SPUNAR PETR (CZ)
KECLIK JIRI (CZ)
KNOBLOCH TEODOR (CZ)
EP2615894A1 | 2013-07-17 | |||
DE102010007093A1 | 2011-08-11 | |||
GB468917A | 1937-07-15 |
Patentansprüche 1 . Elektrisches Gerät mit einem Gehäuse (1 ), welches mindestens einen angeformten Kabeleinlassstutzen (2) aufweist, durch den ein Kabel (3) in das Innere des Gehäuses (1 ) geführt ist, und mit einer Haltekappe (4), die eine Durchgangsöffnung (5) aufweist, durch die das Kabel (3) hindurchgeführt ist, und mit einer Hülse (6), die einen am Mantel (7) des Kabels (3) anliegenden Fixierabschnitt (8) und eine sich radial zum Kabel (3) erstreckende Ringfläche (9) aufweist, wobei im montierten Zustand die Haltekappe (4) die Hülse (6) am Kabeleinlassstutzen (2) fixiert, dadurch gekennzeichnet, dass im montierten Zustand die Durchgangsöffnung (5) der Haltekappe (4) den Fixierabschnitt (8) der Hülse (6) übergreift und die Randfläche (31 ) der Durchgangsöffnung (5) den Fixierabschnitt (8) an den Mantel (7) des Kabels (3) anpresst, und die Haltekappe (4) und der Kabeleinlassstutzen (2) durch eine Bajonettverbindung (10) miteinander verbunden sind. 2. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Randfläche (31 ) der Durchgangsöffnung (5) der Haltekappe (4) und der mindestens eine Fixierabschnitt (8) der Hülse (6) am Beginn des Zusammenführens nichtparallel zueinander ausgerichtet sind. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierabschnitt (8) eine ringförmige Anordnung von Lamellen (23) ausbildet. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (3) zusätzlich durch eine Klemmvorrichtung (1 1 ) am Gehäuse (1 ) fixiert ist, die aus zwei identischen miteinander verbundenen Klemmkörpern (12) besteht. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (3) ein elektrisches Hochvoltkabel ist. Elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen elektrischen Steckverbinder ausbildet. |
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einem Gehäuse, welches mindestens einen angeformten Kabeleinlassstutzen aufweist, durch den ein Kabel in das Innere des Gehäuses geführt ist, und mit einer Haltekappe, die eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die das Kabel hindurchgeführt ist, und mit einer Hülse, die einen am Mantel des Kabels anliegenden
Fixierabschnitt und eine sich radial zum Kabel erstreckende Ringfläche aufweist, wobei im montierten Zustand die Haltekappe die Hülse am
Kabeleinlassstutzen fixiert.
Elektrische Geräte weisen, soweit sie keine eingebaute Stromversorgung besitzen, im Allgemeinen mindestens eine elektrische Anschlussleitung auf. Diese Anschlussleitung kann entweder über eine elektrische Steckverbindung am Gehäuse des Geräts angeschlossen oder aber über eine Gehäuseöffnung in das Innere des Geräts geführt sein, um dort interne Gerätekomponenten zu kontaktieren. Besonders im zweiten Fall ist es erforderlich, das Kabel am Gehäuse zu befestigen, damit die elektrische Anbindung nicht bereits durch geringe auf das Kabel einwirkende Zugkräfte zerstört wird. Die hierzu verwendeten Mittel und Anordnungen werden zumeist als
Zugentlastungsvorrichtungen bezeichnet. Es sei angemerkt, dass der Begriff „elektrisches Gerät" hier in einem weiten Sinne verstanden werden soll, der insbesondere auch Anschlussdosen und Steckverbinder umfasst. Das Funktionsprinzip der Zugentlastung einer Anschlussleitung beruht zumeist darauf, die Anschlussleitung durch das Zusammenfügen von Gehäuseteilen oder durch das Anziehen einer Verschraubung am Gehäuse klemmend zu fixieren. In vielen Fällen besteht das Gehäuse eines elektrischen Geräts aus zwei zusammenfügbaren Gehäuseteilen, die nach dem Zusammenfügen die Anschlussleitung an einer dazu vorgesehenen Stelle zwischen sich einklemmen. Diese Art der Zugentlastung funktioniert allerdings weniger gut, wenn relativ querschnittsstarke und starre Anschlusskabel an einem Gehäuse zu befestigen sind. Insbesondere dann, wenn an einem Gehäuse mehrere Kabel anzubringen sind, ist es zweckmäßig, hierzu besonders geeignete Befestigungsmittel vorzusehen.
