DE3404008A1

DE3404008A1 - Method for mounting metal wires on metallic connecting supports

Info

Publication number: DE3404008A1
Application number: DE19843404008
Authority: DE
Inventors: Gerd 7014 Kornwestheim Bäßler; Horst 7141 Schwieberdingen Staib
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1984-02-06
Filing date: 1984-02-06
Publication date: 1985-08-08

Abstract

A method for mounting metal wires, especially very thin metal wires, on metallic connecting supports is proposed. The connecting support (1) has a recess (slot 3) into which the wire end (4) is inserted. Subsequently, the support (1) is subjected to deformation in order firmly to clamp the wire end (4) in the recess (3). This deformation takes place when the connecting support (1) is in the heated state at a temperature which is less than the melting temperature of the support material. In consequence, structural changes within the wire joint and constrictions of the wire cross-section in the region of the connecting point are largely avoided, which has a favourable influence on the electrical conductivity and the life of the connection. <IMAGE>

Description

Verfahren zum Befestigen von Metalldrähten an metal-Method of attaching metal wires to metal

lischen Anschlußträgern Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Befestigen von Metalldrähten, insbesondere sehr dünnen Metalldrähten, an metallischen Anschlußträgern nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, metallische Werkstücke unter Zufuhr von Wärme und Druck zur Verbindungsstelle zu verschweißen oder durch eine Lötstelle zu verbinden. Mitunter finden diese Vorgänge auch unter dem Einfluß hochfrequenter Schwingungen statt (DE-PS 21 61 023). Auch das Schweißen ohne Zufuhr von Wärme, nur unter dem Einfluß von hohem Druck ist schon unter dem Begriff galtpreßschweißen bekanntgeworden. Man kann z.B. Metallfolien an wesentlich dickeren Stromzuführungsleitern befestigen, indem man die zu verbindenden Teile einem Walz- oder Preßvorgang bei solchem Druck unterwirft, daß Folie und Stromzuführungsleiter mechanisch fest verbunden sind. Ferner sind Klemmen zum mechanischen Festlegen und elektrischen Anschließen isolierter Leiter bekannt, ohne daß hierbei zuerst die Isolation vom Leiter entfernt werden muß. Diese Klemmen haben im allgemeinen zwei einseitig miteinander verbundene, sich gegenüberstehende und durch den Leiter aufspreizbare Klemmbacken, die zwischen sich einen Klemmspalt definieren und beim Einführen des Leiters in den Klemmspalt die Leiterisolation durchdringen (DE-?S 12 57 239). Außerdem gibt es die sogenannten Quetschverbindungen zum Befestigen von blanken Leitern in der geschlitzten Hülse eines Kabelschuhes durch Kontaktpressung, bei der auf Kabelschuh und Leiter ein hoher Druck ausgeübt wird, so daß eine bleibende Verformung des Materials eintritt. Eine solche Verbindung ist beispielsweise durch die DE-PS 10 6o 005 bekannt geworden.Lischen connection carriers prior art The invention is based on a method for fastening metal wires, especially very thin metal wires, on metallic connection carriers according to the preamble of the main claim. It is known, metallic workpieces under the supply of heat and pressure to the connection point weld or connect by a solder joint. Sometimes these processes take place also take place under the influence of high-frequency vibrations (DE-PS 21 61 023). Even welding without the application of heat, only under the influence of high pressure, is nice became known under the term Galtpreßschweißung. For example, metal foils can be used attach to much thicker power supply conductors by removing the Parts subjected to a rolling or pressing process at such a pressure that the film and power supply conductor are mechanically firmly connected. There are also clamps for mechanical fixing and electrical connection of insulated conductors known without this first the Isolation must be removed from the conductor. These clamps generally have two unilaterally interconnected, facing each other and through the conductor spreadable clamping jaws which define a clamping gap between them and penetrate the conductor insulation when the conductor is inserted into the clamping gap (DE-? S 12 57 239). There are also the so-called crimp connections for fastening of bare conductors in the slotted sleeve of a cable lug through contact pressure, in which a high pressure is exerted on the cable lug and conductor, so that a permanent one Deformation of the material occurs. Such a connection is for example through the DE-PS 10 6o 005 became known.

