DE69414722T2

DE69414722T2 - Drahtverbinder

Info

Publication number: DE69414722T2
Application number: DE69414722T
Authority: DE
Inventors: Robert B. Saint Paul Mn 55133-3427 Ericson; Gary S. Saint Paul Mn 55133-3427 Natwig; John S. Saint Paul Mn 55133-3427 Young
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2014-09-17
Also published as: KR960706206A; CA2173351A1; HUT74348A; BR9407928A; US5393932A; JPH09504406A; WO1995012225A1; HU9601123D0; EP0725985A1; DE69414722D1; EP0725985B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Drahtverbinder und gemäß einem Aspekt einen Drahtverbinder zur Herstellung einer flachen Stumpfspleißverbindung zwischen einer Mehrzahl von Leitern, wobei die Leiter endweise miteinander verbunden sind, und wobei die vorliegende Erfindung gemäß einem anderen Aspekt einen Verbinder betrifft, bei dem ursprünglich die Lötmasse als ein Drahtanschlag in dem Verbinder eingesetzt wird.

Allgemeiner Stand der Technik

Gemäß dem Stand der Technik gibt es zahlreiche Verbindungsvorrichtung zur Verbindung von zwei oder mehreren Drähten in elektrischem Kontakt zur Herstellung eines Spleißes dieser Drähte in einen gegebenen Schaltkreis. Die für die vorliegende Erfindung als relevant angesehenen Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik schließen die selbsttätig abisolierenden Verbinder oder die Drahtmutter- Drehklemmenverbinder nicht ein, vielmehr werden Verbinder als relevant angesehen, bei denen Drähte Ende an Ende angeordnet werden, um einen Stumpfspleiß zu bilden, und wobei diese Drähte durch einen Crimpverbinder, eine Schweißverbindung oder eine ähnliche Verbindung in elektrischer Verbindung gehalten werden. Häufig werden die elektrischen Verbindungen unter Verwendung von wärmeschrumpfbaren, röhrenförmigen Bauelementen isoliert. Es gibt viele Beispiele für elektrische Verbindungsvorrichtungen, die wärmeschrumpfbare Bauelemente bzw. Komponenten aufweisen. Häufig wird das wärmeschrumpfbare Teilstück in Form eines Schlauchs oder einer Muffe vorgesehen. Die Innenwand des Schlauchs kann mit einem Klebstoff oder einem Dichtungsmittel überzogen bzw. beschichtet werden. Bei einer Positionierung innerhalb des Schrumpfschlauchs befindet sich die Einrichtung zur Verbindung der Leiter normalerweise in der Nähe des zentralen Abschnitts des Schrumpfschlauchs. Bei der Verbindungseinrichtung handelt es sich häufig um einen Ring oder ein Band aus Lötmittel, wie dies etwa in den folgenden Patenten beschrieben wird: in GB-A-1.149-125; US-A- 4.940.179 und in WO 9.007.207. (Zu den anderen verwandten Patenten zählen: US-A-4.722.471; US-A-4.300.284; GB-A- 2.020.922; US-A-4.832.248; WO 8.809.068; US-A-4.505.421 und US-A-4.883.924). Die Verwendung von Bändern oder Ringen aus Lötmittel wird als Löteinsätze oder Lötformteile bezeichnet. Diese Einsätze erfüllen die herkömmliche Funktion des Verlötens elektrischer Verbindungen, um eine elektrische Verbindung vorzusehen. In manchen Fällen kann das Lötmittel Wechselstrom mit hohen Frequenzen ausgesetzt sein und durch diesen geschmolzen werden, wie dies in den U. S. Patenten US-A- 4.987.283 und US-A-4.852.252 beschrieben wird. Die Löteinsätze weisen zwar eine klar definierte Form auf, jedoch können sie in einigen Fällen durch eine undefinierte Menge Lötmittel ersetzt werden, wie dies in den U. S. Patenten US-A-4.654.473 und US-A-4.384.404 offenbart wird.
Alternativ können die Lötkomponenten durch Crimp-Hülsen in den Schrumpfschläuchen ersetzt werden. Verbinder, die auf Crimp- Hülsen zurückgreifen, werden zum Beispiel in US RE 33591 und in US-A-4.993.149 beschrieben. ·
Ein weiteres Mittel zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Leitern wird in dem U. S. Patent US-A- 5.006.286 offenbart. In diesem Fall wird das Lötmittel durch ein leitfähiges Gelmedium ersetzt. Das Gel, das sich zentral innerhalb eines Schrumpfschlauchs befindet, sieht einen leitfähigen Weg zwischen Leitern vor, die in das leitfähige Gel eingeführt werden und von diesem umgeben werden. Bei Wärmezufuhr erholt sich der Schrumpfschlauch, wobei die Isolierung der leitfähigen Drähte gegriffen wird. Dadurch wird verhindert, daß die Leiter aus dem leitfähigen Gel entfernt werden.
