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Die Offenbarung betrifft eine Klemmeinrichtung für eine Kabelanordnung, eine Kabelanordnung sowie ein Verfahren zum Montieren einer Kabelanordnung.
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Im Stand der Technik ist es bekannt, dass Kabelanordnungen, die einen elektrischen Strom leiten, in bestimmten Anwendungsfällen gekühlt werden müssen. Hierfür sind Lösungen am Markt erhältlich, bei denen eine Kühlleitung, die ein Kühlfluid leitet, in die Kabelanordnung integriert ist und sich entlang einer elektrischen Leiteranordnung erstreckt.
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Typischerweise weisen derartige Kabelanordnung ein erstes axiales Ende auf, mit dem sie an eine Ausgangsvorrichtung gekoppelt sind (zum Beispiel an eine Stromversorgungseinrichtung). Ferner können die Kabelanordnungen ein zweites axiales Ende aufweisen, das einen Anschlussbereich an eine externe Vorrichtung umfasst, zum Beispiel um eine darin befindlichen Batterieeinheit elektrisch zu laden. Nahe des Anschlussbereichs zur externen Vorrichtung oder unmittelbar in diesem Anschlussbereich ist es in der Regel erforderlich, den Kühlmittelfluss umzukehren und diesen wieder in Richtung des ersten axialen Endes zurückzuführen. Hierfür muss die Kühlleitung an der elektrischen Leiteranordnung vorbeigeführt werden, sodass diese sich bildlich gesprochen kreuzen können. Es versteht sich, dass sämtliche der vorstehenden Merkmale im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ebenfalls vorgesehen sein können.
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Dokumente
US 2016/0200206 A1 beschreibt ein Ladekabel mit einem Anschluss, einem Anschlussgehäuse, einem Kabel und einer Kühlleitung. Das Kabel bildet eine Verbindung zwischen dem Anschluss und einer nicht gezeigten Ladeeinrichtung, und bringt die Kühlleitung sowie zumindest eine elektrische Leitung unter.
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US 6,396,241 B1 beschreibt eine induktive Ladekupplung, an dem ein Kabel gesichert ist. Das Kabel weist einen Außenmantel auf, in dem sich eine Elektromagnetische-Interferenz--Abschirmung befindet, die durch einen Metallkragen und eine Klammer fixiert ist. Elektrische Leiter und fluidführende Leitungen des Kabels erstrecken sich in einem Inneren der Ladekupplung und sind leitend sowie abgedichtet mit entsprechenden Ansätzen einer Wandlerspule verbunden.
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DE 10 2015 117 508 A1 beschreibt ein Kabel mit einem Ende und einem anderen Ende, das mit einer Ladestation bzw. mit einem Steckverbinderteil in Form eines Ladesteckers verbunden ist. Das Kabel weist einen Kabelschlauch auf, in dem Leitungsadern und eine Fluidleitung eingefasst sind. Die Fluidleitung erstreckt sich von der Ladestation bis in den Bereich des dem Steckverbinderteil zugeordneten Ende des Kabelschlauches und endet vor dem Steckverbinderteil. Über die Fluidleitung wird ein Fluid in Flussrichtung von Seiten der Ladestation aus zugeführt und tritt an einer Austrittsöffnung an einem Ende der Fluidleitung aus und in einen Schlauchinnenraum des Kabelschlauchs ein. Das Fluid strömt dann innerhalb des Schlauchinnenraums zurück in Flussrichtung hin zu dem der Ladestation zugewandten Ende des Kabels, um auf dem Weg die Leitungsadern zu umströmen und Wärme an den Leitungsadern aufzunehmen.
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US 2,549,264 A beschreibt, dass ein verjüngter Endabschnitt eines Hohlleiters in eine verjüngte Öffnung eines Koppelelements. Eine Spannmutter weist einen Körperabschnitt mit einem Innengewinde auf, das mit einem Gewinde des Koppelelements eingreifbar ist. Durch ein Anziehen greift die Spannmutter über eine Schulter zunächst in einen Spaltring ein, der an einem Außenumfang des Hohlleiters angebracht ist, und drängt anschließend das verjüngte Ende des Hohlleiters in einen festen Kontakt mit der verjüngten Öffnung des Koppelelements.
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Das Ausbilden der Kühlleitung zwecks Umkehrung des Kühlmittelflusses erfordert bei den bisherigen Lösungen oftmals umfangreiche Schritte während der Montage, die zudem nur unter Zuhilfenahme zusätzlicher Werkzeuge bewerkstelligbar sind. Ferner sind die bisherigen Lösungen nur begrenzt demontierbar, sodass im Fehlerfall oftmals die gesamte Kabelanordnung oder zumindest dessen Anschlussbereich ausgetauscht werden muss. Dies mindert entsprechend die Wirtschaftlichkeit der bisherigen Lösungen.
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Es ist daher eine Lösung anzugeben, die sich durch eine verbesserte Montagefreundlichkeit und Wirtschaftlichkeit auszeichnet.
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Hierfür wird eine Klemmeinrichtung für eine Kabelanordnung bereitgestellt, wobei die Kabelanordnung umfasst: wenigstens einen Anschlussbereich zum Anschließen der Kabelanordnung an eine externe Vorrichtung, wenigstens eine elektrische Leiteranordnung, die sich entlang einer Längsachse der Kabelanordnung erstreckt, und wenigstens eine Kühlleitung, die dazu ausgebildet ist, ein Kühlfluid zu führen. Die Kabelanordnung kann allgemein langgestreckt ausgebildet sein und, optional, zumindest abschnittsweise oder überwiegend einen gerundeten oder kreisrunden Querschnitt aufweisen. Sofern nicht anders angegeben oder ersichtlich, können sich im Rahmen der vorliegenden Offenbarung die Begriffe „axial“, „radial“ sowie Bezugnahmen auf den Umfang oder eine Umfangsrichtung auf die Längsachse der Kabelanordnung beziehen. Der Umfang kann sich dabei um die Längsachse erstrecken oder in einer senkrecht zu der Längsachse verlaufenen Querschnittsebene.
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Die Kabelanordnung kann eine Außenhülle oder, anders ausgedrückt, einen Außenmantel umfassen, beispielsweise in Form einer Außenisolation oder eines Außenschlauches. Die elektrische Leiteranordnung und/oder die Kühlleitung können sich zumindest abschnittsweise durch diese Außenhülle erstrecken, insbesondere entlang der Längsachse. Die elektrische Leiteranordnung kann wenigstens eine elektrisch leitende Ader umfassen, die zum Beispiel ein metallisches Material umfassen kann. Die Ader und/oder die Leiteranordnung als solche können zumindest abschnittsweise durch ein elektrisch isolierendes Material umgeben sein. Die Kühlleitung kann einzelne Kühlkanäle oder einzelne fluidisch leitende Abschnitte umfassen. Diese können miteinander fluidleitend verbunden und beispielsweise durch Bohrungen, Schlauchabschnitte oder dergleichen gebildet sein. Gemäß einer Variante wird die Kühlleitung zumindest abschnittsweise unmittelbar durch die Außenhülle der Kabelanordnung begrenzt und/oder ist in dieser zumindest abschnittsweise ausgeformt.
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Die Kühlleitung kann sich ebenfalls zumindest abschnittsweise entlang der Längsachse der Kabelanordnung erstrecken. Allgemein kann die Kühlleitung dazu ausgebildet sein, dass Kühlfluid derart zu führen, dass dieses nicht in Kontakt mit der elektrischen Leiteranordnung tritt. Gemäß einer Variante wird das Kühlfluid beim Leiten durch die Kühlleitung von der Umgebung räumlich und/oder fluidisch isoliert. Anders ausgedrückt kann vorgesehen sein, dass das Kühlfluid beim Leiten durch die Kühlleitung nicht mit der Umgebung in Kontakt tritt und/oder in der Kühlleitung gehalten wird. Dies ermöglicht das Verwenden eines elektrisch leitenden Kühlfluids wie Wasser oder Öl.
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Die Kabelanordnung kann ein erstes axiales Ende oder, anders ausgedrückt, einen Versorgungsanschlussbereich aufweisen, mit dem sie mit Strom- und/oder Kühlfluidversorgungseinrichtungen koppelbar ist. Hierfür können geeignete Steckereinrichtungen oder Verbindungsbereiche zu dauerhaften Kopplung an der Kabelanordnung vorgesehen sein. Die Kühlleitung kann sich ausgehend von einem entsprechenden Versorgungsanschlussbereich entlang der Längsachse der Kabelanordnung in Richtung des Anschlussbereichs zur externen Vorrichtung erstrecken und, optional, nach einem Umkehren des Kühlmittelflusses wieder in Richtung des Versorgungsanschlussbereichs verlaufen.
