DE69416602T2 - Leiterverbindung und werkzeug sowie verfahren zur herstellung der verbindung - Google Patents

Description

Leitverfahren und Werkzeug sowie Verfahren zur Herstellung der Verbindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiterverbindung entsprechend dem Oberbegriff von den Ansprüchen 1 und 2. Die Leiterverbindung umfaßt einen Kabelverbinder zur Schaffung einer galvanischen Verbindung zwischen dem Verbinder und flachen Metall-Streifenleitern, die von einer isolierenden Decke (Mantel) des Kabels umgeben sind. Solch eine Leiterverbindung wird benutzt, um Elektrizität in einen Leiter einzuspeisen oder um Elektrizität aus einem Leiter zu beziehen oder als Verbindung zwischen Leitern, die zur Verzweigung oder Verlängerung eines Kabels benötigt werden.
• Die Erfindung betrifft auch ein Werkzeug zur Herstellung einer Leiterverbindung.
• Die Veröffentlichungen DE-B-25 07 130, CH-A-662 906 und DE-A-24 09 311 zeigen Leiterverbindungen, die Verbinder enthalten, die galvanische Verbindungen zwischen Leitern und Leitern in Flachkabeln herstellen. Dort gibt es mit Gewinde versehene Schraubstifte, die isolierendes Deckmaterial aber nicht die Leiter selbst durchsetzen, die die Gestalt von Runddrähten haben. Die Veröffentlichung US-A-4 259 778 zeigt ein Werkzeug zum einzeln ausgewählten Verbinden von einzelnen Leitern eines Vielleiter-Flachkabels. Das Werkzeug stanzt zuerst Löcher in die Leiter und verbindet sie dann, wobei Quetschverbinder in die Löcher eingesetzt werden.
• Ein Kabelverbinder oder Leiterverbinder der Erfindung ist besonders zum Gebrauch in einer neuen Art von elektrischem Kabelbaum vorgesehen, der in Fahrzeuge, insbesondere Automobile, einzusetzen ist, um Energie an Signallampen, Scheinwerfer oder andere elektrische Einrichtungen eines Fahrzeuges zu liefern. Jedoch ist die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anwendung beschränkt. Eine andere beispielhafte Anwendung umfaßt öffentliche Beleuchtungssysteme.
• Die elektrischen Kabelbäume von Automobilen und ganz allgemein von Fahrzeugen sind bisher in solcher Weise entworfen worden, daß sich getrennte Drähte zu Verbraucherstellen, wie Signallampen und Scheinwerfern zu Bedienschaltern und Sicherungen erstrecken. Alle Signal- und Warnlampen sind also mit getrennten Leitern versehen, die sich zwischen einem Stromquellenumsetzer und einer Lichtquelle erstrecken. Das Ergebnis davon ist, daß der elektrische Kabelbaum, der in einen Automobilaufbau eingesetzt wird, ein arbeitsintensives und teures Element in einem Automobil ist. Ein anderes Problem ist die Störanfälligkeit eines solchen elektrischen Kabelbaumes, die von einer großen Zahl von Verbindungen zwischen den Leitern und verschiedenen Bauteilen herrührt sowie von der Tatsache, daß die Leiter eine sehr hohe Gesamtlänge aufweisen, die eine bemerkenswerte Wahrscheinlichkeit von Kurzschlüssen verursacht, z. B. als Ergebnis eines Verschleißes. Die Ortung von Fehlkontakten und Kurzschlüssen und die Beseitigung von Fehlern in solchen elektrischen Kabelbäumen ist ein mühsames Unterfangen.
• Die internationale Patentanmeldung WO93/10591 offenbart ein verbessertes System, wobei die Signalleuchten und andere solche elektrisch betätigte Objekte parallel an einen oder wenige Kabel angeschlossen sind, deren Leiter mit einem Code zum gesteuerten Betrieb von Lampen und anderen solchen Betätigern versorgt wird. Die Lampe oder Lampenfassung ist zur Erkennung eines Betriebssteuercodes, der für eine bestimmte Lampe oder für einen anderen Betätiger bestimmt ist, mit der notwendigen Elektronik versehen. Dieses System erlaubt eine wesentliche Vereinfachung eines elektrischen Kraftfahrzeug- Kabelbaumes zu merklich verringerten Kosten und verringerter Störanfälligkeit.
• Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine neue Art von Kabelverbinder oder Leiterverbindung zu schaffen, die besonders zum Gebrauch bei einem derartigen oder ähnlichen Verdrahtungssystem geeignet ist, das in der genannten Veröffentlichung WO93/10591 beschrieben ist, und zwar in einer Weise, daß Kontaktfehler von Leiterverbindungen praktisch vermieden werden können.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Kabelverbinder zu schaffen, dessen innere Codierung benutzt werden kann um verschiedene Funktionen Signalleuchten zuzuordnen, die einander gleich oder nur in Bezug auf Leistungsverbrauch verschieden sind.
• Diese Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst gemäß der kennzeichnenden Merkmale in den beigeschlossenen Ansprüchen 1 und 2. Ein Werkzeug und ein Verfahren zur Herstellung der Leiterverbindung sind in den Ansprüchen 7 bzw. 9 angegeben. Die Erfindung ist nun anhand beispielhafter Ausführungen mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen mehr im einzelnen beschrieben; in denen zeigt
• Fig. 1 einen Kabelverbinder nach der Erfindung in einer geöffneten Ansicht (eine Hälfte des Gehäuses ist weggelassen), wobei der Verbinder zwischen einem Draht 1 und einer Lampe 12 genutzt ist;
• Fig. 2 den Kabelverbinder von Fig. 1 in einem Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1;
• Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit, enthalten im Verbinder von Fig. 2 beim Verbindungsstift 9, der sich durch den Leiter 2 erstreckt;
• Fig. 3A eine geschärfte Stelle 10, die am Verbinderstift 9 angebracht ist und in Richtung auf den Stift gesehen ist;
• Fig. 4 und 4A andersartige Verbinder-Ausgestaltungen, die für Kabelverzweigungs-Anwendungen vorgesehen sind;
• Fig. 4B die Anwendung des Verbinders der Erfindung in einem trennbaren Verlängerungsverbinder; und
• Fig. 5 ein Werkzeug um einen anderen Kabelverbinder der Erfindung zu nutzen, um eine Leiterverbindung herzustellen.
• Ein Kabelverbinder nach der Erfindung ist vorgesehen beim Gebrauch eine galvanische Verbindung zwischen metallischen Flachleitern 2, die von einer isolierenden Abdeckung 11 umgeben sind, und elektrischen Betätigern, wie eine Signalleuchte 12, herzustellen. Diese Verbinderart ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Alternativ ist der Verbinder zum Herstellen einer galvanischen Verbindung zwischen Flachmetall- Leitern 2 benutzt, die in zwei verschiedenen Kabeln enthalten sind.
• Der Verbinder kann und kann auch nicht ein intelligentes Bauteil enthalten, das im einzelnen weiter unten beschrieben ist.
• Im dargestellten Fall sind die Leiter 2, die in einem Kabel 1 enthalten sind, an die Plus- und Minus-Enden einer Versorgungsquelle angeschlossen, und ein Leiter 2' dient als ein Code-Leiter zur Lieferung eines Identifikationscodes, auf dem basierend das An/Ausschalten einer Lampe 12 oder irgend eines anderen Betätigers bewirkt wird. Natürlich kann der Code und der Strom durch ein und denselben Leiter fließen, und so ist ein getrennter Codeleiter nicht erforderlich. Die Stromversorgung des Leiters 2 zum Verbinder geschieht über Leiterstreifen 4. Ein Leiterstreifen 4 ist mittels eines Halbleiterschalters 8s an einen Anschluß 13 der Lampe 12 angeschlossen. Der andere Leiterstreifen 4 ist mittels eines elektronischen Bauteiles 8 an den anderen Lampenanschluß 13' angeschlossen. Das elektronische Bauteil 8 ist mit den notwendigen Schaltungselementen versehen, um die Leistung, die die Lampe 12 durchströmt, zu regulieren. Zusätzlich bietet das elektronische Bauteil 8 den Schalter 8s mit einer An/Aus- Steuerung an, wann immer sie einen Identifikationscode erkennt, der für einen bestimmten Verbinder 3 bestimmt ist und vom Codeleiter 2' empfangen wurde, der auch durch einen Stromleiter zu ersetzen ist. Der Codeleiter 2' ist mit dem elektronischen Bauteil 8 mittels einer Vielzahl von parallelgeschalteten Leiterstreifen 6 verbunden. Die Leiterstreifen 6 können wahlweise entlang einer Linie 7a zerschnitten sein. Abhängig davon, welche