DE2642929A1

DE2642929A1 - Elektrischer verbinder

Info

Publication number: DE2642929A1
Application number: DE19762642929
Authority: DE
Inventors: Louis F Haitmanek
Original assignee: Thomas and Betts Corp
Current assignee: ABB Installation Products Inc
Priority date: 1975-10-02
Filing date: 1976-09-24
Publication date: 1977-04-07
Also published as: JPS52101492A; IT1073896B; FR2326788A1; DE7629801U1; AU1663276A; CA1060967A; FR2326788B1; NL7608995A; SE424030B; DE2642929C3; DE2642929B2; US3989339A; GB1494169A; SE7610866L; BE846884A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lrg. H. BcRKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 7. September 1976 vA. Nc.med.Anm. Thomas & Betts

Corporation

Elektrischer Verbinder

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Verbinder. Insbesondere bezieht sie sich auf auf elektrische Leiter aufdrückbare elektrische Verbinder, die im Bereich ihres Hülsenabschnittes die elektrischen Leiter erfassende Einrichtungen aufweisen.

Gut bekannt sind elektrische Verbinder mit auf die elektrischen Leiter aufdrückbaren und auf ihren Innenseiten gerippten oder gezahnten Hülsenabschnitten. Sie werden in großem Umfang zum Verbinden von sowohl isolierten als auch unisolierten Leitern verwendet, die in diesen Hülsenabschnitt eingeschoben werden. Di© Rippen oder Zähne weisen einen besonderen Umriß auf und dringen damit in den Außenumfang oder die einen Leiter umgebende Isolation ein und erfassen schließlich auch dessen leitenden Kern. Damit entsteht ein erhöhter elektrischer und mechanischer Eingriff zwischen dem Leiter und dem Verbinder. Beispiele solcher Verbinder werden in den US-PS 2 800 638, 3 355 698, 3 736 627 und 3 812 448 beschrieben. Die Ausrichtung der den Leiter erfassenden Rippen in einer zu der Längsachse des Verbinders im allgemeinen quer verlaufenden Richtung führt zu einer Durchdringung des Leiters in mehreren Querebenen. Die Rippenhöhen sind oft so bemessen, daß der Leiter im Vergleich zu seinem Durchmesser beim Aufdrücken des Hülsenabschnittes bis zu einer wesentlichen Tiefe durchdriungen wird. Dadurch wird der Leiter leicht in einer oder mehreren Querebenen geschert oder gebrochen. Jede dieser Querebenen wird durch die anliegenden Abschnitte einer zugehörigen Rippe festgelegt. Die Beständigkeit der elektrischen Verbindung oder Kupplung wird dadurch ernsthaft beschädigt oder in manchen Fällen sogar vollständig zerstört. Mit dem in der US-PS 3 736 beschriebenen Grätenmuster der Rippen wird dieses Problem vermieden₉ da mit der sich abwechselnden Anordnung von schräggestellten Rippens©gsaent©n fast sichergestellt wird, daß mindestens zwei Segment© einer "bestimmten Rippe mit einer anderen entlang einer einzigen Querebene beim Aufdrücken des Hülsenabschnittes auf den Leiter im wesentlichen zusammenfallen, wodurch der oben erläuter-

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te Scher- oder Bruchzustand bewirkt wird. Die Verwendung von gerippten Hülsenabschnitten zum Erzeugen einer langen Eindrückoder Durchdringungskante zum Erzielen von elektrischen und mechanischen Verbindungen 1st in hohem Grade erwünscht. Trotzdem besteht ein erhöhter Bedarf nach einer gerippten Verbinderkonstruktion, die die oben erwähnten unerwünschten Eigenschaften nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe zwecke Überwindung der oben genannten Schwierigkeiten und Einschränkungen bei den bekannten Verbindern ist erfindungsgemäß ein elektrischer Verbinder mit einem aufdrückbaren Hülsenglied vorgesehen, wobei dieser elektrische Verbinder insgesamt zuverlässiger und wirkungsvoller als die bekannten Verbinder ist. Das aufdrückbare Hülsenglied weist eine den Leiter aufnehmende Innenfläche auf, auf der eine Vielzahl von langgestreckten, vorzugsweise scharf zulaufenden Rippen vorgesehen sind, um einen in die Hülse eingeschobenen Leiter durchdringend zu erfassen. Die Rippen verlaufen sämtlich entlang einer einzigen Achse, die unter einem schrägen Winkel zu der Längsachse der Hülse ausgerichtet ist. Jede Rippe mag entweder aus einer einzigen ununterbrochenen Rippe oder aus einer Folge von wählbar angeordneten Segmenten bestehen, die damit eine längs verlaufende ungerippte Zone bilden, die damit eine Faltlinie für die Hülse darstellen. Das Hülsenglied wird zweckmäßig aus Flachmaterial hergestellt und in die gewünschten Abmessungen gerippt und dann in die gewünschten Formen, wie zum Beispiel in einen Zylinder oder in U-Form, gefaltet oder geformt. Anschließend mag die Hülse in ihre endgültige Form gedruckt oder auf andere Weise gepreßt werden. Bei dieser endgültigen Form handelt es sich zum Beispiel um eine quadratische, rechteckförmige oder irgendeine andere geeignete vieleckige Gestalt. Damit durchstoßen die Rippen einen eingeschlossenen Leiter und erfassen diesen entlang eines schräg ausgerichteten längsverlaufenden Pfades. Ein örtlich zusammenfallendes Durchdringen des Leiters durch entlang einer einzigen Scherebene verlaufende Rippen wird damit vermieden. Somit betrifft die Erfindung die Ausbildung eine» verbesserten elektrischen Verbinders .