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Der Anschlussbereich der Kabelanordnung kann an einem zweiten axialen Ende vorgesehen sein, dass dem ersten axialen Ende oder einem dortigen Versorgungsanschlussbereich gegenüberliegt. Der Anschlussbereich kann Verbindungseinrichtungen für die externen Vorrichtungen umfassen, zum Beispiel geeignete Steckereinrichtungen. Insbesondere kann der Anschlussbereich der Kabelanordnung eine mechanisch lösbare Steckereinrichtung umfassen, um mit der zu ladenden externen Vorrichtung selektiv gekoppelt zu werden. Gemäß einer Variante ist die Kabelanordnung als Ladekabelanordnung ausgebildet, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst die Kühlleitung wenigstens einen Vorlaufabschnitt, um das Kühlfluid in Richtung des Anschlussbereiches zu leiten, und wenigstens einen Rücklaufabschnitt, um das Kühlfluid in eine von dem Anschlussbereich weggerichtete Richtung zu leiten. Ferner umfasst die Kühlleitung ein Verbindungselement, um das Kühlfluid von dem Vorlaufabschnitt in den Rücklaufabschnitt zu leiten. Hierdurch kann ein Kühlfluidkreislauf gebildet werden, um das Kühlfluid in Richtung des Anschlussbereiches und von diesen wieder wegzuführen. Dabei kann sich der Vorlaufabschnitt und/oder der Rücklaufabschnitt zumindest abschnittsweise parallel zu und/oder in Kontakt mit der elektrischen Leiteranordnung erstrecken, insbesondere entlang der Längsachse. Nahe zu oder in dem Anschlussbereich kann eine Umkehrung des Kühlmittelflusses mittels des Verbindungselements erfolgen, sodass dieses wieder in Richtung des ersten axialen Endes der Kabelanordnung geleitet werden kann. Das Verbindungselement kann allgemein benachbart zu, in der Nähe von oder zumindest teilweise innerhalb des Anschlussbereichs angeordnet sein. Insbesondere kann es näher an dem Anschlussbereich als an einem diesem gegenüberliegenden ersten axialen Ende der Kabelanordnung positioniert sein.
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Der Vorlaufabschnitt und der Rücklaufabschnitt können jeweils durch einen oder mehrere Fluidkanalabschnitte und/oder Schlauchabschnitte gebildet werden. Gemäß einer Variante wird zumindest einer von dem Vorlauf- und Rücklaufabschnitt durch eine Außenhülle der Kabelanordnung begrenzt. Das Verbindungselement kann einteilig oder mehrteilig aufgebaut sein. Allgemein kann das Verbindungselement einen Fluidkanal und/oder Hohlraum begrenzen, der ein Umleiten des Fluids aus dem Vorlaufabschnitt in den Rücklaufabschnitt ermöglicht. Gemäß einer Variante ist das Verbindungselement als ein separat handhabbares Element ausgebildet, insbesondere separat von dem Rücklauf- und/oder Vorlaufabschnitt.
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Das Verbindungselement kann mit dem Rücklauf- und/oder Vorlaufabschnitt gekoppelt werden und insbesondere lösbar gekoppelt werden. Dies kann mechanisch erfolgen zum Beispiel über ein Aufstecken und/oder Einschieben. Hierüber kann ein Verbindungs- oder Kopplungsbereich zwischen dem Verbindungselement und dem Rücklauf- und/oder Vorlaufabschnitt definiert werden. Zum Herstellen dieser Verbindung können geeignete Kopplungselemente an dem Verbindungselement vorgesehen sein, zum Beispiel in Form von nachfolgend erläuterten Vorsprüngen oder Öffnungen.
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Gemäß einer Variante umfasst das Verbindungselement wenigstens einen Vorsprung oder, anders ausgedrückt, eine Art Nippel, der einen Fluidkanalabschnitt begrenzt und der in den Rücklauf- oder Vorlaufabschnitt einführbar ist. Es können auch wenigstens zwei Vorsprünge vorgesehen sein, die jeweils einem von Rücklauf- und Vorlaufabschnitt zugeordnet sind, sodass das Umleiten des Kühlfluids zwischen diesen Abschnitten ermöglicht wird. Die Vorsprünge können bezogen auf das Verbindungselement nach außen oder innen hervorstehen. Zusätzlich oder alternativ kann das Verbindungselement Öffnungen aufweisen, in die der Rücklauf- und/oder Vorlaufabschnitt einführbar ist. Prinzipiell ist auch eine Kombination von Öffnungen und Vorsprüngen denkbar, also zum Beispiel Vorsprünge zum Koppeln mit dem Rücklaufabschnitt und Öffnungen zum Koppeln mit dem Vorlaufabschnitt, oder umgekehrt. Eine Variante sieht vor, dass das Verbindungselement eine Mehrzahl von radial außen positionierten Vorsprüngen aufweist, die optional ringförmig verteilt und mit dem Vorlaufabschnitt oder Rücklaufabschnitt koppelbar sind. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens ein radial innen oder zentral positionierter Vorsprung vorgesehen sein, der optional mit dem Rücklaufabschnitt koppelbar ist.
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Die Klemmeinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Klemmkraft zur Sicherung der axialen Position des Verbindungselements zu erzeugen. Die axiale Position kann sich auf eine Position des Verbindungselements entlang der Längsachse der Kabelanordnung beziehen. Die Klemmeinrichtung kann dazu ausgebildet sein, diese Position im Wesentlichen konstant zu halten, insbesondere in Bezug auf die bei der Benutzung der Kabelanordnung erwarteten Belastungen. Die Klemmkraft kann zumindest teilweise oder im Wesentlichen (oder, anders ausgedrückt, überwiegend) radial wirken. Die Klemmkraft kann mittelbar oder unmittelbar auf das Verbindungselement wirken. Die Klemmkraft kann das Verbindungselement gegenüber weiteren Komponenten der Kabelanordnung verklemmen (insbesondere axial und/oder radial verklemmen), zum Beispiel gegenüber der Außenhülle oder der elektrischen Leiteranordnung. Die Klemmkraft kann selektiv aufgebaut und/oder abgebaut werden, zum Beispiel im Rahmen einer Montage und/oder Demontage der Kabelanordnung. Mit anderen Worten kann die Klemmeinrichtung mehrfach aktivierbar und lösbar sein, beispielsweise um Reparaturmaßnahmen vornehmen zu können. Die Klemmkraft kann ferner unabhängig von (aber zum Beispiel zusätzlich zu) einem mechanischen Koppeln des Verbindungselements mit weiteren Komponenten der Kabelanordnung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Verbindungselement in einem ersten Schritt zunächst temporär an den weiteren Komponenten der Kabelanordnung gehalten werden, zum Beispiel durch ein Aufstecken oder Einschieben. Eine zuverlässige und im Betrieb dauerhafte Sicherung des Verbindungselements kann erst anschließend mittels der in einem darauffolgenden Schritt erzeugten Klemmkraft bereitgestellt werden.
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Gemäß einer Variante ist die Klemmeinrichtung manuell und insbesondere werkzeuglos betätigbar. Anders ausgedrückt kann vorgesehen sein, dass die Klemmkraft durch eine rein manuelle Betätigung erzeugbar und/oder lösbar ist. Dies kann ferner ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Werkzeuge erfolgen. Ein optionales Verwenden zusätzlicher Werkzeuge kann aber nach wie vor vorgesehen sein. Die Klemmeinrichtung kann händisch betätigbar sein, zum Beispiel durch Drehen oder Verstellen eines nachfolgend erläuterten Betätigungselements.
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Die Klemmeinrichtung umfasst wenigstens eine Klemmanordnung mit wenigstens einem Deformationsabschnitt und einem Betätigungselement, wobei das Betätigungselement dazu ausgebildet ist, den Deformationsabschnitt zum Erzeugen der Klemmkraft zu deformieren. Das Erzeugen der Klemmkraft und/oder das Deformieren des Deformationsabschnitts kann nach Maßgabe einer Betätigung des Betätigungselements erfolgen. Die Betätigung des Betätigungselements kann ein Verschieben des Betätigungselements umfassen insbesondere ein axiales Verlagern (zum Beispiel durch Ändern von dessen Position entlang der Längsachse). Der Deformationsabschnitt kann sich zum Erzeugen der Klemmkraft an weiteren Komponenten der Kabelanordnung abstützen oder unmittelbar daran anliegen, zum Beispiel an der Außenhülle oder der elektrischen Leiteranordnung. Zusätzlich oder alternativ kann ein Kraft- und/oder Formschluss zwischen dem Deformationsabschnitt und den weiteren Komponenten der Kabelanordnung im Rahmen der Deformation hergestellt oder verstärkt werden.
