DE1916895A1 - Verbindungsklemmen zur Schweissverbindung mit elektrischen Leitungsdraehten - Google Patents

Verbindungsklemmen zur Schweissverbindung mit elektrischen Leitungsdraehten

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DE1916895A1
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Description

Patentanwalt
MÜNCHEN 71 (Solln) Franz-Hai·-Straße 21 • Telefon 796213
AIiP 2452 * München, JO. März 1969
AMP Incorporated
Eisenhower Boulevard Harrisburg, Pennsylvania t. St. A.
Verbindungsklemmen zur Schweißverbindung mit elektrischen Leitungsdrähten Priorität; USA·, 12. April 1968J Hr. 720774
Die Erfindung bezieht sich auf Verbindungsklemmen zur Schweißverbindung mit elektrischen Leitungsdrähten.
Das Anschweißen einer Verbindungsklemme an das Ende eines elektrischen Leiters ist ein schwieriger Vorgang, weil die Verbindungsklemme und das Ende des elektrischen Leitungsdrahtes während des ganzen Schweißvorganges in einer vorbestimmten festen Beziehung zueinander gehalten werden müssen, bis die Schweißstelle erhärtet ist. Diese Schwierigkeit wird noch betont in Fällen, wo der leitende Kern des elektrischen Leiters ganz oder zum größten Teil aus einem Metall wie z.B. Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, wobei dieses Metall wegen seines ungenügenden Formbarkeit sgrades nicht zu einem festen Anschluß gemacht werden kann, weshalb "dafür eine Anschlußklemme'benutzt wird,
Ö03S4S/0983
Bayerüicfae Vereinibank München 820993
die ganz oder zum größten Teil aus einem anderen Metall, z.B. Kupfer oder eine Kupferlegierung, s.B. luessing, besteht. Umgekehrt kann auch der elektrische Leitungsdraht aus Kupfer bestehen und die Anschlußklemme aus Aluminium geformt v/erden. Es ist bekannt, daß es schwierig ist^swei Teile miteinander zu verschweißen, leiche aus verschiedenen Metallen bestehen.
A Eine Anordnung, bestehend aus einem Leitungsdraht, der ganz oder zum größten Teil aus einem ersten Iletall besteht und ■ durch Schweißen mit einer Yerbindungsklemme verbunden ist, kenzeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch, daß die Klemme ein Paar Hülsen auf v/eist, von denen die eine in der anderen befestigt ist, wobei die innere Hülse vollständig oder fast vollständig aus dem genannten ersten Metall und die äußere Hülse vollständig oder fast vollständig aus einem zweiten Metall besteht und wobei der Leitungsdraht in der Innenhülse angeordnet ist, wobei das Drahtende mit einem Bade der Innenhülse abschließt, an welchem die Schweißstelle
" gebildet wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform schließt ein Ende der Außenhülse mit dem Ende der Innenhülse, an dem die Schweißstelle gebildet wird, ab-. Auf diese V7eise trägt das Metall der Außenhülse dazu bei, die Festigkeit der gebildeten Schweißstelle zu erhöhen.
Die Metalle, aus denen die Hülsen und der Leitungsdraht /bestehen können, müssen soweit miteinander verträglich sein, daß sie bei der Bildung einer Schweißstelle zusammenwirken können, deren mechaniseiie Festigkeit die Festigkeit des schwächeren der zu verbindenden Metalle übersteigt (da an-
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AMP 2452
dernfalls die Schweißstelle einen schwachen Punkt darstellen würde) , und deren elektrische Leitfähigkeit nicht erheblich geringer als die des Leitungsdrahtes ist. In der Praxis werden die LIetalle wohl Kupfer und Aluminium und deren Legierungen sein; z.B. wird die Außenhülse Kupfer oder Messing sein, und die für einen Leitungsdraht benutzte Verbindungsklemme wird aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend im ZusammenhanG mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Figuren 1 bis 3
Figuren 4- und 5
Figur 6
Figur 7
Figuren 8 und 9
Schnittdarstellungen einer erfindungsgemäßen Verbindungsklemme während aufeinanderfolgender Llontage- und Verschweißungsstufen mit einem elektrischen Leiter, wobei Stufen vor, während und nach dem Verschweißen gezeigt sind;
eine perspektivische bzw, eine teilweise geschnittene Ansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Verbindungsklemme vor und nach dem Verschweißen;
eine perspektivische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsfomfc" der Verbindungsklemme der Figuren 5 und 6 vor dem Verschweißen;
eine perspektivische Darstellung einer dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäß verschweißten Verbindungsklemme; und
eine perspektivische bzw. Längsschnittdarstellung einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäß verschweißten Verbindungsklemme.