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Weiter betrifft die Erfindung eine Hülsenkonstruktion, die das tiefe Eindringen in einen umschlossenen Leiter ermöglicht, während gleichzeitig ein Abscheren oder ein Bruch des Leiters vorteilhaft vermieden wird.

Schließlich betrifft die Erfindung noch ein Verfahren zum Herstellen einer an bestimmten Stellen Rippen aufweisenden elektrischen Hülse.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung liegt in der Ausbildung einer aufdrückbaren Hülsenlionstruktion_? die einen Verlust des elektrischen Kontaktes zvjischen der Hüls© und einem in diese eingeschlossenen Leiter im Betriebzustand verhindert.

Nach einer noch anderen Aufgabe sieht die Erfindung ©ine auf ihrer Innenwseite gerippte Hülsenkonstruktion vor₉ bei der die den Leiter erfassenden Rippen wählbar so ausgerichtet sind, daß ein Abscheren oder Bruch des umschlossenen Leiters verhindert wird.

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen wird die Erfindung nun weiter erläutert» In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines gemäß dem Stand der Technik ausgebildeten elektrischen Verbinders,

Fig. 2 eine Teilseitenansicht, teilweise im Schnitt, des in Fig.

1 gezeigten bekannten Verbinders entlang der Schnittlinie

2 - 2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht des bekannten Verbinders nach Fig. 1 nach dessen a Aufdrücken um oder auf zwei elektrische Leiter,

Fig. 4 eine teilweise perspektivische Darstellung, teilweise weggeschnitten und teilweise im Schnitt, einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders,

Fig. 5 eine Vorderansicht dieses erfindungsgemäßen Verbinders,

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Fig. 6 eine Teilseitenansicht, teilweise im Schnitt, entlang der Schnittlinie 6 - 6 in Fig. 5,

Fig. 7 eine Teilaufsicht auf ein Stanzteil zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders,

Fig. 8 eine teilweise Schnittansicht einer weiteren Ausführungsfonn der Rippen eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders ,

Fig. 9 eine teilweise Aufsicht, teilweise weggeschnitten und teilweise im Schnitt, des in Fig. 4 gezeigten erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders unter besonderer Darstellung der Lage der Rippen nach dem Aufdrückvorgang,

Fig.10 eine Seitenansicht der in Fig. 9 gezeigten Rippen,

Fig.11 eine Teilansicht eines elektrischen Leiters mit besonderer Darstellung der Eindrücke, die durch das Aufdrücken eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders entstanden sind, und

Flg.12 eine teilweise Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Stanzteiles zum Herstellen eines erfindungsgemäßen elektrischen Verbinders.

In den Zeichnungen sind ähnliche Elemente mit Jeweils ähnlichen Bezugszeichen versehen.

