DE3729490C3 - Elektrisches Verbindungselement sowie Verfahren zum Verbinden elektrischer Drähte - Google Patents
Elektrisches Verbindungselement sowie Verfahren zum Verbinden elektrischer DrähteInfo
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- Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für elektrische
Drähte nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein
Verfahren zum Verbinden elektrischer Drähte mit dem Verbin
dungselement nach dem Oberbegriff von Anspruch 5. Insbeson
dere soll dabei das Verbindungselement die elektrischen
Drähte unter Druckeinwirkung festhalten.
Zum Verbinden elektrischer Drähte werden im allgemeinen Ver
bindungselemente zwischen den Drähten verwendet, wobei das
Verbindungselement im wesentlichen einen Anschlußabschnitt
und einen Quetsch- oder Preßabschnitt aufweist.
Der Anschlußabschnitt dient dabei dazu, das Verbindungsele
ment mit einem anderen Verbindungselement elektrisch zu ver
binden, während der Quetschabschnitt für die elektrische
Verbindung mit dem elektrischen Draht sorgt.
Aus der DE-OS 15 65 959 ist ein
elektrisches Verbindungselement bekannt mit
einer Außenhülse aus elastischem Material, das
durch Bruch bleibend verformbar ist, und einer
Innenhülse aus einem weichen, leitenden Material.
Die Außenseite der Innenhülse steht mit einer
genuteten oder gezahnten Innenseite der Außenhülse
in Berührung. Beim Aufquetschen auf einen
Aluminiumdraht wird das Material der Innenhülse
fließfähig und verteilt sich um den Draht
und gelangt zwischen die Nuten und Zahnungen.
Die DE-AS 26 42 929 beschreibt einen elektrischen Verbinder
mit einer auf einen Leiter aufquetschbaren Metallhülse, die
mehrere Reihen von Rippenabschnitten aufweist, die beim Auf
drücken der Metallhülse auf den Leiter teilweise in diesen
eindringen. Dabei kann der elektrische Verbinder sowohl auf
isolierte als auch auf unisolierte Leiter aufgedrückt wer
den. Die Rippen oder Zähne weisen einen besonderen Umriß auf
und dringen in die Isolation des Leiters ein und berühren
schließlich auch dessen leitenden Kern. Damit entsteht ein
elektrischer und mechanischer Eingriff zwischen dem Leiter
und dem Verbinder.
Aus der DE-OS 20 08 021 ist eine zur Lötverbindung mit einem
elektrischen Leiter bestimmte Anschlußklemme bekannt, die
eine rohrförmige Buchse zur Aufnahme eines Leiters mit einer
innen vorgesehenen Lotschicht aufweist. Zum Verbinden des
elektrischen Leiters mit einem abisolierten Drahtende wird
zunächst ein Quetschabschnitt um den Leiter gebogen und dann
durch Zufuhr von Wärme eine Lötverbindung hergestellt.
Aus der US 35 94 702 ist ein Verbinder zum Verbinden eines
elektrischen Leiters mit einem Anschluß bekannt, der im Be
reich des Quetschabschnittes Aussparungen und rippenartige
Vorsprünge aufweist. Beim Aufquetschen des elektrischen Ver
binders bewirken die Aussparungen und die rippenartigen Vor
sprünge eine Verzahnung mit dem Drahtende, so daß ein besse
rer mechanischer Halt gewährleistet ist.
Die US 35 19 982 beschreibt einen elektrischen Verbinder,
der einen Anschlußabschnitt und einen mit diesem verbundenen
verformbaren Quetschabschnitt aufweist. An der Innenseite
des Quetschabschnitts ist eine elektrisch leitfähige Schicht
aus plastisch verformbaren Material vorgesehen. Die elek
trisch leitfähige Schicht besteht aus einem Flußmittel und
einem Lötmittel. Dieser bekannte elektrische Verbinder wird
an einem abisolierten Draht befestigt, in dem der Quetschab
schnitt zunächst um den Draht herumgebogen wird und an
schließend wird Wärme zugeführt, so daß eine Lötverbindung
zwischen dem elektrischen Verbinder und dem abisolierten
Drahtende entsteht.
Die Verbindung zweier elektrischer Drähte erfolgt also ent
weder durch Verformen eines Quetschabschnitts, der den elek
trischen Draht von außen umgibt und festhält, oder durch zu
sätzliches Verlöten des Quetschabschnitts mit dem elektri
schen Draht.
