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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungsvorrichtung
mit einem Gehäuse und
mit einem Kontaktelement, das einerseits in einer Aufnahmeöffnung des
Gehäuses
sitzt und andererseits einen elektrischen Leiter kontaktiert, sowie ein
Verfahren zur Herstellung einer solchen elektrischen Verbindungsvorrichtung.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Leitung
mit mindestens einem elektrischen Leiter und mit einer solchen elektrischen
Verbindungsvorrichtung. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Solarmodul,
das mit wenigstens einer solchen Verbindungsvorrichtung verbunden
ist, sowie eine Solarmodulanordnung mit mehreren Solarmodulen, die
jeweils mit einer solchen Verbindungsvorrichtung verbunden sind.
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Ein
Solarmodul zur Erzeugung elektrischer Energie umfasst typischerweise
eine Schichtenanordnung, beispielsweise mit einer flächenartigen, vorderseitigen
Glasabdeckung und einer rückseitigen
Glasabdeckung, unter Bildung eines Zwischenraums zwischen den beiden
Glasschichten. Die einzelnen Solarzellen, die durch einen photovoltaischen Effekt
zur Erzeugung von elektrischer Energie beitragen, sind zwischen
diesen Schichten angeordnet und werden mit einem elektrischen Anschlusssystem
innerhalb der Schichtenanordnung untereinander verschaltet. Derartige
Solarpanels, bei denen Solarzellen unter einer Glasabdeckung angeordnet
sind, werden an bezüglich
der Sonnenstrahlung exponierten Stellen elektrisch zusammengeschaltet.
Aus Gründen
der Montage- und
Wartungsfreundlichkeit ist es günstig,
wenn für
das elektrische Zusammenschalten dafür vorgesehene spezielle Steckverbindungen
verwendet werden.
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In
diesem Zusammenhang sind Steckverbindungen für Solarmodule an ihrem üblichen
Einsatzort, beispielsweise auf dem Dach eines Hauses, Witterungs- und Umwelteinflüssen wie
Schnee, Regen, Frost oder Sonneneinstrahlung ausgesetzt und müssen diesen
Einflüssen über Jahre
standhalten. Hinzu kommen mechanische Belastungen bei der Montage und
Wartung oder mechanische Belastungen in Folge von Umwelteinflüssen, wie
zum Beispiel mechanische Zugbelastungen. Da insbesondere bei größerflächigen Feldern
von Solarpanels auch eine große Anzahl
von Steckverbindungen für
den elektrischen Anschluss der Solarpanels benötigt wird, müssen die einzelnen
Steckverbindungen nicht nur robust und zuverlässig sein, sondern auch kostengünstig.
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In
DE 103 24 079 A1 ist
ein Kabelverbinder eines Verkabelungssystems für Solarmodule beschrieben,
der das Verlegen von Kabeln in engen Räumen bei der Verbindung von
Solarzellenmodulen miteinander ermöglicht. Eine Mehrzahl von Solarzellenmodulen,
die Solarzellen aufweisen, welche in Baumaterialien eingebettet
sind, werden auf einer Basisplatte installiert. Ein positives Kabel
und ein negatives Kabel gehen von dem Solarzellenmodul aus. Ein
erster Verbinder ist mit einem Ende eines Kabels verbunden. Insbesondere
umfasst der erste Verbinder ein Gehäuse, welches ein Verbinderkörper ist, und
ein Plastikformteil, das ein vorderes Ende des Gehäuses abdeckt.
Das Gehäuse
des Verbinders weist einen Hohlraum auf, der es in longitudinaler Richtung
durchdringt, und einen Verbindungsanschluss, der aus Metall hergestellt,
in den Hohlraum eingefügt
und im Gehäuse
montiert ist. Hierbei dient das Plastikformteil zur Abdichtung der
Verbindungsstelle.
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In
DE 102 51 287 A1 ist
eine Verbindungsanordnung beschrieben, mit welcher wenigstens ein Leiter
eines ersten Kabels mit wenigstens einem Leiter eines zweiten Kabels
verbindbar ist, wobei wenigstens ein Stechelement mit einem Stechabschnitt quer
zu dem und in leitendem Kontakt in den Leiter des ersten Kabels
einstechbar ist.
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In
DE 200 08 163 U1 ist
ein Anschlusssystem für
mehrere elektrische Bauteile beschrieben, die mit Abstand zueinander
im Verlauf einer gemeinsamen, mindestens zwei gegeneinander isolierte
Leiter aufweisenden elektrischen Leitung an deren Leiter angeschlossen
sind, bei welcher im Verlauf der Leitung mit Abstand zueinander
erste Kupplungsteile aus Isoliermaterial angebracht sind, die zur
Aufnahme von mit den Bauteilen verbundenen, zweiten Kupplungsteilen
aus Isoliermaterial dienen, in denen elektrische Kontaktelemente
angebracht sind.
