DE2150732A1

DE2150732A1 - Elektrischer Verbinder

Info

Publication number: DE2150732A1
Application number: DE19712150732
Authority: DE
Inventors: Frey William George
Original assignee: Thomas and Betts Corp
Current assignee: ABB Installation Products Inc
Priority date: 1970-10-26
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1972-04-27
Also published as: US3728665A; JPS5330189U; CA939032A; DE2150732B2; DE2150732C3; GB1371208A; DE7138545U; AU3466271A; NL7114759A; FR2113282A5; AU445957B2; BE774354A; SE387780B

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD ■ Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 11₀ Oktober 1971 vA//Name d. Anm. Thomas & Betts

Corporation

Elektrischer Verbinder

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder und hauptsächlich auf einen elektrischen Verbinder, der für isolierte und nicht-isolierte elektrische Leiter aus Kupfer, Aluminium und anderen gewöhnlich benützten elektrisch leitenden Materialien verwendbar ist, die verschiedene Querschnittsformen aufweisen.

Die bekannten elektrischen Verbinder bestehen aus einer an' eine entsprechend gestaltete Kupplungseinrichtung angrenzenden Einrichtung, die mit einem Leiter in Eingriff kommt, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Verbinder und dem angrenzenden Ende eines Leiters herzustellen. Wenn der Leiter mit Isoliermaterial überzogen war, wie zum Beispiel mit einem Kunststoffüberzug oder dergleichen, war es im allgemeinen notwendig, einen Teil der Isolierung von demselben zu entfernen, um einen nicht-isolierten Teil zu erhalten, der mit der mit dem Leiter in Eingriff kommenden Einrichtung des Verbinders in Eingriff kam, welche wahlweise so bemessen war, um den nicht-isolierten Teil des Leiters aufzunehmen, während der Eintritt des angrenzenden isolierten Teils in die Einrichtung beschränkt war. Falls der Leiter mit einem verhältnismäßig dünnen Überzug aus Isoliermaterial versehen war, wie es bei den derzeit erhältlichen isolierten Leitern im allgemeinen der Fall ist, war die mit dem Leiter in Eingriff kommende Einrichtung nur ungenügend verengt, um die versehentliche Aufnahme mindestens eines Teils des isolierten Teils des Leiters in dieselbe zu verhindern, was eine mangelhafte elektrische Verbindung zwischen dem Verbinder und dem angrenzenden Leiter ergab, die nach der Vereinigung im all-

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gemeinen nur äußerst schwierig festzustellen war.

Die zunehmende Verwendung von Aluminiumleitern hat weitere Probleme auf diesem Gebiet ergeben, indem sich ein zäher, nichtleitender Oxydüberzug fast augenblicklich auf der Oberfläche des Leiters zu bilden trachtet, der die Unversehrtheit einer elektrischen Verbindung ernstlich beeinträchtigt. Versuche, eine angemessene Verbindung durch Entfernung des Oberflächenoxydüberzuges vor dem Eingriff mit dem mit dem Leiter in Eingriff kommenden Teil eines Verbinders zu erhalten, waren im allgemeinen nicht erfolgreich, weil sich entweder vor der Vereinigung ein weiterer Oxydfilm bilden würde oder die sich ergebende Verbindung ungenügend sicher wäre, um einen permanenten luftdichten Eingriff zwischen dem mit dem Leiter in Eingriff kommenden Teil des Verbinders und der angrenzenden Aluminiumoberfläche zu gewährleisten. Es sind verschiedene Verfahren angewendet worden, um einen für isolierte Kupferleiter oder Aluminiumleiter benutzbaren geeigneten Verbinder zu entwickeln, der bei einer Ausführungsform einen mit dem Leiter in Eingriff kommenden Teil verwendete, welcher vorstehende Zähne oder Lochteile aufwies, die in die Isolierung oder in den 6y Oxydüberzug eindringen und mit dem angrenzenden leitenden Teil des Leiters in Eingriff kommen konnten. Mit solchen Vorrichtungen konnte jedoch keine genügend zuverlässige elektrische Verbindung hergestellt werden, weil der bekannte Stand der Technik nur eine empirische Ausbildung oder Anordnung der Zähne oder Lochteile auf der mit dem Leiter in Eingriff kommenden Einrichtung ermöglichte, so daß sich entweder ein ungenügender Eingriff ergab, um eine angemessene elektrische Verbindung zu gewährleisten, oder ein zu starkes Eindringen erfolgte, das den Leiter mindestens teilweise abzutrennen trachtete, was in beiden Fällen ein mechanisches Versagen und eine Überhitzung der Verbindung zur Folge hatte* Außerdem wird im allgemeinen der Verwendung solcher Vorrichtungen in Verbindung sowohl mit massiven als auch mit Litssnlaltern ungenügende Beachtung geschenkt, sowie den verschiedeneil dasit ver-

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bundenen Problemen, die sich hinsichtlich des Bruchwiderstandes, der optimalen Eindringtiefe und der optimalen Kontaktfläche ergeben.

