DE19723241C2 - Verbindungsaufbau für umhüllte Drähte - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen Verbindungsaufbau für leitfähig zu verbindende Elemente, wovon zumindest eines ein umhüllter Draht ist, der einen leitfähigen Draht und eine den Außenumfang des leitfähigen Drahtes umhüllende, aus Kunstharz gebildete Hülle aufweist, wobei der Verbindungsaufbau auch die weiteren Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 umfaßt.

Stand der Technik

Ein herkömmlicher Verbindungsaufbau für diese Art umhüllter Drähte ist durch den Erfinder bereits in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 7-320842 beschrieben worden. Dieser herkömmliche Verbindungsaufbau wird nachfolgend erläutert. Zum Verbinden der zwei umhüllten Drähte, deren Außenumfänge mit einer Hülle aus Kunstharz umhüllt sind, werden an deren Verbindungsabschnitten zwei Kunststoffteile (Kunststoffscheiben) aus Kunstharzmaterial angeordnet. Ferner wird ein Horn zum Erzeugen von Ultraschallschwinungen und ein Amboß zum Aufnehmen der umhüllten Drähte und der Kunststoffteile zum Zeitpunkt der Verbindungsherstellung verwendet. Der Amboß beinhaltet einen Grundständer und einen Tragabschnitt, der vom Grundständer vorsteht. Der Tragabschnitt ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Der Tragabschnitt weist einen Hohlabschnitt auf, der an der der Grundständerseite gegenüberliegenden Seite offen ausgebildet ist. Zwei Paar Einschnitte sind an der Umfangswandung des Tragabschnitts so eingeformt, daß sie sich im wesentlichen im Mittelbereich des Hohlabschnitts überkreuzen. Die vier Einschnitte sind zur gleichen Seite hin offen wie der Hohlabschnitt und erstrecken sich in Vorkragrichtung des Tragabschnitts. Sie stehen über den Hohlabschnitt miteinander in Verbindung.

Das Paar Kunststoffteile ist scheibenförmig ausgebildet. Die Scheiben weisen einen leicht kleineren Außendurchmesser auf, als der Innendurchmesser des Hohlabschnitts des Ambosses. Des weiteren ist eine Stirnfläche eines Kopfabschnitts des Horns scheibenförmig ausgebildet und besitzt einen Außendurchmesser, der im wesentlichen gleich oder leicht kleiner ist als der der Kunststoffteile.

Um die zwei umhüllten Drähte miteinander zu verbinden, werden beide umhüllten Drähte an ihren Verbindungsabschnitten miteinander in Überdeckung gebracht bzw. übereinandergelegt. Durch die zwei Kunststoffteile werden die übereinanderliegenden Verbindungsabschnitte von oben und unten her zusammengepreßt bzw. zusammengezwängt oder -gezwickt. Im einzelnen bedeutet dies, daß eines der Kunststoffteile (die Kunststoffscheibe an der unteren Seite) in den Hohlabschnitt des Ambosses dergestalt eingesetzt wird, daß dessen Schmelzfläche nach oben zeigt. Dann wird ein umhüllter Draht von oben her bzw. von der oberen Seite des eingesetzten Kunststoffteils her in ein Paar einander gegenüberliegender Einschnitte eingelegt. Hiernach wird der andere umhüllte Draht in das andere Paar einander gegenüberliegender Einschnitte eingesetzt. Schließlich wird das andere (obere Seite) Kunststoffteil so eingesetzt, daß dessen Schmelzfläche nach unten zeigt. Die umhüllten Drähte werden im Hohlabschnitt so angeordnet, daß deren jeweilige Verbindungsabschnitte sich einander im Mittelbereich des Hohlabschnitts überkreuzen. Aufgrund dieser Anordnung werden die Verbindungsabschnitte der umhüllten Drähte im wesentlichen im Mittelbereich der Schmelzflächen der oberen und unteren Kunststoffteile jeweils in Überlappungsrichtung zusammengezwickt bzw. zusammengepreßt.

Nachfolgend werden die Hüllenabschnitte im Bereich der Verbindungsabschnitte der umhüllten Drähte mittels Ultraschallschwingungen geschmolzen und verteilt bzw. extrudiert. Des weiteren werden die leitfähigen Drähte (Kerne) der umhüllten Drähte leitfähig miteinander im Verbindungsabschnitt durch Zusammenpressen der umhüllten Drähte von den Außenseiten der Kunststoffteile her leitfähig kontaktiert. Hiernach werden die zwei Kunststoffteile an den Schmelzflächen miteinander schmelzfixiert, um den Verbindungsabschnitt abzudichten. Im einzelnen bedeutet dies, daß der Kopfabschnitt des Horns von der oberen Seite des zuletzt eingesetzten oberen Kunsttoffteils her in den Hohlabschnitt eingesetzt wird und auf dem oberen Kunststoffteil plaziert wird, um die Verbindungsabschnitte der umhüllten Drähte von der Außenseite der oberen und unteren Kunststoffteile zwischen dem Horn und dem Amboß zu erregen und unter Druck zu setzen. Die Hüllenabschnitte werden zuerst geschmolzen, wobei die leitfähigen Drähte der umhüllten Drähte am Verbindungsabschnitt zwischen den Kunststoffteilen freigelegt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden die geschmolzenen Hüllen vom Mittelbereich der Kunststoffteile zu deren Außenseite hin extrudiert, da die Verbindungsabschnitte von den oberen und unteren Seiten her zusammengepreßt werden, so daß die leitfähige Drähte in exzellenter Weise freigelegt und sicher miteinander leitfähig kontaktiert werden. Die Erregungsrichtung der Verbindungsabschnitte ist wie die Preßrichtung so festgesetzt, daß sie mit der Überlappungsrichtung bzw. der Richtung der sich überdeckenden Abschnitte der umhüllten Drähte übereinstimmt, so daß die Extrudierwirkung der geschmolzenen Hüllen vom Mittelbereich der Kunststoffteile zu deren Außenseiten hin unterstützt wird.

