder an beiden Enden der Litze frei liegen, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung der Litze. Dass die Hülse einen radial nicht unterbrochenen Querschnitt hat bedeutet insbesondere, dass die Hülse in einem Stück vollständig um die Einzeldrähte herum verläuft. Beispielsweise ist die Hülse ein Rotationskörper, d.h. insbesondere ein rotationsinvarianter Körper.
-
Im Ergebnis sind flexible Litzen, bestehend aus dünnen Einzeldrähten, bereitgestellt, die keine kapillare Feuchtigkeitswanderung aufweisen. Ferner entfällt ein nachträgliches Vergießen im Bereich des eingangs beschriebenen Kontaktbereichs eines elektronischen Geräts. Hierdurch kann der Dichtprozess des elektronischen Geräts vereinfacht werden, wobei das gesamte System aus elektronischem Gerät und Litzen kostengünstiger bereitstellbar ist.
-
Dem Verfahren liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass durch die Nutzung einer Mehrzahl an dünnen Einzeldrähten zur Bereitstellung eines biegsamen und flexiblen Leiters mit großem Querschnitt die zwischen den dünnen Einzeldrähten bestehenden Freiräume die Ursachen für die Feuchtigkeitswanderung darstellen. Dadurch, dass durch das Vorsehen der Hülse aus duktilem Material und einen Verformungsprozess die Freiräume zwischen den Einzelleitern eliminiert werden können, kann die Feuchtigkeitswanderung entlang der Litze verhindert werden. Gesonderte Dichtmaßnahmen im Bereich der Verbindung zwischen dem Kontaktelement und dem Ende der Litze sind dadurch nicht mehr erforderlich.
-
Vorzugsweise wird als Material der Hülse ein Metall gewählt, wobei vorliegend von dem Begriff „Metall“ auch metallische Legierungen umfasst sind. Beispielsweise kann Kupfer, eine Bronze-Legierung oder eine Zinn-Silber-Legierung verwendet werden. Es sind grundsätzlich alle Metalle und deren Legierungen einsetzbar, sofern diese für den erforderlichen Verformungsprozess ausreichend duktil sind.
-
Es ist zweckmäßig, wenn die Isolationshülle im Bereich des Verbindungsabschnitts entfernt wird, bevor die Hülse über die Litze geschoben wird. Das Entfernen der Isolationshülle, welche zum Beispiel aus einem Polymer besteht, dient dazu, die Krafteinleitung auf die Einzeldrähte während des Verformungsprozesses der Hülse zu optimieren. Das Entfernen der Isolationshülle stellt sicher, dass die durch die Verformung aufgebrachte Kraft nicht in der Isolationshülle verloren geht und dadurch gegebenenfalls Freiräume zwischen den Einzeldrähten verbleiben.
-
Die Hülse ist rohrförmig geformt und besteht insbesondere aus einem radial nicht unterbrochenen Material bzw. Metall. Insbesondere ist die Hülse nicht durch Rollen hergestellt.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung erfolgt das Verformen der Hülse unter hoher Temperatur. Hierdurch kann die Verformung der Hülse und das Verpressen der Einzeldrähte erleichtert werden.
-
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Verpressen der Hülse bei einem durch ein Presswerkzeug geführten Strom erfolgt. Der hohe Strom durch das Presswerkzeug führt zur Erwärmung der Hülse und der Einzeldrähte. Die Erwärmung erleichtert eine Verformung der Hülse und damit das Verpressen der Einzeldrähte. Der Strom kann derart hoch gewählt werden, dass ein Schweißeffekt eintritt, bei dem die Einzeldrähte untereinander und ebenfalls mit der Hülse metallisch und damit stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Beispielsweise sind die Einzeldrähte in dem vorgegebenen Bereich der Litze auf diese Weise miteinander und/oder mit der Hülse verschweißt.
