DE202008014679U1

DE202008014679U1 - Elektrisches Anschlusselement

Info

Publication number: DE202008014679U1
Application number: DE200820014679
Authority: DE
Original assignee: TECO GES fur AUTOMATISCHE TES; Teco Gesellschaft fur Automatische Testsysteme GmbH
Current assignee: QUITT, ULRICH, DE; ULRICH QUITT, DE
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2009-01-22
Anticipated expiration: 2018-11-06
Also published as: DE102009050307A1

Abstract

Elektrisches Anschlusselement, zum elektrischen Verbinden eines ersten Kabels, insbesondere mit einem zweiten Kabel, wobei das Anschlusselement eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente elektrisch freiliegende Mantelflächen aufweisen, die beim elektrischen Verbinden aneinander gedrückt sind, und dass mindestens das erste Kabel an der Vorderseite des Anschlusselements, insbesondere von der Mantelfläche beabstandet, befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement zum elektrischen Verbinden zweier Kabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Kabelaufbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein Interface zwischen zwei Kabeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Runde oder flache Steckverbinder werden zur trennbaren Übertragung hoher Ströme eingesetzt. Diese Steckverbinder können einzeln oder in ganzen Gruppen verbaut werden. Vorzugsweise werden in einem Interface mehrere Steckverbinder verwendet, um eine höhere Anzahl verschiedener elektrischer Kontakte bereit zu stellen. In der Praxis werden dabei aus Platzgründen und aufgrund besserer industrieller Verfügbarkeit in einem Interface häufig runde Steckverbinder verbaut.
Runde Steckverbinder sind entweder aus gewundenen Drahtlamellen oder einstückig aus einem vergoldeten Einzelkontakt aufgebaut. Damit können mit Steckverbindern gewöhnlicher Größe bis zu 50 A elektrischen Stroms geführt werden. Größere Steckverbinder können aber auch Ströme von bis zu 2000 A führen.
Die zuvor genannten Steckverbinder finden vor allem in elektrischen Adaptern und anderen Wechselsatzsystemen ihren Einsatz. Dabei müssen normalerweise elektrische Ströme zwischen 50 A und 200 A geführt werden. Die Qualität der Steckverbinder wird vor allem durch ihren elektrischen Übergangswiderstand bestimmt. Dieser muss so niedrig wie möglich sein, um möglichst wenig elektrische Verluste am Steckverbinder zu erzeugen. Der Übergangswiderstand wird dabei vor allem von der elektrischen Kontaktierung im Steckverbinder beeinflusst.
Um eine möglichst gute Kontaktierung zu erreichen weisen gängige Steckverbinder geometrisch bestimmte, harte oder federnde Kontaktelemente im Steckverbinder auf. Geometrisch bestimmte Steckverbinder besitzen zwei verschiedene, zueinander passende Kontaktelemente. Dabei nennt man das erste Kontaktelement männlich und das zweite Kontaktelement weiblich. Beispielhaft sei an der Stelle ein männlicher Kontaktstift erwähnt, der in eine weibliche Kontaktöffnung eingeführt wird. Kontaktstift und Kontaktloch sind dabei geometrisch insoweit voneinander abhängig, dass eine elektrische Kontaktierung zwischen Kontaktstift und Kontaktloch nur dann möglich ist, wenn der Außendurchmesser des Kontaktstiftes genauso groß ist, wie der Innendurchmesser der Kontaktöffnung. In diesem Fall drücken einzelne Stellen der Innenwand der Kontaktöffnung auf den Kontaktstift und erzeugen so einzelne kreisrunde Kontaktpunkte.
Die Anzahl der Kontaktstellen kann erhöht werden, indem der Außendurchmesser des Kontaktstiftes leicht größer als der Innendurchmesser des Kontaktloches ausgeführt wird. In diesem Fall presst die Innenwand der Kontaktöffnung auf den Kontaktstift und erhöht so die Anzahl der Kontaktpunkte, wobei im Idealfall ein geschlossener Kontaktring entsteht. Zwar wird durch diese Presspassung der Übergangswiderstand reduziert, durch den Druck der Innenwand der Kontaktöffnung auf den Kontaktstift können andere Probleme verursacht werden. Gerade wenn der Kontaktstift aus einem Litzenkabel aufgebaut ist, können die feinen Litzendrähte durch den Druck beim Einführen in die Kontaktöffnung zusammengestaucht werden. Dadurch kann der Kontaktstift nicht vollständig in die Kontaktöffnung eindringen, so dass die Kontaktierung zwischen Kontaktstift und Kontaktöffnung verringert und der Übergangswiderstand dadurch weiter erhöht wird.