Wenn der Preß- und Erregungsvorgang an den Verbindungsabschnitten weiter fortgesetzt wird nachdem die Hüllen geschmolzen wurden, schmelzen die Kunststoffteile und die einander gegenüberliegenden Schmelzflächen der Kunststoffteile werden miteinander schmelzfixiert. Außerdem werden die Außenumfangsflächenabschnitte der Hüllen, die den leitfähig kontaktierten leitfähigen Drähten benachbart sind, und die Kunststoffteile miteinander schmelzfixiert. Mit Hilfe dieses Vorgangs werden die Außenumfangsabschnitte der leitfähig kontaktierten leitfähigen Drähte mit den Kunststoffteilen umhüllt.

Der oben beschriebene Aufbau weist jedoch den Nachteil auf, daß ein weicher leitfähiger Draht, der durch das Herausdrücken der Hüllen freigelegt wurde, mit den Kantenbereichen der Kunststoffteile an den Einführstirnseiten der umhüllten Drähte in Berührung kommt, so daß geschmolzenes Hüllenmaterial einen Abschnitt zwischen den Kanten der Kunststoffteile und der Hülle umhüllt und abdichtet. Somit werden die Kantenbereiche der zuvor erwähnten Einführstirnabschnitte durch die leitfähigen Drähte stark gedrückt, wenn die oberen und unteren Kunststoffteile miteinander verschmolzen werden, so daß die leitfähigen Drähte durch die Kanten beschädigt werden können, wenn zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmelzkraft das Zusammenpressen und das Erregen mittels des Horns erhöht wird. Ferner ist es bei diesem Stand der Technik notwendig, um eine Abdichtung der Kunststoffteile zu gewährleisten und zu verhindern, daß die leitfähigen Drähte beschädigt werden, das Zusammenpressen und Erregen im einzelnen genau festzulegen und eine entsprechende Regelung während des Vorgangs der Schmelzbedingungen (d. h. der Ultraschallenergie, des Drucks, des Zusammendrückvorgangs und des Erregungsvorgangs sowie der Erregungszeit und der Zusammendrückzeit etc.) genau einzuhalten. Dementsprechend ist der Schmelzvorgang sehr kompliziert und aufwendig.

Aus der DE 35 37 167 C2 ist ein Verbindungsaufbau für leitfähig zu verbindende Elemente bekannt, wobei eine Ultraschallschweißvorrichtung um den Verbindungsaufbau herum angeordnet wird, das elektrisch isolierende Umhüllungsmaterial zwei Lagen mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen aufweist, und derart über dem Verbindungsaufbau angeordnet wird, dass die Lage mit der niedrigeren Schmelztemperatur sich auf der dem Verbindungsaufbau zugewandten Seite und die Lage mit der höheren Schmelztemperatur sich auf der dem Verbindungsaufbau abgewandten Seite über dem Material mit der niedrigeren Schweißtemperatur befindet und wobei das Umhüllungsmaterial mittels der Ultraschallschweißvorrichtung um den Verbindungsaufbau herum gepresst wird und die Lage mit der niedrigeren Schmelztemperatur mindestens soweit erweicht, dass sie den Raum zwischen dem Verbindungsaufbau und der nachdrückenden Lage mit der höheren Schmelztemperatur ausfüllt und die Lage mit der höheren Schmelztemperatur den Verbindungsaufbau nach außen hin dicht umschließt.

Darstellung der Erfindung

Somit liegt das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem darin, einen Verbindungsaufbau für umhüllte Drähte zu schaffen, der eine Abdichtung gewährleistet und gleichzeitig eine exzellente und effektive Verschmelzung schafft.

Dieses der Erfindung zugrundeliegende technische Problem wird durch einen Verbindungsaufbau mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie des Anspruchs 2 gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen folgen aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein derartiger Verbindungsaufbau für leitfähig zu verbindende Elemente, wovon zumindest eines ein umhüllter Draht ist, der einen leitfähigen Draht und eine den Außenumfang des leitfähigen Drahtes umhüllende, aus Kunstharz gebildete Hülle aufweist, ist unter Verwendung eines Ultraschallschweißgeräts gebildet durch Übereinanderlegen der Elemente und Zusammendrücken der übereinanderliegenden Abschnitte der Elemente zwischen einem Paar Kunststoffteile und Erregen der übereinanderliegenden Abschnitte, die durch die Kunststoffteile zusammengezwickt werden, um so die Hülle zu schmelzen und zu verteilen und so den leitfähigen Draht freizulegen und die leitfähigen Drähte der Elemente an dem Überlappungsabschnitt elektrisch leitfähig zu verbinden und um das Paar Kunststoffteile schmelzzufixieren, um den verbundenen Überlappungsabschnitt der Elemente mit den Kunststoffteilen abzudichten. Der Verbindungsaufbau ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Kunststoffteile eine Schmelzfläche bezüglich eines zusammenpassenden Kunststoffteils und Einführstirnabschnitte beinhaltet, in die die umhüllten Drähte herein- bzw. aus den Kunststoffteilen herausgeführt werden; zumindest eines der Kunststoffteile im Einführstirnbereich einen gekrümmten Oberflächenabschnitt aufweist, und der gekrümmte Oberflächenabschnitt kontinuierlich und glatt gerundet ist und zwischen der Schmelzfläche und der Außenumfangsfläche ausgebildet ist.

Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion erstrecken sich die gekrümmten Oberflächenabschnitte in den Einführstirnabschnitten von der Schmelzfläche zu der Außenumfangsfläche und sind so ausgebildet, dass sie die Form einer sich kontinuierlich glatt ändernden Krümmung aufweisen (Rundung). Aufgrund dessen kann der leitfähige Draht davor geschützt werden, beschädigt zu werden, auch dann, wenn die Zusammenpress- und Erregungskraft zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmelzkraft erhöht wird, wenn die Kunststoffteile miteinander verschmolzen werden, und der Einführstirnbereich durch den leitfähigen Draht sehr stark zusammengedrückt wird, wenn die Kunststoffteile geschmolzen werden. Der erfindungsgemäße Aufbau kann dadurch charakterisiert werden, dass jedes der Kunststoffteile Einführstirnabschnitte beinhaltet, in denen die umhüllten Drähte ein bzw. aus den Kunststoffhüllen herein- bzw. herausgeführt werden, wobei zumindest eines der Kunststoffteile einen Kunstharzvorkragabschnitt in dessen Einführstirnabschnitt aufweist und der Kunstharzvorkragabschnitt zu dem jeweils zweiten Kunstharzteil hin vorsteht und den Hüllenabschnitt auf der Einführstirnabschnittsseite zusammendrückt, wenn die Kunststoffteile zusammengedrückt und erregt werden.

Gemäß der oben beschriebenen Konstruktion ist der Kunstharzvorkragabschnitt im Einführstirnabschnitt geschaffen, und es werden Ultraschallwellen an dem Kunstharzvorkragabschnitt konzentriert, wenn die Kunststoffteile miteinander verschmolzen werden, so dass der Kunstharzvorkragabschnitt durch die innerhalb erzeugte Wärme erweicht wird. Wenn die Zusammenpress- und Erregungskraft zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmelzkraft erhöht werden, so dass der Einführstirnabschnitt sehr stark gegen den leitfähigen Draht drückt, wenn die Kunststoffteile miteinander verschmolzen werden, wird somit der erweichte Kunstharzvorkragabschnitt mit dem leitfähigen Draht in Berührung gelangen, so daß die Beschädigung des leitfähigen Drahtes verhindert werden kann.

Überdies kann der Aufbau dadurch gekennzeichnet werden, daß sowohl der gekrümmte Oberflächenabschnitt und der Kunstharzvorkragabschnitt im Einführstirnabschnitt geschaffen werden kann.

Das heißt, gemäß der obigen Ausführungsformen kann erstmals verhindert werden, daß die leitfähigen Drähte durch die Einführstirnabschnitte beschädigt werden, wenn die Zusammenpreß- und Erregungskraft zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmelzkraft erhöht wird, wenn die Kunststoffteile miteinander verschmolzen werden, so daß die Einführenden durch die leitfähigen Drahtabschnitte sehr stark zusammengepreßt werden. Es ist somit nicht notwendig, den Schmelzvorgang mittels des Zusammendrückens und Erregens im einzelnen festzulegen und zu regeln. Ferner ist es erstmals mittels eines einfachen Vorgangs möglich, zu verhindern, daß die leitfähigen Drähte beschädigt werden und gleichzeitig ist es mit diesem einfachen und auch einfach zu regelnden Vorgang möglich, eine Abdichtung mittels der Kunststoffteile sicherzustellen.

Kurze Beschreibung der Zeichungen

Im folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis mehrere Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme zu den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungsaufbaus umhüllter Drähte gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem obere und untere Kunststoffteile (bzw. -scheiben) voneinander getrennt sind,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines unteren Kunststoffteils,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Mittels zum Herstellen des Verbindungsaufbaus umhüllter Drähte gemäß der ersten Ausführungsform, wobei ein Zustand unmittelbar nach Beginn des Herstellens der Verbindung gezeigt ist,

Fig. 4A, 4B und 4C Querschnittsansichten entlang des Pfeils IV in Fig. 3, wobei Fig. 4A einen Zustand nach Beginn des Herstellens der Verbindung zeigt, Fig. 4B einen Zustand während des Herstellens der Verbindung zeigt, und Fig. 4C einen Zustand nach Beendigung des Herstellens der Verbindung zeigt,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Verbindungsaufbaus umhüllter Drähte gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand dargestellt ist, in dem die oberen und unteren Kunststoffteile voneinander getrennt sind,

Fig. 6 eine Seitenansicht der oberen und unteren Kunststoffteile gemäß der Fig. 5, und

Fig. 7 eine vergrößerte Seitenansicht eines Hauptteils, das den Verbindungsaufbau der umhüllten Drähte gemäß der zweiten Ausführungsform deutlich macht.

Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung

Gemäß der ersten Ausführungsform, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ist, sind zwei umhüllte Drähte W1, W2 an Verbindungsabschnitten S leitfähig miteinander verbunden. Jeder der zwei umhüllten Drähten W1, W2 umfasst einen leitfähigen Draht 1 und eine Hülle 3.

Es wird nun nachfolgend ein Verbindungsverfahren für die umhüllten Drähte W1, W2 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Zum Verbinden der zwei umhüllten Drähte W1, W2 werden ein Paar Kunststoffteile 13, 15, die aus Kunstharzmaterial 11 bestehen, ein Horn 57 zum Erzeugen von Ultraschallschwingungen, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist, und ein Amboss 59 zur Aufnahme der umhüllten Drähte W1, W2 und die Kunststoffteile 13, 15 bei der Herstellung der Verbindung zwischen den zwei umhüllten Drähten verwendet. Der Amboss 59 beinhaltet einen Grundständer 61 und einen Tragabschnitt 63, der vom Grundständer 61 vorsteht. Der Tragabschnitt 63 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Der Tragabschnitt 63 besitzt einen Hohlabschnitt 65, der an der der Grundständerseite gegenüberliegenden Seiten hin offen ist (in der Fig. 3 oben) und hat einen rechteckförmigen Querschnitt. Zwei Paare Einschnitte 67, 69 sind auf der Umfangswandung des Tragabschnitts 63 derart eingeformt, dass sie sich im wesentlichen im Mittelbereich des Hohlabschnitts 65 überschneiden. Die vier Einschnitte 67, 69 sind so ausgebildet, dass sie sich zur gleichen Seite hin öffnen wie der Hohlabschnitt 65. Die Einschnitte 67, 69 erstrecken sich also in Vorkragrichtung des Tragabschnitts 63 und stehen über den Hohlabschnitt 65 miteinander in Verbindung. Die zwei Kunststoffteile 13, 15 (siehe Fig. 1) sind scheibenförmig. Sie haben einen leicht kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Hohlabschnitts 65 des Ambosses 59. Ferner ist ein Endabschnitt eines Kopfbereiches 71 des Horns 57 scheibenförmig ausgebildet und besitzt einen Außendurchmesser, der im wesentlichen gleich oder leicht kleiner ist als der der Kunststoffteile 13, 15. Als Material der Kunststoffteile 13, 15 kann Acrylkunstharz, ABS (Acrylonitril-Butadien-Styrene Copolymer)-Kunstharz, PC (Polycarbonat)-Kunstharz, PVC (Polyvinylchlorid)-Kunstharz, PE (Polyethylen)-Kunstharz, PEI (Polyetherimid), PBT-G (Polyethylenterephtalat beinhaltendes Glas) oder dergleichen verwendet werden. Im allgemeinen wird ein härteres Material als Vinylchlorid oder dergleichen zur Verwendung in den Hüllen 3 benützt. Hinsichtlich der Verwendbarkeit dieser Kunstharzmaterialien für die Kunststoffteile 13, 15 sind alle diese Kunstharzmaterialien im Hinblick auf Leitfähigkeit und Leitfähigkeithaltbarkeit als wirksam erkannt. Im Hinblick auf ein Erscheinungsbild wie auch im Hinblick auf die Isoliereigenschaften werden insbesondere PEI-Kunstharze und PBT-Kunstharze äußerst bevorzugt.

