DE2658789A1

DE2658789A1 - Steckverbindung

Info

Publication number: DE2658789A1
Application number: DE19762658789
Authority: DE
Inventors: Werner Melchior Allgaier; Roger Hewitt Ellis
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1976-12-24
Publication date: 1977-07-14
Also published as: US4077692A; FR2337445B1; FR2337445A1; GB1580210A; CA1070406A

Description

300 Constitution Drive, Menlo Park, California 94025 (U.S.A.)

Die Erfindung betrifft elektrische Steckverbindungen.

Mit zunehmender Verwendung der Baukastenbauweise (Modul-Technik) für elektrische Systeme un<? ähnliche sind elektrische Steckverbindungen immer wichtiger geworden. Mit der Zunahme ihrer Wichtigkeit wurde es notwendig, die Eignung der Konstruktionen und Techniken zwecks Bereitstellung von zuverlässigen und billigen elektrischen Steckverbindungen zu verbessern.

Um die Kosten von für die Baukastenbauweise geeigneten elektrischen Verbindungen zu verringern, wurde bereits vorgeschlagen, in die Verbindungsköpfe derart Kontakte einzugießen, daß diese rückwärts aus dem Kopf der Steckverbindung zur Verbindung mit einem getrennten Mehrfachabschluß-Baustein herausragen. Früher vorgeschlagene Mehrfachabschluß-Bausteine sind oft wärmerückstellfähig und verwenden eine Fassung für den Zusammenbau mit dem rückwärtigen Ende des Kopfes der Steckverbindung derart, daß die eingegossenen Kontakte in den Mehrfachabschluß-Baustein hineinragen. In diesem Mehrfachabschluß-Baustein können dann Leiterenden gegen diese Kontakte abgeschlossen werden. Der Mehrfachabschluß-Modul ist wärmerückstellfähig, um die Leiterenden und die Kontakte wäh-

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.irrend einer möglichen Lötoperation in Berührung zu halten.

Die Praxis der Verwendung von warmeschrumpffahigen Mehrfachabschluß-Bausteinen und getrennten Verbindungskopfen wurde für die Herstellung von elektrischen Verbindungen als befriedigend angesehen. Jedoch müssen die verschiedenen Teile getrennt hergestellt und zusammengebaut werden. Die getrennte Herstellung und spätere Montage ist unvermeidlicherweise zeitraubend und kann zu unerwünschten Abweichungen in der Qualität des Endprodukts führen.

Gegenstand der Erfindung ist eine einen Kopf aufweisende Steckverbindung, die ein im wesentlichen gegen Hitzeeinwirkung stabiles aus dem Verbindungskopf hervorragendes Trägerteil sowie ein aus dem Verbindungskopf hervorragendes Verschlußteil enthält, wobei Teile des Verschlußteils an das Trägerteil unter Bildung wenigstens eines an seinem vom Verbindungskopf entfernten Ende offenen Teils anstoßen und wobei ein Teil des Verschlußteils zwecks Zusammenziehung des oder eines hohlen Teils bei der Anwendung von Wärme wärmerücksteilfähig ist. Vorteilhaft bilden Verbindungskopf, Trägerteil und Verschlußteil einen Verbindungskörper oder einen Teil davon von einheitlicher Bauweise; bevorzugt erstreckt sich das Verschlußteil vom Verbindungskopf gleich weit wie das Trägerteil-

Das Trägerteil in der Steckverbindung gemäß der Erfindung ist im wesentlichen wärmestabil, d.h. es zeigt im wesentlichen keine Änderung seiner Form oder seiner Abmessungen (abgesehen von Änderungen aufgrund von normaler Wärmeausdehnung) bei der Anwendung von Wärme, die ausreicht, um das wärmerückstellfähige Teil des Verschlußteils zurückzustellen und das Lötmittel (falls in der Verbindung - sh. weiter unten - vorhanden) zu schmelzen. Vorteilhaft hat das Trägerteil eine Wandstärke, die wenigstens doppelt so groß wie die Wandstärke des Verschlußteils ist.