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In
DE 297 21 354 U1 ist
ein Steckverbinder für
elektrische Leiter beschrieben, der ein ein- oder mehrpoliges Gehäuse aus
Isolierstoff aufweist mit einem pro Pol darin anzuordnenden Schneidkontaktelement
und einem pro Pol in dem Gehäuse
einsteckbaren Druckstück
für die
isolationsdurchdringende Kontaktierung eines elektrischen Leiters
mit dem Schneidkontaktelement, wobei in dem Gehäuse und den Druckstücken Aussparungen
zur Aufnahme der elektrischen Leiter vorgesehen sind.
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JP 2005259507 A zeigt
einen elektrischen Verbinder, bei dem ein umspritztes Klemmteil
auf der zugeführten
Leitung zur Zugentlastung beiträgt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische
Verbindungsvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die
für eine vergleichsweise
schnelle und einfache Montage, insbesondere eines Solarpanels, geeignet
ist, und die außerdem
vergleichsweise kostengünstig
herstellbar ist. Außerdem
soll ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung einer solchen
elektrischen Verbindungsvorrichtung angegeben werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine elektrische Verbindungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und durch
ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsvorrichtung gemäß Patentanspruch
21. Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine elektrische Leitung
mit mindestens einer derartigen elektrischen Verbindungsvorrichtung
gemäß Patentanspruch
15. Außerdem
betrifft die Erfindung ein Solarmodul gemäß Patentanspruch 18, das mit
einer solchen Verbindungsvorrichtung verbunden ist, sowie eine Solarmodulanordnung
gemäß Patentanspruch
19 mit mehreren Solarmodulen, die jeweils mit einer solchen Verbindungsvorrichtung
verbunden sind.
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Die
elektrische Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung weist ein Gehäuse und
ein Kontaktelement auf, wobei ein erster Abschnitt des Kontaktelements
in einer Aufnahmeöffnung
des Gehäuses
sitzt, ein zweiter Abschnitt des Kontaktelements in einen Aufnahmekanal
des Gehäuses
ragt, der zur Aufnahme mindestens eines langgestreckten elektrischen
Leiters ausgebildet ist, und der zweite Abschnitt des Kontaktelements
zur Kontaktierung des elektrischen Leiters ausgebildet ist. Der
langgestreckte elektrische Leiter ist in dem Aufnahmekanal des Gehäuses aufgenommen
und ist durch das Kontaktelement kontaktiert. Wenigstens ein Teil
des Gehäuses
und wenigstens ein Teil des kontaktierten elektrischen Leiters sind
von einer gemeinsamen Hülle
aus nicht leitendem Material unter Formung eines einheitlichen Verbunds
umgeben.
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Zur
Herstellung einer solchen elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung
wird der elektrische Leiter zunächst
in dem Aufnahmekanal des Gehäuses
angeordnet. Der elektrische Leiter wird dann durch das Kontakelement
in dem zweiten Abschnitt des Kontaktelements kontaktiert. Im Anschluss
daran wird wenigstens ein Teil des Gehäuses und wenigstens ein Teil
des kontaktierten elektrischen Leiters mit der gemeinsamen Hülle aus
nicht leitendem Material umschlossen.
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Die
Erfindung bietet dabei den Vorteil, dass sich eine solche elektrische
Verbindungsvorrichtung vergleichsweise kostengünstig herstellen lässt. Außerdem ermöglicht eine
solche Verbindungsvorrichtung eine vergleichsweise schnelle und
einfache Montage insbesondere von Solarmodulen in einer relativ
hohen Anzahl, wobei diese Solarmodule beispielsweise über ein
entsprechendes Gegenkontaktelement mit dem Kontaktelement der elektrischen Verbindungsvorrichtung
verbunden werden können, wobei
in diesem Fall der langgestreckte elektrische Leiter beispielsweise
Teil einer Hin- oder Rückleitung des
oder der Solarmodule ist. Eine schnelle und einfache Montage lässt sich
insbesondere dann erzielen, wenn die Verbindungsvorrichtungen bereits
auf der entsprechenden elektrischen Leitung vorgesehen sind und
bereits in entsprechendem montiertem Zustand auf der elektrischen
Leitung geliefert werden, so dass das Baupersonal zur Montage der
Solarmodule lediglich das entsprechende Gegenkontaktelement mit
dem Kontaktelement einer Verbindungsvorrichtung auf der elektrischen
Leitung verbinden muss. Dadurch kann auch eine bessere Zuordnung
der Anschlüsse
am Solarmodul zu den entsprechenden Verbindungsvorrichtungen an
der elektrischen Leitung erreicht werden. Es ist vor allem gegenüber dem
bisherigen Vorgehen von Vorteil, wonach jeder Solarpanelanschluss
einzeln verschaltet wird oder eine Solarpanelanordnung in eigens
dafür vorgesehenen
Verteilerboxen gesammelt verschaltet wird. Demgegenüber können nach
dem Konzept der vorliegenden Erfindung die vorzusehenden Kabelverbinder
vermindert werden, indem eine elektrische Leitung zum Anschluss
von Solarmodulen verwendet wird, die hinsichtlich der Anzahl der
da rauf angeordneten Verbindungsvorrichtungen mit der Anzahl der anzuschließenden Solarmodule
abgestimmt ist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist wenigstens ein Teil des Gehäuses und
wenigstens ein Teil des kontaktierten elektrischen Leiters mit einem
gemeinsamen Kunststoffmaterial zur Bildung der Hülle umspritzt. Dadurch kann in
besonders wirksamer Weise die gemeinsame Hülle aus nicht leitendem Material
unter Formung eines einheitlichen Verbunds für die elektrische Verbindungsvorrichtung
geschaffen werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist der zweite Abschnitt des Kontaktelements derart
ausgebildet, dass er zur Kontaktierung in einen isolierten elektrischen
Leiter eindringen kann, insbesondere in diesen einstechen kann.