Leiterstreifen 6 zerschnitten sind, ist es möglich, Signallampen 12, die z. B. gleich sind oder auch mit einer unterschiedlichen Leistung vorgesehen sind, in verschiedener Weise für eine vorgegebene Anwendung zu betreiben, z. B. als einen Blinker, eine Schlußleuchte, eine Parkleuchte, eine Rückfahrleuchte od. dgl.. Also steht die Codierung, die durch das Zerschneiden der Streifen 6 hergestellt ist, in Beziehung zur Plazierung jeder Leuchte 12 und einer beabsichtigten dazu fest zugeordneten Anwendung. Diese Codierung kann z. B. mit einem spitzschneidigen Werkzeug durch "nageln" bewirkt werden. Angesichts dieses Nagelns hat das Verbindergehäuse einen Gehäusedeckenabschnitt 3a (Fig. 2), der mit notwendigen Löchern 7 versehen ist, oder spitzschneidige Stifte sind bereits in diese Löcher fertig eingesetzt. Ganz bevorzugt kann dieses Nageln durch den Gebrauch gängiger mehrspitzen Werkzeuge geschehen, bei denen die gewünschten Spitzen in eine Schneidtiefe erstreckt werden können. In einem Werkzeug können jene Stifte, die mit einer Schneidstelle versehen sind, entsprechend einer gewünschten Codierung in der Weise verschoben werden, daß jeglicher Stift in eine oder aus einer Schneidstellung verschoben wird. Mit einem solchen Werkzeug können auch identische Verbinder 3 so verändert werden, daß sie zu der beabsichtigten Anwendung passen.
• Die zerschneidbaren Codierstreifen 6 lassen sich durch Relais oder Schalter ersetzen, von denen gewisse betätigt oder inaktiviert sein können, so daß der Code nur in der Lage ist einige der parallelgeschalteten Relais oder Schalter zu durchlaufen.
• Eine wesentliche Eigenschaft bezüglich des Betriebes und der Betriebszuverlässigkeit solch eines Verbinders ist es, einen störungsfreien und sehr dauerhaften galvanischen Kontakt zwischen den Leitern 2, 2' und den Leiterstreifen 4, 6 sicherzustellen. Deshalb haben die Leiterstreifen 4, 5 spezielle Verbinderstifte 9, deren Spitzen geschärft sind, so daß die Kunststoff-Deckschicht 11 und die Leiter 2 des Kabels 1 durchstoßen werden können, während der Gehäusedeckabschnitt 3a, der zu den genannten Verbinderstreifen 4, 5, 6 ausgerichtet ist, gegen eine Gehäusebodenhälfte 3b in Stellung geschwenkt oder gepreßt wird. Die Gehäusehälften 3a, 3b können, z. B. mittels einer selbstblockierenden Raste, aneinander befestigt werden.
• Alternativ ist es möglich, ein Spezialwerkzeug (Fig. 5) zu benutzen, das mit durchstoßenden Stiften 9a versehen ist, die zu den Stiften 9 korrespondieren aber etwas geringere Durchmesser haben und gebraucht werden, um vorläufige Durchgänge in die Leiter 2 einzubringen. Also müssen die Spitzen der tatsächlichen Verbinderstifte 9 nicht zum Durchstecken geschärft sein. In dem Beispielfall gem. Fig. 5 ist ein Vorlochungswerkzeug 25 an einem Schaft 21 befestigt, der um ein Koppelglied 22 schwenkbar ist. Ein Lochwerkzeugtisch 23 weist Führungen 24 auf, um ein Kabel 1 aufzunehmen. Der Schaft 21 kann nach unten gedrückt werden, um vorläufige Durchbrüche in die Leiter 2 zu machen, wodurch die Verbindung eines Kabels mit einer kleineren Kraft erreicht werden kann und zwar mit einem schwächer strukturierten Verbinder, der elektronische Bauteile enthalten mag. Wenn die Stifte, die in dem tatsächlichen Verbinder enthalten sind, kürzer und rundendig sind, besteht keine Gefahr, daß die Stifte durch das Verbindergehäuse dringen.
• Der Verbinder benötigt jedoch kein vorgefertigtes Gehäuse; sein Bereich kann statt dessen hermetisch mit Klebstoff, Kunststoff oder dergleichen Kitt versiegelt werden.
