DE102017210811A1

DE102017210811A1 - Schneidklemme und Kontaktanordnung

Info

Publication number: DE102017210811A1
Application number: DE102017210811.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Schiel; Manuel Ehrmann; Friedhelm Guenter; Frank Wehrmann; Juergen Kober; Florian Burger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2018-12-27

Abstract

Ausgegangen wird von einer Schneidklemme zur elektrischen Kontaktierung von insbesondere isolierten Drahtleitern, mit einem Klemmbereich, welcher ausgebildet ist, einen Drahtleiter mit einem für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß nach einem Fügevorgang in einem Kontaktbereich des Drahtleiters klemmend aufzunehmen, und mit einer Schab- und/oder Schneidkante, welche vor dem Klemmbereich angeordnet ist und ausgebildet ist, während des Fügevorgangs den Kontaktbereich des Drahtleiters von einer den Drahtleiter umgebenden Isolierung für eine elektrische Kontaktierung freizulegen. Die Schneidklemme weist nunmehr auch einen Umformbereich auf, welcher bevorzugt vor der Schab- und/oder Schneidkante angeordnet ist. Durch den Umformbereich sind Drahtleiter mit einem größeren Ist-Querschnittsmaß als dem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß plastisch verformbar. Der Umformbereich der Schneidklemme ist hierbei derart ausgebildet, spätestens beim Übergang des Drahtleiters von dem Umformbereich in den Bereich der Schab- und/oder Schneidkante während des Fügevorgangs das im Bereich der Schab- und/oder Schneidkante dann vorliegende plastisch verformte Querschnittsmaß des Drahtleiters an das für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebene Soll-Querschnittsmaß anzupassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schneidklemme, eine Kontaktanordnung unter Ausbildung einer Schneidklemmverbindung umfassend die Schneidklemme und ein Verfahren zur Ausbildung der Schneidklemmverbindung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
In verschiedenen elektronischen Anwendung besteht der Bedarf zur Kontaktierung eines Leiters in Form eines Drahtes. Derartige Drahtleiter weisen vor einer Kontaktierung in der Regel einen gleichbleibenden Querschnitt auf, wobei eine Längserstreckung des Drahtleiters ein Vielfaches eines maximalen Querschnittsmaßes des Drahtleiters ausmacht. Viele dieser Drahtleiter weisen auch eine Isolierung auf, welche einen Drahtkern umgibt. Eine typische Anwendung zeigt sich beispielsweise in einem EC-Antrieb (elektrisch kommutiert), welcher einen Stator (Elektromagnet), einen Rotor (Permanentmagnet) und eine elektronische Ansteuerung aufweist. Der Stator besteht aus Spulen, die aus isolierten Kupfer-Lackdrähten gewickelt sind. Für die Verbindung der Kupfer-Lackdrähte mit der Leiterplatte stehen verschiedene Technologien zur Verfügung. Die gängigsten sind Löten, Schweißen oder sogenannte kalte Kontaktiertechniken, wie z.B. eine Schneidklemmverbindung (SKV), eine Einpresstechnik oder Speed Nut. Bei der Verwendung von Schneidklemmen zur Ausbildung einer Schneidklemmverbindung wird der zu kontaktierende Kupfer-Lackdraht in einer sogenannten Tasche aus Kunststoff platziert, um eine definierte Positionierung zu gewährleisten. Die Tasche dient zusätzlich zur Führung der Schneidklemme während des Fügeprozesses, als auch zur Stabilisierung der Verbindung aus Schneidklemme und Kupfer-Lackdraht über Lebenszeit. Während des Fügevorgangs werden im ersten Schritt der Draht und die Schneidklemme zueinander ausgerichtet. Anschließend wird der Draht lokal abisoliert, indem eine Schab- und/oder Schneidkante an der Schneidklemme den Lack abschabt oder einschneidet. Der dadurch freigelegte Drahtbereich kann dann als Kontaktbereich elektrisch in der Schneidklemme kontaktiert werden. Hierfür wird beim Einführen des Drahtes in den Klemmbereich der Schneidklemme der Draht zwischen den Klemmenschenkeln eingeklemmt.
