Die Erfindung betrifft eine Kupplung für Stromkabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Kupplungen der eingangs genannten Art weisen Kupplungselemente auf, die mittels eines Bajonettverschlusses verriegelt werden. Da beide Kupplungselemente, also der Steckerteil und der Buchsenteil, nach dem Stand der Technik massiv ausgeführt sind, ergibt sich eine starre Verbindung, die nur aufgrund von Reibungskräften in der verriegelten Position verbleibt.

Um eine möglichst hohe Reibungskraft zu erhalten, wird über einen Bajonettmechanismus eine Normalkraft erzeugt, welche Stecker und Buchse zusammenpresst. Eine hohe Normalkraft ist außerdem wichtig, um einen niederohmigen elektrischen Übergang zwischen Steckerteil und Buchsenteil zu erhalten.

Das hier zugrunde gelegte Konstruktionsprinzip der Kupplung mit einem Steckerteil und einem Buchsenteil wird üblicherweise bei Schweißanla- gen angewendet. Zu den heute in der Schweißtechnik üblichen Verbin- dem existiert eine Norm, DIN EN 60974- 12„Steckverbindungen für Schweißleitungen", nach der viele der im Markt befindlichen Komponenten ausgeführt sind. Aufgrund zahlreicher verbliebender gestalterischer und konstruktiver Freiheiten auch bei Anwendung der Norm unterschei- den sich die Komponenten unterschiedlicher Hersteller. Optimale Kompatibilität ist nicht ohne weiteres sicher gestellt.

Ein oft in der Praxis beobachtetes Problem besteht darin, dass die bisher bekannten Steckverbindungen sich nach einiger Zeit selbsttätig lösen können. Dies ist rein konstruktiv dadurch bedingt, dass sowohl der Steckerteil als auch der Buchsenteil beide verhältnismäßig starre Teile darstellen. Nach der Verriegelung der Steckverbindung ist nur eine sehr geringe elastische Verformung der Teile möglich, so dass beim geringsten Zurückdrehen der Verbinder die Kontaktflächen sofort abheben und die Normalkraft zwischen den Teilen bis auf Null abfällt. In diesem Zustand steigt der elektrische Übergangswiderstand der Verbindung stark an.

Der beschrieben Lösevorgang wird in der Praxis insbesondere durch mechanische Vibrationen, durch im Betrieb auftretende Erwärmung der Steckverbinder und damit verbundene Wärmedehnung oder auch durch ein Setzverhalten der Kontaktflächen hervorgerufen. In der Folge wird durch den erhöhten Übergangswiderstand eine noch stärkere und ungleichmäßige Erwärmung der Bauteile eintreten, welchen den Effekt nochmals verstärken kann.

Die Erwärmung kann weiterhin zur Beschädigung der Verbinder, deren Isolation oder der verbundenen Kabel oder Maschinenteile führen.

Bei Schweißanlagen bewirkt bei einer lockeren Verbindung der erhöhte und oft auch abhängig von Vibrationen schwankende Übergangswiderstand der Verbindung einen zeitlich variablen Spannungsabfall in der Stromkabelverbindung und damit im Stromkreis . Dadurch wird die Lichtbogenspannung ungewollt beeinflusst, der Schweißprozess kann in der Qualität nachlassen oder instabil werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das selbsttätige Lösen der Steckverbindung der Kupplung zuverlässig zu verhindern und einen möglichst geringen und konstanten Übergangswiderstand herzustellen. Die Steckerteile und Buchsenteile sollen dabei kompatibel mit den heute bekannten Elementen sein, so dass Teile verschiedener Hersteller problemlos kombiniert werden können.

Zur Lösung dieser weist die erfindungsgemäße Kupplung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.

Bei der erfindungsgemäßen Kupplung ist der Arretierbolzen im Steckerteil in axialer Richtung des Kupplungsbolzens verschiebbar gelagert, wobei der Arretierbolzen mittels einer Federeinrichtung in einer Grundposition in Richtung eines hinteren Endes des Kupplungsbolzens gehal- ten wird und bei Herstellung der Eingriffsverbindung zwischen dem Steckerteil und dem Buchsenteil der Arretierbolzen durch Formschluss mit der Nut im Buchsenteil in Richtung des vorderen Endes des Kupplungsbolzens bewegt wird und dabei die Federeinrichtung zur Ausbildung einer Vorspannkraft gespannt wird. Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird erreicht, dass ein elastisches Element in das System eingebracht wird, so dass in einem großen Verstellbereich der Bajonettverriegelung eine ausreichend hohe Normalkraft zwischen Steckerteil und Buchsenteil aufrecht erhalten wird. Dabei werden die insbesondere von den Stirnflächen des Steckerteils und des Buchsenteils gebildeten Stromübergangsflächen nicht verändert, so dass diese wie beim Stand der Technik direkt an massiven Bauteilen ausgebildet sind. Die Elastizität wird durch einen federnd gelagerten Arretierbolzen umgesetzt, wobei dieser so ausgeführt ist, dass er in der unbelasteten Position in die Führungsnut der Bajonettverriegelung eingeführt werden kann, und während der Verriegelung, die durch das gegeneinander Verdrehen von Steckerteil und Buchsenteil erfolgt, gegen Federkraft gespannt wird. Ein starkes Nachlassen der Anpresskraft zwischen den beiden Kupplungshälften aufgrund nur kleiner Veränderungen am System, etwa infolge minimalem Losdrehens, thermischer Ausdehnung oder Setzerscheinungen zwischen den Kontaktflächen, wird durch die Erfindung zuverlässig verhindert.

