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Die Erfindung betrifft eine Kabelverschraubung für abgeschirmte Leitungen, umfassend: eine Einsteckhülse, mit einem sich in Längsrichtung der Einsteckhülse erstreckenden Kabelkanal, einem Innenabschnitt mit einem ersten Außendurchmesser, und einem Außenabschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, und eine Befestigungshülse, welche lösbar form- oder kraftschlüssig auf dem Innenabschnitt befestigt ist.
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Kabelverschraubungen dieser Art werden dazu benutzt, um Kabel durch Gehäusewände und andere Wände hindurchzuführen und verhindern hierbei, dass sich das Kabel bei mechanischen Einflüssen an dem Gehäuse aufscheuert. Kabelverschraubungen können ebenfalls eine Abdichtung der Kabeldurchführung bewirken.
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Ebenfalls eingesetzt werden können solche Kabelverschraubungen dazu, um abgeschirmte Leitungen durch eine Öffnung in einer Gehäusewand hindurchzuführen. Eine abgeschirmte Leitung wird hierbei als eine Leitung verstanden, die eine oder mehrere Leiter beinhaltet, die von einem elektrisch leitfähigen Mantel umgeben sind, wobei dieser Mantel in der Regel durch ein Geflecht aus elektrisch leitfähigen Drähten gebildet wird. Der Mantel dient dazu, um die im Inneren verlaufenden Leitungen gegen äußere Einflüsse, wie beispielsweise elektromagnetische Felder, abzuschirmen und auf dieser Weise eine störungsfreie Datenübertragung zu ermöglichen. Aus diesem Grund wird dieser Mantel als Abschirmung bezeichnet.
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Im Bereich einer Kabeldurchführung einer solchen abgeschirmten Leitung durch ein Gehäuse ist es häufig, wenn die Leitungen im Inneren des Gehäuses angeschlossen werden, für eine wirksame Abschirmung erforderlich, dass die Abschirmung in elektrischen Kontakt mit dem Gehäuse gebraucht wird. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Kabeldurchführungen aus elektrisch leitfähigem Material herzustellen und die abgeschirmte Leitung im Bereich der Kabeldurchführung soweit abzuisolieren, dass die Abschirmung offenliegt und unmittelbar oder in einer umgestülpten Form in elektrischen Kontakt mit der Kabeldurchführung gelangt und auf diese Weise ein elektrischer Kontakt zum Gehäuse hergestellt wird.
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Nachteilig an solchen Kabelverschraubungen ist der aufwendige Herstellungsprozess, der zu hohen Fertigungs- und Produktkosten führt. Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Kabelverschraubung für abgeschirmte Leitungen bereitzustellen, welche kostengünstiger hergestellt werden kann.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß mit einer Kabelverschraubung der eingangs genannten Art erreicht, bei welcher die Einsteckhülse aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial und die Befestigungshülse aus einem elektrisch leitenden Material ausgebildet ist und Mittel zur elektrischen Kontaktierung der Befestigungshülse mit der Abschirmung der abgeschirmten Leitung aufweist.
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Mit der erfindungsgemäßen Kabelverschraubung wird eine Kabelverschraubung vorgeschlagen, welche es ermöglicht, dass ein fertigungstechnisch aufwendiges Bauteil der Kabelverschraubung aus einem kostengünstig zu verarbeitenden Material, nämlich Kunststoff, hergestellt wird. Dabei wird der hiermit verbundene Isolationseffekt, der Kunststoffmaterialien zunächst grundsätzlich ungeeignet dafür erscheinen lässt, zur Herstellung von Kabeldurchführungen für abgeschirmte Leitungen eingesetzt zu werden dadurch ausgeglichen, dass die elektrisch isolierende Kunststoff-Einsteckhülse mit einer elektrisch leitfähigen Befestigungshülse kombiniert wird und die Befestigungshülse solcherart auf der Einsteckhülse angeordnet ist, dass sie zur Ausbildung eines elektrischen Kontakts zwischen der Abschirmung und der Gehäusewandung geeignet ist. Die Einsteckhülse kann hierbei zugleich als Gegenhalteelement dienen, um die Kabelverschraubung in der Gehäuseöffnung zu fixieren, indem sie einen Außendurchmesser aufweist, der größer als der Außendurchmesser des Innenabschnitts ist, der durch die Gehäuseöffnung hindurch gesteckt ist und folglich eine Klemmwirkung gegen den ebenfalls am Gehäuse anliegenden Außenabschnitt der Kabelverschraubung erzielen kann. Die Gehäusewand im Bereich um die Gehäusewandung wird in diesem Fall zwischen Befestigungshülse und Außenabschnitt eingeklemmt und die Kabelverschraubung auf diese Weise befestigt.