Die Erfindung ist auf einen verbesserten elektrischen Verbinder gerichtet, der die oben hinsichtlich der bekannten Vorrichtungen angegebenen Beschränkungen überwindet, indem eine rechnungsmäßig bestimmbare Vielzahl von wahlweise bemessenen Lochteilen vorgesehen wird, die wirksam auf einem Basisteil angeordnet sind und in einen angrenzenden Leiter eindringen können, was eine elektrische Verbindung zwischen denselben ergibt, die leistungsfähiger, wirksamer, sicherer und zuverlässiger ist, als die durch bekannte Vorrichtungen hergestellte Verbindung. Jeder der Lochteile kann durch eines von mehreren entsprechenden Verfahren geformt werden, wie zum Beispiel durch Ausschneiden, Drücken oder Verformen eines Abschnitts des Basisteils, auf dem die Lochteile angeordnet sind. Jeder der Lochteile besteht im allgemeinen aus einem ersten Abschnitt, der an den Basisteil angrenzt und so bemessen ist, daß derselbe entweder mit dem isolierten Teil eines angrenzenden Leiters in Eingriff kommt oder den Abstand zwischen dem Basisteil und der angrenzenden leitenden Oberfläche eines nicht-isolierten Leiters überbrückt, sowie aus einem zweiten AbsKchnitt, der mit dem ersten Abschnitt im wesentlichen kolinear ist und sich von demselben erstreckt, sowie der wahlweise so bemessen ist, um einzudringen und dann eine vorherbestimmte Leiterkontaktfläche zu bilden, welche im allgemeinen durch die Oberfläche desselben bestimmt wird. Die Leiterkontaktfläche, die durch die Oberfläche des zweiten Abschnitts bestimmt wird, ist bei einer Ausführungsform so bemessen, daß sie mindestens gleich der Querschnittsfläche des mit demselben in Eingriff kommenden Leiters ist, so daß -der erforderliche elektrische Kontakt zwischen denselben sichergestellt ist, während die Eindringtiefe der Lochteile innerhalb einer vorherbestimmten Fläche einschränkend bemessen ist, um eine mechanische Beschädigung des Leiters zu

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hindern. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Dimensionen der Lochteile so bemessen, daß eine Leiterkontaktfläche gebildet wird, welche mindestens gleich ist der Fläche des unmittelbar angrenzenden Basisteils, auf dem die Lochteile angeordnet sind, so daß sich eine Gesamtkontaktfläche mit dem leitenden Teil eines isolierten Leiters ergibt, die zum Oberflächenbereich desunfaßten leitenden Teils im wesentlichen äquivalent ist, wobei die Anzahl der Lochteile und die Eindringtiefe leicht berechenbar und bestimmbar sind. Verschiedene Formgebungen des Verbinders können vorgesehen werden, um seine Anpaßbarkeit für die Verwendung in Verbindung mit runden, flachen oder viereckigen Leitern aus Kupfer, Aluminium oder anderen gewöhnlich verwendeten leitenden Materialien zu ermöglichen. Jede Ausführungsform weist spezifisch bestimmbare, sowie in vo-erherbestimmter Weise bemessene und angeordnete Lochteile auf, um einen optimalen elektrischen und mechanischen Eingriff mit einem zugehörigen Leiter sicherzustellen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Ausbildung eines verbesserten elektrischen Verbinders.

Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines verbesserten elektrischen Verbinders für die Verwendung sowohl mit massiven als auch mit Litzenleitern aus Kupfer, Aluminium und anderen gewöhnlich verwendeten leitenden Materialien.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines verbesserten elektrischen Verbinders, der rechnungsmäßig bestimmbare Lochteile aufweist, die so angeordnet sind, daß sie einen optimalen elektrischen Kontakt zwischen dem Verbinder und einem zugehörigen Leiter herstellen.

Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines verbesserten elektrischen Verbinders, der für die Verwendung mit unabgestreiften elektrischen Leitern bestimmt ist.

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Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines verbesserten elektrischen Verbinders, der rechnungsmäßig bemessene Lochteile aufweist, welche so angeordnet sind, daß sie in den leitenden Teil eines angrenzenden isolierten Leiters eindringen, um einen optimalen elektrischen und mechanischen Eingriff zwischen denselben herzustellen.

Die Erfindung betrifft somit einen verbesserten elektrischen Verbinder, der eine rechnungsmäßig bestimmbare Anzahl von entsprechend geformten, im allgemeinen aufrechten Lochteilen aufweist, welche wahlweise auf mindestens einer Oberfläche eines Basisteils angeordnet und wahlweise so bemessen sind, daß sie eine vorherbestimmte, genügend große Kontaktfläche zwischen dem mit dem Leiter in Berührung kommenden Abschnitt jedes Lochteiles und dem leitenden Teil eines angrenzend angeordneten isolierten oder nicht-isolierten Leiters herstellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen zeigt:

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht eines bekannten elektrischen Verbinders in Eingriff mit einem isolierten Leiter,

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung,

Fig. 3 eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine schaubildliche Ansicht noch einer andren Ausführungsform eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung,

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Fig. 5 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung,

Fig. 6 eine schaubildliche Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung in Eingriff mit einem im wesentlichen viereckigen Leiter,

Fig. 7 eine schaubildliche Ansicht noch einer anderen Ausführungsform eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung für die Verwendung in Verbindung mit einem Paar verhältnismäßig flacher Leiter,

Fig. 8 eine schaubildliche Ansicht eines Segments des Basisteiles eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung,

Fig. 9 eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Segments des Basisteils eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung,

Fig.10 eine schaubildliche Ansicht eines Lochteils, der für den Verbinder gemäß der Erfindung verwendbar ist,

Fig.11 eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Lochteils, der für den Verbinder gemäß der Erfindung verwendbar ist,

Fig.12 eine schaubildliche Ansicht noch einer anderen Ausführungsform eines Lochteils, der für den Verbinder gemäß der Erfindung verwendbar ist,

Fig.13 eine schaubildliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Lochteils, der für den Verbinder gemäß der Erfindung verwendbar ist,

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Fig.14 im Schnitt eine Seitenansicht, welche den Eingriff zwischen den Lochteilen eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung und eines umschlossenen isolierten Leiters veranschaulicht,

Fig.15 im Schnitt eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Lochteile eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung, welche deren Eingriff mit einem angrenzenden isolierten Leiter veranschaulicht,

Fig.16 im Schnitt eine Seitenansicht der Lochteile eines bekannten elektrischen Verbinders, welche in den leitenden Teil eines angrenzenden isolierten elektrischen Leiters eindringen,

Fig.17 einen Querschnitt des Basisteils und der angrenzenden Lochteile eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung im Eingriff mit einem im allgemeinen runden Litzenleiter.