Alle diese bekannten Verfahren führen beim Befestigen von Metalldrähten, insbesondere sehr dünnen Metalldrähten, an metallischen Anschlußträgern zu einer unerwünschten Schwächung und erhöhten Brüchigkeit des Drahtes im Bereich der Verbindungsstelle infolge Einkerbung und Veränderung des Drahtgefüges. Diese Erscheinungen sind einerseits auf die zum Befestigen angewandte erhebliche Wärmemenge zurückzuführen. Andererseits haben sie ihre Ursache, insbesondere beim Kaltpreßschweißen, in den hier erforderlichen hohen Schweißdrücken.All these known methods lead to the fastening of metal wires, especially very thin metal wires, on metallic connection carriers to one unwanted weakening and increased brittleness of the wire in the area of the connection point as a result of notches and changes in the wire structure. These appearances are on the one hand due to the considerable amount of heat used for fastening. on the other hand they have their cause, especially in cold pressure welding, in the ones required here high sweat pressures.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Weise eine mechanisch feste und elektrisch gut leitende Verbindung zwischen Draht und Anschlußträger herstellbar ist, ohne daß der Draht einer Strukturveränderung ausgesetzt ist oder eine wesentliche Veränderung, insbesondere Verengung, seiner Querschnittsfläche durch Einkerbung erfährt.Advantages of the invention The method according to the invention with the characterizing Features of the main claim has the advantage that in a simple manner a mechanically strong and electrically conductive connection between wire and Connection carrier can be produced without the wire being exposed to a structural change is or a significant change, in particular narrowing, of its cross-sectional area learns through notch.

Damit sind auch Änderungen des spezifischen Widerstandes längs des Drahtquerschnitts ausgeschlossen. Diese Vorteile sind darauf zurückzuführen, daß der Anschlußträger bei dem Verbindungsprozeß etwa bis zum Erreichen seiner Material-Erweichungstemperatur erhitzt wird, so daß bereits ein relativ geringer Druck ausreicht, um den Träger so weit zu verformen, daß das Drahtende ohne wesentliche Querschnittsverengungen und Strukturveränderungen in der Aussparung festgeklemmt wird. Bei diesem Prozeß entsteht eine bleibende Verformung des Trägers, was bedeutet, daß die Klemmkraft und damit die Zugfestigkeit der Verbindung erhalten bleibt.This also changes the specific resistance along of the wire cross-section excluded. These advantages are due to that the connection carrier in the connection process until it reaches its material softening temperature is heated, so that a relatively low pressure is sufficient to the carrier to deform so far that the wire end without significant cross-sectional constrictions and structural changes are clamped in the recess. In this process creates a permanent deformation of the beam, which means that the clamping force and so that the tensile strength of the connection is retained.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. So können beispielsweise isolierte Metalldrähte ohne vorherige Abisolierung verwendet werden, indem man den Anschlußträger mindestens soweit erwärmt, daß die Isolierstoffummantelung des Metalldrahtes im Bereich der Anschlußstelle schmilzt bzw. verdampft. Eine für das Verfahren besonders geeignete Ausbildung des Anschlußträgers wird ferner darin gesehen, daß der Träger über einen Teil seiner Länge einen Schlitz zur Aufnahme des Drahtendes hat, und daß zum Festklemmen des Drahtes die Schlitzbreite durch einen auf die geschlitzte Zone ausgeübten Druck bei gleichzeitiger Erwärmung dieser Zone verkleinerbar ist.The measures listed in the subclaims are advantageous Further developments and improvements of the method specified in the main claim are possible. For example, insulated metal wires can be used without stripping them beforehand by heating the connection carrier at least to the extent that the insulating material sheath of the metal wire in the area of the connection point melts or evaporates. One for the method particularly suitable formation of the connection carrier is also included therein seen that the carrier has a slot for receiving over part of its length of the wire end, and that for clamping the wire through the slot width a pressure exerted on the slit zone while heating it at the same time Zone can be reduced in size.

