Die Erfindung betrifft einen elektrischen Anschluss mit einem ersten elektrisch leitenden Bauteil, das eine Öffnung aufweist, einem Bolzen, der einen Kopf, der sich entlang einer ersten Längsachse erstreckt, sowie einen Gewindeabschnitt aufweist, und einem elektrisch leitenden plastisch verformbaren (Kontakt-)Ring mit einem Hülsenabschnitt, der eine Durchgangsöffnung mit einer zweiten Längsachse zur Aufnahme des Bolzens aufweist, und einem Anlagekragen.

Um zwischen einem plattenförmigen Bauteil, beispielsweise einer Wand, und einem Anschlussbolzen für ein Erdungskabel oder dgl. eine elektrisch leitende Verbindung zur Stromübertragung herzustellen, ist es bekannt, den Bolzen und die Wand mittels eines elektrisch leitfähigen Bauteils mechanisch so zu verbin den, dass beide mit dem elektrisch leitfähigen Bauteil in Kontakt stehen. Derar tige elektrisch leitende Verbindungen erfordern eine besonders gute mechani sche Verbindung.

Aus der DE 10 2016 112 782 A1 und der DE 20 2018 101 358 U1 ist ein solcher Einsatz zur Verbindung eines elektrischen Anschlusses mit einer Wand, bei spielsweise einem dünnen Blech, bekannt. Um die elektrische Leitfähigkeit zwischen einem Kabel und einem Blech herzustellen, wird einen Bolzen (Mas sebolzen oder Erdungsbolzen) an einem Blech mittels einer deformierbaren Hülse befestigt. Hierfür muss die Verbindung Zugkräften sowie einem Drehmo ment widerstehen, welche beispielsweise bei der Befestigung eines Kabel schuhs auf dem Gewindebolzen durch eine Mutter erzeugt werden können. Während der Installation des Gewindebolzens in der Hülse wird die Hülse defi niert verformt. Dies bewirkt eine radiale Aufweitung der Hülse außerhalb des Bleches. Aus der DE 10 2016 1 12 782 A1 ist es bekannt, die Innenkontur des elektrisch leitenden Kontaktringes und die korrespondierende Außenkontur des Zugbol zens so mit Radien zu versehen, dass über einen gewissen Klemmbereich (Grip) und besonders für dünne Bleche eine gute Flächenpressung in der Öff nung des ersten Bauteils erreicht wird. Zum einen ist dabei eine gute Flächen pressung für eine sichere Stromübertragung erforderlich, zum anderen dient sie der Aufnahme eines Drehmomentes, welches bei der Installation eines Kabel anschlusses mit einer Mutter in die Verbindung eingeleitet wird. Je dünner die Bleche werden, in die der Kontaktring montiert wird, um so schwieriger wird die Aufnahme des Montagedrehmomentes. Die DE 20 2018 101 358 U1 schlägt daher vor, die Öffnung sowie die Außenkontur des Flülsenabschnitts nicht rota tionsymmetrisch auszubilden.

Bei diesen bekannten Lösungen wird es als verbesserungswürdig empfunden, dass bei großen Drehmomenten die Blechkontur in den Kontaktring einschnei den kann, und die Kontaktfläche abhängig von der Blechstärke zu gering wer den kann, um höhere Ströme abzuleiten.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, einen elektrischen Anschluss der oben genannten Art zu schaffen, der ein hohes Drehmoment gut abstützen und hohe Ströme übertragen kann.

Diese Aufgabe wird mit einem elektrischen Anschluss mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bei einem erfindungsgemäßen elektrischen Anschluss ist hierzu die Öffnung des ersten Bauteils mit einem Durchzug versehen. Unter einem Durchzug wird hierbei eine Aufkantung des Randes der Öffnung verstan den, die insbesondere umlaufendes ausgestaltet ist. Der Durchzug kann bei spielsweise als ein um die Öffnung umlaufender Kragen ausgebildet sein, der auf der dem Anlagekragen abgewandten Seite des ersten Bauteils vorgesehen ist und aus der Ebene des ersten Bauteils vorsteht. Erfindungsgemäß wird somit in dem ersten Bauteil statt eines einfach zu stanzenden Durchgangsloches ein Durchzug eingebracht. Stanztechnisch ist das ebenso einfach zu realisieren und bietet den Vorteil einer vergrößerten Kontaktfläche für den Kontaktring. Hier durch können zudem größere Drehmomente abgestützt werden.