In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

In Fig. 1 ist ein gewöhnlich verwendeter bekannter elektrischer Verbinder 30 dargestellt, der angrenzend an das eine Ende einen mit dem Leiter in Eingriff kommenden Teil 32 und angrenzend an das andere Ende einen Kupplungsteil 34 aufweist. Der mit dem Leiter in Eingriff kommende Teil 32 des Verbinders 30 ist wahlweise so bemessen, daß angrenzend an den Kupplungsteil 34 ein in diametraler Richtung eingezogener Teil 40 gebildet wird, der das blanke Ende 38 eines isolierten, im allgemeinen runden Leiters 36 aufnimmt. Der restliche Teil 42 des mit dem Leiter in Eingriff kommenden Teils 32 ist in diametraler Richtung erweitert, um in der dargestellten Weise einen Teil des unabgestreiften isolierten Leiters 36 aufzunehmen, so daß gewünschtenfalls

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eine teilweise Beseitigung von Eigenspannungen bewirkt wird. Wenn die den leitenden Teil 46 des Leiters 36 umgebende Isolierung 44 verhältnismäßig dünn ist, wie es bei den derzeit erhältlichen isolierten Leitern im allgemeinen der Fall ist, besteht eine große Wahrscheinlichkeit, daß ein Teil des unabgestreiften isolierten Leiters versehentlich in den eingezogenen Teil 40 des Verbinders 30 eintritt, wodurch ein richtiger Eingriff zwischen dem leitenden Teil 46 des Leiters 36 und dem Verbinder 30 verhindert wird, was eine ungenügende elektrische Verbindung zwischen denselben ergibt, wie in Fig. 1 deutlich gezeigt ist.

In den Figuren 2, 3, 4, 5» 6 und 7 sind verschiedene Ausfüehrungsformen eines gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Verbinders dargestellt«

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist der elektrische Verbinder 48 eine Vielzahl von Lochteilen 50 auf, die wahlweise auf dem im allgemeinen bogenförmigen Basisteil 52 des Verbinders 48 angeordnet sind und die in den leitenden Teil eines (nicht dargestellten) Leiters eindringen können. Der Verbinder 48 weist einen Kupplungsteil 54 auf, der sich vom Basisteil 52 weg erstreckt und der an einem (nicht dargestellten) weiteren Teil mittels eines Zapfens oder dergleichen befestigt werden kann, welcher durch eine Öffnung 56 im Kupplungsteil 54 eingeführt wird.

In Fig. 3 ist ein elektrischer Verbinder 58 dargestellt, der eine Vielzahl von Lochteilen 60 aufweist, welche wahlweise auf einem Basisteil 62 angeordnet sind und sich ähnlich wie in Fig. 2 nach innen erstrecken, wobei sie sich jedoch durch eine besondere Anordnung unterscheiden. Die Lochteile 60 des elektrischen Verbinders 58 sind wahlweise so angeordnet, daß sie im wesentlichen zwei in der Längsrichtung getrennte Gruppen bilden, um den Eingriff mit vorherbestimmten Teilen eines angren-

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zenden Leiters zu ermöglichen, der von dem Basisteil 62 des Verbinders 58 aufgenommen werden kann. Vom Basisteil 62 weg erstreckt sich ein Kupplungsteil 64, der mit einer kabelschuhartigen Kupplungseinrichtung 66 versehen ist, welche keinen Teil der Erfindung bildet, sondern nur ein bequemes Mittel zum Kuppeln des Verbinders 58 mit einem (nicht dargestellten) weiteren Teil ist.

In Fig. 4 ist eine abgeänderte Ausführungsform eines elektrischen Verbinders 68 dargestellt, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Der Verbinder 68 weist eine Vielzahl von Lochteilen 70 auf, die wahlweise auf einem Basisteil 72 angeordnet sind und in die leitenden Teile von zwei oder mehr (nicht dargestellten) Leitern eindringen können, von denen jeder isoliert oder nicht isoliert sein kann, so daß eine wirksame starre Laschenverbindung zwischen den Leitern gebildet wird.

Wenn zwei oder mehr verhältnismäßig flache Leiter einzeln gekuppelt werden sollen, kann vorteilhaft der in Fig, 5 dargestellte elektrische Verbinder 74 verwendet werden,, Der Verbinder 74 weist einen schlangenförmigen Basisteil 76 auf, der wahlweise so geformt ist, daß ein Paar von im Abstand liegenden, den Leiter aufnehmenden Ausnehmungen 78, 78' gebildet wird. In jeder der Ausnehmungen 78, 78' sind Lochteile 80 einander gegenüberliegend und wahlweise so angeordnet, daß sie in einen angrenzenden, im wesentlichen flachen (nicht dargestellten) Leiter eindringen, der in jede der Ausnehmungen 78, 78· eingeführt ist, so daß der getrennte Eingriff des Verbinders 74 mit jedem Leiter ermöglicht wird, wobei der Basisteil 76 den elektrischen Verbindungsweg zwischen denselben herstellt.