Derartige Schneidklemmen haben allerdings einen sehr eingeschränkten Bereich an Drahtdurchmessern, welche von einer Klemmengröße zwischen den Klemmenschenkeln aufgenommen werden können. Insofern ist pro Klemmengröße ein Soll-Querschnittsmaß des Drahtleiters angegeben, welcher überhaupt geeignet ist im Zusammenwirken mit der Schneidklemme eine über Lebensdauer betriebssichere Schneidklemmverbindung auszubilden. Geeignete Drahtdurchmesser dürfen hierbei nur mit einer geringen Toleranz von beispielsweise ± 50 µm gegenüber dem Soll-Querschnittsmaß abweichen. Das heißt, dass für unterschiedliche Drahtdurchmesser, auch wenn die Differenz nur wenige 100 µm beträgt, eine angepasste Klemmengröße und damit auch eine angepasste Kunststofftasche verwendet werden muss.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Bandbreite der Drahtdurchmesser zu erhöhen, die mit einer Klemmengröße noch zuverlässig über Lebenszeit kontaktiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Schneidklemme, eine Kontaktanordnung unter Ausbildung einer Schneidklemmverbindung umfassend die Schneidklemme und ein Verfahren zur Ausbildung der Schneidklemmverbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
Ausgegangen wird daher von einer Schneidklemme zur elektrischen Kontaktierung von insbesondere isolierten Drahtleitern, mit einem Klemmbereich, welcher ausgebildet ist, einen Drahtleiter mit einem für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß nach einem Fügevorgang in einem Kontaktbereich des Drahtleiters klemmend aufzunehmen, und mit einer Schab- und/oder Schneidkante, welche vor dem Klemmbereich angeordnet ist und ausgebildet ist, während des Fügevorgangs den Kontaktbereich des Drahtleiters von einer den Drahtleiter umgebenden Isolierung für eine elektrische Kontaktierung freizulegen. Die Schneidklemme weist nunmehr auch einen Umformbereich auf, welcher bevorzugt vor der Schab- und/oder Schneidkante angeordnet ist. Durch den Umformbereich sind Drahtleiter mit einem größeren Ist-Querschnittsmaß als dem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß plastisch verformbar. Unter einem Umformbereich ist daher ein Klemmenabschnitt bzw. ein Klemmenelement der Schneidklemme definiert, durch welchen in einem lokalen Längsabschnittsbereich des Drahtleiters gezielt eine Formveränderung als Verformungsbereich erwirkt werden kann. Im Zusammenhang mit den Erfordernissen zur Ausbildung einer Schneidklemmverbindung zielt die Formveränderung bevorzugt auf eine lokal begrenzte Querschnittsänderung des Drahtleiters, wodurch ein ursprüngliches Querschnittsmaß des Drahtleiters nun im Verformungsbereich verändert ist, insbesondere verkleinert ist. Der Umformbereich der Schneidklemme ist hierbei derart ausgebildet, spätestens beim Übergang des Drahtleiters von dem Umformbereich in den Bereich der Schab- und/oder Schneidkante während des Fügevorgangs das im Bereich der Schab- und/oder Schneidkante dann vorliegende plastisch verformte Querschnittsmaß des Drahtleiters an das für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebene Soll-Querschnittsmaß anzupassen.
Der Fügevorgang umfasst allgemein die relative Bewegung von Drahtleiter und Schneidklemme in der Art, dass der ursprünglich von der Schneidklemme getrennt vorliegende Drahtleiter in den Klemmbereich der Schneidklemme gelangt zur Ausbildung einer Schneidklemmverbindung. Der Fügeprozess umfasst daher zumindest das Passieren eines Längsabschnitts des Drahtleiters über einen Fügeabschnitt umfassend den Umformbereich, über den Bereich der Schab- und/oder Schneidkante und bis in den Klemmbereich der Schneidklemme hinein zur klemmenden Aufnahme des Drahtleiters über seinen verformten Querschnitt. Der Fügeprozess umfasst bevorzugt auch das Passieren des Drahtleiters über zumindest einen Einführbereich der Schneidklemme zur Lageausrichtung des Drahtleiters.
Vorteilhaft liegen zumindest ab dem Bereich der Schab- und/oder Schneidkante die gleichen Fügebedingungen gegenüber dem Klemmbereich vor, wie bei dem Fügen eines Drahtleiters, welcher ansonsten bereits das vorgegebene Soll-Querschnittsmaß für den Klemmbereich aufweist. Dies gilt auch für den Fall, wenn während des Fügeprozess noch Querschnittsbereich des Drahtleiters vor dem Bereich der Schab- und/oder Schneidkante vorliegen, die noch von dem Soll-Querschnittsmaß abweichen und die erst mit zeitlich fortgeschrittenem Fügeprozess schlussendlich ebenfalls auf dieses angepasst sind. Zusätzlich ist weiterhin sichergestellt, dass eine den Drahtleiter umgebende Isolierung wie bisher üblich durch die Schab- und/oder Schneidkante an der Stelle des vorgesehenen Kontaktbereichs des Drahtleiters freigelegt werden kann. Dies erfolgt daher unverändert, auch wenn eine solche Isolierung durch das Einwirken des Umformbereichs mitverformt ist und/oder lokal beschädigt, verdrängt oder verdrückt ist. Ferner ist unter dem für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß ein entsprechend zulässiger Toleranzbereich zu verstehen. Bei den in der Regel eingesetzten Drahtleitern mit einem kreisrunden Querschnitt bezieht sich das Soll-Querschnittsmaß daher auf den unveränderten Drahtdurchmesser.
Insgesamt können daher auf diese Weise Drahtdurchmesser eingesetzt werden, die über dem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß liegen und bisher von der Ausbildung einer Schneidklemmverbindung ausgeschlossen waren. Ebenso können auch Drahtleiter eingesetzt werden, die von einer für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebenen Querschnittsform abweichen. Durch den Umformbereich ergibt sich daher die Anpassung des für den Klemmbereich maßgeblich geforderten Soll-Querschnittsmaßes als auch die Anpassung der hierfür vorgegebenen Querschnittsform. In vorteilhafter Weise kann somit die Bandbreite an geeigneten Drahtleitern betreffend deren Form und/oder deren Drahtquerschnittsmaße für eine Klemmengröße mit einem definierten Klemmbereich deutlich erhöht werden. Eine individuelle Anpassung von Klemmen- und Taschen-Größe an den zu fügendenden Drahtleiter kann somit vorteilhaft in größeren Stufen erfolgen. Daraus resultieren für einen Fertigungsbetrieb mit Einsatz derartiger Schneidklemmen Kosteneinsparungen insbesondere durch eine Reduktion von Teilevielfalt an Klemmengrößen oder verringertem Logistik- und Lageraufwand. Zusätzlich erhöht sich die Betriebssicherheit der damit möglichen Schneidklemmverbindungen, da eine Verwechslung bisheriger Drahtleitern mit nur sehr geringen Unterschieden in ihren Drahtquerschnittsmaßen während eines Fügeprozesses nun zu keinen weitreichenden technischen Betriebsausfällen führt.