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In der Verbindung gemäß der Erfindung weist das hohle Teil oder wenigstens eins der hohlen Teile vorteilhaft einen damit verbundenen elektrischen Kontakt auf, der sich durch den Verbindungskopf hindurch in das hohle Teil erstreckt; der durch den Verbindungskopf hindurchgehende Teil des Kontakts ist bevorzugt für eine leichte Verbindung mit eineii Kontakt einer kompatiblen Verbindung eingerichtet. In dem hohlen Teil ist der Kontakt vorteilhaft in Kachbarschaft zu dem Trägerteil und in räumlichem Abstand von dem Verschlußteil zwecks leichter Einführung eines Leiterendes zwischen Kontakt und Verschlußteil angeordnet.

Wenigstens eines der hohlen Teile in der erfindungscemäSen Verbindung enthält vorteilhaft eine Menge Lötmittel, die beispielsweise die Form einer flußmittelbeschichteten Kugel haben icann. Weiterhin kann die innere Oberfläche des hohlen Teils oder wenigstens eines der hohlen Teile vorteilhaft eine Schicht eines Klebstoffs, bevorzugt eines Heißschmelzklebers, am Ende oder im Dereich des Endes, das vom Verbindungskopf

aufweisen
entfernt liegt,/wobei der Klebstoff eine Dichtung sowie die Beseitigung von Eigenspannungen eines mit dem betreffenden hohlen Teils verbundenen Leiters gewährleistet.

Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Verbindung, die sinen Verbindungskörper einheitlicher Konstruktion aufweist, der aus einem Verbindungskopf, einem daraus vorspringenden Abschluß-Trägerteil, einem aus dem Verbinderkopf gleich weit wie das Abschluß-Trägerteil vorsoringenden Verschlußteil, das selektiv an das Abschluß-Trägerteil unter Bildung wenigstens eines Leiterabschlußhohlraums anstößt und selektiv zwecks Zusammenpressung jedes Leiterabschlußhohlraums bei Anwendung von Wärme wärmerückstellfähig ist, sowie einem aus jedem Leiterabschlußhohlraum durch den Verbinderkopf durchgehenden elektrischen Kontakt zwecks leichter Vereinigung mit einem Kontakt eines kompatiblen Konnektors besteht. Weiter betrifft die Erfindung eine elektrische Verbindung, die einen

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Verbindungskörper aufweist, der aus einem Verbinderkopf, einem daraus vorspringenden Abschlußträgerteil, einen? Verschleißteil, der teilweise wärmerückstellfähig ist und sich in gleicher Ausdehnung wie das Abschlußträgerteil vom Verbinderkopf erstreckt und selektiv an dieses unter Bildung wenigstens eines Leiterabschlußhohlraums angrenzt, besteht, wobei der Absehlußträgerteil eine 7/and stärke von wenigstens der 2-fachen Wandstärke des wärmerückstellfähigen Teils des Verschlußteils hat und der wärmerückstellfähige Teil des Verschlußteils zur Zusammenpressung eines jeden Leiterabschlußhohlraums bei Anwendung von Wärme wärmerückstellfähig ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Verbindung für elektrische Leiter, die einen einheitlichen Körper mit einem wärmerückstellfähigen Teil zur Unterstützung beim Abschluß von verbundenen Leitern aufweist. Elektrische Kontakte erstrecken sich durch den Verbindungskörper aus Positionen im Verbinderkopf, die dort für leichte Vereinigung mit Kontakten einer kompatiblen Verbindung angeordnet sind. Am anderen Ende erstrecken sich die elektrischen Kontakte in eine Position entlang eines Abschluß-Trägerteils, die starr spezifische Stellungen für den Abschluß von Leiterenden mit jedem elektrischen Kontakt definiert. Der wärmerückstellfähige Teil des Körpers ist diesen Abschlußpositionen derart benachbart, daß die Verbindung sich unter Anwendung von Wärme zusammenzieht und die abgeschlossenen Leiter festhält.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist auf eine elektrische Verbindung gerichtet, die aus einem Verbindungskopf und einem "Mehrfachabschluß-Modul" in einem unitären Preßteil besteht. Auch Kontakte können in diesem unitären Formteil geformt sein. In dem Abschlußteil des Einheitsformteils wird ein Verschlußteil, welches einen wärmerüekstellfähigen Bereich aufweist, mit einem im wesentlichen starren Abschlußträgerteil zur Bereitstellung von Leiterabschluß-

