DE2150732B2

DE2150732B2 - Elektrischer Verbinder

Info

Publication number: DE2150732B2
Application number: DE2150732A
Authority: DE
Inventors: William George Union N.J. Frey (V.St.A.)
Original assignee: Thomas and Betts Corp
Current assignee: ABB Installation Products Inc
Priority date: 1970-10-26
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1975-01-30
Also published as: US3728665A; CA939032A; NL7114759A; DE2150732A1; GB1371208A; JPS5330189U; AU3466271A; FR2113282A5; DE7138545U; AU445957B2; BE774354A; SE387780B; DE2150732C3

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder mit einem Basisteil, Stützgiiedern an den Kanten des Basisteils zum Herumbiegen um einen Leiter und mit mehreren von den innenseiun des basisteils und den Innenflächen des Basisteils und den Satzgliedern vorspringenden Stechgliedern, wobei die Stechglieder in einer Richtung verlaufende Innen- und Außenabschnitte aufweisender Innenabschnitt so bemessen ist, daß er den Raum zwischen den Innenflächen von Basisteil sowie Stützgliedern und der Oberfläche des benachbarten Leiters überbrückt, und der Außenabschnitt so bemessen ist, daß er in den Leiter um eine vorbestimmte Tiefe eindringt. -to

Ein solcher elektrischer Verbinder ist bekannt. Die Länge und der Querschnitt und damit die Oberfläche der in den Leiter und bei isolierten Leitern auch in deren Isolation eindringenden Stechglieder sind mehr oder weniger zufällig und willkürlich so bemessen, daß ihre Außenabschnitte um eine als ausreichend angesehene vorbestimmte Tiefe in den Leiter eindringen und sie ausreichend dick sind, um einerseits nicht abzubrechen und andererseits den Leiter und gegebenenfalls dessen Isolation nicht zu stark zu beschädigen. Die Abmessungen der Stechglieder sind nicht auf die Abmessungen des Leiters abgestimmt. Es kann vorkommen, daß die Stechglieder zu klein sind. Dann wir«J sich der Strom beim Eintritt in oder dem Austritt aus dem Leiter an ihren Oberflächen und in ihnen konzentrieren. Dies führt zu unerwünschten Übergangsspannungen und unerwünschter Erwärmung. Die Stechglieder können auch zu groß sein. Zusätzlich zu unnötig hohen Herstellungskosten führt dies zu einer unnützen Beschädigung des Leiters und gegebenenfalls dessen holation (DT-OS 2 016 360).

Beim Eindringen der Stechglieder in den Leiter und gegebenenfalls dessen Isolation sind damit elektrische und mechanische Probleme zu beachten. Ausgehend von dem eingangs erläuterten bekannten elektrischen Verbinder und unter Berücksichtigung des eben Gesagten liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verbinder so zu gestalten, daß sich die Stechßlieder optimal im Leiter verankern und bestmöSe elektrische Kontaktgabe gewährleistet wird. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem elektrischen Verbinder der eingangs genannten Gattung vorgesehen daß die Eindringtiefe des Außenabschn.tts 5 b.s 50% der minimalen Querschnittsabmessung des Le.ters beträgt und daß die Oberfläche des der. Le.ter berührenden Außenabschnitts derart ,st daß die gesamte Kontaktfläche sämtlicher Außerubschn.tte gluch .st der Querschnittsfläche des Leiter*

Die Praxis hat gezeigt, daß em k.ndnngen der Stechglieder um 5 bis 50% der min.malen Querschn.ttsabmessung des Leiters eine ausreichende Verankerung und mechanische Verbindung sicherstellt Gle.chze.t.g ist ein maximales Eindringen um 50% noch ausreichend gering um den Leiter und gegebenenfalls dessen Isolafion mechanisch zu stark uufeuraßen und damit zu schwächen Das erwähnte elektrische Prcbi..-n wird dadurch gelöst bzw. fällt dadurch weg, daß die stromführenden Flächen der Außenabschnitte gleich der Querschnittsfläche des Leiters sind. Die den Strom fuhrenden gedachten Stromfäden werden damit weder verengt noch auseinandergedrückt. Ubergangsw.derstände7 Spannungskonzentrationen und damit verbundene Schwierigkeiten entfallen.