Obwohl selbstverständlich, sei vorsorglich noch darauf hingewiesen, dass der Umformbereich und der Klemmbereich derart zueinander angeordnet sind, dass ein durch den Fügevorgang unter Einwirken des Umformbereichs ausgebildeter plastischer Verformungsbereich an dem Drahtleiter den Kontaktbereich des Drahtleiters in dem Klemmbereich ausbildet. Bevorzugt erfolgt dies durch einen Fügevorgang in einer gleichbleibenden Fügerichtung.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Schneidklemme möglich.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Schneidklemme ergibt sich dadurch, dass der Umformbereich unmittelbar an die Schab- und/oder Schneidkante angrenzt. Auf diese Weise kann die Schneidklemme baulich kompakt ausgeführt werden.
In Weiterbildung der Schneidklemme ergibt sich eine günstige Ausführungsform, indem der Umformbereich in Richtung der Schab- und/oder Schneidkante mehrere Umformabschnitte aufweist, durch welche abschnittsabhängig durch plastische Verformung eine zunehmende Verringerung des Querschnittsmaßes des zu fügenden Drahtleiters erfolgt. Dadurch ist eine Verformung des Drahtleiters erleichtert, da die gesamte Umformarbeit verteilt über einen Fügeabschnitt erfolgt. Eine Verringerung des Querschnittsmaßes kann hierbei in Stufen erfolgen, beispielsweise durch diskret zueinander abgesetzte Umformabschnitte. Eine verbesserte Alternative hierzu ergibt sich, indem eine kontinuierliche Verringerung des Querschnittsmaßes durch zumindest zwei benachbarte Umformabschnitte, bevorzugt alle Umformabschnitte, erfolgt. Die Verbesserung zeigt sich durch einen ruhigeren Fügeprozess, bei welchem die Umformung gleitend durch verschiedene Umformgrade geht und/oder eine Kerbwirkung auf den Drahtleiter minimiert ist. Bevorzugt ist hierbei der Umformbereich derart ausgebildet, dass bei einem Fügevorgang der Drahtleiter über einen Abschnitt des Umformbereiches hinweg an mehreren, insbesondere benachbarten Umformabschnitte anliegt. Somit können die Umformkräfte belastungsschonend durch die Schneidklemme aufgenommen werden.
Zur Erzielung einer hohen Maßgenauigkeit ist die Schneidklemme im Bereich des Umformbereichs besonders starr ausgeführt. Insbesondere ist eine starre Ausführung in der Art vorzusehen, dass eine durch eine Federwirkung der Schneidklemme im Umformbereich stattfindende Nachgiebigkeit während des Fügevorgangs eines geeigneten Drahtleiters gegenüber dem Verformungsmaß am Drahtleiter vernachlässigbar ist. Bevorzugt ist die Nachgiebigkeit kleiner als die zulässige Toleranz für das für den Klemmbereich vorgegebene Soll-Querschnittsmaß. Durch einfache Versuche und/oder Belastungssimulationen bzw. -berechnungen kann auch eine optimierte Ausführungsform erreicht werden, bei welcher zur Ausformung des Soll-Querschnittsmaßes durch den Umformbereich ein Toleranzbereich des Soll-Querschnittsmaßes des Drahtleiters und/oder eine materialabhängige elastische Rückfederung des Drahtleiters bei einer Materialverformung konstruktiv berücksichtigt ist. Somit können auch größere Nachgiebigkeiten im Umformbereich zugelassen werden, solange im Umformergebnis das für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebene Soll-Querschnittsmaß abgestimmt erreichbar ist. Alternativ kann der Umformbereich von dem Klemmbereich bewegungsentkoppelt sein, so dass der Umformbereich sehr starr ausgebildet ist, während der Klemmbereich davon abgesetzt eine stärkere Nachgiebig in dem Maße erlaubt, wie es zur Ausbildung einer betriebssicheren Schneidklemmverbindung erforderlich ist.
Bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform ist der Umformbereich gebildet durch zwei gegenüberliegende und in Richtung der Schab- und/oder Schneidkante schräg zulaufenden Umformflächen. In einer Sicht auf den Drahtquerschnitt während des Fügeprozesses zeigt sich dieser beispielsweise als V-förmige Aussparung in der Schneidklemme, wobei der sichtbare Kantenverlauf sowohl gerade als auch bogenförmig, insbesondere verjüngend ausgeführt sein kann.