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Die Deformation kann elastisch erfolgen, insbesondere derart, dass die Klemmanordnung mehrfach im Sinne eines selektiven Aufbauen und Lösens von Klemmkräften betätigbar ist. Das Betätigen des Betätigungselements und insbesondere das optionale Verlagern hiervon können wiederum manuell und/oder werkzeuglos erfolgen, beispielsweise durch ein Verschieben und/oder Aufschrauben des Betätigungselements. Zum Erzielen der Deformation kann sich das Betätigungselement zumindest mittelbar an dem Deformationsabschnitt abstützen und/oder damit in Anlage stehen oder in Anlage gelangen.
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Das Betätigungselement kann dazu ausgebildet sein, den Deformationsabschnitt im Rahmen der Deformation radial einwärts zu drängen und/oder dessen axiale Position zu verändern. Dies kann wiederum elastisch erfolgen. Mit anderen Worten kann bei einer Entlassung des Deformationsabschnitts eine umgekehrte axiale und/oder radiale Rückstellbewegung des Deformationsabschnitts erfolgen. Allgemein kann sich der Deformationsabschnitt im Wesentlichen axial oder radial erstrecken und, optional, seine Position im Rahmen der Deformation ändern. Im unbelasteten Zustand kann der Deformationsabschnitt in Anlage mit einem benachbarten Bereich der Kabelanordnung stehen oder diesem zumindest gegenüberliegen. Der benachbarte Bereich kann eine Außenhülle, ein Schlauchelement und/oder die Leiteranordnung der Kabelanordnung umfassen. Zum Erzielen der Klemmkraft kann die Anlage an diesem Bereich durch die Deformation des Deformationsabschnitts hergestellt und/oder verstärkt werden.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Betätigungselement einen sich radial verengenden Bereich umfasst, der dazu ausgebildet ist, mit dem Deformationsabschnitt in Wechselwirkung zu treten. Alternativ oder zusätzlich kann das Betätigungselement einen angeschrägten und/oder konischen Bereich umfassen, der wiederum einen radial verengenden Bereich bilden kann. Der Bereich kann in Anlage mit dem Deformationsabschnitt stehen oder gebracht werden oder sich zumindest mittelbar an diesem abstützen. Aufgrund der radialen Verengung kann ein (insbesondere axiales) Verlagern des Betätigungselements in einer entsprechenden Deformation des Deformationsabschnittes resultieren. Der Bereich kann zumindest abschnittsweise an einer Innenfläche des Betätigungselements ausgebildet sein, die benachbarten Bereichen der Kabelanordnung (zum Beispiel einer Außenhülle hiervon) gegenüberliegt. Allgemein kann der Bereich Bestandteil eines von dem Betätigungselement begrenzten Aufnahmeraums für den Deformationsabschnitt sein.
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Die Klemmkraft kann auf einen Verbindungsbereich zwischen dem Verbindungselement und wenigstens einem von dem Vorlaufabschnitt und dem Rücklaufabschnitt wirken (bzw. auf einen Verbindungsbereich zwischen dem Verbindungselement sowie dem Vorlaufabschnitt und/oder dem Rücklaufabschnitt). Dies kann ein direktes oder, anders ausgedrückt, maßgebliches oder überwiegendes Einwirken der Klemmkraft auf den Verbindungsbereich der Kabelanordnung einschließen, insbesondere im Vergleich zu anderen Bereichen der Kabelanordnung. Anders ausgedrückt kann der Deformationsabschnitt der Klemmanordnung maßgeblich auf den entsprechenden Verbindungsbereich einwirken und dort entsprechende Klemmkräfte einleiten. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Deformationsabschnitt auf eine den Vorlaufabschnitt und/oder den Rücklaufabschnitt begrenzende Außenhülle einwirkt. Letztere kann sich wiederum zumindest abschnittsweise in dem Verbindungsbereich erstrecken und/oder zumindest abschnittsweise die Außenhülle der gesamten Kabelanordnung bilden.
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Die Klemmkraft kann im Kontext der vorigen Variante aber auch unabhängig hiervon im Wesentlichen radial wirken, sodass die Klemmanordnung auch als eine radiale Klemmanordnung bezeichnet werden kann. Der Verbindungsbereich kann einen Eingriffs- oder Kopplungsbereich von dem Verbindungselement und dem Vorlauf- und/oder Rücklaufabschnitt umfassen. Das Verbinden dieser Elemente kann, wie vorstehend erläutert, das Herstellen einer mechanischen Steckverbindung umfassen, zum Beispiel über entsprechende Vorsprünge an dem Verbindungselement. Allgemein kann das Aufstecken oder Einführen des Verbindungselements in den Vorlauf- und/oder Rücklaufabschnitt im Wesentlichen axial erfolgen. Das Verbindungselement und der Vorlauf- und/oder Rücklaufabschnitt können sich innerhalb des Verbindungsbereichs auch axial überlappen, wobei die bereitgestellte Klemmkraft insbesondere auf diesen axialen Überlappungsbereich einwirken und/oder auf diesen Bereich gerichtet sein kann.
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Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann zumindest einer von Vorlaufabschnitt und Rücklaufabschnitt sowie alternativ oder zusätzlich auch das Verbindungselement (oder zumindest etwaige Vorsprünge hiervon) aus einem deformierbaren Material hergestellt sein, insbesondere aus einem elastisch deformierbaren Material. Ein mechanisches Koppeln dieser Elemente kann somit durch elastische Rückstellkräfte gesichert sein, beispielsweise infolge eines elastischen Aufweitens des Vorlauf- und/oder Rücklaufabschnitts. Diese Verbindung kann durch die Klemmkräfte zusätzlich gesichert werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Klemmkraft auf die elektrische Leiteranordnung einwirken, beispielsweise durch einen unmittelbar daran anliegenden Deformationsabschnitt. Anders ausgedrückt kann die Klemmkraft und insbesondere ein Deformationsabschnitt der Klemmanordnung direkt, maßgeblich und/oder überwiegend auf die elektrische Leiteranordnung einwirken, insbesondere im Vergleich zu anderen Bereichen der Kabelanordnung. Im Zusammenhang mit dieser Variante aber auch unabhängig hiervon können die erzeugten Klemmkräfte zumindest teilweise oder überwiegend axial wirken. Beispielweise kann eine axiale Klemmkraftkomponente eine radiale Klemmkraftkomponente überwiegen. Die Klemmanordnung kann deshalb auch als axiale Klemmanordnung bezeichnet werden. Übergeordnet können die Klemmkräfte auch axiale Zugspannungen erzeugen, insbesondere in der elektrischen Leiteranordnung (zum Beispiel bezogen auf oder innerhalb einer Außenisolation hiervon). Anders ausgedrückt kann das Verbindungselement mittels der Klemmeinrichtung axial innerhalb der Kabelanordnung festgelegt und/oder verspannt werden. Dabei kann es sich an der elektrischen Leiteranordnung abstützen und/oder halten und, optional, dort auch entsprechende axiale Zugspannungen erzeugen.
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Gemäß einer Variante kann die Klemmanordnung und insbesondere dessen Deformationsabschnitt eine axiale Relativverschiebung des Verbindungselements zu der elektrischen Leiteranordnung unterbinden. Beispielsweise kann der Deformationsabschnitt über die Klemmkraft an der elektrischen Leiteranordnung kraftschlüssig und/oder formschlüssig festgelegt werden, wobei sich das Verbindungselement gleichzeitig zumindest mittelbar an dem Deformationsabschnitt abstützen kann.
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Der Deformationsabschnitt ist an dem Verbindungselement angeordnet und insbesondere an einem bezogen auf den Anschlussbereich rückseitigen Bereich des Verbindungselements. Bei dem rückseitigen Bereich kann es sich um einen von dem Anschlussbereich abgewandten Bereich des Verbindungselements handeln oder, anders ausgedrückt, um einen dem ersten axialen Ende der Kabelanordnung zugewandten Bereich. Der Deformationsabschnitt kann sich zumindest im unbelasteten Zustand im Wesentlichen axial und/oder von dem Anschlussbereich weg sowie, optional, in Richtung des ersten axialen Endes der Kabelanordnung erstrecken.
