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Kerbverbindung für elektrische Leiter sowie Verfahren und
Vorrichtung zur Herstellung der Kerbverbindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kerbverbindung an Hülsen, Kabelschuhen u. dgl. für elektrische
Leiter und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung dieser Kerbverbindung.
Es ist bekannt, Verbindungshülsen, Kabelschuhe od. dgl. mit elektrischen Leitern in der Weise zu verbinden, dass die Hülse zum Festsitzen auf dem elektrischen Leiter mit Kerbungen versehen wird. Die
Kerbverbindung selbst weist hiebei verschiedenartige Gestaltung auf. Teilweise geht man von der Vorstellung aus, dass für eine ausreichende Verbindung zwischen der Hülse und dem elektrischen Leiter eine ausserordentlich tiefe Kerbung vorgenommen werden müsste, um einerseits das Festsitzen der Hülse an dem elektrischen Leiter zu gewährleisten und anderseits einen guten elektrischen Kontakt zu erhalten. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, dass der Querschnitt des elektrischen Leiters erheblich verringert wird, wodurch sich unerwünschte höhere elektrische Widerstände ergeben können.
Man kennt ferner Kerbverbindungen, bei denen der elektrische Leiter beidseitig eingedrückt wird. Dadurch erhält der Querschnitt des elektrischen Leiters eine von dem Kreisquerschnitt völlig abweichende Form, einen vielfach breitliegenden Querschnitt. Die zum Teil erhebliche Abweichung des Querschnittes an der Kerbverbindungsstelle gegenüber dem sonstigen Querschnitt des Leiters ist vielfach unerwünscht und störend. Bei Kerbverbindungen, bei denen die Kerben sich auf beiden Umfangsseiten der Hülse oder des Leiters befinden, sind diese weiterhin in Richtung der Längsachse der Hülse bzw. des Leiters versetzt angeordnet, damit sich die Querschnittsverengung nicht zu stark auswirkt. Diese Versetzung hat den Übelstand, dass die einzelnen Drähte des elektrischen Leiters teilweise stark gebogen werden, was Anlass für einen Bruch der Drähte geben kann.
Die Erfindung hat eine weitere Ausgestaltung einer Kerbverbindung zum Festlegen einer Hülse mit dem elektrischen Leiter zum Gegenstand. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass bei einer sich nur auf eine Hülsenumfangsseite erstreckenden Kerbung diese - im Querschnitt gesehen - einen halbkreisförmigen Verlauf mit kleinerem Radius als der Hülsenradius und seitliche Absätze aufweist und die Querschnittsfläche der andern Hülsenumfangsseite der Stärke des Leiters entsprechend halbkreisförmig bleibt. Man erzielt auf diese Weise eine Kerbverbindung, bei der die Vorteile der bisherigen Kerbungen vereinigt sind, ohne dass die Nachteile übernommen werden. Die Kerbverbindung gemäss der Erfindung ist so gehalten, dass die ursprüngliche Querschnittsumfangslinie des Leiters in keiner Richtung überschritten wird.
Der Querschnitt des elektrischen Leiters bleibt zu einem wesentlichen Teil erhalten. Der Querschnitt wird nur so weit verkleinert, wie es für das Festlegen der Hülse und einen ausreichenden elektrischen Kontakt erforderlich ist.
Es werden keine Dellen in den Leiterquerschnitt hineingebracht. Die seitlichen Absätze des Kerbverlaufes sorgen dafür, dass die Kerbung bzw. Kerbverbindung als solche beständig bleibt.
Die Halbringkerbung gemäss der Erfindung kann so ausgebildet sein, dass die genannten Absatzflächen auf halber Höhe der Stärke des elektrischen Leiters, d. h. der Mittelebene des Leiters liegen. Man kann die Anordnung aber auch so treffen, dass die Absatzflächen oberhalb der Mittelebene des elektrischen Leiterquerschnittes vorgesehen sind. Zweckmässig beträgt der Kerbradius etwa zwei Drittel des Radius des elektrischen Leiters.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft eine besondere Art der Verformung der für die Kerbung bestimmten Hülse. Hiezu wird vorgeschlagen, dass das Umformen der Hülse von einem hochstehenden,
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ovalen Querschnitt auf einen kreisrunden Querschnitt durchgeführt wird. Es hat sich gezeigt, dass gerade diese Querschnittsform imstande ist, die gefürchteten unangenehmen Nebenerscheinungen, wie Rissebildung, Brechen von einzelnen Leiterdrähten u. dgl. auszuschalten. Durch den hochkantstehenden ovalen Querschnitt wird derKerbpresskraft zunächst ein grosser Widerstand entgegengesetzt. Der ovale, hochkantstehende Querschnitt hat ein grösseres Widerstandsmoment als beispielsweise der runde Querschnitt.