Um das zuvor genannte Zusammenstauchen des Litzenkabels beim Einführen in die Kontaktöffnung zu vermeiden schlägt die Druckschrift DE 299 15 38 U1 vor, den Kontaktstift mit Drahtlamellen auszugestalten. Die Drahtlamellen legen sich beim Einführen in die Kontaktöffnung an ihre Innenwand und erzeugen so lang gezogene Verbindungslinien. Zwar sind die Drahtlamellen so dick, dass sie nicht mehr zusammenstauchen können, der Aufbau des Kontaktstiftes selbst jedoch ist sehr komplex, so dass die Herstellung des Kontaktstiftes entsprechend komplex ausfällt. Weiter müssen am Kontaktstift zur Realisierung der Drahtlamellen Freiräume vorgesehen werden, die dann nicht mehr als Kontaktfläche für einen Stromübergang zur Verfügung stehen. Das erhöht den Übergangswiderstand. Letztlich braucht die Steckverbindung immer noch ein männliches und weibliche Kontaktelement, die getrennt produziert werden müssen. Dies schlägt sich in einem erhöhten Herstellungsaufwand und folglich höheren Produktionskosten nieder.
Auch in der DE 197 43 867 C1 wird versucht, einen hohen Druck in einer elektrischen Steckverbindung aufzubauen. Dabei wird ein zapfenförmiges Anschlussstück in eine trichterförmige Kontakttasche eingesteckt. Das Anschlussstück wird dann mit einem Riegel fest in die Kontakttasche gepresst, so dass ein guter elektrischer Kontakt zwischen Kontakttasche und Anschlussstück entsteht. Jedoch ist diese Steckverbindung technisch und herstellungsbedingt sehr komplex und damit sehr teuer. Auch die Handhabung der Steckverbindung ist sehr aufwendig. Beim Verbinden zweier Leitungen muss das Anschlussstück in die Kontakttasche gelegt und mit einem Riegel hinein gepresst werden. Das macht die elektrische Verbindung gerade für Aufbauten ungeeignet, bei denen ein häufiges elektrisches Trennen und Verbinden der elektrischen Verbindung notwendig ist, wie beispielsweise bei Prüfvorrichtungen. Letztlich wird auch bei dieser Steckverbindung immer ein männliches und weibliches Kontaktelement benötigt, was die Herstellungskosten weiter erhöht.
Zusammenfassend gesagt benötigen alle herkömmlichen Steckverbindungen ein männliches und weibliches Kontaktelement. Dies macht die Herstellung komplex und teuer. Weiter ist bei vielen herkömmlichen Steckverbindungen die Kontaktierung vergleichsweise schlecht, wodurch der Übergangswiderstand sehr hoch und insbesondere für Hochstromanwendungen unzureichend ist. Zwar gibt es Steckverbindungen mit einer guten Kontaktierung und einem geringen Übergangswiderstand, jedoch ist ihre Handhabbarkeit aufwendig, so dass die Steckverbindung für viele Anwendungen ungeeignet ist.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein Anschlusselement zum elektrischen Verbinden zweier Kabel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Kabelaufbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 und ein Interface zwischen zwei Kabeln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14 zu schaffen, die kostengünstiger herstellbar, einfacherer in ihrer Handhabung, niederohmiger und geeignet für häufig wechselnde Einsätze sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, zwei Leiter an ihren Mantelflächen aneinander anzulegen, um den Kontakt herzustellen und dann zur Erhöhung des Kontaktdrucks und damit zur Erniedrigung des elektrischen Übergangswiderstands die Mantelflächen aneinander anzudrücken.
Hierzu ist erfindungsgemäß ein Anschlusselement vorgesehen, das an seiner Vorderseite einen Tragebereich aufweist, an dem eines der beiden Leiter gehalten ist. Dieses Leiter kann an seiner Mantelfläche an ein weiteren Leiter oder einen anderen elektrischen Leiter angelegt werden. Das weitere Kabel ist entsprechend abgestützt, und daher können die beiden Leiter flach zur Erzeugung eines hohen Kontaktdrucks und eines großen Kontaktbereichs aneinander gepresst werden. Dieser Vorteil lässt sich besonders dann ausnutzen, wenn als Leiter ein Flachbandkabel eingesetzt ist, das aus geflochtener Litze besteht, die elastisch beweglich ist und beispielsweise eine Breite von 1 bis 3 cm, bevorzugt etwa 2 cm und eine Stärke von 1 bis 4 mm, bevorzugt etwa 2 mm, aufweist.
