DE3717273C2 - Elektrischer Verbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Draht sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Verbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Draht sowie auf ein Verfahren zur Her­ stellung einer elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Draht gemäß den in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 11 angegebenen Merkmalen.

Aus der US-A-4,215,909 ist ein elektrischer Verbinder zur Herstellung einer Klemmverbindung bekannt, mit einem Klemmstift mit in seiner Längsrichtung verlaufenden Längskanten. Der Klemmstift klemmt die quer zum Stift angeordneten Leiter zwischen den Kanten und dem Innengehäuse einer Buchse ein. Es kommt zu einer Preßverbindung zwischen Stift, Leiter und Buchse, die durch eine Drehbewegung bewirkt wird.

In der US-A-3,249,908 ist ein Verbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Draht offen­ bart, wobei der Verbinder eine elektrisch leitfähige Hülse und einen elektrisch leitfähigen Stift aufweist, die zur Schaffung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Draht, der Hülse und dem Stift im Preßsitz miteinander verbindbar sind.

Bei diesem bekannten Verbinder wird der Draht in die innen konisch zulaufende Hülse eingeführt, bevor der außen konisch zulaufende Stift mit dieser derart in Eingriff gebracht wird, daß der Draht zwischen dem Stift und der Hülse zusammen­ gedrückt wird. Dieser bekannte Verbinder dient zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem eine Lackisolierung aufweisenden Magnetdraht, wobei der Stift mit Kerbzähnen zum Durchdringen der Isolierung des Drahts versehen ist. Da sowohl der Stift als auch die Hülse starr ausgebildet sind und diese auch konisch zulaufend bzw. verjüngt ausgebildet sind, kann der Draht ernsthaft geschwächt werden, wenn er dazwischen zusammengedrückt wird. Dies ist insbesondere in solchen Fällen von Nachteil, in denen die Verbindung in einem Harz bzw. Kunst­ stoff eingekapselt werden soll, da die Expansion und das anschließende Zusammenziehen des Drahts unter dem Einfluß der während der Einkapselung auftretenden Wärme dazu führen kann, daß der geschwächte Teil des Drahts bricht, wodurch die Integrität der elektrischen Verbindung beeinträchtigt wird.

Der bekannte Verbinder wäre somit nicht für eine Verwendung mit feinen Magnetdrähten geeignet, wie z. B. Magnetdrähten mit einem Durchmesser zwischen 0,2 mm und 0,05 mm.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen elektrischen Verbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Draht anzugeben, der auch für die Verwendung mit feinen Magnetdrähten geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung anzugeben.

Diese Aufgabe wird bei einem Verbinder der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Hülse radial aufweitbar ist, daß der Verbinder eine Buchse zur Aufnahme der Hülse aufweist, und daß der Stift durch die Hülse hindurch derart einführbar ist, daß er die Hülse, wenn diese in der Buchse aufgenommen ist, radial derart aufweitet, daß ein zwischen der Hülse und der Buchse angeordneter Draht zwischen der Hülse und einer Innenwandung der Buchse eingeklemmt ist.

Aufgrund der vorliegenden Erfindung wird der Draht nicht so stark eingeklemmt, daß er unter der Wirkung der bei der Einkapselung bzw. beim Vergießen auftretenden Wärme bricht.

Der Draht kann um einen Teil der Hülse gewickelt sein, der einen konstanten Querschnitt aufweist, wobei ein solcher Teil in einem Teil der Buchse aufgenommen ist, der einen konstanten Innenquerschnitt aufweist.

Zum Durchdringen der Lackisolierung an einem Magnetdraht kann die Hülse externe Kerbzähne aufweisen, die sich in deren Längsrichtung erstrecken, und die Kerbzähne sind vorzugsweise paarweise angeordnet, wobei sich eine seichte Rinne zwischen den Kerbzähnen jedes Paares und sich eine tiefere Rinne zwischen jedem benachbarten Paar von Kerb­ zähnen erstreckt.

Jeder Kerbzahn kann einen allgemein dreieckigen Querschnitt aufweisen, wobei dessen Spitze in Radialrichtung der Hülse weist.