Wie in den Fig. 1, 2 gezeigt ist, weisen die jeweiligen Flächen der Kunstharzteile 13, 15 Schmelzflächen 13a, 15a auf, die miteinander in Kontakt gelangen, wenn die Kunststoffteile 13, 15 im Hohlabschnitt 65 des Ambosses 59 miteinander in Überdeckung gebracht werden. Der Verbindungsabschnitt S, in dem sich die zwei umhüllten Drähte W1, W2 überkreuzen, ist im Mittelbereich der Schmelzflächen 13a, 15a plaziert.

In die Einführstirnabschnitte, in welche die umhüllten Drähte W1, W2 in und aus den Kunststoffteilen 13, 15 ein- bzw. herausgeführt werden, sind aus den zuvor erwähnten Schmelzflächen 13a, 15a bis zu Außenumfangsflächen 13c, 15c der jeweiligen Kunststoffteile 13, 15 reichenden Abschnitte in Form durchgehender sanft sich krümmende Bogen (Rundungen) ausgebildet. Im einzelnen bedeutet das, daß zwischen den Schmelzflächen 13a, 15a und den Außenumfangsflächen 13c, 15c Rundkanten (also gekrümmte Oberflächenabschnitte) 17, 19 geschaffen sind, die hierzwischen eine kontinuierliche sanft bzw. glatt sich ändernde Biegung schaffen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform sind beide Kunststoffteile 13, 15 mit den Rundkanten 17, 19 ausgebildet. Es ist jedoch nicht notwendig, beide Kunststoffteile mit den Rundkanten auszubilden. Es ist ebenso möglich, nur eines der Kunststoffteile 13, 15 mit der Rundkante auszubilden. Obwohl gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Rundkanten am gesamten Umfang der Kunststoffteile 13, 15 vorgesehen sind, ist es nicht immer notwendig, sie auf dem gesamten Umfang vorzusehen. Der gleiche Zweck kann erzielt werden, wenn diese Bereiche nur in den Einführstirnbereichen (bei dieser Ausführungsform vier Positionen) geschaffen werden.

Um die zwei umhüllten Drähte W1, W2 miteinander zu verbinden, werden die umhüllten Drähte W1, W2 miteinander am Verbindungsabschnitt S überkreuzt und übereinandergelegt und die überkreuzten Verbindungsabschnitte S werden durch die zwei Kunststoffteile 13, 15 sowohl von der oberen wie auch von der unteren Seite der Verbindungsabschnitte zusammengedrückt. Im einzelnen heißt das: eines der Kunststoffteile 15 (untere Seite) wird in den Hohlabschnitt 65 des Ambosses 59 dergestalt eingesetzt, daß die Schmelzfläche 15a aufwärts zeigt. Dann wird ein umhüllter Draht W1 in das Paar einander gegenüberliegender Einschnitte 67 von der oberen Seite des eingesetzten Kunststoffteils 15 eingesetzt. Hiernach wird der andere umhüllte Draht W2 in das andere Paar einander gegenüberliegender Einschnitte 69 eingelegt. Schließlich wird das andere (obere Seite) Kunststoffteil 13 eingesetzt, wobei die Schmelzfläche 13a nach unten zeigt. Die umhüllten Drähte W1, W2 sind dabei im Hohlabschnitt 65 so angeordnet, daß sich die jeweiligen Verbindungsabschnitte S im Mittelbereich des Hohlabschnitts 65 kreuzen. Aufgrund dieser Anordnung werden die Verbindungsabschnitte S der umhüllten Drähte im wesentlichen im Mittelbereich der Schmelzflächen 13a, 15a der oberen und unteren Kunststoffteile 13 bzw. 15 im Überdeckungsbereich zusammengedrückt.

Nachfolgend werden die Hüllen 3 an den Verbindungsabschnitten S der umhüllten Drähte durch Ultraschallschwingungen geschmolzen und verteilt. Des weiteren werden die leitfähigen Drähte (Kern) der umhüllten Drähte W1, W2 an den Verbindungsabschnitten S leitfähig miteinander kontaktiert, indem die umhüllten Drähte von den Außenseiten der Kunststoffteile 13, 15 einer gepresst werden. Hiernach werden die zwei Kunststoffteile 13, 15 an den Schmelzflächen 13a, 15a miteinander verschmolzen, um den Verbindungsabschnitt S abzudichten.