Dadurch ist es möglich, die Position beider Leiter zunächst bei der Anlage festzulegen. Erst nachdem die Anlage stattgefunden hat, wird Druck für eine möglichst gute Kontaktierung aufgebaut. Überraschenderweise hat sich ergeben, dass durch diese Art der Kontaktierung der Übergangswiderstand zwischen beiden Kabel viel geringer ist, als er mit herkömmlichen Steckverbindungen erreicht werden kann. Weiter ist es durch das direkte Aneinanderpressen der beiden Kabel nicht mehr notwendig, ein männliches und weibliches Kontaktelement vorzusehen. Beide Kabel können mit demselben erfindungsgemäßen Anschlusselement ausgestattet werden, so dass weniger Aufwand bei der Herstellung entsteht, wodurch die Kosten bei der Herstellung gesenkt werden können. Auch ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Anschlusselementes sehr einfach.
Besonders günstig ist es, dass auch der Aufbau eines hohen Kontaktdrucks, der einen entsprechend geringen Übergangswiderstand von etwa 100 μΩ erlaubt, schädigungsfrei für ein Litzenkabel realisierbar ist. Dies liegt darin gegründet, dass die beiden Kabel mit ihren Mantelflächen, sich zunächst seitlich aneinander annähern können und dann ohne weitere Relativbewegungen zwischen ihnen ab der Anlage ein Druck aufgebaut werden kann. Durch die geflochtene Beschaffenheit der den Kontakt herstellenden Leiter ergibt sich erfindungsgemäß eine besonders flächige und innige, niederohmige Verbinung. Dies stellt einen besonderen Vorteil gegenüber der Verwendung fester Kontaktelemente die aneinander gedrückt werden dar, bei den sich nie der Idealfall der ganzflächigen Auflage, sondern stets nur die Auflage entlang einer Linie oder einzelner Punkte ergäbe.
Typischerweise sind elektrische Leiter auf Druck in sich stärker belastbar als auf Scherung mit einer entsprechenden Bewegung, und klassische Eckverbindungen mit einem Stecker und einer Buchse erfordern bei der Kontaktierung typischerweise eine Durchbiegung von Kontaktfedern, die aufgrund der auftretenden Verformung den Übergangswiderstand tendenziell erhöht.
Ferner können die Kabel auf einfachste Weise und sehr schnell verbunden und auch wieder getrennt werden. Dadurch ist das erfindungsgemäße Anschlusselement hervorragend für ständig wechselnde Einsätze, wie beispielsweise für Prüfvorrichtungen, geeignet.
Vorzugsweise weist das Anschlusselement einen Befestigungsbereich zum Befestigen des Kabels auf. Durch den Befestigungsbereich ist das Kabel bei der Verbindung fixiert, so dass der Anwender nur noch auf die Verbindung des zweiten Kabels mit dem am Anschlusselement befestigten Kabel achten muss. Durch den Befestigungsbereich wird die Anwendung des Anschlusselementes damit weiter vereinfacht.
Der Abstand zwischen dem Tragebereich und der Rückseite sollte größer sein als der Abstand zwischen dem Befestigungsbereich und der Rückseite. Damit wird im Befestigungsbereich Platz für komplexere Befestigungsmittel wie beispielsweise eine Schraube geschaffen, die dann durch den resultierenden Höhenunterschied zwischen Befestigungsbereich und Tragebereich beim Kontaktieren der Kabel nicht mehr stört.
Der Tragebereich und/oder der Befestigungsbereich können eben und/oder aufgeraut sein. Sind einer der beiden Bereiche oder sogar beide Bereiche aufgeraut, so wird das Kabel durch die Oberflächenstruktur des Anschlusselementes besser fixiert. Es kann damit weniger leicht verrutschen und erhöht somit die Handhabbarkeit für den Benutzer beim Verbinden und Kontaktieren der Kabel. Ist zumindest der Tragebereich des Anschlusselementes eben, so wird eine glatte Kontaktierungsfläche für beide Kabel geschaffen. Damit können beide Kabel auf einer größeren Fläche miteinander zusammengefügt werden, wodurch die Kontaktierung verbessert und der Übergangswiderstand zwischen beiden Kabeln weiter verringert wird.