-
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung wird beim Verpressen der Hülse in axialer Richtung der Hülse eine inhomogene radiale Kraft erzeugt. Anders ausgedrückt ist die auf die Hülse in radialer Richtung zum Verpressen ausgeübte Kraft an verschiedenen axialen Positionen der Hülse unterschiedlich. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Druckverlauf in axialer Richtung von einem zentralen Bereich zu den entgegengesetzten Enden der Hülse abnimmt. Die radiale und axiale Verformung kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ein Maximum zwischen den beiden Enden der Hülse annehmen. Beispielsweise ist so eine Litze erzielt, bei der die Hülse eine Einschnürung zwischen den beiden axialen Enden hat. Insbesondere verjüngt sich die Hülse trichterförmig jeweils von einem der axialen Enden zu dem vorgegebenen Bereich.
Durch diese Ausgestaltungen des Verfahrens wird das zuverlässige Verfüllen der Freiräume zwischen den Einzeldrähten sichergestellt, da im Bereich der Verformung der Hülse wegen der Reduktion der Materialmenge eine Aufweitung in axialer Richtung der Hülse gewährleistet ist.
-
Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die Hülse über die Litze geschoben wird, bevor das Kontaktelement mit dem Litzenende verbunden wird. Dies ermöglicht die Verwendung einer Hülse, welche einen nur geringfügig größeren Innendurchmesser gegenüber dem Außendurchmesser der von der Isolationshülle umgebenen Einzeldrähte aufzuweisen braucht. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Eliminierens der Freiräume zwischen den Einzeldrähten verbessert.
-
Das Verbinden des Kontaktelements mit dem zugeordneten Ende der Litze kann in herkömmlicher Weise durch Bördeln (engl.: Crimpen) erfolgen. Alternativ ist auch denkbar, dass die Hülse ein Bestandteil des Kontaktelements ist. In diesem Fall kann das Kontaktelement mittels des Verpressens der Hülse mit den Einzeldrähten mit dem Ende der Litze verbunden werden. Die Litze ist so besonders einfach herstellbar.
-
Es ist ferner zweckmäßig, wenn der Verbindungsabschnitt benachbart zu dem elektrisch leitenden Kontaktelement angeordnet ist, wodurch der Verbindungsabschnitt und das Kontaktelement vollständig in einer Steckkontaktkammer eines Steckergehäuses anordnenbar sind. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Hülse benachbart zu dem Ende angeordnet wird, das mit dem Kontaktelement verbunden wird oder ist, um beide Komponenten in der Steckkontaktkammer für eine weitere Abdichtung unterbringen zu können. In einem Steckergehäuse ist eine Mehrzahl an Kontaktelementen, welche mit jeweiligen Litzen verbunden sind, angeordnet, um mit einem korrespondierenden Gegenkontaktstecker des elektronischen Geräts mittels einer Steckverbindung verbunden zu werden.
-
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung des Verfahrens bereits deutlich wurde, ist das Material der Hülse der erfindungsgemäßen Litze ein Metall.
-
In einer Ausgestaltung der vorgeschlagenen Litze ist die Isolationshülle im Bereich des Verbindungsabschnitts entfernt, so dass die Hülse in Kontakt mit den Einzeldrähten steht.
-
Die Hülse der vorgeschlagenen Litze kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung mit den Einzeldrähten stoffschlüssig verbunden sein. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die von der Hülse in dem vorgegebenen Bereich umschlossene Querschnittsfläche höchstens so groß wie die Summe der Querschnittsflächen der - nicht verformten - Einzeldrähte. Beispielsweise beträgt die von der Hülse in dem vorgegebenen Bereich umschlossene Querschnittsfläche zwischen 95 % und 99 % der Querschnittsfläche der Einzeldrähte. Auf diese Weise kann mit Vorteil sichergestellt sein, dass die von der Hülse im vorgegebenen Bereich umschlossene Querschnittsfläche vollständig von Material der Einzeldrähte ausgefüllt ist.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die radiale und axiale Verformung der Hülse ein Maximum zwischen den beiden Enden der Hülse, insbesondere in einem zentralen Bereich der Hülse, auf.