Die erfindungsgemäße Kupplung weist gegenüber bekannten Lösungen somit eine erhöhte Sicherheit gegen selbsttätiges Lösen auf und ist kompatibel zu marktüblichen Komponenten. Die Erfindung ist eine Weiterentwicklung bekannter Kupplungselemente für Hochstromverbindungen, wobei die übertragenen Ströme üblicherweise zwischen ca. 20 und 600 A liegen. Die Elemente sind vorzugsweise einpolig ausgeführt und dienen der niederohmigen Verbindung von flexiblen Kupferkabeln mit Querschnitten von ca. 10 - 120 qmm. Das Steckerteil oder das Buchsenteil können auch als Schottausführung zum Einbau in Maschinen oder Schaltschränke ausgeführt sein.

Im Vergleich zu heute üblichen Komponenten kann in der einfachsten Ausführungsvariante lediglich der Steckerteil verändert ausgeführt sein.

Ein wesentlicher Vorteile der erfindungsgemäßen Kupplung liegt darin, dass störende Einflüsse auf den Schweißprozess aufgrund von sich lockernden Verbindungen eliminiert werden können. Die verbesserte Steckverbindung zwischen dem Steckerteil und dem Buchsenteil kann an bestehenden Systemen auf einfache Art nachgerüstet und auch mit anderen Komponenten kombiniert werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kupplungsbolzen des Steckerteils mit einer zentralen Durchgangsbohrung sowie einer, insbesondere durch Fräsung hergestellten radialen Ausnehmung versehen, wobei in der zentralen Durchgangsbohrung ein Zugstab geführt ist, der am vorderen Ende mit dem radial angeordneten Arretierbolzen versehen ist, wobei der Arretierbolzen die radiale Ausnehmung durchdringt und die Federeinrichtung zwischen dem Grundkörper und dem Zugstab angeordnet ist, derart, dass bei der Herstellung der Eingriffsverbindung zwischen dem Steckerteil und dem Buchsenteil der Arretierbolzen in den Buchsenteil hinein bewegt und die Vorspannkraft größer wird.

Alternativ kann der Kupplungsbolzen axial beweglich im Grundkörper des Steckerteils gelagert ist, wobei der Kupplungsbolzen mit einem radial angeordneten Arretierbolzen versehen ist und die Federeinrichtung zwischen dem Grundkörper und dem Kupplungsbolzen angeordnet ist, derart, dass bei Herstellung der Eingriffsverbindung zwischen dem

Steckerteil und dem Buchsenteil der Kupplungsbolzen aus dem Grundkörper herausgezogen wird und die Federkraft größer wird.

Vorzugsweise weist die Federeinrichtung mindestens eine Tellerfeder auf. Am vorderen Ende des Kupplungsbolzens kann ein Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Arretierbolzens ausgebildet sein.

Vorzugsweise ist der Anschlag für die Bewegung des Arretierbolzens durch das Ende des Federweges der zumindest einen Tellerfeder definiert. Wenn die im Buchsenteil ausgebildete Nut an ihrem von der Stirnfläche abgewandten Ende ein zur Stirnfläche paralleles Nutsegment aufweist, derart, dass bei der Herstellung der Eingriffsverbindung zwischen dem Steckerteil und dem Buchsenteil während der Bewegung des Arretierbolzens im Bereich des Wendelsegments der Nut zunächst eine kontinuierli- che Erhöhung der Vorspannung der Federeinrichtung und anschließend während der Bewegung des Arretierbolzens im Bereich des Nutsegments die Vorspannung konstant bleibt, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausführung eine fühlbar einrastende Verbindung realisiert werden, die einen zusätzlichen Schutz gegen ungewolltes Lösen bietet. In einer weiteren Ausführungsform kann die im Buchsenteil ausgebildete Nut an ihrem von der Stirnfläche abgewandten Ende ein zur Stirnfläche zurück gerichtetes Nutsegment aufweisen, derart, dass bei der Herstellung der Eingriffsverbindung zwischen dem Steckerteil und dem Buchs- enteil während der Bewegung des Arretierbolzens im Bereich des Wendelsegments der Nut zunächst eine kontinuierliche Erhöhung der Vorspannung der Federeinrichtung und anschließend während der Bewegung des Arretierbolzens im Bereich des Nutsegments die Vorspannung kontinuierlich reduziert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn entweder der Steckerteil oder der Buchsenteil für den Einbau in ein elektrisches Gerät vorgesehen sind.

