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Patent Searching and Data


Title:
ELECTRICAL CONTACT ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/121809
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a contact element (4) for electrical and mechanical connection of a cable (6) to a stud bolt (10), comprising: a cable lug (18) having a retaining element (24) for electrical and mechanical connection of the cable (6) and a terminal (20) which adjoins the retaining element (24) and through which a bore (22) for introduction of the stud bolt (10) is made, and comprising a nut (28) which is placed onto the terminal (20) concentrically with respect to the bore (22) and can be screwed to the stud bolt (10), a wall (40) passed through the bore (22) projecting from the nut (28), characterised in that, on a side of the terminal (20) opposite the nut (28), the bore (22) has a notch (44) into which the wall (40) is bent (67)

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Inventors:
HARTIG, Andreas (Am Alten Viehmarkt 5, Landshut, 84028, DE)
Application Number:
EP2018/085683
Publication Date:
June 27, 2019
Filing Date:
December 18, 2018
Export Citation:
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Assignee:
HARTIG, Andreas (Am Alten Viehmarkt 5, Landshut, 84028, DE)
International Classes:
H01R11/12; H01R4/30; H01R11/26; H01R43/16; F16B37/06; F16B41/00; H01R4/64
Foreign References:
DE102014003415A12015-09-17
GB1585576A1981-03-04
DE102008051821A12009-10-29
DE20110512U12002-09-05
EP1117151A12001-07-18
Attorney, Agent or Firm:
VON BÜLOW & TAMADA (Rotbuchenstraße 6, München, 81547, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Kontaktierelement (4) zum elektrischen und mechanischen Anbinden eines Kabels (6) an einen Stehbolzen (10), umfassend:

einen Kabelschuh (18) mit einem Halteelement (24) zur

elektrischen und mechanischen Anbindung des Kabels (6) und einer sich an das Halteelement (24) anschließenden Anschlussfahne (20), durch die eine Bohrung (22) zum Einführen des Stehbolzens (10) geführt ist, sowie eine auf die Anschlussfahne (20) konzentrisch zur Bohrung (22) aufgesetzte und auf den Stehbolzen (10) aufschraubbare Mutter (28), wobei von der Mutter (28) eine durch die Bohrung (22) geführte

Wand (40) abragt,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Bohrung (22) auf einer der Mutter (28) gegenüberliegenden Seite der Anschlussfahne (20) eine Kerbe (44) besitzt, in die die

Wand (40) hineingeknickt (67) ist.

2. Kontaktierelement (4) nach Anspruch 1, wobei die Kerbe (44) eine Senkung in der Bohrung (22) der Anschlussfahne (20) ist.

3. Kontaktierelement (4) nach Anspruch 2, wobei die Senkung eine Planarsenkung ist.

4. Kontaktierelement (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anschlussfahne (20) aus einem Blech mit einer Blechstärke (50) zwischen 0,8 mm und 3 mm gefertigt ist.

5. Kontaktierelement (4) nach Anspruch 4, wobei die Kerbe (44) eine Tiefe (48) besitzt, die zwischen 35% und 65%, vorzugsweise zwischen 45% und 55%, insbesondere 50% der Blechstärke (50) besitzt.

6. Kontaktierelement (4) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Wand (40) eine Wandstärke (52) zwischen 0,4 mm und 1,5 mm besitzt.

7. Kontaktierelement (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Wand (40) um eine Rotationsachse (30) der Bohrung (22) herum symmetrisch gelegt ist. 8. Verfahren zum Herstellen eines Kontaktierelementes (4) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassen:

- Einsetzen der Wand (40) der Mutter (28) in die Bohrung (22); und

- Abbiegen der Wand (40) in die Kerbe (44). 9. Verfahren nach Anspruch 8, umfassend Drücken eines Stempels (58) entgegen der Bohrung (22) zum Abbiegen der Wand (40) in die

Kerbe (44).

10. Werkzeug (56, 58) zur Anwendung in einem Verfahren nach

Anspruch 8 oder 9, umfassend:

- eine Haltevorrichtung (56), in die die Mutter (28) mit einer der

Wand (40) gegenüberliegenden Seite einlegbar ist, und

- einen entgegen der Haltevorrichtung (56) drückbaren Stempel (38) zum Abbiegen der Wand (40) in die Kerbe (44).

Description:
ELEKTRISCHES KONTAKTIERELEMENT UND HERSTELLUNGSVERFAHREN

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktierelement zum elektrischen und mechanischen Anbinden eines Kabels an einen Stehbolzen ein

Verfahren zum Herstellen des Kontaktierelementes und ein Werkzeug zur Anwendung in dem Verfahren.