Beispielsweise ist das Kontaktelement als sogenannter Piercingkontakt
ausgebildet, der in einen isolierten elektrischen Leiter eindringen
kann, um diesen zu kontaktieren. Das Kontaktelement ist in diesem
Zusammenhang vorzugsweise als Kontaktstift ausgebildet, wobei der
zweite Abschnitt zur Kontaktierung des elektrischen Leiters als
Kontaktspitze ausgebildet ist.
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Der
langgestreckte elektrische Leiter wird insbesondere in einem im
Wesentlichen U-förmigen Aufnahmekanal
angeordnet, das heißt,
der Aufnahmekanal des Gehäuses
hat einen im Wesentlichen U-förmigen
Querschnitt, in welchem der kontaktierte elektrische Leiter zu liegen
kommt. Dadurch kann das Gehäuse
in einfacher Weise auf einem Kabel platziert werden, wobei mit dieser
Bewegung ein als Kontaktstift ausgebildetes Kontaktelement in den elektrischen
Leiter einstechen kann. Somit kann der langgestreckte elektrische
Leiter, insbesondere ein elektrisches Kabel, durch einfaches Aufsetzen
des Gehäuses
der Verbindungsvorrichtung von dem Kontaktelement der Verbindungsvorrichtung
kontaktiert werden.
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Das
Kontaktelement weist gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung einen dem zweiten Abschnitt gegenüberliegenden dritten Abschnitt
auf, der im Gehäuse
ausgerichtet ist, um ein Gegenkontaktelement zu kontaktieren. Dadurch kann
eine mit einem elektrischen Kabel kontaktierte Verbindungsvorrichtung
auf einfache Weise mit einem Gegenkontaktelement kon taktiert werden,
um beispielsweise eine Kontaktierung zu einem Solarmodul herzustellen.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der dritte Abschnitt
des Kontaktelements zusammen mit wenigstens einem Teil des Gehäuses der
Verbindungsvorrichtung als Steckverbindung zur Kontaktierung des
Gegenkontaktelements ausgebildet ist.
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Um
eine bessere Zuordnung zu gewährleisten,
ist die Steckverbindung vorzugsweise mit wenigstens einem Polarisierungselement
versehen, das mit einem entsprechenden Polarisierungselement des
Gegenkontaktelements zusammenwirkt. Beispielsweise ist das Polarisierungselement
in Form von Polarisierungsrippen ausgebildet, die mit korrespondierenden
Polarisierungsrippen des Gegenkontaktelements zusammenwirken. Damit
kann auf einfache Weise verhindert werden, dass ein Anschlusskabel
des Solarmoduls mit positiver Polarität über die Verbindungsvorrichtung
mit einer Versorgungsleitung mit negativer Polarität verbunden
wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist das Gehäuse
mit zwei unterschiedlichen Abschnitten ausgeführt, wobei ein erster Abschnitt
den Aufnahmekanal aufweist. Hierbei ist dieser erste Abschnitt des
Gehäuses
mit einem kleineren Durchmesser versehen als ein zweiter Abschnitt
des Gehäuses,
so dass sich beispielsweise ein stufenförmiger Versatz zwischen dem
ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt des Gehäuses ergibt.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn nur der erste Abschnitt
des Gehäuses
mit der gemeinsamen Hülle umspritzt
werden soll, so dass sich die dann ergebende Oberfläche des
umspritzten Materials an den Durchmesser des zweiten Abschnitts
angleichen kann. Damit kann vorteilhaft gewährleistet werden, dass sich
eine im Wesentlichen gleichförmige
Oberfläche
der Verbindungsvorrichtung ergibt. Um dies zu erreichen, ist der
zweite Abschnitt des Gehäuses
insbesondere derart ausgebildet, dass seine äußere Oberfläche im Wesentlichen bündig an
die äußere Oberfläche der
gemeinsamen Hülle
aus nicht leitendem Material, welche den ersten Abschnitt des Gehäuses umgibt,
angrenzt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist wenigstens ein Klemmelement vorgesehen, das auf
dem kontaktierten elektrischen Leiter aufgebracht ist und von der
gemeinsamen Hülle
aus nicht leitendem Material umgeben ist. Ein solches Klemmelement
wird vorzugsweise vor dem Umschließen des wenigstens einen Teiles
des Gehäuses
und des wenigstens einen Teiles des kontaktierten elektrischen Leiters
auf den elektrischen Leiter aufgebracht und nachfolgend von der
gemeinsamen Hülle
umschlossen, insbesondere umspritzt. Das Klemmelement weist vorzugsweise
eine derartige Materialbeschaffenheit auf, dass sich das Klemmelement
mit dem nicht leitenden Material der Hülle verbinden kann, so dass
sich ein insgesamt dichter Verbund um den elektrischen Leiter herum
bilden kann, der insbesondere für
eine Längswasserdichtigkeit
der Verbindungsvorrichtung sorgt und außerdem zu einer Zugentlastung
der Kontaktstelle beitragen kann.