Insbesondere wird, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist, der Kopfbereich 71 des Horns 57 in den Hohlabschnitt 65 der oberen Seite des zuletzt eingesetzten oberen Kunststoffteils 13 eingeführt und der Verbindungsabschnitt S wird von der Außenseite der oberen und unteren Kunststoffteile 13, 15 her erregt und unter Druck gesetzt zwischen dem Horn 57 und dem Amboss 59. Das Ausüben des Drucks auf den Verbindungsabschnitt S wird durch Herunterdrücken des Horns 57 gegen den Amboss 59 erzielt. Die Drückrichtung stimmt mit der Überdeckungsrichtung der umhüllten Drähte überein. Wenn die Kunstharzmaterialien 11 durch die Ultraschallschwingungen miteinander schmelzfixiert sind, wird die Erregung vorzugsweise in einer Richtung ausgeführt, die die Verbindungsfläche der Kunstharzmaterialien 11 im wesentlichen senkrecht schneidet, da dies den besten Schmelzfixierzustand schafft. Aufgrund dessen ist die Erregungsrichtung des Verbindungsabschnitts S so festgesetzt, dass sie die einander gegenüberliegenden Flächen 13a, 15a der Kunststoffteile kreuzt. Das heißt, die Erregungsrichtung stimmt mit der Überdeckungsrichtung der umhüllten Drähte W1, W2 überein. Mit Hilfe dieser Anordnung werden Längsschwingungen vom Horn 57 erzeugt.

Wenn der Verbindungsabschnitt S unter Druck gesetzt wird, und im obigen Zustand erregt wird, wie es in der Fig. 4A gezeigt ist, werden zuerst die Hüllen 3 geschmolzen und die leitfähigen Drähte 1 der umhüllten Drähte W1, W2 werden an den Verbindungsabschnitten S zwischen den Kunstharzteilen 13, 15 freigelegt. Zu diesem Zeitpunkt werden die geschmolzenen Hüllen 3 aus dem Mittelbereich der Kunststoffteile 13, 15 zu deren Außenseiten extrudiert, da die Verbindungsabschnitte S von oben und unten unter Druck gesetzt sind, so daß schließlich die leitfähigen Drähte 1 noch besser freigelegt und sicher leitfähig miteinander kontaktiert werden. Wie die Preßrichtung, so wird auch die Bewegungsrichtung der Verbindungsabschnitte S so festgesetzt, daß sie mit der Überdeckungsrichtung der umhüllten Drähte W1, W2 übereinstimmt, so daß der Extrudiervorgang der geschmolzenen Hüllen 3 vom Mittelbereich der Kunststoffteile 13, 15 nach außen unterstützt wird.

Wenn der Drück-, Zusammenpreß- und Erregungsvorgang auf die Verbindungsabschnitte S weiter fortgesetzt wird, nachdem die Hüllen 3 geschmolzen sind, werden die Kunststoffteile 13, 15 und entsprechend die einander gegenüberliegenden Schmelzflächen 13a, 15a miteinander verschmolzen. Außerdem werden die Außenumfangsabschnitte der Hüllen 3, die benachbart zu den leitfähig kontaktierten leitfähigen Drähten 1 und den Kunststoffteilen 13, 15 liegen, schmelzfixiert. Mit diesem Vorgang werden die Außenumfangsabschnitte der leitfähig kontaktierten leitfähigen Drähte 1 mit den Kunststoffteilen 13, 15 umhüllt.

Wenn die Einführstirnabschnitte der Kunststoffteile 13, 15 gegen die zuvor erwähnten freigelegten leitfähigen Drähte 1 durch Erhöhen der Druck- und Erregungskraft zur Sicherstellung einer ausreichenden Schmelzkraft sehr stark zusammengedrückt werden, kann der leitfähige Draht 1 daran gehindert werden, daß er beschädigt wird, wenn die Kunststoffteile 13, 15 miteinander verschmolzen werden, dadurch, daß in den Einführstirnabschnitten die Rundkanten 17, 19, die eine sehr sanfte Rundung aufweisen, in Bereichen geschaffen sind, die zwischen den Schmelzflächen 13a, 15a und den Außenumfangsflächen 13c, 15c liegen, so daß die Rundkanten 17, 19 mit den leitfähigen Drähten 1 in Kontakt gelangen (siehe Fig. 4C) Gemäß dem Verbindungsverfahren der vorliegenden Erfindung werden die umhüllten Drähte W1, W2 an den Verbindungsabschnitten S in Überdeckung gebracht und an den Verbindungsabschnitten S durch die zwei Kunststoffteile 13, 15 zusammengezwickt, wobei die Hülle 3 von der Außenseite der Kunststoffteile 13, 15 unter Druck gesetzt wird, so daß diese sich verteilt und schmilzt. Dann können die umhüllten Drähte W1, W2 am Verbindungsabschnitt S leitfähig miteinander kontaktiert werden. Aufgrund dessen ist es nicht notwendig, die Hüllen 3 im Überdeckungsbereich zu entfernen, damit die umhüllten Drähte W1, W2 leitfähig miteinander kontaktiert werden können. Entsprechend ist es möglich, die Drähte W1, W2 mittels eines einfachen Vorgangs leitfähig zu kontaktieren.

Nachdem die umhüllten Drähte W1, W2 am Verbindungsabschnitt S miteinander leitfähig kontaktiert wurden, werden die oberen und unteren Kunststoffteile 13, 15 miteinander verschmolzen, um den Verbindungsabschnitt S abzudichten. Somit kann am Verbindungsabschnitt S durch die geschmolzenen und gehärteten Kunststoffteile 13, 15 eine hohe mechanische Festigkeit erzielt werden.

Da die Kunststoffteile 13, 15 nur eine solche Abmessung aufweisen müssen, die dazu geeignet ist, den von den oberen und unteren Seiten der Kunststoffteile 13, 15 leitfähig kontaktierten Verbindungsabschnitte S zusammenzudrücken, kann ein für die Verbindung notwendiger Bereich auf einen sehr kleinen Bereich beschränkt werden. Es ist ferner möglich, eine ausreichende Isolierausbildung sicherzustellen, da der Verbindungsabschnitt S durch die Kunststoffteile 13, 15 abgedichtet wird.