Bei dieser Bemessung der Stechgl.eder ergibt sich ihre Anzahl durch Division der Querschnittsflache des Leiters durch die Oberfläche der den Leiter berührenden Außenabschnitte .

Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausfuhrungsformen wird die Erfindung nun weiter beschrieben. In der Zeichnung ist

F i g 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines bekannten elektrischen Verbinders in Eingriff mit einem isolierten Leiter,

F i g 2 "ine schaubildliche Ansicht einer Ausfuhrungsform eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung, .

F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,

F i g. 4 eine schaubildliche Ansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform,

F i g. 5 eine Vorderansicht einer weiteren erfindungseemäßen Ausführungsform,

F i g. 6 eine schaubildliche Ansicht noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform im Eingriff mit einem viereckigen Leiter,

F i g 7 eine schaubildliche Ansicht noch einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Verwendung bei Bandleitern,

Fig.8 eine schaubildliche Ansicht eines Segments eines Basisteiles, .

Fig.9 eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Segments des Basisteils,

Fig. 10 eine schaubildliche Ansicht eines Slechglie-

des, , . .

F i g. 11 eine schaubildliche Ansicht einer anderen Ausführungsform eines Stechgliedes,

F i g. 12 eine schaubildliche Ansicht noch einer anderen Ausführungsform eines Stechgliedes,

Fig. 13 eine schaubildliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines Stechgliedes,

F i g. 14 ein Schnitt durch einen auf einen Leiter aufgedrückten Verbinder,

F i g. 15 ein F i g. 14 ähnlicher Schnitt bei einem Verbinder mit anders geformten Stechgliedern,

F i g. 16 ein Schnitt durch Stechglieder eines bekannten elektrischen Verbinders im Eingriff mit einem iso-

Werten elektrischen Leiter und

Fig. 17 ein Querschnitt durch das Basisteil und die Stechglieder eines elektrischen Verbinders gemäß der Erfindung im Eingriff mit einem Kreisquerschnitt aufweisenden Litzenleiter.

In F i g. 1 ist ein bekannter elektrischer Verbinder 30 dargestellt, der ein mit dem Leiter in Eingriff kommendes Teil 32 und ein Kupplungsteil 34 aufweist. Das Teil 32 ist so bemessen, daß am Kupplungsteil 34 eine öffnung 40 gebildet wird, die das abisolierte Ende 38 eines Leiters 36 aufnimmt Der restliche Teil 42 des mit dem ! eiter in Eingriff kommenden Teils 32 ist erweitert und nimmt einen Teil des isolierten Leiters 36 auf. Wenn die den leitenden Kern 46 des Leiters 36 umgebende Isolierung 44 verhältnismäßig dünn ist, besteht eine große Wahrscheinlichkeit, daß ein Teil des isolierten Leiters versehentlich in die öffnung 40 eintritt Dadurch wird ein richtiger Eingriff zwischen dem leitenden Kern 46 und dem Verbinder 30 verhindert. Dies ergibt eine ungenügende elektrische Verbindung, wie in F i g. 1 deutlieh gezeigt ist.

In den F i g. 2, 3, 4, 5, 6 und 7 sind verschiedene Ausführungsformen eip'.s gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Vei binders dargestellt.

Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform weist der elektrische Verbinder 48 zahlreiche Stechglieder 50 auf, die auf dem bogenförmigen Basistei! 52 angeordnet sind. Der Verbinder 48 weist ein Kupplungsteil 54 auf, das mit einer Schraube od. dgl. befestigt wird. Die Schraube wird durch eine öffnung 56 durchgesteckt.

in F i g. 3 ist ein elektrischer Verbinder 58 mit einer Vielzahl von Stechgliedern 60 auf einem Basisteil 62 dargestellt. Diese Stechglieder 60 sind so angeordnet, daß sie im wesentlichen zwei in Längsrichtung getrennte Gruppen bilden. Vom Basisteil 62 weg erstreckt sich ein Kupplungsteil 64, das mit einer kabelschuhartigen Einrichtu..g 66 versehen ist

In F i g. 4 ist ein elektrischer Verbinder 68 dargestellt mit einer Vielzahl von Stechgliedern 70 auf einem Basisteil 72.