In den Figuren 1, 2 und 3 wird ein bekannter elektrischer Verbinder 20 mit einem Hülsenglied 22 gezeigt, auf dessen Innenseite 24 mehrere einen Leiter erfassende Rippen 26 angeordnet sind. Sämtliche Rippen verlaufen entlaxgvon Achsen 28 (Fig· 2). Diese Rippen sind im allgemeinen senkrecht zu der Längsachse 30 der Hülse 22 ausgerichtet. Beim Aufdrücken des Verbinders 20 um einen oder mehrere Leiter 32 (Fig. 3) zum Ausbilden eineqelektrischen Verbindung mit diesen, durchstoßen die Rippen 26 den oder die Leiter 32 entlang von Querebenen, die ihrerseits senkrecht zu

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den Längsachsen des oder der Leiter 32 verlaufen. Beim radialen Einwärtsdrücken des Verbinders 20 auf die Leiter 32 wird jeder Leiter auf der vollen Tiefe des benachbarten Rippenabschnittes entlang einer Vielzahl von gemeinsamen Querebenen durchdrungen, da sämtliche Abschnitte Jeder Rippe 26 miteinander zusammenfallen. Wenn dann die Höhe der Rippe 26 etwa* gleich dem Halbmesser des Leiters 32 ist, wird dieser am Ort jeder Rippe 26 im wesentlichen durchgeschert oder gar gebrochen. Dabei werden sowohl der mechanische als auch der* elektrische Bestand jeder Verbindung ernsthaft herabgesetzt oder in vielen Fällen vollständig zerstört. Man erkennt daraus, daß der Leiter 32 entlang irgendeiner gemeinsamen Ebene um mindestens die zweifache Höhe der Rippe 26 einer vollständigen Durchdringung ausgesetzt ist.

In den Figuren 4, 5» 6, 9₃ 10 und 11 wird nun ein erfindungsgemäß ausgebildeter Verbinder 34 gezeigt. Mit diesem wird der oben geschilderte Sachverhalt vermieden. Der Verbinder 34 umfaßt eine metallische Hülse 36. Zur besseren Übersichtlichkeit ist diese im wesentlichen U-förmig und besteht vorzugsweise aus einem leicht verformbaren Metall mit geringem elektrischen Widerstand. Solche Metalle sind zum Beispiel Kupfer, Messing, Phosphorbronze, Berylliumkupfer, Aluminium und andere allgemein bekannte Legierungen. Die Hülse 36 weist eine einen Leiter aufnehmende Innenfläche 38 auf. Auf dieser sind eine Vielzahl von langgestreckten Zähnen oder Rippen 40 angeordnet. Nach der Darstellung ist jeder Zahn oder jede Rippe in Segmente aufgeteilt. Jeder Zahn oder jede Rippe kann alternativ jedoch auch als ein einziges zusammenhängendes Element ausgebildet sein, das von der Innenfläche 38 nach außen ragt. Jedes Segment jeder Rippe 40 ist auf dem ihr zugehörigen Abschnitt der Innenfläche 38 der Hülse 36 so angeordnet, daß sie axial unter einem schrägen Winkel zu der Längsachse 42 (Fig. 4) der Hülse 36 ausgerichtet ist. Zum Zwecke der Erläuterung wird nun ganz besonders auf Fig. 4 Bezug genommen. Nach der Darstellung in dieser Figur besteht die Hülse 36 aus drei einfach d©finierfoaren Innenflächenabschnitten mit einer Basisfläche 44, eines ersten inneren A aufrechtstehenden Fiächenabschnltt 46 und einem zweiten inneren aufrechtstehenden Flächenabschnitt 48. Die auf der Basisfläche 44 angeordneten Segmente