In Abhängigkeit von dem verwendeten Material des ersten Bauteils kann der Durchzug als eine kleine Randaufkantung oder mit einer signifikanten Höhe von dem mehrfachen der Materialdicke des ersten Bauteils realisiert werden. So kann der Durchzug bei Stahl- oder Aluminiumblechen eine Höhe aufweisen, die um einen Faktor 1 ,5 bis 25, insbesondere um einen Faktor 2 bis 10, größer als die Dicke des Materials des ersten Bauteils ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Durchzug, ins besondere leicht, d.h. im Rahmen einer Spielpassung mit einem Winkel von z.B. etwa 1 ° bis etwa 2°, konisch. Hierbei kann sich der Innendurchmesser der Öff nung zum freien Rand des Durchzugs hin verjüngen. Wenn der Durchzug leicht konisch ausgeführt ist, kann hierdurch der Kontaktdruck zusätzlich erhöht wer den. Dies dient auch dazu, Toleranzen zu kompensieren.

Der Bolzen mit Gewindeabschnitt kann erfindungsgemäß ähnlich einer Schrau be mit einem Schaft mit Außengewinde und einem gegenüber diesem vergrö ßerten Kopf ausgebildet sein, dessen Außenkontur an die Innenkontur des Rings angepasst ist. Bei der Installation wird ein z.B. mutterähnliches Werkzeug mit Innengewinde verwendet, um den Bolzen in den Ring zu ziehen und diesen zu verformen. Alternativ hierzu kann der Bolzen hohl oder mit einem Sackloch versehen sein und ein Innengewinde aufweisen, das mit einem Werkzeug mit Außengewinde zusammenwirkt, um den Bolzen in den Ring zu ziehen und diesen zu verformen. Bei dieser Ausgestaltung des Bolzens kann dieser (in axialer Richtung) vergleichsweise kurz sein, ggf. auch kürzer als der Ring. Mit anderen Worten muss der Bolzen keinen Schaft aufweisen und kann z.B. im Wesentlichen aus dem Kopf bestehen, dessen Außenkontur an die Innenkontur des Rings angepasst ist. Wenn nachfolgend auf den (Zug-)Bolzen Bezug ge nommen wird, sind damit beide Ausführungsformen, d.h. mit Außengewinde bzw. mit Innengewinde, gemeint.

Um im Rahmen des Leichtbaus und immer dünner werdenden Bauteilen eine Verbindung für elektrische Kontaktierungen herzustellen, die ein möglichst großes Drehmoment abfangen kann, ist nach einer Ausführungsform der Erfin dung die Öffnung des ersten Bauteils nicht rotationssymmetrisch und der Hül senabschnitt weist wenigstens bereichsweise eine nicht rotationsymmetrische Außenkontur auf. Mit anderen Worten wird statt des Abstützens des Drehmo ments nur durch Reibschluss, d.h. durch rein rotationssymmetrischen Konturen indem ein Zugbolzen einen Kontaktring radial aufgeweitet, für geringe Blech stärken eine Drehmomentabstützung über die äußere Formkontur des Rings vorgeschlagen. Dies stellt gleichzeitig einen ausreichenden Anpressdruck an die Bohrungswand sicher, was für eine dichte Verbindung und eine ausreichende Stromübertragung vorteilhaft ist.

Hierbei können die Innenkontur des Rings und des Zugbolzens ebenfalls der Außenkontur des Rings angepasst sein, um eine gleichmäßige Wandstärke des Rings zu erhalten. Alternativ kann die innere Kontur des Rings weiterhin rotati onssymmetrisch ausgeführt sein. Es besteht also entweder nur ein Formschluss zwischen dem Ring und der Wand oder dgl. Bauteil, wobei die Innenkontur rotationssymmetrisch bleiben kann, oder die Formkontur ist innen und außen am Ring vorgesehen und damit ggf. auch außen am Kopf, wodurch umlaufend zumindest annähernd die gleiche Wandstärke des Rings bestehen bleibt.