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Das
Konzept der vorliegenden Erfindung bietet vor allem dann weitreichende
Vorteile, wenn nach der Herstellung die Verbindungsvorrichtung auf
einer elektrischen Leitung montiert und mit Teilen derselben umspritzt
ist, so dass man im Endeffekt eine elektrische Leitung mit mindestens
einer elektrischen Verbindungsvorrichtung erhält, bei der der elektrische
Leiter der elektrischen Leitung von dem Kontaktelement der Verbindungsvorrichtung
bereits kontaktiert ist. Insbesondere sind bevorzugt mehrere Verbindungsvorrichtungen
beabstandet voneinander entlang der elektrischen Leitung angeordnet,
insbesondere nach Art einer so genannten Daisy Chain. Das bedeutet,
die einzelnen Verbindungsvorrichtungen sind entlang der elektrischen
Leitung über
den elektrischen Leiter in Serie miteinander verbunden.
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Bei
einer derart ausgestalteten elektrischen Leitung handelt es sich
beispielsweise um eine sogenannte Endlos-Leitung, die am Montageort
entsprechend abgelängt
werden kann. Eine solche elektrische Leitung wird vorzugsweise zusammen
mit den Verbindungsvorrichtungen derart ausgestaltet, dass die elektrische
Leitung zusammen mit den Verbindungsvorrichtungen auf eine Kabeltrommel
aufwickelbar ist. in diesem Fall kann eine elektrische Versorgungsleitung
für eine
Solarpanelanordnung bereits mit montierten Verbindungsvorrichtungen
geliefert werden, so dass das Montagepersonal lediglich über ein
entsprechendes Gegenkontaktelement die jeweilige elektrische Verbindung
zwischen der elektrischen Leitung und dem jeweiligen Solarpanel
herstellen kann. Dies kann in Form einer einfachen Steckverbindung
vorgese hen sein, womit man eine vergleichsweise schnelle und einfache
Montage des elektrischen Anschlusssystems erreicht.
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Die
elektrische Verbindungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
sowie die elektrische Leitung, die mit mindestens einer solchen
Verbindungsvorrichtung versehen ist, können auf unterschiedlichste
Weise vielfältig
eingesetzt werden. Obgleich die vorliegende Erfindung vor dem Hintergrund der
elektrischen Verschaltung von Solarmodulen beschrieben wird, ist
sie keineswegs darauf beschränkt. Vielmehr
ist ein Einsatz einer erfindungsgemäßen elektrischen Verbindungsvorrichtung
auch bei allen anderen Anwendungen denkbar, bei denen eine elektrische
Verbindung zu einem langgestreckten elektrischen Leiter hergestellt
werden soll, um insbesondere eine elektrische Vorrichtung irgendeiner
Art mit dem langgestreckten elektrischen Leiter, beispielsweise
einem elektrischen Kabel, zu verbinden. Auch kann eine elektrische
Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung
mehrere Kontaktelemente vorsehen, um beispielsweise ein mehrpoliges
elektrisches Kabel zu kontaktieren.
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Weitere
vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchenangegeben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Figuren, die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, näher erläutert.