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hohlräumen (hohlen Teilen) verwendet, die bei Anwendung von Wärme zusammengedrückt werden können, um die Leiterenden fest in den richtigen Stellungen relativ zu den Kontakten zu halten. Das im wesentlichen starre AbschluSträgerteil ist nicht wärmerückstellfähig und liefert dadurch eine Unterlage, auf der die Kontakte ruhen und eine Bezugsposition, aus der das Verschlußteil während der Überführung der relevanten Teile des Verschlußteils in den wärmerückstellfähigen Zustand expandiert wird.

Besonders wenn die Verbindung eine einheitliche Struktur aufweist, ermöglicht die Erfindung eine in ihren Abmessungen genaue Konstruktion, die weniger Arbeit und Kosten sowohl bei der Fabrikation der Verbindung als bei deren Anwendung erfordert.

Die Erfindung ermöglicht ferner die Bereitstellung einer elektrischen Verbindung von einheitlichem Aufbau, die zugleich ein festes Bezugsteil für den leichten Mehrfachabschluß von Leiterenden darstellt.

Die Erfindung wird nunmehr lediglich beispielsweise anhand der Zeichnungen beschrieben, die folgende Bedeutung haben:

Figur 1 stellt eine Perspektive Ansicht einer Verbindung gemäß der Erfindung mit einer Vielzahl von abgeschlossenen elektrischen Leitern (Drähten) <?ar.

Figur 2 ist ein Längsschnitt durch die Verbindung von Figur vor dem Einbau der elektrischen Leiter.

Figur 3 ist ein Längsschnitt durch die Verbindung von Figur 1, zeigt jedoch die abgeschlossenen elektrischen Leiter.

Figur 4 zeigt im Grundriß die Verbindung der Figuren 1 bis 3, zum Zweck der Klarheit teilweise gebrochen.

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Figur 5 ist eine rückwärtige Ansicht der Steckverbindung von Figur 1 vor dem Zusammenbau mit den elektrischen Leitern«

In den Zeichnungen weist der im allgemeinen mit 10 bezeichnete elektrisch isolierende Verbindungskörper eine einheitliche Konstruktion, bestehend aus einem im allgemeinen mit 12 bezeichneten Verbindungskopf und einem allgemein mit 14 bezeichneten Abschlußteil auf. Ein zylindrischer Flansch 16 ist als mögliche Komponente dieser Ausführungsform gezeichnet; der Flansch ist mittig auf dem Verbindungskopf 12 angeordnet. Der Verbindungskopf 12 erfüllt die Funktion eines Steckers mit festen Kontakten 18 für eine leichte Verbindung mit Kontakten einer kompatiblen Verbindung., Der Abschlußteil 14 nimmt die an den Enden blanken Leiter 24 auf und hält diese in federnder Verbindung mit dem Verbindungskörper 10 und hält ferner die Verbindungskontakte 18 im Verbindungskörper 10 in ihrer Lage ebenso wie die Leiterenden in elektrisch leitender Verbindung mit den Verbindungskontakten 18»

Der zylindrische Flansch 16 dient zur Erleichterung der Montage und kann durch jede andere passende Einrichtung oder Methode zur Montage des Verbindungsteils 10 ersetzt werden., wo die Montage eine notwendige Funktion der Verbindung ist„

Der Verbindungskopf 12 weist eine Vielzahl von Kontakten 18 auf. Die Kontakte können beispielsweise in den Verbindungskopf eingeformt, gepreßt oder eingeschnappt werden. Die Anordnung der Köpfe der Kontakte 18 wurde für eine leichte Verbindung mit Kontakten von kompatiblen Verbindung entworfen. Die Kontaktköpfe 18 können beispielsweise eine wie in den Figuren dargestellt (sh. insbesondere Figuren 2 und 3) U-förmige Fassung aufweisen oder aus dem Verbindungskopf 12 vorspringende Stifte bilden. Ein langgestreckter Teil 20 eines jeden Kontakts 18 springt aus der Rückseite des Verbindungskopfes 12 vor. Diese vorspringenden Teile 20 werden geformt, um gegen