Ein Kontaktierelement gemäß dem Oberbegriff des geltenden

Anspruchs 1 ist aus der EP 1 117 151 Al bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist, das bekannte Kontaktierelement zu

verbessern.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung, umfasst ein Kontaktierelement zum elektrischen und mechanischen Anbinden eines Kabels an einen

Stehbolzen einen Kabelschuh mit einem Halteelement zur elektrischen und mechanischen Anbindung des Kabels und einer sich an das

Halteelement anschließenden Anschlussfahne, durch die eine Bohrung zum Einführen des Stehbolzens geführt ist, sowie eine auf die

Anschlussfahne konzentrisch zur Bohrung aufgesetzte und auf den

Stehbolzen aufschraubbare Mutter, wobei von der Mutter eine durch die Bohrung geführte Wand abragt. Erfindungsgemäß besitzt die Bohrung auf einer der Mutter gegenüberliegenden Seite der Anschlussfahne eine Kerbe, in die die Wand hineingeknickt.

Dem angegebenen Kontaktierelement liegt die Überlegung zugrunde, dass die Anschlussfahne des bekannten Kontaktierelementes mit deutlich mehr als 3 mm vergleichsweise dick ausgebildet sein muss, um die Mutter axial in der Bohrung zu halten. Das liegt daran, dass ein Rand der Bohrung in einem Axialschnitt durch die Mittelachse der Bohrung eine konvexe Form besitzt und die Wand an den Rand nur radial angelehnt werden kann, damit sie nicht axial über die Bohrung hervorsteht und später beim Kontaktieren zwischen der Anschlussfahne und einem

Kontaktuntergrund eingeklemmt wird, so dass sich die Mutter nicht mehr drehen lässt. Das angegebene Kontaktierelement vermeidet diesen Nachteil mit der Kerbe, die eine beliebige konkave Form im

Axialquerschnitt der Bohrung besitzt. Die Wand lässt sich in diese Kerbe hineinknicken, so dass die Wand deutlich größere Axialkräfte aufnehmen kann, um die Mutter festzuhalten. Auf diese Weise lässt sich die Dicke der Anschlussfahne mehr als 75% reduzieren, was einen deutlichen Kostenvorteil darstellt, weil es sich bei dem Kontaktierelement um

Massenware handelt.

In einer Weiterbildung des angegebenen Kontaktierelementes ist die Kerbe eine Senkung in der Bohrung der Anschlussfahne. Diese Senkung lässt sich kostengünstig und in einfacher Weise mit einem

Senkungsbohrer oder dergleichen fertigen.

In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen

Kontaktierelementes ist die Senkung eine Planarsenkung. Auf diese Weise lässt sich in einem vergleichesweise großen radialen Bereich genügend Raum zur Aufnahme der abgeknickten Wand bereitstellen.

In einer anderen Weiterbildung des angegebenen Kontaktierelementes ist die Anschlussfahne aus einem Blech mit einer Blechstärke zwischen 0,8 mm und 3 mm gefertigt. Das Blech lässt sich in einfacher Weise stanzen, wobei bei den angegebenen Stärken nicht nur eine deutliche Materialeinsparnis erreicht wird, die zur Fertigung notwendigen

Stanzkräfte lassen sich ebenfalls reduzieren, wodurch ein deutlich geringerer Energieaufwand bei der Fertigung notwendig ist.

In einer zusätzlichen Weiterbildung des angegebenen

Kontaktierelementes besitzt die Kerbe eine Tiefe, die halb so groß ist, wie die Blechstärke. Auf diese Weise lassen sich oben genannten Axialkräfte sowohl von der Wand als auch von der Anschlussfahne wirksam

aufnehmen.

In einer weiteren Weiterbildung des angegebenen Kontaktierelementes besitzt die Wand eine Wandstärke zwischen 0,4 mm und 1,5 mm, wodurch sich die Anschlussfahne in axialer Richtung vollständig in der Kerbe aufnehmen lässt.

In einer noch anderen Weiterbildung des angegebenen

Kontaktierelementes ist die Wand um eine Rotationsachse der Bohrung herum symmetrisch gelegt. Auf diese Weise lässt sich die Wand nicht nur in Form einer Hülse fertigen, deren Wand sich mittels eines einfachen pinförmigen Werkzeuges, wie beispielsweise ein Körner, in die Kerbe knicken lässt, die Wand kann die anfallenden axialen Kräfte zudem über den gesamten Umfang der Bohrung aufnehmen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines der angegebenenen Kontaktierelemente die Schritte Einsetzen der Wand der Mutter in die Bohrung und Abbiegen der Wand in die Kerbe.

