Elektrische Verbindungsanordnung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Verbindungsanord¬ nung nach der Gattung des Anspruchs 1. Eine solche Verbindungs- anordnung ist durch die DE 41 40 227 AI bekannt und betrifft eine Vorrichtung für den Anschluß eines senkrecht zu seiner Längsachse abgeschnittenen Kabelendes an ein Stecker- oder Buchsenelement.
Dieses weist einen von der Stirnseite her in das Kabel eindrin¬ genden Klemmkontakt auf, der mit einer über das Kabelende schiebbaren Hülse und einer das Kabelende gegen eine Anschlags¬ fläche drückenden Überwurfmutter unter Anpressung der Hülse gegen die Außenisolierung des Kabels gesichert wird.
Diese Verbindungsanordnung erfordert infolge ihres Aufbaus einen hohen Fertigungsaufwand und ist zudem nur bei einem Kabel anwendbar, dessen Leiter aus einem Drahtbündel bestehen, so daß Kabel mit jeweils einem einzelnen Draht nicht verbunden werden können.
Ferner ist bekannt, Verbindungsanordnungen durch Löten oder Schweißen herzustellen. Dies führt bei einem Kabel, dessen Leiter durch einen einzelnen Draht gebildet wird, zu einer schlecht automatisierbaren Fertigung, wenn der Draht isoliert ist, da je nach Art der Isolierung ein thermisches oder mecha¬ nisches Abisolieren und beim Löten noch ein Verzinnen des Drahtendes erforderlich ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung mit den kennzeich¬ nenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß vor allem relativ dünne, eine Verformung ihres Querschnitts aus der Eigenstabilität heraus keinen ausreichenden Widerstand entgegenbringenden Drähte einwandfrei automatisierbar zu kontaktieren sind.
Dazu weist die Verbindungsanordnung eine Aufnahme für einen An¬ schlußdraht und ein Kontaktelement auf, die bis zu einer End¬ stellung durch eine einfache Steckbewegung, die gut automa¬ tisierbar ist, zusammenfügbar sind. Dabei wird der An¬ schlußdraht von dem Kontaktelement unter Bildung einer Schneidverbindung zumindest in Teilbereichen angeschnitten und sicher kontaktiert.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Maßnahmen für die Re¬ alisierung der Erfindung angegeben.
Zeichnung
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung gezeigt und in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Das erste Ausführungsbeispiel ist im Längsschnitt in der Figur 1 sowohl in einer Vormontagestellung als auch in einer Endstel¬ lung und das zweite Ausfuhrungsbeispiel in der Figur 2 im Quer¬ schnitt ausschnittsweise und in der Figur 3 in einem Längs¬ schnitt dargestellt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer elek¬ trischen Verbindungsanordnung dargestellt. Diese weist als Hauptbestandteile eine Aufnahme 11 für einen Anschlußdraht 12 und ein Kontaktelement 13 auf, das über ein Anschlußteil 14 mit dem Anschlußdraht 12 verbindbar ist und das über ein Steckteil 16 mit einem nicht mehr dargestellten Gegenεtecker lösbar ge¬ koppelt werden kann.
Die Aufnahme 11 ist Teil eines Gehäuses 17 für eine Spule. Das Gehäuse 17 aus Kunststoff hat die Form eines Spulenkörpers, der stirnseitig zur Begrenzung des Wickelraums je einen Flansch 18 aufweist. Aus einem der Flansche 18 treten radial gerichtete, für jedes der beiden Enden der Spule je eine Aufnahme 11 heraus.