Somit ist es mit einer hohen mechanischen Festigkeit und ausreichender Isoliereigenschaft möglich, zwischen den umhüllten Drähten W1 und W2 am Verbindungsabschnitt S eine stabile leitfähige Ausbildung zu erzielen.

Das Verbindungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein relativ einfaches Verfahren, bei dem die sich überdeckenden Verbindungsabschnitte S durch die Kunststoffteile 13, 15 zusammengedrückt werden und die Verbindungsabschnitte S zwischen dem Horn 57 und dem Amboß 59 von der Außenseite der Kunststoffteile 13, 15 her gedrückt und erregt werden. Ferner ist das Verbindungsverfahren und der Verbindungsaufbau gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht auf mehrere umhüllte Drähte W1, W2 beschränkt, sondern es kann auch ein umhüllter Draht W1 mit einem zusammenpassenden Element, das hiermit leitfähig zu verbinden ist (bei der vorliegenden Ausführungsform der andere umhüllte Draht W2) irgendeine (äußere) Form aufweisen. Entsprechend kann das Verbindungsverfahren und auch der Verbindungsaufbau bei verschiedensten Verbindungen verwendet werden, wie beispielsweise der Verbindung umhüllter Drähte W1, W2 mit Anschlüssen, wodurch ein weites Anwendungsgebiet umfaßt wird.

Ferner werden die umhüllten Drähte W1, W2 durch die zwei Kunststoffteile 13, 15 in Überlappungsrichtung zusammengedrückt und die Verbindungsabschnitte S werden zwischen dem Horn 57 und dem Amboß 59 von der Außenseite der Kunststoffteile 13, 15 her unter Druck gesetzt und erregt und die Drückrichtung ist wie die Richtung festgesetzt, in die die umhüllten Drähte W1, W2 miteinander in Überdeckung gebracht werden. Somit werden die geschmolzenen Hüllen 3 vom Mittelbereich der Kunststoffteile 13, 15 nach außen extrudiert, wenn der Verbindungsabschnitt S unter Druck gesetzt wird, so daß die leitfähigen Drähte 1 in exzellenter Weise freigelegt werden, wodurch eine sichere leitfähige Verbindungskontaktierung erzielbar ist. Des weiteren ist es möglich, einen exzellenten Schmelzzustand der Kunststoffteile 13, 15 zu erzielen und den Vorgang des Nachaußendrückens der Hüllen 3 zu steigern, da die Erregungsrichtung auf den Verbindungsabschnitt S wie auch die Drückrichtung so festgelegt ist, daß sie in Richtung, in der die umhüllten Drähte W1, W2 in Überdeckung miteinander gebracht sind, liegen.

Aufgrund der Tatsache, daß in den Einführstirnabschnitten die Rundkanten 17, 19 so geformt sind, daß in diesen Bereichen die Schmelzflächen 13a, 15a bis zu dem Außenumfang der Umfangsflächen 13c, 15c eine sanfte Krümmung aufweisen, ist es möglich, zu verhindern, daß die leitfähigen Drähte 1 beschädigt werden. Eine Beschädigung wird auch dann vermieden, wenn die Einführstirnabschnitte durch den leitfähigen Drahtabschnitt 1 stark druckbeaufschlagt werden, in dem beim Zusammenschweißen der Kunststoffteile 13, 15 die Druck- und Erregungskraft erhöht wird, um eine ausreichende Schmelzkraft sicherzustellen. Aufgrund der abgerundeten Ausbildung der Rundkanten 17, 19 ist es nicht notwendig, den Schmelzvorgang (d. h. die Ultraschallenergie, den Druck und die Druck, wie auch Erregungszeit etc. zum Zusammendrücken und Erregen) im einzelnen und genau vorzubestimmen und entsprechend den Vorgang genau zu regeln. Demzufolge ist es in einfacher Weise, d. h. mit einem regelungstechnisch sehr einfachen Arbeitsvorgang, möglich, eine Beschädigung der leitfähigen Drähte zu verhindern und außerdem eine dichte Abdichtung der Drahtverbindung mittels der Kunststoffteile 13, 15 zu gewährleisten.

Es ist zulässig, Kunststoffscheiben 13, 15 zu verwenden, die beim Schmelzen eine relativ niedrige Viskosität aufweisen. Beim Schmelzen der Kunststoffteile 13, 15 dergestalt, daß der Verbindungsabschnitt S umschmolzen wird, können die geschmolzenen Kunststoffteile 13, 15 Spalte füllen, die zwischen nebeneinanderliegenden Kerndrähten vorhanden sind, die die leitfähigen Drähte 1 bilden, wobei der Verbindungsabschnitt S ausgenommen ist, so daß also Zwischenräume zwischen den Hüllen und den umhüllten Drähten W1, W2 und den Kerndrähten ausgefüllt werden können, oder Spalte ausgefüllt werden können, die zwischen den Kerndrähten vorhanden sind, wodurch innerhalb der umhüllten Drähte W1, W2 ein Dichteffekt gegen Wasser erzielbar ist. So konnte beispielsweise in einem Fall, bei dem ein Ende der umhüllten Drähte W1, W2 mit einem Wasserdichtheit (wasserdichter Abschnitt) erfordernder Abschnitt verbunden ist und das andere Ende mit einem Abschnitt verbunden ist, der keine Wasserdichtheit erfordert (nicht wasserdichter Abschnitt), Wasser oder dergleichen innerhalb der umhüllten Drähte W1, W2 vom anderen Ende aufgrund von Kapillarkräften eindringen und in die umhüllten Drähte W1, W2 kriechen. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch das Wasser daran gehindert, an dem einen Ende einzudringen, aufgrund des zuvor erwähnten Abdichteffektes gegen beispielsweise Wasser. Somit ist es möglich, Wasserdichtheit an einem Ende sicherzustellen, ohne dass das andere Ende eine wasserdichte Struktur aufweisen muss. Das heißt, wenn ein Ende der umhüllten Drähte W1, W2 mit dem wasserdichten Abschnitt und das andere Ende mit dem nicht wasserdichten Abschnitt verbunden ist, ist es möglich, Wasserdichtheit im wasserdichten Abschnitt sicherzustellen, ohne dass der nicht wasserdichte Abschnitt mit einer Wasserdichtheit erbringenden Struktur versehen ist, wobei hierzu eine einfache und billige Verfahrensweise und ein entsprechender einfacher billiger Aufbau möglich ist.