An der Grenze zwischen dem Tragebereich und dem Befestigungsbereich kann eine Fase vorhanden sein. Durch die Fase werden scharfe Kanten vermieden und das am Anschlusselement befestigte Leiter vor zu hoher Belastung wie Knickung und/oder Biegung geschützt. Optimalerweise weisen alle Kanten am Anschlusselement, die mit dem befestigten oder unbefestigten Leiter in Berührung kommen zu seinem Schutz vor zu hoher Belastung eine Fase auf.
Vorzugsweise weist der Befestigungsbereich eine Durchgangsbohrung zwischen Vorderseite und Rückseite des Anschlusselementes auf. Durch diese Durchgangsbohrung können einfache Mittel zum Befestigen des Kabels am Anschlusselement geführt werden. Derartige Mittel können Nieten, Schrauben oder Nägel sein. Es soll darauf hingewiesen werden, dass eine Durchgangsbohrung nicht unbedingt zwingend notwendig ist, beispielsweise kann auch eine Sacklochbohrung mit einem Innengewinde vorgesehen sein, in die dann eine entsprechende Schraube zum Befestigen des Kabels am Anschlusselement einführbar ist.
An der Rückseite des Anschlusselementes können vertiefte Bereiche zur Aufnahme von elastischen Elementen, vorzugsweise Federn und/oder zur Aufnahme von Festlagern vorzugsweise Stabelementen vorgesehen sein. Durch die vertieften Bereiche werden die elastischen Elemente und/oder die Festlager nicht nur gestützt sondern auch geführt. Das Anschlusselement kann damit an einer eventuell befestigten Wand nicht mehr verrutschen, so dass die Handhabung weiter vereinfacht wird.
Das Material des Anschlusselementes kann ein elektrischer Isolator sein. Vorzugsweise ist das Material ein Kunststoff. Durch die isolierende Wirkung des Anschlusselementes können keine Ströme zwischen den zu verbindenden Kabeln und anderen mit dem Anschlusselement verbundenen Elementen fließen. Durch die Ausgestaltung aus Kunststoff ist das Anschlusselement sehr einfach und billig durch beispielsweise Spritzgießen herstellbar.
Die Erfindung gibt weiter ein elektrisch leitfähiger Leiter mit mindestens einem erfindungsgemäßen Anschlusselement an. Wie bereits gezeigt, kann ein derartiges Kabel sehr kostengünstig als Massenprodukt hergestellt werden und ist mit einem gleichartigen Leiter immer verbindbar. Es werden keine Leiter mit verschiedenen, also männlichen und weiblichen Anschlusselementen benötigt. Weiter wird ein äußerst geringer Übergangswiderstand erreicht.
In einer besonderen Ausführungsform weist ein leitfähiges Kabel eine Vielzahl von Anschlusselementen auf. Dieses Kabel kann als Stromversorgungskabel verwendet werden. An dieses Kabel sind dann über die Anschlusselemente je nach Bedarf weitere Kabel mit beispielsweise einem erfindungsgemäßen Anschlusselement kontaktierbar.
Der Leiter kann ein Flachbandkabel sein. Vorzugsweise ist das Kabel ein Flachband-Litzenkabel. Durch die Ausgestaltung als Flachbandkabel wird die Kontaktierung weiter unterstützt, da sehr viel Kontaktierungsfläche zur Verfügung steht. Ist das Kabel darüber hinaus auch noch ein Litzenkabel, wird eine hohe Flexibilität und Biegsamkeit erreicht, so dass das Kabel bestens gegen Biege-, Knick,- und/oder andere Belastungen geschützt ist.
Das Kabel kann an mindestens einem Endbereich mit einer Aderendhülse abgeschlossen sein. Die Aderendhülse stabilisiert das Kabelende weiter und macht es so noch widerstandsfähiger gegen Belastungen.
Durch die Aderendhülse und das darin aufgenommene Kabel kann eine Durchgangsbohrung geführt sein. Somit lässt sich dass Kabel mit einfachen Mitteln wie Schrauben, Nägeln oder Nieten am erfindungsgemäßen Anschlusselement befestigen. Vorzugsweise ist die Verbindung eine Schraubverbindung, da diese einfach lösbar ist, so dass weder das Anschlusselement, noch das Kabel, noch das Verbindungsmittel beim Lösen des Kabels vom Anschlusselement zerstört wird.
Das Kabel kann zum Führen von Hochstrom vorgesehen sein, da sich erfindungsgemäß durch das Anschlusselement ein sehr niedriger Übergangswiderstand zwischen zwei miteinander verbundenen erfindungsgemäßen Kabeln ergibt. Damit entstehen am Kontakt zwischen den Kabeln nur sehr geringe elektrische Verluste, so dass das erfindungsgemäße Kabel hervorragend zum Führen von Hochstrom geeignet ist.