Die Aufnahme 11 ist als ein Anschlußhaken mit einem im Quer¬ schnitt rechteckförmigen Halteabschnitt an dem Flansch 18 ange-
bunden. An den Halteabschnitt 19 schließt sich mit kleinerer, im Längsverlauf konstanter Querschnittsflache ein symmetrisch zu einer Längsachse 21 der Aufnahme 11 angeordneter Wickelab- schnitt 22 an, wobei am Übergang des Wickelabschnitts 22 zum Halteabschnitt 19 eine radial verlaufende, von der Spule weg¬ weisende Schulter 23 gebildet ist. Auf dem Wickelabschnitt 22 ist der Anschlußdraht 12 als Wickel einlagig mit mehreren Win¬ dungen ohne radiales Spiel fest aufgewickelt, wobei eine An¬ fangswindung 24 an der Schulter 23 anliegt und eine Endwindung 26 nahe des freiliegenden Endes des Wickelabschnitts 22 in einem nicht mehr dargestellten Schlitz fixiert ist. Die Schul¬ ter 23 ist so bemessen, daß sie den Anschlußdraht 12 der An¬ fangswindung 24 etwa bis zum 0,7fachen seines Durchmessers ab¬ deckt und einen Anschlag zur Axialsicherung der auf dem Wickelabschnitt 22 angebrachten Windungen des Anschlußdrahtes 12 bildet.
Der Anschlußdraht 12 selbst ist ein dünner Wickeldraht ohne nennenswerte Eigenstabilität mit einer Lackschicht als Isolierung.
Das Kontaktelement 13 ist als gabelförmiger metallischer Flach- stekker ausgebildet mit zwei an das Kontaktteil anschließenden, langgezogenen, symmetrisch zu einer Längsachse 27 des Kontaktelements 13 angeordneten Schenkel 28. Diese weisen zwischen ihren freien Enden eine Kontaktöffnung 29 und außenseitig keilförmige Rasthaken 31 auf.
Die sich gegenüberliegenden Innenseiten der Schenkel 28 ver¬ laufen in einem, sich etwa über die halbe Längserstreckung der Schenkel 28 ausgebildeten und von der Kontaktöffnung 29 ausge¬ henden Einführungsabschnitt 33 zueinander parallel in einem radialen Abstand, der dem Durchmesser des auf dem Wickelab-
Schnitts 22 angeordneten Anschlußdrahtes 12 entspricht. In einem, an den Einführungsabschnitt 33 anschließenden und bis zum Steckteil 16 reichenden Kontaktabschnitt 34 sind die In¬ nenseiten der Schenkel als Schneidkanten 32 ausgebildet und zur Längsachse 27 des Kontaktelements 13 derart geneigt, daß ihr radialer Abstand zum Steckteil 16 hin stetig geringer wird, bis er am Ende geringfügig größer ist als die Breite des Wickelab¬ schnitts 22 ohne Drahtbewicklung.
Zum Herstellen der Verbindungsanordnung ist das Kontaktelement 13 mit seinen Schenkeln 28 auf die mit dem Anschlußdraht 12 versehene Aufnahme 11 aufzustecken. Dazu wird das Kontakt- element 13 so ausgerichtet, daß seine Längsachse 27 mit der Längsachse 21 der Aufnahme 11 fluchtet.
In der Figur 1, linker Teil, befindet sich das Kontaktelement 13 in einer Vormontagestellu: g, in der es so weit auf die Auf¬ nahme 11 aufgeschoben ist, daß sich die Übergangsstelle zwischen Einführungsabschnitt 33 und Kontaktabschnitt 34 an der Endwindung 26 befindet. Dabei sind die Rasthaken 31 in einem, im Flansch 18 angeordneten und symmetrisch zur Längsachse 21 der Aufnahme 11 verlaufenden Führungskanal 36 eingetaucht und an dessen Wandung anliegend.