Zeichnung In der Zeichnung zeigen Figur 3 einen Anschlußträger mit daran befestigtem Metalldraht sowie ein Werkzeug zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Figuren 2 bis 5 vier Anschlußträger mit unter schiedlicher Formgebung der zur Aufnahme des Drahtendes dienenden Schlitzes, Figur 6 ein vergrößertes Schliffbild des Anschlußträgers und des darin befestigten Drahtendes.Drawing In the drawing, FIG. 3 shows a connection carrier attached metal wire and a tool for carrying out the invention Method, Figures 2 to 5 four connection carriers with under different Shaping the slot serving to receive the wire end, FIG. 6 an enlarged micrograph of the connection carrier and the wire end fastened therein.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Der Anschlußträger 1 besteht aus einer flachen Metallzunge oder Metallfahne, die mit ihrem einen Ende an einem Träger 2, beispielsweise an einem Spulenträger, befestigt ist. An seinem freien Ende hat der Träger 1 eine schlitzförmige Aussparung 3, in die das Ende 4 eines Anschlußdrahtes 5 der Spulenwicklung eingelegt und durch Verengung des Schlitzes 3 festgeklemmt werden kann. Der Schlitz 3 ist zum freien Ende des Trägers 1 hin offen, um das Einlegen des Drahtendes 4 zu erleichtern. Der Schlitz 3 kann unterschiedliche Ausbildung haben. Seine Kanten können parallel zueinander verlaufen oder, wie in Figur 3 gezeigt, unter einem spitzen Winkel zueinander geneigt sein, derart, daß die Schlitzbreite zum freien Ende des Trägers 1 hin kontinuierlich zunimmt. Die Schlitzkanten können entweder glatt sein (Figur 2 und 3) oder eine geriffelte bzw. gewellte Kontur aufweisen um die Klemmwirkung zwischen Drahtende 4 und Anschlußtrage 1 zu verbessern.Description of the exemplary embodiments The connection carrier 1 consists from a flat metal tongue or metal flag, one end of which is at one Carrier 2, for example on a coil carrier, is attached. At his free The end of the carrier 1 has a slot-shaped recess 3 into which the end 4 of a Connecting wire 5 inserted into the coil winding and narrowing the slot 3 can be clamped. The slot 3 is towards the free end of the carrier 1 open to facilitate the insertion of the wire end 4. The slot 3 can be different Have training. Its edges can be parallel to each other or, as in Figure 3 shown to be inclined at an acute angle to each other, such that the width of the slot increases continuously towards the free end of the carrier 1. the Slot edges can either be smooth (Figures 2 and 3) or a corrugated or have a corrugated contour around the clamping effect between the wire end 4 and the connection support 1 to improve.

Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich, ist der Draht 5 zu einer Spirale 6 mit mehreren Windungen geformt, die auf den Anschlußträger 1 aufgesteckt ist. Der von der Drahtspirale 6 umschlungene Teil des Trägers J hat eine geringere Breite als derjenige Teil, in welchem der Schlitz 3 ausgebildet ist. Der Übergang ist als Schulter 7 ausgebildet, an der sich die letzte Windung der Spirale 6 abstützt. Das Drahtende 4 erhält hierdurch eine Vorspannung in Richtung des Schlitzendes, die es in seiner Sollage fixiert. Die Schulter 7 kann als rechtwinkliger Übergang zwischen den der Schulter benachbarten Außenkanten des Anschlußträgers 1 ausgebildet sein. Sie kann aber auch hakenartig geformt sein, wie dies in Figur 2 gezeigt ist.As can be seen from Figures 1 and 2, the wire 5 is one Spiral 6 formed with several turns, which is attached to the connection carrier 1 is. The part of the carrier J wrapped around by the wire spiral 6 has a smaller one Width than that part in which the slot 3 is formed. The transition is designed as a shoulder 7 on which the last turn of the spiral 6 is supported. The wire end 4 is thereby pretensioned in the direction of the slot end, which fixes it in its target position. The shoulder 7 can be used as more rectangular Transition between the outer edges of the connection carrier adjacent to the shoulder 1 be trained. But it can also be shaped like a hook, as shown in FIG 2 is shown.

