DE1665163C3

DE1665163C3 - Verbinder zum Herstellen lötfreier elektrischer Verbindungen mit Leitern eines Mehrfach-Flachkabels

Info

Publication number: DE1665163C3
Application number: DE1665163A
Authority: DE
Inventors: Albert Dale Saint Paul Minn. Wedekind
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1966-09-27
Filing date: 1967-09-26
Publication date: 1984-09-27
Also published as: GB1209327A; SE369567B; DE1665163B2; NL6712631A; NL154367B; US3434093A; DE1665163A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbinder zum Herstellen lötfreier elektrischer Verbindungen mit Leitern eines Mehrfach-Flachkabels nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorrichtungen zur Herstellung von Mehrfachverbindungen mit Flachkabeln mit vielen Einzelleitungen sind an sich bekannt, so beispielsweise aus der US-PS 32 35 833. Dort werden U-förmige Verbindungselemente, die im wesentlichen die Form scharfer Gabeln mit zwei Zinken haben, durch die Isolation hindurch und über die Verbindungsdrähte gedrückt, wobei das Metall mechanisch beansprucht wird und einen bleibenden

°ö elektrischen Kontakt herbeiführt. Von besonderer Bedeutung sind solche Verbindungen dann, wenn eine große Anzahl sehr dünner Drähte vorhanden ist In diesen Fällen muß eine ganz exakte Ausrichtung der Drähte und Verbindungsstücke erzielt werden, damit jeder Lei ter nur mit seinem ihm zugeordneten Draht Kontakt macht und keine unerwünschten Verwechslungen entstehen. Aus der genannten US-PS ist es ferner bekannt, eine exakte räumliche Ausrichtung mit Hilfe im Abstand voneinander angeordneter öffnungen in dem Kabel und mit Hilfe entsprechender Stifte in dem eigentlichen Körper des Verbindungstücks zu erzielen.

Bei dem Verbinder in der US-PS 31 89 863, von der gattungsgemäß ausgegangen wird, werden ebenfalls U-förmige Verbindungselemente ähnlicher Form wie bei der Vorrichtung nach der zuerst genannten US-PS verwendet, die Ausrichtung der entsprechenden Teile wird aber nur durch die Berührung mit den Außenkanten des Kabels herbeigeführt Hiervon ausgehend wird es als die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe angesehen, bei elektrischen Verbindern der gattungsgemäßen Art eine exaktere und zuverlässigere räumliche Ausrichtung zwischen Draht und Verbinder herbeizuführen, wobei eine Vorrichtung geschaffen werden soll, die mit Erfolg bei mit Rippen versehenen Kabeln verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelost. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich

so aus den Unteransprüchen.

Flachkabel der geschilderten Art und Verfahren zu deren Herstellung sind ebenfalls an sich bekannt, so beispielsweise aus der US-PS 30 82 292. Bei einer typischen Ausführungsform eines solchen Kabels, welches bei vielen elektronischen Stromkreisen Anwendung finden kann, sind zwei Gruppen dünner, in geringem Abstand parallel zueinander verlaufender Drähte vorhanden, (ede Gruppe besteht aus vierzehn Drähten aus Kupfer, deren Abstand voneinander 1,27 mm beträgt,

bo wobei beide Gruppen getrennt voneinander angeordnet sind und auch einen vorbestimmten Abstand von den Rändern des Flachkabels haben. Die Gesamtbreite des Kabels beträgt in diesem Falle jedoch 4,5 cm, während die Dicke des Kabels über alles gemessen 0,794 mm

M beträgt.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher erläutert werden. In den Zeichnungen ist

ί·" i g. 1 cine aascinandergczogcne schaiibiklliche Darstellung einer AiisführungsTorm eines Verbinders nach der Erfindung sowie eines Teils eines Kabels in der Stellung, in der die Teile zwecks Herstellung der elektrischen Verbindungen zusammengeführt werden;

F t g. 2 eine Seitenansicht eines unbearbeiteten Kontaktelementes;

F i g, 3,4 und 5 jeweiis eine Ansicht von der Seite, von vorn bzw. von oben auf ein derartiges Kontaktelement;