Die Buchse ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt und dick genug ausgebildet, so daß sie durch das Aufweiten der Hülse nicht aufgeweitet wird. Vorzugsweise ist in der Buchse ein Kanal ausgebildet, der sich zur Aufnahme eines Leitungsdrahtbereichs des Drahts in das Hülsenaufnahmeende der Buchse öffnet.

Die Buchse kann einen ersten Bohrungsbereich zum Aufnehmen der Hülse sowie einen zweiten Bohrungsbereich zum Aufnehmen eines Endteils des Stifts aufweisen, wobei der Endteil bei mit der Hülse in Verbindung gebrachtem Stift aus der Hülse herausragt, und wobei der erste Bohrungsbereich angrenzend an den zweiten Bohrungsbereich eine Vertiefung zum Aufnehmen eines Kragens an der Hülse definiert. Der Endteil des Stifts besitzt vorzugsweise eine Einrichtung zum in Eingriff­ treten mit der Wandung des zweiten Bohrungsbereichs zur Verhinderung eines Herausziehens des Stifts aus der Buchse.

Der Stift kann einen ersten Teil zur Verbindung mit einer elektrischen Leitung sowie einen zweiten Teil aufweisen, der einen konstanten Querschnitt besitzt und mit dem ersten Teil durch einen mittleren Teil verbunden ist, der sich von dem ersten Teil weg in Richtung auf den zweiten Teil verjüngt, wobei die Hülse eine konisch er­ weiterte Mündungsöffnung zum Hineinführen des mittleren Teils des Stifts in die Hülse in einer derartigen Weise, daß der mittlere Teil ein Aufweiten der Hülse hervorruft, aufweist.

Der Stift kann einen quadratischen Querschnitt besitzen, wobei die Hülse einen kreisförmigen Querschnitt und die Buchse einen kreisförmigen Innenquerschnitt aufweist.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Draht, wobei ein elektrisch leitfähiger Stift mit einer elektrisch leitfähigen Hülse im Preßsitz verbunden wird, um die Hülse und den Stift mit dem Draht elektrisch zu verbinden, gelöst durch folgende Schritte: Herumwickeln des Drahts um die Hülse und Einsetzen der Hülse in eine Buchse, bevor der Stift mit der Hülse in Verbindung gebracht wird, sowie an­ schließend daran erfolgendes in Verbindungbringen des Stifts mit der Hülse, um die Hülse derart radial aufzuweiten, daß der Draht zwischen der Hülse und einer Innenwandung der Buchse eingeklemmt wird.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine auseinandergezogene Perspektivansicht eines Verbinders zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem feinen Magnetdraht, wobei der Verbinder einen elektrischen Stift, eine mit diesem verbindbare Hülse, um die der Draht gewickelt ist, sowie eine Buchse zur Aufnahme der Hülse umfaßt;

Fig. 2 eine Axialschnittansicht des Verbinders, wobei sich dessen Teile in Vorbereitung für eine elektrische Verbindung zwischen dem Draht und dem Verbinder in einer ersten Position befinden;

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, in der der Verbinder jedoch mit dem Draht verbunden gezeigt ist;

Fig. 4 eine Ansicht entlang der Linien 4-4 der Fig. 2;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht der Hülse; und

Fig. 6 eine abgewickelte Ansicht der Hülse.

Der erfindungsgemäße Verbinder umfaßt einen elektrisch leit­ fähigen Stift 2 quadratischen Querschnitts, der einen ersten Endbereich 4 stiftförmiger Konfiguration zur Verbindung mit einem nicht gezeigten elektrischen Aufnahmeelement, einen mittleren Bereich 6 sowie einen dem ersten Endbereich gegenüberliegenden Endbereich 8 besitzt. Der Bereich 6 verjüngt sich von dem Bereich 4 weg in Richtung auf den Bereich 8 und besitzt eine pyramidenstumpfförmige Gestalt. Der Bereich 8 besitzt einen konstanten Querschnitt, mit Ausnahme seiner Spitze 10, die abgerundet ist, sowie mit Ausnahme eines Paares einander entgegengesetzter Widerhaken 12, die an dem Bereich 8 in der Nähe dessen Spitze 10 vorgesehen sind. Außerdem umfaßt der Verbinder eine elektrisch leitfähige, geteilte Hülse 14, die den Bereich 8 des Stifts 2 lose umgibt, sowie eine Buchse 16, die aus einem Kunststoff­ material hergestellt ist.