Die vorstehenden Beispiele weisen alle ein gemeinsames Problem auf. Dieses Problem betrifft die Positionierung der Drahtleiter, ob diese isoliert oder auf andere Art und Weise vorgesehen werden, bevor die Drahtleiter durch Löten, Crimpen oder Penetration eines leitfähigen Gels miteinander verbunden werden. Das Problem tritt in dem letztgenannten Beispiel ganz besonders auf, da die Drähte im gewünschten Verhältnis zueinander gehalten werden müssen, bis die Schrumpf- und Greifwirkung des Schrumpfschlauchs beendet ist. Somit ist es unter Verwendung von dem Stand der Technik entsprechenden Vorrichtungen für die erfolgreiche Verbindung von Leitern erforderlich, zusätzliche Klemmeinrichtungen vorzusehen, um die Leiter vor dem Löten, Crimpen, usw. in dem Verbinder an der Verwendungsposition zu halten.
In einem dem Stand der Technik entsprechenden Bezugspatent, dem Patent GB-A-2.020.922, wird die Verwendung eines zusätzlichen Einsatzes in einem Schrumpfschlauch gelehrt. Dieser Einsatz wird dazu verwendet, Drähte zu halten und zu positionieren, die in den Schrumpfschlauch eingeführt werden. Diese Verbindungsvorrichtung eignet sich jedoch nur für die Verbindung von Drähten, die von dem gleichen Ende des Verbinders eingeführt werden. Es hat ferner den Anschein, als ob der Einsatz während dem Halten der Drähte an der Verwendungsposition keine Greifwirkung bewirkt. Des weiteren hat es den Anschein, als ob sich diese Vorrichtung nicht dazu eignet, eine zuverlässige elektrische Verbindung vorzusehen. Somit werden in den Verbinder eingeführte und darin positionierte Drähte bis zur Ausführung des Lötens, der Drehklemmverbinderung und dem Wärmeschrumpfen nicht zuverlässig gesichert und elektrisch verbunden.
Ferner wird in der Internationalen Patentschrift WO 93/16505, die am 19. August 1993 offengelegt worden ist, eine frühere Version eines Verbinders dieser Art beschrieben. Diese frühere Version des Verbinders ist Teil des Stands der Technik. Die Verwendung einer Lötmittelmasse in dem Schlauch hat dabei die Positionierung eines der Leiter an einer Position nicht behindert, so daß der zweite Leiter nicht entsprechend in dem Schlauch positioniert werden kann, um das Lötmittel aufzunehmen, wenn es geschmolzen ist, um eine elektrische Verbindung herzustellen.
Die vorliegende Erfindung sieht eine wesentliche Erleichterung des Verfahrens zur elektrischen Verbindung von Leitern mit Hilfe einer Lötverbindung vor, wobei keine zusätzliche Klemmwirkung erforderlich ist. Ferner wird eine Verbesserung im Vergleich zu Crimpverbindern vorgesehen, die durch eine Crimpzange beschädigt werden können, die während dem Crimpen durch die wärmeschrumpfende Isolierschicht schneiden könnte. Es wird eine Lötmasse vorgesehen, die zuerst einen Anschlag für die von beiden Enden in den Schlauch eintretenden Leiter bildet, und wobei es praktisch nicht mehr erforderlich ist, den Verbinder vor dessen Erwärmung zur Herstellung der Verbindung einer Sichtinspektion zu unterziehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Verbinder eignet sich zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Mehrzahl von Drähten sowie zur Isolierung der Verbindung. Der Verbinder umfaßt ein leitfähiges, röhrenförmiges bzw. schlauchartiges Element bzw. einen Schlauch, eine Lötscheibe, die in einem zentral angeordneten Schlitz allgemein senkrecht zu der Achse des Schlauchs bzw. der Muffe plaziert wird, und einen Schrumpfschlauch. Die leitfähige Muffe aus einem elektrisch leitfähigen Metall wird mit Drahtsicherungseinrichtungen gestaltet, die aus der Muffe ausgebildet sind, um Drähte bei der Einführung in die Muffe bzw. in den Schlauch zu halten bzw. zu sichern. Die Drahtsicherungseinrichtungen erstrecken sich von der inneren Oberfläche