DE1939722A1

DE1939722A1 - Anschlussklemme

Info

Publication number: DE1939722A1
Application number: DE19691939722
Authority: DE
Inventors: Sherlock Hugh Paul
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1968-08-12
Filing date: 1969-08-05
Publication date: 1970-07-16
Also published as: DE1939722C3; FR2015537A1; GB1254352A; NL6912265A; CH501320A; BE737387A; US3538240A; DE1939722B2

Description

DR.-ING. VON KREISLER DR.-ING. SCHONWALD DR.-ING. TH. MEYER DR. FUES DlPL-CHEM. ALEK VON KREISLER DIPL-CHEM. CAROLA KELLER DR.-I NG, KLÖPSCH

KÖLN 1, DEICHMANNHAUS

h. AUG. 'T₁QB

Sch-DB/ls

RAYCHEM CORPORATION, ^o Constitution Drive, Menlo Park, Californien 9^!ο25, USA

Ans chlußklerc.T.e

Die Erfindung betrifft eine Anschlussklemmenanordnung, insbesondere zur Herstellung elektrischer Verbindungen,

Zur Schaffung elektrischer Verbindungen zwischen Gruppen von elektrischen Leitern, z,B, Drähten, sind bereits

O zahlreiche mechanische Anschlußklemmen vorgeschlagen worden, die meist eine Art von federnder Kontaktmuffe zum. Erfassen des Endes eines geeigneten Anschlußsteckers verwenden, der an das Ende jedes Leiters angedrückt oder auf andere Weise an diesem befestigt ist. Der Druck des Federteiles der Muffe gegen den Stecker^verursacht eine Reibung zwischen ihren Flächen und bewirkt den elektrischen KonU'kt Muffenkontakte haben entweder nur ein Ende., so daß geeignete Verbindungen in der Vorrichtung ,Jeiiells

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zwischen zwei Muffen hergestellt werden oder sie sind Doppelrmffen und ermöglichen ihren eigenen elektrischen Kontakt ο Obwohl derartige Anschlußklemmen für viele Anwendungsgebiete ausreichen, sind sie nicht absolut zuverlässig, weil die von den Federzinken des Muffenkontaktes auf den Stecker ausgeübte Kraft häufig nicht genügt, um Kräften, z.B, Vibra.tionskräften, die den Leiter aus der Muffe ziehen wollen., zu widerstehen. Außerdem bieten derartige Anordnungen'denr Kontakt keinen Urngebungs schutz, so

daß besondere Vorkehrungen für einen derartigen Schutz ge- W troffen werden müssen.

Die Erfindung schafft eine Anschlussklemme zum Aufnehmen und Festhalten -von.Gegenständen/ die gekennzeichnet ist durch eine Leiste aus einem werkstoff mit elastischem ue-1.5 dächtnis, in der sich wenigstens eine Bohrung befindet, . - in deren.Nähe der Leistenwerkstoff sur Vergrößerung des . Eohrungsdurcliiressers verformt wurde, wobei der Werkst of Γ .allein durch Anwendung von Hitze eine Rückstellung erfährt, so daß der Durchmesser der Bohrung auf seinen ursprünglichen Wert zurückkehrt und durch in der Bohrung sicher gehaltene

Mittel sur mechanischen Kupplung wenigestens eines Clegenfe Standes.. ' -■ -

. D.ie Erfindung, schlägt außerdem ein Verfahren zurfHerstellung einer AnschlußkLeir.menanordnung vor, das die \ Kupplung eines oder mehrerer Gegenstände, ζ.B, mindestens

eines Steckers., an elektrischen Leitern, mit mechanischen Kupplungsteilen der vorbeschriebenen Anordnung und die - Erhitzung des Materials mit elastischem Gedächtnis in

Bohrungsnähe zur \ferursachung seiner Wärnieschrumpfung um Zo die Teile zu ihrem festen Einschluß umfaßt» ■"".',.