Um eine elektrisch leitende, unlösbare Verbindung zwischen Anschlußträger 1 und Draht 5 herzustellen wird das im Schlitz 3 befindliche Drahtende 4 im Träger festgeklemmt. Dies geschieht dadurch, daß auf die beiden Schlitzbacken 8, 9 des Trägers 1 eine Kraft einwirkt, die so gerichtet und bemessen ist, daß eine Verengung des Schlitzes 3 stattfindet, wobei die Schlitzkanten einander angenähert bzw. in Berührung miteinander gebracht werden. Wesentlich ist dabei, daß diese Verformung des Trägers nicht kalt, sondern in erwärmtem Zustand erfolgt, bei Temperaturen, die unterhalb der Schmelztemperatur des Trägerwerkstoffes liegen. Diese Warmverformung hat den Vorteil, daß wesentlich geringere Kräfte erforderlich sind, um eine Klemmverbindung zwischen Draht und Anschlußträger herzustellen, daß ferner die struktur abhängigen Eigenschaften von Träger und Draht kaum verändert werden, und daß schließlich keine inneren Spannungen im Gefüge des Trägers und damit auch kein nachträgliches Auffedern der Schlitzbakken 8, 9 mit Lockerung der Klemmverbindung auftreten können. Durch das Erweichen des Trägermetalls im Bereich der Schlitzbacken werden die auf das Draht ende 4 einwirkenden Kräfte soweit reduziert, daß das festzuklemmende Draht ende zwar eine gewisse Verformung jedoch keine Schwächung durch Einkerbung verfährt. Die Querschnittsgröße und somit auch der spezifische Widerstand des Drahtmaterials bleiben weitgehend erhalten.An electrically conductive, permanent connection between the connection carrier 1 and wire 5 will be the wire end 4 located in the slot 3 in the carrier clamped. This is done in that on the two slotted jaws 8, 9 of the Carrier 1 acts a force which is directed and dimensioned so that a constriction of the slot 3 takes place, the slot edges approaching each other or in Be brought into contact with each other. It is essential that this deformation the wearer is not cold, but heated, at temperatures which are below the melting temperature of the carrier material. This hot deformation has the advantage that much less forces are required to create a clamp connection Establish between wire and connection carrier that also depend on the structure Properties of carrier and wire are hardly changed, and ultimately none internal tensions in the structure of the carrier and therefore no subsequent springing up the slotted jaws 8, 9 can occur with loosening of the clamping connection. By the softening of the carrier metal in the area of the slotted jaws will affect the Wire end 4 forces acting so reduced that the wire to be clamped Although a certain deformation ends, there is no weakening caused by a notch. The cross-sectional size and thus also the specific resistance of the wire material are largely preserved.

Einen besonderen Vorteil bietet das Verfahren bei Verwendung isolierter, beispielsweise lackisolierter, Dünndrähte. Durch die Zufuhr von Wärme über die Schlitzbacken 7, 8 des Anschlußträgers 1 kommt die Lackschicht des Drahtes zum Schmelzen und Verdampfen, wobei der flüssige Lack nach außen verdrängt wird. Dadurch entsteht beim Befestigungsvorgang eine: gut leitende Kontaktverbindung zwischen Draht und Anschlußträger, ohne daß die Isolierschicht vorher in einem besonderen Arbeitsgang entfernt zu werden braucht.The process offers a particular advantage when using isolated, for example lacquer-insulated, Thin wires. By feeding Heat over the slotted jaws 7, 8 of the connection carrier 1 comes the paint layer of the Wire to melt and evaporate, whereby the liquid lacquer is displaced to the outside will. This creates a: good conductive contact connection during the fastening process between wire and connection carrier, without the insulating layer in a special beforehand Operation needs to be removed.