Nach einer Ausführungsform weist der Hülsenabschnitt eine im Wesentlichen zylindrische Außenkontur mit wenigstens einer, insbesondere parallel zur Längsachse ausgerichteten, Abflachung auf. Alternativ kann der Hülsenab schnitt wenigstens bereichsweise eine vieleckige Außenkontur aufweisen. Dabei ist jeweils die Außenkontur des Hülsenabschnitts vorzugsweise derart an die Innenkontur der nicht rotationssymmetrischen Öffnung der Wand angepasst, dass der Hülsenabschnitt drehfest in der nicht rotationssymmetrischen Öffnung der Wand geführt ist.

Auch die Außenkontur des Kopfes kann derart an die Innenkontur des Hülsen abschnitts angepasst sein, dass der Kopf drehfest in dem Hülsenabschnitt ge führt ist.

Damit der Ring sich an dem plattenförmigen ersten Bauteile abstützen kann, wenn der Bolzen eine Zugkraft auf den Ring ausübt, weist der Anlagekragen einen relativ zu dem übrigen Ring größeren Außendurchmesser aufweist. Hier bei kann sich der Anlagekragen verformen. Dies ist dann besonders gut mög lich, wenn der Ring aus einem weicheren Material als der Bolzen besteht. Eine definierte Verformung des Rings bzw. des Anlagekragens wird auch dadurch begünstigt, wenn der Anlagekragen radial durch eine Nut von dem Hülsenab schnitt des Rings beabstandet ist.

Hinsichtlich der Innenkontur des Rings und der Außenkontur des Kopfes ist der elektrische Anschluss nach der vorliegenden Erfindung beispielsweise wie in der DE 10 2016 112 782 A1 beschrieben ausgebildet. So kann der Kopf eine Außenkontur aufweisen, die wenigstens bereichsweise durch Rotation einer mit einem ersten Radius gekrümmten und von der ersten Längsachse beabstande- ten ersten Linie um die erste Längsachse erzeugt und wenigstens bereichswei se größer als die Innenkontur der Durchgangsöffnung des Hülsenabschnitts ist. Weiter kann die Durchgangsöffnung des Rings eine Innenkontur aufweisen, die wenigstens bereichsweise durch Rotation einer mit einem zweiten Radius ge krümmten und von der zweiten Längsachse beabstandeten zweiten Linie um die zweite Längsachse erzeugt ist, wobei der Abstand der zweiten gekrümmten Linie von der zweiten Längsachse sich von einem Ende zum gegenüberliegen den Ende des Rings vergrößert. Insbesondere ermöglicht es die Gestaltung der Innenkontur des Rings und der Außenkontur des Kopfes als Rotationskörper, die durch gekrümmte Linien erzeugt sind, dass definierte Bereiche des Rings durch den Kopf des Bolzens gezielt durch Aufweitung verformt werden.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Außenkontur und die Innenkontur derart aufeinander abgestimmt sind, dass der Ring in einem im montierten Zustand in den Durchgangsöffnungen der zu verbindenden Bauteile gelegen Bereich radial aufgeweitet wird und/oder dass der Ring in einem im montierten Zustand außerhalb der Durchgangsöffnungen der Bauteile gelegen Bereich unter Ausbildung einer Wulst oder eines Überstands radial aufgeweitet wird. Hierdurch wird eine besonders gute mechanische Verbindung des Rings mit den Bauteilen sowie des Bolzens mit dem Ring erreicht, was zu einem nied rigen elektrischen Kontaktwiderstand führt. Eine definierte lokale Umformung des Rings durch den Kopf des Bolzens bewirkt zudem, dass die hierfür erforder lichen Kräfte vergleichsweise gering sind.