In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 007 093 A1 ist ein elektrisches Gerät mit einer Kabeldurchführung durch eine Gehäusewand beschrieben. Dargestellt ist eine Anschlussdose, insbesondere für eine Photovoltaikanlage, an deren Gehäuse zwei Kabeleinlassstutzen angeformt sind. Durch die Kabeleinlassstutzen kann jeweils ein relativ starres, geschirmtes Hochvoltkabel in das Innere des Gehäuses geführt werden. Zur Befestigung eines Kabels ist an dessen Außenmantel eine Hülse angecrimpt. Eine Ringfläche an der Hülse wird an die Stirnfläche eines
Kabeleinlassstutzens angelegt und durch eine auf den Kabeleinlassstutzen aufschraubbare haltekappenartige Überwurfmutter befestigt.
Die Herstellung einer derartigen Kabelbefestigung ist montagetechnisch relativ aufwendig, und zwar erstens wegen des auszuführenden Crimpvorgangs und zweitens wegen des zur Herstellung der Verschraubung erforderlichen vergleichsweise großen Zeitaufwands. Daher eignet sich eine solche
Ausführung nur bedingt für Geräte, die in größeren Stückzahlen gefertigt werden und an denen jeweils mehrere Kabel zu befestigen sind. Es stellte sich die Aufgabe, ein elektrisches Gerät zu schaffen, an dem ein oder mehrere Kabel besonders einfach, schnell, sicher und kostengünstig an Kabeleinlassstutzen fixierbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im montierten Zustand die Durchgangsöffnung der Haltekappe den Fixierabschnitt der Hülse übergreift und die Randfläche der Durchgangsöffnung den Fixierabschnitt an den Mantel des Kabels anpresst, und die Haltekappe und der Kabeleinlassstutzen durch eine Bajonettverbindung miteinander verbunden sind. Der Bajonettverbindung ermöglicht die schnelle Herstellung einer Verbindung zwischen der Haltekappe und dem Kabeleinlassstutzen, verglichen mit dem relativ zeitaufwendigen Vorgang des Aufschraubens einer Haltekappe auf einen Kabeleinlassstutzen. Das Übergreifen der Durchgangsöffnung über den Fixierabschnitt der Hülse fixiert die Hülse an der Haltekappe und presst den Fixierabschnitt gegen den Kabelmantel. Hierdurch werden eine Zugentlastung und eine
vibrationsgeschützte Befestigung des Kabels am Gehäuse erreicht. Vorteilhaft ist, dass die Ringfläche der Hülse, deren Durchmesser
vorzugsweise genau dem Innendurchmesser des Kabeleinlassstutzens entspricht, das Kabel innerhalb des Kabeleinlassstutzens zentriert.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Maß des Durchmessers der Hülse im Bereich des Fixierabschnitts und/oder das Maß des Innendurchmessers der Durchgangsöffnung in der axialen Richtung des Kabeleinlassstutzens beziehungsweise des Kabels variieren/varriiert, also einen konischen Verlauf aufweisen/aufweist. Hierdurch ergibt sich beim Zusammenfügen von
Haltekappe und Hülse eine besonders hohe Anpresskraft des Fixierabschnitts auf das Kabel.
Zur Verstärkung der Zugentlastung kann eine zusätzliche mit dem Kabel verbindbare Klemmvorrichtung vorgesehen werden, die im Inneren des Kabeleinlassstutzens kraft- oder formschlüssig angeordnet werden kann.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des elektrischen Geräts ermöglicht, es ein oder mehrere Kabel, die auch relativ starr und querschnittsstark
ausgebildet sein können, schnell und mit einem geringen Aufwand
zugentlastet und vibrationsgeschützt an einem Gehäuse zu befestigen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 bis 4 verschiedene Montagephasen eines elektrischen Geräts,
Figur 5 eine Haltekappe als Einzelteil,
Figur 6 eine Hülse als Einzelteil,
Figur 7 eine Schnittansicht durch einen Teil des Geräts,
Figur 8 die Teile einer Klemmvorrichtung,
Figur 9 eine Schnittansicht des Geräts.