Nachfolgend wird eine zweite unabhängige Lösung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 7 beschrieben. In diesen Figuren sind die gleichen Bezugszeichen für die der ersten Ausführungsform entsprechenden Teile verwandt. Dementsprechend wird eine ausführliche Beschreibung der bereits erläuterten Teile weggelassen.

Wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, sind Kunststoffteile 33, 35, die als Kunstharzliefermaterial 31 dienen, scheibenförmig ausgebildet. Die jeweilige Scheiben haben einen leicht kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Ambosses. Dies entspricht der ersten Ausführungsform. Die Kunststoffteile 33, 35 besitzen Schmelzflächen 33a, 35a, die miteinander kontaktiert werden, wenn die Kunststoffteile 33, 35 im Hohlraum des Ambosses miteinander in Überdeckung gebracht werden. Ferner ist der Verbindungsabschnitt S, an dem sich die zwei umhüllten Drähte W1, W2 überkreuzen, im Mittelbereich der Schmelzflächen 33a, 35a platziert.

Kunstharzrippen 41, 45, d. h. allgemein Kunstharzvorsprünge, sind in den Einführstirnabschnitten, in denen die umhüllten Drähte W1, W2 in bzw. aus den Kunststoffteilen 33, 35 hereingeführt bzw. herausgeführt werden, eingeformt. Die Kunstharzrippen 41, 45 kragen zu dem jeweils zweiten Kunstharzteil vor. Damit wird eine Druckaufbringung auf die Hüllen 3 der umhüllten Drähte W1, W2 in den Einführstirnabschnittseiten erzielt, wenn die Kunststoffteile 33, 35 zusammengedrückt und erregt werden. Die oberen und unteren Kunstharzrippen 41, 45 sind so in den jeweiligen Teilen 33, 35 geschaffen, dass sie an den jeweiligen Kunststoffteilen 33, 35 gegeneinander versetzt sind, so dass ein Abschnitt (obere Seite) an der Außenseite (an der Außenumfangsfläche 33c liegende Seite) platziert ist und der andere Abschnitt (untere Seite) an der Innenseite (dem Mittelbereich der Schmelzflächen 35a näherliegende Seite) platziert ist. Im einzelnen bedeutet dies, dass die untere Kunstharzrippe 41 so geschaffen ist, dass die von der Schmelzfläche 35a in die Einführstirnabschnitte (4 Positionen) des unteren Kunststoffteils 35 vorstehen. Vier Kunstharzausnehmungsbereiche 43 zum Aufnehmen der unteren Kunstharzrippen 41 sind auf der Schmelzfläche 33a des oberen Kunststoffteils 33 ausgebildet, so dass sie den unteren Kunststoffrippen 41 entsprechen. Dünne Abschnittsbereiche auf der Außenseite der Kunstharzausnehmungsabschnitte 43 bilden obere Kunstharzrippenabschnitte 45. Obwohl gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Kunstharzrippen 41, 45 nur in den jeweiligen Einführstirnabschnitten der oberen und unteren Kunststoffteile 33, 35 vorgesehen sind, ist es auch möglich, eine ringförmige Kunstharzrippe zu schaffen.

An den Einführstirnabschnitten sind Abschnittsbereiche der Schmelzflächen 33a, 35a der oberen und unteren Kunststoffteile 33, 35 an den Außenumfangsflächen 33c, 35c dergestalt gekrümmt ausgeführt, so daß die Krümmung sich kontinuierlich ändert und eine glatte Rundung ergibt. Im einzelnen heißt das, daß im Bereich der Einführstirnabschnitte des oberen Kunststoffteils 33 die Krümmungsabschnitte sich von der Schmelzfläche 33a zu der Außenumfangsfläche 33c durch die Kunstharzausnehmungen 43 und die Kunststoffrippe 45 erstreckend geformt sind. Insbesondere zwischen der Außenumfangsfläche 33a und der Kunststoffrippe 45 ist die Rundkante (d. h. der gerundete oder gekrümmte Oberflächenabschnitt) 47 geschaffen. Im Bereich der Einführstirnabschnitte des unteren Kunststoffteils 35 ist der sich krümmende Abschnitt von der Schmelzfläche 35a bis zur Außenumfangsfläche 35c durch die Kunststoffrippe 41 hindurch geformt. Insbesondere zwischen der Kunstharzrippe 41 und dem Außenumfangsabschnitt 35c ist die Rundkante 47 wie auf der oberen Seite geformt.

Mit diesem Verbindungsaufbau ist es möglich, mittels eines einfachen Vorgangs, wie bei der ersten Ausführungsform eine leitfähige Verbindung zu erzielen. An den Verbindungsabschnitten S wird eine hohe mechanische Festigkeit erzielt, so daß die Leitfähigkeit der Verbindungsabschnitte S zwischen den umhüllten Drähten W1 und W2 dauerhauft ausgebildet werden kann, wobei gleichzeitig auch eine ausreichende Isolierung erzielbar ist.

Da ferner die Kunststoffrippen 45, 41 in den Einführstirnabschnitten der Kunststoffteile 33, 35 ausgebildet sind, wie es in der Fig. 7 gezeigt ist, werden die Ultraschallwellen an den Kunstharzrippen 45, 41 konzentriert, wenn die Kunststoffteile 33, 35 geschmolzen werden, so daß die Kunststoffrippen 45, 41 durch die innerhalb erzeugte Wärme erweichen. Wenn die Druck- und Erregungskraft erhöht wird, um eine ausreichende Schmelzkraft sicherzustellen, so daß die Einführstirnbereiche durch die leitfähigen Drähte 1 stark zusammengedrückt werden, wenn die Kunststoffteile 33, 35 geschmolzen werden, kann verhindert werden, daß der leitfähige Draht 1 beschädigt wird, da die erweichten Kunstharzrippen 45, 41 mit den leitfähigen Drähten 1 in Kontakt sind.