In Fig. 7 ist ein elektrischer Verbinder 82 dargestellt, der dem Verbinder 74 der Fig. 5 ähnlich, aber so ausgebildet ist, daß eine Laschenverbindung zwischen benachbarten, im wesentlichen flachen Leitern 84, 84· erhalten wird, die einander über-

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deckend innerhalb des Basisteils 86 des Verbinders 82 und direkt angrenzend an eine Vielzahl von wahlweise bemessenen Lochteilen 88 angeordnet sind, welche sich vom Basisteil 86 nach innen erstrecken und auf demselben in einer vorherbestimmten Weise verteilt sind.

Der Verbinder 48 der Figur 2 kann abgeändert werden, um den in Fig. 6 dargestellten Verbinder 88 zu erhalten, der eine elektrische Verbindung mit einem im wesentlichen viereckigen Leiter 90 herstellt. Ein Teil des Basisteils 92 des Verbinders 88 ist in Fig. 6 weggeschnitten, um einige der wahlweise bemessenen Lochteile 94 zu zeigen, die auf dem Basisteil angeordnet sind und in den leitenden Teil des Leiters 90 eindringen bzw. mit demselben in Eingriff kommen können.

Bei jeder der vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 2, 3, 4, 5, 6 und 7 beschriebenen Ausführungsformen wird im allgemeinen eine Verbindung zwischen dem Verbinder und einem angrenzenden Leiter hergestellt, indem der Basisteil des Verbinders mit genügender Kraft gegen die angrenzende Oberfläche des Leiters angedrückt wird, um die Lochteile des Verbinders in innigen Eingriff mit dem leitenden Teil des zugehörigen Leiters zu bringen, wobei jeder Lochteil wahlweise bemessen ist, um in eine vorherbestimmte Tiefe des Leiters einzudringen, wie nachstehend noch genauer beschrieben wird.

In Fig. 8 ist eine Vielzahl von wahlweise bemessenen Lochteilen 96 dargestellt, die gemäß der Erfindung in einer vorherbestimmten Ordnung angrenzend an einen Teil eines Basisteils 98 angeordnet sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Lochteile in einem im allgemeinen regelmäßigen Rautenmuster angeordnet, was eine vorherbestimmbare Reihe von abwechselnden lochenden und nicht lochenden Bereichen ergibt, welche den erforderlichen elektrischen und mechanischen Eingriff mit einem" (nicht dargestellten) angrenzenden Leiter bewirken können.

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Die in Fig. 8 dargestellte Anordnung der Lochteile 96 kann abgeändert werden, um ein Mister zu erhalten, das dem in Fig. 9 gezeigten ähnlich ist, gemäß welcher die Lochteile 96 auf einem Teil eines Basisteils 100 in im allgemeinen im Abstand liegenden, parallelen Reihen in schräger Winkelbeziehung zur Längsachse desselben angeordnet sind. Obwohl nur zwei Muster dargestellt sind, soll die Erfindung selbstverständlich nicht auf dieselben beschränkt sein. Verschiedene andere Muster und Anordnungen von wahlweise bemessenen Lochteilen auf einem zugehörigen angrenzenden Basisteil können verwendet werden, um die erforderliche elektrische und mechanische Verbindung mit einem angrenzenden Leiter zu bewirken, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

In Fig. 10 ist ein wahlweise bemessener Lochteil 102 eines elektrischen Verbinders dargestellt, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist. Der Lochteil 102 wird geformt, indem ein Abschnitt des Basisteils 104 bei 106 ausgeschnitten und der ausgeschnittene Abschnitt im allgemeinen senkrecht zur Ebene des Basisteils nach außen abgebogen wird. Wie Figo 11 zeigt, kann aber auch eine Vielzahl von aufrechten Lochteilen 108 bündelartig rund um einen im allgemeinen zentral ausgeschnittenen Abschnitt 110 des Basisteils 112 gebildet werden. Ferner kann jeder Lochteil zum Beispiel durch Drücken oder dergleichen geformt werden, wie in Fig. 12 deutlich gezeigt ist, gemäß welcher ein Abschnitt des Basisteils 114 herausgedrückt worden ist, um einen mehrflächigen Lochteil 116 zu bilden, wodurch die Leiterkontaktfläche pro Teil in wünschenswerter Weise vergrößert wird. Wenn es erwünscht und zweckmäßig ist, kann ein Abschnitt des Basisteils 118 in der in Fig. 13 gezeigten Weise teilweise verformt werden, um einen aufrechten, im allgemeinen konischen Lochteil 120 zu bilden. Obwohl die besondere Form des Lochteils verhältnismäßig unwichtig ist und derselbe eine der dargestellten Formen oder irgendeine andere gewünschte Form aufweisen kann, ist jeder Lochteil gemäß der Erfindung wahlwei-

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Se bemessen, um eine vorherbestimmte Eindringtiefe und eine rechnungsmäßig bestimmbare Leiterkontaktfläche zu erzielen relativ zu den besonderen Abmessungen und Formen eines angrenzenden Leiters, mit dem derselbe in Eingriff kommt.