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen; Fig. l ein Steckerteil einer Kupplung in isometrischer Darstellung;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten Steckerteil;

Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Steckerteil;

Fig. 4 ein Buchsenteil einer Kupplung in isometrischer Darstellung;

Fig. S eine Seitenansicht des in Fig. 4 dargestellten Buchsenteils; Fig. 6 eine Teilschnittdarstellung eines Grundkörper des in Fig. 4 darge stellten Buchsenteils gemäß Schnittlinienverlauf VI-VI in Fig. 4;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung des in Fig. 6 dargestellten Grundkörpers gemäß Schnittlinienverlauf VII-VII in Fig. 6 mit Darstellung einer ersten Ausführungsform einer im Grundkörper ausgebildeten Nut; Fig. 8 eine zweite Ausführungsform der in Fig. 7 dargestellten Nut. In einer Zusammenschau der Fig. 1 bis 3 ist ein Steckerteil 1 der Kupplung dargestellt, der von einer Stirnfläche 27 eines Grundkörpers 2 ausgehend einen Kupplungsbolzen 3 mit einer Längsbohrung 13 aufweist. Der Kupplungsbolzen 3 weist in Verbindung mit der Längsboh- rung 13 eine vorzugsweise durch Fräsung hergestellte Ausnehmung 14 zur Aufnahme eines Arretierbolzens 4 auf. Der Arretierbolzen 4 ist durch ein gekröpftes Ende eines in der Längsbohrung 13 aufgenommenen Zugstabs 1 5 gebildet, wobei der durch das gekröpfte Ende gebildete Arretierbolzen 4 die Ausnehmung 14 durchdringt und radial über den Kupplungsbolzen 3 hervorsteht. Dieses hervorstehende gekröpfte Ende des Zustabes 15 bildet nun den in Längsrichtung des Steckerteils 1 beweglichen Arretierbolzen 4, wobei das andere Ende des Zugstabes 15 mittels einer Federeinrichtung 16, die im vorliegenden Fall eine Tellerfeder 17 aufweist, gegen den Grundkörper 2 des Steckerteils 1 vorge- spannt wird. Hierzu ist die Tellerfeder 1 7 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen einem im Grundkörper 2 ausgebildeten Bohrungsabsatz der Längsbohrung 1 3 und einer auf einem Gewindeabsatz 20 des Zugstabs 15 angeordneten Mutter 19 angeordnet.

Der Einsatz von einer oder mehreren Tellerfedern als Federelement der Federeinrichtung 16 erweist sich als besonders vorteilhaft, da Tellerfedern bei kleinem Hub und Bauraum bereits große Federkräfte entwickeln. Besonders vorteilhaft ist auch, wenn der maximale Federweg des Arretierbolzens 4 ohne weitere Bauteile begrenzt wird, indem die Tellerfeder flach gedrückt wird und dann einen mechanisch steifen Anschlag bildet. Durch entsprechend festes Anziehen der Kupplung können somit die gleichen hohen Anpresskräfte zwischen beiden Kupplungshälften erreicht werden, wie bei dem Stand der Technik entsprechenden starren Kupplungen, die einen feststehenden Arretierbolzen aufweisen.

In den Fig. 4 bis 8 ist ein Buchsenteil 7 dargestellt, der eine in einem Grundkörper 8 ausgebildete Aufnahmebohrung 9 zur Aufnahme desd

Kupplungsbolzens 3 des Steckerteils 1 aufweist. In einer Bohrungswand 29 des Grundkörpers 8 ist eine Nut 10 ausgebildet, die unterschiedliche Nutsegmente, nämlich ein Nutanfangssegment 23 , einen Wendelsegment 24 und ein Nutsegment 25 bzw. 26 aufweist. Durch Kombination von Nutsegmenten mit unterschiedlicher Steigung kann die Kupplung noch besser gegen ungewolltes Lösen gesichert werden. Das Nutanfangssegment 23 erstreckt sich ausgehend von einer Stirnfläche 28 des Grundkörpers 8 achsenparallel zur Aufnahmebohrung 9. Das Nutanfangssegment 23 dient dem lockeren Einführen des Kupplungsbolzens 3 des Steckerteils 1 in den Buchsenteil 7. Daran anschließend folgt das Wendelseg- ment 24, das eine konstante positive Steigung aufweist.