In der Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aufgebauten elektrischen Geräts in einer ersten Montagephase eines Kabels 3 dargestellt. Weitere Montagephasen zeigen die Figuren 2 bis 4. Das hier beschriebene Gerät bildet beispielhaft ein Steckverbinderteil für elektrische
Hochvoltverbindungen aus. Ein entsprechend aufgebautes elektrisches Gerät kann aber natürlich auch für eine andere Funktion vorgesehen sein und insbesondere auch diverse elektrische und/oder elektronische Komponenten enthalten.
Das in der Figur 1 dargestellte Gerät weist ein Gehäuse 1 mit mehreren, hier beispielhaft drei, angeformten, nebeneinander angeordnete
Kabeleinlassstutzen 2 auf, durch die Anschlussleitungen in das
Gehäuseinnere geführt werden können. An einem der Kabeleinlassstutzen 2 ist bereits ein in das Gehäuse 1 geführtes Kabel 3 erkennbar, das aber noch nicht vollständig am Gehäuse 1 montiert ist. Zur Erzielung einer sicheren Funktion des Geräts soll das Kabel 3 vibrationsfest und gegen angreifende Zugkräfte geschützt an dem Kabeleinlassstutzen 2 befestigt werden. Zu diesem Zweck dienen eine Hülse 6 und eine Haltekappe 4, die in der in der Figur 1 dargestellten Montagephase bereits ein Stück weit auf das Kabel 3 aufschoben sind.
Die Haltekappe 4 und die Hülse 6 sind als Einzelteile in den Figuren 5 und 6 abgebildet. Die Haltekappe 4 weist auf ihrer Oberseite eine kurze rohrförmige Anformung 14 mit einer Durchgangsöffnung 5 auf. Die Innenfläche der rohrförmigen Anformung 14 bildet dabei die Randfläche 31 der
Durchgangsöffnung 5. Des Weiteren bildet die Haltekappe 4 einen Kragen 15 aus, der an zwei Stellen Aussparungen 18 aufweist, von denen eine in der Figur 5 sichtbar ist. Die Aussparungen 18 ermöglichen eine Verdrehung der Haltekappe 4 an einem Kabeleinlassstutzen 2, der, wie in der Figur 1 gezeigt, nicht freistehend angeordnet, sondern über einen Verbindungsabschnitt 20 einstückig mit einem benachbarten Kabeleinlassstutzen verbunden ist. Die einstückige Verbindung von Kabeleinlassstutzen 2 durch
Verbindungsabschnitte 20 ermöglicht es, bei ansonsten unveränderter
Baugröße einen wesentlichen massiveren und damit stabileren Aufbau des Gehäuses 1 zur erreichen. An der Haltekappe 4 sind zudem seitlich an dem rohrförmigen Abschnitt 14 Rippen 19 angeformt, welche die Haltekappe 4 stabiler ausbilden und zugleich als Handhabungshilfe beim Befestigen der Haltekappe 4 am Kabeleinlassstutzen 2 dienen. Die in der Figur 6 dargestellte Hülse 6 besteht aus einer Ringfläche 9 und aus einem ungefähr senkrecht zur Ringfläche 9 ausgerichteten Fixierabschnitt 8, der hier aus ringförmig nebeneinander stehenden Lamellen 23 gebildet ist. Die Lamellen 23 bilden vorzugsweise an der oberen Innenseite des
Fixierabschnitts 8 durch angeformte Abstufungen und Einkerbungen eine krallenartige Struktur 30 aus. Nach dem Aufschieben auf ein Kabel 3 liegen die Lamellen 23 axial zum Kabel ausgerichtet am Kabelmantel 7 an (Figuren 1 und 9), während die Ringfläche 9 radial vom Kabel 3 absteht.