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Das Betätigen des Betätigungselements kann das Ändern eines Eingriffzustandes zwischen dem Betätigungselement und dem Verbindungselement umfassen, zum Beispiel das Ändern einer Eingriffslänge zwischen diesen Elementen und/oder ein in Eingriff Bringen hiervon. Die Eingangslänge kann sich auf eine axiale Eingriffs- oder, anders ausgedrückt, axiale Überlappungslänge beziehen. Zusätzlich oder alternativ kann das Betätigen ein Aufschrauben oder Einrasten des Betätigungselements auf das bzw. in dem Betätigungselement umfassen. Allgemein kann das Betätigen ein (insbesondere manuelles) axiales Verlagern des Betätigungselements relativ zu dem Verbindungselement umfassen. In einer Ausführungsform ist das Betätigungselement als ein Überwurfmutterelement ausgebildet. An seiner Innenfläche kann das Überwurfmutterelement mit dem vorstehend erläuterten Bereich ausgebildet sein, um eine Deformation des Deformationsabschnitts zu bewirken. Übergeordnet kann das Verbindungselement ein Außengewinde aufweisen und das Betätigungselement ein Innengewinde, die miteinander in Eingriff bringbar sind.
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Die Klemmanordnung kann ein Deformationselement umfassen, das den Deformationsabschnitt aufweist und das sich zumindest abschnittsweise entlang des Verbindungselements und/oder der elektrischen Leiteranordnung erstreckt, und insbesondere wobei der Deformationsabschnitt sich zumindest im unbelasteten Zustand radial einwärts erstreckt. Letzteres kann ein zumindest teilweises oder überwiegendes radiales Erstrecken umfassen. Beispielsweise kann eine radiale Erstreckungskomponente eine axiale Erstreckungskomponente übersteigen. Das Deformationselement kann separat von dem Verbindungselement und/oder Betätigungselement ausgebildet sein. Der Deformationsabschnitt kann einstückig an das Deformationselement angeformt sein. Das Deformationselement kann ferner mit einer Durchmesserstufe des Verbindungselements wechselwirken, insbesondere derart, dass das Verbindungselement nicht ohne Herstellen eines Kontakts axial an dem Deformationselement vorbeibewegt werden kann. Wird das Deformationselement festgeklemmt, kann dies das axiale Abheben des Verbindungselements beispielsweise von den Vorlauf- und/oder Rücklaufabschnitt verhindern.
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Das Deformationselement kann das Verbindungselement und/oder die elektrische Leiteranordnung axial und/oder in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise überspannen. Das Deformationselement kann im Rahmen einer Montage der Kabelanordnung auf das Verbindungselement und/oder die elektrische Leiteranordnung aufgeschoben werden, was jedoch keinen unmittelbaren Kontakt zwischen diesen Elementen zwingend voraussetzt. Der Deformationsabschnitt kann sich im unbelasteten Zustand in einem Winkel zu der Kabellängsachse erstrecken, wobei sich dieser Winkel im Rahmen der Deformation verringern kann. Gemäß einer Variante wird der Deformationsabschnitt im Rahmen der Deformation in eine bezogen auf die Kabellängsachse aufrechtere Stellung gedrängt. Dies kann mit einer Kompression des Deformationsabschnittes und/oder dem Erzeugen erhöhter Klemmkräfte einhergehen, insbesondere gegenüber der elektrischen Leiteranordnung.
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Übergeordnet kann der Deformationsabschnitt eine Sollknick- oder Sollbiegestelle umfassen, die in vorbestimmter Weise sowie nach Maßgabe einer Betätigung des Betätigungselements deformiert wird. Hierüber kann eine klemmkraftwirksame Deformation und/oder ein Verklemmen gegenüber weiteren Komponenten der Kabelanordnung begrenzt werden. Beispielsweise kann ab Erreichen einer Sollknickbelastung eine weitere Betätigung des Betätigungselements überwiegend in einem Abknicken und/oder Durchbiegen des Deformationsabschnitts resultieren, anstatt klemmkraftwirksam in die benachbarten Komponenten der Kabelanordnung eingeleitet zu werden.
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Das Deformationselement kann einen zumindest abschnittsweise geöffneten oder im Wesentlichen geschlossenen Ringabschnitt umfassen, an dem der Deformationsabschnitt angeordnet ist. Beispielsweise kann das Deformationselement als ein ringförmiges Element ausgebildet sein, an dem der Deformationsabschnitt angeformt ist und sich radial einwärts erstreckt. Allgemein kann das Deformationselement zwei, drei oder mehr Deformationsabschnitte umfassen.
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Das Betätigen des Betätigungselements kann das Ändern eines Eingriffzustandes zwischen dem Betätigungselement und dem Deformationselement umfassen, zum Beispiel das Ändern einer Eingriffslänge zwischen diesen Elementen und/oder ein in Eingriff Bringen hiervon. Die Eingangslänge kann sich auf eine axiale Eingriffs- oder, anders ausgedrückt, axiale Überlappungslänge beziehen. Zusätzlich oder alternativ kann das Betätigen ein Aufschrauben oder Einrasten des Betätigungselements auf das bzw. in dem Deformationselement umfassen. Allgemein kann das Betätigen ein (insbesondere manuelles) axiales Verlagern des Betätigungselements relativ zu dem Deformationselement umfassen. Gemäß einer Variante ist das Betätigungselement als ein Überwurfmutterelement ausgebildet. Beispielsweise kann das Deformationselement ein Außengewinde aufweisen und das Deformationselement kann ein Innengewinde umfassen, die miteinander in Eingriff bringbar sind.
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Die Offenbarung betrifft auch eine Kabelanordnung mit einer ersten und eine zweiten Klemmanordnung nach einem der vorstehend genannten Aspekte. Die erste und zweite Klemmanordnung (oder zumindest dessen Deformationsabschnitte) können mit verschiedenen Bereichen der Kabelanordnung unmittelbar wechselwirken oder, anders ausgedrückt, in verschiedene Bereiche der Kabelanordnung Klemmkräfte einleiten. Die schließt nicht aus, dass zumindest eine der Klemmanordnungen auch zum Beispiel mittelbar auf den Klemmbereich der anderen Klemmanordnung einwirkt und/oder dass sich die entsprechenden Klemmbereiche der Klemmanordnungen zumindest teilweise überlappen. Gemäß einer Variante wirkt die erste Klemmanordnung (oder zumindest dessen Deformationsabschnitt) maßgeblich auf einen Verbindungsbereich des Verbindungselements mit dem Rücklauf- und/oder Vorlaufabschnitt ein, und die zweite Klemmanordnung (oder zumindest dessen Deformationsabschnitt) wirkt maßgeblich auf die elektrische Leiteranordnung ein. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Klemmanordnung dabei als eine vorstehend erläuterte radiale Klemmanordnung wirken und die zweite Klemmanordnung als eine vorstehend erläuterte axiale Klemmanordnung.
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Das Betätigungselement der ersten Klemmanordnung kann dazu ausgebildet sein, sich an dem Betätigungselement der zweiten Klemmanordnung abzustützen und dieses optional auch axial verlagern. Das Abstützen kann insbesondere derart erfolgen, dass über das Betätigungselement der ersten Klemmanordnung eine Klemmkraft auf den Deformationsabschnitt der zweiten Klemmanordnung ausübbar ist. Mit anderen Worten kann die erste Klemmanordnung über dessen Betätigungselement zumindest mittelbar auf den Deformationsabschnitt (und somit auch auf einen Klemmbereich) der zweiten Klemmanordnung einwirken. Dies kann beispielsweise für den vorstehend genannten Fall gelten, bei dem die erste Klemmanordnung über ihren Deformationsabschnitt unmittelbar mit einem Verbindungsbereich zwischen Verbindungselement und Rücklauf- und/oder Vorlaufabschnitt wechselwirkt und die zweite Klemmanordnung über ihren Deformationsabschnitt mit der elektrischen Leiteranordnung wechselwirkt. In diesem Fall kann sich das Betätigungselement der ersten Klemmanordnung an dem Betätigungselement der zweiten Klemmanordnung abstützen. Hierdurch kann eine Deformation des Deformationsabschnittes der zweiten Klemmanordnung verändert werden, woraufhin sich auch die mittels dieser Klemmanordnung erzeugten Klemmkräfte entsprechend ändern können.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass die elektrische Leiteranordnung in Richtung des Anschlussbereichs über das Verbindungselement axial hervorsteht. Mit anderen Worten kann sich die elektrische Leiteranordnung an dem Verbindungselement vorbei sowie in Richtung des Anschlussbereich und/oder der externen Vorrichtung erstrecken. Hierfür kann das Verbindungselement entsprechende Freiräume bereitstellen.