Da ferner die Abschnittsbereiche von den Schmelzflächen 33a, 35a in den Einführstirnabschnitten der Kunststoffteile 33, 35 bis zu den Außenumfangsflächen 33c, 35c die Form einer sich kontinuierlich glatt ändernden Krümmung aufweisen, d. h. eine Art Rundung, wird der gleiche Effekt der ersten Ausführungsform erzielt, so daß eine Beschädigung der leitfähigen Drähte 1 verhindert werden kann.

Es ist somit nicht notwendig, den Schmelzvorgang mittels der Druckaufbringung und Erregung (d. h. die Ultraschallenergie, der Druck, die Druck- und Erregungszeit, etc.) im einzelnen festzulegen und zu regeln. Entsprechend ist es, mittels eines einfachen Vorgangs möglich zu verhindern, daß die leitfähigen Drähte beschädigt werden. Ferner wird eine Abdichtung der Kunststoffteile 33, 35 sichergestellt.

Claims (4)

1. Verbindungsaufbau für leitfähig zu verbindende Elemente, wovon zumindest eines ein umhüllter Draht (W1, W2) ist, der einen leitfähigen Draht (1) und eine den Außenumfang des leitfähigen Drahtes (1) umhüllende, aus Kunstharz gebildete Hülle (3) aufweist, wobei der Verbindungsaufbau durch Übereinanderlegen der Elemente (W1, W2) und Zusammendrücken der übereinanderliegenden Abschnitte der Elemente (W1, W2) zwischen einem Paar Kunststoffteile (13, 15) und Erregen der übereinanderliegenden Abschnitte (S), die durch die Kunststoffteile (13, 15) zusammengedrückt werden, unter Verwendung eines Ultraschallschweißgeräts (57) gebildet wird, um so die Hülle zu schmelzen und zu verteilen und so den leitfähigen Draht (1) freizulegen und die leitfähigen Drähte (1) der Elemente (W1, W2) an dem Überlappungsabschnitt elektrisch leitfähig zu verbinden und um das Paar Kunststoffteile (13, 15) schmelzzufixieren, um den verbundenen Überlappungsabschnitt der Elemente (W1, W2) mit den Kunststoffteilen (13, 15) abzudichten, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Kunststoffteile (13, 15) eine Schmelzfläche (13a, 15a) bezüglich eines zusammenpassenden Kunststoffteils (13, 15) und Einführstirnabschnitte beinhaltet, in die die umhüllten Drähte (W1, W2) herein- bzw. aus den Kunststoffteilen herausgeführt werden;
zumindest eines der Kunststoffteile (13, 15;) im Einführstirnbereich einen gekrümmten Oberflächenabschnitt (17, 19) aufweist, und der gekrümmte Oberflächenabschnitt (17, 19) kontinuierlich und glatt gerundet ist und zwischen der Schmelzfläche (13a, 15a) und der Außenumfangsfläche (13c, 15c) ausgebildet ist.

2. Verbindungsaufbau für leitfähig zu verbindende Elemente, wovon zumindest eines ein umhüllter Draht (W1, W2) ist, der einen leitfähigen Draht (1) und eine den Außenumfang des leitfähigen Drahtes (1) umhüllende, aus Kunstharz gebildete Hülle (3) aufweist, wobei der Verbindungsaufbau durch Übereinanderlegen der Elemente (W1, W2) und Zusammendrücken der übereinanderliegenden Abschnitte der Elemente (W1, W2) zwischen einem Paar Kunststoffteile (33, 35) und Erregen der übereinanderliegenden Abschnitte (S), die durch die Kunststoffteile (33, 35) zusammengedrückt werden, unter Verwendung eines Ultraschallschweißgeräts gebildet wird, um so die Hülle zu schmelzen und zu verteilen und so den leitfähigen Draht (1) freizulegen und die leitfähigen Drähte (1) der Elemente (W1, W2) an dem Überlappungsabschnitt elektrisch leitfähig zu verbinden und um das Paar Kunststoffteile (33, 35) schmelzzufixieren, um den verbundenen Überlappungsabschnitt der Elemente (W1, W2) mit den Kunststoffteilen (33, 35) abzudichten, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Kunststoffteile (33, 35) eine Schmelzfläche (33a, 35a) bezüglich des jeweils zweiten Kunststoffteils (33, 35) und Einführstirnabschnitte beinhaltet, in die die umhüllten Drähte (W1, W2) herein- bzw. aus den Kunststoffteilen herausgeführt sind;
zumindest eines der Kunststoffteile (33, 35) im Einführstirnbereich einen Kunstharzvorkragabschnitt (41, 45) aufweist, und
der Kunstharzvorkragabschnitt zu dem jeweils zweiten Kunststoffteil (33, 35) hin vorsteht und die Hülle (3) am Einführstirnbereich druckbeaufschlagt, wenn die Kunststoffteile zusammengedrückt und erregt werden.

3. Verbindungsaufbau nach Anspruch 2, bei dem

• - jedes der Kunststoffteile Kunstharzvorkragabschnitte (41, 45) in den einander gegenüberliegenden Einführabschnitten aufweist,
• - wobei die Kunstharzvorkragabschnitte (41, 45) zueinander versetzt sind.

4. Verbindungsaufbau gemäß Anspruch 2 oder 3 bei dem

• - zumindest eines der Kunststoffteile (33, 35) im Einführstirnabschnitt einen gekrümmten Oberflächenbereich (17; 19) aufweist, und
• - der gekrümmte Oberflächenabschnitt (17; 19) kontinuierlich gerundet ist und zwischen einer Schmelzfläche (13a; 15a) und der Außenumfangsfläche des Kunststoffteils (13; 15) ausgebildet ist.