DE3702012A1 - Rohrfoermiges endstueck und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Endstücks sowie ein rohrförmiges Endstück mit einer zylindrischen Hülse und einem koaxial in der Hülse angeordneten Kontaktelement.

Es sind elektrische Verbindungsstücke mit radial nachgebenden Steckbuchsen bekannt, in die ein fester zylindrischer, elektrisch leitender Stift axial eingeführt wird und deren Innenfläche durch eine Vielzahl von Drähten definiert ist, die innerhalb einer zylindrischen Hülse unter Spannung angeord­ net sind, derart, daß sie jeweils an den entgegengesetzten Enden der Hülse in Umfangs­ richtung gegeneinander versetzt befestigt sind. Die Drähte verlaufen entlang einer axial konkaven Drehfläche, die koaxial zu der Achse der zylindrischen Hülse angeordnet ist und deren geringster Radius etwas klei­ ner als der Radius des zylindrischen Stiftes ist. Wenn der Stift axial in die Hülse ein­ geführt wird, werden die einzelnen Drähte geringfügig gestreckt und bewirken gemein­ sam einen angemessenen Reibschluß mit dem Stift.

Diese Verbindungsstücke finden zunehmende Anwendung, insbesondere auf dem Fahrzeug­ gebiet, z.B. zur Verbindung relativ schwe­ rer Ausgangsleitungen mit Generatoren oder dergleichen. Der durch die Drähte bewirkte Reibschluß schafft eine feste mechanische Verbindung, die für den üblichen Gebrauch ausreicht, während sie durch manuelle Be­ tätigung leicht hergestellt oder gelöst werden kann, und die außerdem eine ange­ messene elektrische Kontaktfläche zwischen dem Stift und der Steckbuchse herstellt. Diese bekannten Verbindungsstücke, in denen die radial nachgebende Steckbuchse durch eine Vielzahl von Drähten gebildet wird, die innerhalb einer zylindrischen Hülse einen sanduhrförmigen Käfig darstellen, führen jedoch zu erheblichen Problemen bei ihrer Montage. Die Verbindungsstücke haben keine besonders großen Abmessungen; eine typische Hülse hat eine Länge von etwa 25 mm und einen Außendurchmesser von etwa 12,5 mm und innerhalb dieser Hülse muß eine angemessen große Anzahl von Einzeldrähten, z.B. 12 bis 15, derart angeordnet und fixiert werden, daß sie jeweils an den entgegenge­ setzten Enden der Hülse in Umfangsrichtung unterschiedliche Positionen aufweisen. Es wurden verschiedene Montagevorrichtungen entwickelt, die diesen Vorgang unterstützen, jedoch ist stets ein erheblicher Anteil an manueller Arbeit erforderlich, so daß die Herstellungskosten relativ hoch sind.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Endstücks sowie ein der­ artiges Endstück selbst anzugeben, mit denen die Montage solcher Endstücke schnell und genau und unter Einsatz von möglichst wenig manueller Tätigkeit erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verfahren durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 und für das Endstück durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich für das Verfahren aus den Unteransprüchen 2 und 3 und für das Endstück aus dem Unter­ anspruch 5.

Bei dem vorliegenden Endstück ist der radial nachgebende Käfig der Steckbuchse nicht aus einzelnen Drähten gebildet, sondern aus ei­ nem gestanzten Metallblatt. Der erste Schritt bei der Herstellung des Käfigs ist das Aus­ stanzen eines im wesentlichen rechteckigen Metallblattes mit zwei durchgehenden, quer­ verlaufenden Rippen, die parallel zu den ge­ genüberliegenden Endkanten des Metallblattes angeordnet sind. Zwischen den einander zu­ gewandten Seiten der Rippen befindet sich eine Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen angeordneten, zueinander parallelen Schlitzen, die eine Vielzahl von in gleich­ mäßigen Abständen parallel zueinander an­ geordneten, sich in Längsrichtung erstreck­ enden Stegen bilden, die an ihren entgegen­ gesetzten Enden durch die Rippen miteinan­ der verbunden sind. Weitere in Längsrichtung verlaufende Schlitze befinden sich in dem Metallblatt in der Weise, daß sie sich von den Endkanten des Blattes zu den einander entgegengesetzten Seiten der Rippen er­ strecken, um eine Vielzahl von im gleich­ mäßigen Abstand voneinander in Längsrich­ tung angeordneten Streifen zu bilden, die von jeder Querrippe nach außen abstehen.