Mit "Material mit elastischem Gedächtnis" ist im vorliegenden Falle ein Werkstoff gemeint, aus dem ein Artikel

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mit Ther-iror-üekfederung hergestellt worden ist bzw« liergestellt werden kann,, d.fcu ein Artikel., der unter Hitze-UKd Druckeinwirteung aus einer ursprünglichen dimensional wärrr.estabilen.Form in eine dimensional wärir.einstabile Form übergeführt worden ist μηα der in der Lage ist,, allein bei Hitzeeinwirkung eine Rückstellung auf seine ursprungliche Form zu vollziehen, Derartige Materialien, die im allgemeinen als mit der Eigenschaft eines elastischen Oder plastischen Gedächtnisses ausgestattet bezeichnet werden,» sind zuraEeispiel durch die. USA-Patentschriften. 2 o27 962 und J o86 2*i2 bekannt,

Für die ei^findungsgemäße Anschlußklemme- kann jedes .therir.or-ückfedernde Material verwendet werden, "Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein Polymerisat., das zum Eeispiel durch Bestrahlung oder chemische Behandlung vernetzt wurde» Unter diesen vernetzten Polymeren seien beispielsweise folgende erwähnt: vernetzte Polyolefine; vernetzte Polyvinylchloride; vernetzte Polyvinylidenhalogenide, z.B. vernetztcs Polyvinylidenfluorid; vernetzte Äthylen- yinylacetat-Copolymere;-vernetzte Äthylen-Kthylacrylat-Copoiyirere und vernetzte Polyamide,, Nicht kristalline Poly-, lr.erisatej z.B. Polyurethane und lonomere sind ebenfalls geeignete Haterialien mit elastischem Gedächtnis' wie auch Elastomere. , z.B. Silikongummi= .. " ■ ■ ' ■

. Zvreckmlißig wird die mechanische Kupplung in der Eohrung dadurch festgelegt,, daß der Werkstoff in der Nähe der Eohrung erhitzt wird, damit er sich teilweise rückstellt und die eingelagerten Teile umschließt»

Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, daß die Jo Kupplungskrltfte zwischen der mechanischen Kupplung und dem Gegenstand...durch die die Bohrung auf ihren Ursprung- ' liehen Durchmesser zurückführende Rückstellung des

- Materials mit .elastischem Gedächtnis erhöht'werden..-'Zweckmäßig ist. die mechanische Kupplung als Klemmvorrichtung, ZoBo als Kontaktmuffe, ausgebildet-

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform' der Erfir.-dung weist die Anochlußklemmenanordnung mehrere Dcprelrr.uffen auf, die. in Bohrungen einer Leiste aus wänrerüeksteilfähigem Material eingebettet sind. Die Federkräfte ■ ' der Muffen reichen aus, um die Stecker, die an den ver- ' sch.iedenen Leitern befestigt; sind, festzuhalten bis die Verdrahtung beendet und überprüft ist.- Die Leiste kann dann einer Wärrr.eschrumpfung unterworfen werden,, damit die Feder-zinken, der Muffen zur Hervor ruf ung eines ausgezeichneten^ elektrischen Kontaktes fester gegen die Stecker anliegen und damit der außerhalb der Muffe befindliche Teil jedes Steckers durch Hintergreifen sicher- erfaßt und an einem Herausziehen aus der Leiste gehindert wird, Das Polymerisat, aus-₌ dem die Leiste hergestellt ist, bietet einen guten Umgebungsschutz, weil es die elektrische Ver-. bindung vollständig einkapselt„ Die Vorrichtung besitzt

2o. außerdem den Vorteil, daß sie erhitzbar ist und eigenartig gestaltet -werden kann, so daß sie in ungleichmäßig ausgebildete Räume einbaubar ist. Obwohl.die.Leiter unter normalen Betriebsbedingungen nicht herausgezogen werden können ist dies gewunschtenfalls möglich, indem die Klemmleiste nochmals erhitzt wird, so daß das Leistenmaterial nur mit* seiner. Elastizitätskraft, gegen die Stecker druckt und- ihre Entfernung mit nur geringfügig größerer Anstrengung erlaubt als sie vor der Wärmerückstellung der Leiste erforderlich gewesen wäre,.

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Einige Ausführungsformen, der erfindungsgernk'ßen Anschluß-, klemire vrerden anhand in der Zeichnung, dargestellter Beispiele nachstehend, erläutert»

Es zeigen:

Pig' 1 eine schaubildliche Ansicht einer Leiste aus therrr.oruckfeaerndem Material mit einer charakteristischen

Fir» 2 einen Querschnitt längs der Linie -2-2 der.Fig. 1;

Fig- 3 einen .Querschnitt ähnlich. Fig, 2 jedoch nachdem, .'.ο Cs ζ Material teilvreise um Kerne geschrumpft ist;

Fig, 4 einen Querschnitt ähnlich Fig, 2, woLei jedocli die An'sehlußi:.! emire bereit ist, zv/ei Stecker aufzunehrr.enj

" Fig 5 einsn Querschnitt, der erfindungsgemäiieri Anschluß-

klerr.L-.e nach Einsetzen der Stecker und Rückstellung des \5 Kai erialr;j . ' ..-"..

l^;ip,> 6 einen Querschnitt einer weiteren Aus!ührungsform G in er; Anschlußklemme mit teilv/eise in diese eingesetzten

-■'ig- 7 einen Querschnitt der Vorrichtung gemäß Fig-, 6 -nach So Einsetzen der ,"teeker und nach Rückstellung den Materials.

