DE3729490C3 - Elektrisches Verbindungselement sowie Verfahren zum Verbinden elektrischer Drähte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement für elektrische Drähte nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Verbinden elektrischer Drähte mit dem Verbin­ dungselement nach dem Oberbegriff von Anspruch 5. Insbeson­ dere soll dabei das Verbindungselement die elektrischen Drähte unter Druckeinwirkung festhalten.

Zum Verbinden elektrischer Drähte werden im allgemeinen Ver­ bindungselemente zwischen den Drähten verwendet, wobei das Verbindungselement im wesentlichen einen Anschlußabschnitt und einen Quetsch- oder Preßabschnitt aufweist.

Der Anschlußabschnitt dient dabei dazu, das Verbindungsele­ ment mit einem anderen Verbindungselement elektrisch zu ver­ binden, während der Quetschabschnitt für die elektrische Verbindung mit dem elektrischen Draht sorgt.

Aus der DE-OS 15 65 959 ist ein elektrisches Verbindungselement bekannt mit einer Außenhülse aus elastischem Material, das durch Bruch bleibend verformbar ist, und einer Innenhülse aus einem weichen, leitenden Material. Die Außenseite der Innenhülse steht mit einer genuteten oder gezahnten Innenseite der Außenhülse in Berührung. Beim Aufquetschen auf einen Aluminiumdraht wird das Material der Innenhülse fließfähig und verteilt sich um den Draht und gelangt zwischen die Nuten und Zahnungen.

Die DE-AS 26 42 929 beschreibt einen elektrischen Verbinder mit einer auf einen Leiter aufquetschbaren Metallhülse, die mehrere Reihen von Rippenabschnitten aufweist, die beim Auf­ drücken der Metallhülse auf den Leiter teilweise in diesen eindringen. Dabei kann der elektrische Verbinder sowohl auf isolierte als auch auf unisolierte Leiter aufgedrückt wer­ den. Die Rippen oder Zähne weisen einen besonderen Umriß auf und dringen in die Isolation des Leiters ein und berühren schließlich auch dessen leitenden Kern. Damit entsteht ein elektrischer und mechanischer Eingriff zwischen dem Leiter und dem Verbinder.

Aus der DE-OS 20 08 021 ist eine zur Lötverbindung mit einem elektrischen Leiter bestimmte Anschlußklemme bekannt, die eine rohrförmige Buchse zur Aufnahme eines Leiters mit einer innen vorgesehenen Lotschicht aufweist. Zum Verbinden des elektrischen Leiters mit einem abisolierten Drahtende wird zunächst ein Quetschabschnitt um den Leiter gebogen und dann durch Zufuhr von Wärme eine Lötverbindung hergestellt.

Aus der US 35 94 702 ist ein Verbinder zum Verbinden eines elektrischen Leiters mit einem Anschluß bekannt, der im Be­ reich des Quetschabschnittes Aussparungen und rippenartige Vorsprünge aufweist. Beim Aufquetschen des elektrischen Ver­ binders bewirken die Aussparungen und die rippenartigen Vor­ sprünge eine Verzahnung mit dem Drahtende, so daß ein besse­ rer mechanischer Halt gewährleistet ist.

Die US 35 19 982 beschreibt einen elektrischen Verbinder, der einen Anschlußabschnitt und einen mit diesem verbundenen verformbaren Quetschabschnitt aufweist. An der Innenseite des Quetschabschnitts ist eine elektrisch leitfähige Schicht aus plastisch verformbaren Material vorgesehen. Die elek­ trisch leitfähige Schicht besteht aus einem Flußmittel und einem Lötmittel. Dieser bekannte elektrische Verbinder wird an einem abisolierten Draht befestigt, in dem der Quetschab­ schnitt zunächst um den Draht herumgebogen wird und an­ schließend wird Wärme zugeführt, so daß eine Lötverbindung zwischen dem elektrischen Verbinder und dem abisolierten Drahtende entsteht.

Die Verbindung zweier elektrischer Drähte erfolgt also ent­ weder durch Verformen eines Quetschabschnitts, der den elek­ trischen Draht von außen umgibt und festhält, oder durch zu­ sätzliches Verlöten des Quetschabschnitts mit dem elektri­ schen Draht.