des Zylinders in Form von Streifen. Die Streifen sind so angeordnet, daß sie sich von einer Seite in Richtung der anderen sowie in Richtung des zentralen Abschnitts der Muffe von entgegengesetzten Enden erstrecken. Die Lötscheibe wird in dem Schlauch zwischen den Streifen positioniert, so daß sie zuerst einen Drahtanschlag bildet, wobei sie später geschmolzen wird, um die Enden der Drähte elektrisch zu verbinden, die an die Scheibe anstoßen. Ein Schrumpfschlauch wird um die leitfähige Muffe positioniert, wobei die leitfähige Muffe allgemein in der Mitte zwischen den Enden des Schrumpfschlauchs positioniert ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Streifen aus der leitfähigen Muffe gebildet, und wobei die Streifen eine ausreichende Länge aufweisen, so daß sie sich über die Längsachse der leitfähigen Muffe hinaus erstrecken, und wobei sie aus dem Material der Muffe gestanzt werden, so daß sie mit einem blanken Draht eingreifen, der von einem der Enden in die Muffe eingeführt wird, und wobei sie einer Retraktion des Drahtes widerstehen.
Die Größe der Lötscheibe ist so bemessen, daß diese durch eine transversale Öffnung oder einen Schlitz paßt, die bzw. der in den peripheren Seitenwänden der Muffe ausgebildet ist.
Der Schrumpfschlauch ist vorzugsweise wärmeschrumpfbar, und der mittlere Abschnitt des Schlauchs wird auf die leitfähige Muffe geschrumpft. Ein vorgeschrumpfter mittlerer Abschnitt des Schrumpfschlauchs kann sich entlang der und über die Länge der leitfähigen Muffe hinaus erstrecken. Bei dem Vorschrumpfen des Schrumpfschlauchs ist es wichtig, daß der resultierende Innendurchmesser dieser Muffe mindestens ungefähr gleich dem Außendurchmesser der leitfähigen Muffe ist. Dies ermöglicht die Einführung der optimalen Anzahl von Drähten, die in der leitfähigen Muffe aufgenommen werden können.
Ein wichtiges Merkmal des obengenannten Verbinders ist die Doppelfunktion, die er durch Greifen oder Klemmen eingeführter Leiter und Halten dieser in elektrischem Kontakt vor der Bildung einer dauerhafteren Verbindung, wie z. B. Löten, ausübt. Drähte können von beiden Enden des Verbinders gegen den Anschlag eingeführt werden. Der erfindungsgemäße Verbinder umfaßt eine Einrichtung zur Verbindung sowie zur Abdichtung gegen Umwelteinflüsse und Isolierung sowohl von Drahtlitzenleitern als auch von Volldrahtverbindern mit einer Reihe von Drahtgrößen. Es können Verbindungen zwischen einem Draht und einem anderen hergestellt werden. Alternativ ist es möglich, mehrere Drähte bis zu einer bestimmten Höchstgrenze miteinander zu verbinden, wobei die Höchstgrenze durch den verfügbaren Raum in dem Verbinder definiert wird. In dem Schrumpfschlauch kann ein Klebstoff positioniert werden, um den Schlauch noch dichter an den Drähten vorzusehen. Der Klebstoff kann zum Beispiel als eine ununterbrochene Schicht vorhanden sein, die die Innenwand des Schrumpfschlauchs überzieht, wobei der Klebstoff allerdings auch in Form vorgeformter Ringe oder Muffen aus festen Heißschmelzklebstoffzusammensetzungen in dem Schrumpfschlauch vorgesehen werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines röhrenförmigen Elements, das einen Teil des erfindungsgemäßen Verbinders bildet;
Fig. 2 eine longitudinale Schnittansicht des röhrenförmigen Elements aus Fig. 1, wobei die Positionierung einer Lötmasse dargestellt wird, um eine elektrische Verbindung des Lötmittels in dem röhrenförmigen Element vorzusehen;
Fig. 3 eine longitudinale Schnittansicht eines Verbinders gemäß der Abbildung aus Fig. 1, wobei die Leiter als in den Verbinder eingeführt dargestellt sind;
Fig. 4 eine longitudinale Schnittansicht eines fertigen elektrischen Spleißes unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Verbinders; und
Fig. 5 eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verbinders, wobei der Einsatz des röhrenförmigen Elements aus Fig. 1 sowie ein Schrumpfschlauch mit klebenden röhrenförmigen Elementen veranschaulicht wird.