In einem Interface zum elektrischen Verbinden zweier Kabel wird ein Teil einer Mantelfläche eines ersten Leiters in einem Kontaktbereich gegen ein Teil einer Mantelfläche eines zweiten Leiters gedrückt. Durch das direkte Aufeinanderdrücken der beiden Leiter werden keine weiteren Übergänge beim Verbinden der beiden Leiter erzeugt. Dies ist erfindungsgemäß besonders günstig, da so weniger Übergangswiderstände entstehen. Damit entsteht durch das Interface weniger Verlustleistung.
Vorzugsweise wird der Druck über mindestens ein erfindungsgemäßes Anschlusselement ausgeübt. Durch die Druckausübung mit dem Anschlusselement wird eine leicht anzuwendende und kostengünstige Schnittstelle geschaffen, in der ein sehr geringer Übergangswiderstand erreicht wird.
Der Druck zwischen dem ersten Kabel und dem zweiten Kabel im Kontaktbereich sollte zwischen 1 und 20 daN (Dekanewton) und vorzugsweise bei 8 daN liegen. Durch Messungen mit gängigen Hochstromkabeln hat sich gezeigt, dass bei diesen Drücken ein Kontaktwiderstand im μΩ-Bereich (Mikroohm-Bereich) erreicht werden kann. Bekannterweise liegen derzeitige Übergangswiderstände im Hochstrombereich im mΩ-Bereich (Milliohm-Bereich), so dass der Übergangswiderstand in dem Interface gemäß der Erfin dung mit den zuvor genannten Drücken um das 100 bis 1000-fache reduziert werden kann.
In einer besonderen Ausführungsform wird der Druck zum Verbinden der Kabel immer parallel zur Verbindungsrichtung aufgebaut. Dadurch muss, anders als im Stand der Technik, beim Verbinden der Kabel kein Verbindungsdruck überwunden werden. Dies schützt die zu verbindenden Kabel vor Zerstörung und erlaubt eine noch einfachere Handhabung der vorliegenden Erfindung.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anschlusselements, und zwar in der Darstellung von vorne und von hinten;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kabels in einer Ausführungsform, wobei das Kabel bereits auf einem Anschlusselement montiert ist;
3 das Kabel gemäß 2, jedoch Vormontage auf das Anschlusselement;
4 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Interfaces in einer Ausführungsform;
5 eine Darstellung eines sonstigen Leiters zur Kontaktierung mit einem erfindungsgemäßen Anschlusselement und Kabel; und
6 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Interfaces in einer Ausführungsform.
1 zeigt eine Ausführung des erfindungsgemäßen Anschlusselementes. In der vorliegenden Ausführung ist das Anschlusselement ein Trägerblock 10. Gemäß 1 weist der Trägerblock 10 eine Vorderseite 11 und eine Rückseite 12 auf.
Auf der Trägerblockvorderseite 11 befindet sich ein Tragebereich 13 und ein Befestigungsbereich 14. Der Tragebereich 13 ist dabei eine ebene Fläche, auf die, wie später näher beschrieben, ein Kabel aufgelegt werden kann.
Vorzugsweise ist die Oberfläche des Trägerblocks 10 im Tragebereich 13 leicht aufgeraut. Dies ist für die Erfindung besonders günstig, weil das aufgelegte Kabel auf der rauen Oberfläche des Trägerblockes 10 im Tragebereich 13 schwerer verrutscht und, wie später näher beschrieben, die Kontaktierung des aufgelegten Kabels mit einem weiteren Kabel unterstützt.
Zudem ist die Oberfläche des Trägerblockes 10 im Tragebereich 13 eben. Dadurch kann das aufgelegte Kabel eben auf die Oberfläche aufgedrückt werden. Wie sich später zeigt, wird durch die ebene Oberfläche eine besonders gute Kontaktierung zwischen dem aufgelegten und einem weiteren Kabel erreicht.
Im Befestigungsbereich 14 ist ein Durchgangsloch 15 vorhanden, durch dass ein Befestigungselement wie beispielsweise eine Schraube, ein Nagel oder eine Niete durchgeführt werden kann, um das im Tragebereich 13 aufgelegte Kabel am Trägerblock 10 zu befestigen. Das Durchgangsloch 15 ist dabei nur eine bevorzugte Ausführung. Vielmehr kann im Befestigungsbereich 14 auch ein Sackloch mit beispielsweise einem Innengewinde vorgesehen werden, wobei in das Sackloch eine Schraube zum Befestigen des Kabels einschraubbar ist. Die Schraubbefestigung ist dabei besonders bevorzugt, denn sie erlaubt es, das Kabel lösbar am Trägerblock 10 zu befestigen. Prinzipiell sind jedoch auch andere Befestigungsarten möglich.