Besonders große Vorteile ergeben sich durch eine Ausführungsform der Schneidklemme, bei welcher durch den Umformbereich ein Drahtleiter mit einem Ist-Querschnittsmaß von 1,1 bis dem 2-fachen, insbesondere 1,15 bis dem 1,6-fachen des für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebenen Soll-Querschnittsmaßes und/oder ein Drahtleiter mit einem kreisrunden, ovalen, rechteckigen, quadratischen oder n-eckigen Querschnittsform in einem dann durch den Umformbereich der Schneidklemme ausgebildeten plastischen Verformungsbereich des Drahtleiters an das Soll-Querschnittsmaß anpassbar ist. Gegenüber bisherigen Schneidklemmen ergibt sich hierbei ein viel breiteres Einsatzspektrum von möglichen Drahtleitern bezogen auf eine gleiche Klemmengröße. Dies betrifft demnach sowohl ein noch für dem Klemmbereich der Schneidklemme zulässiges Querschnittsmaß als auch eine entsprechend zulässige Querschnittsform des Drahtleiters.
Die Erfindung führt auch zu einer Kontaktanordnung unter Ausbildung einer Schneidklemmverbindung zwischen einer Schneidklemme, insbesondere nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, und einem mit der Schneidklemme im Klemmbereich elektrisch kontaktierten Drahtleiter. Die Schneidklemmverbindung ergibt sich nach einem Fügeprozess des Drahtleiters in die Schneidklemme bis in den Klemmbereich hinein, wobei der im Klemmbereich elektrisch kontaktierte Kontaktbereich des Drahtleiters dem Verformungsbereichs entspricht, welcher beim Fügevorgang des Drahtleiters durch den Umformbereich der Schneidklemme ausgebildet wurde. Der Kontaktbereich ist als Verformungsbereich des Drahtleiters gegenüber der Querschnittsform außerhalb des Klemmbereiches vertieft abgesetzt. Hierbei umfasst die Kontaktanordnung einen Drahtleiter aufweisend ein Ist-Querschnittsmaß außerhalb des Klemmbereiches, welches größer ist als ein für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebenes Soll-Querschnittsmaß, insbesondere um ein 1,1 bis 2-faches größer, bevorzugt um ein 1,15 bis 1,6-fache größer. Hierbei ergeben sich die gleichen Vorteile, wie bereits bei der erfindungsgemäßen Schneidklemme genannt. Zusätzlich ist durch den abgesetzten Verformungsbereich beidseitig zu dem Klemmbereich eine Art Anschlag gebildet, welcher eine Klemmhaltung des Kontaktbereiches innerhalb des Klemmbereiches unterstützend aufrecht erhält, auch bei einer in Längsrichtung des Drahtleiters wirkenden Kraftbelastung.
In Weiterbildung der Kontaktanordnung ergibt sich eine günstige Ausführungsform, bei welcher der Drahtleiter eine Drahtquerschnittsform aufweist, beispielsweise eine kreisrunde, ovale, rechteckige, quadratische, dreieckige oder n-eckige Querschnittsform, welche in dem Klemmbereich plastisch verformt ist und somit von der ursprünglichen Drahtquerschnittsform abweicht. Der dabei ausgebildete Verformungsbereich im Drahtleiter entspricht dem elektrisch kontaktierten Kontaktbereich des Drahtleiters im Klemmbereich der Schneidklemme.
Insgesamt ergibt sich eine Kontaktanordnung, bei welcher der Kontaktbereich des elektrisch kontaktierten Drahtleiter großflächiger ausgebildet ist als ein hierzu im Vergleich elektrisch kontaktierter Drahtleiter mit einem für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer deutlich erhöhten Belastbarkeit der ausgebildeten Schneidklemmverbindung. Ferner ist dadurch ermöglicht, über die ausgebildete Schneidklemmverbindung höhere Ströme zu übertragen. Die Kontaktanordnung kann dabei sowohl mit einem isolierten Drahtleiter als auch mit einem Drahtleiter ohne jeglicher Isolierung ausgebildet sein. Bei isolierten Drahtleitern kommen beispielsweise Lackdrähte oder Drähte mit einer üblichen Kunststoffisolierung bevorzugt zum Einsatz. Metallische Drahtleiter weisen insbesondere einen Drahtkern aus Kupfer, aus Aluminium oder aus deren Legierungen auf. Der Umformbereich der Schneidklemme ist auf die Verformeigenschaften von Drahtleitern beliebiger Materialien ausgelegt. Bevorzugt ist eine Kontaktanordnung von Drahtleitern verschiedener Drahtkernmaterialien durch die gleiche Schneidklemme unter Ausbildung einer betriebssicheren Schneidklemmverbindung ermöglicht, beispielsweise für Drahtleitern mit den zuvor genannten metallischen Drahtkernen.
Die Erfindung führt ferner zu einem Verfahren zur Ausbildung einer Schneidklemmverbindung zwischen einer Schneidklemme, insbesondere nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen, und einem elektrischen Drahtleiter, mit nachfolgenden Verfahrensschritten:

• Bereitstellen einer Schneidklemme mit einem Klemmbereich, welcher ausgebildet ist einen Drahtleiter mit einem für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß nach einem Fügevorgang in einem Kontaktbereich des Drahtleiters klemmend aufzunehmen, und mit einer Schab- und/oder Schneidkante, welche vor dem Klemmbereich angeordnet ist und ausgebildet ist, während des Fügevorgangs den Kontaktbereich des Drahtleiters von einer den Drahtleiter umgebenden Isolierung für eine elektrische Kontaktierung freizulegen,
• Bereitstellen eines Drahtleiters mit einem Ist-Querschnittsmaß, welches größer ist als das vorgegebene Soll-Querschnittsmaß,
• Ausbilden eines Verformungsbereiches im Drahtleiter, wobei ein dort plastisch verformtes Querschnittsmaß des Drahtleiters dem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß entspricht,
• Fügen des Drahtleiters über den ausgebildeten Verformungsbereich mit dem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß in den Klemmbereich der Schneidklemme, wobei der gefügte Verformungsbereich dem Kontaktbereich des Drahtleiters mit dem Klemmbereich der Schneidklemme entspricht.

