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Die Erfindung betrifft ein Ausfallsicherungselement zur unverlierbaren Montage einer Schraube an einem Kabelschuh, eine entsprechende Anordnung mit einer Schraube, einem Kabelschuh und einem Ausfallsicherungselement, sowie ein Verfahren zur unverlierbaren Montage der Schraube an einem Kabelschuh.
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Für zahlreiche Anwendungen ist es erforderlich, Schrauben und Befestigungselemente unverlierbar miteinander zu verbinden, um z.B. deren Anbringung in einer Serienfertigung zu Erleichtern und zu Beschleunigen. Zum anderen wird dadurch gewährleistet, dass Einzelteile nicht verloren gehen oder in andere Maschinenteile fallen. Dies ist insbesondere auch für die Befestigung von einer Schraube an einem Kabelschuhe relevant, die zur Befestigung von Leitern an einem elektrischen Kontakt dienen.
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Die
DE 103 10 164 A1 beschreibt einen Kabelschuh mit einer an dem Kabelschuh unverlierbar gehaltenen Befestigungsschraube zum Befestigen des Kabelschuhs an einem elektrischen Kontakt. Die Befestigungsschraube ist dabei in eine Befestigungsöffnung des Kabelschuhs eingeführt und wird an einem gewindefreien, an einem an den Schraubenkopf anschließendem Halteabschnitt der Befestigungsschraube durch einen Wulst des Kabelschuhs gehalten, der in einen Ringspalt zwischen Befestigungsöffnung und Halteabschnitt der Befestigungsschraube hineinragt. Der Wulst wird nach dem Einsetzen der Befestigungsschraube in die Befestigungsöffnung gebildet, indem ein an der Unterseite des Schraubenkopfs angeordnetes Prägeelement bei Andruck des Kabelschuhs den Randbereich des Abschnitts, der die Befestigungsöffnung des Kabelschuhs bildet, zu einem Wulst ausformt.
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Dies hat den Nachteil, dass lediglich eine entsprechende Befestigungsschraube mit Prägeelement, nicht aber eine beliebige, handelsübliche Schraube verwendet werden kann. Ebenso muss der Kabelschuh mit einem entsprechend gewählten Durchmesser und aus entsprechend formbarem Material verwendet werden. Dies kann bei einer Serienfertigung mit großer Stückzahl von Vorteil sein, ist aber bei der Montage kleinerer Stückzahlen oder von Einzelstücken mit unterschiedlichen Schraubengrößen mit einer aufwendigen Lagerhaltung und höheren Kosten verbunden.
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Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Ausfallsicherungselement bzw. eine Anordnung und ein Verfahren zur unverlierbaren Montage einer Schraube und einem Kabelschuh zu schaffen, mit der beliebige handelsübliche Schrauben und Kabelschuhe unverlierbar aneinander verbunden werden können.
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Die Erfindung wird durch das erfindungsgemäße Ausfallsicherungselement gemäß Anspruch 1, eine Anordnung gemäß Anspruch 8 sowie ein Verfahren zur unverlierbaren Montage einer Schraube an einem Kabelschuh gemäß Anspruch 13, gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Ausfallsicherungselements, der Anordnung und des Verfahrens dargestellt.
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Das Ausfallsicherungselement zur unverlierbaren Montage einer Schraube an einem Kabelschuh umfasst ein Halteelement zur unverlierbaren Aufnahme einer Schraube, wobei am Halteelement eine sich nach radial außen erstreckende Zunge ausgebildet ist. Das flache ausgebildete Ausfallsicherungselement kann somit mit der Zunge an einer Leiteraufnahme des Kabelschuhs eingesteckt und zusammen mit einem zu befestigenden Leiter fest und unlösbar mit dem Kabelschuh verbunden werden. Das Halteelement ist so ausgebildet, dass eine Schraube darin unverlierbar gehalten werden kann. Somit ist durch das Ausfallsicherungselement jede beliebige Schraube an jeden in der Größe passenden Kabelschuh unverlierbar montierbar. Eine spezielle Ausformung des Kabelschuhs und/oder der Schraube sind in diesem Fall nicht notwendig.
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Vorteilhaft ist es, wenn ein Übergangsbereich zwischen dem Halteelement und der Zunge ausgebildet ist und dieser Übergangsbereich breiter als die Zunge geformt ist. Ein solcher Übergangsbereich weist eine höhere Biegesteifigkeit als die Zunge auf und hält das Ausfallsicherungselement in der gewünschten Position und verhindert ein Abbrechen der Zunge vom Halteelement durch häufiges hin und her biegen.