In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Drücken eines Stempels entgegen der Bohrung zum Abbiegen der Wand in die Kerbe. Mit dem Stempel lässt sich das Verfahren sehr gut in einer Werkzeugmaschine oder dergleichen durchführen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst Werkzeug zur Durchführung eines der angegebenen Verfahren eine Haltevorrichtung, in die die Mutter mit einer der Wand gegenüberliegenden Seite einlegbar ist, und einen entgegen der Haltevorrichtung drückbaren Stempel zum Abbiegen der Wand in die Kerbe.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise wie diese erreicht werden, werden verständlicher im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht auf eine Erdungsschiene an die über Kontaktierelemente Kabel elektrisch und mechanisch angebunden sind,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines der Kontaktierelemente der Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch einen Teil des

Kontaktierelementes der Fig. 2, und

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Werkzeuges, in dem das

Kontaktierelement der Fig. 2 und 3 während eines Fierstellschrittes eingesetzt ist.

In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen

Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. Die Figuren sind rein schematisch und geben vor allem nicht die tatsächlichen

geometrischen Verhältnisse wieder.

Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die schematische Ansicht auf eine Erdungsschiene 2 zeigt, an die über Kontaktierelemente 4 Kabel 6 elektrisch und mechanisch angebunden sind.

Die Erdungsschiene 2 umfasst eine Grundplatte 8 aus Metall, auf der fünf Stehbolzen 10 mit je einem Außengewinde stehen. Auf zwei der

Stehbolzen 10 sind lose Muttern 12 aufgeschraubt, während an den restlichen drei Stehbolzen 10 die Kontaktierelemente 4 gehalten sind.

Jedes Kabel 6 umfasst einen Kontaktdraht, von dem in Fig. 1 jeweils nur ein Kontaktdrahtende 14 zu sehen ist. Der Kontaktdraht jedes Kabels 6 soll jeweils ein nicht weiter gezeigtes elektrisches Gerät elektrisch mit der Erdungsschiene 2 elektrisch verbinden und so elektrisch erden. In jedem Kabel 6 ist der Kontaktdraht mit einem Isolatormantel 16

ummantelt, wobei das Kontaktdrahtende 14 zum Anschluss an das

Kontaktierelement 4 freigelegt bleibt. Jedes Kontaktierelement 4 besitzt einen Kabelschuh 18 mit einer

Anschlussfahne 20, durch die eine in Fig. 3 und 4 zu sehenden

Bohrung 22 geführt ist. An den Kabelschuh 18 ist in jedem

Kontaktierelement 4 ein Halteelement in Form einer Crimphülse 24 angeschlossen. Die Anschlussfahne 20 in jedem Kontaktierelement 4 besitzt eine in Fig. 3 und 4 zu sehende Auflageseite 26, die auf die Grundplatte 8 aufsetzbar ist. Gegenüberliegend zur Aufsetzseite 26 umfasst jedes Kontaktierelement 4 eine Haltemutter 28, die analog zu den losen Muttern 12 auf einen entsprechenden Stehbolzen 10

aufgeschraubt ist, so dass die Anschlussfahne 20 des

Kontaktierelementes 4 zwischen der Haltemutter 28 und der

Grundplatte 8 axial geführt am Stehbolzen 10 mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert ist.

In dem Aufbau der Fig. 1 ist das Kontaktdrahtende 14 jedes Kabels 6 in die Crimphülse 24 einer der Kabelschuhe 18 der Kontaktierelemente 4 eingesetzt und vercrimpt. Auf diese Weise besteht zwischen den Kabeln 6 und der Erdungsschiene 2 ein elektrischer Kontakt über die

Kontaktierelemente.

Nachstehend wird auf eines der Kontaktierelemente 4 anhand von Fig. 2 näher näher eingegangen.

Die Haltemutter 28 ist drehsymmetrisch um eine Rotationsachse 30 ausgebildet und besitzt einen Mutternkörper 32, der von einer

Durchgangsöffnung 34 mit einem Innengewinde 36 durchdrungen ist.

Der Mutternkörper 32 besitzt dabei eine in Fig. 3 zu sehende

Mutternauflagefläche 38, mit der die Haltemutter 28 auf die

Anschlussfahne 20 aufgelegt ist.

