-
Die Erfindung betrifft ein Klemmelement für eine Kabelklemme zur Zugentlastung und/oder Relativbewegungsverringerung einer Steckverbinderleitung, aufweisend wenigstens einen Klemmbereich zur Festlegung einer Leitung und wenigstens einen Kopplungsbereich zur Festlegung des Klemmelementes an einem Steckverbindergehäuse. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Kabelklemme zur Zugentlastung und/oder Relativbewegungsverringerung einer Steckverbinderleitung, aufweisend ein erstes und wenigstens ein zweites Klemmelement sowie die Steckverbinderanordnung mit einer solchen Kabelklemme.
-
Elektrische Kontaktelemente, Kontaktanordnungen, steck- und lösbare Kabelverbindungselemente und ganz allgemein kontaktierbare Vorrichtungen zur Übertragung elektrischer Energie sind in vielfachen Ausführungsformen im Stand der Technik verfügbar. Häufig ist der prinzipielle Grundaufbau durch zumindest ein Kontaktierungselement gebildet an bzw. mit dem ein elektrisches leitendes Kabel, Leitung lösbar oder unlösbar verbunden ist. Viele Verbindungtechniken werden in diesem Zusammenhang realisiert: Klemmen, Crimpen, Kleben, Schweißen, Schrauben, Pressen, Klipsen, Schneidklemmen, Löten usw..
-
Auf die Verbindung der Kabel, Leitung mit dem jeweiligen Kontaktierungselement wirken bei Montage-, Verlegungs- und Betriebsvorgängen eine Vielzahl von unterschiedlichen mechanischen Belastungen ein, beispielsweise Zugbelastung, Druck- bzw. Schubbeanspruchung, Torsions-Nerdrehungskräfte. Weitere Belastungen können resultieren aus Umwelteinwirkungen, Vibrationen, aggressive Medien usw.. Auch können weitere Anforderungen neben die eigentliche Aufgabe der elektrischen Kontaktierung treten: Korrosionsbeständigkeit, Dauerfestigkeit, Minimierung des elektrischen Widerstands, Leichtbauvorgaben, Kostenoptimierung, automatische Montierbarkeit, Eignung zur Massenfertigung, Reduzierung des Werkstoffbedarfs, Dichtigkeit der Verbindung usw..
-
Zur Reduzierung mechanischer Belastungen auf die Verbindung des Kabels mit dem Kontaktelement kommen hinsichtlich möglicher Zugbeanspruchungen sogenannte Zugentlastungen zum Einsatz. Diese Entlastungsvorrichtungen sind häufig derart aufgebaut, dass eine Klemmung, kraft- oder formschlüssige Verbindung eines Kabelbereiches mit dem Kontaktelement oder dem Steckverbindergehäuse in Zugbelastungsrichtung vor dem Verbindungsbereich hergestellt ist.
-
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Steckverbindungen mit den verschiedensten Zugentlastungen bekannt. Bekannte Zugentlastungen basieren auf dem Prinzip einer Pressklemme. Andere Prinzipe nutzen Drehfallenfunktionen durch rotierende Klemmbacken. Ebenfalls häufig genutzt werden Schraubklemmen.
-
Eine vibrationsfeste Kabelzugentlastung ist Gegenstand der
DE 10 2014 114 419 A1 . Die vorgeschlagene Zugentlastung besteht aus einem Stützelement und einem Fixierelement, zwischen denen das am Steckverbinder angeschlossene Kabel klemmbar ist. Vorgesehen ist, dass das Stützelement und das Fixierelement parallel zueinander ausgerichtet sind, sodass die Klemmkraft gleichmäßig auf das angeschlossene Kabel wirkt. Zwischen dem Stützelement und dem Fixierelement ist ein Abstandsmittel angeordnet, welches einen minimalen Abstand zwischen dem Stützelement und dem Fixierelement definiert. Der minimale Abstand ist in der Regel etwas kleiner als der Durchmesser des angeschlossenen Kabels. Dadurch wird das Kabel zuverlässig fixiert, aber nicht, beispielsweise durch eine Überquetschung, beschädigt. Die Lehre der
DE 10 2014 114 419 A1 sieht vor, dass die Vorrichtung zur Zugentlastung nicht mit dem Steckverbindergehäuse gekoppelt wird, sondern beispielsweise an einer Gehäusewandung festgelegt ist.
