EP0006982A1 - Verbindung eines Leiterdrahtes mit einem Klemmenstück sowie Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung - Google Patents

Verbindung eines Leiterdrahtes mit einem Klemmenstück sowie Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung Download PDF

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EP0006982A1
EP0006982A1 EP79101358A EP79101358A EP0006982A1 EP 0006982 A1 EP0006982 A1 EP 0006982A1 EP 79101358 A EP79101358 A EP 79101358A EP 79101358 A EP79101358 A EP 79101358A EP 0006982 A1 EP0006982 A1 EP 0006982A1
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bore
connection
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rectangular cross
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/10—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation effected solely by twisting, wrapping, bending, crimping, or other permanent deformation

Definitions

  • the invention relates to a connection of a conductor wire to a terminal piece and to a method for producing such connections according to the preambles of claims 1 and 2.
  • the object of the invention is to create a connection which is simple to produce and which is equivalent to a soldered connection.
  • a terminal piece 1 has a through bore 2 for receiving a conductor to be connected to the terminal piece 1.
  • wire 3 on. This can be the end of any electrical conductor.
  • the type of connection described below is advantageously used for electricity meters in order to connect their current coils, consisting of a conductor wire 3 with a rectangular cross section, to the terminal piece 1.
  • the conductor ends are to be rectangular, at least over the length serving for the connection, for example by squeezing.
  • the bore 2 has the same diameter over its entire length, while in the sectional drawings of FIGS. 2 to 5 the bore 2 merges into a bore 4 of larger diameter outside of a length L (FIG. 2) claimed for the connection with the conductor piece .
  • the larger bore 4 serves for the connection of one or more wires which can be clamped by means of two threaded holes 5 (FIG. 2) in the terminal piece 1 by screws, not shown, while in the smaller bore 2 in the finished connection the conductor wire 3 accordingly 1, is compressed like a harmonica in the form of a leporello stack.
  • the conductor wire 3 to be connected is inserted into the bore 2 and held outside the terminal piece 1 with two clamping jaws 6.
  • the depth of penetration V of the conductor end 7 into the terminal piece 1 depends on the desired package thickness S (FIGS. 1 and 5) of the finished connection and is to be determined by tests.
  • the conductor wire 3 should be guided with a little play over the entire length of its penetration depth V in the bore 2. If the bore 2 widens to a larger bore 4 (FIGS. 2 to 5), then the conductor wire end 7 penetrating into the bore 4 is to be guided in a guide sleeve 8 of the same inner diameter as the bore 2 during the crimping process, because otherwise it would dodge the wire end 7 laterally.
  • the conductor wire 3 bends on the long side of its rectangular cross section I of multiple, as shown in Figures 3 to fifth
  • the friction between the conductor wire 3 and the wall of the bore 2 in the harmonica-like together. pressing leads to local friction welding, the connection quality of which can be equated to a soldered connection.
  • clamping piece 1 In order to have the clamping piece 1 in an almost tension-free state after the crimping process, it is advantageous if the outer sides of the clamping piece 1, at least along the bore 2 having the finished connection, are enclosed by clamping jaws 11 (FIG. 2) during the upsetting process. These press the clamp piece 1 together and counteract the transverse forces generated during the squeezing process, so that only small internal stresses remain in the clamp piece 1 of the finished connection. This is important to avoid stress corrosion cracking if the clamp piece 1 is made of brass and is inserted into an embedding made of ammonia-containing molding compound.
  • Paint-insulated conductor wires can be used for the connection. It has proven to be advantageous if, when the wire is cut to length, its ends 7 are cut on the narrow sides to the length of the depth of penetration V. The resulting sharp edges and the side cutting away of the insulating layer of the conductor wire create a good starting point for cold welding during upsetting. Furthermore, by cutting on the side, a conductor wire 3 of larger cross-section can also be connected to the same terminal piece 1, it having been shown that the resulting reduction in cross-section has no disadvantageous effect.
  • connection described allows both copper and aluminum conductor wire to be used, and there are reliable, uniform series-produced connections of low electrical resistance and high thermal and mechanical stability.

