DE19800438A1

DE19800438A1 - Anschlußteil für Ultraschallschweißverbindungsaufbau und Ultraschallschweißverbindungsaufbau

Info

Publication number: DE19800438A1
Application number: DE19800438A
Authority: DE
Inventors: Akira Shinchi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1998-01-08
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2018-01-09
Also published as: GB2321802B; US6012955A; DE19800438B4; JP3295329B2; JPH10199580A; GB2321802A; GB9800193D0

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anschlußteil, das durch Ultraschallschweißen mit einem isolierten elektrischen Leitungsdraht (Litze einer ummantelten elektrischen Leitung) elektrisch leitend zu verbinden ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Ultraschallschweißverbindungsaufbau, in welchem ein derartiges Anschlußteil mittels Ultraschall energie mit einem isolierten elektrischen Leitungsdraht verbunden ist.

Stand der Technik

In der japanischen Patentschrift Nr. 7-70345 sind bereits verschiedene Techniken für Ultraschallschweißverbindungen offenbart. Die Fig. 1A bis 1D veranschaulichen diese Techniken, die ein Paar einander gegenüberliegender Plattenelemente verwenden. Von diesen Figuren zeigt die Fig. 1A ein erstes Bauteil 1 und ein zweites Bauteil 2. Das erste und zweite Bauteil 1, 2 bestehen aus einem durch Ultraschall verschweißbaren Kunststoffmaterial. Das erste Bauteil 1 ist mit Nuten 3 ausgebildet, das zweite Bauteil 2 mit Nasen 4, die in die Nuten 3 einzupassen sind.

Die Fig. 1B und 1C veranschaulichen einen Zwischenschritt der Ultraschallschweißverbindung, wobei eine jeweilige Nut 3 des ersten Bauteils 1 einen Anschluß 7 und einen hierauf gelegten isolierten elektrischen Leitungsdraht 8 aufnimmt. Die Nut 3 weist an ihrem Boden kleine konkave Teile 3a auf. Eine gegenüberliegende Nase 4 besitzt an ihrer vorstehenden Seite passende kleine konvexe Teile 4a, die mit den konkaven Teilen 3a in Eingriff bringbar sind.

Wie in den Fig. 1B und 1C erstreckt sich der Anschluß 7 entlang des Bodens der Nut 3 und der isolierte elektrische Leitungsdraht 8 wird hierauf gelegt. Dann wird das zweite Bauteil 2 mit dem ersten Bauteil 1 dergestalt zusammengefügt, daß die Nasen 4 in den Nuten 3 eingefügt werden. Dann werden unter Druckaufbringung zwischen dem ersten und zweiten Bauteil 1, 2 Ultraschallschwingen aufgebracht, was dazu führt, daß die isolierende Umhüllung des elektrischen Leitungsdrahtes 8 zwischen der Nase 4 und der Nut 3 schmilzt, wobei der Leitungsdraht (Litze) mit dem Anschluß 7 elektrisch leitend kontaktiert. Dabei werden das erste und das zweite Bauteil 1, 2 miteinander verschweißt, so daß eine nicht lösbare Verbindungsstruktur (Verbindungsaufbau) entsteht, wie er in der Fig. 1C gezeigt ist.

Bei der herkömmlichen Ultraschallschweißverbindung sind der Anschluß 7 und der elektrische Leitungsdraht bzw. die Litze elektrisch leitend verbunden, wenn sie durch die oberen und untere Bauteile 1, 2, die miteinander verschweißt werden, zusammengepreßt werden. Die Bauteile 1, 2 sind aber aus einem Harz hergestellt, das sich bei niedriger Temperatur zusammenzieht. Die Fig. 2 veranschaulicht eine derartige Situation, in der der Druck aufgrund der sich zusammenziehenden Nase 4 in einer Nut 3 entsprechend der einander entgegenwirkenden Kräfte P1, P2 reduziert wird, was einen erhöhten Kontaktwiderstand zwischen dem Anschluß 7 und einem Litzendraht 8a zur Folge hat.