Die Gestaltung der Radien und die Anordnung der Linien, welche die Außenkon tur des Kopfes bzw. die Innenkontur der Durchgangsöffnung bilden, ist vor zugsweise so gewählt, dass der dem Schaft zugewandte Bereich des Kopfes mit einer Spielpassung in den Bereich der Durchgangsöffnung des Rings einge setzt werden kann, welcher den größeren Durchmesser aufweist. Auch der Außendurchmesser des Schafts des Bolzens ist vorzugsweise kleiner als der kleinste Innendurchmesser der Durchgangsöffnung des Rings. Vorzugsweise ist der erste Radius von dem zweiten Radius verschieden. Insbesondere ist der erste Radius kleiner als der zweite Radius. Dies bewirkt, dass der Ring, und gegebenenfalls auch der Bolzen, plastisch verformt werden, wenn der Kopf des Bolzens in die Durchgangsöffnung des Rings gepresst wird. Hierdurch wird eine besonders gleichmäßige Verformung des Rings erzeugt, die den Ring definiert in Anlage mit den Innenwandungen der Durchgangsöffnung der Wand bringen kann. Der elektrische Anschluss weist zusätzlich eine Mutter auf, die mit dem Bolzen verschraubt werden kann, um diesen in den Ring zu ziehen. Zudem kann eine solche Mutter eine Anschlussklemme und/oder einen Kabelschuh an dem Bol zen befestigen. Um eine ungewünschte Drehung des Bolzens relativ zu dem Ring zumindest zu erschweren, kann alternativ oder zusätzlich zu den oben beschriebenen Maß nahmen die Außenkontur des Kopfes bereichsweise mit einer Profilierung ver sehen sein. Eine solche Profilierung kann beispielsweise eine Rändelung sein, die insbesondere in einem dem Schaft abgewandten Bereich des Kopfes vorge- sehen ist. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Profilierung auch Längsnu ten und/oder Längsrippen aufweisen. Eine solche Profilierung kann auch in der Innenkontur des Rings vorgesehen sein.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindungen ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Aus führungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.

Es zeigen schematisch: Figur 1 in Schnittansicht einen bekannten elektrischen Anschluss,

Figur 2 in Schnittansicht ein plattenförmiges Bauteil eines erfindungsgemäßen elektrischen Anschlusses, Figur 3 in teilweise geschnittene Seitenansicht den erfindungsgemäßen elektrischen Anschluss, und

Figur 4 in Schnittnsicht eine weitere Ausführungsform eines elektrischen An schlusses.

Der in Figur 1 dargestellte elektrische Anschluss weist einen Bolzen 1 sowie einen (Kontakt-)Ring 2 auf, von denen zumindest der Ring 2 elektrisch leitend ist, wobei der Bolzen 1 durch den Ring 2 gesteckt ist. Der Bolzen 1 erstreckt sich entlang einer ersten Längsachse I. Der Ring 2 erstreckt sich entlang einer zweiten Längsachse. In Figur 1 fallen die beiden Längsachsen zusammen.

Der Bolzen 1 weist einen Kopf 3 und einen Schaft 4 auf. Der Schaft 4 ist in der dargestellten Ausführungsform zylindrisch ausgebildet und weist ein nicht näher dargestelltes Außengewinde 5 auf, auf das eine nicht dargestellte Mutter aufge schraubt werden kann. Alternativ kann der Schaft 4 mit einem Innengewinde oder einem Kreuzstift als Verbindungsmittel versehen sein.

Ein erstes, beispielsweise plattenförmiges, Bauteil ist ebenfalls elektrisch leitend ausgebildet und Bestandteil des elektrischen Anschlusses. In Figur 1 ist auf der linken Seite ein dünnes erstes Bauteil 6a angedeutet, während auf der rechten Seite der Figur ein dickeres erstes Bauteil 6b angedeutet ist. Dies dient zur Verdeutlichung des unterschiedlich großen Klemmbereichs (Grip), in dem der Ring 2 eine ausreichende Flächenpressung auf das erste Bauteil, beispielswei se eine Wand, ausüben kann. Abweichend von der Darstellung in Figur 1 hat das erste Bauteil typischerweise eine zumindest im Bereich des elektrischen Anschlusses konstante Wandstärke.