Wenn zwei oder mehr verhältnismäßig flache Leiter einzeln verbunden werden sollen, wird vorteilhaft der in F i g. 5 dargestellte elektrische Verbinder 74 verwendet. Er weist ein schlangenförmiges Basisteil 76 auf, das zwei im Abstand liegende, die Leiter aufnehmende öffnungen 78, 78' aufweist. In jeder öffnung 78, 78' sind Stechglieder 80 einander gegenüberliegend so angeordnet, daß sie in einen eingeschobenen Flachleiter eindringen. Das Basisteil 76 stellt die elektrische Verbindung zwischen beiden Leitern her.

In F i g. 7 ist ein elektrischer Verbinder 82 dargestellt, der dem Verbinder 74 der F i g. 5 ähnlich ist. Mit ihm wird eine Laschenverbindung zwischen benachbarten Flachleitern 84, 84' erhalten, die einander überdekkend im Basisteil 86 liegen. Stechglieder 88 gehen vom Basisteil 86 aus.

Der Verbinder 48 der F i g. 2 läßt sich abändern und führt zu dem in F i g. 6 dargestellten Verbinder 88. Er stellt eine elektrische Verbindung mit einem im wesentliehen viereckigen Leiter 90 her. Ein Teil von seinem Basisteil 92 ist weggeschnitten, um einige der Stechglieder 94 zu zeigen, die auf dem Basisteil angeordnet sind und in den leitenden Kern des Leiters 90 eindringen.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Verbin Jung zwischen dem Verbinder und dem oder den Leiter» hergestellt, indem der Basisteil des Verbinders mit genügender Kraft gegen die Ober

fläche des Leiters gedrückt wird, um die Stechglieder in innigen Eingriff mit dem leitenden Kern des Leiters zu bringen.

In F i g. 8 sind zahlreiche Stechglieder % dargestellt. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform sind die Stechglieder nach einem Rautenmuster angeordnet, was eine vorherbestimmbare Reihe von abwechselnd stechenden und nicht stechenden Bereichen ergibt, welche den elektrischen und mechanischen Eingriff mit einem Leiter bewirken.

Die in F i g. 8 dargestellte Anordnung der Stechglieder % läßt sich abändern und führt zu dem Muster nach F i g. 9. Die Stechglieder 96 sind hier auf einem Teil eines Basisteils 100 in im allgemeinen im Abstand liegenden, parallelen Reihen angeordnet die schräg zur Längsachse verlaufen. Noch viele andere Muster und Anordnungen von Stechgliedern sind möglich.

In Fig. 10 ist ein Stechglied 102 dargestellt, zu dessen Bildung ein Abschnitt des Basisteils 104 bei 106 ausgeschnitten und aufgebogen v.' J. Nach Fig. 11 wird eine Vielzahl von Stechgliedern I'M} bündelartig rund um einen im allgemeinen zentral ausgescnittenen Abschnitt HO des Basisteils 112 gebildet. Ein Stechglied wi--d zum Beispiel durch Drücken od. dgl. geformt, wie in t ig. 12 deutlich gezeigt ist. Hierbei wird ein Abschnitt des Basisteils 114 herausgedrückt und bildet ein mehrflächiges Stechglied 116. Damit wird die Leiterkontaktfläche vergrößert. Ebenso kann ein Abschnitt des Basisteils 118 in der in Fig. 13 gezeigten Weise teilweise verformt werden und bildet ein aufrechtes, im allgemeinen konisches Stechglied 120.