Darstellung der Erfindung

Das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht demzufolge darin, ein Anschlußteil für einen Ultraschall schweißverbindungsaufbau und einen Ultraschallschweiß verbindungsaufbaubereit zustellen, die sogar dann den Kontaktwiderstand relativ zu einem Litzendraht beibehalten können, wenn an einem gegen den Anschluß drückenden Harzbauteil Wärmeschrumpfung auftritt.

Dieses technische Problem wird durch einen Anschlußteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen Ultraschall schweißverbindungsaufbau mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Anschlußteil zur Ultraschallschweiß verbindung geschaffen, in welcher das Anschlußteil zusammen mit einem isolierten elektrischen Leitungsdraht aufeinander gelegt zwischen dem Bodenteil einer Nut eines ersten Bauteils und einer vorstehenden Fläche eines Vorsprungs eines zweiten Bauteils liegt und gemeinsam mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht unter Ausübung eines Drucks durch das erste und zweite Bauteil Ultraschallschwingungen ausgesetzt ist, so daß ein Isoliermantelbereich des isolierten elektrischen Leitungsdrahtes geschmolzen wird und das Anschlußteil elektrisch leitend mit der Litze des isolierten elektrischen Leitungsdrahtes verbunden wird, wobei der Anschlußteil an einem mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht zu verbindenden Verbindungsteil einen Eingriffsabschnitt besitzt, der mit einer Seitenfläche des Vorsprungs, der einen hiermit in Eingriff zu bringenden Eingriffsabschnitt aufweist, in Eingriff bringbar ist.

Gemäß dieser ersten Ausführungsform besitzt das Anschlußteil an einem Verbindungsteil hiervon, das mit einem isolierten elektrischen Leitungsdraht zu verbinden ist, einen mit einem Vorsprung eines zweiten Bauteils in Eingriff bringbaren Eingriffsabschnitt und ist zusammen mit dem Kerndraht (Litzendraht) des elektrischen Leitungsdrahtes bewegbar, der möglicherweise eine durch die Wärmeschrumpfung eines Harzbau teils verschobene Position innehätte, so daß eine Kontakt kraft zwischen dem Anschlußteil und dem Litzendraht aufrecht erhalten wird, wodurch eine unvorteilhafte Zunahme des Kontaktwiderstandes unterdrückt wird, sowie auch die Verbindungsbeständigkeit am Anschlußteil, das mit dem durch Ultraschallschweißverfahren mit dem elektrischen Leitungs draht elektrisch zu verbinden ist, verbessert ist.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht zu verbindende Verbindungsteil einen Boden für den hierauf zu plazierenden isolierten elektrischen Leitungs draht und ein Paar senkrechtstehender Wände, die auf beiden Seiten des Bodens stehen. Der Eingriffsabschnitt umfaßt ein Paar Eingriffsklinken, die jeweils in die senkrechten Wände eingeschnitten sind und sich hiervon einwärts erheben.

Bei der zweiten Ausführungsform ist der Eingriffsabschnitt einfach durch Herausschneiden oder Herausstanzen einer Eingriffsklinke in einer jeweiligen senkrechten Wand und durch nach oben Erheben gebildet.

Gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht zu verbindende Verbindungsteil einen Boden für den hierauf zu plazierenden isolierten elektrischen Leitungs draht und ein Paar Eingriffsstückchen, die jeweils an beiden Seiten der Bodenwand stehen. Der Eingriffsabschnitt umfaßt ein Paar Eingriffsklinken, die durch einwärts Umbiegen freier Enden der Eingriffsteile gebildet sind.

Bei der dritten Ausführungsform wird der Eingriffsabschnitt in einfacher Weise durch Umbiegen der freien Enden der Eingriffsteile geformt.