-
Eine Zugentlastungvorrichtung geeignet zur Aufnahme von Kabeln mit unterschiedlichen Außendurchmessern offenbart die
DE 10 2015 112 045 B4 . Ziel ist, die Zugentlastung der Kabel-Kontaktverbindung ohne Beschädigung der Klemmverbindung zu erreichen. Die wesentliche Eigenschaft dieser Zugentlastung besteht darin, dass an einem der zwei gegenüberliegenden Teile einer Kabelschelle ein Vorsprung vorgesehen ist, so dass auch bei unterschiedlichen Abständen der Teile der Kabelschelle in jedem Fall eine Trennung von dem Zwischenbereich der Kabelschellen, der zum Einklemmen des Kabels vorgehsehen ist, und dem Bereich der Schraube verhindert wird. Grundgedanke ist, dass durch Vorsprünge an einem der Teile der Kabelschelle die Verbindung zwischen der Schraube und dem Außenumfang des Kabels unterbrochen wird. Da die Kabelschelle aus einem isolierenden Material gebildet ist, besteht keine Gefahr eines Kurzschlusses zur Schraube, selbst wenn die Isolierung des Kabels beschädigt wird. Auch diese Zugentlastung ist nicht mit der Steckverbindung gekoppelt, sondern Bestandteil einer Einhausung, Kabeldose, Verteildose.
-
Eine Zugentlastunglösung integriert in das Steckverbindergehäuse zeigt die
DE 10 2016 104 079 A1 . Es wird mit einer Drehfalle die Rotativ- und daraus resultierend die Linearbewegung genutzt, um das Kabel an seiner Außenummantelung zu klemmen und relativ zum Steckverbindergehäuse festzulegen. Dazu wird das mehrteilige Steckverbindergehäuse mit einem Vorderteil und einem Hinterteil, die über einen Schraubmechanismus miteinander verschraubt werden, und mit einer Zugentlastung zum Festklemmen eines Kabels vorgeschlagen, wobei die Zugentlastung eine oder mehrere um eine Achse schwenkbar gelagerte Klemmbacken umfasst. Die Zugentlastung ist vorgesehen innerhalb eines in einer Längsrichtung beweglichen erstes Teil ausgebildet als Rotations-/Translations-Getriebe, das eine Schraubbewegung zwischen dem Vorderteil und dem Hinterteil in eine translatorische Längsbewegung des ersten Teils umsetzt, und einen Stellmechanismus, der eine Längsbewegung des ersten Teils in eine Querbewegung des wenigstens einen Klemmbackens umsetzt. Dadurch wird das Kabel sowohl durch eine Querbewegung als auch durch eine Rotationsbewegung der Klemmbacken festgeklemmt.
-
Eine andere Möglichkeit Zugentlastungen zu realisieren sind sogenannte Kabelverschraubungen. Die
EP 0 165 414 A2 zeigt eine solche Kabelverschraubung, die als Zugentlastung für Steckverbinder an dem Steckverbindergehäuse angebracht, eingeschraubt wird. Die Zugentlastung besteht aus einem zylinderförmigen ersten Teil, welches beidseitig Gewindebereiche aufweist. Ein Gewindebereich ist zur Fixierung der Zugentlastung an der Kabelabgangsöffnung des Steckverbindergehäuses vorgesehen. Vom anderen Gewindebereich stehen axial in Kabelabgangsrichtung Fixierelemente ab. Durch das Aufschrauben eines zweiten Teils mit einem konisch zulaufenden Innenbereich schieben sich die Fixierelemente übereinander und verengen sich entlang des Kabelmantels des angeschlossenen Kabels bis eine Klemmwirkung erreicht wird. Durch die Anbringung am Außenbereich des Steckverbindergehäuses sind sie jedoch empfindlich gegenüber z.B. Schlag oder anderen von außen einwirkenden Kräften und die Abdichtung ist aufgrund der Fixierelemente problematisch.