Das Metallblatt wird dann in einen Zylinder gebogen, wobei die Längsstege parallel zu der Achse des Zylinders verlaufen. Eine engsitzende zylindrische Hülse wird koaxial über den Metallblatt-Zylinder geschoben, wo­ bei sie sich in Längsrichtung im wesentlichen zwischen den einander entgegengesetzten Seiten der Querrippen erstreckt. Die Streifen an jedem Ende des Metallblattes werden dann um die Endkanten der Hülse nach außen ge­ bogen, so daß sie radial zu dieser angeord­ net sind.

Ein relativ eng sitzender Ring wird dann an einem Ende der Hülse in axialer Richtung gegen die axial abstehenden Streifen bewegt und über das Ende der Hülse geschoben, so daß die Streifen umgebogen werden in eine Stel­ lung, in der sie an der Außenfläche der Hülse anliegen. Der Ring wird so gewählt, daß, wenn er seine Endstellung erreicht hat, das zugeordnete Ende des zylindri­ schen Metallblattes an der Hülse festge­ klemmt ist und sowohl eine axiale als auch eine drehende Bewegung dieses Endes gegen­ über der Hülse nicht möglich ist.

Ein Werkzeug mit einer ringförmigen An­ ordnung von in gleichmäßigen Abständen angeordneten, axial vorstehenden Zähnen wird dann in Eingriff mit den radial ab­ stehenden Streifen am gegenüberliegenden, d.h. nicht festgeklemmten Ende des Metall­ blattes gebracht. Die Zähne des Werkzeugs sind so angeordnet, daß sie zwischen den radial verlaufenden Streifen dicht oberhalb der Außenfläche der zylindrischen Hülse hindurchtreten. Wenn dieser Eingriff her­ gestellt ist, wird das Werkzeug um die Achse der zylindrischen Hülse gedreht, wobei die Hülse gegen Drehung gesichert ist, so daß die im Eingriff mit dem Werk­ zeug stehenden Streifen gegenüber ihrer ursprünglichen Stellung in Bezug auf die Hülse um einen Winkel zwischen etwa 15 bis 20 Grad verdreht werden. Das Werkzeug wird dann entfernt und ein zweiter Ring gegen und über die Streifen und die Hülse ge­ preßt, so daß auch dieses Ende des Metall­ blattes im verdrehten Zustand an der Hülse festgeklemmt wird.

Wenn dieser Prozeß beendet ist, verlaufen die longitudinalen Stege entlang gerader Linien zwischen den in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten Positionen im Bereich der entgegengesetzten Enden der zylindrischen Hülse. Die durch die Stege gemeinsam gebildete innere Umhüllung ist eine zur Achse der Hülse koaxiale Dreh­ fläche mit gleichen maximalen Radien an den Stellen, an denen die Stege mit den Rippen verbunden sind, und einem geringeren Radius zur Mitte der Stege hin. Der kleinste Radius in der Mitte zwischen den Stegenden wird so gewählt, daß er etwas geringer ist als der Radius des zylindrischen Verbindungsstiftes, der in die Steckbuchse eingeführt wird, so daß das Einführen des Stiftes eine leichte Streckung der einzelnen Stege in Längs­ richtung erforderlich macht, um den Stift im eingesteckten Zustand in festem Reib­ schluß zu halten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Draufsicht auf ein flaches Metall­ blatt zur Herstellung eines rohrförmigen Endstücks,

Fig. 2 die Seitenansicht des zu einem Zy­ linder gebogenen Metallblattes nach Fig. 1,