Die in Fig. 1 gezeigte Anschlußklemme 16 weist einen im wesentlichen flachen Teil 18 auf, neben dessen einem Ende ein Schraubenloch 20 ausgestanzt ist. Das von dem Schraubenloch 20 entfernte Ende des Abschnittes ist an einer Seite
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mit einer ein offenes Ende aufweisenden allgemein rohrförmigen Außenhülse 22 ausgebildet. Zwischen der Außenhülse 22 und dem Teil 18 ist ein Ansät ζ 19 ausgebildet, und die ;:·- 'Außenhülse 22 liegt über einem Teil des Abschnitts 18 und allgemein parallel zu diesem. Eine an den Enden offene Innenhülse 24 ist in die Auße^ihülse 22 eingepaßt, wobei ein Ende der Innenhülse mit dem von dem Ansatz 19 entfernten Ende der Außenhülse bündig ist und das andere Ende der Innenhülse 24 sich über das andere Ende der Außenhülse 22 hinaus erstreckt, und zwar von dem Abschnitt 18 weg und allgemein parallel zu diesem. Die Hülsen werden miteinander, durch Pressen, Stauchen oder Andrücken verbunden« Die Innenhülse 24 erweitert sich hinter der Außenhülse 24 nach außen und bildet einen Teil 26 vergrößerten Durchmessers, und die Erweiterung bildet eine kreisförmige Schulter 28, die an dem Ende der Hülse 22 neben dem Ansatz 19 angreift. Ein Ende einer Hülse 30 aus bei Hitze schmelzendem Isoliermaterial wird über das freie Ende der Innenhülse 24 gepreßt und erstreckt sich von. dem Klemmenteil 18 weg auf eine Länger die ausreichend ist, Um die Innenhülse 24 gegen, eine Bewegung festzuhalten, wenn ein Ende eines aus leitenden Litzen bestehenden Kernleiters 12 eines elektrischen Leitungsdrahtes 10 in die Innenhülse 22 eingesetzt -wird* Der Kern- : leiter 12 soll im gleitenden Schiebesitz in die Innenhülse 24 passen, wobei sein freies Ende mit den miteinander ab-' schließenden Enden der Außenhülse 22 und der Innenhülse 24 oberhalb des Abschnittes 18 bündig ist. Zu diesem Zweck ist der Innendurchmesser des .sich in der Außenhülse 22 befindenden Teiles der Innenhülse 24:gleich dem des Kernleiters 12 oder etwas größer als dieser, der Ansatz 24 ist abgeschrägt zur Füllung des Kernleiters in die gewünschte Stel-
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BÄE> ORIGINAL
lung, der Innendurchmesser des erweiterten Abschnittes 26 ist gleich dem des Leiters 10 oder etwas größer als dieser, und die jeweilige Länge der Hülsen 22 und 24- ist in bezug auf die freigelegte Länge des Kernleiters 12 so "bemessen, daß das freie Ende des Kernleiters in der gewünschten Stellung liegen kann.
Der Kernleiter 12 des elektrischen Leiters 10 besteht aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, und die Innenhülse 24 besteht aus dem gleichen Metall bzw. der gleichen Legierung. Die Anschlußklemme 16 besteht aus einer auf Kupfer basierenden Legierung, z.B. Messing, die mit Nickel oder Gold plattiert sein kann. Eine aus den eben beschriebenen Metallen bestehende Anschlußklemme kann dazu benutzt werden, eine elektrische Schaltungsanordnung mit Kupferleitern und Messinganschlußzapfen zu verbinden.