Des weiteren löst eine Ultraschallschweißverbindungsstruktur mit den Merkmalen des Anspruchs 4 das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem. In dieser erfindungsgemäßen Ultraschallschweißverbindungsstruktur ist ein Anschlußteil nach dem Anspruch 1 durch Ultraschall verschweißen mit einem isolierten elektrischen Leitungsdraht verbunden. Das Anschlußteil liegt mit einem darauf aufgelegten isolierten elektrischen Leitungsdraht zwischen dem Bodenteil einer Nut eines ersten Bauteils und einer vorstehenden Fläche eines Vorsprungs eines zweiten Bauteils und wird gemeinsam mit dem isolierten elektrischen Leitungs draht unter Ausübung eines Drucks durch das erste und zweite Bauteil Ultraschallschwingungen ausgesetzt, so daß ein Isoliermantelbereich des isolierten elektrischen Leitungs drahtes geschmolzen wird und der Anschlußteil elektrisch leitend mit der Litze des isolierten elektrischen Leitungs drahtes verbunden wird, wobei der Anschlußteil an einem mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht zu verbindenden Verbindungsteil einen Eingriffsabschnitt besitzt, der mit einer Seitenfläche des Vorsprungs, der einen hiermit in Eingriff zu bringenden Eingriffsabschnitt aufweist, in Eingriff bringbar ist.

Bei der vierten Ausführungsform besitzt das Anschlußteil an einem mit einem isolierten elektrischen Leitungsdraht zu verbindenden Verbindungsteil hiervon einen Eingriffs abschnitt, der mit einem Vorsprung eines zweiten Bauteils in Eingriff bringbar ist. Der Eingriffsabschnitt ist zusammen mit einem Kerndraht (Litzendraht) des elektrischen Leitungs drahtes gemeinsam bewegbar, der aufgrund der Wärmeschrumpfung eines Kunstharzteils eine verrutschte Position hat, so daß eine Kontaktlast zwischen dem Anschlußteil und dem Litzen draht beibehalten wird, eine unvorteilhafte Zunahme des Kontaktwiderstandes unterdrückt wird und eine verbesserte Verbindungsbeständigkeit am Anschlußteil, das mit dem elektrischen Leitungsdraht durch Ultraschallschweißen zu verbinden ist, erlaubt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden sind zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt:

Fig. 1A bis 1D eine herkömmliche Ultraschallschweiß verbindung, wobei die Fig. 1A eine Perspektivansicht eines ersten und zweiten Bauteils zeigt, Fig. 1B eine Längsquerschnittsansicht durch einen Anschlußteil und einen isolierten elektrischen Leitungsdraht, der in einer Nut des ersten Bauteils aufgenommen ist, veranschaulicht, die Fig. 1C eine Vorder ansicht dieses Zustands zeigt und die Fig. 1D eine Längsquerschnittsansicht der vollendeten Verbindung zeigt,

Fig. 2 ein Querschnitt durch einen herkömmlichen Ultraschallschweißverbindungsaufbau,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Verhältnisse zwischen einem Anschlußteil zur Ultraschallschweißverbindung, einem Hauptteil eines Verbinder- (Stecker-)Gehäuses und einer Abdeckung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen elektrischen Leitungsdrahtverbindungs teil, der ein Anschlußteil für eine Ultraschallschweißverbindung gemäß der ersten Ausführungsform umfaßt,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Anschlusses zur Ultraschallschweiß verbindung und eine Abdeckung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung