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Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn das Halteelement eine Befestigungsöffnung zur Aufnahme einer Schraube aufweist und die minimale lichte Weite durch den Mittelpunkt der Ausnehmung größer als ein Kerndurchmesser der Schraube und kleiner als ein Außendurchmesser des Schraubengewindes ist. Ebenfalls von Vorteil ist es, wenn die Dicke des Halteelements kleiner als die Höhe des Gewindegangs der Schraube ist. Dies ermöglicht das Einbringen der Schraube in die Befestigungsöffnung des Halteelements, z.B. durch das Eingreifen des Halteelements in das Schraubengewinde, ohne nennenswerten Kraftaufwand.
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Dazu ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Befestigungsöffnung über den Umfang verteilt mindestens zwei nach innen weisenden Nasen aufweist. Durch die Nasen wird einfach die benötigte minimale innere Weite der Befestigungsöffnung erreicht. Gleichzeitig bleibt genügend Freiraum zwischen den Nasen um ein Verbiegen oder Verwinden des Halteelements beim Eindrehen in das Schraubengewinde zu verhindern. Besteht das Halteelement aus einem elastischen Material können die Nasen des Halteelements durch Druck so verformt werden, dass die Schraube auch in die Befestigungsöffnung mittels Druck eingeführt werden kann.
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Vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn das Ausfallsicherungselement aus einem verzinnbaren und/oder verzinnten Werkstoff und/oder aus einem kupferenthaltenden Werkstoff und/oder einer Kupferlegierung ist. Diese Materialien sind mechanisch einfach bearbeitbar, können auch in geringer Dicke hergestellt werden und sind biegsam bzw. federnd trotz einer hohen Festigkeit. Daneben sind diese Materialien elektrisch leitend und mit den üblichen Werkstoffen für elektrische Leiter gut verträglich. Somit ist ein Ausfallsicherungselement aus diesen Werkstoffen besonders vorteilhaft an die mechanischen Anforderungen sowie an die elektrische Leitfähigkeit des Kabelschuhs und des zu befestigenden Leiters angepasst.
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Die Aufgabe wird ebenso durch eine Anordnung zur unverlierbaren Montage einer Schraube an einem Kabelschuh gelöst, die eine Schraube, einen Kabelschuh und ein Ausfallsicherungselement umfasst, wobei das Ausfallsicherungselement eine sich nach radial außen erstreckende Zunge aufweist und die Zunge mit dem Kabelschuh und einem zu befestigenden Leiter verbunden ist. Die genannte Anordnung kann jede beliebige handelsübliche Schraube sowie einen handelsüblichen Kabelschuh der entsprechenden Größe umfassen und ermöglicht die unverlierbare Montage der Schraube am Kabelschuh, ohne die Schraube und/oder den Kabelschuh verändern zu müssen.
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Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn eine Leiteraufnahme des Kabelschuhs, an der einem Kontaktelement des Kabelschuhs, das zur Aufnahme einer Schraube ausgebildet ist, zugewandten Seite offen, insbesondere laschenförmig oder hülsenförmig, ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, die Zunge des Ausfallsicherungselements vom Kontaktelement des Kabelschuhs aus in die Leiteraufnahme einzuführen und gleichzeitig das Halteelement des Ausfallsicherungselements zentriert über dem Kontaktelement des Kabelschuhs zu platzieren. Die Zunge des Ausfallsicherungselements kann daraufhin mit einem zu verbindenden Leiter und der Leiteraufnahme fest verbunden werden. Eine zusätzliche separate Befestigung des Ausfallsicherungselements am Kabelschuh ist nicht notwendig.
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Bei einem entsprechendem Verfahren zur unverlierbaren Montage einer Schraube an einem Kabelschuh mit einer Schraube, einem Kabelschuh, einem im Kabelschuh zu befestigenden Leiter und einem Ausfallsicherungselement mit einem Halteelement und einer Zunge wird die Zunge des Ausfallsicherungselements in eine Leiteraufnahme des Kabelschuhs eingelegt, die Befestigungsöffnung des Ausfallsicherungselements mit der Öffnung des Kabelschuhs zur Deckung gebracht und der zu befestigende Leiter in die Leiteraufnahme des Kabelschuhs eingelegt. Danach werden die Zunge und der Leiter mit der Leiteraufnahme durch ein kraft- und/oder ein formschlüssiges Verfahren fest miteinander verbunden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verbindung durch Crimpen und/oder Pressen ausgeführt wird. Da Kabelschuhe herkömmlicherweise entweder einen Crimpverschluss oder eine Hülse als Leiteraufnahme besitzen, kann somit durch den üblichen Verbindungsprozess auch das Ausfallsicherungselement gehalten werden. Es ist kein zusätzlicher Verfahrensschritt dazu notwendig.