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1a zeigt
eine Seitenansicht eines minuskodierten Verbindergehäuses einer
Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung,
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1b zeigt
eine Schnittansicht des Gehäuses
gemäß 1a mit
eingebrachtem Kontaktelement;
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2 zeigt
eine steckgesichtsseitige Ansicht des Gehäuses gemäß 1 mit
sichtbarer Steckverbindungsanordnung zur Verbindung mit einem Gegenkontaktelement;
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3a zeigt
eine Seitenansicht eines pluskodierten Verbindergehäuses einer
Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung;
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3b zeigt
eine Schnittansicht des Gehäuses
gemäß 3a mit
eingebrachtem Kontaktelement;
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4 zeigt
eine Seitenansicht eines Kontaktelements gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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5a zeigt
eine Seitenansicht einer elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung vor dem Aufbringen der Kunststoffhülle;
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5b zeigt
eine Draufsicht auf die Verbindungsvorrichtung gemäß 5a;
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5c zeigt
eine Schnittansicht der Verbindungsvorrichtung gemäß 5a;
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6a zeigt
eine Seitenansicht einer vervollständigten Verbindungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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6b zeigt
eine Draufsicht auf die Verbindungsvorrichtung gemäß 6a;
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6c zeigt
eine Längsschnittansicht
der Verbindungsvorrichtung gemäß 6a;
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6d zeigt
eine Seitenansicht der Verbindungsvorrichtung gemäß 6a;
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7 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Teils eines Klemmelements gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zur Aufbringung auf ein elektrisches Kabel;
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8 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen
Leitung mit einer beispielhaften Anzahl von erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen;
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9 zeigt
eine schematische Darstellung einer beispielhaften Solarmodulanordnung
und von damit verbundenen elektrischen Anschlussleitungen mit erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen.
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1 zeigt in einer Seitenansicht (1a) und
in einer Schnittansicht ( 1b) eine
Ausführungsform
eines minuskodierten Gehäuses
einer elektrischen Verbindungsvorrichtung gemäß der Erfindung. Das minuskodierte
Gehäuse 11 weist
einen ersten Abschnitt 111 und einen zweiten Abschnitt 112 auf,
wobei der erste Abschnitt 111 des Gehäuses 11 einen kleineren
Außendurchmesser
aufweist als der zweite Abschnitt 112. In der vorliegenden
Ausführungsform
ist das Gehäuse 11 im
ersten Abschnitt 111 mit einem Außengewinde versehen, welches
für die
Funktion der vorliegenden Erfindung jedoch keine wesentliche Bedeutung
hat. Vielmehr handelt es sich bei dem Gehäuse 11 um ein Verbindergehäuse, das mit
einem vorhandenen Werkzeug gefertigt wird, das auch zur Herstellung
von anderen Verbindergehäusen
verwendet wird. Zur Vereinfachung der Fertigungsabläufe ist
auch in diesem Fall das Werkzeug so eingestellt, dass auch beim
Gehäuse 11 ein
Außengewinde
vorgesehen wird, obgleich für
die vorliegende Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung.
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Wie
insbesondere anhand von 1b erkennbar,
ist in dem Gehäuse 11 ein
Kontaktelement 2 vorgesehen, wobei ein erster Abschnitt 24 des
Kontaktelements 2 in einer Aufnahmeöffnung 18 des Gehäuses 11 sitzt,
so dass das Kontaktelement 2 in diesem Abschnitt im Gehäuse 11 in
radialer Richtung festgelegt ist. Das Kontaktelement 2 weist
einen Anschlag 22 auf, der mit einem Gegenanschlag 19 in der
Aufnahmeöffnung 18 des
Gehäuses
korrespondiert. Zur Montage des Kontaktelements 2 wird
das Kontaktelement in das Gehäuse 11 auf
Anschlag eingepresst, so dass der Anschlag 22 an dem Gegenanschlag 19 anliegt,
somit das Kontaktelement 2 in axialer Richtung festgelegt
ist.
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Ein
zweiter Abschnitt 21 des Kontaktelements 2 ragt
in einen Aufnahmekanal 3 des Gehäuses 11, der zur Aufnahme
wenigstens eines langgestreckten elektrischen Leiters ausgebildet
ist. Der Aufnahmekanal 3 des Gehäuses weist einen im Wesentlichen
U-förmigen
Querschnitt auf, in welchem der langgestreckte elektrische Leiter,
beispielsweise in Form eines elektrischen Kabels, zu liegen kommt. Der
zweite Abschnitt 21 des Kontaktelements 2 ragt in
den Aufnahmekanal 3, um den elektrischen Leiter in dem
Aufnahmekanal zu kontaktieren. Vorzugsweise ist der zweite Abschnitt 21 des
Kontaktelements 2 derart ausgebildet, dass er zur Kontaktierung
eines isolierten elektrischen Leiters geeignet ist, das heißt insbesondere
in einen solchen eindringen oder einstechen kann. Um dies zu erreichen,
ist das Kontaktelement 2 insbesondere als Kontaktstift
ausgebildet, wobei der zweite Abschnitt 21 als Kontaktspitze
ausgeformt ist, um in eine Isolierung eines elektrischen Leiters
einzudringen und um in den elektrischen Leiter selbst einzustechen.
Das Kontaktelement 2 ist somit als sogenannter Piercing-Kontakt
ausgeführt.