-
Die beschriebenen Ausgestaltungsvarianten der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Litze weisen die gleichen Vorteile auf, wie diese in Verbindung mit dem oben beschriebenen Verfahren bereits erläutert wurden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch eine Litze mit einer Mehrzahl an Einzeldrähten, wobei die Litze durch eine zylinderförmige Hülse geführt ist;
- 2 einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Litze entlang der Linie II-II;
- 3 einen Längsschnitt durch die Litze, bei der die Einzeldrähte im Bereich der durch Druck verformten Hülse verpresst sind;
- 4 einen Querschnitt durch die in 3 dargestellte Litze entlang der Linie IV-IV; und
- 5 eine erfindungsgemäße Litze, die in eine Steckkontaktkammer eines Gehäuses eines elektronischen Geräts eingebracht ist, wobei ein Kontaktelement am Ende der Litze zur Vereinfachung nicht dargestellt ist.
-
In den nachfolgend beschriebenen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
-
Die Figuren zeigen die aufeinanderfolgenden Schritte zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Litze 1, welche zur Einbringung in eine Steckkontaktkammer eines Gehäuses eines nicht näher dargestellten elektronischen Geräts vorgesehen ist.
-
Die Litze 1 wird in bekannter Weise aus mehreren, dünnen Einzeldrähten 2 geformt. Aus der Querschnittsdarstellung der 2 ist ersichtlich, dass in diesem Ausführungsbeispiel sieben Einzeldrähte 2 derart nebeneinander angeordnet sind, dass die Außenkontur des aus den Einzeldrähten gebildeten Drahtbündels - insbesondere in Draufsicht auf die Endflächen der Einzeldrähte - in etwa kreisförmig ist. Die Anzahl von sieben Einzeldrähten ist lediglich zu Illustrationszwecken beispielhaft gewählt. Die Anordnung der Einzeldrähte 2 kann auch auf andere Weise erfolgen, so dass sich eine von der Kreisform abweichende Außenkontur ergeben kann. Im Ergebnis kann, in Abhängigkeit der grundsätzlich frei wählbaren Anzahl der Einzeldrähte 2, ein biegsamer, flexibler Leiter mit größerem Querschnitt bereitgestellt werden.
-
Die Einzeldrähte 2 sind als Gesamtheit von einer Isolationshülle 3 umgeben. Die Isolationshülle 3 besteht beispielsweise aus einem Polymer. Neben einer elektrischen Isolation hat die Isolationshülle die Funktion, die Litze 1 vor Korrosion zu schützen.
-
Wie aus den 1 und 2 ohne weiteres zu erkennen ist, sind - bedingt durch die Querschnittsform der jeweiligen Einzelleiter 2 - zwischen den Einzelleitern 2 jeweils Freiräume 8 gebildet. Die Freiräume 8 bestehen auch zu der Isolationshülle 3, die die Einzelleiter 2 in diesem Beispiel in etwa kreisförmig umgibt. Die Freiräume 8 stellen die eingangs beschriebenen Ursachen für eine Feuchtigkeitswanderung im Inneren der Litze 1 dar.
-
Zum Schutz vor Feuchtigkeitswanderung wird eine Hülse 4 über die Litze 1 geschoben. Dadurch kommt die Litze 1 im Inneren der Hülse 4 zum Liegen.
-
Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Litze 1 in einem ersten Stadium des Herstellungsverfahrens, nachdem die Hülse 4 über die Litze 1 geschoben wurde. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt der Litze 1 in dem ersten Verfahrensstadium gemäß 1 in der Schnittebene II-II.
-
Bevorzugt wird in dem Bereich, in dem die Hülse 4 vorgesehen sein soll, zuvor die Isolationshülle 3 entfernt, so dass die Hülse 4 unmittelbar mit den äußeren Einzelleitern 2 in mechanischem Kontakt steht oder bei einem nachfolgenden Verfahrensschritt in Kontakt bringbar ist.
Die Hülse 4 ist rohr- bzw. hohlzylinderförmig geformt. Sie besteht aus einem radial nicht unterbrochenen und duktilen Metall. Als Material kann beispielsweise Kupfer, eine Bronze-Legierung oder eine Zinn-Silber-Legierung verwendet werden. Ebenso können andere Metalle oder deren Legierungen verwendet werden, wenn diese duktile Eigenschaften aufweisen.