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den Boden der (weiter unten beschriebenen") mit den Kontakten 18 verbundenen Abschlußhohlräume anzuliegen. Der geformte (oder vorspringende) Teil des Kontakts 18 hält zugleich den Kontakt in seiner Stellung im Verbindungskopf 12.

Der Abschlußteil 14 des Verbindungskörpers weist einen Abschluß-Träge rte 11 22 auf, der aus dem Verbindungskopf 12 hervorspringt. Das Abschluß-Trägerteil 22 ist im allgemeinen eben gebaut und ausreichend starr, um eine leichte Verzerrung des Abschlußteils 14 durch auf die Leiter 24 aufgebrachte Belastungen zu verhindern. Das Abschluß-Trägerteil 22 ist ausreichend lang, um die blanken Enden der elektrischen Leiter 24 aufzunehmen bzw. abzustützen. Zur Erleichterung dieser Abstützung wird ein Stück des isolierten Leiters auf dem Abschluß-Trägerteil zusammen mit dem vereinigten blanken Ende gelagert. Die Kontakte 18 werden derart geformt und abgeflacht, da3 der langgestreckte Bereich 20 eines jeden Kontakts 18 vom Verbindungskopf 12 aus vorspringt und unmittelbar auf eine Stellung abfällt, in der es an das Abschluß-Trägerteil 22 angrenzt. Wegen der Starrheit des Abschluß-Trägerteils 22 ist die Stellung des langgestreckten Bereichs 20 eines jeden Kontakts 18 relativ zu dem Trägerteil 22 fixiert und der langgestreckte Bereich 20 kann daher innerhalb des Abschlußteils 14 des Verbindungskörpers 10 in einer speziellen Stellung gehalten werden. Dies erleichtert es, die blanken Enden der Leiter 24 in dem Abschlußteil 14, der den langgestreckten Bereichen 22 der Kontakte 18 benachbar ist, in Stellung zu bringen. Die Kontakte 18 werden ebenfalls relativ zum Verbindungskopf 12 in einer speziellen Stellung gehalten.

Vom Verbindungskopf 12 aus gehend erstreckt sich als Teil des Abschlußteils 14 ein Verschlußteil 26. Das Verschlußteil 26 hat die gleiche Ausdehnung wie das Abschluß-Trägerteil 22 und grenzt abwechselnd an dieses an oder nicht und bildet hierdurch langgestreckte Hohlräume (Hohlteile) zwischen den anstoßenden Teilen des Verschlußteils 26 und dem Abschluß-

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Trägerteil 22, die sich in die gleiche allgemeine Richtung wie die Kontakte 18 erstrecken. Diese langgestreckten Hohlräume bilden Leiterabschlußhohlräume 28 zur Aufnahme der blanken Enden und einem Stück der isolierten Bereiche des Leiters 24.

Das Verschlußteil 26 ist wärmerückstellfähig und das Material, aus dem es hergestellt ist, kann in den wärmerücksteilfähigen Zustand überrührt werden, indem beispielsweise das gesamte Teil nach herkömmlichen Methoden zwecks Schaffung ausreichender Vernetzung bestrahlt wird. Es können auch Materialien verwendet werden, denen die Eigenschaft, in den wänerückstellfähigen Zustand überführt zu werden, innewohnt. Im vollständig rückgestellten Zustand des VerschluSteils 26 ist jeder Leiterabschlußhohlraum 28 derart ausgestaltet, daß er sowohl den langgestreckten Bereich 20 des Kontakts 13 als auch den entsprechenden Leiter 24 aufnehmen kann. Im wärmerücksteilfähigen Zustand ist jedoch das Verschlußteil 26 von dem AbschluSträgerteil 22 in jedem Leiterabschlußhohlraum 28 wegexpandiert worden (wie am besten in Figur 5 zu sehen ist), so daß jeder Kohlraum 28 leicht den langgestreckten Bereich 20 des Kontakts 18 ebenso wie das blanke Ende und ein Stück des isolierten Teils des entsprechenden Leiters 24 aufnehmen kann. Die Leiter 24 können so leicht in den Hohlraum 28 eingeführt werden, so daß in jedem Hohlraum der Leiter 24 und der langgestreckte Teil 20 des entsprechenden Kontakts 18 überlappen und der Leiter 24 gegen eine in diesem Hohlraum befindliche Lötmittelkugel 34 gepreßt wird (sh. unten).