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Ein
dem zweiten Abschnitt 21 gegenüberliegender dritter Abschnitt 23 des
Kontaktelements 2 ist im Gehäuse ausgerichtet, um ein Gegenkontaktelement
zu kontaktieren, das in den vorliegenden Figuren der Einfachheit
halber nicht dargestellt ist. Insbesondere ist der dritte Abschnitt 23 des
Kontaktelements 2 zusammen mit einem Teil des Gehäuses 11 als
Steckverbindung 13 zur Kontaktierung des Gegenkontaktelements
ausgebildet. In diesem Zusammenhang zeigt 2 eine steckgesichtseitige
Ansicht des Gehäuses 11 gemäß 1a mit
sichtbarer Steckverbindungsanordnung 13 zur Verbindung
mit einem Gegenkontaktelement. Insbesondere aus 2 ist
erkennbar, dass die Steckverbindung zwei Polarisierungselemente
in Form von Polarisierungsrippen 15 aufweist, die mit entsprechenden
Polarisierungsrippen des Gegenkontaktelements zusammenwirken. Damit
ist sichergestellt, dass in das minuskodierte Gehäuse 11 nur
ein dafür
vorgesehener Stecker mit dem Gegenkontaktelement in die Steckverbindungsanordnung 13 eingesteckt
werden kann.
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In 3 sind eine Seitenansicht (3a) und
eine Schnittansicht (3b) eines pluskodierten Verbindergehäuses 12 dargestellt,
das im Wesentlichen gleich aufgebaut ist wie das zuvor beschriebene minuskodierte
Gehäuse 11.
Auch das pluskodierte Gehäuse 12 weist
einen ersten Abschnitt 121 und einen zweiten Abschnitt 122 auf,
die unterschiedliche Außendurchmesser
aufweisen. Das Kontaktelement 2, das gleich aufgebaut ist
wie das Kontaktelement 2 gemäß 1,
bildet zusammen mit einem Teil des Gehäuses 12 eine Steckverbindung 14 zur
Kontaktierung eines entsprechenden Gegenkontaktelements. Die Steckverbindungsanordnung 14 weist
gegenüber
der Steckverbindungsanordnung 13 unterschiedliche Polarisierungsrippen
auf, wie beispielsweise in der Draufsicht auf das Gehäuse 12 gemäß 5b dargestellt.
Auf diese Weise ist zuverlässig verhindert,
dass das entsprechende Gegenkontaktelement statt mit dem pluskodierten
Gehäuse 12 mit dem
minuskodierten Gehäuse 11 verbunden
wird. In letzterem Fall korrespondieren die jeweiligen Polarisierungsrippen
nicht miteinander, so dass sich das Gegenkontaktelement nicht in
die Steckverbindungsanordnung einschieben lässt. Im übrigen gleicht die Anordnung
des Gehäuses 12 der
Anordnung des Gehäuses 11 gemäß 1.
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4 zeigt
in diesem Zusammenhang eine größere Seitenansicht
eines Kontaktelements 2 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung, welches als Kontaktstift ausgebildet ist. Der Kontaktstift 2 eignet
sich als Piercing-Kontakt, indem die Kontaktspitze 21 derart
ausgebildet ist, dass sie in einen isolierten elektrischen Leiter
einstechen kann, um diesen zu kontaktieren. Der Anschlag 22 dient
zur axialen Festlegung des Kontaktelements 2 in dem jeweiligen Gehäuse. Der
Abschnitt 24 kommt in der Aufnahmeöffnung des Gehäuses zu
liegen und der Abschnitt 23 dient zur Kontaktierung eines
Gegenkontaktelements.
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In 5 ist ein Zwischenstadium einer Verbindungsvorrichtung
gemäß der Erfindung
im Zuge der Herstellung der Verbindungsvorrichtung gezeigt. Wie
anhand von 5a und 5c gezeigt,
ist der langgestreckte elektrische Leiter 5 in Form eines elektrischen
Kabels so in dem Aufnahmekanal 3 des Gehäuses 12 angeordnet,
dass der Kontaktstift 2 die Isolierung des Kabels 5 durchdrungen
hat und den innen liegenden elektrischen Leiter kontaktiert. Dies wird
durch Aufsetzen des Gehäuses 12,
wie anhand von 3 erläutert, auf
das Kabel 5 erreicht, wobei das Gehäuse 12 auf den Leiter 5 niedergedrückt wird,
so dass der Anschlag 22 des Kontaktelements 2 an
dem Gegenanschlag 19 des Gehäuses anliegt. Der U-förmige Aufnahmekanal 3 ist
im Wesentlichen auf den Durchmesser des Kabels 5 abgestimmt. Nachdem
das Kontaktelement 2 in das Gehäuse 12 auf Anschlag
eingepresst wurde und der Kontaktstift 2, der insbesondere
aus Kupfer gefertigt ist, in den elektrischen Leiter des Kabels 5 eingedrungen
ist, ist eine elektrische Verbindung zu dem Kabel 5 hergestellt. Über ein
entsprechendes Gegenkontaktelement, wie zuvor anhand von 1 und 3 beschrieben,
kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Kabel 5 und
einer elektrischen Vorrichtung, die mit dem Gegenkontaktelement
verbunden ist, hergestellt werden.