In den Figuren 14, 15 und 17 sind verschiedene Ausführungsformen eines elektrischen Verbinders dargestellt, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist*. Gemäß Fig. 14 weist der elektrische Verbinder 121 eine vorherbestimmte Anzahl von Lochteilen 122 auf, die zur Ebene des Basisteils 124 im allgemeinen senkrecht stehen. Die Lochteile 122 sind in den angrenzenden leitenden Teil 126 eines isolierten Leiters 128 eingebettet. Jeder wahlweise bemessene Lochteil besteht aus einem ersten Abschnitt 130, der an den Basisteil 124 angrenzt und mit einem unmittelbar benachbarten isolierten Teil 132 des Leiters 128 in Eingriff kommt, sowie aus einem zweiten Abschnitt^134, der an den ersten Abschnitt 130 angrenzt und sich von demselben erstreckt, wobei der zweite Abschnitt 134 so angeordnet ist, daß derselbe in den leitenden Teil 126 des Leiters 128 innerhalb des Bereiches von 5 bis 50 % der Mindestquerschnittsabmessung desselben eindringt. Die Oberflächen, welche jeden der zweiten Abschnitte begrenzen, bilden eine Leiterkontaktfläche, die relativ zu der vorherbestimmten Anzahl von Lochteilen 122 dimensionsmäßig bemessen ist, um eine Gesamtleiterkontaktfläche zu erhalten, die bei einer Ausführungsform der Querschnittsfläche des leitenden Teils 126 des Leiters 128 mindestens gleich ist. Die Anzahl der Lochteile, die erforderlich ist, um eine bessere elektrische Verbindung zwischen dem Verbinder 121 und dem Leiter 128 zu erzielen, kann daher bei einer Ausführungsform leicht bestimmt werden, indem die gesamte Querschnittsfläche des leitenden Teils 126 des Leiters 128 durch die Leiterkontaktfläche pro Lochteil dividiert wird. Wenn andererseits die Anzahl der wirksamen Lochteile bekannt ist, kann die Eindringtiefe innerhalb des oben angegebenen Bereichs, die erforderlich ist, um eine entsprechende elektrische Verbindung mit dem

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angrenzenden Leiter zu bewirken, aus den oben erwähnten Beziehungen der Leiterkontaktfläche zur Querschnittsfläche des Leiters bestimmt werden_e Außerdem können in manchen Fällen bestimmte mechanische Erwägungen die Mindestlänge des Leiters bestimmen, mit welcher der Verbinder in zufriedenstellender Weise in Eingriff kommen kann, um eine übermäßige Beanspruchung oder die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs im Leiter zu vermeiden, während ein angemessener elektrischer Kontakt mit demselben aufrecht erhalten wird» In Fig. 14 ist beispielsweise die Länge des Eingriffs des Verbinders 121 mit dem angrenzenden Segment des Leiters 128 durch die Dimension A angegebene Nachdem der Wert der Dimension A auf der Basis mechanischer Erwägungen vorherbestimmt worden ist, ist es gemäß der Erfindung einfach, die Anzahl der Lochteile 122 rechnungsmäßig zu bestimmen, von denen jeder eine spezifische Leiterkontaktfläche aufweist, die erforderlich ist, um den gewünschten elektrischen Eingriff zwischen dem Verbinder 121 und dem Leiter 128 zu bewirken. Wenn die Kosten einen Hauptfaktor bilden, kann die vorstehend beschriebene Länge des Eingriffs proportional vermindert werden, um beispielsweise Verbindermaterial zu sparen, während ein guter mechanischer und elektrischer Eingriff aufrecht erhalten wird, wie aus Fig. 15 deutlicher ersichtlich ist. Gemäß Figo 15 erstreckt sich der Basisteil 136 des Verbinders 138 angrenzend an einen isolierten Leiter 140 in der Längsrichtung über eine Länge, die mit B bezeichnet ist. Wenn diese Länge B relativ zur Querschnittsabmessung des Leiters 140 verhältnismäßig kurz ist, kann jeder der vom Basisteil 136 des Verbinders 138 nach innen gerichteten Lochteile 142 rechnungsmäßig so bemessen werden, daß ein guter elektrischer Eingriff mit dem Leiter 140 erzielt wird. Es ist lediglich erforderlich, sicherzustellen, daß die Gesamtleiterkontaktfläche, die durch das Produkt der Leiterkontaktfläche pro Lochteil 142 und die Anzahl der Lochteile bestimmt wird, der Querschnittsabmessung des angrenzenden Leiters 140 mindestens gleich ist» Im allgemeinen wurde gefunden, daß bei Verwendung einer verhältnismäßig kurzen Eingriffslänge B,

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wie Fig. 15 zeigt, die Eindringtiefe jedes. Lochteils 142 proportional größer sein kann als jene, die erforderlich ist, wenn die Eingriffslänge etwas größer ist, wie Fig. 14 beispielsweise zeigt. Wenn jedoch gewünscht wird, eine verhältnismäßig geringe Eindringtiefe aufrecht zu erhalten, um die Möglichkeit einer übermäßigen Beanspruchung oder Verformung des angrenzenden Leiters zu vermeiden, kann die Anzahl der Lochteile proportional vergrößert werden, um der verminderten Leiterkontaktfläche pro Lochten«· Rechnung zu tragen, die sich im allgemeinen aus der geringeren Länge desselben ergibt.