-
Die in der
DE 20 2017 006 800 U1 vorgeschlagene Zugentlastung mit dem Ziel einer kompakten Realisierung besteht aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil. Die beiden Teile weisen jeweils eine Öffnung für ein an den Steckverbinder anschließbares Kabel auf. Das Kabel kann bei der Konfektionierung des Steckverbinders leicht durch die Öffnungen der beiden Teile geführt werden. Das erste Teil weist entlang der Öffnung angeordnete, axial abstehende und in das zweite Teil hineinragende Fixierarme auf. Die beiden Teile der Zugentlastung weisen jeweils einen Gewindebereich auf, wodurch sie miteinander verschraubbar sind. Beim ersten Teil sind die Fixierarme innerhalb des Gewindebereichs angeordnet. Die Fixierarme sind dann parallel zum Gewindebereich und auf gleicher Höhe zu diesem angeordnet.
-
Andere konstruktive Ansätze zu Bereitstellung von Zugentlastungen sind Hinterschneidungen oder Deformationen und bogenförmige Verlegung der Leitungen. Die
DE 10 2017 011 862 A1 nutzt diese bekannten Erkenntnisse und schlägt eine Kabelanschlussvorrichtung vor, die ein Kabel mit wenigstens einer Ader aus einer elektrischen Leitung umfasst, die mit einer Isolierung ummantelt ist und einen Kunststoffblock, durch den die wenigstens eine Ader hindurchgeführt ist. Die wenigstens eine Ader innerhalb des Kunststoffblocks ist mit wenigstens einem Hinterschnitt versehen und der Kunststoffblock ist durch Umspritzen der wenigstens einen Ader mit dem wenigstens einen Hinterschnitt formschlüssig verbunden.
-
Oft ist es besonders problematisch, die Verbindung der Kabel, Leitung mit dem jeweiligen Kontaktierungselement zugzuentlasten und gleichzeitig Dichtigkeitsanforderungen zu erfüllen. Dies kann mehrere Ursachen haben: Werden Zugentlastungsvorrichtungen schraubbar und mit Fixierarmen in lamellenähnlicher Struktur verwirklicht, ist die Abdichtung der sich ergebenden mehrteiligen Anordnung kaum zuverlässig möglich. Häufig kann die Relativbewegung des Kabels durch Torsionsbeanspruchung als Folge von Schraubbewegungen bei der Montage oder Kabelbiegung bei der Verlegung und im Betrieb zu Undichtigkeiten an der Zugentlastungsstelle führen. Weiterhin müssen Steckverbindungskomponenten als Großserienteile sowohl wirtschaftlich herstellbar, einfach montierbar und im Aufbau möglichst einfach sein.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung die Verbindungsstelle, Kopplungssituation von Kabeln, Leitungen mit Kontaktelementen und/oder Steckverbindergehäusen weiterzuentwickeln, sodass die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik wenigstens teilweise reduziert und die funktionalen Anforderungen besser erfüllt werden.
-
Zur Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung eine Kabelklemme vor, die funktional mit dem Steckverbindergehäuse, Kabelverschraubung zusammenwirkt, sodass Kabeldeformationen, Kabelbiegung, Torsionsbeanspruchungen an der Verbindungsstelle des Kabels zum Kontaktelement und/oder einer Abdichtungseinrichtung reduziert ist.
-
Die Erfindung erkennt, dass reduzierte Relativbewegungen zwischen Abdichtungskomponenten und Kabel oder/und Steckverbindergehäuse, Kontaktelement die funktionalen Anforderungen hinsichtlich Dichtheit und/oder zuverlässiger, dauerhafter Verbindung der Elemente zumindest teilweise zu verbessern hilft.