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Gemäß einer Variante umfasst das Verbindungselement zumindest abschnittsweise einen Querschnitt mit wenigstens einem radialen Schenkel. Dieser Schenkel kann einen Hohlraum begrenzen, über den eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Rücklaufabschnitt und dem Vorlaufabschnitt ermöglicht wird. Die elektrische Leiteranordnung kann an dem Schenkel vorbeigeführt werden, um in der vorstehend beschriebenen Weise axial hervorzustehen. Weitere Varianten sehen vor, dass zumindest zwei, zumindest drei oder auch mehr solcher radialen Schenkel vorgesehen sind. Benachbarte Schenkel können dabei einen Freiraum begrenzen, durch den die elektrische Leiteranordnung geführt werden kann oder zumindest einzelne elektrische Leiter oder Adern hiervon. Eine Variante sieht das Ausbilden des Verbindungselements mit drei radialen Schenkeln vor, die entsprechend drei Freiräume begrenzen, wobei, optional, durch jeden dieser Freiräume wenigstens ein elektrischer Leiter der elektrischen Leiteranordnung geführt wird.
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Die Offenbarung betrifft ferner eine Kabelanordnung, umfassend eine Klemmeinrichtung gemäß jeglichem der vorangehenden Aspekte. Die Kabelanordnung kann ebenfalls gemäß jeglichem der vorangehenden Aspekte ausgebildet sein und insbesondere die dazugehörigen Merkmale gemäß Anspruch 1 umfassen.
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Die Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zum Montieren einer Kabelanordnung, wobei die Kabelanordnung folgendes umfasst: wenigstens einen Anschlussbereich zum Anschließen der Kabelanordnung an eine externe Vorrichtung, wenigstens einer elektrischen Leiteranordnung, die sich zumindest abschnittsweise entlang einer Längsachse der Kabelanordnung erstreckt, und wenigstens eine Kühlleitung, die dazu ausgebildet ist, ein Kühlfluid zu führen, wobei die Kühlleitung einen Vorlaufabschnitt umfasst, um das Kühlfluid in Richtung des Anschlussbereiches zu leiten, und einen Rücklaufabschnitt, um das Kühlfluid in eine von dem Anschlussbereich weggerichtete Richtung zu leiten, wobei die Kühlleitung ein Verbindungselement umfasst, um das Kühlfluid von dem Vorlaufabschnitt in den Rücklaufabschnitt zu leiten, umfassend folgende Schritte:
- - mechanisches Koppeln des Verbindungselements und wenigstens einem von Vorlaufabschnitt und Rücklaufabschnitt, zum Beispiel durch Herstellen einer Steckverbindung; und
- - Betätigen einer Klemmeinrichtung der Kabelanordnung zum Erzeugen einer von dem mechanischen Koppeln unabhängigen Klemmkraft, um die axiale Position des Verbindungselements zu sichern.
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Das mechanische Koppeln kann das Herstellen eines Kraft- und/oder Formschlusses zwischen den genannten Elementen umfassen, beispielsweise mittels der vorstehend erläuterten Vorsprünge und/oder Öffnungen in dem Verbindungselement.
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Darauf aufbauend oder unabhängig hiervon betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Montieren einer Kabelanordnung, wobei die Kabelanordnung eine erste und eine zweite Klemmanordnung nach einem der vorstehend genannten Aspekte umfasst, umfassend den Schritt: Verlagern eines der Betätigungselemente der ersten und der zweiten Klemmanordnung derart, dass dieses sich an dem weiteren Betätigungselement der anderen Klemmanordnung abstützt, insbesondere derart, dass dieses weitere Betätigungselement ebenfalls verlagert wird. Das Verlagern kann ein axiales Verlagern umfassen. Das Abstützen kann das Herstellen eines unmittelbaren Kontakts zwischen Betätigungselementen umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann das Abstützen derart erfolgen, dass zumindest eine der Klemmanordnungen eine Klemmkraft auf den Deformationsabschnitt der jeweils anderen Klemmanordnung ausübt. Die erste und die zweite Klemmanordnung können gemäß den vorstehenden Varianten ausgebildet sein sowie insbesondere über ihre Deformationsabschnitte auf verschiedene Bereiche der Kabelanordnung einwirken. Beispielsweise kann die erste Klemmanordnung im Wesentlichen auf den vorstehend erläuterten Verbindungsbereich und die zweite Klemmanordnung im Wesentlichen auf die elektrische Leiteranordnung einwirken.
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Es versteht sich, dass das Verfahren jeglichen weiteren Schritt oder jegliches weitere Merkmal umfassen kann, um sämtliche der vorstehend oder nachstehend erläuterten Effekte und Wechselwirkungen zu erzielen.
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Die vorliegende Offenbarung soll weiter anhand von Figuren erläutert werden. Diese Figuren zeigen schematisch:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Kabelanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Schnittdarstellung der Ansicht aus 1;
- 3a-e eine Abfolge von Montageschritten für die Kabelanordnung aus 1;
- 4 eine Schnittdarstellung einer Kabelanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Im Folgenden werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, spezifische Details dargelegt, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Offenbarung der Erfindung zu liefern. Es ist einem Fachmann jedoch klar, dass die vorliegende Offenbarung in anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden kann, die von den nachfolgend dargelegten Details abweichen können.
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In 1 ist eine Kabelanordnung 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Genauer gesagt ist ein axiales Ende der Kabelanordnung 10 gezeigt, das einem Anschlussbereich zu einer externen Vorrichtung unmittelbar vorgelagert ist. Dieser Anschlussbereich wird durch eine nicht dargestellte Steckereinrichtung gebildet, die auf das in 1 gezeigte axiale Ende der Kabelanordnung 10 aufgeschoben wird.
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Die Kabelanordnung 10 ist als ein Ladekabel ausgebildet, um eine Batterieeinheit von einem elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zu laden, welches die externe Vorrichtung bildet. Die nicht dargestellte Steckereinrichtung dient somit dazu, das Ladekabel mit dem elektrischen Fahrzeug zu verbinden. Ein in 1 nicht dargestelltes weiteres axiales Ende der Kabelanordnung 10 ist hingegen in bekannter Weise mit Stromversorgungs- und Kühlfluidversorgungseinrichtungen verbunden.
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Die Kabelanordnung 10 erstreckt sich entlang einer Längsachse L. Dabei weist sie eine Außenhülle 12 auf, die durch ein elastisches Schlauchelement gebildet wird, das sich entlang eines Großteils der Gesamtlänge der Kabelanordnung 10 erstreckt. An dem gezeigten axialen Ende der Außenhülle 12 ist eine nachfolgend detailliert erläuterte Klemmeinrichtung 14 angeordnet. Ferner erkennt man in 1 ein nachfolgend detailliert erläutertes Verbindungselement 16 wie auch einzelne elektrische Leiter oder, anders ausgedrückt, abisolierte Adern 18 einer elektrischen Leiteranordnung 20. Aus Übersichtsgründen sind dabei nicht sämtliche Leiter 18 mit einem entsprechenden Bezugszeichen versehen.
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Der Aufbau der Kabelanordnung 10 wird nachfolgend basierend auf der Schnittdarstellung gemäß 2 erläutert. In 2 erkennt man wiederum die Längsachse L der Kabelanordnung 10, um die sich die Außenhülle 12 konzentrisch erstreckt. Die Außenhülle 12 begrenzt einen Vorlaufabschnitt 24, durch den ein Kühlfluid in Richtung des Anschlussbereichs bzw. des Verbindungselements 16 förderbar ist (siehe Pfeile F in 2). In einem orthogonal zur Längsachse L verlaufenden Querschnitt betrachtet umfasst der Vorlaufabschnitt 24 mehrere ringförmig um die Längsachse L verteilte Fluidkanälen 22, durch die das Kühlfluid strömen kann (siehe auch 3a). Die Fluidkanäle 22 sind dabei als sich axial durch die Außenhülle 12 erstreckende Hohlräume ausgebildet.
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An ihrer radialen Innenseite liegt die Außenhülle 12 an einer Außenisolationsschicht 26 der elektrischen Leiteranordnung 20 an. Über eine Wärmeleitung durch das Material der Außenhülle 12 und der Außenisolationsschicht 26 kann dabei ein Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid in dem Vorlaufabschnitt 24 und den elektrischen Leitern 18 der Leiteranordnung 20 erfolgen.