'\fiiülM IiPj. ) weist ein L'lock bzw-, eine Leiste Io ι -us vei¹-i'iOvZtfeK ι οi./rr.erisaten mehrere den '['eil völlig durchsetzen- ■',^r-. : ■r:r-.i!if./in 11 auf, - ■ . '

,;i^f; r.'Oivi ^T;r/.a "i L kennen zumEeispiel elngeforn-f- und oodann ^'i \υ;-·ο1ι Erh.i t/zcri" des vernetzten Pol/pier ixat^i; ücer ,reinen

■.■.■"■",■ - .6·. .

kristallinen Schmelzpunkt jeweils aufgeweitet werden, - woraufhin eine.Stahlstange eingeführt--wird, deren Durchmesser größer als derjenige der⁷ ursprünglichen Bohrung ist ο Nach Erkalten der Teile werden die Stangen herausgenommen. Das Material um die Bohrungen ist auf diese, Welse wärmeschrumpfbar gemacht worden»

In jeder Bohrung 11 der. Leiste Io befindet sich eine . Doppe.lü.uffe 12., die in herkömmlicher V/eise, gestaltet sein kann,'. z,B° als Rohr aus Kupfer oder anderem Metall,- das ■ an jedem Ende geschlitzt ist, um Eederzinken zu bilden, die zur Schaffung einer elliptischen Öffnung g.egenein-. . '."" "'"snder-geclrüelct-sand;; Die Muffe 12 kann in weiterer Aus- ■-."

gestaltung ein an beiden Enden geschlitztes Rohr sein; . . dessen Zinken jedoch nicht vor der Warmesehrumpfung der Leiste Io gegeneinandergedrückt 'werden bzw-, dessen Zinken : . . zur Schaffung eines konischen Eintrittes auseinanderge-. spreizt sind. Damit die Leiste die Muffe 12 festhält und ■-. Pino Anschlagschurter für die Steckerkontakte aufweist,

. .jind In jedes Ende der Bohrung 11 Dorne 13 und 14 einge- 2o: setzt (Pig. 3), Der Durchmesser der Enden der Dorne IJ und l4 ist groß genug/ um die Zinlcen der Muffe 12 zu "■'■'. trennen, so daß eine Teilrückstellung der Leiste -Io sie . nicht soweit zusammendrückt, daß anschließend die Steekei¹-kontakte nicht mehr .-eingeführt werden können, Die Leiste

Io wird sodann über ihre Ruckstellteniperatür erhitzt, so

.um ■■-."-''
daß ςΐas Material/die Dorne und die Muffe. 12 ..schrumpf t,. .

Kenn nach Abkühlen des Teiles die Dorne I^ und ll· her-.ausgenommen' worden sind, verbleibt die Doppelir.uffe 12 fest in der Mitte der Bohrung 11, Nach Entfernend der Dorne schrumpfen die. Bohrungen noch etwas und die anfängliche Spreisungder Zinken durch die Dorne-muß für die Ermöglichung, dieser zusätzlichen Schrumpfung ausreichen., Der sich ergebende Aufbau ist in Eige 4 gezeigt» Es ist ^

- ?.■■■-"

ersichtlich/ daß der Mittelteil der Muffe 12 von dem Material der Leiste Io fest umgeben ist., während die Zinken von der Wand abstehen, so daß sie die Steekerkontakte .aufnehmen können.

Die Anschlussklemmenanordnung ist nun aufnahmebereit, für die Stecker 16 und IJ, die den Abschluß der Leiter l8 bzvr,- 19 bilden. Diese Stecker haben ein abgeschrägtes vorderes Ende 2o zur Erleichterung der Einführung sowie hinter der Abschrägung einen Ringabschnitt 21= Außerdem v;eisen sie einen Anschlagkragen 22 auf. Die Stecker 16 ij und 17 werden so weit in die Bohrung 11 eingeführt bis der Kragen 22 gegen die Zinkenenden 15 anliegt und sie. von den Zinken 15 festgehalten vrerden/'die während der Steckereinführung auf den Abschnitt 21 eine Federwirkung" "--

ausüben, ■ . ■ .