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Wie
insbesondere anhand von 5a und 5b dargestellt,
werden außerdem
beidseitig des Gehäuses 12 auf
dem Kabel 5 zwei Klemmelemente 4 in Form von Kabelklemmen
aufgebracht, die den Kabelmantel des Kabels 5 in diesem
Bereich etwas zusammendrücken
und somit eine formschlüssige Verbindung
herstellen. In 7 ist in diesem Zusammenhang
eine Ausführungsform
einer Kabelklemme 4 dargestellt, die mehrere Teile umfasst,
wobei in 7 lediglich der obere Teil 41 der
Kabelklemme 4 dargestellt ist. Die Kabelklemme 4 weist
Rippen 42 zum Eindrücken
in den Kabelmantel des Kabels 5 auf sowie eine Rastverbindung 43,
die mit einer korrespondierenden Rastverbindung an dem nicht dargestellten
unteren Teil der Kabelklemme 4 verrastet. Der untere Teil
der Kabelklemme 4 ist identisch zum oberen Teil 41 ausgebildet,
wobei die Rastverbindung 43 des unteren Teils mit der korrespondierenden
Rastverbindung 44 des oberen Teils verrastet.
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In 6 sind Ansichten einer vervollständigten
Verbindungsvorrichtung gemäß in der
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Grundprinzip der Anordnung
der elektrischen Verbindungsvorrichtung 1 auf dem Kabel 5 ist
hierbei unabhängig
davon, ob ein pluskodiertes Gehäuse 12 oder
ein minuskodiertes Gehäuse 11 verwendet
wird. Daher kann es sich bei dem Gehäuse der Verbindungsvorrichtung
sowohl um ein pluskodiertes Gehäuse 12 als
auch um ein minuskodiertes Gehäuse 11 handeln.
Die Draufsicht der 6b ist am Beispiel eines minuskodierten
Gehäuses 11 dargestellt. Nachdem
das Kabel 5 in dem Aufnahmekanal 3 des Verbindergehäuses angeordnet
ist und die Kabelklemmen 4 auf das Kabel 5 aufgebracht
sind (wie anhand von 5 erläutert),
wird der Abschnitt 111 des Gehäuses 11 bzw. der Abschnitt 121 des
Gehäuses 12 mit
einem Kunststoffmaterial 6 umspritzt, so dass dieser Teil
des Gehäuses
und ein entsprechender Teil des kontaktierten elektrischen Kabels 5 von
einer gemeinsamen Hülle 6 aus
nicht leitendem Kunststoffmaterial unter Formung eines einheitlichen
Verbunds umgeben sind. Das Gehäuse 11, 12 wird
durch die Hülle 6 auf
dem Kabel 5 festgelegt, fixiert und stabilisiert. Der jeweilige
zweite Abschnitt 112 des Gehäuses 11 bzw. 122 des
Gehäuses 12 ist
derart ausgebildet, dass deren äußere Oberfläche im Wesentlichen bündig an
die äußere Oberfläche der
gemeinsamen Hülle 6 aus
nicht leitendem Kunststoffmaterial angrenzt. Dies ist insbesondere
anhand der Schnittansicht der 6c näher dargestellt,
gemäß welcher die
endgültige
Ausformung des Hüllmaterials 6 dargestellt
ist. Auch die Kabelklemmen 4 werden von dem gemeinsamen
Hüllmaterial 6 umgeben,
und an den Endabschnitten des Hüllmaterials 6 werden Knickschutzelemente 7 für das kontaktierte
elektrische Kabel 5 ausgebildet, damit das Kabel 5 an
den beidseitigen Stellen, an denen das Hüllmaterial endet, nicht abknicken
kann. Die Knickschutzelemente 7 werden in an und für sich bekannter
Weise, wie in 6a und 6b dargestellt,
ausgeformt.
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Das
Hüllmaterial 6 weist
insbesondere, gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, thermoplastisches Elastomer (sogenanntes TPE) auf,
welches die für
den vorgesehenen Zweck gewünschten Eigenschaften
wie Flexibilität
und leichte Verarbeitbarkeit aufweist. Demgegenüber weisen die Verbindergehäuse 11 und 12 und
die Kabelklemmen 4 vorzugsweise Polycarbonat (PC) auf bzw.
sind daraus gefertigt, das ebenfalls im Spritzgussverfahren verarbeitbar
ist. Die Kombination der Materialien TPE und PC zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
weist vor allem den Vorteil auf, dass TPE vergleichsweise gut an
PC haftet. Dadurch kann eine gute Verbindung zwischen dem TPE-Material
der Hülle 6 und
dem PC-Material der Kabelklemmen 4 bzw. der Verbindergehäuse 11, 12 geschaffen werden.