In einer besonders günstigen Verfahrensausführung wird der Drahtleiter mit dem Verformungsbereich vorkonfektioniert bereitgestellt, wobei der Verformungsbereich durch ein Umformwerkzeug in dem Drahtleiter ausgebildet wird. Das Umformwerkzeug kann daher zeitlich und/oder örtlich unabhängig von dem anstehenden Fügeprozess des Drahtleiters in den Klemmbereich der Schneidklemme erfolgen. Bei großen Stückzahlen ist das Umformwerkzeug bevorzugt Teil eines Fertigungsautomaten, so dass das Einbringen eines jeweiligen Verformungsbereiches in einer Vielzahl von Drahtleitern automatisiert erfolgen kann. Alternativ ist das Einbringen des Verformungsbereiches in einen geeigneten Drahtleiter auch durch ein entsprechend ausgeführtes Handumformwerkzeug ermöglicht.
In einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens wird der Verformungsbereich im Drahtleiter durch einen Umformbereich der Schneidklemme ausgebildet, wobei der Umformbereich vor der Schab- und/oder Schneidklemme angeordnet ist, wobei durch den Umformbereich der Drahtleiter spätestens im Bereich der Schab- und/oder Schneidkante während des Fügeprozesses das im Bereich der Schab- und/oder Schneidkante dann vorliegende plastisch verformte Querschnittsmaß des Drahtleiters an das für den Klemmbereich der Schneidklemme vorgegebene Soll-Querschnittsmaß verformend anpasst. Der ausgebildete Verformungsbereich im Drahtleiter wird daher durch eine zielgerechte Formveränderung, insbesondere durch ein Druckumformen, beispielsweise durch ein Eindrücken oder ein Durchdrücken, aufgrund des Einwirkens des Umformbereiches erzielt.
Figurenliste
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Diese zeigt in:

1: eine beispielhafte Ausführung einer Schneidklemme mit einem Umformbereich,
2: ein Fügeprozess zur Ausbildung einer Schneidklemmverbindung zwischen der Schneidklemme aus 1 und einem runden Drahtleiter,
3: beispielhafte zulässige Drahtleiter mit unterschiedlichen Querschnittsformen und Ist-Querschnittsmaßen zur Kontaktierung mit der Schneidklemme aus 1.

Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Die 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Schneidklemme 10. Die Schneidklemme 10 weist verschiedene funktionale Abschnittsbereiche auf, welche beim Füge eines Drahtleiters 50 (gestrichelt dargestellt) in einer Fügerichtung R in die Schneidklemme 10 zur Ausbildung einer Schneidklemmverbindung vom Drahtleiter 50 passiert werden und mit diesem bevorzugt in eine Wirkbeziehung treten. Zumindest ein Teil der funktionalen Abschnitte umfasst eine Aussparung 30 innerhalb der Schneidklemme 10. Die Schneidklemme 10 ist beispielsweise ein Blechteil, insbesondere ein Stanzblechteil, wobei durch die Aussparung 30 beispielsweise zwei Klemmenschenkeln 20 ausgebildet sind. Der die Aussparung 30 bildende Abschnitt der Klemmenschenkel 20 weist einen definiert geformten Konturenverlauf 21 auf, wodurch die angedachten Wirkfunktionen der funktionalen Abschnitte sichergestellt werden. So ist in Fügerichtung R ein erster funktionaler Abschnitt durch einen Zentrierbereich A gegeben, mit einem dann nachgeordneten Umformbereich B als einen weiteren funktionalen Abschnitt. Ein vorderer Bereichsabschnitt hiervon kann alternativ auch den Zentrierbereich A mit ausbilden. Der Umformbereich B ist ferner noch vor einem Bereich C mit einer Schab- und/oder Schneidkante angeordnet, wobei beide Bereiche bevorzugt unmittelbar aneinander grenzen. Nach dem Bereich C mit der Schab- und/oder Schneidkante ist der Klemmbereich D der Schneidklemme 10 ausgebildet. Der Klemmbereich D ist ausgelegt, nur bei Drahtleitern 50 mit einem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß d0 eine betriebssichere Schneidklemmverbindung beim Fügen des Drahtleiters 50 auszubilden. Weitere Bereiche können sich dann ohne direkte Einwirkung auf einen Drahtleiter 50 anschließen, beispielsweise ein Grundbereich E und/oder ein Befestigungsbereich F. Der Grundbereich E führt beide Klemmenschenkel 21 in einem Klemmengrund 11 zusammen. Die Schneidklemme 10 kann hierbei Teil eines übergeordneten Funktionskörpers sein (beispielsweise eines Stanzgitters), wobei der Klemmengrund 11 eine mittelbare oder unmittelbare Verbindung der Schneidklemme 10 innerhalb des Funktionskörpers ausbildet. Alternativ ist über den Befestigungsbereich F eine Verbindungsschnittstelle 13 zu einem Kontaktpartner gegeben, beispielsweise einem Schaltungsträger. Die Verbindungsschnittstelle 13 kann hierbei beispielsweise als ein Lot-, Klebe-, Sinter- oder Einpresskontakt ausgebildet sein. Optional können an dem Grundbereich E und/oder an dem Befestigungsbereich F Verkrallungselemente 12 ausgebildet sein zur unterstützenden Verbindung zu dem Funktionskörper bzw. Kontaktpartner.