Im ersten Fall kann jedoch eine vollständige elektrische
Verbindung zwischen dem elektrischen Draht und dem Quetsch
abschnitt des Verbindungselements nicht sichergestellt wer
den, so daß ein nicht-leitender Zustand eintreten kann. Die
ser nicht-leitende oder schlecht-leitende Zustand ergibt
sich häufig aufgrund von Änderungen und insbesondere auf
grund einer allmählichen Erhöhung des elektrischen Wider
standes nach einiger Zeit, beispielsweise nach etwa 5 Jahren.
Im zweiten Fall vervollständigt das Löten die elektrische
Verbindung zwischen dem elektrischen Draht und dem Quetsch
abschnitt, so daß die Verbindung langfristige Änderungen
überdauern kann. Das Löten erfordert jedoch einen zusätzli
chen Erwärmungsschritt, der zeitraubend und unwirtschaftlich
ist. Darüber hinaus führt eine unzureichende Verlötung zu
einem schlechteren Produkt, so daß sich die Ausbeute verringert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verbindungselement anzugeben, das eine vollständige elektri
sche Verbindung zwischen einem Quetschabschnitt eines Ver
bindungselements und einem elektrischen Draht ermöglicht,
bzw. ein Verfahren anzugeben, bei dem eine vollständige Ver
bindung zwischen dem Verbindungselement und einem elektri
schen Draht ohne einen zusätzlichen Lötschritt ermöglicht
wird, wobei ein Lösen oder Herausfallen einer auf dem Quetsch
abschnitt aufgebrachten elektrisch leitfähigen Schicht
vermieden wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Pa
tentansprüche 1 bzw. 5 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine elek
trisch leitfähige Schicht aus leicht plastisch verformbarem
metallischem Material auf eine Oberfläche des Quetschab
schnitts aufgetragen, danach der Quetschabschnitt durch
Druckeinwirkung auf äußere Enden der Oberfläche derart gebo
gen, daß die elektrisch leitfähige Metallschicht auf der In
nenseite des Quetschabschnitts zu liegen kommt, Einführen
des elektrischen Drahtes in den gebogenen Quetschabschnitt
und schließlich Verbiegen des Quetschabschnitts derart, daß
der elektrische Draht durch die elektrisch leitfähige Me
tallschicht gehalten wird.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungs
form eines erfindungsgemäßen Verbindungselements für
elektrische Drähte,
Fig. 2 eine Verbindung des Verbindungselements gemäß Fig. 1
mit elektrischen Drähten,
Fig. 3 eine Aufsicht eines Rohlings mehrerer elektrischer
Verbindungselemente gemäß Fig. 1 vor dem
Durchtrennen und Biegen,
Fig. 4 eine Aufsicht eines Verbindungselements gemäß Fig. 1
vor dem Auftragen von Lötmittel und dem ersten Verbiegen,
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungs
form des erfindungsgemäßen Verbindungselements und
Fig. 6 eine Aufsicht des Verbindungselements gemäß Fig. 5
vor dem Auftragen des Lötmittels und dem ersten Verbiegen.
Fig. 1 zeigt ein Stecker-Verbindungselement 1 und ein Buch
sen-Verbindungselement 2 zum Verbinden elektrischer Drähte.
Beide Verbindungselemente 1 und 2 sind mit ineinander pas
senden Anschlußabschnitten 11 bzw. 21 versehen, die durch
Einführen des Steckerabschnitts 21 in den Buchsenabschnitt 11
miteinander verbunden werden können.
Zum Herstellen des Stecker-Verbindungselements 1 gemäß Fig. 1
und nach dem Ausschneiden des Mehrfach-Verbindungselement-
Rohlings wird auf den entsprechenden Quetschabschnitten 12
die Lötschicht 13 ausgebildet. Danach werden die Anschlußab
schnitte 1 nach einwärts gemäß Fig. 1 mit Hilfe einer
Preßvorrichtung gebogen. Die Quetschabschnitte 12 und die
Hilfsquetschabschnitte 14 werden ebenfalls U-förmig gebogen,
und schließlich werden die Verbindungsabschnitte 15 durch
trennt, um einzelne Stecker-Verbindungselemente 1 zu erhalten.
Erfindungsgemäß werden wie in Fig. 4 dargestellt, Aussparun
gen oder Ausschnitte 16 oder scharfe Vorsprünge 17 (vgl.