Genaue Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. In der Abbildung aus Fig. 1 ist ein röhrenförmiges Element bzw. ein zylindrisches Element 10 dargestellt, das die Verbindungsvorrichtung des Verbinders vorsieht, der allgemein durch die Bezugsziffer 9 dargestellt ist. Der Verbinder 9 umfaßt gemäß der Abbildung aus Fig. 3 die röhrenförmige, leitfähige Muffe 10, mit einer selbsttätigen Drahtsicherungseinrichtung 20, die aus dem leitfähigen Element gebildet wird, einer Lötmasse 13 und einem äußeren Schrumpfschlauch 14. Die leitfähige Muffe 10 wird aus einer rechteckigen Platte eines leitfähigen Metalls gebildet, wie zum Beispiel Kupfer, Messing, Berylliumkupfer, usw., wobei die Platte verzinnt ist. Die Platte weist entgegengesetzte Enden und Seiten auf, und sie wird derart zugeschnitten oder gestanzt, daß die Drahtsicherungseinrichtung gebildet werden. Wie dies dargestellt ist, werden die Drahtsicherungseinrichtungen aus zwei U-förmigen oder hufeisenförmigen Ausschnitten 18 aus der Platte hergestellt. Der Schlauch bzw. die Muffe 10 weist ferner eine zusätzliche elongierte, transversale Öffnung auf, die den Schlitz 11 in der Peripherie des Schlauchs 10 bildet, wobei der Schlitz ursprünglich in die rechteckige Metallplatte geschnitten werden kann. Danach wird die Platte in eine allgemein zylindrische Form verformt, um die leitfähige Muffe 10 zu bilden. Der Bereich der Platte innerhalb der Ausschnitte 18 wird in die Muffe 10 gedrückt oder entlang der ungeschnittenen Kante gebogen, und wobei durch dieses Biegen zwei Fensteröffnungen oder Unterbrechungen in der Muffe 10 und zwei Streifen 20 gebildet werden, die sich nach unten in die Muffe 10 zu der entgegengesetzten inneren Wandoberfläche der röhrenförmigen Muffe 10 erstrecken. Die Platte wird zu einem röhrenförmigen Element verformt, und die Seitenkanten der Platte werden durch eine Lötkugel, eine Verbindungsnaht oder ein anderes Mittel zusammengeführt, um die Platte in der Röhrenform zu erhalten. Der Schlitz 11 in der leitfähigen Muffe 10 kann durch einen transversalen, breiten Schnitt erzeugt werden, der so gestaltet wird, daß er eine Tiefe aufweist, die es ermöglicht, daß eine Lötscheibe 13 transversal zu dem röhrenförmigen Element positioniert werden kann, wenn die Platte zu der röhrenförmigen Muffe 10 geformt wird.
Die in der Oberfläche der Muffe 10 ausgebildeten Unterbrechungen bilden die Sicherungsstreifen 20, wobei sie ferner auch Fenster bilden, die eine Sichtinspektion des Inneren der Muffe ermöglichen. Der Schlitz 11 in der leitfähigen Muffe 10 sieht einen Schlitz vor, in den die Lötscheibe 13 eingeführt wird, so daß sie in der Muffe positioniert und gehalten wird. Die Scheibe 13 weist ein Flußmittel auf oder ist mit einem solchen überzogen. Die Verbindung wird durch Erwärmen des Lötmittels auf eine Temperatur in dem Bereich erreicht, der ein Schmelzen des Lötmittels bewirkt.
Die Drahtsicherungsstreifen 20 sorgen für eine Drahtsicherung in der Muffe 10. Nach dem Ausstanzen der hufeisenförmigen Ausschnitte verbleiben die Kanten der Streifen grob und scharf, und der Winkel der sich in die Muffe erstreckenden Streifen ermöglicht eine Drahtsicherung für zwei und mehr Drähte, die in der Muffe 10 positioniert und reibschlüssig oder durch mechanische Greifwirkung des Streifens in dem Draht oder der Drahtummantelung gehalten werden, bevor Wärme zugeführt wird, um die Lötverbindung zu vollenden. Das freie Ende jedes Sicherungsstreifens 20 erstreckt sich über die Achse der Muffe 10 hinaus und ist nahe an der inneren Oberfläche der Muffe entgegengesetzt zu der Seite angeordnet, mit der die Streifen verbunden bleiben. Jedes Objekt, wie etwa ein Draht, das aus einer von einem Ende kommenden Richtung zu dem naheliegendsten Streifen unter einem Streifen hindurchgeführt wird, greift mit dem Streifen ein und versetzt diesen elastisch, wodurch bewirkt wird, daß der Streifen den Draht greift und diesen kraftschlüssig hält. Bei der vorliegenden Erfindung wird in der Muffe 10 nahe der Mitte zwischen den Enden der Streifen ein Drahtanschlag gebildet. Der Drahtanschlag wird durch die Lötscheibe 13 vorgesehen, die sich in dem Schlitz 11 befindet, wie dies in den Abbildungen aus den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Die Streifen 20 positionieren den Draht ferner an der Wand der Muffe, für einen folgenden Eingriff mit dem geschmolzenen Lötmittel.