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der Zähne oder Rippen 40 sind entlang von Achsen 50 angeordnet, die unter einem Winkel A gegenüber der Längsachse 42 verlaufen. Der Winkel A liegt etwas unter 90° und vorzugsweise im Bereich von 5 bis 85°. Eine ähnliche Winkelbeziehung besteht gegenüber den Segmenten der Rippen 40 auf dem ersten und dem zweiten Innenflächenabschnitt 46 bzw. 48. Nach der besonderen Darstellung in Fig. 6 verlaufen die auf der ersten aufrechtstehenden Innenfläche 46 angeordneten Segmente der Rippen 40 entlang von Achsen h 52, die mit der Längsachse 42 der Hülse 36 ebenso den Winkel A einschließen. Eine ähnliche Beziehung besteht für die axiale Ausrichtung zwischen den Segmenten der Rippen 40 auf der Fläche 48 und der Längsachse 42. Wenn dann die Arme der Hülse 36, wie zum Beispiel in den Figuren 9 und 10 dargestellt ist, nach innen gedrückt werden, werden die verschiedenen Segmente Jeder Rippe 40 entlang der Achse 42 in Längsrichtung voneinander versetzt und gegenüber einer durch die Hülse 36 durchtretenden Querebene 54 (Fig. 9) schräg ausgerichtet. Ein in die Hülse 36 eingelegter Leiter 5© 56 (Fig. 11) wird damit um seinen Umfang herum entlang eines nicht zusammenfallenden und gegenüber seiner Längsachse schräg ausgerichteten Pfades durchdrungen. Dies «folgt ähnlich wie es in dieser Fig. 11 durch die ausgezogenen und gestrichelten Linien 58 angedeutet ist. Die maximale Durchdringung des Leiters 56 entlang irgendeiner über ihm verlaufenden Ebene, entweder senkrecht oder unter einem schrägen Winkel zu seiner Längsachse, ist damit auf die Höhe einer Rippe 40 begrenzt. Diese Rippenhöhe kann damit so bemessen werden, daß der Leiter bis auf eine im wesentlichen seinem Halbmesser gleich kommende Tiefe durchdrungen wird bzw. bei rechteckförmigen oder quadratischen Leitern bis auf seine halbe Stärke. Dabei besteht keine Gefahr, daß der Leiter auch bei vollständigem Aufdrücken der Hülse abgeschert wird oder bricht. Nach der weiteren Darstellung in den Figuren 4, 5 und 6 sind die Rippen 40 sämtlich in mehrere nach einem vorgegebenen Muster auseinanderliegende Segmente unterteilt. Die vollständige Anordnung enthält eine Vielzahl von in Längsrichtung verlaufenden Reihen, die voneinander jeweils durch eine ebenfalls in Längsrichtung verlaufende ungerippte Zone oder Fläche getrennt werden. Eine solche Fläche trägt das Bezugszeichen 60. Diese Flächen 60 können zweckmäßig zur Ausbildung eines vor-

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gegebenen Faltschemas für die Hülse 36 verwendet werden. Bei der in Fig. 4 gezeigten Anordnung zum Beispiel ist eine Gruppe von Faltlinien so angeordnet, daß die Hülse 36 leicht in eine im Schnitt im wesentlichen rechteckförmige Form, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist, zusammenfällt oder sich in eine solche Form deformiert. Dabei erkennen Fachleute mühelos, daß auch andere Faltschemas in ähnlicher Weise dazu verwendet werden könneny zu bewirken, daß die Hülse in irgendeine änderte aus einer Vielzahl von anderen notwendigen oder eriwünschten mehreckigen Formen zusammenfällt oder sich in eine solche Form faltet. An dieser Stelle sei weiter noch darauf verwiese^ daß trotz der Darstellung des Querschnittes jeder Rippe 40 als im wesentlichen dreieckfSrmig und mit einem scharfen Scheitel 62 (Fig. 4) auch andere Formen anwendbar sind. Zum Beispiel kann ohne weiteres der in Fig. gezeigte Querschnitt 64 mit zwei Ά Scheiteln für den in Fig. 4 gezeigten Querschnitt mit einem Scheitel eingesetzt werden, ohne daß man dabei vom Wesen der Erfindung und deren hier beschriebenen Grundlagen abweicht. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit werden die Rippen 40 im wesentlichen über der gesamten Innenfläche 38 der Hülse 36 nach einem gleichförmigen Schema angeordnet mit einem gleichförmigen Abstand zwischen ^eder Rippe. Alternativ können die Rippen 40 auch in Gruppen (nicht dargestellt) angeordnet werden, wobei die Rippen in einer Gruppe um einen bestimmten Abstand und die Gruppen untereinander um einen anderen Abstand auseinanderliegen. Eine weitere Ausführungsform eines Rippenschemas ist in Fig. 12 dargestellt. Hier ist eine Vielzahl von ersten Rippen 66 und eine Vielzahl von zweiten Rippen 68 über einer Oberfläche 70 versetzt zueinander angeordnet und dabei entsteht eine einen Leiter aufnehmende Innenfläche einer noch zu bildenden Hülse. Die in Fig. 12 gezeigte Ausführungsform wird vorteilhaft dann verwendet, wenn die Länge des Umfangseingriffes eines Leiters herabgesetzt werden muß oder werden so^ll, ohne daß dabei die Stärke der Durchdringung oder des Längsabstandes zwischen den Rippen herabgesetzt wird.