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In 2 erkennt man, dass die elektrische Leiteranordnung 20 als ein längliches schlauch- oder hohlförmiges Element ausgebildet ist, das in seiner radialen Innenseite eine weitere Isolationsschicht 27 aufweist. Zwischen den Isolationsschichten 26, 27 sind mehrere elektrische Leiter 18 ringförmig verteilt. Die Leiteranordnung 20 umschließt ferner einen wiederum schlauchförmigen sowie elastischen Rücklaufabschnitt 28, durch den das Kühlfluid weg von dem Anschlussbereich sowie dem Verbindungselement 16 in Richtung des nicht dargestellten gegenüberliegenden axialen Endes der Kabelanordnung 10 strömen kann. Auch zwischen dem Kühlfluid in den Rücklaufabschnitt 28 sowie den elektrischen Leitern 18 der Leiteranordnung 20 kann ein Wärmeaustausch erfolgen.
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Zusammengefasst ist die Kabelanordnung 10 in dem gezeigten Beispiel über einen Großteil von dessen axialer Länge derart aufgebaut, dass ein äußeres Schlauchelement in Form der Außenhülle 12 bereitgestellt ist, welches den Vorlaufabschnitt 24 in Form mehrerer langgestreckter Fluidkanäle 22 begrenzt. In die Außenhülle 12 ist die Leiteranordnung 20 eingeschoben, die wiederum den Rücklaufabschnitt 28 aufnimmt.
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Der Vorlaufabschnitt 24, das Verbindungselement 16 und der Rücklaufabschnitt 28 bilden dabei eine Kühlleitung 11 der Kabelanordnung 10. Die Kühlleitung 11 leitet das Kühlfluid über eine möglichst große axiale Länge entlang der elektrischen Leiteranordnung 20 in Richtung des Anschlussbereiches, um es anschließend wieder zu einer nicht gezeigten Kühlfluidversorgungseinrichtung zurückzuführen. So kann in bekannter Weise ein sich durch die Kabelanordnung 10 erstreckender Kühlkreislauf gebildet werden. Ein Vorteil der gezeigten Lösung besteht insbesondere darin, dass das Kühlfluid innerhalb der Kühlleitung 11 von der Leiteranordnung 20 räumlich getrennt ist an keiner Stelle mit der Leiteranordnung 20 in Kontakt tritt. Dies ermöglicht das Verwenden elektrisch leitfähiger Kühlfluide wie Öl oder Wasser.
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Wie aus 2 ersichtlich, dient das Verbindungselement 16 allgemein dazu, den Vorlaufabschnitt 24 und den Rücklaufabschnitt 28 fluidleitend miteinander zu verbinden. Genauer gesagt umfasst das Verbindungselement 16 mehrere zusammenhängende Hohlräume, die einen Fluidkanal zwischen dem Vorlauf- und Rücklaufabschnitt 24, 28 bilden. Dabei erkennt man in 1 zunächst einen axialen Abschnitt 30 des Verbindungselements 16, der über eine Ringkammer 34 und mehrere nippelförmige Vorsprünge 32 mit dem Vorlaufabschnitt 24 gekoppelt ist. Die Vorsprünge 32 umfassen jeweils eine axiale Bohrung, durch die das Kühlfluid aus dem Vorlaufabschnitt 24 in das Verbindungselement 16 übertreten kann. Wie in 2 angedeutet, sind die Vorsprünge 32 dabei gleichmäßig sowie ringförmig um die Längsachse L verteilt.
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Ferner erkennt man, dass die Vorsprünge 32 jeweils in einen der Fluidkanäle 22 in der Außenhülle 12 eingeschoben werden. Dies kann durch ein manuelles und werkzeugloses Aufstecken des Verbindungselements 16 erfolgen. Ferner erfolgt dies unter einem elastischen Aufweiten der Außenhülle 12, wobei diese Verbindung zusätzlich über eine unregelmäßige Oberfläche der Vorsprünge 32 gesichert wird (siehe einzelne Vorsprünge oder Noppen an Außenfläche der Vorsprünge 32 in 2). Insgesamt erfolgt somit ein kraft- und teilweise auch formschlüssiges Verbinden des Vorlaufabschnitts 24 und des Verbindungselements 16 durch Aufstecken oder, anders ausgedrückt, Einführen des Verbindungselement 16 auf bzw. in die Außenhülle 12.
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Wie erwähnt, sind die Vorsprünge 32 über eine Ringkammer 34 mit einem axialen Abschnitt 30 des Verbindungselements 16 fluidleitend verbunden (siehe 1). Wie aus 1 ersichtlich, umfasst das Verbindungselement 16 dabei drei derartige axiale Abschnitte 30, von denen einer in der entsprechenden Darstellung verdeckt ist. An einem von den Vorsprüngen 32 abgewandten axialen Ende des Verbindungselements 16 gehen die axialen Abschnitte 30 jeweils in einen radialen Schenkel 36 über (siehe auch drei radiale Schenkel 36 gemäß 1). Jeder dieser Schenkel 36 definiert wiederum einen Hohlraum, in dem das Fluid gemäß dem in 2 angedeuteten Pfeil U umgeleitet wird, und zwar derart, dass das Kühlfluid aus dem Vorlaufabschnitt 24 unter Umkehrung seiner Strömungsrichtung in den Rücklaufabschnitt 28 gelangt.
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Hierfür weist das Verbindungselement 16 ferner einen axialen hervorstehenden Zentralvorsprung 38 auf, der wiederum eine axiale Bohrung aufweist und hierüber einen Fluidkanalabschnitt begrenzt. Der Zentralvorsprung 38 ist mit sämtlichen radialen Schenkeln 36 mit einem Fluid bzw. fluidleitend gekoppelt und erstreckt sich hiervon ausgehend konzentrisch zu und die Längsachse L aufnehmend in Richtung des Rücklaufabschnitts 28. Wie aus 2 ersichtlich, überlappen sich der Zentralvorsprung 38 und der Rücklaufabschnitt 28 dabei über eine vorbestimmte axiale Länge. Konkret bildet der Zentralvorsprung 38 analog zu den Vorsprüngen 32 einen Bereich des Verbindungselements 16, auf den der Rücklaufabschnitt 28 unter einem elastischen Aufweiten aufschiebbar ist. Die Verbindung zwischen diesen Elementen wird wiederum durch eine unregelmäßige Oberflächenstruktur des Zentralvorsprungs 38 unterstützt (siehe Noppen oder Vorsprünge an Außenfläche des Zentralvorsprungs 38 in 2). Es versteht sich, dass das erläuterten Koppeln des Verbindungselements 16 mit dem Vorlauf- und Rücklaufabschnitt 24, 28 gemeinsam im Rahmen des erläutertes Einschiebens beziehungsweise Aufsteckens des Verbindungselement 16 erfolgen kann.
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Schließlich erkennt man in 2, dass sich in einem den Schenkeln 36 des Verbindungselements 16 axial vorgelagerten Bereich die einzelnen Leiter 18 der Leiteranordnung 20 freistehend (ggf. bereits abisoliert) entlang der Längsachse L erstrecken. Ferner werden sie durch die von benachbarten Schenkeln 36 jeweils begrenzten Freiräume an dem Verbindungselement 16 vorbeigeführt und stehen über das Verbindungselement 16 axial hervor. Dies erleichtert ein Verbinden mit der nicht dargestellten Steckereinrichtung.
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Im Folgenden wird eine Festlegung des Verbindungselements 16 an den weiteren Elementen der Kabelanordnung 10 mittels der Klemmeinrichtung 14 erläutert. Die Klemmeinrichtung 14 dient dazu, die durch das Aufstecken des Verbindungselement 16 erfolgte kraft- sowie formschlüssige mechanische Kopplung mit dem Vorlauf- und Rücklaufabschnitt 24, 28 zuverlässig aber dennoch lösbar zu sichern. Letzteres ist insbesondere zur Vornahme von Reparaturmaßnahmen relevant.