Fig. 6) auf der Oberseite des Quetschabschnitts 12 vorgese
hen. Dadurch wird die plastische Verformung der Lötschicht
13 und der feste Eingriff zwischen der Oberfläche des
Quetschabschnitts 12 und der Lötschicht 13 erleichtert, wenn
der Quetschabschnitt 12 gemäß Fig. 1 U-förmig gebogen wird.
Dadurch wird ferner verhindert, daß sich die Lötschicht 13
von der Innenseite des Quetschabschnitts 12 löst oder her
ausfällt.
Gemäß Fig. 2 wird die Verbindung zwischen den Verbindungs
elementen 1 und 2 und den elektrischen Drähten 3 und 4 durch
Quetschabschnitte 12, 13 und 22, 23 der entsprechenden Verbin
dungselemente 1 und 2 hergestellt. Der Quetschabschnitt 12
des Stecker-Verbindungselements 1 wird zusammengedrückt, um
die entsprechenden Hälften des Drahtes 3 von den beiden Sei
ten her festzuhalten. Der Quetschabschnitt 22 des Buchsen-
Verbindungselements 2 wird ebenfalls gebogen und angedrückt,
um die entsprechenden Hälften des äußeren Umfangs des ande
ren Drahtes 4 festzuhalten.
Das Stecker-Verbindungselement 1 ist ferner mit einem Hilfs
quetschabschnitt 14 zusätzlich zu dem Quetschabschnitt 12
versehen, um eine feste Verbindung des Drahtes 3 sicherzu
stellen. Der Hilfsquetschabschnitt 14 umfaßt die gesamte
äußere Umfangsfläche des Drahtes 3 und hält diesen fest.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement für elektrische
Drähte weist Lötschichten 13 bzw. 23 auf,
die in der Zeichnung mit Punkten versehen sind. Die Löt
schichten 13 und 23 sind auf der Innenseite der Quetschab
schnitte 12 bzw. 22 als elektrisch leitfähige Metallschichten
ausgebildet.
Vorzugsweise sind die Lötschichten 13 und 23 so bemessen, daß
ihre Länge in Drahtlängsrichtung etwa 2/3 der Länge der
Quetschabschnitte 12 und 22 betragen.
Die Lötschichten 13 und 23 befinden sich in fertigem Zustand
zwischen den elektrischen Drähten 3 oder 4 einerseits und dem
entsprechenden Quetschabschnitt 12 bzw. 22. Die Lötschicht
verformt sich relativ leicht plastisch, wenn der Quetschab
schnitt verformt wird.
Dadurch füllen die plastisch verformten Lötschichten 13 und
14 die Zwischenräume zwischen den Drähten 3 bzw. 4 und den
Quetschabschnitten 12 bzw. 22 aus, wenn die Verbindungsele
mente in der vorgesehenen Weise verbogen und gequetscht wer
den; dadurch werden große Kontaktflächen gebildet, und man
erhält eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen den elek
trischen Drähten und dem Quetschabschnitt.
Gemäß Fig. 2 bestehen die Stecker- und Buchsen-Verbindungs
elemente 1 bzw. 2 aus Messing oder Rotguß und werden ineinan
der gesteckt; die elektrischen Drähte 3 und 4 bestehen aus
Kupfer, um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen.
Eine derartige Verbindung gewährleistet über mehr als 10 Jah
re einen sicheren elektrischen Anschluß.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform zeigt ein ring
förmiges Verbindungselement 5 mit einem Anschlußabschnitt 51,
einem Quetschabschnitt 52 und einem Hilfsquetschabschnitt 54,
die jeweils aus Aluminium bestehen, sowie eine Lötschicht 53
auf der Innenseite des Quetschabschnitts 52.
Der Anschlußabschnitt 51 wird beispielsweise mit Hilfe einer
kleinen Verbindungsschraube an einem anderen Verbindungsele
ment befestigt.
Der Quetschabschnitt 52 erfaßt den elektrischen Draht wie
bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 von außen und wird mit
diesem verquetscht.
Das Verbindungselement 5 dieser Ausführungsform wird als Alu
minium-Verbindungselement bezeichnet. Die elektrische Leit
fähigkeit ist besser als bei üblichen Verbindungselementen
ohne Lötschicht.
Im Vergleich zur ersten Ausführungsform, bei der das Verbin
dungselement aus Messing besteht und mit der Lötschicht ver
sehen ist, ist jedoch die elektrische Leitfähigkeit relativ
gering.
Im allgemeinen wird für das Verbindungselement für elektrische
Drähte vorzugsweise ein Material eingesetzt, das einen rela
tiv geringen elektrischen Widerstand aufweist, beispielswei
se Messing, oder es wird ein leichtes Metall verwendet.