In 2 ist ein beispielhafter Fügeprozess zur Ausbildung einer Schneidklemmverbindung zwischen einer zu einem Fügezeitpunkt a) bereitgestellten Schneidklemme 10, wie beispielsweise der Schneidklemme 10 aus der 1, und einem bereitgestellten runden Drahtleiter 50 dargestellt. Der Drahtleiter 50 weist hierbei beispielsweise einen metallischen Drahtkern aus Kupfer oder aus Aluminium auf. Der Drahtkern ist ferner von eine Isolierung umgeben (nicht dargestellt), beispielsweise von einem Isolierlack oder von einer für Drahtleiter 50 üblichen Kunststoffisolierung. Der Drahtleiter 50 weist einen Drahtdurchmesser dx auf, welcher über dem für den Klemmbereich D der Schneidklemme 10 vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß liegt, beispielsweise um das 1,1 bis dem 2-fachen, insbesondere um das 1,15 bis dem 1,6-fachen größer.
Zu dem Fügezeitpunkt a) wird der Drahtleiter 50 in den Zentrierbereich A gebracht, beispielsweise durch Ein- oder Anlegen eines Längsabschnittes des Drahtleiters 50 an den schrägen Konturenverlauf 21 des Zentrierbereichs A. Dadurch wird der Drahtleiter 50 für den weiteren Fügeprozess ausgerichtet, beispielsweise wird seine relative Lageposition relativ zu der Schneidklemme 10, insbesondere gegenüber der Aussparung 30 zumindest grob vorpositioniert. Durch den fortgesetzten Fügeprozess liegt in Abhängigkeit des zu fügenden Drahtdurchmessers dx der Drahtleiter 50 dann zu einem Fügezeitpunkt b) erstmalig am Konturenverlauf 21 innerhalb des Umformbereichs B an. Der Umformbereich B weist in Richtung des Bereichs C mit der Schab- und/oder Schneidkante aufgrund schräg verlaufender Umformungsflächen eine zunehmende Verjüngung des Ausschnittes 30 auf. Wird nun der Drahtleiter 50 mit einer Fügekraft K in Fügerichtung R mit fortschreitender Annäherung zum Bereich C mit der Schab- und/oder Schneidkante gedrückt, so wird lokal begrenzt am anliegenden Längsabschnitt des Drahtleiters 50 ein Verformungsbereich 55 mit einem fortschreitenden Verformungsgrad ausgebildet. Die Verformung erfolgt bevorzugt kontinuierlich über den Fügeweg, insbesondere durch zusammenhängende bzw. ineinander übergehende Verformungsabschnitte innerhalb des Umformbereiches B der Schneidklemme 10. Insgesamt zeigt sich die Verformung des Drahtleiters 50 in einer Ovalisierung des ursprünglich runden Drahtquerschnitts. Trifft der ovalisierte Drahtleiter 50 spätestens auf die Schab- und/oder Schneidkante im Bereich C der Schneidklemme 10, ist der Drahtquerschnitt soweit durch den Umformbereich B plastisch verformt angepasst, dass der kleinere Durchmesser des entstandenen Ovals dem für den Klemmbereich D vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß d0 entspricht. Hierbei ist auch die den Drahtkern des Drahtleiters 50 umgebende Isolierung durch den Umformbereich B entsprechend mitverformt. Der restliche Fügevorgang entspricht dann dem gleichen Ablauf, wie beim Fügen eines Drahtleiters 51 in einer nach dem Stand der Technik bekannten Schneidklemme, die einen Drahtleiter 51 mit einem für den Klemmbereich D vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß d0 bzw. Drahtdurchmesser bereits vor dem Fügevorgang zwingend voraussetzt. Durch das Passieren des Verformungsbereiches 55 des Drahtleiters 50 an der Schab- und/oder Schneidkante wird in bekannter Weise die im Umformbereich B der Schneidklemme 10 mitverformte Isolierung von dem Drahtleiter 50 abgeschabt und/oder eingeschnitten. Hierdurch erfolgt eine Freilegung eines Kontaktbereichs 56 des Drahtleiters 50 von der Isolierung, welcher spätestens nach weiterem Fügen zu einem Zeitpunkt d) elektrisch innerhalb des Klemmbereichs D unter Ausbildung einer Schneidklemmverbindung kontaktiert wird und dann als Kontaktanordnung 100, umfassend die Schneidklemme 10 und den Drahtleiter 50, vorliegt. Aufgrund der durch den Umformbereich B erfolgten Verformung des Drahtleiters 50 ist der Kontaktbereich 56 besonders großflächig ausgebildet, insbesondere vergleichsweise größer als bei einem gefügten bzw. kontaktierten Drahtleiter 51 mit einem Drahtquerschnitt, welcher dem für den Klemmbereich D der Schneidklemme 10 vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß d0 entspricht.