Die Hülse 14 besitzt einen in Längsrichtung verlaufenden durchgehenden Schlitz 18, der in den Fig. 4 und 5 zu sehen ist und durch den die Hülse 14 in federnd nachgiebiger Weise radial aufweitbar ist. Wenn die drei Teile des Verbinders in der in den Fig. 1, 2, und 4 gezeigten Weise positioniert sind, erstreckt sich der Bereich 8 durch die Bohrung 20 der Hülse 14, und die Hülse 14 ist zwischen dem Stiftbereich 6 und den Widerhaken 12 festgehalten. An ihrem von der Spitze 10 abgelegenen Ende definiert die Hülse 14 eine konisch erweiterte Mündungsöffnung 22, und an ihrem ent­ gegengesetzten Ende definiert sie eine Einfassung, die einen Kragen 24 bildet, wobei der zwischen der Mündungsöffnung 22 und dem Kragen 24 befindliche Teil 26 der Hülse 14 einen im wesentlichen konstanten Gesamtquerschnitt aufweist. Der Teil 26 ist, wie dies nur in den Fig. 5 und 6 zu sehen ist, mit einer Mehrzahl von Paaren sich in Längsrichtung erstreckender und vor­ zugsweise umfangsmäßig um den Teil 26 herum angeordneter Kerbzähne 28 ausge­ bildet, wobei sich eine einen ebenen Boden aufweisende seichte Rinne 30 zwischen den Kerbzähnen 28 jedes Kerbzahnpaares erstreckt und sich eine tiefere V-förmige Rinne 32 zwischen jedem benachbarten Paar von Kerbzähnen 28 erstreckt. Jeder Kerb­ zahn 28 besitzt einen dreieckigen Querschnitt, wobei seine Spitze von der Hülse 14 radial nach außen weist.

Die Buchse 16 hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist mit einer zentralen, einen kreisförmigen Querschnitt auf­ weisenden Bohrung 34 ausgebildet, die, wie dies am besten in Fig. 2 zu sehen ist, einen sich in eine erste Stirnseite 38 der Buchse 16 öffnenden und für die Aufnahme der Hülse 14 dimensionierten ersten Bereich 36 sowie einen zweiten Bereich 40 aufweist, der einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Bereich 36 besitzt und zur Aufnahme des Bereichs 8 des Stifts 2 dimensioniert ist. Die Buchse 16 definiert eine Schulter 42 zwischen den Bohrungsbereichen 36 und 40. Unmittelbar angrenzend an die Schulter 42 besitzt der Bohrungsbereich 36 einen geringfügig vergrößerten Teil 44 zur Aufnahme des Kragens 24 der Hülse 14, und an seinem entgegengesetzten Ende besitzt der Bohrungsbereich 36 eine konisch erweiterte Mündungsöffnung 46, die sich in die Stirn­ seite 38 öffnet. In der Fläche 38 ist ein offener Leitungs­ kanal 48 ausgebildet, der sich im wesentlichen in Radial­ richtung der Buchse 16 erstreckt und an seinem einen Ende mit dem Bohrungsbereich 36 kommuniziert und an seinem anderen Ende mit der äußeren Oberfläche bzw. Mantelfläche 39 der Buchse 16 kommuniziert, wie dies am besten in Fig. 4 zu sehen ist. Die Tiefe des Kanals 48 ist derart ausgebildet, daß der Boden 50 des Kanals geringfügig unterhalb der Mündungsöffnung 46 liegt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. An seinem von dem Bohrungsbereich 36 abgelegenen Ende öffnet sich der Bohrungsbereich 40 in die der Stirnseite 38 entgegengesetzten Stirnseite 52 der Buchse 16.

In der Form, in der der Verbinder an einen Kunden geliefert wird, umfaßt der Verbinder die Buchse 16 und den Stift 2, wobei die Hülse 14 zwischen dem Stiftbereich 6 und den Widerhaken 12 des Stiftbereichs 8 festgehalten ist.