In Fig. 17 sind die Lochteile 144 eines gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Verbinders 146 in Eingriff mit dem leitenden Teil 148 eines isolierten Litzenleiters 150 dargestellt. Im allgemeinen ist ein solcher Eingriff mit einer vernachlässigbaren Abtrennung eines Teils der Litzen des Leiters 150 verbunden, die unmittelbar an jeden der Lochteile 144 angrenzen, da irgendwelche abgetrennte Litzen durch das elektrisch leitende Material der zweiten Abschnitte des angrenzenden Lochteils in wirksamer Weise verschoben werden, wie bei 152 ganz allgemein angedeutet ist. Sollte eine zu große Anzahl von Litzen abgetrennt werden, wie zum Beispiel wenn die Eindringtiefe der Lochteile 144 fünfzig Prozent des Durchmessers des leitenden Teils 148 des Litzenleiters 150 überschreitet, könnte sich eine ernstliche mechanische Beschädigung des Leiters 150 ergeben, indem der ί leitende Teil 148 reißen und sich spalten könnte, wie aus Fig. 16 deutlicher ersichtlich ist. In Fig. 16 sind mehrere Lochteile 153 dargestellt, die sich vom Basisteil 154 eines elektrischen Verbinders 156 nach innen erstrecken und in den leitenden Teil 158 eines Litzenleiters 160 bis zu einer Tiefe eindringen, die 50 % des Durchmessers desselben überschreitet. Falls dadurch im Leiter 160 ein Riß erzeugt wird, wie bei 162 angedeutet ist, könnte der Teil des Leiters 160 auf der rechten Seite der Figur 16 von dem an den Vei-blr-^r 156 angrenzenden restlichen Teil des Leiters vollständig gsrrennt

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werden, was ein vollständiges Versagen der Verbindung zur Folge hätte.

In jedem Fall, in dem ein isolierter Leiter dargestellt worden ist, der in Verbindung mit einem gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Verbinder verwendbar ist, ist der Verbinder bei der Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einem nicht isolierten Leiter in gleicher Weise wirksam. Es ist lediglich notwendig, die Abmessungen der Lochteile des Verbinders rechnungsmäßig zu bestimmen, um die erforderliche Eindringteiefe und die Gesamtleiterkontaktfläche gemäß den vorstehend beschriebenen Prinzipien zu erzielen. Der Verbinder kann auch leicht der Verwendung in Verbindung mit Leitern aus Aluminium oder einer der gewöhnlich verwendeten Aluminiumlegierungen angepaßt werden, indem die Lochteile beim Eindringen in den natürlich auftretenden Oxydüberzug, der im allgemeinen auf der Oberfläche angeordnet ist, und beim Eingreifen in den leitenden Teil des Leiters in gleicher Weise wirksam sindo

Gewünschtenfalls kann die Gesamtleiterkontaktfläche, welche durch die zweiten Abschnitte der Lochteile gebildet wird, mindestens gleich dem Oberflächenbereich des angrenzenden Teils des Basisteils bemessen werden, der die Lochteile trägt«, In Fig« 9 kann beispielsweise der Oberflächenbereich des Basisteils 100, der unmittelbar an die Lochteile 96 angrenzt, durch das Produkt der Länge L und der Breite W desselben bestimmt werden. Es ist leicht ersichtlich, daß der den Leiter lochende zweite Abschnitt jedes Lochteils 96 relativ zu einer vorherbestimmten Anzahl solcher Teile 96 entsprechend bemessen werden kann, um die erforderliche Gasamtleiterkontaktflache zu erhalten, da die Leiterkontaktfläche jedes Lochteils 96 im allgemeinen durch die den zweiten Abschnitt des Lochteils begrenzende Oberfläche bestimmt wird. Die erhaltene Gesamtleiterkontaktflftche ist daher mindestens gleich der Leitereingriffsfläche eines entsprechend bemessenen nicht lochenden Verbinders, der mit der

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-Außenseite eines besonderen Leiters in Eingriff kommt, wodurch die Notwendigkeit eliminiert wird, eine saubere, leitende Oberfläche angrenzend an den Verbinder vorzusehen, wie es bei einem nicht lochenden Verbinder notwendig ist, während ein mindestens äquivalenter elektrischer und mechanischer Eingriff vorgesehen wird. Obwohl nur zwei Kriterien hinsichtlich der Beziehung der Gesamtleiterkontaktfläche zu den angrenzenden Elementen beschrieben worden sind, werden für den Fachmann andere entsprechende Beziehungen erkennbar sein, wie zum Beispiel die Ausbildung einer Gesamtleiterkontaktfläche, die ungefähr der doppelten Querschnittsfläche des angrenzenden Leiters äquivalent ist, um die oben angegebenen Ziele zu erreichen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche

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Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFFID, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 11 e Oktober 1971 VA// Name d. Anni. ThODiaS & BettS

Corporation

P ATENTA NSPRÜCHE

1· / Elektrischer Verbinder mit einem Basisteil, der angren-

d an einen Leiter angeordnet ist, und mit einer Stützeinrichtung, die an den Basisteil angrenzt und rund um einen Leiter angeordnet werden kann, um den Basisteil in Kontakt mit einem Leiter zu drücken, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Lochteilen, die auf mindestens einem Teil des Basisteils angeordnet sind und an die Oberfläche eines Leiters angrenzen, wobei jeder Lochteil einen ersten Abschnitt aufweist, der angrenzend an den Basisteil angeordnet ist und der den Abstand zwischen der Oberfläche des Basisteils und der Oberfläche eines angrenzenden Leiters überbrückt, sowie einen zweiten Abschnitt, der zum ersten Abschnitt im wesentlichen kolinear ist, sich von demselben erstreckt und in einen Leiter bis zu einer vorherbestimmten Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Mindestquerschnittsabmessung des Leiters eindringt.
2. Elektrischer Verbinder mit einem Basisteil, der angrenzend an einen Leiter angeordnet ist, und mit einer Stützeinrichtung, die an den Basisteil angrenzt und rund um einen Leiter angeordnet werden kann, um den Basisteil in Kontakt mit einem Leiter zu drücken, gekennzeichnet durch eine vorherbestimmte Anzahl von Lochteilen, die auf mindestens einem Teil des Basisteils angeordnet sind, und an die Oberfläche eines Leiters angrenzen, wobei jeder Lochteil einen ersten Abschnitt aufweist, der angrenzend an den Basisteil angeordnet ist und der den Abstand zwischen der Oberfläche des Basisteils und der Oberfläche eines angrenzenden Leitas überbrückt, sowie einen zweiten Abschnitt, der zum ersten Abschnitt im wesentlichen koline-