In Fig. 2 sind die Teile zum Schweißen zusammengesetzt, wobei eine Elektrode E benutzt wird und wobei der Kernleiter 12 des elektrischen Leiters 10 in die Innenhülse 24 eingeschoben wurde, um mit den Enden der Hülsen 22, 24 über dem Abschnitt 18 abzuschließen. Die Elektrode E ist mit der Außenhülse 22, der Innenhülse 24 und dem Kernleiter 12 koaxial. Die Schweißung wird vorzugsweise in der Art und Weise ausgeführt, die in der deutschen Patentanmeldung P 15 65 357·3 beschrieben ist,wobei eine Stromquelle zwischen der Elektrode E und der Außenhülse 22 über den Abschnitt 18 angeschaltet ist. Um einen Lichtbogen zu erhalten, wird die Elektrode E mit den bündigen Seiten der AußenhüTse 22, der Innenhülse 24 und des Kemleiters 12 in Verbindung gebracht, wobei der Strom auf einer niedrigen Spannung gehalten wird. Beim Zünden des Lichtbogens wird eine Trigger-
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spannung entwickelt rind dazu benutzt, einen. Kondensator zu entladen zu dem Zweck, einen hohen Stromfluß zwischen der Elektrode 1 und den Hülsen zur Herstellung der Schv/eißung zu erhalten.
Die gebildete Schweißraupe W ist in Fig. 3 gezeigt„ Ba der Kernleiter 12 in die Innenhülse 24 der Anschlußklemme 16 eingeschoben ist und durch geeignete Dimensionierung der Hülsen in der gewünschten Stellung gehalten v/ird, kann sich nur wenig oder gar keine relative Bewegung zwischen dem elektrischen Leiter und der Anschlußklemme während des Schweißvorganges ergeben. Die Metalle in den koaxialen. Hingen der Hülsen 22, 24 und dem Kernleiter 12 verbinden sich und ergeben eine gute mechanische und elektrische Verbindung zv/ischen dem elektrischen Leiter und der Anschlußklemme. Die Schweißraupe W bildet auch einen Abschluß, dessen Durchmesser größer als der Innendurchmesser der Innenhülse 24 ist, wodurch sich ein Widerstand gegen eine in. Längsrichtung ©nt-" lang dem elektrischen Leiter angewendete Zugkraft ergibt«, Die Schweißstelle befindet sich von dem Abschnitt 18 entfernt, so daß das Metall des Abschnittes'durch, den Schweißvorgang nicht beeinträchtigt wird. Bie Schweißraupe W unter--· liegt nicht einer Beanspruchung, die durch ein Umbiegen des Abschnittes 18 hervorgerufen wird, denn diese Beanspruchung Wird von der relativ stärkeren' Außenhülse 24 aufgenommen« Die beim Schweißvorgang sich entwickelnde Hitze bewirkt auch, daß die Hülse 30 sowohl auf den erweiterten Teil 26 der Innenhülse 24 aufschmilzt und auf diesen gehalten wird als auch um die Isolierung des elektrischen Leiters 10 aufschmilzt, wobei die YeiPbindung verstärM; wird.