In den Fig. 14, 15 und 17 sind weitere Ausführungsformen des elektrischen Verbinders dargestellt. Nach Fig. 14 weist der Verbinder 121 eine bestimmte Anzahl von Stechgliedern 122 auf. Sie stehen senkrecht zur Ebene des Basisteils 124. Ebenso sind -Je in den angrenzenden leitenden Kern 126 eines isolierten Leiters 128 eingedrückt. Jedes Siechglied besteht aus einem Innenabschnitt 130, der von dem Basisteil 124 ausgeht und mit der Isolation des Leiters 128 in Eingriff kommt, sowie aus einem AuCenabschnitt 134. Dieser dringt um 5 bis 50% von dessen Mindestquerschnittsabmessung in den leitenden Kern 126 des Leiters 128 ein. Die Oberflächen der Außenabschnitte 134 bilden eine Leiterkontaktfläche, die relativ zu der bestimmten Zahl an Stechgliedern 122 so bemessen ist. daß eine Gesamtleiterkontaktfläche entsteht, die bei einer Ausführungsform der Querschnittsfläche des leitenden Kerns 126 des Leiters 128 mindestens gleich ist. Die Zahl der Stechglieder, die erforderlich ist, um eine bessere elektrische Verbindung zwischen Verbinder 121 und Leiter 128 zu erzielen, wird bei einer Ausführungsform leicht dadurch bestimmt werden, indehi die Querschnittsfläche des leitenden Kerns 126 durch die Leiterkontaktfläche pro Stechglied dividiert wird. 1st andererseits d.e Zahl der Stechglieder bekannt k&nn die Eindringtiefe innerhalb des oben angegebenen Bereichs aus den oben erwähnten Beziehungen der Leiterkontaktfläche zur Querschnittsfläche des Leiters bestimmt werden. In manchen Fällen können außerdem bestimmte mechanische Erwägungen die Mindestlänge des Verbinder? bestimmen, um eine übermäßige Beanspruchung oder die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs im Leiter zu vermeiden. In Fig. 14 ist beispielsweise die Länge des Eingriffs des Verbinders 121 mit dem angrenzenden Segment des Leiters 128 durch die Strecke A angegeben. Nachdem der Betrag von A auf der Grundlage mechanischer Erwägungen bestimmt wor-

den ist, ist es gemäß der Erfindung einfach, die Zahl der Stechglieder 122 rechnungsmäßig zu bestimmen, von denen jedes eine bestimmte Leiterkontaktfläche aufweist, die erforderlich ist, um den gewünschten elektrischen Eingriff zwischen Verbinder 121 und Leiter 128 zu bewirken. Spielen die Kosten einen Hauptfaktor, kann die vorstehend beschriebene Länge des Eingriffs proportional vermindert werden, um beispielsweise Verbindermaterial zu sparen, während noch ein guter mechanischer und elektrischer Eingriff aufrechterhalten wird. F i g. 15 zeigt dies deutlicher. Gemäß F i g. 15 erstreckt sich das Basisteil 136 eines Verbinders 138 an einen isolierten Leiter 140 in dessen Längsrichtung über eine Strecke B. Ist diese Länge ß relativ zur Querschniitsabrnessung des Leiters 140 verhältnismäßig kurz, kann jedes Stechglied 142 rechnungsmäßig so bemessen werden, daß ein guter elektrischer Eingriff mit dem Leiter 140 erzielt wird. Es ist lediglich erforderlich, sicherzustellen, daß die Gesamtleiterkontaktfläche, die durch das Produkt der Leiterkontaktfläche pro Stechglied 142 und deren Zahl bestimmt wird, der Querschnittsabmessung des angrenzenden Leiters 140 mindestens gleich ist. Es wurde gefunden, daß bei einer verhältnismäßig kurzen Überdeckungsglänge B, wie Fig. 15 zeigt, die Eindringtiefe proportional größer sein kann als jene, die erforderlich ist. wenn die Überdeckungslänge etwas größer ist, wie F i g. 14 beispielsweise zeigt. Soll jedoch eine verhältnismäßig geringe Eindringtiefe aufrechterhalten werden, um eine übermäßige Beanspruchung oder Verformung des Leiters zu vermeiden, wird die Zahl der Stechglieder proportional vergrößert, um der verminderten Leiterkontaktfläche pro Stechglied Rechnung zu tragen, die sich im allgemeinen aus deren geringeren Länge ergibt.