Nach der Darstellung in Fig. 7 wird eine Hülse 36 leicht aus einer gegebenen Länge von Flachmaterial 70 mit einer vorgegebenen Breite W hergestellt. Das Flachmaterial 70 wird einem geeigneten

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Vorgang ausgesetzt und auf seiner Oberseite 74 entstehen dabei mehrere den Rippen 40 ähnliche Rippen 72. Die Rippen 72 verlaufen entlang von Achsen 77, die gegenüber der Längsachse 78 des Flachmaterials 70 einen schrägen Winkel B einschließen. Dieser Winkel B kann zwischen 5° und 85° liegen, wie dies oben mit Bezug auf den in den Figuren 4 und 6 gezeigten Winkel A erläutert wurde. Anschließend wird das Flachmaterial 70 einem Verformungsvorgang ausgesetzt. Dabei bildet die Fläche 74 die Innenseite der entstehenden Hülse und die Ripepen 72 sind auf dieser Innenfläche der Hülse angeordnet. Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform sind die Rippen 72 in diskrete auseinanderliegende Segmente unterteilt. Dies ist ähnlich der in den Figuren 4, 5 und 6 gezeigten Anordnung, obwohl die Rippen 40 bzw. *r 72 in beiden Fällen bei Bedarf oder auf Wunsch auch als ununterbrochene kontinuierliche Elemente dargestellt werden können. Bei der in Fig. 7 gezeigten Anordnung der Rippen sind spezielle, den in Fig. 4 gezeigten Zonen 60 entsprechende Faltzonen 76 angeordnet, Diese verstärken das Zusammenfallen oder die Verformung der Hülse in eine im wesentlichen rechteckförmige Gestalt. Diese ÄusfUhrungsform läßt sich aber wie oben angegeben auch so abwandeln, daß andere allgemein bekannte zusammengedrückte Umrisse entstehen. Das Element läßt sich von Beginn an auch in eine allgemein U-förmige und der Hülse 36 ähnliche Hülse verformen. Die Zonen 76 bilden dabei in Längsrichtung verlaufende Kanten eines Rechteckes, sobald die Hülse in der in Fig. 10 gezeigten Weise um einen Leiter gedrückt wird. Die Schräglage Jedes Rippensegmentes des Elementes 70 gegenüber der Längsachse 78 der aus diesem Element gebildeten Hülse ist dabei im wesentlichen so, wie es weiter oben in Verbindung mit der in den Figuren 4, 5 und 6 gezeigten Ausführungsform erläutert wurde, und der entsprechende Pfad» der Leiterdurchdringung ist im wesentlichen ähnlich, wie es in Fig. 11 gezeigt wurde.

Ansprüche ι

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Leerseite

Claims

Dr.-lng. E, BERKENFELD · uipl.-ing. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 7. δβρΐβΠΛβΓ 1976 VA. Name d. Anm. ThOüiaS &

Corporation

ANSPRÜCHE

1/ Elektrischer Verbinder mit einer aufdrückbaren Metallhülse mit einer einen Leiter aufnehmenden Innenfläche und mit mehreren langgestreckten Rippen, die entlang dieser Innenfläche verlaufen und im wesentlichen den gesamten Innenumfang dieser Innenfläche umschließen, um beim Aufdrücken der Hülse um einen Leiter mit diesem in stechenden Eingriff zu gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (40) gegenüber der Längsachse (42) der Hülse (36) unter einem schrägen Winkel ausgerichtet sind.
2. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (40) untereinander im wesentlichen parallel ausgerichtet sind.
3. Elektrischer Verbinder nach den Ansprüchen 1 und 2_t dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (40) auf im wesentlichen der gesamten von der Innenfläche (38) gebildeten Fläche angeordnet sind.
4. Elektrischer Verbinder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Rippen (40) wählbar in auseinanderliegende Segmente mit jeweils einer vorgegebenen Länge unterteilt sind, die Rippensegmente in in Längsrichtung verlaufenden Reihen angeordnet und von benachbarten Reihen durch eine rippenlose Fläche (60, 76) abgetrennt sind, wodurch entlang dieser rippenlosen Flächen eine Faltlinie für die Hülse (36) entsteht.
5. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Faltlinien so angeordnet sind, daß sie die Ecken eines im Schnitt rechteckförmigen Umrisses bilden.
6. Elektrischer Verbinder nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (40) mit der Längsachse der Hülse

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(36) einen Winkel zwischen 5° und 85° einschließen.
7. Elektrischer Verbinder nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (40) auf im wesentlichen der gesamten von der Innenfläche (38) bestimmten Fläche in einem vorgegebenen Muster angeordnet sind.

3. Elektrischer Verbinder nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (4ü) über der gesamten Innenfläche (38) in gleichförmig auseinanderliegender Anordnung angeordnet sind.

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