Die in Fig, 4 gezeigte Anschlußklemme 40 besteht aus einem
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BAD ORJQJMAL
allgemein ebenen Hauptteil 42 mit einem Loch 44, das nahe dem einen Ende ausgestanzt ist. Im anderen Ende ist der Hauptteil 4-2 mit einem Paar allgemein paralleler Seitenarme 50 ausgebildet, die mittels Schultern 26 und 28 einstückig mit einer an den Enden offenen kurzen rohrförmigen Außenhülse 52 verbunden sind. Die Hülse erstreckt sich in die zwischen den Seitenarmen 50 ausgebildete Öffnung, die so "bemessen ist, daß eine Elektrode E an das Ende der Hülse 52 herangelangen kann. Eine Innenhülse 54» die am besten in Fig· 5 zu sehen ist, ist in die Außenhülse 52 eingepaßt, wobei eines ihrer Enden mit dem Ende der Außenhülse 52, das dem Schraubenloch 54 am nächsten liegt, bündig ist und das andere Ende sich über das andere Ende der Außenhülse 52 hinaus erstreckt und einen erweiterten Abschnitt 56 bildet. Eine Hülse 50 aus bei Hitze schmelzbarem Isoliermaterial ist über den erweiterten Abschnitt 56 der Innenhülse 5^ gepreßi;· Aufbau, Abmessung und Zusammensetzung der Anschlußklemme 40 sind im allgemeinen gleich denen der oben beschriebenen Anschlußklemme 16. Die Anschlußklemme 40 kann mit; dem Kernleiter 12 eines elektrischen Iieitungsdrahtes 10 verschweißt werden in der Art und Weise, die in bezug auf die Klemme 16 beschrieben wurde, wobei jedoch die Elektrode E eine schräge Endfläche aufweist und in schräger Stellung durch die von den gegenüberliegenden Seitenarmen 50 begrenzte Öffnung eingeführt und entfernt wird, wie 5 zeigt.
. 6 zeigt eine in bezug auf Fig. 4 und 5 abgeänderte Aiisführungsform, wobei die Anschlußklemme so ausgebildet ist, daß die Seitenarme 50 des Hauptteils 42 nach unten . abgebogen sind, um zu gestatten, daß der Scliweißvorgang axial in bezug auf die Schweißstelle ausgeführt werden kann.
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Die in Fig, 7 gezeigte Anschlußklemme 60 ist aus -Federmes-.-sing mit guten Federeigenschaften geformt und weist an einem Ende Seitenansätze 62 auf, die umgebogen sind. Ein Paar im •Abstand voneinander angeordnete parallele Schlitze 6Ä ist in Querrichtung der Klemme im Bereich der umgebogenen Ansätze 62 in den Boden eingeschnitten. Das andere Ende der •Klemme ist mit einem Paar von allgemein parallelen Seitenarmen ausgebildet, die mittels umgeschlagener Ansätze 66 , und 68 einstückig mit einer kurzen rohrförmigen Außenhülse verbunden sind. Eine Innenhülse ist in der mit Bezug auf die ' Pig. 4- und 5 beschriebenen Weise in die Außenhülse eingepaßt. Eine H ülse 30 aus bei Hitze schmelzendem Isoliermaterial ist über den erweiterten Abschnitt der Innenhülse gepreßt* Die verschweißte Anschlußklemme 60 kann zur Verbindung mit einem Flachstecker benutzt werden, der zwischen die Ansätze 62 und entlang dem Boden, in den die Schlitze 64- eingeschnitten sind, eingeführt wird* Die Anschlußklemme ist anders bemessen und aus anderen Metallen zusammengesetzt als die in bezug auf die Figuren 1 bis 5 beschriebene Anschlußklemme 16$ die "Verbindung der Anschlußklemme 60 mit einem elektrischen Leiter 10 kann durch einen Schweißvorgang, W wie in bezug auf die Anschlußklemme 16 beschrieben, stattfinden. Es ist ein Vorteil der in Fig. 7 beschriebenen Anschlußklemme 60, daß sie ohne Verschlechterung ihrer Eigene schäften wiederholtem An- und Ausschließen unterworfen werden kann. Das Aluminium oder die Aluminiumlegierung des Kernleiters hat keine Federeigenschaften und unterliegt leicht der Oxydation und bildet Aluminiumoxyd, das ein Nichtleiter ist. Die Anschlußklemme 60 besteht aus Federmessing hoher Qualität, dasdie Feder- und Antikorrosionseigensehaften aufweist, die notwendig sind, um den elektrischen Leiter wiederholt anzuschließen.