F i g. 6 die Ansicht eines Teilschnitts durch einen zusammengebauten elektrischen Verbinder;

F i g. 7 die Ansicht eines Teilschnittes mit einem Verbindungsstift der mit Draht bewickelt ist, in der Stellung, die er einnimmt bevor er eingeführt wird, und

F i g. 8 und 9 je eine Ansicht von unten bzw. von oben auf einen Teil des Blockes des Anschlußstückes, aus denen man die Form der Eintrittsöffnungen für das Kontaktelement ersieht

Wie F i g. 1 zeigt weist das Kabel IQ, von dem lediglich ein Endstück dargestellt ist zwei Gruppen dicht nebeneinander im Abstand liegender paralleler Drähte

11 auf, die in einen plastischen biegsamen Isolierkörper

12 eingehüllt sind, der seinerseits eine ebene Oberfläche und auf der anderen Seite eine gewellte Oberfläche besitztderen Rippen 13 sich der geometrischen Form der Drähte anpassen. Das Ende 14 des Kabels ist rechteckförmig geschnitten, um in das Anschlußstück eingesetzt werden zu können.

Ein Verbinder besteht aus einem Unterteil 15, einem Hauptkörper 22 (einschließlich der Kontaktelemente 26, siehe Fig.6) und aus einem Deckel 27. Unterteil, Hauptteil und Deckel bestehen aus einem plastischen Isolierstoff, vorzugsweise aus einem festen, dichten, nachgiebigen thermoplastischen Gießharz in der Modifikation eines Polycarbonate.

Das Unterteil 15 besteht im wesentlichen aus einem länglichen Kunstharzblock mit einer ebenen unteren Fläche, wenn man es in der Stellung betrachtet, die in F i g. 1 gezeichnet ist Die mit Ausnehmungen versehene Oberfläche zur Aufnahme des Kabels weist eine Reihe nebeneinanderliegender kleiner Rinnen bzw. abgerundeter Nuten 19 auf,deren Form der Form der Rippen 13 des Kabels 10 entspricht. Außerdem sind tiefe und enge Schlitze 20 in dem Unterteil vorgesehen, die quer zu den Nuten verlaufen. Die Enden 16 und der rückwärtige Rand 18 des Unterteils ragen etwas über die geschlitzte und mit Nuten versehene Oberfläche zur Aufnahme des Kabels hinaus und reichen bis zu einer Ebene, die unmittelbar unter der Ebene der ebenen Oberfläche eines Kabelsegments liegt, deren gerippte Oberflächen in festen Kontakt mit der mit Nuten versehenen Oberfläche des Unterteils gepreßt wird. Führungsstifte 17 mit elliptischem Querschnitt ragen in der Mitte der Endstücke 16 nach oben über diese hinaus. Die vordere Kante 21 des Unterteils 15 ist wie F i g. 1 zeigt zwischen den Enden 16 ausgespart um eine glatte Fläche 21 entstehen zu lassen, um welche das Kabel im Bedarfsfalle herumgebogen werden kann.

Der Hauptkörper 22 des Anschlußstücks weist parallel zueinander verlaufende obere und untere Flächen auf und enthalten eine Anzahl von Bohrungen oder Kanäle., Kanäle 23 mit elliptischem Querschnitt gehen vollständig durch den Hauptkörper hindurch und sind gegen ihre Mittelpunkt«; leicht verengt, um den Führungssliftcn 17 eine Reibungskraft für deren Zurückhaltung zu schaffen. Kanäle 24 nril kreisförmigem Querschnitt zur Aufnahme der Zapfen 28 gehen ebenfalls durch den llauptkörpcr hindurch md sind in der Mitte eingeschnürt.