Der Ring 2 besteht aus einem weicheren, d.h. leichter plastisch verformbaren, Material als der Bolzen 1 , beispielsweise Aluminium. Der Ring 2 wird durch einen Hülsenabschnitt 7 mit einer zentralen Öffnung und einem radial vorste henden Anlagekragen 8 gebildet. In der dargestellten Ausführungsform ist der Anlagekragen 8 mit einer plastisch verformbaren Lippe ausgestaltet, mit der sich der Ring 2 an dem sich quer zur Längsachse erstreckenden ersten Bauteil (Wand) abstützen kann. Die plastisch verformbare Lippe des Anlagekragens 8 ist in radialer Richtung durch eine umlaufende Nut von dem Hülsenabschnitt 7 beabstandet.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Kopf 3 als ein Rotationskörper gestaltet, dessen Außenkontur durch Rotation einer gekrümmten ersten Linie um die erste Längsachse I erzeugt wird. Die Linie ist beispielsweise ein Kreis abschnitt mit einem ersten Radius R1. Abweichend hiervon kann die erste Linie auch Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweisen und/oder einen Ellipsenabschnitt aufweisen. Die erste Linie kann in der Nähe des dem Schaft 4 abgewandten Endes zumindest näherungsweise parallel zu der ersten Längsachse I verlaufen. Die erste Linie ist dabei derart relativ zu der ersten Längsachse I angeordnet und gestaltet, dass sich der Außendurchmesser des Kopfes 3 ausgehend von dem dem Schaft 4 zugewandten Ende zum gegen überliegenden Ende vergrößert.

Die Durchgangsöffnung des Rings 2 kann innen ebenfalls als ein Rotationskör per gestaltet sein, dessen Kontur durch Rotation einer gekrümmten zweiten Linie um die zweite Längsachse erzeugt wird. Die zweite Linie ist beispielsweise ein Kreisabschnitt mit einem zweiten Radius R2. Der erste Radius R1 ist dabei vorzugsweise kleiner als der zweite Radius R2. Auch die zweite Linie kann Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungsradien aufweisen und/oder einen Ellipsenabschnitt aufweisen. Die zweite Linie kann in der Nähe des in Figur 1 unteren Endes zumindest näherungsweise parallel zu der zweiten Längsachse verlaufen. Die zweite Linie ist dabei derart relativ zu der zweiten Längsachse angeordnet und gestaltet, dass sich der Innendurchmesser der Durchgangsöff- nung des Rings 2 ausgehend von dem in Figur 1 oberen Ende mit dem Anlage kragen 8 zum gegenüberliegenden Ende vergrößert.

Grundsätzlich können der Kopf 3 und/oder der Ring 2 im Wesentlichen wie in einem der Ausführungsbeispiele der DE 10 2016 112 782 A1 beschrieben aus gebildet sein, wobei an dem Ring 2 eine wie in der DE 20 2018 101 358 U1 beschrieben nicht rotationssymmetrische Außenkontur, beispielsweise eine seitliche Abflachung, vorgesehen sein kann. Die Figuren 2 und 3 zeigen Details eines erfindungsgemäßen elektrischen An schlusses, mit dem ein in dem dargestellten Beispiel als Wand ausgebildetes erstes Bauteil 6 mit einer Anschlussklemme 9 verbunden wird. Flierzu wird ein beispielsweise wie in Figur 1 gezeigter Einsatz, d.h. der Bolzen 1 und der Ring 2, elektrisch leitend mit dem ersten Bauteil 6 verbunden.

Wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt ist, weist das erste Bauteil 6 eine Durch gangsöffnung 10 auf, die mit einem Durchzug 11 versehen ist. In die Durch gangsöffnung 10 wird der Ring 2 mit dem Bolzen 1 eingesetzt, wobei der Anla gekragen 8 des Rings 2 auf der dem Durchzug 11 abgewandten Seite auf dem ersten Bauteil 6 aufliegt.