Wenn die Leiter einmal in der richtigen Stellung sind, wird das Verschlußteil 26 ausreichend erwärmt, um Rückstellung um die langgestreckten Bereiche 20 der Kontakte 18 und die sich in das Abschlußteil 14 erstreckenden Teile der Leiter 24 zu ermöglichen. Die Enden der Leiter 24 und die Kontakte 18 werden nach der Rückstellung mit einem Kompressionsdruck belastet, um sicherzustellen, daß die zwei Enden während des Ab-

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Schlusses zwecks Erzielung einer elektrischen Verbindung zusammengepreßt werden- Eine flußmittelbesehichtete Kugel eines Lötmittels 34 kann ebenfalls innerhalb eines jeden expandierten Leiterabschlußhohlraums 28, beispielsweise innerhalb seines dem VerbindungskoDf 12 benachbarten Teils 30 angeordnet sein. Der Querschnitt der Lötmittelkugel 34 ist geringfügig grö3er als der Querschnitt des Raums zwischen dem langgestreckten Teil 20 des Kontakts 18 und lern Verschlußteil 26. Die Lötmittelkugel 34 kann so in den Hohlraum 28 hineingepreßt und darin festgehalten werden. Beim Erhitzen des Verschlußteils 26 zwecks Rückstellung wird auch den flußmittelbeschichteten Lötmitielkugeln ausreichend Wärme zugeführt, so daß sie schmelzen und unter Erzeugung einer L-ctvercindung zwischen dem Ende eines jeden Leiters 24 und dem langgestreckten Bereich 20 des entsprechenden Kontakts 18 fließen.

In der in den Zeichnungen gezeigten Steckverbindung beträgt die Wandstärke des Verschlußteils 26 höchstens die Hälfte der Wandttärke des Abschluß-Trägerteils 22. Hierdurch wird gewährleistet, daß das Verschlußteil 26 sich bei Expansion eher verzerrt als das Abschluß-Trägerteil 22, wodurch es möglich wird, eine Vielzahl an Verbindungsgrößen mit einer einzigen Verbindung abzuschließen. Der Abschlußträgerteil 22 bildet so eine Bezugsbasis, von der aus das Verschlußteil 26 expandiert wird, um die Wärmerückstellfähigkeit der Leiterabschlußhohlraume 28 zu gewährleisten. Das Abschluß-Trägerteil 22 bildet auch die Bezugsbasis füi- die Lage der langgestreckten Bereiche der Kontakte 18, wie weiter oben ausführlich erläutert.

Am äußeren (oder rückwärtigen) Ende 32 weisen die inneren Wänder der Leiterabschlußhohlräume 28 Klebstoffschichten 36 auf. Zweckmäßigerweise werden Heißschmelzkleber verwendet. Beim Erhitzen des Abschlußteils 14 zwecks Rückstellung des Verschlußteils 26 schmilzt der Heißschmelzkleber und erstarrt um die Leiter 24 (lediglich an der Stelle 23) und die Isolierung 25 auf den Leitern unter Herstellung einer Dichtung. Die Schich-

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ten des HeiSschmelzklebers J56 sind ausreichend groß, daß vor dem Erhitzen des Abschlußteils 14 die Leiter 24, die unterschiedlich Größe haben können, leicht hindurch passen. Einmal auf die Leiter 24 am Punkt 23 und auf die Isolierung 25 aufgeschmolzen* wirkt der Heißschmelzkleber J6 als Abschluß bzw. Dichtung und bewirkt eine Beseitigung von Spannungen zwischen den Wänden der Leiterabschlußhohlraume 28 und den abgeschlossenen Leitern 24 und Kontakten 28 derart, daß sich Spannungen bzw. Beanspruchungen nicht entlang einer speziellen Linie konzentrieren, wenn die isolierten Leiter einer seitlichen Belastung unterworfen werden.