-
Realisiert wird die erfindungsgemäße Lehre durch ein Gehäusekonzept, d.h. die Kabelklemme wird vorzugsweise ohne eigenes, zusätzliches Gehäuse, Einhausung und direkt zusammenwirkend mit einem Steckverbindergehäuse ausgeführt. Dabei stellt die Kabelklemme eine Vorrichtung dar, die optional mit einer Kabel-Kontaktelement-Verbindung mit Steckverbindergehäuse koppelbar ist.
-
In einer möglichen Ausführungsform wird die Kabelklemme durch wenigstens zwei Klemmelemente mit jeweils zumindest einer Verbindungsgeometrie in Form eines Vorsprungs, Nase mit einer korrespondierenden Aufnahmegeometrie in Form einer Ausnehmung im Steckverbindergehäuse gekoppelt. Um Zugbelastungen und/oder Relativbewegungen des Kabels aufnehmen zu können, wird die Verbindungsgeometrie als Eingriffsgeometrie mit radialer Bewegungsrichtung in die korrespondierende Ausnehmung des Steckverbindergehäuses gekoppelt, sodass in axialer Zugrichtung Formschluss durch einen Hintergriff vorliegt. Alternativ kann durch eine Verbindungsgeometrie in Form beispielsweise einer Positionierschräge ein Kraftschluss ohne Hintergriff in Axialrichtung gebildet sein.
-
Die vorzugsweise aus zwei Elementen gebildete Kabelklemme sind als Gleichteile ausgeführt. Die beiden Klemmelemente verfügen über jeweils eine Führungsgeometrie zur Aufnahme des Kabels und werden mit Hilfe von zwei Schrauben gefügt bzw. lösbar gekoppelt. Die Kabelklemme ist durch ihre Dimensionierung und Formgebung geeignet, mit einer Kabelverschraubung zusammenzuwirken.
-
Durch die erfindungsgemäße Kabelklemme ist es möglich, diese ohne Torsionsbelastung oder Relativbewegungen für die Kabel-Steckkontaktverbindung zu montieren. Auch sind Relativbewegungen zwischen Abdichtungskomponenten und Kabel oder/und Steckverbindergehäuse, Kontaktelement als Montagefolge der Kabelklemme verhindert, da die Klemmelemente in radialer Bewegungsrichtung gefügt werden. Weiterhin entsteht durch die Kabelklemme keine Einspannungssituation während der Montage der Kabel-Kontaktelement-Verbindung, da erst nach deren Realisierung die Kabelklemme gefügt wird. Die funktionale und räumliche Trennung der Kabelklemmung und der Abdichtung ermöglicht sehr zuverlässige Abdichtungslösungen.
-
Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Kabelklemmstelle der Kabelklemme, die zu der Dichtungsstelle und/oder Verbindungsstelle des Kabels mit dem Kontaktelement beabstandet ist. Dadurch erzielt die erfindungsgemäße Kabelklemme nochmals eine Reduzierung der Relativbewegung an der Dichtungs- bzw. Fügestelle des Kabels mit dem Kontaktelement.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 die perspektivische Ansicht auf ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Steckverbinderanordnung mit Zugentlastung und/oder Relativbewegungsverringerung in Form der erfindungsgemäßen Kabelklemme;
- 2 die Vorderansicht und Draufsicht auf die mögliche Ausführung einer Steckverbinderanordnung mit Zugentlastung und/oder Relativbewegungsverringerung in Form der erfindungsgemäßen Kabelklemme;
- 3 die perspektivische Ansicht auf eine mögliche Ausführungsform des Klemmelementes der erfindungsgemäßen Kabelklemme;
- 4 die Vorderansicht und Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform des Klemmelementes der erfindungsgemäßen Kabelklemme.