Vorzugsweise ist die Oberfläche des Trägerblockes 10 im Befestigungsbereich 14 ebenfalls aufgeraut. Damit wird das Kabel fester auf seiner Position gehalten, so dass es weniger verrutscht.
Zwischen Tragebereich 13 und Befestigungsbereich 14 ist ein Höhenunterschied ausgebildet. Durch diesen Höhenunterschied stören die Befestigungsmittel im Befestigungsbereich 14 nicht die Kontaktierung im Tragebereich 13. Um das getragene Kabel vor scharfen Kanten durch den Höhenunterschied und damit vor Knick- oder anderen Belastungen zu schützen ist zwischen dem Tragebereich 13 und dem Befestigungsbereich 14 eine Fase 16 ausgebildet. Dadurch verläuft der Übergang zwischen Tragebereich 13 und Befestigungsbereich 14 fliesender, so dass die Belastungen auf das getragene Kabel reduziert werden. Eine zusätzliche Fase 16' ist am anderen Ende des Tragebereiches 13 ausgebildet, um das getragene Kabel auch an dieser Stelle vor Belastungen wie Abknicken oder Biegen zu schützen.
Auf der Trägerblockrückseite 12 befinden sich unterhalb der Durchgangsbohrung 15 eine erste kreisrunde Vertiefung 17 und eine zweite kreisrunde Vertiefung 17'. Beide Vertiefungen 17, 17' sind zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Federn oder anderen elastischen Elementen vorgesehen. Die Federn die mit ihrem einen Ende in den Vertiefungen 17, 17' liegen, können mit ihrem anderen Ende an einer (nicht gezeigten) Wand befestigt werden. So kann über die Federn auf den Trägerblock 10 ein definierter Druck aufgebaut werden, der, wie später gezeigt, zur Kontaktierung des getragenen Kabels und einem weiteren Kabel genutzt werden kann.
Zwischen den beiden Vertiefungen 17, 17' sind rechts und links Sacklochgewinde 18, 18' zur Aufnahme von (nicht gezeigten) Schraubenverbindungen angebracht. Diese Verschraubungen dienen zum Aufbringen einer definierten Vorspannkraft auf die federnden Kontaktblöcke und reduzieren so den zum Aufbau der Kontaktkraft benötigten Hub.
2 eine Ausführung des erfindungsgemäßen Kabels und 3 zeigt eine Explosionsansicht des Kabels aus 2. Vorzugsweise ist der Leiter ein Flachbandkabel 20, da dieses eine äußerst große Kontaktfläche zur Verfügung stellt. Dies schließt jedoch andere Kabelformen nicht prinzipiell aus. Das Flachbandkabel 20 kann aus Litzendrähten aufgebaut sein, da diese eine sehr hohe Flexibilität und Widerstandsfähigkeit gegen Belastungen aufweisen.
Auf das linke und rechte Ende des Flachbandkabels 20 können Aderendhülsen 21, 21' aufgesetzt sein, um die Litzendrähte vor einem Ausfransen zu schützen. Durch die Aderendhülsen 21, 21' und das darin aufgenommene Flachbandkabel 20 ist jeweils ein Befestigungsloch 22, 22' gestanzt. Durch ein Befestigungsloch 22' kann ein Befestigungselement wie eine Schraube, ein Nagel oder eine Niete geführt werden, um das Flachbandkabel 20 mit dem Trägerblock 10 zu verbinden.
Diese Verbindung soll im Folgenden näher erklärt werden. Das Befestigungselement ist vorzugsweise eine Schraube 25, die mit einer durch das Befestigungsloch 22' und das Durchgangsloch 15 geführten Mutter 26 an der Trägerblockrückseite 12 gesichert werden kann. Wie bereits gezeigt, kann die Schraube 25 aber auch in ein Gewinde innerhalb des Durchgangsloches 15 eingeschraubt werden. Das Durchgangsloch 15 kann in diesem Fall auch ein Sackloch sein. Um ein Lösen der Schraubverbindung zu vermeiden kann ein Federring 24 zum sichern zwischen Schraube 25 und Trägerblock 10 eingesetzt werden. Da der Federring jedoch sehr scharfkantig ist und die Oberfläche des Trägerblockes 10 aufkratzt, kann zum weiteren Schutz eine Unterlegscheibe 23 zwischen Federring 24 und Trägerblock 10 eingesetzt werden, so dass der Federring 24 nur mit der Schraube 25 und der Unterlegscheibe 23 in direktem Kontakt steht. Durch den Federring 24 wird damit die Dauerfestigkeit der Verbindung erhöht, weil Schraube 25 und Mutter 26 so auseinandergerückt werden, unter Spannung stehen und sich deshalb nicht lösen können. Durch die Unterleg scheibe 23 wird der Trägerblock 10 vor einem zerkratzen durch den Federring 24 gesichert.