Fig. 3 die perspektivische Ansicht einer engsitzenden zylindrischen Hülse auf dem Metallblatt nach Fig. 2,

Fig. 4 die perspektivische Ansicht der An­ ordnung nach dem nachfolgenden Schritt zur Herstellung des Endstückes,

Fig. 5 die perspektivische Ansicht der Anordnung nach dem nächsten Herstellungs­ schritt,

Fig. 6 die perspektivische Ansicht der Anordnung nach einem weiteren Herstellungs­ schritt,

Fig. 7 die perspektivische Ansicht des fertiggestellten Endstückes,

Fig. 8 einen Querschnitt eines Verbindungs­ stückes, wobei bestimmte Einzelteile wegge­ brochen oder weggelassen sind, und

Fig. 9 und 10 schematische Diagramme, die die gegenseitigen Beziehungen der Längsstrei­ fen des rohrförmigen Endstückes in ihrem Endzustand zeigen.

Der Aufbau der vorliegenden rohrförmigen Steck­ buchse wird am besten durch die Art, in der sie hergestellt wird, beschrieben.

Der erste Schritt bei der Herstellung der Steckbuchse ist das Ausstanzen eines Metall­ blattes in der in Fig. 1 gezeigten Form aus einem flachen Metallband, das vorzugsweise aus einer Beryllium/Kupfer-Legierung besteht die die für diesen Verwendungszweck geeigneten mechanischen und elektrischen Eigenschaften aufweist.

Das Metallblatt 20 gemäß Fig. 1 besitzt eine im wesentlichen rechteckige Gestalt und ist mit einem Paar von in gegenseitigem Ab­ stand parallel zueinander angeordneten, quer­ verlaufenden, verbindenden Rippen 22, die durch eine Vielzahl von in jeweils gleichem Abstand voneinander parallel in Längsrichtung zwischen den einander zugewandten Seiten der Rippen 22 verlaufenden Stegen 24 miteinander verbunden sind. Eine Vielzahl von in Abstand voneinander befindlichen, zueinander parallelen Streifen 26 steht in Längsrichtung von den äußeren Seiten der beiden querverlaufenden Rippen 22 ab.

Der zweite Schritt des Herstellungsverfahrens ist in Fig. 2 dargestellt und zeichnet sich dadurch aus, daß das Metallblatt 20 in eine horizontale rohrförmige Gestalt gebracht wurde, wobei sich die Achse des zylindrischen Rohrs parallel zu den in Längsrichtung verlaufenden Stegen 24 und Streifen 26 erstreckt.

Nachdem das Metallblatt 20 in die rohrförmige Konfiguration nach Fig. 2 gebracht wurde, wird eine engsitzende zylindrische Hülse 28, wie in Fig. 3 gezeigt, auf das Rohr aufge­ schoben, wobei die axiale Länge der Hülse 28 ausreichend ist, daß sie beide Rippen 22 über­ deckt und die Streifen 26 auf den beiden ge­ genüberliegenden Enden der Hülse 28 aus dieser herausragen.

Im nachfolgenden Schritt werden die vorstehen­ den Streifen 26 um die Endkanten der Hülse 28 nach außen gebogen, so daß sie radial von der Achse der Hülse 28 nach außen abstehen, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Im nächsten Schritt wird ein Ring 30 (Fig. 5) in axialer Richtung auf ein Ende der Hülse 28 aufgepreßt, wobei die vorstehenden Streifen 26 an diesem Ende nach innen in eine der Außen­ fläche der Hülse 28 gegenüberliegende Stel­ lung umgebogen werden. Der Innendurchmesser des Ringes 30 ist derart gewählt, daß, wenn dieser in der Position nach Fig. 5 ist, fest aufsitzt und dabei die Streifen 26 unver­ rückbar gegen die Außenfläche der Hülse 28 drückt, so daß das Ende des Metallblattes 20, das vom Ring 30 umgeben ist, gegen eine Dreh- oder Axialbewegung gegenüber der Hülse 28 gesichert ist.