Zur Herstellung einer Kupplungsverbindung zwischen dem Steckerteil 1 und dem Buchsenteil 7 wird der Arretierbolzen 4 in das Nutanfangssegment 23 eingeführt. Bei dem nachfolgenden gegeneinander Verdrehen des Steckerteils 1 und des Buchsenteils 7 folgt der Arretierbolzen 4 des Steckerteils 1 dem Wendelsegment 24 der Nut 10, wodurch die Kupplungsteile ähnlich wie beim Verriegeln eines Bajonettverschlusses zusammengezogen werden, zwischen den Stirnflächen 27, 28 ein Flächenkontakt ausgebildet wird und die Federeinrichtung 16 gespannt wird.

Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform der Nut 10 schließt sich ein Nutsegment 25 mit Steigung Null an, d.h. das Nutsegment 25 verläuft parallel zur Stirnfläche 28 des Grundköpers. Sobald der Arretierbolzen 4 das Nutsegment 25 erreicht, wird die Federeinrichtung 16 nicht weiter gespannt. Allerdings entsteht nun auch keine Kraftkomponente mehr, die in Öffnungsdrehrichtung der Kupplung gerichtet ist, was im Wendelseg- ment 24 mit positiver Steigung noch der Fall ist. Dieser Kraftkomponente wirken lediglich die Reibungskräfte zwischen den Kupplungsteilen, also dem Steckerteil 1 und dem Buchsenteil 7, entgegen, so dass die Kupplung stets einfacher, d.h. mit weniger Kraftaufwand, geöffnet als geschlossen werden kann. Durch die Anordnung des Nutsegments 25 wird erreicht, dass keine inneren Kräfte in der Kupplung mehr auf ein

Öffnen der Verbindung hinwirken, und auch die nötige äußere Kraft zum Öffnen der Verbindung höher wird, da die unterstützende Kraft durch die schiefe Ebene zwischen dem Arretierbolzen 4 und dem Wendelsegment 24 entfällt.

Beim der dem Einführen des in Fig. 2 dargestellten Steckerteils 1 in das in Fig. 5 dargestellte Buchsenteil 7 nachfolgenden Führung des Arretierbolzens 4 in dem Wendelsegment 24 der Nut 10, also beim Verriegeln des Bajonettverschlusses, wird der Zugstab 15 gegen die Vorspannkraft der Federeinrichtung 16 aus dem Steckerteil 1 herausgezogen, wodurch die Anpresskraft genau definiert wird. Beim Losdrehen des Steckerteils 1 lässt die Anpresskraft zwischen den Kontaktflächen ausbildenden Stirnflächen 27, 28 entsprechend der Federkennlinie kontinuierlich nach, eine plötzliche Entlastung und damit sofortiges Lösen der Verbindung wie beim Stand der Technik wird zuverlässig verhindert. Auch Wärmedehnung und Setzverhalten der Verbindung wird elastisch kompensiert, ohne dass es zu einer relevanten Änderung der Vorspannkraft kommt. Damit bleibt auch der ohmsche Übergangswiderstand der Verbindung praktisch konstant

Diese neue Situation, die einen bedeutenden technischen Fortschritt darstellt, wird erst ermöglicht durch den erfindungsgemäßen Buchsenteil. Zusätzlich kann der erfindungsgemäße Buchsenteil so ausgelegt werden, dass Kompatibilität mit bestehenden Steckerteilen in starrer Ausführung mit einem feststehenden Arretierbolzen entsprechend dem Stand der Technik erhalten bleibt. Dies wird dadurch erreicht, dass das Wendelsegment ausgelegt wird, dass ein starr eingebauter Arretierbolzen, der geometrisch gemäß der Norm IEC 60974- 12 ausgelegt ist, nicht das nachfolgende Nutsegment erreichen kann.

Bei der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform der Nut 10 weist das Nutsegment 26 eine negative Steigung auf, so dass das Nutsegment 26 auf die Stirnfläche 28 zurück gerichtet ist.. In diesem Fall wird beim Übergang des federgespannten Arretierbolzens4 vom Wendelsegment 24 mit positiver Steigung in das Nutsegment 26 mit negativer Steigung für den Bediener der Kupplung eine deutliche Änderung des Anzugsdrehmoment spürbar. Dieses wird beim Übergang vom Wendelsegment 24 zum Nutsegment 26 plötzlich nachlassen, was intuitiv als Einrasten der Kupplung verstanden wird. Der Bediener weiß somit, dass die Kupplung korrekt verriegelt ist. Zum Lösen der Kupplung muss zuerst ein ansteigendes Drehmoment aufgebracht werden, um den Übergangspunkt zwischen dem Wendelsegment 24 und dem Nutsegment 26 der Nut 1 0 zu überwinden. Ein versehentliches Lösen ist damit ausgeschlossen.