Zur elektrischen Verbindung eines mit Lack isolierten feinen Magnetdrahts W mit dem Stift 2 wird der Stiftbereich 8 in die Bohrung 34 der Buchse 16 in eine erste Position eingeführt, die in Fig. 2 gezeigt ist und in der die Widerhaken 12 mit der Wandung des Bohrungsbereichs 40 in Eingriff treten, wobei der Kragen 24 gerade unter der konisch erweiterten Mündungs­ öffnung 46 positioniert ist. Der Draht W wird dann um den Teil 26 der Hülse 14 gewickelt, und zwar z. B. mittels einer nicht gezeigten Drahtwickelmaschine, wobei der auf diese Weise gebildete Drahtwickel C zwischen der sich nach außen erweiternden Mündungsöffnung 22 und den Kragen 24 der Hülse 14 angeordnet ist und von diesen begrenzt wird. Ein Leitungsdraht­ bereich L des Drahts W erstreckt sich von dem Wickel C zu einem nicht gezeigten Wickel z. B. einer Elektromotor-Stator­ wicklung oder eines Elektromagneten, mit dem der Stift 2 elektrisch verbunden werden soll. Die Buchse 16 kann mit der Spule des Stators oder des Elektromagneten einstückig ausgebildet sein, indem sie zusammen mit dieser in einem Formverfahren gebildet worden ist.

Der Stift 2 wird schließlich aus der Position der Fig. 2 nach unten in seine voll in die Bohrung 34 eingeführte Position, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, gedrückt, so daß der Stift 2 mit der Hülse 14 in Verbindung steht. Während dieses Einführvorgangs des Stifts 2 wird die Hülse 14 auf­ grund des Angreifens des Stiftbereichs 6 an der Mündungs­ öffnung 22 der Hülse 14 in den Bohrungsbereich 36 hinein­ getrieben, bis der Kragen 24 in dem Teil 44 des Bohrungs­ bereichs 36 in der in Fig. 3 gezeigten Weise aufgenommen wird, und zwar derart, daß die Hülse 14 an der Schulter 42 in Anlage kommt. Da die Hülse 14 nun gegen eine weiter in Richtung in das Innere der Bohrung 34 gehende Bewegung blockiert ist, wird der Stiftbereich 6 durch die Mündungs­ öffnung 22 hindurchgedrückt, wodurch die Hülse 14 zur Aufnahme des Stiftbereichs 4 zu einer Expansion veranlaßt wird, wodurch der Wickel C gegen die Wandung 54 des Bohrungsbereichs 36 gedrückt wird und dadurch zwischen der Hülse 14 und der Wandung 54 fest eingeklemmt wird, so daß die Kerbzähne 28 der Hülse 14 die Isolierung des Drahts W durchdringen und einen guten elektrischen Kontakt mit dem Draht W herstellen. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, krallen sich die Widerhaken 12 in die Wandung 56 des Bohrungsbereichs 40 ein und verhindern somit ein Herausziehen des Stifts 2 aus der Bohrung 34, wodurch die Integrität der elektrischen Verbindung zwischen dem Draht W und dem Stift 2 aufrecht­ erhalten bleibt. Aufgrund der federnd nachgiebigen Aufweit­ barkeit bzw. Expandierfähigkeit der Hülse 14 wird die Integri­ tät der Verbindung durch keinerlei Temperaturschwankungen, wie sie sich bei einer Einkapselung der Verbindung in Harz ergeben, beeinträchtigt.

Claims (11)

1. Verbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Draht (W), mit einer elektrisch leitfähigen Hülse (14) und einem elektrisch leitfähigen Stift (2), die zur Schaffung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Draht (W), der Hülse (14) und demStift (2) im Preßsitz miteinander verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) radial aufweitbar ist, daß der Verbinder eine Buchse (16) zur Aufnahme der Hülse (14) aufweist, und daß der Stift (2) durch die Hülse (14) hin­ durch derart einführbar ist, daß er die Hülse (14), wenn diese in der Buchse (16) aufgenommen ist, radial derart aufweitet, daß ein zwischen der Hülse (14) und der Buchse (16) ange­ ordneter Draht (W) zwischen der Hülse (14) und einer Innen­ wandung (54) der Buchse (16) eingeklemmt ist.