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ar ist, sich von demselben erstreckt und in einen Leiter bis zu einer vorherbestimmten Tiefe relativ zur Mindestquerschnittsabmessung desselben eindringt, daß der zweite Abschnitt durch mindestens eine Oberfläche begrenzt ist, die aus einer vorherbestimmten Leiterkontaktfläche besteht, daß die Gesamtleiterkontaktfläche der zweiten Abschnitte mindestens gleich der Querschnittsfläche des mit denselben in Eingriff kommenden Leiters ist, und daß die Anzahl der Lochteile bestimmt wird, indem die Gesamtleiterkontaktfläche durch die Leiterkontaktfläche pro Lochteil dividiert wird.
3. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zweiten Abschnitte des Lochteils so bemessen ist, daß derselbe in einen Leiter bis zu einer vorherbestimmten Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Mindestquerschnittsabmessung des Leiters eindringt.
4. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen runden Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes Lochteils so bemessen ist, daß derselbe in einen im wesentlichen runden Leiter bis zu einer Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % des Durchmessers desselben eindringt.
5. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen viereckigen Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes Lochteils so bemessen ist, daß derselbe in einen im wesentlichen viereckigen Leiter bis zu einer Tiefe von 5 bis 50 % der Breite desselben eindringt.
6. Veräbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen flachen Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes Lochteils so bemessen ist, daß derselbe in einen im wesentli-

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chen flachen Leiter bis" zu. einer Tiefe von 5 bis 50 % der Dikke desselben eindringt..
7. Elektrischer Verbinder mit einem Basisteil, der angrenzend an einen Leiter angeordnet ist, und mit einer Stützeinrichtung, die an den Basisteil angrenzt und rund um einen Leiter angeordnet werden kann, um den Basisteil in Kontakt mit dem Leiter zu drücken, gekennzeichnet durch eine vorherbestimmte Anzahl von Lochteilen, die auf mindestens einem Teil der Basisteils angeordnet sind und an die Oberfläche eines Leiters angrenzen, wobei jeder Lochteil einen ersten Abschnitt aufweist, der angrenzend an den Basisteil angeordnet ist und der den Abstand zwischen der Oberfläche des Basisteils und der Oberfläche eines angrenzenden Leiters überbrückt, sowie einen zweiten Abschnitt, der zum ersten Abschnitt im wesentlichen kolinear ist, sich von demselben erstreckt und in einen Leiter bis zu einer vorherbestimmten Tiefe relativ zur Mindestquerschnittsabmessung desselben eindringt, daß der zweite Abschnitt durch mindestens eine Oberfläche begrenzt ist, die aus einer vorherbestimmten Leiterkontaktfläche besteht, daß die Gesamtleiterkontaktfläche der zweiten Abschnitte mindestens gleich dem Oberflächenbereich des Basisteils ist, der von den Lochteilen umfaßt wird, und daß die Anzahl der Lochteile bestimmt wird, indem die Gesamtleiterkontaktfläche durch die Leiterkontaktfläche pro Lochteil dividiert wird·
8. Verbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zweiten Abschnitte des Lochteils so bemessen ist, daß derselbe in einen Leiter bis zu einer vorherbestimmten Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Mindestquerschnittsabmessung # des Leiters eindringt,
9. Verbinder nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen runden Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes

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Lochteils so bemessen ist, daß derselbe in einen im wesentlichen runden Leiter bis zu einer Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % des Durchmessers desselben eindringt.
10. Verbinder nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen viereckigen Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes Lochteils so bemessen ist, daß derselbe in einen im wesentlichen viereckigen Leiter bis zu einer Tiefe von 5 bis 50 % der Breite desselben eindringt.
11. Verbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen flachen Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes Lochteüs so bemessen ist, daß derselbe in einen im wesentlichen flachen Leiter bis zu einer Tiefe von 5 bis 50 % der Dicke desselben eindringt.
12. Eine Isolierung und ein Oxyd durchstoßender elektrischer Verbinder mit einem Basisteil, der angrenzend an einen isolierten Leiter angeordnet ist, und mit einer Stützeinrichtung, die an den Basisteil angrenzt und rund um einen isolierten Leiter angeordnet werden kann, um den Basisteil in Kontakt mit dem isolierten Leiter zu drücken, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von die Isolierung durchstoßenden Teilen, die auf mindestens einem Teil des Basisteils und angrenzend an die Isolierung eines isolierten Leiters angeordnet sind, wobei jeder der die Isolierung durchstoßenden Teile einen ersten Abschnitt aufweist, der angrenzend an den Basisteil angeordnet ist und in die Isolierung eines angrenzenden isolierten Leiters eindringt, sowie einen zweiten Abschnitt, der zum ersten Abschnitt im wesentlichen kolinear ist, sich von demselben erstreckt und in den leitenden Teil eines isolierten Leiters bis zu einer vorherbestimmten Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Mindestquerschnittsabmessung desselben eindringt.