Die Muffe 10 übt die gewünschte Funktion der Verbindung der Drähte aus, wobei es ferner erforderlich ist, eine äußere Umhüllung 14 aus einem schrumpffähigen Material vorzusehen, vorzugsweise aus einem wärmeschrumpfbaren Material, wenn eine Isolierung der Verbindung verlangt wird. Wie dies in der Abbildung aus Fig. 3 dargestellt ist, handelt es sich bei der Isoliermuffe 14 um einen doppelwandigen Schrumpfschlauch. Die Muffe 14 wird vorzugsweise aus einem durchscheinenden oder transparenten wärmeschrumpfbaren Material hergestellt. Eine transparente Muffe ist wünschenswert, so daß eine fertige Lötverbindung betrachtet werden kann, nachdem der Verbinder 9 ausreichend erwärmt worden ist, um die äußere Umhüllung zu schrumpfen und die Lötmasse zu schmelzen. Nachstehend wird Bezug auf die Doppelwandigkeit des Schrumpfschlauchs 14 genommen. Dieser Schlauch bzw. diese Muffe 14 besteht aus zwei Materialschichten. Bei der Innenschicht 16 der Muffe handelt es sich um einen klaren Heißschmelzklebstoff. Dieses Material wird bei Wärmezufuhr klebefähig. Die äußere Umhüllung 14 wird vorzugsweise aus einem transparenten Polymer gebildet, das unter der Handelsbezeichnung "Kynar" von der Pennwalt Corporation, Philadelphia, Pennsylvania, erhältlich ist, und das bei Strahlenvernetzung über Tage hinweg Temperaturen von über 250ºC widersteht. Die Muffe 10 und die Lötscheibe 13 werden in der Muffe 14 positioniert. Die Muffe 14 paßt genau an die Außenseite der Muffe 10, so daß eine Verschiebung der Lötscheibe 13 zwischen den Streifen 20 verhindert wird, und die Muffe 10 befindet sich zentral in dem Schrumpfschlauch 14. Es wird ausreichende Wärme zum Schrumpfen des zentralen Abschnitts des "Kynar" Schlauchs zugeführt, so daß dieser ein Teilstück des Metallzylinders greift und diesen sicher hält. Diese Beziehung besteht dadurch, daß die Muffe 10 und der Schrumpfschlauch 14 die entsprechenden Größen, Innendurchmesser und Außendurchmesser aufweisen, oder unter Verwendung eines Schrumpfschlauchs 14 und Erwärmung des mittleren Abschnitts des Schlauchs sowie durch Lokalisierung der Wärme, Schrumpfen des zentralen Abschnitts der Muffe auf die Muffe 10, um diese vor dem Einsatz des Verbinders 9 an der Verwendungsposition zu sichern. Dieses Schrumpfverfahren hinterläßt trompetenförmige Enden der Muffe 14, wie dies in der Abbildung aus Fig. 3 dargestellt ist, für die Aufnahme einer in den Verbinder 9 eingeführten Drahtummantelung.
Die Verbindung der Drähte mit dem Verbinder 9 wird gemäß der Abbildung aus Fig. 4 durch Abziehen der Isolierung von den Drähten 28 an deren Enden erreicht, um den Leiter 30 hinter dem Ende der Ummantelung 31 freizulegen. Das Drahtende bzw. die Drahtenden werden danach in jedes Ende der leitfähigen Muffe 10 unter dem freien Ende des Streifens 20 und gegen den durch die Lötscheibe 13 gebildeten Anschlag eingeführt, so daß ein erste Verbindung zwischen dem freigelegten Verbinder und dem Streifen hergestellt wird. Danach kann der Draht nur schwer gegen die klammernde Kraft der Streifen und der inneren Oberfläche der Muffe 10 gegenüber der Streifen wieder entfernt werden. Auf diese Weise werden die Drahtenden optimal für die Verbindung positioniert. Wenn eine dauerhafte Verbindung gewünscht wird, wird der äußeren Oberfläche der Muffe 14 Wärme zugeführt. Wenn die Temperatur auf die Schmelztemperatur des Lötmittels ansteigt, z. B. auf etwa 160ºC, schmilzt die mit Flußmittel überzogene Lötscheibe 13 und berührt die freiliegenden Leiter, die in der Mitte der leitfähigen Muffe 10 positioniert sind. Dadurch wird eine dauerhafte Verbindung innerhalb der leitfähigen Muffe hergestellt, wie dies in der Abbildung aus Fig. 4 dargestellt ist, wobei sich die Lötscheibe 13 zu einer verformten Masse verändert hat, welche die Drahtenden, die Streifen 20 und die leitfähige Muffe verbindet. Gleichzeitig bewirkt die Wärmezufuhr eine Regeneration des Schrumpfschlauchs 14 sowie einen Abschluß um die Isoliermuffe 31 der Drähte, wie dies ebenfalls in der Abbildung aus Fig. 5 dargestellt ist. Die Wärme erweicht ferner den Überzug 16 aus Heißschmelzklebstoff, falls ein solcher vorhanden ist, so daß dieser um die isolierende Ummantelung 31 fließt und die Drähte 28 abdichtet. Nach der Verbindung des Verbinders 9 mit den Drähten wird ein Eindringen von Feuchtigkeit in die Verbindung zwischen den Drähten durch die haftfähige Dichtung verhindert, und wobei es weiterhin möglich ist, die fertige Lötverbindung durch die äußere Schutzummantelung 14 zu betrachten.
Wenn der Klebeüberzug nicht auf der Muffe vorhanden ist, es sich aber um eine wärmeschrumpfbare Muffe 14 handelt, regeneriert sich die Muffe 14 unter der Einwirkung von ausreichend Wärme und greift die äußere isolierende Umhüllung der eingeführten Drähte 28 und isoliert die Drahtverbindung, wobei die Abdichtung jedoch nicht das Eindringen von Feuchtigkeit in die Muffe verhindert.