Nachdem alle Leiter eingesetzt worden sind und der Stromkreis auf die richtige Verlegung der Leitungen überprüft worden ist,, viird die Leiste Io nochmals über ihre RUcIc- *steiltemperatur erhitzt. Dres bewirkt.,, daß das die Bohrungen 11 in der Leiste Io umgebende ,Material völlig auf die Kontakte aufschrumpft und die Federzinken dicht an die Stecker preßt. Die Rückstellkraft hilft bei der Schaffung eines guten elektrischen Kontaktes» Die Stecker können nicht herausgenommen werden,,- weil das Material der Leiste Io den Kragen des Steckers hintergreift und in Auskehlungen 2p eindringt, die zu diesem Zv;eck an dem Stecker vorgesehen sind» Der Endaufbau geht aus Figo 5 hervor« Für einen Fachmann ist ersichtlich, daß eine richtige Auswahl des Materials für die Leiste Io eine Feuchtigkeitsabdichtung um die Stecker hervorruft oder geuünschtenfalls nur eine Feuchtigkeitssperre bzw, überhaupt keine Dichtung bewirkt", " ...

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Wenn das Material der Leiste Io durch Therir.orückfederung die Stecker l6 und 17 umgibt, können sie nur-sehr schwer herausgezogen werden und daher ist die Anschlußklerfiir.enanordnung äußerst widerstandsfähig gegen eine Zerstörung der elektrischen Kontakte durch Vibration oder andere äußere .Kräfte, Außerdem schafft sich die Anschlußklemme selbst ihren eigenen Urngebungsschutz. Wenn die Stecker herausgenommen werden sollen,, kann dies nach Erhitzen der Leiste lo. oberhalb der-Rückstellternperatur ihres Werkstoffes geschehen, Hiernach drückt nur noch die ' elastische Kraft des Materials gegen die Stecker., so daß ' sie mit nur geringfügig größerer Anstrengung herausgenom;i:en vrerden können als sie vor der Rückstellungder Leiste Io .erforderlich gewesen wäre.. Es liegt auf der . Hand, daß die Leist.e Io jVede gewünschte Gestalt, annehrr.en kann-j so daß die Änschlußklemmenanordnung äußerst viel- seitig ist: Die Steckerform und'.die Art der Muffe können _

.. ebenfalls zur Anpassung an jeden einzelnen Anvrendungs-zvre.ck verändert vrerden^ .'

Eine v;eitere Ausgestaltung von .Stecker und Muffe ist in den Figy.6 und 7.dargestellt - Jn diesen Figuren ist die ' ■_■ Muffe 25 mit nach außen gerichteten Zinken 26 ausgestattet, . die eine konische öffnung für den Stecker- 29 darstellen= Die Zlnlcen 26 weisen eine Nase 27 auf,, die mit einer im Stecker 29 ausgebildeten Rille 28 zusammenuirkt> Der

. Stecker'29 ist außerdem mit-einem Kragen Jo Yersehen, . der zur Begrenzung des Steckers gegen die Zinkenenden anliegt-. Das Bild der Anordnung nach der Rückstellung ist in Fig 7 wiedergegeben. .."■ - -

Eine solche Klemmleiste wurde beispielsweise so-"herge-

stellt, daß auB einer Platte von etwa 4,8 mm (0,168 inch) "■:"■■. Dicke aus ehemisch vernetzten! Polyolefin ein 25,4 rr.m.

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(1 inch) breiter Streifen geschnitten wurde, In einem Abstand von etwa 9^5 mrn (o,j575 inch) wurden sodann über die Breite des Streifens mit einem 1,6 mm (ο,οβ2 inch) -Bohrer Bohrungen angebracht.. Sodann wurde das Material über den -kristallinen Schmelzpunkt erhitzt und die Bohrungen wurden jeweils durch Einsetzen einer Stahlstange von 5j9 ^■■■'- 'o, V5o inch) Durchmesser aufgeweitet. Kach Erkalten der Teile wurden die Stangen herausgenommen und jeweils durch einen zweiteiligen., die Muffen tragenden, abgestuften Dorn mit einem äußeren Durchmesser von etwa 2j3 mm -O₃'.loo inch) ersetzt= Die Anordnung wurde nochmals erhitzt, damit; das Material auf die Dorne schrumpft, Y.e.cri dem Erkalten sind- die Dorne entfernt und die Boppelmufi'en in der Leiste zurückgelassen worden.. Jede Muffe wurde cuz einem etwa ο,25 rrm ^ο,οΐο Inch} -Eerylliuni-ICupforrohr hergestellt, das eine Länge von 12,7 rnm =Oj5oo inch) und einen inneren Durchmesser von etwa 2,8 mm Ό,ΐοο inch; hi-tte Das Rohr vfurde an jedem Ende auf der dem gebildeten Fi and entgegengesetzten ,J ei te ^,8 mm