Dieser anfänglich hohe Widerstand, der durch die ansetzende Kerbkraft zu überwinden ist, bewirkt, dass die Geschwindigkeit der Umformung gebremst wird. Diese Verzögerung gibt dem Material Zeit zum Fliessen.
Dies führt zu dem technologischen Effekt, dass die Gefahr des Auftretens von Rissen, Haarrissen u. dgl. sich ausschalten lässt. Die Schlagwirkung der Kerbung wird wesentlich gedämpft und in eine erhebliche Umformungs- und Walkarbeit des Materials umgesetzt, bei der die Hülse und der aus den Leiterdrähten bestehende Leiterquerschnitt zu einem kompakten homogenen Körper zusammengedrängt werden, ohne dass die Hülse oder die einzelnen Leiterdrähte mechanisch überbeansprucht werden.
Für die Herstellung der Kerbung gemäss der Erfindung verwendet man vorteilhaft eine Vorrichtung, die einen Ober- und Unterstempel aufweist, zwischen die der elektrische Leiter gelegt wird. Der Unterstempel ist zweckmässig so ausgebildet, dass er-im Querschnitt gesehen-der Kontur der einen Hälfte des Leiterquerschnittes angepasst ist und von dem grössten Durchmesser des Leiterquerschnittes abgehend hochgezogene, den Oberstempel als Führungen dienende Wandflächen aufweist. Diese Wandflächen können in Richtung zu dem Oberstempel schräg nach aussen verlaufend angeordnet sein. Der Oberstempel ist in der Breite der Dicke des Leiterquerschnittes angepasst und weist eine kreisförmig verlaufende Ausnehmung auf, deren Radius kleiner ist als der Radius des Leiterquerschnittes.
Dadurch, dass die Seitenteile des Unterstempels hochgezogen sind und die Trennebene zwischen dem Oberstempel und dem Unterstempel ausserhalb der Mitte der Rundung des den Leiterquerschnitt aufnehmenden Teiles angeordnet ist, wird erreicht, dass bei der Kerbung die Hülse nicht zur Seite in die Fuge ausweichen kann. Der Querschnitt bleibt damit vollständig innerhalb der Kontur des Leiterquerschnittes.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
In den Fig. l, 2 und 3 ist die Kerbverbindung gemäss der Erfindung im Querschnitt, in der Draufsicht und in der Seitenansicht dargestellt, wobei Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I - I der Fig. 2 zeigt.
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ist das Verfahren zur Umformung der Hülse von einem ovalen Querschnitt erläutert. Fig. 6 zeigt einen Kabelschuh in Seitenansicht mit ovalem Querschnitt des Hülsenteiles. Fig. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie VII-VII der Fig. 6. Fig. 8 ist eine Draufsicht auf den Kabelschuh der Fig. 6. In Fig. 9 ist eine fertige Verbindung zwischen dem Kabelschuh und einem elektrischen Leiter dargestellt.
Zur Verbindung eines elektrischen Leiters 1 mit kreisrundem Querschnitt mit einer Hülse 2 mit Kreisringquerschnitt ist die Hülse 2 dem Durchmesser des elektrischen Leiters 1 so angepasst, dass die Hülse 2 sich über den elektrischen Leiter ohne wesentlichen Zwischenraum überschieben lässt. Die Kerbverbindung ist erfindungsgemäss so ausgeführt, dass die Kerbung 3 sich nur auf einer Hülsenumfangsseite befindet. Diese hat-im Querschnitt gesehen-einen halbkreisförmigen Verlauf mit einem Radius r, der kleiner ist als der Radius R des Leiterquerschnittes an der nicht gekerbten Stelle. Es entstehen hiebei seitliche Absätze 4, die je nach dem Verhältnis des kleinen Radius zu dem grossen Radius mehr oder weniger breit sind. Wie Fig. 1 erkennen lässt, verbleibt die untere Querschnittsfläche des elektrischen Leiters in der Ebene der Kerbung unverändert.
Das Beispiel der Fig. 1-3 zeigt die Anordnung der Absatzflächen 4 in der Ebene der mittleren Höhe des Leiterquerschnittes. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 und 5 sind die Absatzflächen oberhalb dieser genannten Mittelebene vorgesehen.
Das Verhältnis der Radien r zu R kann in verschiedenen Grenzen gehalten werden. Zweckmässig beträgt der Radius r etwa zwei Drittel von dem Radius R des Leiterquerschnittes. Die Breite der Kerbung 3, in Längsrichtung des elektrischen Leiters gemessen, richtet sich nach der Grösse des Leiterquerschnittes.
Bei kleinerem Leiterquerschnitt wird die Breite der Kerbung relativ grösser gehalten als bei grösserem Leiterquerschnitt. Ferner können die Hülse und der elektrische Leiter durch mehr als eine Kerbung miteinander verbunden sein.