In der Abbildung aus Fig. 5 ist das transparente Merkmal des Schrumpfschlauchs 14 dargestellt. Die Abbildung zeigt ferner den Einsatz des Verbinders 9 in Verbindung mit dem Zusatz thermoplastischer Einsätze 42, die in den Enden des Schrumpfschlauchs 14 plaziert werden. Wenn Drähte 28 in dem Verbinder und durch die thermoplastischen Einsätze plaziert werden, bewirkt die zum Schrumpfen des Schlauchs 14 vorgesehene Wärme, daß die klebefähigen Einsätze und das Lötmittel schmelzen. Wenn sich der Schrumpfschlauch um die Drähte zurückbildet, fließt das thermoplastische Einsatzmaterial um die Umhüllung der Drähte. Dadurch wird die gewünschte Abdichtung vorgesehen, die ein Eintreten von Feuchtigkeit oder anderer Verunreinigungen verhindert.
Die Gestaltung der leitfähigen Muffe 10 wurde vorstehend teilweise beschrieben, wobei das Verfahren ferner die Schritte des Schneidens in eine Platte aus einem elektrisch leitfähigen Material umfaßt, mit zwei entgegengesetzten Seiten und zwei Enden, mit einer zentral angeordneten elongierten Öffnung und/oder einem Paar allgemein U-förmiger Ausschnitte, wobei die offenen Enden des U entgegengesetzt zueinander angeordnet sind und dieses sich zu den Enden der Platte öffnet. Danach wird aus der Platte ein hohles, röhrenförmiges Element gebildet, das dadurch in dieser Form gehalten wird, daß die entgegengesetzten Seiten der Platte verbunden werden, um eine Naht zu bilden, die dazu dient, die Platte an der röhrenförmigen Position zu halten. Es wird bevorzugt, das röhrenförmige metallische Teilstück vor der Montage des Verbinders zu entfetten, um zu gewährleisten, daß ölige bzw. fettige Verunreinigungen, die beim Metallstanzen auftreten können, die Herstellung der elektrischen Verbindung nicht beeinflussen. Die elongierte Öffnung zwischen den U-förmigen Ausschnitten bildet einen Schlitz mit einer Längsachse, der sich über weniger als die Hälfte der Peripherie des hohlen, röhrenförmigen Elements erstreckt. Die mittleren Ausschnittabschnitte der Platte werden in das röhrenförmige Element gedrückt, und zwar über die Mittelachse des röhrenförmigen Elements hinaus. Eine Lötscheibe wird kraftschlüssig in den Schlitz eingeführt. Durch die Plazierung des Lötmittels in dem röhrenförmigen Element wird das Lötmittel zwischen den einwärts geneigten Streifen positioniert. Danach wird das röhrenförmige Element in einen Schrumpfschlauch eingeführt, so daß es zwischen den Enden des Schrumpfschlauchs positioniert wird. Der Schrumpfschlauch kann lokal erwärmt werden, um auf einen Abschnitt der äußeren Oberfläche der Muffe 10 zu schrumpfen, um den Versatz des Zylinders von den offenen Enden des Schrumpfschlauchs einzuschränken und um das Lötmittel in der röhrenförmigen Muffe 10 zu halten. Der zusammengesetzte Verbinder ist in den Abbildungen aus den Fig. 3 und 5 deutlich dargestellt.
Beispiele für erfindungsgemäße Verbinder sind wie folgt gegeben:
Beispiel 1. Ein erfindungsgemäßer Verbinder umfaßt einen Schrumpfschlauch 14, einen zylindrischen Metallverbinder 10 und eine Lötscheibe 13. Die Lötscheibe ist mit einem Flußmittel überzogen. Bei dem Schrumpfschlauch handelt es sich um eine zweilagige Konstruktion, die einen äußeren transparenten Schrumpfschlauch umfaßt, der innen mit einer transparenten Schicht eines Heißschmelzklebstoffs 16 überzogen ist.
Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Verbinders erfolgt durch eine Reihe von Schritten.
Schritt 1. Die verzinnte Metallplatte wird ausgeschnitten oder gestanzt und in eine zylindrische Form verformt. Der Zylinder wird entfettet und horizontal auf einer Vorrichtung positioniert, wobei sich die Unterbrechungen oder Beobachtungsöffnungen bzw. "Fenster" auf der oberen Oberfläche befinden bzw. nach oben zeigen.
Schritt 2. Die Scheibe 13 oder ein Tieftemperatur-Lötmittel aus 43 Prozent Blei, 43 Prozent Zinn und 14 Prozent Wismut, mit einer Schmelztemperatur von 163ºC, wird in dem Schlitz in dem Zylinder plaziert.
Schritt 3. Die Schrumpfschlauchkomponente wird über den Verbindungszylinder geschoben, bis sie einen der Befestigungsvorrichtung zugeordneten Anschlag erreicht. An dieser Stelle ist der leitfähige Zylinder in Bezug auf die Längsachse des Schrumpfschlauchs zentral angeordnet.
Schritt 4. In diesem Schritt tritt der Verbinder in einen Wärmetunnel, in dem der Verbinder selektiv nur in dem mittleren Abschnitt erwärmt wird, der die leitfähige Muffe abdeckt. Dadurch wird der Schrumpfschlauch 14 an der äußeren Oberfläche des Zylinders 10 angebracht, wobei die entgegengesetzten Enden der Muffe erweitert bleiben, um die Drähte zur Verbindung aufzunehmen.
Beispiel 2. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbinders handelt es sich um einen Verbinder, bei dem die zylindrische Muffe 10 gespült bzw. gewaschen wird, um den öligen Film zu entfernen, und wobei die Lötscheibe in die Muffe eingeführt wird. Die Lötscheibe weist eine Flußmittelseele auf oder ist mit einem Flußmittel überzogen. Die Muffe wird in einen hohlen, transparenten Schrumpfschlauch eingeführt, der keinen Klebstoffüberzug aufweist.