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Die Anschlußklemme 70 Q?ig. 8 und 9) ist als Stecker aus-' gebildet, der mit einer nicht gezeigten Buchse verbunden werden soll. Die Klemme 70 ist aus einem an den Enden offenen, allgemein sich verjüngenden rohrförmigen Kupferki|pper ausgebildet, der an seinem einen größeren Umfang aufweisenden Ende eine ringförmige äußere Kontaktfläche 78 aufweist, die mit Gold oder Nickel plattiert sein kann. Das schmalere Ende des sich verjüngenden rohrförmigen Körpers 70 bildet die Außenhülse 74·. Eine Innenhülse 72 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ist in die Außenhülse 74 eingepaßt, und die beiden Hülsen sind zusammengedrückt. Der Innendurchmesser der Innenhülse 72 ist gleich oder etwas größer wie der Durchmesser eines Kernleiters 12 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung eines elektrischen Leitungsdrahtes 10, so daß der Kernleiter 12 im Gleitsitζ in die Innenhülse paßt. Die Länge der Innenhülse 72 ist so bemessen, daß sie ausreichend ist, um das freigelegte Stück des Kernleiters 12 zu enthalten. Eine Hülse 50 aus bei Hitze schmelzendem Isoliermaterial ist in dem kreisförmigen Spalt zwischen dem Kernleiter 12 und der Bohrwandung 7^- angeordnet und erstreckt sich über die Außenhülse ?4 hinaus in Richtung des elektrischen Leiters 10, um diesen abzustützen» Das Ende der Innenhülse 72 und der ICernleiter 12 sind bündig, und die Klemme wird mittels einer Elektrode (nicht gezeigt) verschweißt in der Art und Weise, die in bezug auf die Anschlußklemme 16 der Fig. 1 bis 5 beschrieben wurde. Der Schweißvorgang bewirkt die Bildung einer Schweißraupe W8 und diese kann abgedeckt werden, indem man eine Isolierkappe 80 über das freie Ende der Anschlußklemme einrasten läßt. Der Schweißvorgang bewirkt auch, daß das Material· der Isolierhülse 30 in einen Luftspalt 82 fließt, um den Zwischenraum zwischen der Außenhülse 74 und der.In-
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nenliülse 72 zu verschließen. Die so verschweißte Anschlußklemme kann wiederholt zum Einstecken in eine Buchse benutzt werden, wobei elektrischer Kontakt mit der Buchse mittels der Kontaktfläche 78 erfolgt „ Die Anschlußklemme kann dazu benutzt werden, elektrische Verbindungen zwischen, einem aus Kupfer und einem aus Kupfer oder Messing bestehenden Endverschluß, zwei aus Aluminium bestehenden Endverschlüssen oder einem aus Aluminium und einem aus Kupfex- bestehenden Endverschluß herzustellen.
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Patentansprüche:
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Claims (12)

  1. P a t ent a η s ρ r ü c h e
    1Λ Anordnung» "bestehend aus einem vollständig oder fast vollständig aus einem ersten Metall "bestellenden Leitungsdraht, der durch Schweißung mit einer Anschlußklemme verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Anschlußklemme (16, 40, 60, 70) ein Paar Hülsen (22, 24; 52, b4; und 72, 74) aufweist, von denen eine in der anderen positioniert und befestigt ist, wobei die Innenhülse (24 bzw. 54 bzw. 72) vollständig oder fast vollständig aus dem ersten Metall und die Außeniiülse (22 bzw. 52 bzw. 74) vollkommen oder fast vollständig aus einem zweiten Metall besteht und wobei der Kernleiter (12) in der Innenhülse (24 bzw* 54 bzw. 72) angeordnet ist, wobei das Leiterende mit dem Ende der Innenhülse (24 bzw. 54 bzw. 72) bündig abschließt, an welchem die Schweißstelle (¥i) gebildet wird.