In F i g. 17 sind die Stechglieder 144 eines Verbinders 146 im Eingriff mit dem leitenden Kern 148 eines isolierten Litzenleiters 150 dargestellt. Ein solcher Eingriff ist allgemein mit einer vernachlässigbaren Abtrennung eines Teils der Litzen verbunden, die unmittelbar an Stechglieder 144 anstoßen. Manche Litzen werden durch die Außenabschnitte der Stechglieder verschoben, wie bei 152 angedeutet ist. Wird eine zu große Zahl von Litzen abgetrennt, wenn zum Beispiel die Eindringtiefe der Stechglieder 144 50% des Durchmessers des leitenden Kerns 148 des Litzenleiters 150 überschreitet, könnte sich eine ernstliche mechanische Beschädigung des Leiters 150 ergeben, wenn der Kern 148 reißen und sich spalten könnte, wie aus Fig. 16 deutlicher ersichtlich ist. In Fig. 16 sind mehrere Stechglieder 152 dargestellt, die sich vom Basisteil 154 eines Verbinders 156 nach innen erstrecken und in den leitenden Kern 158 bis zu einer Tiefe eindringen, die 50% von dessen Durchmesser überschreitet. Falls dadurch im Leiter 160 ein Riß 162 entsteht, könnte der Teil des Leiters 160 auf der rechten Seite von dem an den Verbinder 156 angrenzenden restlichen Teil des Leiters voltständig getrennt werden.

In jedem Fall, in dem ein isolierter Leiter mit einem erfindungsgemäßen Verbinder dargestellt wurde, ist der Verbinder ebenso bei einem nicht isolierten Leiter anwendbar.

Gewünschtenfalls kann die Gesamtkontaktfläche, welche durch die Außenabschnitte der Stechglieder gebildet wird, mindestens gleich der Oberfläche des angrenzenden Teils des Basisteils bemessen werden, das diese Stechglieder trägt. In F i g. 9 kann beispielsweise die Oberfläche des Basisteils 100 durch das Produkt der Länge L und der Breite W bestimmt werden. Es ist leicht ersichtlich, daß der den Leiter durchstoßende Außenabsd iiitt jedes Stechgliedes % relativ zu einer bestimmten Zahl von diesen entsprechend bemessen werden kann, um die erforderliche Gesamtkontaktfläche zu erhalten, da die Leiterkontak'fläche jedes Stechgliedes 96 im allgemeinen durch die Oberfläche von deren Außenabschnitten bestimmt wird. Die erhaltene Gesamtkontaktfläche ist daher mindestens gleich der Leitereingriffsfläche eines entsprechend bemessenen, nicht einstechenden Verbinders, der mit der Außenseite eines Leiters in Eingriff kommt, wodurch die Notwendigkeit eliminiert wird, am Verbinder eine saubere, leitende Oberfläche vorzusehen. Obwohl nur zwei Kriterien hinsichtlich der Beziehung der Gesamtleiterkontaktfläche zu den angrenzenden Elementen beschrieben worden sind, werden für den Fachmann andere entsprechende Beziehungen erkennbar sein, wie zum Beispiel die Ausbildung einer Gesamtkontaktfläche. die ungefähr der doppelten Querschnittsfläche des angrenzenden Leiters äquivalent ist. um die oben angegebenen Zitle zu erreichen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Elektrischer Verbinder mit einem Easisteil, Stützgliedern an den Kanten des Basisteils zum Herumbiegen um einen Leiter und mit mehreren von den Innenseiten des Basisteils und den Innenflächen des Basisteils und den Stützgliedern vorspringenden Stechgliedern, wobei die Stechglieder in einer Richtung verlaufende Innen- und Außenabschnitte aufweisen, der Innenabschnitt so bemessen ist, daß er den Raum zwischen den Innenflächen von Basisteil sowie Stützgliedern und der Oberfläche des benachbarten Leiters überbrückt, und der Außenabschnitl so bemessen ist, daß er in den Leiter um eine vorbestimmte Tiefe eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe des Außenabschnitts (134) 5 bis 50% der minimalen Querschnittsabmessoiig des Leiters beträgt und daß die Oberfläche des den Leiter berührenden Außenab-Schnitts derart ist, daß die gesamte Kontaktfläche sämtlicher Außenabschnitte gleich ist der Querschnittsfläche des Leiters.