Das erste Bauteil 6 weist in dem dargestellten Beispiel eine Wanddicke s auf, die deutlich geringer als die Höhe H des Durchzugs 11 ist. Der Durchzug 11 bildet somit einen Kragen bzw. hülsenförmigen Abschnitt in dem ersten Bauteil 6 zur Aufnahme des Rings 2. abweichend von dem dargestellten Beispiel kann der Durchzug 1 1 auch leicht konisch ausgestaltet sein, insbesondere derart, dass sich der Innendurchmesser des Durchzugs 11 zu seinem freien Rand hin (in den Figuren 2 und 3 nach unten) aufweitet. Zum Zweck der Stromübertragung wird eine mechanische Verbindung zwischen dem Bolzen 1 und dem ersten Bauteil 6 hergestellt. In der Montagesituation der Figur 3 ist der Bolzen 1 bereits mittels einer Mutter 12 in den Ring 2 hineingezo gen, so dass der Schaft 4 vollständig durch das erste Bauteil 6 hindurchgetreten ist und sich der Kopf 3 des Bolzens 1 im Bereich der Durchgangsöffnung 10 des ersten Bauteils 6 befindet. Der Kopf 3 ist dabei so weit in die Durchgangsöff nung des Rings 2 eingedrungen, dass der Ring 2 mittels des Kopfes 3 plastisch verformt ist. Hierbei hat der Kopf 3 den Ring 2 derart aufgeweitet, dass dieser mit seiner Außenfläche radial mit der Durchgangsöffnung 10 und dem Durchzug 11 verpresst ist. Hierdurch wird ein elektrischer Kontakt mit geringem Über gangswiderstand zwischen dem Bolzen 1 über den Ring 2 mit der Innenseite der Durchgangsöffnung 10 und dem Durchzug 1 1 erreicht. Zudem hat der Kopf 3 den durch die Durchgangsöffnung 10 hervorstehenden Abschnitt des Rings 2, d.h. den dem Absatz 8 abgewandten Abschnitt, unter Ausbildung eines wulstar tigen Überstands radial aufgeweitet. Hierdurch ist der Ring 2 auch in axialer Richtung, d.h. zwischen dem Anlagekragen 8 und dem wulstartigen Überstand, mit dem ersten Bauteil 6 verpresst. Die Anschlussklemme 9 ist dabei zwischen der Mutter 12 und dem Ring 2 auf dem Bolzen 1 festgespannt sein. Hierdurch wird die Anschlussklemme mittels des Einsatzes elektrisch mit dem ersten Bauteil 6, beispielsweise einer Wand, verbunden.

In den Figuren 1 und 3 ist der Bolzen 1 mit ähnlich einer Schraube mit dem Schaft 4 mit Außengewinde 5 und dem gegenüber diesem vergrößerten Kopf 3 ausgebildet, dessen Außenkontur an die Innenkontur des Rings 2 angepasst ist. In Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt, bei der der Bolzen 1 hülsenförmig, d.h. hohl, mit einer Durchgangsöffnung 13 ausgebildet ist und ein Innengewinde 14 aufweist. Dieses kann mit einem Werkzeug mit Außengewinde Zusammenwirken, um den Bolzen 1 in den Ring 2 zu ziehen und diesen zu verformen. In Figur 4 ist der Durchzug 11 nicht gezeigt, kann aber wie in den Figuren 2 und 3 ausgebildet sein. Bezugszeichenliste

1 Bolzen

2 Ring

3 Kopf

4 Schaft

5 Außengewinde

6 erstes Bauteil (Wand)

6a erstes Bauteil

6b erstes Bauteil

7 Hülsenabschnitt

8 Anlagekragen

9 Anschlussklemme

10 Durchgangsöffnung

1 1 Durchzug

12 Mutter

13 Öffnung

14 Innengewinde

I erste Längsachse

R1 erster Radius

R2 zweiter Radius s Dicke des ersten Bauteils 6

H Höhe des Durchzugs 1 1