DE2165442C2 - Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders mit daran fest angeschlossenem, mindestens einadrigen Kabel, bestehend aus mindestens einem Kontaktelement und aus zwei Gehäuseteilen, die durch Verschweißen unlösbar zusammengefügt sind.

Bei bekannten Steckverbindern werden in herkömmlicher Weise Kabeladern bzw. Litze mit Kontaktelementen, die in einem Gehäuseteil gelagert sind, verlötet, verschraubt oder verklemmt. Die Kontaktelemente sind hierbei im Steckergehäuse, das üblicherweise aus zwei Gehäuseteil^ besteht, formschlüssig gelagert. Um eine Zugentlastung und ein daraus resultierendes leichtes Verschweißen oder anderweitiges Befestigen der Kabeladern mit den Kontaktelementen zu erreichen, werden von der Verbindung des Kabels die Zuleitungen kraftschlüssig mit den Kontaktelementen verklemmt.

Es hat sich gezeigt, daß eine einfachere Fertigung der herkömmlichen Stecker dadurch erzielt werden kann, daß die bereits an die Kontaktelemente angeschlossenen Kabeladern in einem Anformwerkzeug lagegerecht gehalten werden und der Griffkörper des Steckverbinders, d. h. die Gehäuseteile, auf die Kabeladern angeformt werden. Ersichtlich muß dieser Anformvorgang jedoch unter Erhitzung erfolgen, wobei die Verarbeitungstemperatur der aus Kunststoff oder dergleichen bestehenden Gehäuseteile etwa im Bereich

ίο der Erweichungstemperatur der Isolation r<er Kabeladern liegt, so daß in unerwünschter Weise die Isolation beschädigt werden kann und die Steckverbinder nach ihrer Herstellung zu einem großen Teil funktionsunfähig sind und ein relativ großer Ausschuß produziert wird.

Es wird daher angestrebt, Steckverbinder zu schaffen, bei denen die Kabeladern zufriedenstellend isoliert sind. Außerdem sollen die Steckverbinder handhabungssicher und vom Laien nicht zerlegbar und wieder verschließbar sein, um zu vermeiden, daß die Kabeladem an falsche Kontaktelemente angeschlossen und dadurch Kurzschlüsse verursacht werden, und damit andererseits die Benutzung von notdürftig zusammengehaltenen Steckverbindern überhaupt nicht möglich ist. Angeformte Steckverbinder haben daher prinzipiell

den Vorteil, daß sie nach einem öffnen des Steckgehäuses praktisch nicht wieder verwendbar sind.

Eine Möglichkeit, Kunststoff-Gehäuseteile anzuformen, wobei die Isolation der Kabeladern aufgrund niedriger Verarbeitungstemperatur nicht beschädigt wird, ergibt sich durch die Verwendung des an sich bekannten Verfahrens der Verschweißung von Kunststoffteilen mittels Ultraschall. Damit können auch temperaturfestere isolierende Gehäuse zusammengebaut werden, die z. B. für Heizgeräte oder andere Geräte hohen Leistungsbedarfs erforderlich sind. Beim Schweißen von Kunststoffteilen mit Ultraschall bleibt jedoch gegenüber der herkömmlichen thermischen Anformung die Umgebung der Verbindungspunkte bzw. Kontaktstellen zwischen Kabeladern und Kontaktelementen üblicherweise frei, während beim thermischen Anformen diese Kontaktstellen von geschmolzenem Kunststoff umschlossen und mithin hermetisch abgedichtet werden. Somit entstehend bei durch Ultraschallschweißen hergestellten Steckverbindern elektrische Verbindungen, die nicht luftdicht von Isoliermaterial umschlossen sind und daher korrosiven Einflüssen ausgesetzt sein können, woraus im Laufe der Zeit eine Verschlechterung des elektrischen Kontakts zwischen Kabelader und Kontaktelementen resultiert.

So ist es zum 3eispiel aus der am 22. Dezember 1955 bekanntgemachten Patentanmeldung L 15 526 VIII d/21 c bekannt, zur Herstellung eines betriebssicheren Steckverbinders der eingangs genannten Art den Stecker so auszubilden, daß er ein unteilbares Ganzes bildet, beispielsweise durch Vulkanisieren oder Vernieten, Verschweißen oder eine andere nicht lösbare Verbindung, so daß die Innenseite des fest mit der Leitung verbundenen Steckers nur durch seine Zerstörung zugänglich werden. Angaben über eine spezielle Anordnung und Fixierung von Kabeladern und Kontaktelementen im Inneren des Steckers finden sich allerdings in der genannten Druckschrift nicht.