Im in Fig. 6 dargestellten Herstellungs­ schritt wird ein hohles rohrförmiges Werk­ zeug 32 mit an einer Seite in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordneten, axial verlaufenden Zähnen 34 mit den radial ab­ stehenden Streifen 26 auf der in Fig. 6 rechten Seite der Anordnung in Eingriff ge­ bracht. Der innere Durchmesser des Werk­ zeugs 32 ist derart. daß es einen losen und gleitenden Sitz auf der Hülse 28 aufweist, und die Zähne 34 besitzen einen derartigen gegenseitigen Abstand, daß sie zwischen den radial nach außen abstehenden Streifen 26 hindurchtreten.

Wenn das Werkzeug 32 so positioniert ist, daß seine Zähne 34 zwischen den radial ver­ laufenden Streifen 26 angeordnet sind, wird die Hülse 28 eingeklemmt bzw. gegen Drehung gesichert. Das Werkzeug 32 wird dann koaxial zur Hülse 28 um einen vorbestimmten Winkel, üblicherweise zwischen 15 bis 20 Grad, ge­ dreht. Diese Maßnahme verdreht das zugeord­ nete Ende des Metallblattes 20 gegenüber dem vorher fixierten, durch den Ring 30 gegen­ über der Hülse 28 nicht verdrehbaren Ende. Die Eigenschaften der Beryllium/Kupfer-Legie­ rung, aus der das Metallblatt 20 besteht, sind derart. daß trotz einer gewissen Elastizität die durch das Werkzeug 32 ausgeübte Drehung zu einer bleibenden Verdrehung führt.

Vor der Verdrehung des einen Endes des Metallblattes 20 relativ zu dessen anderem Ende verliefen die longitudinalen Stege 24 parallel zur Achse der Hülse 28. Während die einzelnen Stege auch nach dem in Fig. 6 dargestellten Verdrehen noch geradlinig ver­ laufen, liegen sie nicht mehr auf einer zy­ lindrischen Oberfläche, sondern definieren innerhalb der zylindrischen Hülse 28 eine innere Umhüllung von der Form einer Sanduhr. Die schematischen Diagramme der Fig. 9 und 10 illustrieren das durch die Verdrehung nach Fig. 6 erzielte Ergebnis.

Die Fig. 9 und 10 enthalten vereinfachte Diagramme, in denen die Versetzungen über­ trieben dargestellt sind, um das erzielte Ergebnis besser zu veranschaulichen. Fig. 9 gibt die Endansicht einer schematischen Darstellung der Stege 24 in der strichliert gezeichneten Hülse 28 wider, während Fig. 10 eine Seitenansicht darstellt. Hierbei sind die einzelnen Stege 24 durch gerade Linien 12A - 2B, usw., wiedergegeben, wobei A und B imaginäre Kreise darstellen, die die Punkte enthalten, an denen die Enden der jeweiligen Stege an den Rippen 22 befestigt sind. Die Fig. 9 und 10 zeigen eine Anordnung, in der zwölf einzelne Stege mit Punkten ver­ bunden sind, die auf dem Kreis A jeweils um 30 Grad voneinander entfernt sind, so daß sie den Stundenpositionen auf einem Uhrziffer­ blatt entsprechen, wie in Fig. 9 durch die Zahlen 1 bis 12 angezeigt ist. Die durch das Werkzeug 32 gemäß Fig. 6 bewirkte Drehung beträgt in Fig. 9 und 10 60 Grad, so daß der durch die Linie 12A - 2B repräsentierte Steg an einem Ende der 12.00 Uhr-Position auf dem Kreis A und am anderen Ende der 2.00 Uhr-Position auf dem Kreis B zugeordnet ist. Da die Stege zwischen ihren einander ge­ genüberliegenden Enden entlang einer geraden Linie verlaufen, liegen sie nicht an der Innenfläche der zylindrischen Hülse 28 an, sondern sie scheinen, wie am besten aus Fi­ gur 9 ersichtlich ist, in axialer Blickrichtung eine Schnur zu bilden, die tangential an einem Kreis mit reduziertem Radius im Ver­ gleich zu dem Kreis, auf dem sich die Enden des jeweiligen Steges befinden, anliegt. Wie die Seitenansicht nach Fig. 10 am besten zeigt, ergibt dies angenähert einen inneren Durchgang entsprechend dem einer Sanduhr, der gemeinsam durch die Innenflächen der Stege 24 nach deren Verdrehung gebildet wird.