Landscapes

  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Abstract

Verbindung eines Leiterdrahtes (3) rechteckigen Querschnittes in einer Bohrung (2) eines Klemmenstückes (1). Klemmbacken halten den Leiterdraht (3) während der Herstellung der Verbindung. Das in die Bohrung (2) eingeführte Leiterdrahtende (7) wird von einem von der Gegenseite in die Bohrung (2) eindringenden Stempel (9) mehrfach ausknickend harmonikaartig verstaucht. Es entsteht eine Reibverscheweissung.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung eines Leiterdrahtes mit einem Klemmenstück sowie auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Verbindungen nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2.
  • Aus der GB-PS 1 490 124 ist es bekannt, einen Leiterdraht runden Querschnittes in einer Bohrung eines Klemmenstückes durch einen Stauchvorgang im Durchmesser so zu erweitern, dass sich zwischen.dem Leiterdraht und der Bohrungswand eine für den Stromübergang nötige Flächenpressung ergibt. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, dass die Uebergangswiderstände sowie auch die mechanische Stabilität solcher Verbindungen beispielsweise für den Anschluss von Stromspulen in Elektrizitätszählern-nicht genügen. ·
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herzustellende Verbindung zu schafffen, die einer Lötverbindung gleichwertig ist.
  • Die Erfindung ist in den Patentansprüchen 1 und 2 gekennzeichnet.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
    • Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Verbindung und die
    • Fig. 2 bis 5 den Ablauf eines Stauchvorganges im Schnitt.
  • In allen Figuren sind für die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • Ein Klemmenstück 1 weist eine durchgehende Bohrung 2 für die Aufnahme eines mit dem Klemmenstück 1 zu verbindenden Leiter- drahtes 3 auf. Dieser kann das Ende irgend eines elektrischen Leiters sein. Vorteilhafterweise wird die nachfolgend beschriebene Verbindungsart bei Elektrizitätszählern angewandt, um deren Stromspulen, bestehend aus einem Leiterdraht 3 rechteckigen Querschnittes, an das Klemmenstück 1 anzuschliessen. Bei anderen Querschnittsformen sind die Leiterenden wenigstens auf der der Verbindung dienenden Länge rechteckig zu formen, beispielsweise durch Quetschen.
  • In der Figur 1 hat die Bohrung 2 auf ihrer ganzen Länge den gleichen Durchmesser, während in den Schnittzeichnungen der Figuren 2 bis 5 die Bohrung 2 ausserhalb einer für die Verbindung mit dem Leiterstück beanspruchten Länge L (Figur 2) in eine Bohrung 4 grösseren Durchmessers übergeht. Die grös- sere Bohrung 4 dient für den Anschluss von einem oder mehreren Drähten, die mittels zweier Gewindelöcher 5 (Figur 2) im Klemmenstück 1 von nicht dargestellten Schrauben festklemmbar sind, während in der kleineren Bohrung 2 in der fertigen Verbindung der Leiterdraht 3, entsprechend der Figur 1, harmonikaartig in der Form eines Leporellostapels gestaucht ist.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindung wird nachfolgend beschrieben:
  • Der zu verbindende Leiterdraht 3 wird in die Bohrung 2 hineingesteckt und mit zwei Klemmbacken 6 ausserhalb des Klemmenstückes 1 gehalten. Die Eindringtiefe V des Leiterdrghtendes 7 in das Klemmenstück 1 richtet sich nach der gewünschten Paketdicke S (Figur 1 und 5) der fertigen Verbindung und ist durch Versuche festzulegen. Der Leiterdraht 3 soll vor dem nachfolgend beschriebenen Verquetschen auf der ganzen Länge seiner Eindringtiefe V in der Bohrung 2 mit etwas Spiel geführt sein. Wenn sich die Bohrung 2 zu einer grösseren Bohrung 4 erweitert (Figur 2 bis 5), dann ist das in die Bohrung 4 vordringende Leiterdrahtende 7 während des Quetschvorganges in einer Führungshülse 8 gleichen Innendurchmessers wie die Bohrung 2 zu führen, denn sonst würde das Leiterdrahtende 7 seitlich ausweichen. Ein durch die Führungshül-se 8 in die Bohrung 2 eindringender Stempel 9 verquetscht das Leiterdrahtende 7 in dem von der Bohrung 2, den Klemmbacken 6 und der Stempelstirnseite 10 umgrenzten Raum. Dabei knickt der Leiterdraht 3 auf der Längsseite seines I Rechteckquerschnittes mehrfach aus, wie dies in den Figuren 3 bis 5 dargestellt ist. Die Reibung zwischen dem Leiterdraht 3 und der Wand der Bohrung 2 beim harmonikaartigen Zusammen. drücken führt zu einer örtlichen Reibverschweissung, deren Verbindungsqualität einer Lötverbindung gleichgesetzt werden kann.
  • Um das Klemmenstück 1 nach dem Quetschvorgang in einem nahezu zugspannungslosen Zustand zu haben, ist es vorteilhaft, wenn die Aussenseiten des Klemmenstückes 1, wenigstens längs der die fertige Verbindung aufweisenden Bohrung 2, während des Stauchvorganges von Spannbacken 11 (Figur 2) umschlossen werden. Diese pressen das Klemmenstück 1 zusammen und wirken den beim Quetschvorgang entstehenden Querkräften entgegen, so dass im Klemmenstück 1 der fertigen Verbindung nur kleine innere Spannungen verbleiben. Dies ist zur Vermeidung von Spannungsrisskorrosion dann wichtig, wenn das Klemmenstück 1 aus Messing besteht und in eine Einbettung aus ammoniakhaltiger Pressmasse eingelegt wird.
  • Für die Verbindung können lackisolierte Leiterdrähte verwendet werden. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn gleichzeitig mit dem Ablängen des Drahtes dessen Enden 7 an den Schmalseiten auf der Länge der Eindringtiefe V angeschnitten werden. Durch die entstehenden scharfen Kanten und das seitliche Wegschneiden der Isolierschicht des Leiterdrahtes entsteht eine gute Ausgangslage für ein Kaltverschweissen beim Stauchen. Ferner kann durch das seitliche Anschneiden auch ein Leiterdraht 3 grösseren Querschnittes mit dem gleichen Klemmenstück 1 verbunden werden, wobei es sich gezeigt hat, dass sich die entstehende Querschnittverkleinerung in keiner Weise nachteilig auswirkt.
  • Die besten Verbindungen ergeben sich, wenn das Verhältnis von Breite zur Höhe des Rechteckquerschnittes längs der Eindringtiefe V des Leiterdrahtes 3 zwischen 5:1 und 2:1 liegt und wenn der Durchmesser der zugehörigen Bohrung 2 etwa 2 bis 10% grösser als die Diagonale des Rechteck-Querschnittes ist.
  • Die beschriebene Verbindungsart erlaubt sowohl die Verwendung von Leiterdraht aus Kupfer als auch aus Aluminium, und es entstehen sichere und in der Serienfertigung gleichmässige anfallende Verbindungen geringen elektrischen Widerstandes und hoher thermischer und mechanischer Stabilität.