-
1 zeigt die perspektivische Ansicht auf ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Steckverbinderanordnung 100 mit Zugentlastung und/oder Relativbewegungsverringerung in Form der erfindungsgemäßen Kabelklemme 1. Die gezeigte Kabelklemme 1 ist an ein Steckverbindergehäuse 40 gekoppelt und kombiniert mit einer Kabelverschraubung 20. Die Kabelverschraubung 20 bildet die Führung und optional eine Abdichtung des Kabels 30 zum Steckverbindergehäuse 40. Die Kabelklemme 1 reduziert oder eliminiert Relativbewegungen zwischen der Kabelverschraubung 20 und/oder den Abdichtungskomponenten der Kabelverschraubung 20 und/oder dem Steckverbindergehäuse 40 und dem geführten Kabel, Leitung 30, sodass die funktionalen Anforderungen hinsichtlich Dichtheit und/oder zuverlässiger, dauerhafter Verbindung der Elemente zumindest teilweise verbessert sind.
-
2 umfasst in der oberen Darstellung die Vorderansicht und in der unteren Abbildung die Draufsicht auf die mögliche Ausführung einer Steckverbinderanordnung 100 mit Zugentlastung und/oder Relativbewegungsverringerung in Form der erfindungsgemäßen Kabelklemme 1. Dieses Realisierungsbeispiel der Kabelklemme 1 ist durch wenigstens zwei Klemmelemente 10 gebildet. Die Kabelklemme 1 verfügt über einen Klemmbereich 2 und einen Kopplungsbereich 3.
-
Die die Kabelklemme 1 bildenden Klemmelemente 10 erstrecken sich räumlich und sind gleichteilig aufgebaut, d.h. deren Geometrie und Abmessungen sind weitgehend identisch bzw. spiegelsymmetrisch.
-
Nach der Zusammenlegung werden die wenigstens zwei Klemmelemente 10 über Verbindungsmittel 11 sowohl verbunden als auch die Klemm- und Kopplungskräfte realisiert. Beide Kräfte wirken in radialer Richtung der Steckverbinderanordnung 100 bzw. der Kabelklemme 1. Die Zusammenlegung kann durch jeweils eine Zunge 14 unterstützt sein. Durch die Zunge 14 wird eine Positionierungshilfe bereitgestellt zur Ausrichtung der Klemmelemente 10 für die Zusammenlegungsposition. Die Zunge 14 kann optional endseitig durch einen Hintergriff als Schnapphaken konstruiert sein, der es erlaubt, die Klemmelemente 10 wenigstens temporär additiv oder alternativ zu den Verbindungsmitteln 11 zu fixieren. Der Schnapphaken kann optional hintergreifen an einer Ausnehmung 15.
-
3 zeigt die perspektivische Ansicht auf eine mögliche Ausführungsform des Klemmelementes 10 der erfindungsgemäßen Kabelklemme 1. Der Klemmbereich 2 ist zur bereichsweisen Umschließung des Kabels 30 ausgebildet. Umfasst wird das Kabel 30 an seiner äußeren Isolierung und/oder in einem teilweise abisolierten Zustand an einer inneren Isolationsschicht durch in die Klemmelemente 10 eingebrachten Klemmschalen 12 innerhalb des Klemmbereiches 2. Das Verbindungsmittel 11 dieses Ausführungsbeispiels ist realisiert als lösbare Schraubenverbindung. Die Schraube 11 kann als separates Teil mit rotativem Freiheitsgrad an dem Klemmelement 10 festgelegt sein, sodass eine Baugruppe gebildet ist.
Der Verbindungsmittelpartner ist hier ausgebildet als Gewindebohrung 11', die Verbindungsmittel 11, 11' sind angeordnet in jeweils auskragenden Flügeln 12'. Neben der Verbindungsmittelaufnahme tragen die Flügel 12' zur Steigerung der Gestaltfestigkeit zumindest im Abschnitt des Klemmbereiches 2 des Klemmelementes 10 bei. Als Alternative zur Schraubenverbindung kommen auch andere lösbare oder unlösbare Verbindungsmittel in Betracht, beispielsweise Schellen, Kabelbinder, Nieten, Bolzen etc..