Die Ringfläche 9 besteht aus zwei einstückig ausgebildeten zueinander parallelen Teilen 25, 26 mit unterschiedlichen Außendurchmessern. Die Größe des Außendurchmessers des unteren Teils 25 der Ringfläche 9 entspricht der Größe des Innendurchmessers eines zugeordneten Kabeleinlassstutzens 2, so dass dieser Teil 25 der Ringfläche 9 passgenau in den Kabeleinlassstutzen 2 eingesetzt werden kann. Der Außendurchmesser des oberen Teils 26 der Ringfläche 9 ist dagegen etwas größer ausgebildet, so dass sich zwischen dem unteren und dem oberen Teil 25, 26 der Ringfläche 9 eine Stufe ausbildet. Beim Anfügen der Hülse 6 an den Kabeleinlassstutzen 2 kommt so der obere Teil 26 der Ringfläche 9 der Hülse 6 an der äußeren Stirnfläche des Kabeleinlassstutzens 2 zur Anlage. Der dadurch erreichte Montagezustand wird durch die Figur 2 verdeutlicht. Darin erkennbar ist zudem, dass die Lamellen 23 an der Außenseite des Kabelmantels 7 anliegen und sich vom Gehäuse 1 weg in Richtung auf die noch zu anzufügende Haltekappe 4 erstrecken.
Beim Anfügen der Haltekappe 4 an den Kabeleinlassstutzens 2 laufen die Lamellen 23 der Hülse 6 in die Durchgangsöffnung 5 der Haltekappe 4 ein, wobei der Innendurchmesser der Durchgangsöffnung 5 derart ausgeführt ist, dass die Lamellen 23 fest gegen die Mantelfläche 7 des Kabels 3 gepresst werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Innenflächen des rohrförmigen Abschnitts 14 der Haltekappe 4 und die Flächen der Lamellen 23 nichtparallel zueinander ausgerichtet sind, etwa indem der Durchmesser der
Durchgangsöffnung 5 und/oder der Durchmesser des durch die Lamellen 23 gebildeten Fixierabschnitts 8 in axialer Richtung variabel ausgebildet sind/ist. Durch eine derart konische Formgebung kann beim Zusammenfügen von Haltekappe 4 und Hülse 6, dargestellt in der Figur 3, ein hoher Anpressdruck auf das Kabel 3 erzielt werden. Nach dem Zusammenführen von Haltekappe 4 und Hülse 6 wird als letzter Verbindungsschritt die Haltekappe 4 am Kabeleinlassstutzens 2 fixiert. Dies geschieht auf sehr einfache und schnelle Weise durch eine Verdrehung der Haltekappe 4 um etwa 35° im Uhrzeigersinn, wodurch Verbindungselemente einer Bajonettverbindung 10 miteinander in Eingriff kommen, welche die Haltekappe 4 und den Kabeleinlassstutzen 2 fest aneinander anpressen. Da das Aufbauprinzip einer Bajonettverbindung 10 grundsätzlich bekannt ist, beispielsweise von Objektivbajonetten an Kamerawechselobjektiven, ist dieses hier nicht im Detail in der Zeichnung dargestellt. Hier abgebildet sind lediglich an den Kabeleinlassstutzen 2 angeformte, insbesondere leicht ansteigend ausgebildete Konturabschnitte 29, die beispielsweise in Aussparungen eines, an der Unterseite der Haltekappe 4 angeformten, hier nicht dargestellten Flanschrings eingesetzt werden. Die Bajonettverriegelung 10 ist teilweise in der Schnittansicht der Figur 9 dargestellt. Erkennbar ist, wie ein Konturabschnitt 29 eines
Kabeleinlassstutzens 2 von Gehäuseabschnitten der Haltekappe 4 umfasst wird. Die Figur 9 zeigt zudem, wie die Randfläche 31 der sich nach oben verengende Durchführungsöffnung 5 der Haltekappe 4 die Lamellen 23 der Hülse 6 gegen den Mantel 7 des Kabels 3 pressen, wobei sich die krallenartige Struktur 30 der Lamellen 23 fest in den Kabelmantel 7 eindrücken.
Die Bajonettverbindung 10 kann besonders vorteilhaft durch eine mehrstufige Rastverbindung ergänzt werden, zu der hier beispielhaft drei, an der
Außenseite des Kabeleinlassstutzens 2 angeformte Rastrippen 27 gehören, die zusammen mit einer passend geformten, aber hier ebenfalls nicht dargestellten Rastnase an der Innenseite der Haltekappe 4 zusammenwirken.
Diese Rastverbindung sichert einerseits die Bajonettverbindung 10 und dient zusätzlich als Montagehilfe bei der Herstellung der Bajonettverbindung 10, indem der Rastvorgang das Schließen der Bajonettverbindung 10 haptisch und akustisch erkennbar macht und so einen definierten
Verriegelungsendzustand sicherstellt, welcher in der Figur 4 dargstellt ist.