Beispiel 3. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Verbinder 9', der einen Schrumpfschlauch 40, einen zylindrischen Metallverbinder 10 und eine Lötscheibe 13 umfaßt. Bei dem Schrumpfschlauch 40 handelt es sich um einen transparenten Schrumpfschlauch. Hohle, röhrenförmige Abschnitte oder Muffen 41 und 42 aus einem lichtundurchlässigen thermoplastischen Heißschmelzklebstoff/Dichtungsmittel sind an jedem Ende der zylindrischen Metallmuffe 10 positioniert. Wie dies in der Abbildung aus Fig. 11 dargestellt ist, werden die röhrenförmigen Muffen 41 und 42 aus Heißschmelzdichtungsmittel an jedem Ende des Verbindungszylinders 10 positioniert. Der Schrumpfschlauch 40 wird entlang seiner Länge erwärmt, um den Schlauch auf einen Durchmesser zu schrumpfen, der ausreicht, um die Heißschmelzschläuche 41 und 42 gemeinsam mit der leitfähigen Muffe 10 während dem Versand und der Handhabung in dem Schrumpfschlauch 40 zu halten. Die Enden des Schlauchs bzw. der Muffe 40 werden nicht geschrumpft.
Die thermoplastischen Schläuche 41 und 42 umfassen Ethylenvinylacetat, Polyvinylidenfluorid und andere Zusätze, wie zum Beispiel Füllmittel, Pigmente, Antioxidationsmittel, usw. Die thermoplastischen Schläuche sind vorzugsweise lichtundurchlässig, so daß der Verbinder nach der Positionierung des Verbinders 9' über in die Muffe 10 aus entgegengesetzten Enden eintretenden Drähten ausreichender Wärme ausgesetzt ist, um den Schlauch 40 zu schrumpfen, und um die Lötscheibe 13 und die Heißschmelzschläuche 41 und 42 zu schmelzen. Es ist somit ersichtlich, daß das Lötmittel um die Drahtenden in der Muffe 10 fließt, und daß die Heißschmelzmuffen schmelzen und um die Drähte und die innere Oberfläche der Muffe 40 fließen, um die Enden der isolierenden Muffe 40 um die Drahtenden abzudichten. Das Dichtungsmaterial schmilzt zum einen und bildet eine wasserundurchlässige Dichtung an jedem Ende der Spleißverbindung, und zum anderen verändert das Material seine Farbe, wie zum Beispiel von Blau in Grün. Diese thermische Farbanzeige tritt in einem Temperaturbereich auf, in dem an der Drahtverbindungsstelle eine sehr effektive Lötverbindung hergestellt wird. Somit erfüllt das Heißschmelzdichtungsmittel eine Doppelfunktion als Dichtungsmittel gegen Umwelteinflüsse sowie als Indikator für eine erfolgreich abgedichtete und gelötete Verbindung.
Dank der Lötscheibe müssen keine Lötmittelstücke verwendet werden, wobei die Lötscheibe ferner die vorteilhafte Funktion als Drahtanschlag erfüllt, der verhindert, daß blanke Drahtenden in den zylindrischen Metallverbinder über den ungefähren Mittelpunkt dessen eintreten. Für die Funktion eines Drahtanschlags ist die Lötscheibe 13 so bemessen, daß nach der Einführung in den Schlitz 11 ein kraftschlüssiger Kontakt zwischen den Enden des Schlitzes 11 und den Seitenflächen der Lötscheibe 13 eintritt. Die in dem zylindrischen Metallverbinder positionierte Scheibe 13 füllt den Schlitz 11 im wesentlichen aus und verschließt den Zylinderabschnitt des zylindrischen Metallverbinders, wobei eine transversale Sperre erzeugt wird. Wenn sich die Lötscheibe 13 an der bevorzugten Position befindet, ist die Lötscheibe 13 allgemein senkrecht zu der Achse des Metallzylinders, wobei sich der obere periphere Abschnitt in und nicht über den Spalt hinaus erstreckt, der in der Wand des zylindrischen Metallverbinders 10a durch den Schlitz 11 ausgebildet ist. Bei einer derartigen Positionierung wird die Bewegung der Lötscheibe 13 durch den kraftschlüssigen Eingriff der Enden des Schlitzes 11 und der Seitenwände mit der Scheibe 13 eingeschränkt.
Ein sich unterscheidendes Merkmal des Verbinders ist ein aus einer Lötscheibe hergestellter Drahtanschlag, der die Positionierung und die Verbindung von Drähten unterstützt, die in einen erfindungsgemäßen Verbinder eingeführt werden. Der Drahtanschlag positioniert die Drähte in optimalem Verhältnis, um eine zuverlässige Verbindung während der Erwärmung vorzusehen. Ein weiteres sich unterscheidendes Merkmal der Erfindung wird durch den Einsatz von Heißschmelzdichtungsmittel und farbanzeigenden Muffen auf beiden Seiten des röhrenförmigen Metallverbinders vorgesehen. Diese Muffen sorgen für eine sichtbare Bestätigung, daß Temperaturen erreicht worden sind, bei denen eine zuverlässige, gelötete elektrische Verbindung hergestellt und gegen unerwünschte Verunreinigungen abgedichtet worden ist.
Elektrische Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung eignen sich für die Verbindung stromführender Drähte bei einer Vielzahl von Anwendungen. Besonderes Interesse besteht bei der Herstellung von Verbindungen, wie zum Beispiel von Kabelbäumen, die sich für Anwendungen in Kraftfahrzeugen sowie bei Haushaltsgeräten eignen.