Nachdem die mit dem Werkzeug 32 vorgenom­ mene Verdrehung beendet ist, wird ein zweiter Ring 36 auf die Hülse 28 aufgepreßt, um die Streifen 26 fest gegen die Außenfläche der Hülse 28 zu drücken, so wie dies bereits in Verbindung mit dem Aufsetzen des Ringes 30 beschrieben wurde.

Die fertiggestellte Steckbuchse ist in Fig. 7 gezeigt. Fig. 8 stellt eine typische Steckbuchsenverbindungsanordnung dar, wobei die Steckbuchse nach Fig. 7 innerhalb eines geeigneten Gehäuses 40 angeordnet ist, das mechanisch in eine elektrisch leitende Verbindung mit einem Teil eines elektrischen Kreises gebracht ist, beispielsweise durch einen Gewindebolzen 42. Das Gegenelement der Verbindung hat die Form eines zylindri­ schen Stiftes 44, dessen Durchmesser gering­ fügig kleiner ist als der Innendurchmesser der in Querrichtung verlaufenden Rippen 22, wenn diese sich in der Hülse 28 befinden, und etwas größer als der kleinste Durchmesser der durch die verdrehten longitudinalen Stege 24 definierten Umhüllung, die anhand der Fig. 9 und 10 beschrieben wurde. Diese Umhüllung ist in Fig. 8 bei E angedeutet. Wenn der Stift 44 vollständig in die Hülse 28 eingesetzt ist, erfordert dies, daß die ein­ zelnen Stege 24 in Längsrichtung etwas ge­ streckt werden, so daß die Stege radial nach außen gegen die Innenfläche der Hülse 28 in einem Maße bewegt werden können, um das Einstecken des Stiftes 44 zu ermöglichen. Die Innenflächen der Stege, insbesondere in der Mitte zwischen ihren Enden, liegen da­ durch fest an der Außenfläche des Stiftes 44 an, um einen festen Reibschluß mit dem Stift zu erzielen, der ausreicht, die Verbindung unter normalen Kräfteverhältnissen aufrecht zu erhalten. Jedoch ist dieser Reibschluß nicht so groß, daß er ein manuelles Heraus­ ziehen des Stiftes aus der Steckbuchse ver­ hindert.

In einer typischen Ausbildung haben die Steckbuchsen nach Fig. 7 eine Länge von etwa 25 mm und die Hülse 28 einen Innen­ durchmesser von etwa 12,5 mm. Bei diesen Abmessungen bewirkt eine Verdrehung des einen Endes des Metallblattes gegenüber dessen anderem Ende um etwa 15 bis 20 Grad eine Verringerung des Radius in der Mitte zwischen den Enden der longitudinalen Stege 24 von etwa 0,75 mm bis 1 mm.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Endstücks, gekennzeichnet durch