Zur weiteren Verdeutlichung der Kabelbefestigung zeigt die Figur 7 eine Schnittansicht durch einen Teil des elektrischen Geräts, welches einen elektrischen Hochvoltsteckverbinder ausbildet. Ersichtlich ist hier insbesondere eine an einen Leiter des Kabels angeschlagene Steckbuchse 28, in die von der Unterseite des Gehäuses 1 her ein Flachsteckverbinder eingesetzt werden kann. Weitere Einzelheiten zur Ausgestaltung eines derartigen
Hochvoltsteckverbinders können der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 016 157 A1 entnommen werden, so dass auf eine nähere
Erläuterung an dieser Stelle verzichtet werden kann.
Eine weiter verbesserte Zugentlastung wird durch eine mit dem Kabel 3 verbindbare Klemmvorrichtung 1 1 erreicht, welche eine kraft- oder
vorzugsweise formschlüssige Verbindung zum Kabeleinlassstutzen 2 herstellt. Die Klemmvorrichtung 1 1 dient zudem als Widerlager für eine Radialdichtung 24, welche beim Befestigen der Haltekappe 4 durch die Hülse 6 axial komprimiert und dadurch zugleich radial dicht gegen die Innenwände des Kabeleinlassstutzens 2 gedrückt wird. Die Radialdichtung 24 verhindert so das Eindringen von Feuchtigkeit in das Gehäuse 1 von der Kabelseite her.
Die Klemmvorrichtung 1 1 besteht aus zwei zusammenfügbaren
Klemmkörpern12, die in der Figur 8 als Einzelteile dargestellt sind. Jeder Klemmkörper 12 bildet im Wesentlichen einen einstückig geformten Halbring, auf dessen Außenseite mehrere zueinander parallele Anlagerippen 16 angeformt sind, die nach Abschluss der Montage einen spielfreien Sitz der Klemmvorrichtung 1 1 im Kabeleinlassstutzen 2 unterstützen. Besonders vorteilhaft ist, dass die beiden zusammenfügbaren Klemmkörper 12 identisch ausgebildet sein können. Die Klemmkörper 12 können so als kostengünstige Gleichteile in hoher Stückzahl gefertigt werden. Die beiden in der Figur 8 dargestellten identisch ausgebildeten Klemmkörper 12 können zu einem geschlossenen Ring zusammengesetzt werden, welcher die in der Figur 7 erkennbare Klemmvorrichtung 1 1 ausbildet. An jedem der Klemmkörper 12 sind jeweils mehrere Klemmrippen 13 parallel zueinander und durch Zwischenräume 17 getrennt voneinander angeordnet. Beim
Zusammenfügen der Klemmkörper 12 fügen sich die bogenförmige
Klemmrippen 13 des einen Klemmkörpers 12 in die Zwischenräume 17 am jeweils anderen Klemmkörper 12 ein und bilden so eine verschränkte
Anordnung von Klemmrippen 13.
Zur Befestigung der Klemmvorrichtung 1 1 an einem Kabel 3 werden die beiden Klemmkörper 12 beiderseits des Kabels 3 positioniert und dann gegeneinander gepresst. Dabei verrasten die Rastelemente 21 , 22 an den äußeren Gehäuseteilen der Klemmkörper 12 miteinander und pressen die Klemmrippen 13 gegen die Kabelmantel. Hierdurch ist die Klemmvorrichtung 1 1 am Kabel 3 fixiert.
Bezugszeichenliste
1 Gehäuse
2 Kabeleinlassstutzen
3 Kabel
4 Haltekappe
5 Durchgangsöffnung
6 Hülse
7 (Kabel)Mantel
8 Fixierabschnitt
9 Ringfläche
10 Bajonettverbindung
1 1 Klemmvorrichtung
12 Klemmkörper
13 Klemmrippen
14 rohrförmige Anformung
15 Kragen
16 Anlagerippen
17 Zwischenräume
18 Aussparungen
19 Rippen
20 Verbindungsabschnitt
21 , 22 Rastelemente
23 Lamellen
24 Radialdichtung
25 (unterer) Teil
26 (oberer) Teil
27 Rastrippen
28 Steckbuchse
29 Konturabschnitt 30 krallenartige Struktur
31 Randfläche