Durch Bezugnahme hierauf wird der Inhalt des US-Patentes Nr. 5,584,122 hiermit aufgenommen. In den nachfolgenden Zeichnungen sind einander gleiche bzw. ähnliche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Hauptteil des Verbindergehäuses, das Bezugszeichen 12 bezeichnet die Abdeckung und das Bezugszeichen 20 das Anschlußteil. Das Verbindergehäuse-Hauptteil 10 und die Abdeckung 12 werden aus ultraschallverschweißbarem Harz geformt (gespritzt). An einem Hinterendabschnitt des Verbindergehäuses 10 ist ein Anschluß halteabschnitt 11 vorstehend ausgebildet. Die Abdeckung 12 besitzt eine Ausbildung, mit der der Anschlußhalteabschnitt 11 verschließbar ist. Eine Anzahl Nuten 13 sind parallel zueinander im Anschlußhalteabschnitt 11 eingeformt. Auf der Abdeckung 12 sind in die Nuten 13 einpaßbare Vorsprünge 14 geschaffen. Des weiteren ist an einem Vorderende eines jeden Vorsprungs 14 derart geformt, daß dessen Querschnitt T-förmig ist. Auf beiden Seiten des vorderen Endes, gesehen in Breitenrichtung, sind abstehende Eingriffsteile 15 (in Eingriff zu bringende Abschnitte) geformt. Außerdem sind vordere Endabschnitte 19a der beiden Seitenwände 19 der Abdeckung 12 in Breitenrichtung gesehen jeweils zuspitzend verlaufend geformt, so daß sie mit dem Anschlußhalteabschnitt 11 durch aufgebrachten Druck ultraschallverschweißbar sind.

Der Anschlußteil 20 besitzt an einem hinteren Endabschnitt einen elektrischen Leitungsdrahtverbindungsteil (der Abschnitt, mit dem ein isolierter, elektrischer Leitungsdraht zu verbinden ist) 21, der im Querschnitt U-förmig ist. Der elektrische Leitungsdrahtverbindungsteil 21 besteht aus einer Bodenwand 21a, auf der der isolierte elektrische Leitungs draht zu plazieren ist und rechte und linke senkrechte Wände 21b, 21b, die sich von beiden Seitenrändern dieses Boden wandabschnitts erheben. Der Abstand zwischen den beiden senkrechten Wänden 21b, 21b ist derart ausgelegt, daß, wenn der Vorsprung 14 der Abdeckung 12 hierzwischen eingesetzt wurde, ein vorbestimmter Spalt zwischen der senkrechten Wand 21b und der Seitenfläche des Vorsprungs 14 gewährleistet ist.

Überdies sind an jeder senkrechten Wand 21b zwei Eingriffs klinken (Eingriffsabschnitte) 22 ausgebildet, die sich schräg einwärts und abwärts erstrecken. Jede dieser Eingriffsklinken 22 ist durch einen horizontalen U-förmigen Einschnitt in der senkrechten Wand hergestellt, wobei nur ein oberes Ende hiervon ungeschnitten verbleibt und der ausgeschnittene Wand bereich einwärts umgebogen wird. Hierbei sind die Eingriffs klinken durch die verbleibenden oberen Endbereiche gegenüber den senkrechten Wänden 21b federnd elastisch bzw. flexibel ausgebildet.

Beim Herstellen eines Verbinders (Steckverbinder oder Buchse) durch Verbinden des isolierten elektrischen Leitungsdrahtes 8 mit einem derartigen Anschlußteil 20 wird der elektrische Leitungsdraht-Anschlußteil 21 des Anschlußteils 20 in die Nut 13 eingelegt, die im Anschlußhalteabschnitt 11 des Verbinder gehäuses-Hauptteils 10 vorhanden ist. Der isolierte elektrische Leitungsdraht 8 wird auf dem elektrischen Leitungsdraht-Anschlußteil 21 plaziert. Dann wird die Abdeckung 12 hierauf aufgelegt, wobei der Vorsprung 14 der Abdeckung 12 in die Nut 13 des Anschlußhalteabschnitts 11 eingeführt wird. In diesem Zustand ist ein geeigneter Spalt zwischen der Abdeckung 12 und dem Anschlußhalteabschnitt 11 (d. h. zwischen der oberen Fläche des Anschlußhalteabschnitts 11 und der unteren Fläche der Abdeckung 12) sichergestellt, um zu gewährleisten, daß Ultraschallwellen nur auf erhabene Abschnitte konzentriert bzw. gerichtet werden.