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Die Befestigungshülse ihrerseits ist wiederum auf der Einsteckhülse fixiert, was erfindungsgemäß durch Form- oder Kraftschluss oder eine Kombination hieraus erzielt werden kann. So sind beispielsweise Klemmverbindungen, Schnappverbindungen, Schraubverbindungen, elastische Verbindungen jeglicher Bauweise hierfür einsetzbar. Grundsätzlich kann die Abschirmung der abgeschirmten Leitung dabei bereits im Zuge der Befestigung der Befestigungshülse auf der Einsteckhülse in einen fixierten elektrischen Kontakt mit der Befestigungshülse gebracht werden oder es können hierzu separate Mittel an der Befestigungshülse vorgesehen sein, um diesen elektrischen Kontakt erst nach Befestigung der Befestigungshülse auf der Einsteckhülse in einem einzelnen Montageschritt zu erzielen.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass am Innenabschnitt ein Außengewinde ausgebildet ist und die Befestigungshülse mittels eines hierzu passenden Innengewindes auf dem Innenabschnitt formschlüssig befestigt ist. Mit dieser Ausführungsform wird eine bevorzugte, formschlüssige Befestigungsweise der Befestigungshülse auf der Einsteckhülse verwirklicht. Mittels einer Verschraubung kann die Befestigungshülse sicher und fest an die Gehäusewand herangeschraubt werden, und die Kabelverschraubung auf diese Weise sicher im Bereich der Gehäuseöffnung verankern und einen zuverlässigen elektrischen Kontakt mittels der Befestigungshülse herstellen.
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Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, die erfindungsgemäße Kabelverschraubung fortzubilden durch eine Innen-Außenkonusverbindung im Bereich des Innenabschnitts, welche angeordnet ist zur Aufnahme der Abschirmung einer in die Kabelverschraubung eingeführten und abisolierten abgeschirmten Leitung, zwischen dem Innen- und Außenkonus, wobei zumindest einer aus Innenkonus und Außenkonus aus einem elektrisch leitfähigen Material ist und in elektrischem Kontakt mit der Außenhülse ist. Die gemäß dieser Ausführungsform vorgesehene Innen- Außenkonusverbindung umfasst ein Element mit einem Innenkonus und ein hiervon separates Element mit einem Außenkonus, der hinsichtlich seines Durchmessers und des Konuswinkels passend zu dem Innenkonus ausgebildet ist. Mittels einer solchen Kombination eines Innenkonus und eines Außenkonus kann die Abschirmung in zuverlässiger und montagefreundlicher Weise eingeklemmt und elektrisch kontaktiert werden. Dabei kann die Position von Innen- zu Außenkonus auf verschiedene Art und Weise fixiert werden, sobald die Abschirmung mechanisch und elektrisch kontaktierend darin eingeklemmt ist, beispielsweise durch Ausüben einer Axialkraft über eine Verschraubung, eine Verrastung, ein elastisches Spannelement oder einen Reibschluss.