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13· Eine Isolierung und ein Oxyd durchstoßender elektrischer Verbinder mit einem Basisteil, der angrenzend an einen isolierten Leiter angeordnet ist, und mit einer Stützeinrichtung, die an den Basisteil angrenzt und rund um einen isolierten Leiter angeordnet werden kann, um den Basisteil in Kontakt mit dem isolierten Leiter zu drücken, gekennzeichnet durch eine vorherbestimmte Anzahl von die Isolierung durchstoßenden Teilen, die auf mindestens einem Teil des BasisMls und angrenzend an die Isolierung eines isolierten Leiters angeordnet sind, wobei jeder der die Isolierung durchstoßenden Teile einen ersten Abschnitt aufweist, der angrenzend an den Basisteil angeordnet ist und in die Isolierung eines angrenzenden isolierten Leiters -eindringt, sowie einen zweiten Abschnitt, der zum ersten Abschnitt im wesentlichen kolinear ist, sich von demselben erstreckt und in den leitenden Teil eines isolierten Leiters bis zu einer vorherbestimmten Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Mindestquerschnittsabmessung desselben eindring, daß der zweite Abschnitt durch mindestens eine Oberfläche begrenzt ist, die aus einer vorherbestimmten Leiterkontaktfläche besteht, daß die Gesamtleiterkontaktfläche der zweiten Abschnitte mindestens gleich der Querschnittsfläche des leitenden Teils eines mit denselben in Eingriff kommenden isolierten Leiters ist, und daß die Anzahl der die Isolierung durchstoßenden Teile bestimmt wird, indem die Gesamtleiterkontaktfläche durch die Leiterkontaktfläche pro durchstoßendem Teil dividiert wird.
14. Verbinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zweiten Abschnitte des die Isolierung durchstoßenden Teils so bemessen ist, daß derselbe in den leitenden Teil eines isolierten Leiters bis zu einer vorherbestimmten Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Mindestquerschnittsabmessung des leitenden Teils desselben eindringt.
15. Verbinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der BasiiJteiL angrenzend an einen im wesentlichen runden iso-

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lierten Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes die Isolierung durchstoßenden Teils so bemessen ist, daß derselbe in den leitenden Teil eines im wesentlichen runden isolierten Leiters bis zu einer Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % des Durchmessers des leitenden Teils desselben eindringt.
16. Verbinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen viereckigen isolierten Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes die Isolierung durchstoßenden Teils so bemessen ist, daß derselbe in den leitenden Teil eines im wesentlichen viereckigen isolierten Leiters bis zu einer Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Breite des leitenden Teils desselben eindringt.
17. Verbinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen flachen isolierten Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes die Isolierung durchstoßenden Teils so bemessen ist, daß derselbe in den leitenden Teil eines im wesentlichen flachen isolierten Leiters bis zu einer Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Dicke des leitenden Teils desselben eindringt.
18. Eine Isolierung und ein Oxyd durchstoßender elektrischer Verbinder mit einem Basisteil, der angrenzend an einen isolierten Leiter angeordnet ist, und mit einer Stützeinrichtung, die an den Basisteil angrenzt und rund um einen isolierten Leiter angeordnet werden kann, um den Basisteil in Kontakt mit dem isolierten Leiter zu drücken, gekennzeichnet durch eine vorherbestimmte Anzahl von die Isolierung durchstoßenden Teilen, die auf mindestens einem Teil des Basis teils und angrenzend an die Isolierung eines isolierten Leiters angeordnet sind, wobei je.-der der die Isolierung durchstoßenden Teile einen ersten Abschnitt aufweist, der angrenzend an den Basis teil angeordnet

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ist und in die Isolierung eines angrenzenden isolierten Leiters eindringt, sowie einen zweiten Abschnitt, der zum ersten Abschnitt im wesentlichen kolinear ist, sich von demselben erstreckt und in den leitenden Teil eines isolierten Leiters bis zu einer vorherbestimmten Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der I-Iindestquerschnittsabmessung desselben eindringt, daß der zweite Abschnitt durch mindestens eine Oberfläche begrenzt ist, die aus einer vorherbestimmten Leiterkontaktfläche besteht, daß die Gesamtleiterkontaktfläche der zweiten Abschnitte mindestens gleich dem Oberflächenbaeich des Basisteils ist, der von den Lochteilen umfaßt wird, und daß die Anzahl der die Isolierung durchstoßenden Teile bestimmt wird, indem die Gesamtleiterkontaktfläche durch die Leiterkontaktfläche pro durchstoßendem Teil dividiert wird.
19. Verbinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der zweiten Abschnitte ie- des die Isolierung durchstoßenden Teils so bemessen ist, daß derselbe in den leitenden Teil eines isolierten Leiters bis zu einer vorherbestimmten Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Mxndestquerschnittsabmessung des leitenden Teils desselben eindringt.
20. Verbinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen runden isolierten Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes die Isolierung durchstoßenden Teils so bemessen ist, daß derselbe in den leitenden Teil eines im wesentlichen runden isolierten Leiters bis zu einer Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % des Durchmessers des leitenden Teils desselben eindringt.
21. Verbinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen viereckigen isolierten Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes die Isolierung durchstoßenden Teils so bemessen ist, daß derselbe in den leitenden Teil eines im wesentlichen

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viereckigen isolierten Leiters bis zu einer Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Breite des leitenden Teils desselben ein-* dringt.
22. Verbinder nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet* daß der Basisteil angrenzend an einen im wesentlichen flachen isolierten Leiter angeordnet werden kann, wobei der zweite Abschnitt jedes die Isolierung durchstoßenden Teils so bemessen ist, daß derselbe in den leitenden Teil eines im wesentlichen flachen isolierten Leiters bis zu einer Tiefe im Bereich von 5 bis 50 % der Dicke des leitenden Teils desselben eindringt*

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