In diesem Bauzustand werden Ultraschallschwingungen aufgebracht (senkrechte Ultraschallschwingungen werden aufgebracht), wobei gleichzeitig die Abdeckung 12 von oben durch ein Ultraschallhorn gedrückt wird. Hierbei wird Ultraschallenergie auf den Vorsprung 14 konzentriert, der den isolierten elektrischen Leitungsdraht 8 zwischen sich und einer Bodenfläche der Nut 13 einklemmt. Hierdurch wird ein Mantelhüllenabschnitt des isolierten elektrischen Leitungs drahtes geschmolzen und der Kerndraht 8a (die einzelnen Litzendrähte bzw. die Litze) freigelegt. Nachdem der geschmolzene Abdeckungsabschnitt in die umliegenden Bereiche abgeführt wurde, werden die Litze 8a und der Anschlußteil 20 miteinander elektrisch kontaktiert, wie es in der Fig. 4 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird durch den Eingriff der abstehenden Eingriffsteile 15 am vorderen Ende des Vorsprungs 14 der Abdeckung 12 mit den Eingriffsklinken 22 des Anschluß teils 20 das elektrische Leitungsdraht-Verbindungsteil des Anschlusses 20 mit dem Vorsprung 14 verbunden. Ferner werden auch die zuspitzend geformten vorderen Endabschnitte 19a der Seitenwände 19 auf beiden Seiten der Abdeckung 12, gesehen in Breitenrichtung, mit dem Anschlußhalteabschnitt 11 verschweißt. Hiermit wird ein unlösbar verbundener Verbinder (Stecker bzw. Buchse) hergestellt.

Da der elektrische Leitungsdraht-Verbindungsteil 21 des Anschlußteil 20 und der Vorsprung 14 durch die Eingriffs klinken 22 miteinander in Eingriff stehen, auch dann, wenn die Abdeckung 12 oder das Verbindergehäuse-Hauptteil 10 aufgrund einer Temperaturänderung in senkrechter Richtung sich zusammenzieht, bewegt sich das elektrische Leitungs draht-Verbindungsteil 21 zusammen mit dem Kerndraht (Litze) 8a in der vorgenannten Bewegungsrichtung. Entsprechend wird immer eine konstante Kontaktlast oder Kraft zwischen dem Anschlußteil 20 und der Litze 8a gehalten, was zur Folge hat, daß eine Zunahme eines Kontaktwiderstandes unterdrückt werden kann. Entsprechend kann die elektrische Verbindung verbessert werden. Überdies ist die sich durch die Eingriffsklinken 22, die mit den abstehenden Eingriffsteilen 15 auf der Abdeckung 12 in Eingriff sind, nur durch Herausschneiden im Anschlußteil 20 und durch Hochbiegen der herausgeschnittenen Abschnitte geformt sind, die entsprechende Konstruktion und dessen Aufbau und in einfachster Weise zu realisieren.

Die Fig. 5 zeigt einen Anschlußteil 30 zur Ultraschall schweißverbindung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Hierbei besteht ein elektrischer Leitungsdraht-Verbindungs teil 31 des Anschlußteils 30 aus einem Bodenwandabschnitt 31a, auf dem ein isolierter elektrischer Leitungsdraht plaziert ist, und aus vier Eingriffsteilen 31b, die an der linken und rechten Seitenkante der Bodenwand 31a aufrechtstehend vorstehen. An den vorderen Enden der Eingriffsteile 31b sind durch Umbiegen der vorderen Enden nach innen und abwärts an den Innenseiten der vorderen Enden der Eingriffsteile 31b Eingriffsklinken 33 gebildet. Dieses Anschlußteil 30 erfüllt ebenso die Funktionen des Anschluß teils gemäß der ersten Ausführungsform. Bei dem Anschlußteil 30 gemäß der zweiten Ausführungsform sind jedoch die Eingriffsklinken 32 einfach durch Umbiegen der vorderen Enden der Eingriffsteile 31b geformt. Diese Konstruktion ist äußerst einfach.