Öffnungen 25, die, wie Ki g. i zeigt auf der Überfläche des Hauptkörpers 22 zu sehen sind, haben im wesentlichen die Form eines L und sind in zwei in der Längsrichtung verlaufenden Reihen angeordnet; der Fuß des L ist gegenüber dem einen Ende in der entfernteren Reihe und gegenüber dem anderen Ende in der benachbarten Reihe versetzt Die Raumform einer jeden Öffnung 25 ist aus F i g. 9 etwas klarer zu ersehen;

to sie weist einen in der Mitte erweiterten, aber sonst engen länglichen Schlitz auf, der seinerseits den Fußabschnitt 48 des L bildet und ganz durch den Hauptkörper 22 hindurchgeht; die Öffnung besitzt außerdem ein Loch 51 mit rechteckförmigem Querschnitt welches nur zum Teil durch den Körper 22 hindurchgeht uad den Schenkel des L bildet Die Form des Fußabschnitts 48, von der Unterfläche des Hauptkörpers aus gesehen, ist aus F i g. 8-2U ersehen. Dieser Schätz weist einen engen Teil 49 auf sowie einen verbreitertet mittleren Teil 50.

Der mittlere Teil ergibt sich tatsächlich π jr als Ergebnis der Verstärkung des dünneren, aber sonst nur leicht deformierten abnehmbaren Formteiles, der den Schlitz 49 während der Herstellung des Stückes im Spritzgußverfahren begrenzt Eine eigentliche technische oder physikalische Funktion innerhalb des Anschlußstückes erfüllt dieser mittlere Teil nicht

Die Raumform der öffnung 25 innerhalb des Hauptkorpers 22 ist auch aus den F i g. 6 und 7 zu ersehen. Dort erstreckt sich eine öffnung 51 von der Oberfläche des Hauptkörpers 22 bis zu den innenliegenden Flächen 41,42 und 43.

Ein dünner flacher Deckel oder em Oberteil 27 liegt über der Oberfläche des Hauptkörpers 22 und wird mit Hilfe von Zapfen 28 an !.einer Stelle gehalten, die ihrer seits mit den Bohrungen 24 in dem Hauptkörper 22 fluchten und in diese hineingedrückt werden. Der Dekkel 27 weist zwei Reihen von Perforationen 29 mit schrägen Wänden auf, die jeweils mit einer öffnung 51 mit rechteckförmigem Querschnitt eines entsprechen den Kanals 25 ausgerichtet sind, jede Perforation hat ebenfalls rechteckförmigen Querschnitt der sich von einem etwas größeren Querschnitt an der Oberfläche zu einem etwas kleineren Querschnitt an e'er Unterfläche verringert; auf diese Weise stellt jede Zutrittsöffnung

eine öffnung mit schrägen Seitenflächen oder eine Öffnung mit Trichterform dar. Der Hauptkörper 22, die Kontaktclemcnte 26 und der Deckel 27 stellen nacn durchgeführtem Zusammenbau ein einheitliches Anschlußstück dar.

so Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, ah Kontaktelemente 26 auü einem ebenen Federstreifen aus Messing od. dgl. im Wege des Stanzens und Faltens herzustellen, und im Bedarfsfall anschließend durch Glühen, Härten oder ein anderes Verfahren w£iterzube handeln. Ein typischer Rohling 30 ist in F i g. 2 der Zeich nung dargestellt. Er weist einen länglichen Schenkel 31 auf, der in eine Gabel mit zwei Zinken oder in einen gabelähnlichen Teil ausläuft und einen engen Spalt mit geraden Seitenteilen und damit einen offenen Schlitz 32 zwischen zwei spitzen Zinken 33 hat. Der Schenkel 31 weist etwa auf der Hälfte seiner Längsausdehnung und den beiden Spitzen 33 gegenüberliegend eine Verbreiterung auf, so daß e^:ne Schulter 34 entsteht; außerdem ist das Ende des Rohlings noch weiter verbreitert, so

b^r> daß sie!/ ein Distanzabschnitt 35 ergibt der zu einem Teil 36 führt, der die Form einer Blattfeder hat und parallel zu dem Schenkel verläuft. Die gegenüberliegende obere Ecke des Rohlings ist zweckmäßigerweise ab-

genommen, so daß sich eine schräge Kante 40 ergibt und damit ein vergrößerter Abstand zwischen der Kante und dem Distanzstück 35 des benachbarten Elements.