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Insbesondere ist es bevorzugt, diese Ausführungsform fortzubilden durch eine Schraubverbindung, welche ausgebildet ist, um die Innen-Außenkonusverbindung aufeinanderzupressen. Hiermit wird eine in der Montage zuverlässig und einfach zu handhabende Einfassung der Abschirmung zwischen Innen- und Außenkonus eröffnet, die eine lösbare Durchleitung der abgeschirmten Leitung mittels der Kabeldurchführung ermöglicht.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass am Innenabschnitt ein zylindrischer Außenabschnitt angeordnet ist und die Befestigungshülse ein elastisches, in seinem Innendurchmesser aufspreizbares Element ist, dessen Innendurchmesser in einem ersten, aufgespreizten Zustand größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts und in einem zweiten, nicht aufgespreizten Zustand eine Abschirmung einer in die Kabelverschraubung eingeführten und abisolierten abgeschirmten Leitung zwischen dem Innendurchmesser der Befestigungshülse und dem zylindrischen Außenabschnitt kraftschlüssig auf dem Innenabschnitt befestigt. Mit dieser Ausführungsform wird eine in der Montage einfach zu handhabende und zugleich zuverlässige Möglichkeit bereitgestellt, um die Abschirmung der abgeschirmten Leitung mit der elektrisch leitenden Befestigungshülse zu verbinden. Hierzu wird ein elastisches Element, beispielsweise eine Art Federklemme in Form einer Schraubenfeder, einem Spannring oder einem anderen Element, welches von einem großen Innendurchmesser auf einen kleineren Innendurchmesser verändert werden kann, auf einem zylindrischen Innenabschnitt eingeklemmt. Die Abschirmung kann hierzu ggf. umgeschlagen werden, um auf den zylindrischen Innenabschnitt zu liegen zu kommen, in anderen Ausführungsformen kann dies auch anders realisiert sein. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass der zylindrische Innenabschnitt insoweit zylindrisch ausgebildet sein soll, dass hierauf das elastische Element dauerhaft befestigt werden kann, dies schließt nicht aus, dass der zylindrische Innenabschnitt auch eine leichte Konizität oder Wölbung aufweist, solange hierdurch nicht ein Abrutschen des elastischen Elementes auftritt. Das elastische Element kann solcherart ausgeführt sein, dass es alleinig durch eine elastische Spannkraft die Klemmung der Abschirmung bewirkt. Ggf. kann alternativ oder zusätzlich hierzu auch eine Verrastung oder ein anderen Formschluss innerhalb des elastischen Elementes bewirkt werden, um die Abschirmung einzuklemmen.
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Gemäß einer hierzu alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass an der Befestigungshülse ein zylindrischer Außenabschnitt angeordnet ist und die Befestigungshülse eine elastisches, in seinem Innendurchmesser aufspreizbares Element ist, dessen Innendurchmesser in einem ersten, aufgespreizten Zustand größer ist als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts und in einem zweiten, nicht aufgespreizten Zustand eine Abschirmung einer in die Kabelverschraubung eingeführten und abisolierten abgeschirmten Leitung zwischen dem Innendurchmesser der Befestigungshülse und dem zylindrischen Außenabschnitt kraftschlüssig auf der Befestigungshülse befestigt.
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Dieses Konstruktionsprinzip der erfindungsgemäßen Kabelverschraubung entspricht hinsichtlich der funktionellen Befestigungsweise der Abschirmung im Wesentlichen dem zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel. Allerdings besteht der Unterschied, dass der zur Befestigung genutzte zylindrische Abschnitt nicht auf dem Innenabschnitt der Einsteckhülse ausgebildet ist, sondern auf der Befestigungshülse. Bei dieser Ausführungsform wird eine somit unmittelbare elektrische Verbindung zwischen Abschirmung und Befestigungshülse realisiert und es sind somit nicht weitere Mittel notwendig, um von der vorgeschlagenen Abschirmung auf dem Innenabschnitt, von dem elastischen Element oder hiermit verbundenen Bauteilen eine elektrische Verbindung zur Befestigungshülse herzustellen, wie dies zuvor der Fall ist. Hinsichtlich der Ausgestaltung des elastischen Elementes und des zylindrischen Abschnitts sowie deren Zusammenwirkung kann diese Ausführungsform genauso ausgeführt werden wie die zuvor beschriebene Ausführungsform.
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Insbesondere ist es bevorzugt bei diesen beiden Ausführungsformen, wenn die Befestigungshülse eine Schraubenfeder ist. Mit dieser Ausgestaltung wird eine einfache und robuste Feder genutzt, um die Verbindung herzustellen.