4 zeigt eine Ausführung des erfindungsgemäßen Interfaces 40 zwischen zwei Flachbandkabeln 20, 20'. Danach kann der erste Trägerblock 10 das erste Flachbandkabel 20 tragen, dass über eine erste Schraube 25 mit dem ersten Trägerblock 10 fest verbunden ist. In gleicher Weise kann ein zweiter Trägerblock 10' ein zweites Flachbandkabel 20' tragen, das wiederum mit einer zweiten Schraube 25' und einer zweiten Mutter 26' am zweiten Trägerblock 10' befestigt ist.
Wie bereits gezeigt können die Tragebereiche 13, 13' beider Trägerblöcke 10, 10' eben ausgebildet sein. Weiter können die Befestigungsbereiche 14, 14' in beiden Trägerblöcken 10, 10' tiefer als die Tragebereiche 13, 13' liegen. Werden die beiden Trägerblöcke 10, 10' zur Kontaktierung der beiden Flachbandkabel 20, 20' zusammengedrückt, kann man sehen, dass sich nun die beiden Schrauben 25, 25' in den Befestigungsbereichen 14, 14' nicht stören.
Durch die ebene Ausbildung der Tragebereiche 13, 13' werden die beiden Flachbandkabel 20, 20' eben aneinander gedrückt, so dass eine sehr große und gleichmäßige Kontaktfläche 41 zwischen beiden Flachbandkabeln 20, 20' entsteht. Beim Zusammendrücken der beiden auf den Tragebereichen 13, 13' aufliegenden Flachbandkabeln 20, 20' unterstützt die raue Oberflache der Tragebereichen 13, 13' den Halt der Flachbandkabeln 20, 20', da diese kaum verrutschen. Der durch den Kontakt entstehende Übergangswiderstand zwischen beiden Flachbandkabeln 20, 20' ist dabei abhängig vom Druck, mit den die Flachbandkabel 20, 20' aneinander gedrückt werden. Messungen haben gezeigt, dass bei einer rechteckigen Kontaktfläche von 2 cm × 3,5 cm und einem Druck von 8 daN ein Übergangswiderstand von 80 μΩ erreicht wird. Konventionelle Steckverbindungen erreichen dagegen bei gleichen Kontaktflächen Übergangswiderstände von cirka 150 mΩ. Damit kann mit der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung der Kontaktwiderstand einer Kabelverbindung auf 1/2000 reduziert werden.
5 zeigt eine Ausführung einer Stromquelle 50 mit erfindungsgemäßen Trägerblöcken 52–52''. 6 zeigt eine Ausführung eines Interfaces 70 zwischen der Stromquelle 50 aus 5 und einem erfindungsgemäßen Kabel 67.
In einer Stromquelle 50 werden eine Vielzahl von Trägerblöcken 51, 52–52'', 53 gemäß der Erfindung nebeneinander angeordnet. An den Trägerblöcken 51, 53 am Rand der Stromquelle 50 ist jeweils ein Flachbandkabel 54 mit Schrauben 55, 55' festgeschraubt. Auf den restlichen Trägerblöcken 52–52'' liegt das Flachbandkabel 54 locker auf.
Beim Verbinden der Stromquelle 50 und beispielsweise einer Prüfvorrichtung 60 entsteht ein Interface 70, über das vorzugsweise Hochstrom übertragen werden kann. Dabei werden die Trägerblöcke 52–52'' der Stromquelle über Federn 57 an einer Wand 56 der Stromquelle 50 gehalten. Beim Andrücken und Einhängen der Prüfvorrichtung 60 in Stromquelle 50 werden die federnd gelagerten Trägerblöcke 52–52'' zurückgedrückt. Dadurch wird zwischen den Trägerblöcken 52–52'' der Stromquelle 50 und den Trägerblöcken 64–64'' der Prüfvorrichtung 60 ein Druck aufgebaut, der als Kontaktierungsdruck für das Flachbandkabel 54 der Stromquelle 50 und die Flachbandkabel 67–67'' der Prüfvorrichtung 60 dient.