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Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Ausfallsicherungselements sowie der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt und werden anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausfallsicherungselements in Draufsicht;
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausfallsicherungselements in Draufsicht;
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ausfallsicherungselements in Draufsicht;
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4 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Ausfallsicherungselements bei der Montage an einer Schraube in seitlicher Schnittansicht;
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5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung aus Kabelschuh und Ausfallsicherungselement als Einzelteile;
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6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung nach dem Einlegen des Ausfallsicherungselements in den Kabelschuh in Draufsicht und
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7 eine erfindungsgemäße Anordnung mit Schraube, montiert an einen elektrischen Kontakt, in seitlicher Schnittansicht.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Ausfallsicherungselement 10 mit einem scheibenförmig ausgebildeten Halteelement 11 sowie einer sich radial nach außen erstreckenden Zunge 12. Die Zunge 12 ist beispielsweise als flaches, schmales, längliches Rechteck ausgeformt, sodass die Zunge 12 zusätzlich zu einem zu befestigenden Leiter in eine Leiteraufnahme 52 eines Kabelschuhs 50, 61 einlegbar ist. Siehe hierzu auch 5 und 6.
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Die Außenkontur 15 des Halteelements 11 ist der Größe und Form des Kabelschuhs 50, 61 angepasst und beispielsweise rund ausgebildet. Das Halteelement 11 weist eine Befestigungsöffnung 13 auf, durch die eine Schraube hindurchgeführt wird. Die Innenkontur 14 des Halteelements 11 weist mindestens zwei Nasen 17 auf, die in die Befestigungsöffnung 13 hineinragen. Die minimale lichte Weite 16, die hier durch den Abstand zwischen den gegenüberliegenden nach innen ragenden Nasen 17 gegeben ist, ist kleiner als ein Gewindeaußendurchmesser 42 der einzuführenden Schraube, jedoch größer als ein Kerndurchmesser 43 der Schraube. Siehe dazu auch 4 und 7.
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Die in 1 dargestellte Innenkontur 14 weist beispielsweise vier nach innen weisende Nasen mit bogenförmiger Kontur auf. Diese bogenförmigen Nasen haben umfänglich viel Kontakt mit einem Gewinde, sodass sich eine Schraube beim Eindrehen in die Befestigungsöffnung 13 sehr gut selbst zentriert und besonders gut gehalten wird.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel 20 eines Ausfallsicherungselements mit einer Innenkontur 14 mit drei nach innen gerichteten Nasen 22 mit flacher Kontur. Das Halteelement 11 weist hier eine ovale Außenkontur 15 auf. Daneben sind auch eckige Außenkonturen oder abgerundete Außenkonturen möglich.
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Zwischen Halteelement 11 und Zunge 12 ist ein Übergangsbereich 21 ausgebildet, der breiter als die Zunge 12 ist. Die Form des Übergangsbereichs 21 kann neben einer etwa rechteckigen Form wie in 2 dargestellt, auch trapezförmig zum Halteelement 11 aufgeweitet sein, siehe 3. Der Übergangsbereich 21 sorgt für eine höhere Steifigkeit, sodass das Ausfallsicherungselement 20, 30 in einer gewünschten Position bleibt. Außerdem wird ein Durchbrechen, insbesondere in diesem Übergangsbereich, z.B. bei mehrfachem Biegen des Halteelements, verringert.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel 30 eines Ausfallsicherungselements dargestellt, dessen Befestigungsöffnung 13 eine ovale Innenkontur 14 aufweist. Die minimale lichte Weite 16 ist hier durch die Länge der Nebenachse der Ellipse. Die elliptische Form ist hier übertrieben dargestellt. Es reicht aus, wenn die elliptische Form der Innenkontur 14 nur leicht von einem Kreis abweicht. Da beim Eindrehen einer Schraube in die ovalen Befestigungsöffnung 13 in Richtung der Hauptachse Freiräume 31 zum einzudrehenden Schraubengewinde vorhanden sind, kann die Schraube leicht in das Halteelement 11 eingedreht werden.
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Das Ausfallsicherungselement 10, 20, 30 ist elektrisch leitend und bevorzugt aus einem biegsamen Material und kann durch beispielsweise Stanzen oder Laserschneiden hergestellt werden. Das Ausfallsicherungselement 10, 20, 30 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet.
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4 stellt eine Detailansicht eines Ausfallsicherungselements 10 an einer Schraube 47 dar. Das Halteelement 11 des Ausfallsicherungselements 10 greift hier in einen Gewindegang des Schraubengewindes 41 ein. Die minimale lichte Weite 16 der Befestigungsöffnung 13 ist dabei größer als ein Kerndurchmesser 43 der Schraube 47 und kleiner als der Gewindeaußendurchmesser 42. Die Dicke 18 des Halteelements 11 ist dabei geringer als die Höhe des Gewindegangs 44, sodass die Schraube 47 ohne nennenswerten Kraftaufwand eindrehbar ist.