Zur Montage an der Erdungsschiene 2 wird zunächst der Kabelschuh 18 mit der Anschlussfahne 20 auf den Stehbolzen 10 aufgesetzt, indem der Stehbolzen 10 in die Bohrung 22 durch die Anschlussfahne 20 eingeführt wird. Dann wird auf den durch die Bohrung 22 hindurchgeführten

Stehbolzen 10 die Haltemutter 28 aufgeschraubt. Ist die Haltemutter 28 vom restlichen Kontaktierelement 4 getrennt, erfordert die Montage des Kontaktierelementes 4 an der

Erdungsschiene 2 ein gewisses Fingerspitzengefühl des Monteurs, denn wenn die Haltemutter 28 dem Monteur unbeabsichtigt aus der Hand rutscht und verloren geht kann, kann die Haltemutter 28 vor allem in komplexeren Montageumgebungen, wie beispielsweise in einem zu montierenden Fahrzeug gegebenenfalls Probleme wie Kurzschlüsse oder dergleichen verursachen, wenn sie in entsprechende elektrische

Schaltkreise fällt.

Daher ist die Haltemutter 28 am Kontaktschuh 18 vormontiert, wobei Durchgangsöffnung 34 durch die Mutternkörper 32 und die Bohrung 22 durch die Anschlussfahne 20 radial aufeinander derart ausgerichtet sind, dass sie die gleiche Rotationsachse 30 besitzen. Im vormontierten Zustand ist die Haltemutter 28 axial und radial an der Anschlussfahne 20 gelagert, lässt sich allerdings relativ zur Anschlussfahne 20 um die Rotationsachse 20 drehen.

Setzt der Monteur das Kontaktierelement 4 auf den Stehbolzen 10 in der zuvor beschriebenen Weise auf, kann er die Haltemutter 28 in einfacher Weise auf den Stehbolzen 10 aufschrauben, ohne dass sich die

Haltemutter 28 von der Anschlussfahne 20 lösen kann.

Diese radiale und axiale Lagerung wird durch eine Wand 40 an der Haltemutter 28 erreicht, die die Haltemutter 28 von den losen

Muttern 12 unterscheidet und nachstehend der Fig. 3 und 4 beschrieben wird.

Die Wand 40 ragt axial von der Mutternauflagefläche 38 des

Muttern körpers 32 ab und kann radial grundsätzlich beliebig zwischen dem Innengewinde 36 und einer Mantelseite 42 des Muttern körpers 32 positioniert sein. Damit sich die an der Anschlussfahne 20 axial und radial gelagerte Haltemutter 28 drehen lässt, ist die Wand 40 zu einer Hülse geformt , die in einem nicht an der Anschlussfahne 20 gelagerten Zustand, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, rotationssymmetrisch um die Rotationsachse 30 verläuft. Allerdings lässt sich die Idee der axialen und radialen Lagerung der Haltemutter 28 an der Anschlussfahne 20 grundsätzlich auch mit anderen Formen für die Wand 40 umsetzen.

Die Bohrung 22, in die die hülsenformige Wand 30 eingesetzt ist, weist eine zur Auflageseite 26 der Anschlussfahne 26 gerichtete und um die Rotationsachse 30 umlaufende Kerbe 46 auf. Die Kerbe 46 ist als

Senkung ausgeführt, die von der Auflageseite 26 her in die Bohrung 22 durch die Anschlussfahne 20 mit einer Kerbentiefe 48 eingelassen ist. Die Kerbentiefe 48 kann zwischen 25% und 75%, bevorzugt zwischen 35% und 65% besonders bevorzugt zwischen 45% und 55% einer

Fahnenstärke 50 der Anschlussfahne 20 liegt. In der vorliegenden

Ausführung ist die Kerbentiefe 48 mit 50% der Fahnenstärke 50 der Anschlussfahne ausgeführt.