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Mit
Bezug auf die Anordnung der Kabelklemmen 4 hat dies den
Vorteil, dass eine vergleichsweise gute Wasserdichtigkeit gegen
Eindringen von Längswasser
entlang des Kabels 5 hergestellt werden kann. Denn zum
einen wird der Kabelmantel des Kabels 5 durch die Kabelklemmen 4 etwas
eingedrückt, so
dass an dieser Stelle Wasserdichtigkeit hergestellt werden kann,
zum anderen trägt
die Haftung zwischen PC und TPE dazu bei, dass auch zwischen Hüllmaterial 6 und
Kabelklemmen 4 eine gute Wasserdichtigkeit hergestellt
wird. Dies gilt gleichfalls für die
Verbindung zwischen Verbindergehäuse 11, 12 und
dem Hüllmaterial 6.
Damit wird eine im Wesentlichen dichte Verbindungsvorrichtung 1 hergestellt, und
zwar unabhängig
vom Material des verwendeten Kabels 5. Zusätzlich dienen
die Kabelklemmen 4 der mechanischen Zugentlastung der Kontaktierungsstelle,
an der das Kontaktelement 2 in das elektrische Kabel 5 einsticht,
wobei eine Lastverteilung über
die Kabelklemmen 4 und das Hüllmaterial 6 vergleichsweise
gleichmäßig an mehreren
Stellen erreicht werden kann.
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In 8 ist
eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen
Leitung dargestellt, bei der eine beispielhafte Anzahl von erfindungsgemäßen elektrischen
Verbindungsvorrichtungen 1 vorgesehen ist. Gemäß der Ausführungsform
nach 8 sind mehrere Verbindungsvorrichtungen 1 in
Form von sogenannten T-Verbindern entlang der elektrischen Leitung 5 angeordnet,
insbesondere nach Art einer sogenannten Daisy Chain. Die T-Verbinder 1 weisen
beispielsweise einen regelmäßigen Abstand
B1 auf. Bei der elektrischen Leitung 5 kann es sich beispielsweise
um ein endlos gefertigtes Kabel handeln, das zusammen mit den T-Verbindern 1 auf
eine Kabeltrommel aufwickelbar ist. Am Montageort kann das Kabel 5 dann
auf entsprechende Abschnitte abgelängt werden, so dass am Montageort
ein elektrisches Kabel mit bereits daran vorgesehenen T-Verbindern
vorhanden ist. Nach Verlegung des Kabels 5 muss daher lediglich
ein entsprechendes Gegenkontaktelement in die T-Verbinder 1 eingeführt werden,
wie zuvor bereits eingehender beschrieben. Dadurch kann eine vergleichsweise
schnelle und einfache Montage bei Anschluss einer elektrischen Vorrichtung
an das Kabel 5 erreicht werden.
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In 9 ist
eine schematische Darstellung einer beispielhaften Solarmodulanordnung
und von damit verbundenen elektrischen Anschlussleitungen mit erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen gezeigt.
Die Solarmodulanordnung 300 weist mehrere Solarmodule 31 bis 34 auf,
die mit einem externen elektrischen Anschlusssystem verschaltet
sind. Zum externen elektrischen Verbinden weisen die Solarmodule 31 bis 34 jeweils
elektrische Anschlüsse 36 auf,
die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Anschlussdosen ausgeführt
sind, die beispielsweise an der rückseitigen Glasabdeckung eines
Solarmoduls angebracht ist. Über
Solaranschlusskabel 37 und 38 werden die jeweiligen
Solarmo dule 31 bis 34 mit einem Kabel 501 bzw.
einem Kabel 502 verbunden. Das Kabel 501 weist
minuskodierte T-Verteiler 101 auf, während das Kabel 502 pluskodierte
T-Verteiler 102 aufweist, gemäß dem Aufbau wie vorstehend
erläutert.
Die T-Verteiler sind auf der jeweiligen Leitung 501 bzw. 502 in
einem Abstand B1 (8) angeordnet, der mit der Länge bzw.
Breite der Solarmodule korrespondiert, so dass die Kabel 501/502 an
jedem der Solarmodule 31 bis 34 jeweils wenigstens
einen T-Verteiler zur Verfügung
stellen. Vorzugsweise beträgt
der Abstand B1 der T-Verteiler dem Mittelabstand B2 zwischen zwei
der Solarmodule 31 bis 34. Dies weist den Vorteil
auf, dass eine leichte Zuordnung zwischen den T-Verbindern und dem
jeweiligen Solarmodul hergestellt werden kann. Die Kabel 501 bzw. 502 können am
Montageort der Solarmodule verlegt werden, wobei die Solarmodule
mit den Leitungen 501 und 502 einfach durch Schließen der
jeweiligen Steckverbindung am jeweiligen T-Verbinder verbunden werden
können.