Fig. 3 zeigt eine Aufsicht des ausgestanzten oder ausge
schnittenen Stecker-Verbindungselements 1 gemäß Fig. 1, so
daß mehrere Verbindungselemente 1 über Verbindungsabschnitte
15 miteinander verbunden werden können.
Die vorstehenden Maßnahmen sind im Rahmen der Erfindung
in der gleichen Weise auf das Buchsen-Verbindungselement 2
anwendbar.
Wie vorstehend ausgeführt, kann ein ausreichender elektrischer
Kontakt durch die Lötschichten 13 und 23 innerhalb der Quetsch
abschnitte 12 bzw. 22 erreicht werden, und zwar selbst bei
einem relativ kleinen Kontakt-Verbindungselement zum Verbin
den elektrischer Drähte, bei dem mit üblichen Maßnahmen ein
ausreichender Kontakt nicht erreicht werden konnte.
Ferner kann durch geeignete Erwärmung ein Verfließen oder
Verschmelzen der Lötschichten 13 und 23 mit den Drähten er
folgen, so daß die elektrische Verbindung weiter verbessert
wird.
Im Rahmen der Erfindung können anstelle der vorstehend be
schriebenen Lötschichten auch andere leicht plastisch ver
formbare Metalle, wie Messing, als elektrisch leitfähige
Schicht eingesetzt werden.
Da die plastisch verformbaren Schichten aus metallischem Ma
terial auf den Quetschabschnitten der Verbindungselemente
für die elektrischen Drähte ausgebildet
sind, kann der gewünschte elektrische Kontakt zwischen den Quetsch
abschnitten und den elektrischen Drähten auch ohne zusätzliche
Erwärmung erreicht werden.
Claims (6)
1. Elektrisches Verbindungselement zum Verbinden
elektrischer Drähte, mit
- a) einem Anschlußabschnitt (11, 21, 51) als elektrischen Kontakt,
- b) einem mit dem Anschlußabschnitt einstückig ausgebildeten Quetschabschnitt (12, 22, 52), der zum Festhalten des elektrischen Drahtes verformbar ist, und
- c) einer elektrisch leitfähigen Schicht (13, 23, 53) aus plastisch verformbarem Material, die an der dem elektrischen Draht zugewandten Seite des Quetschabschnitts (12, 22, 52) vor dem Verbiegen des Quetsch abschnitts aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschabschnitt (12, 22, 52) im Bereich unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht (13, 23, 53) mit Vorsprüngen oder mit Aussparungen versehen ist, die den Eingriff zwischen dem Quetschabschnitt und der elektrisch leitfähigen Schicht unterstützen.
2. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige
Schicht (13, 23, 53) ein Lötmaterial enthält.
3. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußabschnitt
(11, 21, 51) und der Quetschabschnitt (12, 22,
52) aus Messing oder Rotguß bestehen oder dieses
enthalten.
4. Elektrisches Verbindungselement nach einem
der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrisch leitfähige Schicht (13, 23, 53)
Messing oder Rotguß enthält.
5. Verfahren zum Verbinden elektrischer Drähte
mit Hilfe eines elektrischen Verbindungselements
mit einem Anschlußabschnitt (11, 21, 51) für den
elektrischen Anschluß und einem damit einstückig
ausgebildeten Quetschabschnitt (12, 22, 52)
zum Festhalten der elektrischen Drähte
mit den folgenden Verfahrensschritten:
- a) Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht (13, 23, 53) aus leicht verformbarem Material auf einer Seite des Quetschabschnitts (12, 22, 52) vor dem Verbiegen des Quetschabschnitts,
- b) Auflegen eines elektrischen Drahtes auf den Quetschab schnitt (12, 22, 52) und
- c) Umbiegen des Quetschabschnitts (12, 22, 52) um den Draht, um diesen mit Hilfe der elektrisch leitfähigen Schicht (13, 23, 53) und dem Quetschabschnitt (12, 22, 52) festzuhalten, da durch gekennzeichnet, daß vor dem Verbiegen auf dem Quetschabschnitt (12, 22, 52) im Bereich unterhalb der auszubildenden elektrisch leitfähigen Schicht Vorsprünge oder Aussparungen ausgebildet werden, so daß sie beim Biegen die Vorsprünge bzw. Aussparungen den Eingriff zwischen dem Quetschabschnitt und der elektrisch leitfähigen Schicht unterstützen.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (13,
23, 53) durch Löten aufgebracht wird.
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