-
Die Hülse 4 wird bevorzugt an einem Ende der Litze 1 angeordnet, an dem die Litze 1 beispielsweise in einem nachfolgenden, optionalen Verfahrensschritt mit einem in den Figuren nicht dargestellten Kontaktelement verbunden wird. Als Kontaktelement kann ein Kontaktstift, ein Kontaktmesser oder eine Kontaktfeder verwendet werden. Die Verbindung erfolgt in bekannter Weise mittels Bördelung durch plastische Verformung zwischen der Litze 1 und dem Kontaktelement.
-
In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass die Anordnung eines solchen Kontaktelements (bezogen auf die Längsschnitte in den 1, 3 und 5) an einem rechten Ende 12 der Litze 1 erfolgt. Anders ausgedrückt ist - entlang einer Längsrichtung der Hülse - die Hülse 4 zwischen der Isolationshülle 3 und dem Kontaktelement angeordnet. An dem gegenüberliegenden Ende, das in den genannten Figuren nicht dargestellt ist, kann die Litze 1 eine entsprechend der Anwendung erforderliche Länge und ein entsprechendes weiteres Kontaktelement aufweisen.
-
Die Innenkontur der Hülse 4 entspricht bevorzugt der Grundform der Außenkontur des von den Einzeldrähten 2 gebildeten Drahtbündels, insbesondere in Draufsicht entlang der Längsrichtung der Hülse 4, entlang welcher die Einzeldrähte 2 durch die Hülse 4 verlaufen. Die Grundform der Außenkontur der Einzeldrähte ist beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder quadratisch. Die Grundform der Außenkontur ist insbesondere eine Einhüllende, manchmal auch Hüllkurve genannt, des Drahtbündels. Im vorliegenden Fall der kreisförmigen Außenkontur des Drahtbündels ist die Innenkontur der Hülse 4 entsprechend kreisförmig. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Außendurchmesser des Drahtbündels in etwa dem Innendurchmesser der Hülse 4 entspricht. Hieraus ergibt sich, dass das Aufschieben der Hülse 4 zweckmäßigerweise vor dem Herstellen der Verbindung mit dem Kontaktelemente an dem Ende 12 der Litze 1 erfolgt.
-
In einem nachfolgenden Herstellungsschritt wird die Hülse 4 mit radialem Druck mit der Litze 1 verpresst.
-
Die 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Litze 1 in einem zweiten Stadium des Herstellungsverfahrens nach dem Verpressen. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt der Litze 1 in dem zweiten Verfahrensstadium gemäß 3 in der Schnittebene IV-IV.
-
Der radiale Druck beim Verpressen und damit die Verformung der Hülse 4 nehmen zu beiden Enden 7 der Hülse 4 ab, so dass die radiale und axiale Verformung ein Maximum zwischen den beiden Enden 7 der Hülse 4 annimmt.
-
In diesem Ausführungsbeispiel erfolgte das Verpressen in einem zentralen Bereich 6 der Hülse 4, das heißt mittig zwischen den beiden Enden 7 der Hülse. Dies ist bevorzugt, jedoch nicht zwingend. Durch die in Längsrichtung der Hülse 4 nicht homogen wirkende Kraft kann eine Reduktion der Materialmenge im Bereich der Verpressung erfolgen, wobei das Material in Richtung der Enden 7 der Hülse 4, d.h. nach außen, fließen kann. Dies stellt sicher, dass die von dem Presswerkzeug aufgebrachte Kraft vollständig auf die Einzeldrähte 2 übertragen wird.
-
Auf diese Weise wird die Hülse 4 vorliegend mit einer axial mittigen Einschnürung 6 versehen. Die ursprünglich hohlzylinderförmige Hülse 4 hat nach dem Verpressen eine doppeltrichterförmige Gestalt, bei der die Hülse 4 von jedem der beiden Enden 7 trichterförmig auf die mittige Einschnürung 6 hin verläuft.
-
Das zur Verformung wirkende Werkzeug kann z.B. durch einen Doppel-Konus ausgebildet sein.
-
Das Verpressen der Hülse 4 kann bei einer hohen Temperatur des Presswerkzeugs vorgenommen werden. Das Verpressen unter hoher Temperatur ermöglicht eine erleichterte Verformung der Hülse und der Einzeldrähte 2. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Kaltverformung der Hülse 4 ohne Wärmeeintrag während des Verformungsschritts möglich.