-
Der Kopplungsbereich 3 ist zur Verbindung, Kopplung, Festlegung, Arretierung der Kabelklemme 1 an dem Steckverbindergehäuse 40 konzipiert. Eine vorzugsweise gabelförmige und räumlich ausgelenkte Grundkonstruktion verfügt über zumindest eine und vorzugsweise gabelendseitig vorgesehene Nase, Vorsprung 13, die in eine korrespondierende Ausnehmung des Steckverbindergehäuses 40 eingreift. Ergänzt werden kann die Nase, Vorsprung 13 durch eine angrenzende Aussparung 13' in dem als Arm konzipierten Gabelbereich. Dadurch kann eine größere Eingriffslänge der Nase 13 in das Steckverbindergehäuse 40 realisiert werden und/oder die Elastizität des gabelförmigen Bereiches gezielt und lokal gesteigert werden, um durch die erhöhte Verformungsfähigkeit etwaige Maßtoleranzen elastisch auszugleichen. Ein weiterer Vorteil der Aussparung 13' ist, dass durch den ausgesparten Bereich die Kopplung des Klemmelementes 10 ausschließlich und definiert durch die Nase 13 mit dem Steckverbindergehäuse 40 erfolgt und der Gabelarm nicht anliegt.
-
Die erforderliche Radialkraft zur Aufbringung der Kopplungskraft wird durch die Verbindungsmittel 11, 11' bewerkstelligt, welche somit in funktionaler Hinsicht sowohl die Kopplungskräfte als auch die Klemmkräfte der Kabelklemme 1 realisieren. Durch die Lage der Verbindungsmittel 11, 11' mit einem in Axialrichtung vorliegenden Abstand zum Kopplungsbereich 3 wird ein Biegemoment in das Klemmelement 10 initiiert. Das Biegemoment und die Formung der Nase 13 sorgen für eine zuverlässige und weitgehend spielfreie Kopplung der Kabelklemme 1 mit dem Steckverbindergehäuse 40.
-
Um die Fähigkeit des Klemmelementes 10 zur Aufnahme des Biegemomentes zu erhöhen, ist vorzugsweise ein dreidimensionaler Mittenbereich 4 vorgesehen, mit einer Erstreckung in drei Raumrichtungen. Auf diese Weise sind der Klemmbereich 2 und der Kopplungsbereich 3 der Kabelklemme 1 in vorzugsweise einstückiger Ausbildung biegesteif miteinander verbunden.
-
4 illustriert die Vorderansicht und Draufsicht auf eine mögliche Ausführungsform des Klemmelementes 10 der erfindungsgemäßen Kabelklemme 1. Mit der bereichsweise gewählten Punkt- und Achsensymmetrie können die Klemmelemente 10 der Kabelklemme 1 als Gleichteile ausgeführt werden. Die resultierende Spiegelsymmetrie ermöglicht den Aufbau der Kabelklemme 1 aus zwei Teilen gleichen Typs sodass die Wirtschaftlichkeit besonders gut unterstützt ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kabelklemme
- 2
- Klemmbereich
- 3
- Kopplungsbereich
- 4
- Mittenbereich
- 10
- Klemmelement
- 11
- Verbindungsmittel
- 11'
- Verbindungsmittelpartner, Gewindebohrung
- 12
- Klemmschale
- 12'
- Flügel
- 13
- Nase, Vorsprung
- 13'
- Aussparung
- 14
- Zunge, Zusammenlegungshilfe, Schnapphaken
- 15
- Ausnehmung
- 20
- Kabelverschraubung
- 30
- Steckverbinderleitung, Kabel, Leitung
- 40
- Steckverbindergehäuse
- 100
- Steckverbinderanordnung mit Kabelklemme
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102014114419 A1 [0006]
- DE 102015112045 B4 [0007]
- DE 102016104079 A1 [0008]
- EP 0165414 A2 [0009]
- DE 202017006800 U1 [0010]
- DE 102017011862 A1 [0011]