Ferner ist es aus dem DE-GM 18 25 181 bekannt, bei einem Steckverbinder, bei dem das Kabelende, die Kabeladern und die Kontaktelemente mit einem, den Griffkörper bzw. das Steckergehäuse bildenden thermoplastischen Isoliermaterial umspritzt, umpreßt bzw. umgössen werden, auch zusätzliche elektrische und

mechanische Halte- und Schutzteile mit in den Griffkörper einzuspritzen oder mit einzugießen. Auch dort finden sich keine spezifischen Angaben, wie vermieden werden soll, daß korrosive Einflüsse wirksam werden können.

Auch die DE-PS 8 90 081 gibt lediglich die Lehre, zur Herstellung von gut isolierten Leitungen mit Steckverbindern dafür zu sorgen, daß zwei mit je einer Anschlußbuchse versehene Stecker oder zwei oder mehrere Buchsen unter Einbeziehung der Verbindungslitze in die Verbindungsschnur einvulkanisiert sind, um zwei oder mehrere berührungssichere Abzweigungen herzustellen. Von den Problemen, die beim Verschweißen von aus mehreren Teilen bestehenden Steckverbindern auftreten, ist dort nicht die Rede. ι ■:

Die DE-OS 14 65 426 beschreibt schließlich ein Preßwerlczeug, mit dem sich beispielsweise Steckerkörper mit hindurchgehenden öffnungen herstellen lassen, wobei dafür gesorgt wird, daß möglichst keine Gratteilchen in den Kontaktelemente aufnehmenden öffnungen auftreten, damit Stromunterbrechungen an diesen Stellen vermieden werden und zuverlässige Steckerkörper hergestellt werden könner. Zu diesem Zweck wird dort mit einem aus mehreren über Federn verbundenen Platten bestehenden Preßweikzeug gearbeitet, bei dem miteinander zusammenwirkende Dorne und sie aufnehmende Rohre vorgesehen sind.

Aus der DE-GM 19 76 672 ist es zwar an sich bekannt, zur Herstellung von Steckverbindern mit Ultraschallschweißern zu arbeiten. Allerdings befinden sich die jo Kontaktstellen von Kontaktelementen unü Anschlußdrähten außerhalb des Steckverbinders, und es finden sich keine Angaben darüber, wie man korrosiven Einflüssen an diesen Kontaktstellen begegnen könnte.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Steckverbindern der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen eine wirksame, geschützte Halterung von Kabelader und Kontaktelement gewährleistet ist, so daß die derart hergestellten Steckverbinder eine hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit aufweisen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

Das eine Gehäuseteil wird an seiner Innenseite an der Stelle die der Kontaktstelle der betreffenden Kabelader mit dem zugehörigen Kontaktelement gegenüberliegt, mit mindestens einem Vorsprung 'ersehen, der über die Unterkante des Gehäuseteils vorsteht, anschließend wird das Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile durch Aufdrücken eines Ultraschallstempels bewirkt, wobei zunächst das Material des Vorsprungs schmilzt und die Kontaktstelle vollständig umhüllt und die beiden Gehäusfteile erst dann miteinander verschweißt werden, wenn der überstehende Vorsprung zur Ausbildung der Umhüllung abgebaut ist.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile das andere Gehäuseteil innenseitig am Ort der Kontaktstelle von der Kabelader und dem Kontaktelement durch Einarbeiten von Ausspa.ungen mit Erhebungen solcher Form versehen, daß sie mit dem geschmolzenen Material des Vorsprungs in Berührung kommen und dadurch die Schweißstellen zwischen den beiden Gehäuseteilen lokalisiert werden.

Vorteilhafterweise kann in weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens das eine Gehäuseteil innenseitig im Bereich der in einen Führungssteg des anderen Gehäuseteil eingelegten Kabelider mit mindestens einem weiteren Vorsprung versehen werden, der ebenfalls über die Unterkante des Gehäuseteils vorsteht und beim Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile durch Aufdrücken des L'ltraschallsterr.peis schmilzt und eine vollständige Umhüllung der Kabelader zu Fixierung am Führungssteg bildet.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit Steckverbinder mit daran fest angeschlossener.! Kabel herstellen, bei denen die Kontaktstellen vor Korrosionseinflüssen geschützt sind und ein auf Jahre hinaus gleichbleibender geringer elektrischer Widerstand zwischen Eingang und Ausgang der Steckverbinder gewährleistet werden kann. Darüber hinaus entsprechen die erfindungsgemäß hergestellten Steckverbinder den Sicherheitsvorschriften und könner. nicht ohne weiteres geöffnet und insbesondere nach dum öffnen bzw. Zerstören nicht wieder zusammengebaut werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung r.arier erläutert. Es zeigt