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Die Klemmeinrichtung 14 umfasst zwei Klemmanordnungen 40, die jeweils ein Betätigungselement 42, 44 umfassen sowie jeweils wenigstens einen Deformationsabschnitt 46, 48. Konkret ist eine erste in 2 linke Klemmanordnung 40 gezeigt, deren Deformationsabschnitt 46 eine Klemmkraft auf den Verbindungsbereich zwischen dem Verbindungselement 16 und dem Vorlaufabschnitt 24 ausübt sowie zumindest mittelbar auch auf den Verbindungsbereich zwischen dem Verbindungselement 16 und dem Rücklaufabschnitt 28. Die Verbindungsbereiche werden dabei jeweils durch das erläuterten Aufschieben der schlauchförmigen Außenhülle 12 sowie des Rücklaufabschnitts 28 auf die Vorsprünge 32 beziehungsweise den Zentralvorsprung 38 gebildet. Die zweite und in 2 rechte Klemmanordnung 40 wirkt über ihre Deformationsabschnitte 48 hingegen maßgeblich auf die elektrische Leiteranordnung 20 ein. Wie nachstehend erläutert, wirkt die erste Klemmanordnung 40 ferner im Wesentlichen als eine radiale Klemmanordnung 40 und die zweite Klemmanordnung 40 als eine im Wesentlichen axiale Klemmanordnung 40.
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Die erste Klemmanordnung 40 umfasst ein Betätigungselement 42 in Form einer Überwurfmutter, die auf ein nicht gesondert dargestelltes Außengewinde eines Ringabschnitts 50 des Verbindungselements 16 aufgeschraubt ist. Der Ringabschnitt 50 erstreckt sich dabei im Bereich der Ringkammer 34 des Verbindungselements 16 und bildet allgemein einen durchmessergrößten Bereich des Verbindungselements 16. Man erkennt, dass das Betätigungselement 40 an einer radialen Innenseite einen angeschrägten sowie sich radial verengenden Bereich 52 umfasst, der in Anlage mit dem Deformationsabschnitt 46 bringbar ist. Genauer gesagt begrenzt der Bereich 52 einen Raum zur Aufnahme des Deformationsabschnitts 46, wobei sich dieser Raum entlang der Längsachse L betrachtet radial verengt.
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Dabei ist der Deformationsabschnitt 46 als umlaufender Ringabschnitt ausgebildet ist, der bezogen auf den Anschlussbereich rückseitig sowie zunächst axial hervorstehend an den Verbindungselement 16 angeformt ist. Prinzipiell können auch mehrere einzelne vorsprungartige Deformationsabschnitte 46 vorgesehen sein, die keinen zusammenhängenden Ringabschnitt bilden. Der Deformationsabschnitt 46 überlappt ferner axial mit dem Verbindungsbereich zwischen dem Vorlaufabschnitt 24 und den Vorsprüngen 32 des Verbindungselements 16 sowie dem Rücklaufabschnitt 28 und dem Zentralvorsprung 38.
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Durch manuelles Aufschrauben des Betätigungselements 42 auf den Ringabschnitt 50 wird das Betätigungselement 42 in 2 unter Änderung einer axialen Eingriffslänge von links nach rechts axial in Richtung des Anschlussbereichs verlagert. Folglich verlagert sich auch der Bereich 52 in 2 von links nach rechts. Aufgrund der radialen Verengung des Bereichs 52 wird der hiervon begrenzte Raum zur Aufnahme des Deformationsabschnitts 46 bei einer zunehmenden Verlagerung des Betätigungselements 52 verkleinert und insbesondere radial verengt. Hierdurch wird der Deformationsabschnitt 46 zunehmend radial einwärts gedrängt und drückt von außen auf die Außenhülle 12. Diese gelangt wiederum stärker in Anlage mit den Vorsprüngen 32 des Verbindungselements 16, sodass die mechanische Verbindung zwischen diesen Elementen beziehungsweise der Sitz des Vorlaufabschnitts 24 an dem Verbindungselement 16 verstärkt wird. Gleiches gilt für die Verbindung zwischen dem Zentralvorsprung 38 des Verbindungselements 16 und den Rücklaufabschnitt 28, auf die der Deformationsabschnitt 46 zumindest mittelbar einwirkt.
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Mit anderen Worten wird nach Maßgabe der axialen Verlagerung des Betätigungselements 40 und über die Deformation des Deformationsabschnitts 46 eine radial einwärts wirkende Klemmkraft erzeugt, die auf dem Verbindungsbereich zwischen dem Verbindungselement 16 und dem Vorlauf- sowie Rücklaufabschnitt 24, 28 einwirkt. Auch das Aufbauen eines Formschlusses ist möglich, da der Deformationsabschnitt 46 an seiner der Außenhülle 12 zugewandten radialen Innenseite optionale Vorsprünge 47 aufweisen kann (siehe 2). Diese können sich in der elastisch deformierbaren Außenhülle 12 sozusagen festkrallen. Insgesamt erfolgt somit eine mechanisch feste Kopplung des Verbindungselements 16 an dem Vorlauf- und Rücklaufabschnitt 24, 28 und insgesamt eine zuverlässige Festlegung von dessen axialer Position. Dies kann manuell sowie werkzeuglos über ein Aufschrauben und Festziehen des Betätigungselements 42 erfolgen.
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Die zweite Klemmanordnung 40 weist ebenfalls ein Betätigungselement 44 in Form einer Überwurfmutter auf. Ferner umfasst die Klemmanordnung ein ringförmiges Deformationselement 49, an dessen dem Anschlussbereich zugewandter Stirnfläche mehrere Deformationsabschnitte 48 angeformt sind. In 1 erkennt man, dass insgesamt drei unabhängige Deformationsabschnitte 48 vorgesehen sind, von denen einer in der gezeigten Ansicht verdeckt ist. Die Deformationsabschnitte 48 erstrecken sich radial einwärts sowie in einem Winkel zur Längsachse L. Im unbelasteten Zustand kann dieser Winkel ca. 30° bis ca. 70° und in dem gezeigten Fall ca. 60° umfassen. Mit anderen Worten verlaufen die Deformationsabschnitte 48 zunächst schräg zur Längsachse L. Dabei liegen sie ferner an der Außenisolationsschicht 26 der elektrischen Leiteranordnung 20 an (siehe 2 unten). Hierfür begrenzt das Verbindungselement 16 einen Freiraum 53, in dem ein Bereich der Leiteranordnung 20 unverdeckt und von außen zugänglich ist. Die Deformationsabschnitte 48 erstrecken sich jeweils in einen entsprechenden Freiraum 53 hinein und liegen dort an der Außenisolationsschicht 26 der elektrischen Leiteranordnung 20 an.
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Zurückkommend auf 2 erkennt man, dass das Betätigungselement 44 der zweiten Klemmanordnung 40 einen Bereich 52 umfasst, der sich an den Deformationsabschnitten 48 abstützt. Der Bereich 52 ist wiederum angeschrägt und definiert einen sich radial verengenden Aufnahmeraum für die Deformationsabschnitte 48. Ferner umfasst das Betätigungselement 44 erneut ein Innengewinde, mit dem es auf ein Außengewinde des Ringabschnitts 51 aufschraubbar ist (jeweils nicht dargestellt).
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Das Betätigungselement 44 wird manuell auf den Ringabschnitt 51 aufgeschraubt und unter entsprechender Änderung einer axialen Eingriffslänge in 1 von rechts nach links verlagert. Entsprechend verlagert sich auch der Bereich 52 und verengt somit einen Aufnahmeraum für die Deformationsabschnitte 48. Diese werden folglich in eine in Bezug auf die Längsachse L aufrechtere Position bewegt bzw. ebenfalls in 2 von rechts nach links deformiert. Konkret verkippen oder, anders ausgedrückt, verschwenken die Deformationsabschnitte 48 bezogen auf den im Wesentlichen undeformierten Ringabschnitt 51 in 2 nach links. Hierdurch werden sie in eine stärkere Anlage mit der elektrischen Leiteranordnung 20 gedrängt. Dies kann auch unter einem optionalen Aufbau eines Formschlusses erfolgen, da sich die Deformationsabschnitte 48 in der (insbesondere elastisch) deformierbaren Außenisolationsschicht 26 sozusagen festkrallen können. Insgesamt kann somit eine mechanisch feste Verbindung zwischen den Deformationsabschnitte 48 und der Leiteranordnung 20 aufgebaut werden, die eine axiale Relativbewegung zwischen diesen Elementen verhindert. Dabei kann insbesondere eine Zugkraft gemäß dem Pfeil Z in der Außenisolationsschicht 26 erzeugt werden. Letztere ist von dem Anschlussbereich abgewandt. Die zweite Klemmanordnung 44 wird somit relativ zu der Leiteranordnung 20 axial festgelegt, was ein axiales Abziehen des Verbindungselements 16 verhindert. Dies wird weiter anhand der konkreten Montageschritte gemäß den 3a-e erläutert.