Claims

1. Anschlußteil (20, 30) für eine Ultraschallschweiß verbindungsstruktur, in welcher das Anschlußteil zusammen mit einem isolierten elektrischen Leitungsdraht (8) aufeinandergelegt zwischen dem Bodenteil einer Nut (13) eines ersten Bauteils (10) und einer vorstehenden Fläche eines Vorsprungs (14) eines zweiten Bauteils (12) liegt und gemeinsam mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht (8) unter Ausübung eines Drucks durch das erste und zweite Bauteil (10, 12) Ultraschallschwingungen ausgesetzt ist, so daß ein Isoliermantelbereich des isolierten elektrischen Leitungsdrahtes geschmolzen wird und der Anschlußteil (20, 30) elektrisch leitend mit der Litze (8a) des isolierten elektrischen Leitungsdrahtes (8) verbunden wird, wobei
das Anschlußteil (20, 30) an einem mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht (8) zu verbindenden Verbindungsteil (21, 31) einen Eingriffsabschnitt (22, 32) besitzt, der mit einer Seitenfläche des Vorsprungs (14), der einen hiermit in Eingriff zu bringenden Eingriffsabschnitt (15) aufweist, in Eingriff bringbar ist

2. Anschlußteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Verbindungsteil (21, 31), das mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht zu verbinden ist, einen Boden für den hierauf zu plazierenden isolierten elektrischen Leitungsdraht (8) und ein Paar senkrechter, auf beiden Seiten des Bodens stehender Wände umfaßt, und
- der Eingriffsabschnitt mehrere Eingriffsklinken (21, 31) umfaßt, die jeweils aus den senkrechten Wänden herausgeschnitten und sich hiervon einwärts erheben

3. Anschlußteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Verbindungsteil (21, 31), das mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht zu verbinden ist, einen Boden für den hierauf zu plazierenden isolierten elektrischen Leitungsdraht (8) und ein Paar Eingriffsteile (21, 31) umfaßt, die beidseits des Bodens stehen, und
- der Eingriffsabschnitt mehrere Eingriffsklinken (21, 31) umfaßt, die durch einwärts umgebogene freie Enden der Eingriffsteile gebildet sind.

4. Ultraschallschweißverbindungsstruktur, in der ein Anschlußteil nach Anspruch 1 durch Ultraschall verschweißen mit einem isolierten elektrischen Leitungs draht (8) verbunden ist, wobei das Anschlußteil (20, 30) mit einem darauf aufgelegten isolierten elektrischen Leitungsdraht (8) zwischen dem Bodenteil einer Nut (13) eines ersten Bauteils (10) und einer vorstehenden Fläche eines Vorsprungs (14) eines zweiten Bauteils (12) liegt und gemeinsam mit dem isolierten elektrischen Leitungs draht (8) unter Ausübung eines Drucks durch das erste und zweite Bauteil (10, 12) Ultraschallschwingungen ausgesetzt ist, so daß ein Isoliermantelbereich des isolierten elektrischen Leitungsdrahtes geschmolzen wird und der Anschlußteil (20, 30) elektrisch leitend mit der Litze (8a) des isolierten elektrischen Leitungsdrahtes (8) verbunden wird, wobei der Anschlußteil (20, 30) an einem mit dem isolierten elektrischen Leitungsdraht (8) zu verbindenden Verbindungsteil (21, 31) einen Eingriffsabschnitt (22, 32) besitzt, der mit einer Seitenfläche des Vorsprungs (14), der einen hiermit in Eingriff zu bringenden Eingriffsabschnitt (15) aufweist, in Eingriff bringbar ist.