Fig.! eine Aufsicht auf ein Gehäuseteil des Steckverbinders mit Kabeladern und Kontaktelementen;

Fig. 2 eine Seitenansicht im Querschnitt des Steckverbinders vor seinen Zusammenbau längs der Linie 11-11 der Fig. 1, wobei Kabeladern und Kontaktelemente nicht dargestellt sind;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Steckverbinder vor seinem Zusammenbau längs der Linie III-II1 der F i g. 1;

Fig.4 einen Querschnitt durch den Steckverbinder gemäß F i g. 3 nach seinem Zusammenbauend

Fig. 5 und 6 Kontaktelemente zur Befestigung der Kabeladern in dem Steckverbinder.

Der in Fig. I bis 4 dargestellte Steckverbinder besteht vorzugsweise aus zwei Gehäuseteilen la. ib. in welche Kabeladern 2 eingelegt und in beliebiger Weise gegenüber einem der Gehäuseteile la, \b verklemmt sein können.

In Fig. 1 ist das Gehäuseteil ia dargestellt, das vorzugsweise als unteres Teil des Steckverbinders benutzt werden kann.

Die beiden Kabeladern 2 eines Kabels 3 können beispielsweise mit Kontaktelemente:i 4 verlötet, verschraubt, verschweißt oder auf andere Weise an diesen befestigt sein. Die Kontaktelemente 4 sind in bekannter Weise in jeweils ein in einem der Gehäuseteile la, 16 vorgesehenen Bett 5 eingesetzt bzw. eingepaßt, wobei am einen Ende jedes Kontaktelement-Bettes 5 eine etwa halbzylind.ische Öffnung zum Einstecken eines komplementären Steckers ausgegossen ist.

Zur Führung der Kabeladern 2 durchsetzt ein Fiihrungssteg 6 das in Fig. 1 dargestellte Gehäuseteil la. Es besitzt 2 Nuten 7, die ungefähr dem Kabelader-Durchmesser entsprechen, und somit die Kabeladern 2 in Paß- und Preßsitz aufzunehmen vermögen. Weiterhin sind in dem in F i g. 1 dargestellten Gehäuseteil la zwei symmetrisch zi" Mittellinie des Gehäuseteils verlaufende Klemmbacken 8 ausgegossen, die vorzugsweise an ihrer dem Kabel 3 zugewandten Seite Widerstandszähne oder ähnlich wirkende Rillen 9 besitzen und das Kabel 3 aufnehmen. Der Abstand zwischen den Klemmbacken 8 wird vorteilhafterweise derart bemessen, daß das K.p.bel 3 mit Preßsitz zwischen den Klemmbacken 8 gelagert werden kann und sein Herausziehen aus dem Steckverbinder unter der

Wirkung der erwähnten, quer zur KaIu Irk-htiing verlaufenden Killen 9 verhindert wird. Die Nuten 7 können - wie erwähnt - die Kabeladern 2 ebenfalls mit Preßsitz aufnehmen, so daß vor dem Zusammensetzen der Gehäuseteile la und \b eine lagegcrcchtc Ausrichtung der Kabeladern 2 gegenüber den Koniaktelemcnien 8 erreicht und ihre Verbindung miteinander erleichtert werden kann.

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, sind am oberen Gehäuseteil 16 Vorsprünge IO und Il vorgesehen, die κ vorzugsweise aus dem gleichen Material gebildet sind, aus dem die Steckergehäuse bestehen. Die Vorsprünge 10 sind - wie in Verbindung mit F^; i g. I ersichtlich - im Bereich der Nuten 7 auf die freiliegenden Kabeladern 2 gerichtet, während die Vorsprünge Il über den Lot , r Schweiß- oder Schraiibanschliissen. d. h. über den Kontaktstellen 12/wischen Kabeladern 2 und Kontaktclcmenten 4, angeordnet sind. Die Vorsprünge 10 und 11 ragen gemäß F-" i g. 2 und 3 über die Anschlußebene des ilhprrn ("iPnäijcplpiU \h hlnä'JS ""'· tlnllpn ιπΓοΙιτο /Ii,

Überlange beim Zusammensetzen der Gehäuseteile la. 1Λ auf die Kabeladern 2bzw. Kontaktstellen 12.