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In 3a ist zunächst die Kabelanordnung 10 ohne das Verbindungselement 16 sowie die Klemmeinrichtung 14 gezeigt. In einem ersten Montageschritt gemäß 3b wird das Betätigungselement 42 der ersten Klemmanordnung 40 auf die Außenhülle 12 aufgeschoben. Anschließend wird das Verbindungselement 16 auf das offene Ende der Kabelanordnung 10 aufgesteckt, wobei die Vorsprünge 32 sowie der Zentralvorsprung 38 in der vorstehend beschriebenen Weise in den Rücklauf- und Vorlaufabschnitt 28, 24 eingeschoben werden. Ferner werden die Leiter 18 der elektrischen Leiteranordnung 20 an den Schenkeln 36 des Verbindungselements 20 vorbeigeführt.
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In dem darauffolgenden Schritt wird gemäß 3c das ringförmige Deformationselement 49 auf das Verbindungselement 16 aufgeschoben. Dies erfolgt derart, dass die Deformationsabschnitte 48 des Deformationselements 49 in die Freiräume 53 des Verbindungselements 16 hineinragen sowie in Anlage mit der Leiteranordnung 20 gelangen. Weiterhin liegt das Deformationselement 49 an einer von dem Ringabschnitt 50 des Verbindungselements 16 gebildeten Durchmesserstufe 53 an.
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Gemäß 3d wird anschließend das weitere Betätigungselement 44 auf den Ringabschnitt 51 des Deformationselements 49 aufgeschraubt. Dabei werden die Deformationsabschnitte 48 in der vorstehend erläuterten Weise stärker in Anlage mit der Leiteranordnung 20 gedrängt und insbesondere axial entlang dieser verschoben, so dass die zweite Klemmanordnung 40 relativ zu der Leiteranordnung 20 axial festgelegt wird. Die Deformationsabschnitte 48 erzeugen dabei insbesondere axiale Klemmkräfte und bringen eine von dem Anschlussbereich weggerichtete Zugkraft Z in die Außenisolationsschicht 26 der Leiteranordnung 20 ein. Man beachte, dass das Verbindungselement 16 anschließend nicht mehr axial von dem Vorlauf- und Rücklaufabschnitt 24, 28 abgehoben werden kann, da dessen Durchmesserstufe 53 nicht an dem axial festgelegten Deformationselement 49 vorbei bewegt werden kann
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Gemäß einer optionalen Weiterbildung sind die Deformationsabschnitte 48 mit einer Sollknickstelle 54 ausgebildet, die im gezeigten Fall eine Vertiefung umfasst (siehe auch 2). Ab einer vorbestimmten Aufschraubtiefe bzw. -länge des Betätigungselements 44 auf das Deformationselement 49 knicken die Deformationsabschnitte 48 folglich radial nach innen ab oder, anders ausgedrückt, werden radial nach innen durchgebogen (siehe Pfeil K in 2). Dies begrenzt die erzeugten Klemmkräfte und insbesondere die in der Leiteranordnung 20 erzeugten Zugspannungen, da die aufgebrachten Deformationskräfte nur noch teilweise in tatsächlich wirkende Klemmkräfte umgesetzt werden können.
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Gemäß 3e wird daraufhin das Betätigungselement 42 der ersten Klemmanordnung 40 auf das Verbindungselement 16 aufgeschraubt. Hierdurch wird der ringförmig umlaufende Deformationsabschnitt 46 unter Erzeugen radialer Klemmkräfte gemäß vorigen Ausführungen elastisch deformiert.
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Weiterhin erfolgt das Aufschrauben des Betätigungselements 42 aber derart, dass dieses sich an dem Betätigungselement 44 der ersten Klemmanordnung 40 abstützt. Dies kann insbesondere derart erfolgen, dass das Deformationselement 49 von der Durchmesserstufe 53 axial abgehoben wird. Über dieses Wechselwirken der Betätigungselemente 42, 44 wird eine kraftleitende Verbindung erzeugt, sodass auch ein zumindest abschnittsweise kontinuierlicher oder geschlossener Kraftfluss zwischen den radialen und axialen Klemmkräfte aufgebaut werden kann. Ferner kann hierüber eine Verdrehsicherung bereitgestellt werden, da die Betätigungselemente 42, 44 innerhalb und/oder relativ zu den Außengewinden von Verbindungselement 16 und Deformationselement 49 verspannt werden und somit ein Loslösen erschwert wird.
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Zusätzlich oder alternativ kann durch das Wechselwirken der Betätigungselemente 42, 44 eine in die Leiteranordnung 20 eingebrachte axiale und/oder radiale Klemmkraft verändert und insbesondere erhöht werden. Beispielsweise kann das in den Figuren linke erste Betätigungselement 42 mittelbar über das weitere Betätigungselement 44 eine Deformationskraft auf die Deformationsabschnitte 48 ausüben. Dadurch können die hierüber erzeugten Klemmkräfte verändert und insbesondere verstärkt werden. Konkret kann hierüber eine in die Richtung B von 3e wirkende Kraft erzeugt werden, die auf die gemäß 3d bereits an der Leiteranordnung 20 festgelegten Deformationsabschnitte 48 einwirkt. Aufgrund des bereits erfolgten Andrückens dieser Deformationsabschnitte 48 können diese gegenüber der Leiteranordnung 20 axial bereits festgelegt sein. Mit anderen Worten können die Deformationsabschnitte 48 zum Beispiel aufgrund wirkender Reibungskräfte nicht mehr ohne weiteres entlang der Leiteranordnung 20 abgleiten. Bei Aufbringen einer weiteren Kraft gemäß dem Pfeil B aus Figur 3e können diese stattdessen im Bereich ihrer Sollknickstelle 54 weiter durchgebogen werden, wodurch sich die axiale Verspannung sogar erhöhen kann.
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Übergeordnet können die Deformationsabschnitte 48 somit über das erste Betätigungselement 42 stärker in Anlage mit der Leiteranordnung 20 gedrängt werden, so dass das Verbindungselement 16 insgesamt zuverlässig axial festgelegt werden kann. Weiterhin versteht sich, dass sämtliche der erläuterten Montageschritte auch in umgekehrter Weise ausgeführt werden können, um die Kabelanordnung 10 wieder zu demontieren. Auch eine mehrfache Montage und Demontage ist möglich, beispielsweise um Wartungs- oder Reparaturmaßnahmen durchzuführen. Je nach Ausführungsform kann eine Demontage und/oder erneute Montage jedoch erfordern, dass einzelne Bauteile mangels Wiederverwendbarkeit ausgetauscht werden müssen. Dies kann zum Beispiel das Deformationselement 49 mit dem Ringabschnitt 51 betreffen.
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In 4 ist eine Kabelanordnung 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform gezeigt. Gleichbleibende oder gleichwirkende Merkmale gegenüber der ersten Ausführungsform sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die Ausführungsform aus 4 unterscheidet sich insbesondere dahingehend, dass das Verbindungselement 16 zweiteilig aufgebaut ist. Die entsprechenden Einzelteile des Verbindungselements 16 sind in 4 mit unterschiedlichen Schraffuren dargestellt. Konkret umfasst ein erster Teil 60 des Verbindungselements 16 die Vorsprünge 32, den Ringabschnitt 50 und den Deformationsabschnitt 46, welche allesamt analog zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgebildet sind. Ebenso sind die axialen Abschnitte 30 des Verbindungselements 16 größtenteils in dem ersten Teil 60 ausgebildet. Ein zweiter Teil 70 des Verbindungselements 60, der auch als Verschlusskappe bezeichnet werden kann, umfasst hingegen die Schenkel 36 sowie den Zentralvorsprung 38, der mit dem Rücklaufabschnitt 28 gekoppelt ist.
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Ein weiterer Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform ergibt sich hinsichtlich der Gestaltung des Deformationselements 49. Wie in 4 erkennbar, verlaufen die Deformationsabschnitte 48 in diesem Fall in einem geringeren Winkel zu der Längsachse L und weisen ferner keine Sollknickstelle 54 wie in dem vorigen Ausführungsbeispiel auf. Allerdings sind die Deformationsabschnitte 48 ist jedoch in der gleichen Weise an der Außenisolationsschicht 26 der Leiteranordnung 20 festlegbar. Dies kann wiederum über ein axiales Verlagern des Betätigungselements 44 der zweiten Klemmanordnung 40 in 4 nach links erfolgen.