Claims

1. Drahtverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer Mehrzahl von Drähten (30) sowie zur Erzeugung einer isolierten Verbindung, wobei der Drahtverbinder folgendes umfaßt:

ein hohles, röhrenförmiges, leitfähiges Element (10) aus einem elektrisch leitfähigen Metall mit einer selbsttätigen Drahtsicherungseinrichtung (20), die aus dem Werkstoff des röhrenförmigen, leitfähigen Elements (10) gebildet wird, die angrenzend an die Enden des röhrenförmigen, leitfähigen Elements (10) positioniert ist und sich in das röhrenförmige Element (10) erstreckt, um für die Drähte (30), die in das röhrenförmige, leitfähige Element (10) eingeführt werden, eine Drahtsicherung vorzusehen, gekennzeichnet durch:

eine einen Schlitz (11) in der Peripherie des genannten röhrenförmigen, leitfähigen Elements (10) definierende Einrichtung, die sich an einer Position zwischen der genannten Sicherungseinrichtung (20) um die Peripherie erstreckt;

eine Scheibe (13), die aus einem Lötwerkstoff gebildet wird, die sich in dem genannten Schlitz (11) befindet und dem genannten röhrenförmigen, leitfähigen Element (10), an dem die genannten eingeführten Drähte (30) anstoßen können; und

einen Schrumpfschlauch (14, 40), der um das genannte röhrenförmige, leitfähige Element (10) positioniert ist, wobei sich das röhrenförmige, leitfähige Element (10) allgemein in der Mitte zwischen dessen Enden befindet, und wobei der Innendurchmesser des Schrumpfschlauchs (14, 40) an die Außenoberfläche des röhrenförmigen Elements (10) angepaßt ist, um das röhrenförmige Element (10) einzuschließen und um eine isolierende Abdeckung vorzusehen.

2. Verbinder nach Anspruch 1, wobei der Schrumpfschlauch (14) wärmeschrumpfbar ist, und wobei der Schlauch einen Klebstoffüberzug (16) aufweist, der sich auf der Innenoberfläche des Schrumpfschlauchs befindet.

3. Verbinder nach Anspruch 1, wobei der genannte Schrumpfschlauch (14, 40) wärmeschrumpfbar ist, und wobei ein Paar allgemein röhrenförmiger Schläuche (41, 42) aus einem Thermoplast in den Schlauch eingeführt wird, wobei sich ein Schlauch an jedem Ende des leitfähigen Elements (10) befindet, um die Enden des Schrumpfschlauchs beim Schrumpfen des Schlauchs an den Drähten abzudichten.

4. Verbinder nach Anspruch 3, wobei die röhrenförmigen Schläuche (41, 42) lichtundurchlässig sind.

5. Verbinder nach Anspruch 1, wobei der genannte Schrumpfschlauch (14, 40) wärmeschrumpfbar und transparent ist.

6. Verbinder nach Anspruch 1, wobei die genannte Scheibe (13) aus Lötwerkstoff eine Größe aufweist, mit der sie durch den genannten Schlitz in der Peripherie des genannten röhrenförmigen, leitfähigen Elements paßt.

7. Verbinder nach Anspruch 6, wobei der genannte Schrumpfschlauch (14, 40) wärmeschrumpfbar ist.

8. Verbinder nach Anspruch 6, wobei der Schrumpfschlauch wärmeschrumpfbar ist, und wobei der Schlauch einen thermoplastischen Klebstoff aufweist, der sich an jedem Ende des leitfähigen Schlauchs in dem Schrumpfschlauch befindet.

9. Verbinder nach Anspruch 4, wobei der genannte Schrumpfschlauch (14, 40) transparent ist.

10. Verbinder nach Anspruch 1, wobei der genannte Schrumpfschlauch (14, 40) transparent ist.