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5 zeigt nun einen Kabelschuh 50 sowie ein Ausfallsicherungselement 20. Der Kabelschuh 50 weist ein Kontaktelement 55 sowie eine Leiteraufnahme 52 auf, die hier als Hülse 53 ausgebildet ist. Das Kontaktelement 55 besitzt eine Ausnehmung 51 mit einem Durchmesser 56, der größer ist als der Gewindeaußendurchmesser 42 einer einzuführenden zu haltenden Schraube ist.
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Die Außenkontur 15 des Ausfallsicherungselements 20 entspricht in etwa der Größe des Kontaktelements 55. Die Abmessungen der Zunge 12 des Ausfallsicherungselements 10 sind an die Höhe, Breite und Länge der Leiteraufnahme 52 des Kabelschuhs 50 angepasst. Leiteraufnahmen 52 mit geringem Durchmesser erfordern somit ein Ausfallsicherungselement 20 mit sehr schmaler Zunge 12. Die Innenkontur 14 des Ausfallsicherungselements 20 sowie der Durchmesser 56 der Ausnehmung 51 sind dem Gewindeaußendurchmesser der zu befestigenden Schraube angepasst.
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Bevorzugt ist das Ausfallsicherungselements 20 aus dem gleichen Werkstoff wie der Kabelschuhs 50, sodass beide Komponenten 20, 50 eine gleiche Oberflächenbeschaffenheit aufweisen. Beide Werkstoffe haben dadurch das gleiche elektrochemische Spannungspotential und es besteht eine geringe Gefahr der Korrosion. Handelsübliche Kabelschuhe sind in der Regel aus Kupfer und verzinnt. Daher eignen sich für das Ausfallsicherungselement 20 insbesondere verzinnbare oder verzinnte Materialien aus Kupfer oder Kupferlegierungen wie z.B. Messing oder Bronze. Prinzipiell ist als Werkstoff für das Ausfallsicherungselement 20 auch ein Kunststoff, der entweder verzinnt oder auch nicht verzinnt ist, möglich.
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6 zeigt nun eine Anordnung 60 aus einem Kabelschuh 61 und ein Ausfallsicherungselement 20 im montierten Zustand. Der Kabelschuh 61 weist eine Leiteraufnahme 52 in Form eines Crimpverschlusses 62 auf. Der Crimpverschluss 62 besteht aus zwei Laschen, die eine offene Hülse bilden und durch Vercrimpen einen eingelegten Leiter, hier nicht dargestellt, sowie die Zunge 12 fest und bevorzugt nicht lösbar mit dem Kabelschuh verbinden. Dazu wird die Zunge 12 des Ausfallsicherungselements 20 in die Leiteraufnahme 52 des Kabelschuhs 61 eingeschoben und die Befestigungsöffnung 13 des Ausfallsicherungselements mit der Ausnehmung 51 des Kabelschuhs zur Deckung gebracht. Die zu befestigende Schraube wird nun in das Halteelement das Ausfallsicherungselement 10 eingedreht und durchgreift weiter die Ausnehmung 51 des Kabelschuhs. Die Leiteraufnahme 52 kann zusätzlich z.B. durch einen Schrumpfschlauch isoliert werden.
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7 zeigt eine Anordnung 70 aus Kabelschuh 50 mit Leiteraufnahme 52 und einem darin befestigten Leiter 71 und ein Ausfallsicherungselement 10, das mit einer Schraube 47 an einem elektrischen Kontakt 72 fixiert ist. Die Schraube 47 weist vorteilhafterweise einen gewindefreien Bereich 49 auf. Der Durchmesser 45 des gewindefreien Bereichs 49 ist kleiner als die minimale lichte Weite 16 des Ausfallsicherungselements 10 sowie der Ausnehmung 51 des Kabelschuhs und entspricht beispielsweise dem Kerndurchmesser 43 der Schraube. Mit dem Eindrehen der Schraube 47 in einen elektrischen Kontakt 72 drückt der Schraubenkopf 48 die Anordnung 70 auf den elektrischen Kontakt 72. Der Kabelschuh 50 ist aus einem leitfähigen Material und stellt somit einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen Leiter 71 und elektrischem Kontakt 72 her.
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Alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale können im Rahmen der Erfindung vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann die Zunge 12 z.B. in der Leiteraufnahme 52 enden oder eine Länge aufweisen, die über die Leiteraufnahme hinausragt. Die Zunge 12 kann statt einem flachen Querschnitt einen runden Querschnitt aufweisen. Es kann ebenso eine Schraube 47 mit einem Gewinde, das bis zum Schraubenkopf 48 reicht und somit keinen gewindefreien Bereich 49 aufweist, unverlierbar durch die Anordnung 60 gehalten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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