-
Zusätzlich zur Pressung kann ein hoher Strom durch das Presswerkzeug geführt werden, welches zumindest in diesem Fall zweckmäßig aus zwei Teilen (Anode und Katode) besteht. Der hohe Strom führt zu einer Erwärmung der Einzeldrähte 2 und der Hülse 4. Der Strom kann derart hoch gewählt werden, dass ein Schweißeffekt eintritt, durch den die Einzeldrähte 2 der Litze 1 untereinander und ebenfalls mit der Hülse 4 metallisch, d.h. stoffschlüssig, verbunden werden.
-
Die Verformung der Hülse 4 ist durch das Verpressen derart hoch, dass die Freiräume 8 zwischen den Einzeldrähten 2 der Litze durch die Verformung der Einzeldrähte 2 ausgefüllt werden. Auch die Freiräume 8 zwischen den Einzeldrähten 2 und der Hülse 4 werden durch di Verformung der Einzeldrähte 2 und der Hülse 4 ausgefüllt (siehe 4). Mit dem Bezugszeichen 11 sind die verpressten Einzeldrähte gekennzeichnet. Die Innenkontur der Hülse ist in dem zentralen, eingeschnürten Bereich 6 der Hülse 4 somit vollständig von Material 11 der verpressten Einzeldrähte 2 ausgefüllt. Damit kann eine Feuchtewanderung im Inneren der Litze 1 blockiert werden. Die Verformung (Verengung) auf den im Vergleich zur Ausgangssituation in 1 kleineren bzw. minimalen Durchmesser dmin ist gut aus 3 erkennbar.
-
Wenn N die Anzahl der Einzeldrähte 2 mit dem Durchmesser d ist, so ist der zu wählende maximale Endquerschnitt A
max:
-
Aufgrund elastischer Rückstellkräfte muss je nach Streckcharakteristik des verwendeten Materials der Hülse 4 und des Materials der Einzeldrähte 2 die von der Innenkontur der Hülse 4 definierte Querschnittsfläche A
duk weiter eingeengt werden:
-
Typische Werte für η (welche das Maß der Verquetschung bzw. Verengung repräsentiert) liegen im Bereich zwischen 0,95 bis 0,99. Der minimale Radius r
min (= d
min/2 aus
3), auf welchen das Presswerkzeug die Presshülse hierbei verformt, ergibt sich durch folgende Berechnung:
-
Das Ende 12 der Litze 1 wird nach der Verformung mit dem Kontaktelement gebördelt und anschließend mit einer elastischen Polymer-Dichtung 9 (z.B. einem O-Ring) gegen eine Steckkontaktkammer 10 eines nicht näher dargestellten Steckergehäuses abgedichtet. Dabei kommen sowohl das nicht dargestellte Kontaktelement als auch die Hülse im Inneren der Steckkontaktkammer zum Liegen. Dies ist exemplarisch in 5 dargestellt, die ein drittes, optionales Stadium des Herstellungsverfahrens zeigt.
-
In dem Steckergehäuse kann eine Mehrzahl an Steckkontaktkammern 10 ausgebildet sein, welche jeweils eine wie beschrieben ausgebildete Litze 1 mit verpresster Hülse 4 aufnimmt, welche gegen die jeweilige Innenwandung der Steckkontaktkammer 10 durch eine Dichtung 9 abgedichtet ist. Das Steckergehäuse wird später mit einem korrespondierend ausgebildeten Gegenstecker eines Gehäuses eines elektrischen Geräts verbunden. Als weitere Ausgestaltung kann auch das elektrische Kontaktelement mit einer wie oben beschriebenen Hülse verbunden sein, wodurch der separate Bördelschritt entfallen kann.
-
Im Ergebnis ist eine flexible Litze bereitgestellt, die keine kapillare Feuchtigkeitswanderung aufweist. Das bislang im Stand der Technik erforderliche, nachträgliche Vergießen im Bereich eines Steckerkontaktes des Gehäuses eines elektrischen Geräts kann entfallen.