Beim Ultraschallschweißen der Gehäuseteile I,/ und \b wird die gesamte Schweißenergie an den Finden der Vorsprünge 10 und 11 frei, da diese Enden im Gegensat/ :■·, zu dem übrigen Gehäuseteil \b mit dem komplementären Gehäuseteil la in Berührung gelangen, und bewirkt dadurch ein Erweichen der Vorsprünge 10 und 11. Beim Zusammensetzen der Gehäuseteile la und 1 b überfließt somit das erweichte Material der Vorsprünge 10 die in Kabeladern 2 im Bereich der Nuten 7 und das Material der Vorsprünge 11 die Kontaktstellen 12. Damit werden einerseits die Kabeladern 2 in die Nuten 7 gedrängt und durch das nachfließende Material die Vorsprünge 10 am Führungssteg 6 fixiert und andererseits die Kontal'stel- _J5 len 12 luftdicht umschlossen. Nach Beendigun. des Ultraschallschweißvorgangs wird insbesondere an den Kontaktstellen 12 eine Versiegelung erreicht, die verhindert, daß nach dem Zusammenfügen der Gehäuseteile la und 16 die Kontaktstellen 12 Korrosionsein- to flüssen ausgesetzt sind. F i g. 3 zeigt den erfindungsgemäß vorgeformten Steckverbinder mit zusammengefügten, aber noch nicht verschweißten Gehäuseteilen 1 a. ib. Damit beim Schweißvorgang ein seitliches Wegfließen des Materials der Vorsprünge 10 über die entsprechenden Verbindungs- oder Kontaktstellen hinweg verhindert wird, können seitlich der Schweißstellen Innenpfannen oder Aussparungen bildende Erhebungen 13, 14 bzw. 15, 16 im unteren Gehäuseteil la ausgeprägt sein. Auf diese Weise wird eine vollständige Versiegelung, d.h. ein Überziehen der gewünschten K abslader-Bereiche mit dem Schweißmaterial gewährleistet.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Steckverbinders ist es möglich, daß beim Verschweißen der beiden Gehäuseteile la und ib mittels Ultraschall die Aderisoiation der Kabeladern 2 eine Dämpfung der freiwerdenden Schweißenergie etwa zwischen den Vorsprüngen 11 und den Kontaktstellen 12 bewirkt, so daß eine Materialerweichung an &o den Vorsprüngen verhindert wird. Es ist daher zweckmäßig, die Erhebungen 13 und 14 bzw. 15 und 16 derart eng nebeneinander auszubilden, daß nach dem Aufsetzen des oberen Gehäuseteils la auf das untere Gehäuseteil ib die Vorsprünge 11 jeweils mit den Erhebungen 13 und 14 bzw. 15 und 16 in Berührung kommen und danach die Erweichung des Materials erfolgt. Entsprechende Maßnahmen können auch bezüglich der über den Nuten 7 angeordneten Vorsprünge 10 getroffen werden.

Zwecks Vereinigung der beiden Gehäuseteile la. ib zum fertigen Steckverbinder wird das eine Gehäuseteil in einer Form unnachgiebig gehalten, und auf das andere, gemäß F i g. 3 aufgesetzte Gehäuseteil wird ein I 'Itraschallstempel aufgedrückt. Der dadurch entstehende, erfindungsgemäß einstückig verschweißte Steckverbinder gemäß Fig.4 unterscheidet sich gegenüber seinem Vorstadiutn gemäß Fi g. 3 dadurch, daß sich die Kontaktstellen 12. d.h. die Kabeladern 2 nebst zugeordnetem Kontaktelement 4, 5 in ihrem elektri sehen Kontaktbereich, innerhalb der durch die Vorsprünge Il erzeugten Umhüllung Ua befinden. Diese 1 Imhüllung I la. die aus dem gleichen Werkstoff wie die oberen und unteren Gehäuseteile la, ib besteht, verbindet sich aufgrund dieser Werkstoffglcichheit '.icrar! ·ν< >. 'Jen? unteren Gehäii«·»·*'! la Haft Hip c.mn/f /wischen beiden vollständig verwischt wird. In gleicher Weise sind die Kabeladern 2 im Bereich der Nuten 7 von in den Zeichnungen nicht dargestellten Umhüllungen unischlossen.