Der Rohling 30 wird nun dadurch in ein Kontaktelement verformt, daß man das Metall längs der Faltlinien 37, 38 und 39 in Form faltet, die in den F i g. 3 bis einschließlich 5 gezeigt ist. Die so geformten Elemente werden in die Kanäle 25 in dem Hauptkörper 22 eingesetzt, wie man es am besten aus den F i g. 6 und 7 ersieht. Die Spitzen 33 gehen durch die schlitzartige öffnung 49 in hindurch (siehe F i g. 8) und greifen nach unten unter die Unterfläche des Basisteils 22 hindurch, während die Außenränder der Spitzen einen ausreichenden Abstand von den Endflächen des Schützes haben, um eine leicht /u vollziehende nachgiebige Trennung der Spitzen zu r> ermöglichen, wenn man einen Draht zwischen die Spitzen einklemmt. Die Schulter 34 legt sich gegen die Fläche 42 und die untere Kante des Abstandsstückes 35 an die Fläche 41 innerhalb des Kanals 25 an. während der federnde Teil 36 beweglich innerhalb des offenen Teils des Kanals aufgehängt ist. Das gesamte Element wird im Innern des Kanals 25 durch die überlappenden Ränder des Deckels 27 zurückgehalten, der die Perforationen 29 begrenzt

Die gegenseitige Versetzung, die sich aus der Lage der Kontaktelemente innerhalb der umgekehrt gerichteten L-förmigen Kanäle ergibt, ermöglicht eine Kontaktgabe mit jedem einzelnen der verschiedenen drahtförmigen Leitungen des Kabels 10, während immer noch eine longitudinal und quer gerichtete Ausrichtung zu einer Zugangsöffnung 29 ermöglicht wird. Die Kontaktelemente sind zwar an sich fest in ihrer Lage festgehalten, können aber eine ausreichende nachgiebige Bewegung ausführen, um tatsächlich einen wirksamen elektrischen Kontakt in vollem Umfang zu garantieren. η Die Schließkraft, die für eine satte Befestigung der nachgiebigen Piastikstifte 17 und 28 vorgesehen ist, führt mit Sicherheit dazu, daß das Anschlußstück, wenn es richtig zusammengebaut ist, ein praktisch einheitliches Ganzes bildet.

Der endgültige Zusammenbau des Anschlußstücks auf dem flachen Kabel erfordert eine kräftige Durchdringung der Kabelisolation mit Hilfe der spitzen Zinken der Kontaktelemente, welche die Drähte zwischen die Spitzen preßt und andererseits die Führungsstifte 17 in die Kanäle 23 hineindrückt Die exakte Lage des Kabels wird durch den Paßsitz zwischen den Rippen 13 des Kabels und den Nuten 19 des Unterteils 15 erreicht; eine solche Wirkung erreicht man sowohl bei Kabeln, die. wie bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel den gesamten Zwischenraum zwischen den Endwänden 16 ausfüllen als auch bei Kabeln geringerer Breite, aber mit ähnlicher Oberflächenwellung. Das Kabel wird fest zwischen dem Unterteil 15 und dem Hauptkörper 22 festgehalten, so daß eine die Kontaktgabe schwächende Bewegung zwischen den Drähten und den Kontaktelementen weitgehend oder sogar vollständig verhindert ist; man erhält daher einen in vollem Umfang wirksamen vollwertigen elektrischen Kontakt