Fig. 4 und 5 zeigen eine Kerbvorrichtung zum Herbeiführen der erfindungsgemässen Kerbung, bei der die Schlagwirkung mit Hilfe der Explosionswirknng einer Patrone erreicht wird. Das Kerbgerät weist einen Unterstempel 5 und einen Oberstempel 6 auf. Der Unterstempel 5 ist mit einer Ausnehmung 7 versehen, die der Grösse des Leiterquerschnittes angepasst ist. Die Seitenteile 5a des Stempels sind hochgezogen und weisen schräg nach aussen gerichtete Wandflächen 8 auf. Der Oberstempel 6 ist mit dem Kerbwerkzeug 9
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versehen, das auf der Unterseite eine segmentartige Ausnehmung 10 aufweist, deren Kontur dem vorgesehenen Kerbradius r entspricht. An den Seiten befinden sich Absatzflächen 11. Die Wände 12 des Werkzeuges 9 sind in der Schräglage den Wänden 8 des Unterstempels angepasst.
Der Unterstempel 5 befindet sich in einem bügelartigen Gestellrahmen 13 und ist in diesem auswechselbar angeordnet. Der Oberstempel 6 ist mit einer Stange 14 bzw. einem Kolben verbunden, auf die Schlag- oder Presskraft wirkt.
Das Kerbgerät ist im ganzen so ausgebildet, dass die Stange 14 bzw. der Kolben mit einem abgesetzten Teil 14a in einem Patronenlager 15 gelagert ist, in das eine Patrone 16 eingesetzt werden kann.
Das Patronenlager befindet sich in einem Zwischenteil 17, der einerseits in den Verschlusskopf 18 und anderseits in den Rahmen 19 eingeschraubt ist. Der Teil 14 steht'unter der Wirkung einer Rückholfeder 20.
Der Bügel 13 ist mit dem Teil 19 fest verbunden. In dem Verschlusskopf 18 ist eine Führungsstange 21 längsverschiebbar gelagert, die am freien Ende den Griffkopf 22 und an dem andern Ende den Zündbolzen 23 trägt, wobei die Stange 21 unter der Wirkung einer Feder 24 steht. An der Seite des zylinderförmigen Kerbgerätes ist der Abzughebel 25 bei 26 drehbar gelagert. Er weist einen vorstehenden Ansatz 27 auf, der die Stange 21 hintergreifen kann. Der Abzughebel steht unter der Wirkung der Feder 28.
Nach Zünden der Patrone 16 wird der Bolzen 14a mit der Stange 14 durch die Explosion der Gase schlagartig nach unten getrieben, wobei das Werkzeug 9 des Oberstempels 6 in die Ausnehmung 7 des Unterstempels 5 gelangt und den zu verbindenden Teilen 1 und 2 die in der Fig. 5 dargestellte Querschnittsform verleiht. Durch die Feder 20 wird der Oberstempel 6 nach vollendeter Verformung des Leiterquerschnittes wieder in die Ausgangslage zurückgebracht.
Für die Umformung der Hülse geht man gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung nicht von einem kreisrunden Querschnitt, sondern von einem wesentlich andern Querschnitt aus. Dies ist an dem Beispiel des Kabelschuhes 31 veranschaulicht. Der hülsenförmige Teil 32 des Kabelschuhes 31 zeigt im Querschnitt eine Ovalform entsprechend der Fig. 7, wobei die Querschnittsfläche derjenigen des elektrischen Leiters 33 entspricht. Es macht keine Mühe, dem Litzendrahtbündel 33 des elektrischen Leiters zum Einstecken in die Hülse 32 ebenfalls eine ovale Form zu geben, da die Querschnittsflächen gleich sind.
Nachdem das Litzendrahtbündel 33 in die ovale Hülse 32 eingesteckt ist, wird eine vollständige Verformung der Hülse in der Weise vorgenommen, dass aus der hochkantstehenden ovalen Hülse eine Hülse mit kreisförmigem Querschnitt geworden ist, u. zw. kann hiebei der kreisförmige Querschnitt des elektrischen Leiters dem ursprünglichen Querschnitt dieses Leiters entsprechen. Die zusätzliche Kerbung 3a gleicht der Kerbung 3 nach den Fig. 1 - 3. Es handelt sich um eine Halbrundkerbung. Statt eines ausgesprochenen Ovalquerschnittes kann man auch von einemhochkantstehenden, mehr oder minder eiförmigen Querschnitt der Hülse ausgehen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kerbverbindung an Hülsen, Kabelschuhen u. dgl. für elektrische Leiter, bei der der den elektrischen Leiter umgebende Hülsenteil auf einem Teil des Umfanges eingedrückt ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer sich nur auf eine Hülsenumfangsseite erstreckenden Kerbung diese - im Querschnitt gesehen - einen halbkreisförmigen Verlauf (3) mit kleinerem Radius (r) als der Hülsenradius (R) und seit-
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entsprechend unverändert halbkreisförmig bleibt.