Mit dem Andruckelement der vorliegenden Erfindung können zwei Kabel auf einfache Weise kontaktiert werden. Das Andruckelement erlaubt es auf die gängige Ausgestaltung weiblicher und männlicher Kontaktelemente zu verzichten. Dadurch wird die Herstellung vereinfacht und Kosten gespart. Weiter können durch das Andruckelement ebene und gleichmäßige Kontaktstellen erreicht werden, so dass mit dem Andruckelement im Vergleich zum Stand der Technik ein erheblich geringerer Übergangswiderstand erreicht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2991538 U1 [0007]
- DE 19743867 C1 [0008]

Claims

Elektrisches Anschlusselement, zum elektrischen Verbinden eines ersten Kabels, insbesondere mit einem zweiten Kabel, wobei das Anschlusselement eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselemente elektrisch freiliegende Mantelflächen aufweisen, die beim elektrischen Verbinden aneinander gedrückt sind, und dass mindestens das erste Kabel an der Vorderseite des Anschlusselements, insbesondere von der Mantelfläche beabstandet, befestigt ist.
Anschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement an seiner Rückseite insbesondere federbelastet abgestützt ist.
Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite des Anschlusselements einen Befestigungsbereich (14) zum Befestigen des ersten Leiters (20) aufweist, der insbesondere gegenüber der Vorderseite im Übrigen zurückspringt.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite des Anschlusselements in einem Tragebereich, an welchem das Kabel abgestützt ist, und/oder in dem Befestigungsbereich eben und/oder aufgeraut ist, und dass das Material des Anschlusselements insbesondere elektrisch isolierend, insbesondere aus einem formstabilen und elastischen Kunststoff, ausgebildet ist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leiter an dem Befestigungsbereich, insbesondere über eine flache Adernendhülse, aufgehängt ist und sich elastisch und/oder biegeschlaff von dem Befestigungsbereich ausgehend über den Tragebereich hinaus erstreckt.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement an seiner Vorderseite (11) zwischen dem zurückspringenden Befestigungsbereich (14) und dem Tragebereich (13) einen litzenfreundlichen Übergang, insbesondere eine Fase (16) oder eine Abrundung aufweist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rückseite (12) des Anschlusselements Druckfedern (57) abgestützt sind und insbesondere mit Ihren rückseitigen Enden formschlüssig aufgenommen sind.
Leiteraufbau, gekennzeichnet durch die Anordnung eines ersten Leiter (20) und eines zweiten Leiter (20'), wobei mindestens eines der Leiter mit einem Anschlusselement gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche verbunden ist.
Leiteraufbau nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel ein Flachbandkabel und insbesondere ein Litzenkabel und vorzugsweise ein geflochtenes Litzenkabel ist und ein Anlagebereich an der Mantelfläche des Kabels (20, 20') als Kontaktbereich der beiden Kabel miteinander ausgebildet ist.
Leiteraufbau nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter (20) an mindestens einem Endbereich mit einer Aderendhülse (21) abgeschlossen ist, wobei durch die Aderendhülse (21) mit dem Leiter (20) insbesondere eine Durchgangsbohrung (22) aufweist.
Leiteraufbau nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (10) an einem Endbereich des Leiters (20) befestigt ist, wobei die Befestigung vorzugsweise eine Schraubverbindung (25, 26) ist.
Leiteraufbau nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube der Schraubverbindung (25, 26) gegenüber der Mantelfläche des zugehörigen Kabels nicht vorspringt und insbesondere zurückspringt.
Leiteraufbau nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiter (20, 20') einen Innenwiderstand von weniger als 500 μΩ, bevorzugt von weniger als 300 μΩ aufweist und dass der Übergangwiderstand des Kabelaufbaus bei Anlage des ersten Kabels an dem zweiten Kabel an deren Mantelflächen weniger als 200 μΩ, insbesondere weniger als 100 μΩ beträgt.
Interface zum elektrischen Verbinden eines ersten Leiters (20) mit einem zweiten Leiter (20'), je vorzugsweise nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Kontaktbereich (41), in welchem ein Teil der Mantelfläche des ersten Kabels (20) gegen einen Teil der Mantelfläche des zweiten Kabels (20') anliegt, von mindestens einem Anschlusselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 die Kabel gegeneinander gedrückt sind.