• Die Spitzen der Stifte 9 oder 9a (die in dem Verbinder oder einem getrennten Werkzeug eingesetzt sind) sind angesichts der Schaffung eines verlängerten Schneidrückens 10, dessen Richtung notwendiger Weise der Längsrichtung des Leiters entspricht, mit scharfen Spitzen versehen. Also liegt diese Richtung quer zur Walzrichtung. In diesem Zusammenhang ist die Walzrichtung diejenige, in der die größte Verformung auftritt, wenn der Leiter von rund zu flach gewalzt wird. Wenn der Leiter sich verflacht, überwiegt die Verformung in die Breite diejenige, die in Längsrichtung auftritt. Also geschieht die Durchdringung des Leiters 2 in der Weise, daß im Mittelabschnitt eines Leiters zuerst ein länglicher Einschnitt erzeugt wird, der eine Länge hat, die etwa dem Stiftdurchmesser entspricht; die Leiterabschnitte auf beiden Seiten des Einschnitts wenden sich nach unten und drücken fest gegen die Seiten des Stiftes 9 (oder 9a), wie Fig. 3 zeigt. Dies erzeugt zwischen den Stiften 9 und dem Leiter 2a einen Kontakt mit einer großen Oberfläche und einer dauerhaften Vorspannung. Um eine möglichst glatte Lippe zu erzeugen, hat der Schneidrücken 10 eine Länge, die etwas kleiner ist als der Durchmesser des Stiftes 9 (oder 9a). Wenn die Vorlochungen durch Gebrauch der scharf-spitzen Stifte 9a gemacht wurden, werden die Lochränder, die in dem Leiter 2 erzeugt werden, eine passende Form haben und dadurch ist der Kontakt sowohl durch den etwas größeren Durchmesser der Verbinderstifte 9 als auch durch die Elastizität eines Isoliermaterials sichergestellt, das die Kanten eines Loches in dem Leiter 2 um den Stift 9 zusammendrückt. Da der Durchsteckstift 9a, der in dem Werkzeug ist, ähnlich dem Stift 9 ist, der in Fig. 3 gezeigt ist, ist er nicht extra dargestellt worden. Es kann vorgezogen werden, daß der Stift 9 oder 9a nicht die Isolierschicht auf der anderen Seite des Leiters durchdringt, so daß der Verbinder weniger abzudichtende Stellen hat.
• Von der Leuchte 12 erstrecken sich zwei Stifte 13 und 13', die in Schlitze einsetzbar sind, die im Kabelverbinder 3 vorgesehen sind. Das Verbindergehäuse 3 kann mit einem speziellen Sockelelement 14 zur Befestigung der Lampe 12 zusammen mit seinem Verbinder in einem Befestigungsloch am Gebrauchsort versehen sein. Von dem Sockelelement 14 oder anderswo vom Verbindergehäuse 3 erstrecken sich biegsame Zungen 15, die an der anderen Seite der Leuchte 12 an ihrem dünneren Halsbereich 16 zur Festlegung der Leuchte 12 im Verbinder 3 Halt geben, der in dem dargestellten Fall einen intelligenten Befestigungssockel der Leuchte 12 hergibt. Anstatt mit einer Leuchte 12 läßt sich der Verbinder 3 z. B. an einen Kontaktstecker anpassen, der einen Leiter zur Übertragung eines elektrischen Kontaktes zur Lampe oder zu einem Betätiger, der weiter vom Verbinder entfernt ist, umfaßt. Auch läßt sich der intelligente Verbindersockel einer Lampe vom Leiter 3 entfernt anordnen.
• In der beispielhaften Ausführung nach Fig. 4 ist ein Verbinder nach der Erfindung zum Kabelverzweigen genutzt. Ein Verbindergehäuse 3' beinhaltet zwei Stiftsätze 9, die miteinander durch Leiter 17 verbunden sind, die als integrale Bestandteile im Verbinder 3' enthalten sind. Zwischen den Gehäusehälften jenes Verbindergehäuses sind geeignete Aufnahmeschlitze für ein Kabel 1, das verzweigt werden soll, und für ein Kabel 1a vorgesehen. Wenn die Gehäusehälften entsprechend den Gehäusehälften 3a und 3b gegeneinandergedrückt werden, durchdringen die Stifte 9 die Flachleiter 2 und 2', um einen dauernden Kontakt zwischen den Leitern, die in den Kabeln 1 und 1a sind, herzustellen. Somit hat diese Ausführung kein elektronisches Bauteil im Verbinder 3' und keine mögliche interne Codierung, wie in den Ausführungen nach Fig. 1 und 2. Es ist jedoch möglich, ein intelligentes Bauteil auch in einem Verbinder zum Kabelverzweigen einzubringen, wie bei 18 in Fig. 4A angezeigt ist. Also ist der Kabelzweig 1a nur, wie jeweils durch einen Steuercode bestimmt, mit Elektrizität versorgt.
• Fig. 4B zeigt noch eine andere Ausführung eines Verbinders nach der Erfindung. Dabei umfaßt die lösbare Kabelverbindung Sockelköpfe 19, 20, die jeweils mittels eines Verbinders 3" nach der Erfindung getrennt mit einem Kabel 1 verbunden sind.