Das Weichverformen des Anschlußträgers geschieht vorzugsweise durch Widerstandserwärmung mittels fester und einer beweglichen Elektrode. In Figur 1 ist das Elektrodenpaar einer Widerstandsmaschine dargestellt und mit 10, 11 bezeichnet. Die untere, fest angeordnete Elektrode 10 hat eine plane Stirnfläche 12, auf welche der Klemmbacken 9 des Anschlußträgers 1 aufgelegt wird. Die obere Elektrode 11 ist in Richtung des Doppelpfeils 13 beweglich. Ihre Stirnfläche 14 kann mit einer vorwählbaren Kraft auf den Klemmbacken 8 des Anschlußträgers 1 einwirken.The soft deformation of the connection carrier is preferably done by Resistance heating by means of a fixed and a movable electrode. In Figure 1 the pair of electrodes of a resistance machine is shown and denoted by 10, 11. The lower, fixed electrode 10 has a flat end face 12 on which the clamping jaws 9 of the connection carrier 1 is placed. The upper electrode 11 is movable in the direction of double arrow 13. Your end face 14 can be selected with a Force acting on the clamping jaws 8 of the connection carrier 1.

Sobald die Elektrode 11 mit ihrer Stirnfläche 14 auf dem Backen 8 aufsitzt, erfolgt die Schweißstromfreigabe, wobei Stromstärke und Zeit so gewählt sind, daß das Metall des Anschlußträgers 1 insbesondere im Bereich der Schlitzbacken 8, 9 eine Erweichung durch die von den Elektroden ausgehende Wärme erfährt.As soon as the electrode 11 with its end face 14 on the jaw 8 seated, the welding current is released, with the current strength and time selected are that the metal of the connection carrier 1 in particular in the area of the slotted jaws 8, 9 is softened by the heat emanating from the electrodes.

Überschreitet der Erweichungsgrad des Materials eine bestimmte Schwelle so geben die Schlitzbacken 8, 9 des Trägers 1 dem Druck der Elektroden 10, 11 nach und legen sich unter Schließung des Schlitzes 3 aneinander an. Dabei wird das Drahtende 4 zwischen die Backen eingeklemmt. Durch die Verformung entstehen zwischen den Schlitzbacken 8, 9 und dem übrigen Teil des Anschlußträgers Schultern 15, 16, die in Figur i dargestellt sind.If the degree of softening of the material exceeds a certain threshold so the slotted jaws 8, 9 of the carrier 1 yield to the pressure of the electrodes 10, 11 and lay against one another, closing the slot 3. The end of the wire becomes 4 wedged between the jaws. The deformation creates between the slotted jaws 8, 9 and the remaining part of the connection support shoulders 15, 16, which are shown in Figure i are.

Anstelle von widerstandserhitzten Elektroden könnten zur Warmverformung des Anschlußträgers 1 auch Stempel verwendet werden, die eine eingebaute Heizung haben oder von außen beheizt werden. Die Widerstandserhitzung hat jedoch den Vorteil, daß die dem Anschlußträger zugeführte Wärmemenge sehr genau dosierbar ist.Instead of resistance-heated electrodes could be used for hot deformation of the connection carrier 1 also stamps can be used that have a built-in heater or be heated from the outside. However, resistance heating has the advantage of that the amount of heat supplied to the connection carrier can be metered very precisely.

Das Schliffbild nach Figur 6 zeigt den Anschlußträger 1 und das darin eingebettete Draht ende 4 nach vollzogener Warmverformung im Maßstab 80 : 1. In dem Gefüge des Trägerwerkstoffes ist lediglich im Bereich des Schlitzendes eine Veränderung in Form einer geringfügigen Auffaserung festzustellen, die auf die in diesem Bereich bei der Warmverformung des Trägers auftretenden Dehnungskräfte zurückzuführen sein dürfte.The micrograph according to FIG. 6 shows the connection carrier 1 and that therein embedded wire end 4 after hot forming on a scale of 80: 1. In the structure of the carrier material is only in the area of the slot end Change in the form of a slight fraying, which is due to the in This area can be traced back to the stretching forces occurring during the hot deformation of the beam should be.