Claims (8)

1. Verbindung eines Leiterdrahtes mit einem Klemmenstück in einer den Leiterdraht aufnehmenden, das Klemmenstück durchdringenden Bohrung, in der der Leiterdraht durch eine seinen Querschnitt ändernde Quetschung gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Leiterdraht (3) in der Bohrung (2) runden Querschnittes harmonikaartig in der Form eines Leporello-Stapels gestaucht ist.
2. Verfahren zur Herstellung der Verbindung nach Patentanspruch 1, bei dem der in die Bohrung gesteckte Leiterdraht von Klemmbacken ausserhalb des Klemmenstückes gehalten und von einem von der anderen Seite der Bohrung eindringenden Stempel gestaucht wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem eindringenden Stempel (9) das Leiterdrahtende (7) in dem von der Bohrung (2), den Klemmbacken (6) und der Stempelstirnseite (10) umgrenzten Raum so verstaucht wird, dass die Reibung zwischen dem auf der Längsseite seines Rechteckquerschnittes mehrfach ausknickenden Leiterdraht (3) und der Wand der Bohrung (2) beim harmonikaartigen Zusammenstauchen zu einer Reibverschweissung führt.
3. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenseiten des Klemmenstückes (1) wenigstens längs der die fertige Verbindung aufweisenden Bohrung (2) während des Stauchvorganges von Spannbacken (11) umschlossen werden.
4. Verfahren nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung eines Leiterdrahtes (3) rechteckigen Querschnittes gleichzeitig mit dem Ablängen des Drahtes dessen Enden an den Schmalseiten auf der Länge der Eindringtiefe (V) des Leiterdrahtendes (7) in das Klemmenstück (1) angeschnitten werden.
5. Verfahren nach einem der Patentansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das vor dem Verstauchen in eine Bohrung (4) grösseren Durchmessers vordringende Leiterdrahtende (7) während des Quetschvorganges durch eine Führungshülse (8) gleichen Innendurchmessers wie die der Verbindung dienende Bohrung (2) geführt ist.
6. Verbindung nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Elektrizitätszähler zum Anschliessen der Stromspulenenden (3) an je ein Klemmenstück (1).
7. Verbindung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterdraht (3) aus Kupfer oder Aluminium besteht.
8. Verbindung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Breite zur Höhe des Rechteck-Querschnittes längs der Eindringtiefe (V) des Leiterdrahtes (3) zwischen 5:1 und 2:1 liegt und dass der Durchmesser der zugehörigen Bohrung (2) etwa 2 bis 10 % grösser als die Diagonale des Rechteck-Querschnittes ist.
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