Beim weiteren Aufstecken des Kontaktelements 13 auf die mit dem Anschlußdraht 12 versehene Aufnahme 11 kommen die Schneidkanten 32 in Kontakt mit den Windungen des Anschlußdrahtes 12 und schneiden sich wegen ihrer höheren Festigkeit und durch ihre Neigung zur Längsachse 27 in die Windungen des An¬ schlußdrahtwickels ein. Dabei erfolgt eine Durchtrennu"-r der Isolierung des Anschlußdrahtes 12 und seine elektrisch 'on- taktierung mit dem Kontak element 13. Es wird ein Aufspreizen
und Ausweichen der Schenkel 28 durch deren Führung mittels der Rasthaken 31 und Teile des Einführabschnitts 33 im Führungs¬ kanal 36 und ein Ausweichen des dünnen, labilen Anschlußdrahtes 12 durch dessen Abstützung auf der Aufnahme 11 verhindert. Durch die entgegen Steckrichtung des Kontaktelements 13 weis¬ ende Schulter wird der Wikkel des Anschlußdrahtes gegen Ver¬ schieben in axialer Richtung gesichert.
Am Ende des Führungskanals 36, der vor diesem Bereich radial eingeengt ist, schnappen die Rasthaken 31 hinter komplementäre Rastschultern 37 und verriegeln die Verbindungsanordnung in der Endstellung, wie in Figur 1, rechte Hälfte, dargestellt.
In der Endstellung ist infolge der Neigung der Schneidkanten 32 zur Längsachse 27 des Kontaktelements 13 einerseits und durch die parallel zur Längsachse 21 der Aufnahme 11 angeordneten Windungen des Anschlußdrahtes 12 die Endwicklung am stärksten, die nachfolgende Wicklung zunehmend weniger und die An¬ fangswicklung 24 schließlich gering oder gar nicht mehr angeschnitten und elektrisch kontaktiert. Damit ist erreicht, daß im Verlauf der Windungen von der Endwindung 26 zur An¬ fangswindung 24 die Verformung des Anschlußdrahtes 12 durch das Kontaktelement 13 immer geringer wird und damit die Bruchgefahr des Anschlußteils 12 zur Anfangswindung 24 und damit zur Spule hin abnimmt.
Je mehr Windungen sich auf dem Wickelabschnitt 22 befinden, de¬ sto größer ist bei entsprechend gewählter Neigung der Schneid¬ kanten 32 zur Längsachse die Kontaktfläche zwischen Kontaktele¬ ment 13 und Anschlußdraht 12, wobei bei diesem Ausführungs¬ beispiel je angeschnittener Windung zwei Teilkontaktflächen auftreten.
Der Querschnitt des Wickelabschnitts ist dabei vorzugsweise oval oder rechteckig mit gerundeten Schmalseiten, um dem An¬ schlußdraht im Bereich der Längsseiten eine Stütze gegenüber den dort angreifenden Schneidkanten zu geben. Grundsätzlich ist diese Art der Kontaktierung schon mit einer Schneidkante möglich.
Beim zweiten Ausfuhrungsbeispiel ist das Kontaktelement 13 nach Figur 2 als Rundstecker ausgeführt. Dessen Kontaktabschnitt 34 ist als ein prismatischer Vierkant 41 ausgebildet mit Längskan¬ ten, die die Schneidkanten 32 bilden.
Der Kontaktabschnitt 34 kann alternativ auch als ein Prisma mit einer Querschnittsfläche eines anderen Vielecks ausgebildet sein.
Das Kontaktelement 13 ist entsprechend Figur 3 in einem Isoliergehäuse 42 gelagert, das über dem Gehäuse 17 der Spule angeordnet ist und diese schützt. Das Kontaktelement 13 ist in einer Führungsbohrung 43 des Isoliergehäuses 42 entlang seiner Längsachse 27 verschiebbar. In Flucht zur Führungsbohrung 43 ist in einer Wandung 44 des Gehäuses 17 eine Sackbohrung 46, ein aus der Wandung 44 heraustretender Zapfen 47 und in einem unterhalb des Gehäuses 17 liegenden Unterteil 48 aus Isolier¬ bzw. Kunststoff, auf dem die Spule befestigt ist, die Aufnahme 11 und eine Durchtrittsbohrung 49 angeordnet.