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Schließlich ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass an der Befestigungshülse ein federnder, elektrisch leitender Abschnitt befestigt ist, der sich ausgehend von der Befestigungshülse in Richtung des Außenabschnitts erstreckt. Mit dieser Ausgestaltung wird eine elektrische Verbindung zwischen der Abschirmung und dem Gehäuse erzielt, die alternativ oder flankierend zu dem direkten elektrischen Kontakt, der sich zwischen Befestigungshülse und Gehäuse ergibt, wenn die Befestigungshülse an das Gehäuse gepresst wird, bereitgestellt wird. Diese zusätzliche oder alleinige elektrische Verbindung ist aufgrund ihrer federnden Eigenschaft gegen Setzungserscheinungen weitestgehend unempfindlich und kann daher den elektrischen Kontakt zuverlässig aufrecht erhalten, auch wenn dynamische Kräfte auf die Kabelverschraubung einwirken. Zugleich wird durch diese elektrische Verbindung eine konstruktive Unabhängigkeit der Ausgestaltung der Kabelverschraubung in dem Bereich erzielt, welcher die Abschirmung elektrisch an die Befestigungshülse ankoppelt.
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Die erfindungsgemäße Kabelverschraubung kann vorzugsweise nach einem Verfahren zur Durchführung einer abgeschirmten Leitung durch eine Gehäuseöffnung eines Gehäuses eingesetzt werden, welches auszeichnet durch die Schritte: Einschieben der Leitung in einen Längskanal in einer nichtleitenden Einsteckhülse, Einsetzen der Einsteckhülse in die Gehäuseöffnung, Befestigen einer elektrisch leitfähigen Befestigungshülse auf der Einsteckhülse, Anordnen der Befestigungshülse auf der Einsteckhülse solcherart, dass die Befestigungshülse in elektrischem Kontakt mit dem Gehäuse steht, Elektrisches Verbinden der Abschirmung der abgeschirmten Leitung mit der Befestigungshülse.
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Das Verfahren kann fortgebildet werden, indem die Abschirmung zwischen einem Innenkonus und einem Außenkonus eingeklemmt wird und zumindest einer der beiden Innenkonus und Außenkonus elektrisch leitfähig ist und elektrisch leitend mit der Befestigungshülse verbunden wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Verfahren weiter fortgebildet werden, indem die Abschirmung zwischen einer Zylinderfläche und einem elastischen Ringelement eingeklemmt wird und die Zylinderfläche oder das elastische Ringelement elektrisch leitfähig ist und elektrisch leitend mit der Befestigungshülse verbunden wird.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer in eine Gehäuseöffnung eingesetzten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelverschraubung in einer Ansicht aus dem Inneren des Gehäuses,
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2 eine längsgeschnittene Ansicht der Ausführungsform gemäß 1 in übereinstimmender Ansicht,
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3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kabelverschraubung in einer Ansicht gemäß 1 und
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4 eine längsgeschnittene Ansicht der Kabelverschraubung gemäß 3 in übereinstimmender Ansicht.
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In den 1 und 2 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelverschraubung gezeigt, bei welcher die elektrische Verbindung durch eine Zusatzverschraubung auf der Innenseite erzielt wird. Die gezeigte Kabelverschraubung umfasst eine Einsteckhülse 10, welche einen Außenabschnitt 10a und einen Innenabschnitt 10b aufweist.
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Am Außenabschnitt 10a ist ein Absatz 11 ausgebildet, welcher einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des Innenabschnitts 10b. Mittels dieses Absatzes 11 kann sich die Einsteckhülse an einer Gehäuseöffnung in einem Gehäuse 1 außen abstützen.
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Weiterhin ist an dem Außenabschnitt 10a ein Außengewinde 12 ausgebildet, welches mit einem Innengewinde einer Mutter 20 zusammenwirkt. Durch diese Zusammenwirkung kann ein nach innen verformbarer Abschnitt 13 des Außenabschnitts so mittels einer konischen Fläche 21 der Außenmutter 20 zusammenwirken, dass dieser verformbare Abschnitt 13 nach innen verformt wird, sein Durchmesser sich hierdurch verringert. Die Einsteckhülse 10 weist weiterhin einen inneren Aufnahmekanal auf, in den ein Kabel 2 eingeführt werden kann. Durch das Zusammenwirken des Außengewindes 12 am Außenabschnitt 10 mit der Außenmutter 20 wird der verformbare Abschnitt 13 auf eine solcherart in den Aufnahmekanal eingesetztes Kabel aufgepresst und erzielt eine kraftschlüssige Befestigung des Kabels in der Kabelverschraubung.