Claims (9)

1. Leiterverbindung mit einem Kabelverbinder (3) zur Herstellung einer galvanischen Verbindung zwischen dem Verbinder (3) und Leitern (2), die von einem Isoliermantel (11) umgeben sind; der Verbinder (3) ist mit einer Vielzahl von Verbinderstiften (9) versehen, die sich durch den Isoliermantel (11) in direkten Kontakt mit den Leitern (2) erstrecken; der Verbinder (3) ist außerdem mit Leiterbändern (4; 5, 6) versehen, die mit den Verbinderstiften (9) zur Versorgung oder Lieferung von Elektrizität Kontakt haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbinderstifte (9) sich durch die Leiter (2) erstrecken, die die Gestalt von flachen Metallstreifen haben, die nach untengewendete Lippenabschnitte aufweisen, die fest gegen die Seiten der Verbinderstifte (9) gepreßt sind.

2. Leiterverbindung mit einem Kabelverbinder (3) zur Herstellung einer galvanischen Verbindung zwischen dem Verbinder (3) und flachen Metallstreifenleitern (2), die von einem Isoliermantel eines Kabels umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbinder ein intelligentes Kontakt- Endstück (3) ist, das gesteuert Energie an ein energieverbrauchendes Verbrauchergerät (12) eines Fahrzeuges liefert, und daß das Kontakt-Endstück (3) an ein Kabel (1), das die genannten Flachleiter (2) enthält, mittels Verbinderstiften (9) angeschlossen ist, die durch die genannte Kabelisolierung (11) und durch die Flachleiter (2) hindurchdringen, die nach unten gewendete Lippenabschnitte haben, die fest gegen die Seiten der Verbinderstifte (9) gepreßt sind.

3. Leiterverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Verbinderstift (9) mit einem Stromweg (6) vorgesehen ist, der Elemente zum externen Kodieren des Verbinders enthält.

4. Leiterverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zugerichtet ist, um über ein elektronisches Bauteil (8) Strom auf eine Signallampe (12) oder eine andere Lampe oder einen elektrischen Betätiger zu geben, so daß die Lampe oder der Betätiger mit einer Ein-/Ausschaltung versehen ist, die in Antwort auf einen Identifikationscode ansteht, der von einem Leiter (2') empfangen wird, der in einem Kabel (1) eingeschlossen ist, das zu verbinden ist.

5. Leiterverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte elektrische Bauteil (8) und der genannte Verbinder (3) mit einem gemeinsamen Gehäuse (3a, 3b) versehen sind.

6. Leiterverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jener Verbinder (3) mit mindestens drei Verbinderstiften (9) versehen ist, von denen mindestens einer Kontakt zum Stromleiter (2) herstellt und mindestens einer Kontakt zum Codeleiter (2') oder einem kombinierten Strom- und Codeleiter herstellt.

7. Werkzeug zur Herstellung einer Leiterverbindung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jenes Werkzeug (25) einen scharf-spitz endenden Stift (9a) aufweist, der durch den Isoliermantel (11) und durch den Leiter (2) hindurch preßbar ist und daß der Werkzeugstift (9a) einen Durchmesser hat, der etwas geringer als der des Verbindungsstiftes (9) ist, und daß der Werkzeugstift (9a) eine Spitze hat, die als Schneidkante (10) dienen soll, die eine Länge hat, die etwas geringer ist als die Durchmesser der Stifte (9, 9a).

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkante (10) sich in eine Richtung erstreckt, die im wesentlichen quer zur Walzrichtung jenes Leiters (2) steht, der durchstochen werden soll.

9. Verfahren zur Herstellung einer Leiterverbindung mit einem Werkzeug nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Schritte, Erzeugen vorläufiger Löcher mittels des schneidspitzen Werkzeugstiftes (9a), die in den Isoliermantel (11) und durch den Leiter gepreßt werden, und Einschieben der Verbinderstifte (9) in die vorläufigen Löcher.