Die Erfindung ermöglicht daher die Bereitstellung einer verbesserten elektrischen Verbindung mit einem einheitlichen Verbindungskörper, wodurch ein genauer Abschluß, eine Abdichtung sowie die Beseitigung von Eigenspannungen von elektrischen Leitern gleichzeitig bewirkt werden.

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At

Leerseife

Claims

Patentansprüche

1/ Verbindungsklemme, bestehend aus einem Kopf, einem daraus vorspringenden im wesentlichen wärmestabilen Tr-igerteil und einem ebenfalls vom Kopf ausgehenden Verschlußteil, wobei Teile des Verschlu3teils unter Bildung wenigstens eines am vom Kopf entfernten Ende offenen hohlen Teils an das Trägerteil angrenzen und ein Bereich des Abschlußteils zwecks Zusammenpressung des hohlen Teils bei der Anwendung von V/arme wärmerückstellfähig ist.
2) Verbindungsklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kopf, Träger und Verschlußteil einen Körper von einheitlicher Bauart oder einen Teil hiervon bilden.
3) Verbindungsklemme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußteil die gleiche Ausdehnung wie das Trägerteil hat.
4) Verbindungsklemme nach Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Trägerteils wenigstens zweimal so groß ist wie die Wandstärke des Verschlußteils.
5) Verbindungsklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das hohle Teil oder wenigstens eines der hohlen Teile einen hiermit verbundenen elektrischen Kontakt aufweist, der sich durch den Kopf in den hohlen Teil erstreckt.
6) Verbindungsklemme nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt in dem hohlen Teil in Nachbarschaft zu dem Trägerteil und den räumlichen Abstand vom Verschlußteil angeordnet ist.
7) Verbindungsklemme nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß wenigstens ein Hohlteil ein Lötmittel enthält.
8) Verbindungsklemme nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel die Form einer flußmittelbeschichteten Kugel aufweist.
9) Verbindungsklemme nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche wenigstens eines Hohlteils am oder in der Nähe des vom Kopf entfernten Endes eine Klebstoffschicht enthält.
10) Verbindungsklemme nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der· Klebstoff ein Heißschmelzklebstoff ist.
11) Elektrische Verbindungsklemme, bestehend aus einem Körper einheitliche! Aufbaus, der einen Kopf, ein vom Kopf ausgehendes Abschluß-Trägerteil, ein ebenfalls vom Kopf ausgehendes Verschlußteil gleicher Ausdehnung wie das Abschlußträge rte 11 aufweist, das selektiv an das Abschluß-Trägerteil unter Bildung wenigstens eines Leiterabschlußhohlraums anstößt und das selektiv wärmerückstellfähig ist, sowie einen sich aus jedem Leiterabschlußhohlraum durch den Kopf erstreckenden elektrischen Kontakt aufweist.
12) Elektrische Verbindungsklemme nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich des Verschlußteils wärmerückstellfähig ist und der Abschluß-Trägerteil eine Wandstärke von wenigstens der zweifachen Wandstärke des wärmerückstellfähigen Teils des Verschlußteils aufweist.
13) Verfahren zum Abschließen von elektrischen Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß man den Leiter in ein hohles Teil bzw. einen Abschlußhohlraum einer Verbindungsklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 12 einführt und die Anordnung zwecks Rückstellung des Verschlußteils und Schmelzens

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des gegebenenfalls anwesenden Lösungsmittels erhitzt.
14) Leiter, abgeschlossen durch eine Ve rb indung sk lernte nach Ansprüchen 1 bis I3.

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