Alternativ zur Ausbildung des Verformungsbereichs 55 durch den Umformbereich B der Schneidklemme, kann dieser auch vor einem Fügevorgang des Drahtleiters 50 in diesen durch ein Umformwerkzeug 70 erfolgen. Dies kann zeitlich und/örtlich getrennt von der Schneidklemme 10 erfolgen. In diesem Fall wird ein vorkonfektionierter Drahtleiter 50 zu dem Fügezeitpunkt a) bereitgestellt, welcher einen solchen Verformungsbereich 55 bereits aufweist. Eine Verformwirkung des Umformbereichs B der Schneidklemme kommt dann in den Fügezeitpunkten b) und c) nicht zum Tragen.
Die Kontaktanordnung 100 kann in beschriebener Weise auch durch den Drahtleiter 50 ausgebildet werden, wenn dieser keine Isolierung aufweist. Für diesen Fall tritt eine Funktionswirkung des Bereichs C mit der Schab- und/oder Schneidkante nicht ein. Die beschriebenen isolierten oder nicht isolierten Drahtleiter 50 können darüber hinaus auch eine andere Querschnittsform aufweisen, als die bisher in 1 und 2 beschriebene runde Querschnittsform.
Die 3 zeigt unter b) bis e) verschiedene Querschnittsformen eines Drahtleiters 50 mit oder ohne eine Isolierung (Isolierung nicht dargestellt), welcher vor dem Fügen in einer Schneidklemme 10 ein Ist-Querschnittsmaß dx aufweist, welches größer ist als ein für den Klemmbereich B der Schneidklemme 10 vorgegebenes Soll-Querschnittsmaß d0, beispielsweise um das 1,1 bis dem 2-fachen, insbesondere um das 1,15 bis dem 1,6-fachen größer. Es ist gezeigt unter b) eine runde, unter c) eine ovale, unter d) eine quadratische und unter e) eine sechseckige Querschnittsform. Unter a) ist vergleichsweise ein Drahtleiter 51 mit einem Drahtdurchmesser gezeigt, welcher dem für den Klemmbereich B der Schneidklemme 10 vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß d0 entspricht. Die Querschnittsform vom Drahtleiter 51 ist zum Größenvergleich jeweils strichpunktiert in den Darstellungen des Drahtleiters 50 dargestellt. Das Ist-Querschnittsmaß dx für die Querschnittsformen nach b) bis e) ergibt sich als der Durchmesser eines größtmöglichen innenliegenden und die Querschnittsformkontur berührenden Kreises (jeweils punktiert mit abgebildet). Eine solche Bestimmung des Ist-Querschnittsmaßes dx eignet sich insbesondere für dreh- und/oder spiegelsymmetrische Querschnittsformen. Darunter fallen auch beliebige n-eckige Querschnittsformen.
Geeignete Drahtleiter 50 weisen ein Ist-Querschnittsmaß von 0,2 mm bis 2 mm auf, bevorzugt 0,5 mm bis 1, 2mm, insbesondere bei einer runden Querschnittsform.

Claims

Schneidklemme (10) zur elektrischen Kontaktierung von insbesondere isolierten Drahtleitern (50), mit einem Klemmbereich (D), welcher ausgebildet einen Drahtleiter (50) mit einem für den Klemmbereich (B) der Schneidklemme (10) vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß (d0) nach einem Fügevorgang in einem Kontaktbereich (56) des Drahtleiters (50) klemmend aufzunehmen, und mit einer Schab- und/oder Schneidkante, welche vor dem Klemmbereich (D) angeordnet ist und ausgebildet ist, während des Fügevorgangs den Kontaktbereich (56) des Drahtleiters (50) von einer den Drahtleiter (50) umgebenden Isolierung für eine elektrische Kontaktierung freizulegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidklemme (10) einen Umformbereich (B) aufweist, welcher vor der Schab- und/oder Schneidkante angeordnet ist, wobei durch den Umformbereich (B) Drahtleiter (50) mit einem größeren Ist-Querschnittsmaß (dx) als dem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß (d0) plastisch verformbar sind, wobei der Umformbereich (B) ausgebildet ist spätestens beim Übergang des Drahtleiters (B) von dem Umformbereich (B) in den Bereich (C) der Schab- und/oder Schneidkante während des Fügevorgangs das im Bereich (C) der Schab- und/oder Schneidkante dann vorliegende plastisch verformte Querschnittsmaß des Drahtleiters (50) an das vorgegebene Soll-Querschnittsmaß (d0) anzupassen.
Schneidklemme (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformbereich (B) unmittelbar an die Schab- und/oder Schneidkante angrenzt.
Schneidklemme (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformbereich (B) in Richtung der Schab- und/oder Schneidkante mehrere Umformabschnitte aufweist, durch welche abschnittsabhängig durch plastische Verformung eine zunehmende Verringerung des Querschnittsmaßes des zu fügenden Drahtleiters (50) erfolgt.
Schneidklemme (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch zumindest zwei benachbarte Umformabschnitte, bevorzugt alle Umformabschnitte, eine kontinuierliche Verringerung des Querschnittsmaßes erfolgt.