2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) einen Teil (26) mit konstantem Querschnitt aufweist, der mit externen Kerbzähnen (28) ausgebildet ist, die sich in dessen Längsrichtung erstrecken und zum Durchdringen der Lack­ isolierung eines Drahts (W) ausgelegt sind, der vor der Verbindung des Stifts (2) mit der Hülse (14) um den einen konstanten Durchmesser aufweisenden Teil (26) der Hülse (14) gewickelt worden ist.

3. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbzähne (28) paarweise angeordnet sind und daß sich eine seichte Rinne (30) zwischen den Kerbzähnen (28) jedes Paares und sich eine tiefere Rinne (32) zwischen jedem benachbarten Paar von Kerbzähnen erstreckt.

4. Verbinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kerbzahn (28) einen drei­ eckigen Querschnitt besitzt und dessen Spitze von der Hülse (14) radial nach außen weist.

5. Verbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (16) aus einem isolierenden Material hergestellt ist und sich durch die Aufweitung der Hülse (14) nicht aufweiten läßt.

6. Verbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Buchse (16) ein Kanal (48) ausgebildet ist, der beim Einsetzen der Hülse (14) in die Buchse (16) zum Aufnehmen eines Leitungsdrahtbereichs (L) des Drahts (W) ausgelegt ist.

7. Verbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (16) einen ersten Bohrungsbereich (36) zum Aufnehmen der Hülse (14) und einen einen kleineren Durchmesser als der erste Bohrungsbereich (36) aufweisenden zweiten Bphrungsbereich (40) zum Aufnehmen eines Bereichs (8) des Stifts (2) aufweist, wobei der Bereich (8) bei mit der Hülse (14) in Verbindung gebrachtem Stift (2) aus der Hülse (14) herausragt, daß die Buchse (16) zwischen dem ersten und dem zweiten Bohrungsbereich (36 und 40) eine Schulter (42) definiert und der erste Bohrungsbereich (36) mit einer an die Schulter (42) angrenzenden Vertiefung (44) zum Aufnehmen eines Kragens (24) kommuniziert, der das in Einführrichtung vorangehende Ende der Hülse (14) um­ gibt, und daß an dem hervorstehenden Stiftteil (8) eine Einrichtung zum in Eingrifftreten mit der Wandung (56) des zweiten Bohrungsbereichs (40) zur Verhinderung eines Herausziehens des Stifts (2) aus der Buchse (16) vorgesehen ist.

8. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (2) einen ersten Bereich (4) zur Verbindung mit einer elektrischen Leitung, einen zweiten Bereich (8), der geradlinig ist und einen konstanten Querschnitt aufweist, sowie einen mittleren Bereich (6) besitzt, der den ersten Bereich (4) mit dem zweiten Bereich (8) verbindet und sich von dem ersten Bereich (4) weg in Richtung auf den zweiten Bereich (8) verjüngt, und daß die Hülse (14) eine konisch erweiterte Mündungsöffnung (22) zum Hineinführen des mittleren Bereichs (6) in die Hülse (14) aufweist.

9. Verbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14) den zweiten Bereich (8) des Stifts (2) umgibt und zwischen dessen mittlerem Bereich (6) und einem Widerhaken (12) festgehalten ist, der sich nahe bei einem freien Ende (10) des zweiten Bereichs (8) des Stifts (2) befindet, und daß der Widerhaken (12) derart von dem mittleren Bereich (6) beabstandet ist, daß eine Relativbewegung zwischen der Hülse (14) und dem zweiten Bereich (8) ermöglicht ist.

10. Verbinder nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (2) einen quadratischen Querschnitt besitzt, die Hülse (14) einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und die Buchse (16) eine die Hülse (14) aufnehmende Bohrung (34) mit kreisförmigem Querschnitt besitzt.

11. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem elektrischen Draht, wobei ein elektrisch leitfähiger Stift mit einer elektrisch leitfähigen Hülse im Preßsitz verbunden wird, um die Hülse und den Stift mit dem Draht elektrisch zu verbinden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Herumwickeln des Drahts um die Hülse und Einsetzen der Hülse in eine Buchse, bevor der Stift mit der Hülse in Verbindung gebracht wird, sowie anschließend daran erfolgendes in Verbindungbringen des Stifts mit der Hülse, um die Hülse derart radial aufzuweiten, daß der Draht zwischen der Hülse und einer Innenwandung der Buchse eingeklemmt wird.