Während die Durchtrittsbohrung 49 so dimensioniert ist, daß sie den Zapfen 47 mit Bewegungsspiel und den Vierkant 41 mit Preßpassung aufnehmen kann, ist die Aufnahme 11 als eine sich zur Durchtrittsbohrung 49 hin verengende konische Bohrung mit einer Innenwand 51 ausgeführt. Die Aufnahme 11, die über ihren
gesamten Längsverlauf ein größeres Radialmaß als die Durch¬ trittsbohrung 49 hat, schließt zu dieser mit der Schulter 23 an, die wie beim ersten Ausführungsbeispiel bemessen ist.
Auf dem Zapfen 47 ist der Anschlußdraht 12 einlagig mit mehre¬ ren Windungen angebracht, wobei die Anfangswindung 24 an der Wandung 44 des Gehäuses 17 anliegt und die Endwindung 26 nahe dem freiliegenden Ende des Zapfens 47 fixiert ist.
Der Zapfen 47 ist über vier gleichmäßig über seinen Umfang verteilte, als Sollbruchstellen ausgebildete dünne Stege 52 mit dem übrigen Gehäuse 17 verbunden.
Wird das Kontaktelement 13 aus einer Vormontagestellung ent- spechend Figur 3, linke Hälfte, gegen den Zapfen 47 geführt, so brechen bei einer starken Druckbelastung die Stege 52 und der Zapfen 47 wird an der Schulter 23 vorbei in die Durchtrittsboh¬ rung 49 eingeschoben. Bei dieser Bewegung kommt die Endwindung 26 zur Anlage an die, einen Axialanschlag für die Windungen des Anschlußdrahtes 12 bildenden Schulter 23. Bei einer weitergeführten Bewegung werden alle Windungen des dünnen, labilen Anschlußdrahtes 12 von dem Zapfen 47 abgestreift und von dem Vierkant 41 gegen die Innenwand 51 der Aufnahme 11 ge¬ drückt und dort radial abgestützt. Der Neigungswinkel der In¬ nenwand 51 zur Längsachse 21 der Aufnahme 11 und die jeweili¬ gen, sich über den Längsverlauf veränderte radiale Erstreckung der Aufnahme 11 ist so bemessen, daß der Vierkant 41 mit Er¬ reichen der Endstellung entsprechend Figur 3, rechte Hälfte, die Endwindung 26 am stärksten und die Anfangswindung 24 nur gering oder gar nicht durch die vier Schneidkanten 32 an¬ schneidet und kontaktiert.
Damit ist, wie beim ersten Ausführungsbeispiel, der An¬ schlußdraht 12 zur Spule hin mechanisch nur gering belastet und eine Bruchgefahr an der Spule vermieden.
Gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei dieser Aus¬ führung die Kontaktfläche zwischen Kontaktelement 13 und An¬ schlußdraht 12 verdoppelt, da die Schneidkanten 32 vier Kontaktflächen pro angeschnittener Windung bilden.
Die Endstellung der Verbindungsanordnung wird gesichert durch eine Preßpassung des Kontaktabschnitts 34 in der Durchtrittsbohrung 49 oder durch am Anschlußteil 14 ange¬ brachte, radial gerichtete Dichtrippen 53, die in der Endstel¬ lung mit Preßsitz in der Führungsbohrung 43 eingebracht sind.
Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß durch die Aus¬ gestaltung der zwei Aufnahmen 11 zur radialen Abstützung der Anschlußdrähte 12 der beiden Wicklungsenden der Spule und der zugeordneten Kontaktelemente 13 eine einfache, in einem ge¬ meinsamen Arbeitsgang durchzuführende, automatisierbare Kontak¬ tierung der Kontaktelemente 13 und den dünnen, keine nennenswerte Eigenstabilität aufweisenden Anschlußdrähte 12 er¬ folgen und durch die große Kontaktflächen eine sichere Kontak¬ tierung erzielt werden kann.