Anschlüsse von außen an einen oder an sämtliche Drähte 11 erreicht man mit Hilfe von Stiften 44, die mit Draht umwickelt sind (siehe F i g. 7). Der in dieser Figur dargestellte Stift hat einen Teil 45 mit quadratischem Querschnitt, während darüber der Teil 46 mit der Drahtumwickiung angeordnet ist der im allgemeinen kreis- v> förmigen Querschnitt hat; der Verbindungsdraht 47 + -nn angelötet oder auf andere Weise befestigt sein. Wird der Stift weiter in den Deckel in dem Hauptkörper hineingedrückt, dann paßt sich der Schaft mit dem quadratischen Querschnitt eng an die öffnung 29 und an das Oberteil des Kontaktelementes 30 an. Der Stift wird mit Hilfe der innenlicgenden Fläche 43 auf einer vorbestimmten Tiefe gehalten und bleibt infolge des Vorhandenseins der Blattfeder 36 in ständigem elektrischen Kontakt mit dem Kontaktelement.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. ^verbinder zum Herstellen lötfreier elektrischer Verbindungen mit Leitern eines Mehrfach-Flachkabels, das mindestens auf einer Seite eine in Längsrichtung gerippte Oberfläche besitzt, wobei jede Rippe einen der Drähte umschließt, mit einem Unterteil" mit einer am Kabel angreifenden Oberfläche, mit einem Hauptkörpef, der eine Mehrzahl von leitenden, U-förmigen und mit spitzen Enden versehenen Kontaktelementen trägt zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit den Leitern, mit Einrichtungen an dem Unterteil und dem Hauptkörper zum Ausrichten des Unterteils und des Hauptkörpers aufeinander, mit öffnungen, die sich durch den Hauptkörper hindurch erstrecken und die die Kontaktelemente in Ausrichtung auf die Leiter aufnehmen, mit Schüben in dem Unterteil quer über die am Kabe! anliegesde Fläche des Unterteils, um die spitz zulaufenden Enden der aus dem Hauptkörper hcrausragenden Kontaktelemente aufzunehmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (15) in der an dem Kabel anliegenden Oberfläche eine Anzahl von Nuten (19) besitzt, deren Form der Form der Rippen des Kabels (lü} entspricht, um die an dem Kabel (10) vorhandenen Rippen (13) aufzunehmen, daß die Offnungen (25) auf der der Kabelseite abgewandten Oberfläche des Hauptkörpers (22) einen im wesentlichen L-förmigen Querschnitt haben, wobei sie einen Schenkel (51) von im wesentlichen rechteckiger Gestalt, dei sich nur teilweise durch den Hauptkörper (Ze) hindurcn erstreckt, und einen sich durch diesen hindurch ei streckenden Fußabschnitt (48) aufweist, daß die Schenkel (5i) in zwei parallelen Längsreihen und in parallelen Querlinien angeordnet sind, wobei die Querlinien senkrecht zu den Längsreihen verlaufen und die Fußabschnitte in den beiden Längsreihen sich in entgegengesetzte Richtungen in Richtung der Längsreihen erstrecken, und daß die Kontaktelemente (26) in den Schenkeln (51) festgehalten sind, wobei die Schenkel (51) außerdem zur Aufnahme eines äußeren Stiftverbinders (44) zum elektrischen Kontakt mit den Kontaktelementen (26) ausgebildet sind.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Unterteil auf der dem Kabel zugewandten Oberfläche mit Ausnahme der Einführungsseite des Kabels ein erhöhter Rand (16, 18) vorgesehen ist, der eine etwas geringere Höhe als die Dicke des Kabels (10) aufweist.

3. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in Kabelrichtung verlaufende Teil des erhöhten Randes (16) Führungsstifte (17) besitzt, die im zusammengesetzten Zustand des Verbinders in Öffnungen (23) des Hauptkörpers (22) ragen, daß jedes Kontaktelement (26) an dem in den Fußabschnitt (48) hineinragenden Schenkel (31) einen gegabelten, federnden, zur Kontaktierung des Kabels dienenden Abschnitt (33) aufweist, der schmaler als der Schenkel (31) ist, daß das Kontaktelement (26) ein zum Schenkel (31) parallel verlaufendes federndes Teil (36) besitzt, das zum Schenkel (31) hin gerichtet vorgespannt ist und daß der Verbinder außerdem einen auf den Hauplkörpcr (22) passenden, mit rechteckigen Öffnungen (29) versehenen Deckel (27) besitzt, dessen Öffnungen (29) auf die L-förmigen öffnungen (25) ausgerichtet und so ausgebildet sind, daß ein Entfernen der darin angeordneten Kontaktelemente (26) verhindert, jedoch eine Kontaktierung dieser ermöglicht wird.