Im ersten Fall kann jedoch eine vollständige elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Draht und dem Quetsch­ abschnitt des Verbindungselements nicht sichergestellt wer­ den, so daß ein nicht-leitender Zustand eintreten kann. Die­ ser nicht-leitende oder schlecht-leitende Zustand ergibt sich häufig aufgrund von Änderungen und insbesondere auf­ grund einer allmählichen Erhöhung des elektrischen Wider­ standes nach einiger Zeit, beispielsweise nach etwa 5 Jahren.

Im zweiten Fall vervollständigt das Löten die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Draht und dem Quetsch­ abschnitt, so daß die Verbindung langfristige Änderungen überdauern kann. Das Löten erfordert jedoch einen zusätzli­ chen Erwärmungsschritt, der zeitraubend und unwirtschaftlich ist. Darüber hinaus führt eine unzureichende Verlötung zu einem schlechteren Produkt, so daß sich die Ausbeute verringert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement anzugeben, das eine vollständige elektri­ sche Verbindung zwischen einem Quetschabschnitt eines Ver­ bindungselements und einem elektrischen Draht ermöglicht, bzw. ein Verfahren anzugeben, bei dem eine vollständige Ver­ bindung zwischen dem Verbindungselement und einem elektri­ schen Draht ohne einen zusätzlichen Lötschritt ermöglicht wird, wobei ein Lösen oder Herausfallen einer auf dem Quetsch­ abschnitt aufgebrachten elektrisch leitfähigen Schicht vermieden wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Pa­ tentansprüche 1 bzw. 5 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine elek­ trisch leitfähige Schicht aus leicht plastisch verformbarem metallischem Material auf eine Oberfläche des Quetschab­ schnitts aufgetragen, danach der Quetschabschnitt durch Druckeinwirkung auf äußere Enden der Oberfläche derart gebo­ gen, daß die elektrisch leitfähige Metallschicht auf der In­ nenseite des Quetschabschnitts zu liegen kommt, Einführen des elektrischen Drahtes in den gebogenen Quetschabschnitt und schließlich Verbiegen des Quetschabschnitts derart, daß der elektrische Draht durch die elektrisch leitfähige Me­ tallschicht gehalten wird.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Verbindungselements für elektrische Drähte,

Fig. 2 eine Verbindung des Verbindungselements gemäß Fig. 1 mit elektrischen Drähten,

Fig. 3 eine Aufsicht eines Rohlings mehrerer elektrischer Verbindungselemente gemäß Fig. 1 vor dem Durchtrennen und Biegen,

Fig. 4 eine Aufsicht eines Verbindungselements gemäß Fig. 1 vor dem Auftragen von Lötmittel und dem ersten Verbiegen,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Verbindungselements und

Fig. 6 eine Aufsicht des Verbindungselements gemäß Fig. 5 vor dem Auftragen des Lötmittels und dem ersten Verbiegen.

Fig. 1 zeigt ein Stecker-Verbindungselement 1 und ein Buch­ sen-Verbindungselement 2 zum Verbinden elektrischer Drähte. Beide Verbindungselemente 1 und 2 sind mit ineinander pas­ senden Anschlußabschnitten 11 bzw. 21 versehen, die durch Einführen des Steckerabschnitts 21 in den Buchsenabschnitt 11 miteinander verbunden werden können.

Zum Herstellen des Stecker-Verbindungselements 1 gemäß Fig. 1 und nach dem Ausschneiden des Mehrfach-Verbindungselement- Rohlings wird auf den entsprechenden Quetschabschnitten 12 die Lötschicht 13 ausgebildet. Danach werden die Anschlußab­ schnitte 1 nach einwärts gemäß Fig. 1 mit Hilfe einer Preßvorrichtung gebogen. Die Quetschabschnitte 12 und die Hilfsquetschabschnitte 14 werden ebenfalls U-förmig gebogen, und schließlich werden die Verbindungsabschnitte 15 durch­ trennt, um einzelne Stecker-Verbindungselemente 1 zu erhalten.

Erfindungsgemäß werden wie in Fig. 4 dargestellt, Aussparun­ gen oder Ausschnitte 16 oder scharfe Vorsprünge 17 (vgl. Fig. 6) auf der Oberseite des Quetschabschnitts 12 vorgese­ hen. Dadurch wird die plastische Verformung der Lötschicht 13 und der feste Eingriff zwischen der Oberfläche des Quetschabschnitts 12 und der Lötschicht 13 erleichtert, wenn der Quetschabschnitt 12 gemäß Fig. 1 U-förmig gebogen wird. Dadurch wird ferner verhindert, daß sich die Lötschicht 13 von der Innenseite des Quetschabschnitts 12 löst oder her­ ausfällt.