Sobald die Vorsprünge 10 und Il an ihren Enden erweicht und die Umhüllungen 11a ausgebildet sind, gelangen die Randbereiche 17 (vgl. Fig. 1) der beiden Gehäiiseteile la, ib miteinander in Berührung. Um ihre Versct· .cißung zu fördern, sind in den Randbererchen 17 eines der beiden Gehäuseteile Stifte bzw. Energieführungsleisten 18 vorgesehen, die das Erweichen des Randbereichmaterials hervorrufp'i.

Sobald die Vorsprünge 10 und 11 die Nuten 7 oder Kontaktstellen 12 umschlossen haben, erweichen auch die Randbereiche 17. und es entsteht der in Fig. 4 dargestellte, zu einem einheitlichen Körper verschweißte Steckverbinder.

Die Fi g. 5 und 6 zeigen Kontaktelemente 4, die sich besonders für den Einbau in den erfindungsgemäß hergestellten Steckverbinder eignen. Das Kontaktelement gemäß F i g. 5 besteht in an sich bekannter Weise aus Blech in Form eines etwa zylindrischen zusammengerollten Mantelteils 19 mit anschließendem Kontaktsteg 20, aus dem Zähne oder Lappen 21 ausgeschnitten oder ausgestanzt sind. Diese durchdringen beim Aufdrücken der Kabeladern 2 deren Isolation bis zum elektrischen Kontakt mit dem Leitungsdraht der Kabelader. Ein noch sichererer elektrischer Kontakt mit dem Leitungsdraht der Kabelader 2 wird mit dem Kontaktelement 4 gemäß Fig. 6 erreicht, das den gleichen Grundaufbau aus Mantelteil 19 und Kontaktsteg 20 wie das gemäß F i g 5 besitzt, bei dem ai er der Kontaktsteg 20,20a etwa die doppelte Länge, eine etwa mittige öffnung 22 sowie beiderseits davon die erwähnten Zähne oder Lappen 21 aufweist Der Kontaktsteg 20, 20a wird in der Weise mit dem Leitungsdraht der Kabelader 2 vereinigt, daß man diese zunächst durch die öffnung 22 hindurchführt und danach den mantelfernen Stegabschnitt 20a darüber umlegt und anpreßt

Obwohl das eiTmdungsgemäße Verfahren vorstehend nur bei Ausführungsformen mit zwei Anschlußgruppen aus Kabelader 2 und Kontaktelement 4,5 oder 19—22 erläutert wurde, kann es selbstverständlich bei nur einer AnschJußgruppe oder auch bei mehreren angewendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders mit daran fest angeschlossenem, mindestens einadrigen Kabel, bestehend aus mindestens einem Kontaktelement und aus zwei Gehäuseteilen, die durch Verschweißen unlösbar zusammengefügt sind, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Das eine Gehäuseteil (Xb) wird an seiner Innenseite an der Stelle, die der Kontaktstelle (12) der betreffenden Kabelader (2) mit dem zugehörigen Kontaktelement (4) gegenüberliegt, mit mindestens einem Vorsprung (11) versehen, der über die Unterkante des Gehäuseteils (Xb) vorsteht,

b) das Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile (la, Xb) wird durch Aufdrücken eines Ultraschallstempels bewirkt, wobei zunächst das Material des Vorsprungs (11) schmilzt und die Kontaktstelle (12) vollständig umhüllt und die beiden Gehäuseteile (la, leerst dann miteinander verschweißt werden, wenn der überstehende Vorsprung (11) zur Ausbildung der Umhüllung abgebaut ist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile (la, Xb) das andere Gehäuseteil (Xa) innenseitig am Ort der Kontaktstelle (12) von der Kabelader (2) und dem Kontaktelement (4) durch Einarbeiten von Aussparungen mit Erhebungen (13, 14, 15, 16) solcher Form versehen wird, daß sie mit dem geschmolzenem Material des Vorsprungs (11) in Berührung kommen und ^Jadurch die Schweißstellen zwischen den beiden Gehäuseteilen (la, Xb) lokalisiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gehäuseteil (Xb) innenseitig im Bereich der in einen Führungssteg (6) des anderen Gehäuseteils (Ia^ eingelegten Kabelader (2) mit mindestens einem weiteren Vorsprung (10) versehen wird, der ebenfalls über die Unterkante des Gehäuseteils (Ib) vorsteht und beim Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile (la, Xb) durch Aufdrücken des Ultraschallstempels schmilzt und eine vollständige Umhüllung der Kabelader (2) zur Fixierung am Führungssteg (6) bildet.