Das Draht ende 4 ist an der Klemmstelle gequetscht und etwas verdichtet. Es hat einen länglich ovalen Querschnitt mit einer dem Schlitzende zugekehrten Verrundung und einer in den Schlitz 3 hineinverlaufenden Spitze. Die Schlitzkanten liegen einander im Abstand von wenigen /um gegenüber, d.h. der Schlitz 3 ist praktisch geschlossen.The wire end 4 is squeezed at the clamping point and slightly compressed. It has an elongated oval cross-section with a rounded portion facing the end of the slot and a tip extending into the slot 3. The edges of the slit lie against one another at a distance of a few / µm opposite, i.e. the slot 3 is practically closed.

Die Warmverformung wurde unter Verwendung von Molybdän-Flachform-Elektroden mit einer Elektrodenkraft von 180 N und einer Stromzeit von 4 Perioden einer Wechselstromfrequenz von 50 Hz bei einer Stromstärke von 1,4 KA durchgeführt. Die Elektroden lagen dabei in einer Länge von 2,4 mm auf den Schlitzbacken 8, 9 auf. Die Quetschhöhe beträgt 1,2 mm bei einer Schlitzbreite von 0,5 mm und einer Schlitzlänge von 1,5 mm. Der 4,5 mm lange Anschlußträger besteht aus 0,8 mm dickem Bandmessing CuZn37.The hot working was carried out using molybdenum flat-form electrodes with an electrode force of 180 N and a current time of 4 periods of an alternating current frequency carried out at 50 Hz at a current of 1.4 KA. The electrodes were there in a length of 2.4 mm on the slotted jaws 8, 9. The crush height is 1.2 mm with a slot width of 0.5 mm and a slot length of 1.5 mm. Of the The 4.5 mm long connection bracket is made of 0.8 mm thick CuZn37 band brass.

Claims

Claims 1. A method for fastening metal wires, in particular very thin metal wires, on metallic connection carriers, in which the wire end guided through a recess provided in the connection carrier and then the carrier is subjected to a deformation to clamp the wire end in the recess, characterized in that the deformation of the connection carrier (1) in heated Condition at a temperature below the melting temperature of the carrier material he follows.

2. Method of attaching insulated metal wires to metallic ones Connection carrier according to Claim 1, characterized in that the connection carrier (1) is heated at least to the extent that the insulating material sheath of the metal wire (5) melts or evaporates in the area of the connection point.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Connection carrier (1) made of metals or metal alloys with good electrical conductivity such as copper, aluminum, brass or tombac.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the softening of the connection carrier material takes place through resistance heating.

5. Metallic connection carrier for the method according to one of the preceding Claims, characterized in that the carrier (1) over part of its length has a slot (3) for receiving the wire end (4), and that for clamping the Wire end the slot width through an acting on the slotted zone of the carrier Force with simultaneous heating of this zone can be reduced.

6. Metallic connection carrier according to claim 5, characterized in that that the slot (3) formed in the carrier (1) is open towards the free end of the carrier is, and that the two slot edges for clamping the wire end (4) by force and the action of heat on the slotted jaws (8, 9) of the carrier so that they can approach one another or can be brought into contact with one another.

7. Metallic connection carrier according to claim 5 or 6, characterized in that that the slot edges have a corrugated, serrated or wavy contour.

8. Metallic connection carrier according to one of claims 5 to 7, characterized characterized in that the carrier (1) has a shoulder (7) on which the carrier spiral wrapped wire. (5) with its last, merging into the wire end (4) Supports spiral, so that the wire end a bias in the direction of the slot end receives.

9. Metallic connection carrier according to claim 8, characterized in that that the shoulder is hook-shaped.