Gemäß Fig. 2 wird die Verbindung zwischen den Verbindungs­ elementen 1 und 2 und den elektrischen Drähten 3 und 4 durch Quetschabschnitte 12, 13 und 22, 23 der entsprechenden Verbin­ dungselemente 1 und 2 hergestellt. Der Quetschabschnitt 12 des Stecker-Verbindungselements 1 wird zusammengedrückt, um die entsprechenden Hälften des Drahtes 3 von den beiden Sei­ ten her festzuhalten. Der Quetschabschnitt 22 des Buchsen- Verbindungselements 2 wird ebenfalls gebogen und angedrückt, um die entsprechenden Hälften des äußeren Umfangs des ande­ ren Drahtes 4 festzuhalten.

Das Stecker-Verbindungselement 1 ist ferner mit einem Hilfs­ quetschabschnitt 14 zusätzlich zu dem Quetschabschnitt 12 versehen, um eine feste Verbindung des Drahtes 3 sicherzu­ stellen. Der Hilfsquetschabschnitt 14 umfaßt die gesamte äußere Umfangsfläche des Drahtes 3 und hält diesen fest.

Das erfindungsgemäße Verbindungselement für elektrische Drähte weist Lötschichten 13 bzw. 23 auf, die in der Zeichnung mit Punkten versehen sind. Die Löt­ schichten 13 und 23 sind auf der Innenseite der Quetschab­ schnitte 12 bzw. 22 als elektrisch leitfähige Metallschichten ausgebildet.

Vorzugsweise sind die Lötschichten 13 und 23 so bemessen, daß ihre Länge in Drahtlängsrichtung etwa 2/3 der Länge der Quetschabschnitte 12 und 22 betragen.

Die Lötschichten 13 und 23 befinden sich in fertigem Zustand zwischen den elektrischen Drähten 3 oder 4 einerseits und dem entsprechenden Quetschabschnitt 12 bzw. 22. Die Lötschicht verformt sich relativ leicht plastisch, wenn der Quetschab­ schnitt verformt wird.

Dadurch füllen die plastisch verformten Lötschichten 13 und 14 die Zwischenräume zwischen den Drähten 3 bzw. 4 und den Quetschabschnitten 12 bzw. 22 aus, wenn die Verbindungsele­ mente in der vorgesehenen Weise verbogen und gequetscht wer­ den; dadurch werden große Kontaktflächen gebildet, und man erhält eine gute elektrische Leitfähigkeit zwischen den elek­ trischen Drähten und dem Quetschabschnitt.

Gemäß Fig. 2 bestehen die Stecker- und Buchsen-Verbindungs­ elemente 1 bzw. 2 aus Messing oder Rotguß und werden ineinan­ der gesteckt; die elektrischen Drähte 3 und 4 bestehen aus Kupfer, um einen guten elektrischen Kontakt sicherzustellen. Eine derartige Verbindung gewährleistet über mehr als 10 Jah­ re einen sicheren elektrischen Anschluß.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform zeigt ein ring­ förmiges Verbindungselement 5 mit einem Anschlußabschnitt 51, einem Quetschabschnitt 52 und einem Hilfsquetschabschnitt 54, die jeweils aus Aluminium bestehen, sowie eine Lötschicht 53 auf der Innenseite des Quetschabschnitts 52.

Der Anschlußabschnitt 51 wird beispielsweise mit Hilfe einer kleinen Verbindungsschraube an einem anderen Verbindungsele­ ment befestigt.

Der Quetschabschnitt 52 erfaßt den elektrischen Draht wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 von außen und wird mit diesem verquetscht.

Das Verbindungselement 5 dieser Ausführungsform wird als Alu­ minium-Verbindungselement bezeichnet. Die elektrische Leit­ fähigkeit ist besser als bei üblichen Verbindungselementen ohne Lötschicht.

Im Vergleich zur ersten Ausführungsform, bei der das Verbin­ dungselement aus Messing besteht und mit der Lötschicht ver­ sehen ist, ist jedoch die elektrische Leitfähigkeit relativ gering.

Im allgemeinen wird für das Verbindungselement für elektrische Drähte vorzugsweise ein Material eingesetzt, das einen rela­ tiv geringen elektrischen Widerstand aufweist, beispielswei­ se Messing, oder es wird ein leichtes Metall verwendet.