• A) Bilden eines flachen rechteckigen Metall­ blattes (20) mit einer Vielzahl von in gleichmäßigen Abständen voneinander und parallel zueinander angeordneten, in Längsrichtung verlaufenden Stegen (24), die an ihren entgegengesetzten Enden über ein Paar von im Abstand und parallel zu­ einander angeordneten, sich in Querrich­ tung des Metallblattes (20) erstreckenden Rippen (22) miteinander verbunden sind und mit einer Vielzahl von im Abstand zuein­ ander angeordneten, sich in Längsrichtung erstreckenden Streifen (26), die von den Rippen (22) ausgehen nach außen zu den einander gegenüberliegenden Enden des Me­ tallblattes (20) vorstehen,
• B) Bilden eines Zylinders aus dem Metall­ blatt (20) mit einer zu den Stegen (24) parallelen Längsachse,
• C) Einsetzen des zylindrischen Metallblat­ tes (20) unter engem Sitz in eine zylin­ drische Hülse (28) mit einer axialen Länge, die im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den äußeren Seiten­ kanten der Rippen (22) ist,
• D) Biegen der Streifen (26) an beiden Enden des Metallblattes (20) nach außen um die entgegengesetzten Enden der Hülsen (28) herum in von der Achse der Hülse (28) radial abstehende Stellungen,
• E) Biegen der Streifen (26) an dem einen Ende des Metallblattes (20) in an die Außenfläche der Hülse (28) anliegende Stellungen und Befestigen dieses Endes des Metallblattes (20) an der Hülse (28),
• F) Verdrehen des gegenüberliegenden anderen Endes des Metallblattes (20) um seine Längsachse um einen vorgegebenen Winkel relativ zur Hülse (28), und
• G) Biegen der Streifen (26) an diesem an­ deren Ende des Metallblattes (20) in an die Außenfläche der Hülse (28) anliegende Stellungen und Befestigen dieses Endes des Metallblattes (20) an der Hülse (28), derart, daß dieses andere Ende gegenüber dem einen Ende des Metallblattes (20) um den vorgegebenen Winkel verdreht ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegen der Streifen (26) (Schritte E und G) in an die Außenfläche der Hülse (28) anliegende Stellungen und das Befestigen der Enden des Metallblattes (20) an der Hülse (28) durch das Aufpressen jeweils eines zur Hülse (28) koaxialen Ringes (30; 36) auf diese in eine die Streifen (26) überdeckende Position erfolgen, wobei der Ring (30; 36) axial gegen die radial nach außen abstehen­ den Streifen (26) vorgeschoben wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrehen des gegenüberliegenden anderen Endes des Metallblattes (20) relativ zur Hülse (28) (Schritt F) durch axiales Einführen von axial von einem Werkzeug (32) vorstehenden Zähnen (34) zwischen die radial abstehenden Streifen (26) an diesem Ende des Metall­ blattes (20) und durch Drehen des Werk­ zeugs (32) um die Längsachse um einen Winkel von etwa 15 bis 20 Grad erfolgt.

4. Rohrförmiges Endstück mit einer zylindri­ schen Hülse und einem koaxial in der Hülse angeordneten Kontaktelement, da­ durch gekennzeichnet, daß das Kontaktelement ein einstückiges Blattelement (20) aufweist mit einem Paar gleicher, in axialem Abstand voneinander koaxial angeordneter ringförmiger Rippen­ abschnitte (22) mit gleichem und gleich­ mäßigem Durchmesser, die fest an der Innenfläche der Hülse (28) sitzen, und mit einer Vielzahl von gleichlangen Ver­ bindungsstegen (24), die an einem Ende mit dem einen der Rippenabschnitte (22) und an dem anderen Ende mit dem anderen der Rippenabschnitte (22) miteinander verbunden sind, derart, daß die Verbindungsstege (24) mit den Rippenabschnitten (22) entlang deren Umfang in gleichmäßigen Abständen verbunden sind und der Ort, an dem jeder Steg (24) mit dem einen Rippenabschnitt (22) verbunden ist, gegenüber dem Ort, an dem der Steg (24) mit dem anderen Rippenab­ schnitt (22) verbunden ist, um die gemein­ same Achse der Rippenabschnitte (22) ver­ dreht angeordnet ist, wobei sich die Stege (24) auf geraden Linien zwischen den Rippen­ abschnitten (22) erstrecken.

5. Endstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit je­ dem Rippenabschnitt (22) eine Vielzahl von Streifen (26) verbunden ist, die sich, aus­ gehend von dem Rippenabschnitt (22), um die angrenzende Endkante der Hülse (28) herum in eine an die Außenfläche der Hülse (28) anliegende Stellung erstrecken, in der sie durch jeweils einen Ring (30, 36) fest gegen die Außenfläche der Hülse (28) gedrückt sind.