Zur Dimensionierung der Wand 40 sollte eine Wandstärke 52 gewählt werden, die kleiner ist, als die Kerbentiefe 48, damit sich die Wand 40 vollständig in die Kerbe 44 versenken lässt. Als Wandstärke 52 für die Wand 40 kommt daher grundsätzlich alles zwischen 0% und 100% der Kerbentiefe 48 in Frage. Als untere Grenze für die Wandstärke 52 sollte allerdings ein Wert gewählt werden, bei dem die Haltemutter 28 mit einer ausreichenden axialen Zugfestigkeit in der Bohrung 22 gehalten wird. Hier haben sich Werte von mindestens 10% der Kerbentiefe 48 als notwendig erwiesen. Bei der Wahl der oberen Grenze für die

Wandstärke 52 sollte berücksichtigt werden, dass die Wand 40 zum Erreichen einer niedrigen Taktzeit beim später noch zu beschreibenenden Abbiegen in die Kerbe 44 hinein nicht vollständig in die Kerbe 44 legen lassen wird. Als obere Grenze für die Wandstärke 52 haben sich Werte von maximal 75% der Kerbentiefe 48 als sinnvoll erwiesen. Für die Wandstärke 52 können daher Werte zwischen 10% und 75% der

Kerbentiefe, vorzugsweise zwischen 20% und 65% und besonders bevorzugt zwischen 30% und 55% gewählt werden.

Zur radialen und axiale Lagerung der Haltemutter 28 an der

Anschlussfahne 20 wird die Haltemutter 28 mit der in die Bohrung 22 eingesetzten Wand 40 in eine Haltevorrichtung 56 eingelegt, welches die Haltemutter 28 gegenüberliegend zur Auflageseite 26 gegen die

Anschlussfahne 20 drückt. Von der Auflageseite 26 her wird ein

Stempel 58 axial konzentrisch zur Bohrung 22 gegen die

Haltevorrichtung 56 gedrückt. Der Stempel 58 besitzt einen

Stempelradius 60, der kleiner ist, als ein Bohrungsradius 62 der

Bohrung 22, allerdings größer als ein Kerbenradius 64 der Kerbe 44. An seinem zur Auflageseite 26 gerichteten Stempelende 66 ist der

Stempel 58 kegelförmig ausgebildet. Wird der Stempel 58 in der zuvor erwähnten Weise gegen die Haltevorrichtung 56 gedrückt, knickt das kegelförmige Stempelende 66 die Wand 40 radial nach außen und lagert so die Haltemutter 28 axial und radial an der Anschlussfahne. Es verbleibt ein Knick 67 an der Wand 40. Die Wand axial nach dem

Knick 67 lagert die Halteschraube 28 axial an der Bohrung 22.

Nach dem Knickvorgang sollte abschließend geprüft werden, ob sich die Haltemutter 28 in der Bohrung 22 drehen lässt, damit sie sich später auf den Stehbolzen 10 aufschrauben lässt. Um diese Drehbarkeit der

Haltemutter 28 in der Bohrung 22 zu gewährleisten, sollte der

Stempel 58 mit einer vordefinierten Druckkraft gegen die

Haltevorrichtung 56 gedrückt werden. Dies kann besonders bevorzugt dadurch erreicht werden, dass der Stempel 58 beim Andrücken gegen die Haltevorrichtung 56 federnd gelagert wird.

Das oben genannte vollständige Versenken der Wand 40 in der Kerbe 44 wird dadurch gewährleistet, dass die in die Bohrung 22 eingesetzte Wand 40 auf der Seite der Auflagefläche 26 mit einem bestimmten Wandvorsprung 68 aus der Bohrung herausschaut. Dieser

Wandvorsprung 68 kann als Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks betrachtet werden, bei dem die Ankathete die notwendige

Versenkungstiefe 70 der Wand 40 in der Kerbe 44 beim Abbiegen darstellt. Besitzt das konische Ende 66 des Stempels 58 einen

Öffnungswinkel 72, so muss die notwendige Versenkungstiefe 70 kleiner sein, als eine maximale Versenkungstiefe aus dem Sinus der Hälfte des Öffnungswinkels 72 mal der Kerbentiefe 48. In der Regel wird die notwendige Versenkungstiefe 70 zwischen 75% und 95%, vorzugsweise zwischen 80% und 93%, besonders bevorzugt zwischen 90% und 85% gewählt. Der Grenzwert für den Wandvorsprung 68 ist dabei eine radiale Länge 74 der Kerbe 44.

Um das weiter oben genannte Drehen der Haltemutter 28 in der

Bohrung 22 zu gewährleisten, sollte zwischen der Wand 40 und der Bohrung 22 ein ausreichendes radiales Spiel 76 dimensioniert werden.

Die Fahnenstärke 50 kann in der vorliegenden Ausführung deutlich unterhalb von 3 mm gewählt werden. Es lassen sich Anschlussfahnen 20 mit Fahnenstärken 50 bis zu 0,8 mm realisieren.