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht des ausgestanzten oder ausge­ schnittenen Stecker-Verbindungselements 1 gemäß Fig. 1, so daß mehrere Verbindungselemente 1 über Verbindungsabschnitte 15 miteinander verbunden werden können.

Die vorstehenden Maßnahmen sind im Rahmen der Erfindung in der gleichen Weise auf das Buchsen-Verbindungselement 2 anwendbar.

Wie vorstehend ausgeführt, kann ein ausreichender elektrischer Kontakt durch die Lötschichten 13 und 23 innerhalb der Quetsch­ abschnitte 12 bzw. 22 erreicht werden, und zwar selbst bei einem relativ kleinen Kontakt-Verbindungselement zum Verbin­ den elektrischer Drähte, bei dem mit üblichen Maßnahmen ein ausreichender Kontakt nicht erreicht werden konnte.

Ferner kann durch geeignete Erwärmung ein Verfließen oder Verschmelzen der Lötschichten 13 und 23 mit den Drähten er­ folgen, so daß die elektrische Verbindung weiter verbessert wird.

Im Rahmen der Erfindung können anstelle der vorstehend be­ schriebenen Lötschichten auch andere leicht plastisch ver­ formbare Metalle, wie Messing, als elektrisch leitfähige Schicht eingesetzt werden.

Da die plastisch verformbaren Schichten aus metallischem Ma­ terial auf den Quetschabschnitten der Verbindungselemente für die elektrischen Drähte ausgebildet sind, kann der gewünschte elektrische Kontakt zwischen den Quetsch­ abschnitten und den elektrischen Drähten auch ohne zusätzliche Erwärmung erreicht werden.

Claims (6)

1. Elektrisches Verbindungselement zum Verbinden elektrischer Drähte, mit

• a) einem Anschlußabschnitt (11, 21, 51) als elektrischen Kontakt,
• b) einem mit dem Anschlußabschnitt einstückig ausgebildeten Quetschabschnitt (12, 22, 52), der zum Festhalten des elektrischen Drahtes verformbar ist, und
• c) einer elektrisch leitfähigen Schicht (13, 23, 53) aus plastisch verformbarem Material, die an der dem elektrischen Draht zugewandten Seite des Quetschabschnitts (12, 22, 52) vor dem Verbiegen des Quetsch­ abschnitts aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Quetschabschnitt (12, 22, 52) im Bereich unterhalb der elektrisch leitfähigen Schicht (13, 23, 53) mit Vorsprüngen oder mit Aussparungen versehen ist, die den Eingriff zwischen dem Quetschabschnitt und der elektrisch leitfähigen Schicht unterstützen.

2. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (13, 23, 53) ein Lötmaterial enthält.

3. Elektrisches Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußabschnitt (11, 21, 51) und der Quetschabschnitt (12, 22, 52) aus Messing oder Rotguß bestehen oder dieses enthalten.

4. Elektrisches Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (13, 23, 53) Messing oder Rotguß enthält.

5. Verfahren zum Verbinden elektrischer Drähte mit Hilfe eines elektrischen Verbindungselements mit einem Anschlußabschnitt (11, 21, 51) für den elektrischen Anschluß und einem damit einstückig ausgebildeten Quetschabschnitt (12, 22, 52) zum Festhalten der elektrischen Drähte mit den folgenden Verfahrensschritten:

• a) Ausbilden einer elektrisch leitfähigen Schicht (13, 23, 53) aus leicht verformbarem Material auf einer Seite des Quetschabschnitts (12, 22, 52) vor dem Verbiegen des Quetschabschnitts,
• b) Auflegen eines elektrischen Drahtes auf den Quetschab­ schnitt (12, 22, 52) und
• c) Umbiegen des Quetschabschnitts (12, 22, 52) um den Draht, um diesen mit Hilfe der elektrisch leitfähigen Schicht (13, 23, 53) und dem Quetschabschnitt (12, 22, 52) festzuhalten, da­ durch gekennzeichnet, daß vor dem Verbiegen auf dem Quetschabschnitt (12, 22, 52) im Bereich unterhalb der auszubildenden elektrisch leitfähigen Schicht Vorsprünge oder Aussparungen ausgebildet werden, so daß sie beim Biegen die Vorsprünge bzw. Aussparungen den Eingriff zwischen dem Quetschabschnitt und der elektrisch leitfähigen Schicht unterstützen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrisch leitfähige Schicht (13, 23, 53) durch Löten aufgebracht wird.