Schneidklemme (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformbereich (B) derart ausgebildet ist, dass bei einem Fügevorgang der Drahtleiter (50) über einen Abschnitt des Umformbereiches (B) hinweg an mehreren, insbesondere benachbarten Umformabschnitte anliegt.
Schneidklemme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umformbereich (50) durch zwei gegenüberliegende und in Richtung der Schab- und/oder Schneidkante schräg zulaufende Umformflächen gebildet ist.
Schneidklemme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausformung des Soll-Querschnittsmaßes (d0) durch den Umformbereich (B) ein Toleranzbereich des Soll-Querschnittsmaßes (d0) des Drahtleiters (50) und/oder eine materialabhängige elastische Rückfederung des Drahtleiters (50) bei einer Materialverformung berücksichtigt ist.
Schneidklemme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Umformbereich (B) ein Drahtleiter (50) mit einem Ist-Querschnittsmaß (dx) von 1,1 bis dem 2-fachen, insbesondere 1,15 bis dem 1,6-fachen des Soll-Querschnittsmaßes (d0) und/oder ein Drahtleiter (50) mit einem kreisrunden, ovalen, rechteckigen, quadratischen, n-eckigen Querschnittsform in einem dann ausgebildeten plastischen Verformungsbereich (55) des Drahtleiters (50) an das Soll-Querschnittsmaß (d0) anpassbar ist.
Kontaktanordnung (100) unter Ausbildung einer Schneidklemmverbindung zwischen einer Schneidklemme (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und einem mit der Schneidklemme (10) im Klemmbereich (D) elektrisch kontaktierten Drahtleiter (50).
Kontaktanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtleiter (50) außerhalb des Klemmbereiches (D) ein Ist-Querschnittsmaß (dx) aufweist, welches größer ist als ein für den Klemmbereich (D) der Schneidklemme (10) vorgegebenes Soll-Querschnittsmaß (d0), insbesondere um ein 1,1 bis 2-faches größer, bevorzugt um ein 1,15 bis 1,6-fache größer.
Kontaktanordnung (100) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtleiter (50) eine Drahtquerschnittsform aufweist, beispielsweise eine kreisrunde, ovale, rechteckige, quadratische, dreieckige oder n-eckige Querschnittsform, welche in dem Klemmbereich (D) plastisch verformt ist und von der Drahtquerschnittsform abweist und der Verformungsbereich (55) dem elektrisch kontaktierten Kontaktbereich (56) des Drahtleiters (50) im Klemmbereich (D) der Schneidklemme (10) entspricht.
Kontaktanordnung (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (56) des elektrisch kontaktierten Drahtleiter (50) großflächiger ausgebildet ist als ein hierzu im Vergleich elektrisch kontaktierter Drahtleiter (51) mit einem für den Klemmbereich (D) der Schneidklemme (10) vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß (d0).
Verfahren zur Ausbildung einer Schneidklemmverbindung zwischen einer Schneidklemme (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, und einem elektrischen Drahtleiter (50), mit nachfolgenden Verfahrensschritten: • Bereitstellen einer Schneidklemme (10) mit einem Klemmbereich (D), welcher ausgebildet ist einen Drahtleiter (50) mit einem für den Klemmbereich (D) der Schneidklemme (10) vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß (d0) nach einem Fügevorgang in einem Kontaktbereich (56) des Drahtleiters (50) klemmend aufzunehmen, und mit einer Schab- und/oder Schneidkante, welche vor dem Klemmbereich (D) angeordnet ist und ausgebildet ist, während des Fügevorgangs den Kontaktbereich (56) des Drahtleiters (50) von einer den Drahtleiter (50) umgebenden Isolierung für eine elektrische Kontaktierung freizulegen, • Bereitstellen eines Drahtleiters (50) mit einem Ist-Querschnittsmaß (dx), welches größer ist als das vorgegebene Soll-Querschnittsmaß (d0), • Ausbilden eines Verformungsbereiches (55) im Drahtleiter (50), wobei ein dort plastisch verformtes Querschnittsmaß des Drahtleiters (50) dem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß (d0) entspricht, • Fügen des Drahtleiters (50) über den ausgebildeten Verformungsbereich (55) mit dem vorgegebenen Soll-Querschnittsmaß (d0) in den Klemmbereich (D) der Schneidklemme (10), wobei der gefügte Verformungsbereich (55) dem Kontaktbereich (56) des Drahtleiters (50) mit dem Klemmbereich (D) der Schneidklemme (10) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtleiter (50) vorkonfektioniert mit dem Verformungsbereich (55) bereitgestellt wird, wobei der Verformungsbereich (55) durch ein Umformwerkzeug (70) in dem Drahtleiter (50) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verformungsbereich (55) im Drahtleiter (50) durch einen Umformbereich (B) der Schneidklemme (10) ausgebildet wird, wobei der Umformbereich (B) vor der Schab- und/oder Schneidklemme angeordnet ist, wobei durch den Umformbereich (B) der Drahtleiter (50) spätestens im Bereich (C) der Schab- und/oder Schneidkante während des Fügeprozesses das im Bereich (C) der Schab- und/oder Schneidkante dann vorliegende plastisch verformte Querschnittsmaß des Drahtleiters (50) an das vorgegebene Soll-Querschnittsmaß (d0) verformend anpasst.