Zo ⁽o,lcH iric-h) tief und etwa o,^l\- rrm fo,0.1.5 inch) breit eingeschlitzt Im übrigen wurde aus dor Mitte des-Rohres ein .J f.-ο ic herausgenommen., um eine maximale Federwirkung jeder Zinke zu gewährleisten Sodann wurden die Stecker eingeführt und das Material nochmals über seine Hüekstelltemperatur erhitzt/ damit es in der vorher beschriebenen Art auf die Stecker und die Muffe aufschrumpft,

- Io

Claims

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A η s ο r α ehe

l) Anschlußklemme zvrn Aufnehmen und Festhalten' von Gegen- standen, insbesondere zur Verbindung von Leitungen, vorzugsweise elektrischen Leitern oder dgl,, d a durch ge. kennseich net, daß aijs einem Werkstoff mit elastischem Gedächtnis eine Leiste (Io) mit mindestens einer Bohrung (U) gefertigt ist, μ . in der eine mechanische Kupplung (12; 25) sum Anschluß v;enigstens eines Steckers (l6, YJ; 29) oder dgl, durch Warmeschruiripfung (Therir.orückfeder-ung) des Leistenlraterials unverschiebiich eingebettet gehalten ist*

2» Anschlußklemme nach Anspruch 1, .' da d ir r c h g e k e η η ζ e χ c h η e fc , daß die mechanische Kupplung (12;- 25) durch Teilv/ärir.eschrumpfung des. Materials in Bohrungsnähe in der Bohrung (11) fixiert ist,

- J)« -Anschlußklemme .nach Anspruch! oder 2, d a d u r c. hg e Ic e η η ζ eic h η. e t ., daß die Bohrungslk'nge de_tr Leistenbreite entspricht, und daß die !r.echaniselie, P Kupplung .(12;. .25-) »vlt sv;ei Enden ausgestattet ist, von

denen jedes einen Stecker (Id., -Y'i 29) oder dgl, mechanisch erfaßt-

. h; Anschlußklemme nach den Ansprüchen 1 bisö, d a . d u r c h g,e- k e η η ζ e i c h n.e t , daß ^:die mechanische Kupplung (12; 25) als Klemmvorrichtung ausgebildet ist. -..'■ -

AnSGhlußklemme-'nach Anspruch 4, dad u r-c h ge-. k e η η ζ e i c h η e t , daß die -Klemmvorrichtung ein rohrförmiges metallisches Element mit flexiblen, einwärts ge;.iteilten KXemmteilen (15,, 26) ist=,

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6= Anschlußklemme" rrach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e' k e η η ζ ei c h η e t , daß die Klemmvorrichtung als Doppelffiuffenkontakt ausgebildet ist=

7- Anschlußklemme nach den.--Ansprüchen 1 bis 6, d a d-u r c h g e-.k e η η ζ e i e Ii η e t , daß die Leiste (Iq) mehrere Bohrungen (11) aufweist.

Anschlußklemme nach den Ansprüchen 1 bis J, dadurch g e k e η η ζ e- i c h η e t , daß die Kupplungskräfte zwischen der-mechanischen Kupplung und den Steckern durch die die Bohrung (11)auf ihren ursprünglichen Durchmesser zurückführende Rückstellung des Materials mit elastischem Gedächtnis erhöht* werden« --*--

9· Verfahren zur Herstellung einer Anschlußklemme nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch g e k e η η - zeichne t ₃ daß jede Bohrung (11) der Leiste "(lo) nach Erhitzung aufgeweitet,, abgekühlt, mit einer - Kupplungsmuffe (12;" 25) bestückt und wenigstens im Bereich der Bohrung über den kristallinen Schmelzpunkt des Le ist envrerks t off es erhitzt wird, wobei die Therir.orückfeder-ting des Werkstoffes eine Rückstellung der Bohrung (11) auf ihren ursprünglichen Durchmesser und damit ein Festklemmen der Kupplungsmuffe in der Bohrung bewirkt,

Io» Verfahren nach Anspruch 9, da d ure h g e k e η. η -' zeichnet, daß wenigstens in ein Ende des festsitzenden Kupplungselementes ein Stecker oder dgl» eingeführt und die gesamte Anordnung nochmals über den kristallinen Schmelzpunkt des Leistenvrerkstoffes erhitzt wird.

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