  2. 2. Anschlußklemme für die Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Paar Hülsen (22, 24 und 52, 54), deren eine in der anderen positioniert und befestigt ist, wobei die Innenhülse (24 bzw. 54) vollständig oder fast vollständig aus einem ersten Metall und die Außenhülse (22 bzw. 52) vollständig oder fast vollständig aus einem zweiten Metall besteht und wobei ein Ende der Außenhülse (22 bzw. 52) mit dem Ende der Innenhülse (24 bzw. 54)» an dem die Schweißstelle (W) gebildet wird, bündig abschließt.
  3. 3. Anschlußklemme für die Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet' durch ein Paar sich in der", gleichen Richtung erstreckende Hülsen (72· und 7^), von
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    8AD ORfGiNAL
    denen eine zumindest teilweise in der anderen positioniert und befestigt ist, wobei die Innenhülse (7*0 vollständig oder fast vollständig aus einem ersten Metall und die 'Außenhülse (72) vollständig oder fast vollständig aus einem zweiten Metall besteht und wobei die Außenhülse (72) eine Kontaktfläche (78) auf v/eist, die von dem Ende der Innenhülse (74), an dem die Schweißstelle (W) gebildet wird, entfernt liegt.
    (t
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 bzw. Verb indungs kl emme nach Anspruch '2 oder 3» dadurch gekennzeich net , daß der Kernleiter (12) und/ oder die Innenhülse (24, 54, 72) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen.
  5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bzw. Verbindungsklemme nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenhülse (22, 52 und 74) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, vorzugsweiße Messing, besteht.
  6. ^ 6. Verbindungsklemme nach einem der AnsprücEe 2$ 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Außenhülse (22 bzw. 52) einstückiger, allgemein ebener Körper (18 oder 42) sich allgemein parallel zu der Außenhülse (22 bzw. 52) von dem Ende der Außenhülse (22 bzw. 52) erstreckt, das von der Schweißstelle (W) entfernt liegt, wobei ein Kontaktabschnitt (20, 44 und 62, 64) an oder nahe dem freien Ende des allgemein ebenen Körpers (18 bzw. 42) vorhanden ist.
  7. 7. Verbindungsklemme nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der allgemein ebene
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    Körper (4-2) sich allgemein in Verlängerung der Längsachse der Außenhülse (52) erstreckt und mit allgemein parallelen Seitenarmen (50) ausgebildet ist, die mittels Ansätzen (4-6, 4-8 und 66, 68) mit der Außenhülse (52) verbunden sind, und daß zwischen den Seitenarmen (50) zum Einführen einer Schweißelektrode (E) zu der Schweißstelle eine Öffnung vorgesehen ist.
  8. 8. Anschlußklemme nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der allgemein ebene Körper (4-2) mit parallelen Seitenarmen (50) ausgebildet ist, die mittels Ansätzen (46, 48) mit der Außenhülse (52) verbundden und von der Außenhülse (52) weggebogen sind, so daß der allgemein ebene Körper (42) parallel zu der Längsachse der Außenhülse (52) liegt.
  9. 9. Anschlußklemme nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß das von der Schweißstelle (W) entfernt liegende Ende der Innenhülse (24, 54) in Verlängerung in einen Abschnitt vergrößerten Innendurchmessers (28 bzw. 56) ausläuft zur Aufnahme des elektrischen Leitungsdrahtes (10).
  10. 10* Anschlußklemme nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß eine Hülse (30) aus "bei Hitze schmelzendem Isoliermaterial über dem Abschnitt vergrößerten Durchmessers (28, 56) angeordnet ist und sich über diesen hinaus erstreckt zum Angriff an dem elektrischen Leitungsdraht (10).
  11. 11. AaaehlMßklemm© nach einem der Ansprüche 6 bis 10, d adur eis gekennzeichnet, daß der
    909945/0983 BADOR1G1NAL
    Kontaktabschnitt als Buchse (62, 68) ausgebildet ist zum Kontakt mit einem Flachstecker.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch 1 mit einer Anschlußklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolierkappe (SC in Figuren 3 und 9) über die Schweißstelle (W) gepaßt wird.
    BAD
    ORIGINAL
    90934570983
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