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Die Einsteckhülse 10 ist in einem Spritzgussverfahren aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff hergestellt, ebenso ist die Außenmutter 20 aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Diese beiden Bauteile sind damit kostengünstig zu fertigen.
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Der Innenabschnitt 10b der Einsteckhülse 10 weist ein Außengewinde 14 auf, dessen Außendurchmesser dem Nenndurchmesser der Kabelverschraubung und folglich dem Bohrungsdurchmesser der Gehäuseöffnung in welche die Kabelverschraubung eingesetzt werden kann, entspricht. Dieses Außengewinde erstreckt sich von dem Absatz 11 in Richtung des Innenabschnitts und schließt unmittelbar an diesen Absatz 11 an.
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Eine elektrisch leitende Befestigungshülse 30 ist mit einem Innengewinde auf dieses Außengewinde 14 soweit aufgeschraubt, dass es in Kontakt mit der Gehäusewand kommt und die Gehäusewand zwischen dieser Befestigungshülse 30 und dem Absatz 11 eingeklemmt wird. Durch diese Klemmwirkung wird die Kabelverschraubung gemäß 1 und 2 sicher in der Gehäuseöffnung befestigt.
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Die Befestigungshülse 30 weist einen Innenkonus auf, der sich ausgehend von seinem zum Außenabschnitt weisenden Ende in Richtung des nach innen weisenden Endes der Befestigungshülse in seinem Durchmesser erweitert. Dieser Innenkonus 32 wirkt mit einer Außenkonushülse 40 zusammen, die einen Außenkonus aufweist, der eine übereinstimmende Steigung zu der Innenkonusfläche des Innenkonus 32 aufweist. Der Außenkonus der Außenkonushülse 40 reduziert seinen Durchmesser in Richtung zum Außenabschnitt 10a der Einsteckhülse und ist an dem innenliegenden Ende der Befestigungshülse 30 angeordnet.
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Die Befestigungshülse 30 weist weiterhin ein Außengewinde 34 an seinem von dem Innenabschnitt der Einsteckhülse weg weisenden Ende auf. Auf dieses Außengewinde 34 ist eine Innenmutter 50 aufgeschraubt. Die Innenmutter 50 weist einen innenliegenden stirnseitigen Absatz 51 auf, der gegen eine stirnseitige Fläche der Außenkonushülse 40 drückt. Hierdurch wird die Außenkonushülse 40 in Richtung des Innenkonus 32 gepresst. Zwischen der Innenkonusfläche 32 und der Außenkonusfläche 41 ist eine Abschirmung 3 des Kabels eingesetzt, welche durch Abisolierung des Kabels 2 freigelegt ist. Diese Abschirmung wird hierdurch in elektrischen Kontakt zu der Befestigungshülse 30 gebracht.
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Sowohl die Außenkonushülse 40 als auch die Innenmutter 50 können ebenfalls aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet sein. Für die Funktion der erfindungsgemäßen Kabelverschraubung ist es aber auch möglich, diese aus einem elektrisch nicht leitfähigen Material auszubilden. Die Abschirmung 2 der abgeschirmten Leitung 1 steht durch die Einklemmung zwischen Innen- und Außenkonus 32, 41 in elektrischem Kontakt mit der Befestigungshülse 30, die wiederum im elektrischen Kontakt mit dem Gehäuse 1 steht. Auf diese Weise wird eine gewünschte elektrische Verbindung zwischen der Abschirmung und dem Gehäuse hergestellt, ohne dass es hierfür erforderlich wäre, die Kabelverschraubung aus insgesamt elektrisch leitfähigen Bauteilen herzustellen.
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Sowohl an der Außenmutter 20 als auch an der Befestigungshülse 30 und der Innenmutter 50 ist jeweils ein Außensechskant 23, 33, 53 ausgebildet welcher dazu dient mittels eines entsprechenden Werkzeugs einen Drehmoment auf die entsprechenden Bauelemente auszuüben und hierdurch die Befestigung der Kabelverschraubung in der Gehäuseöffnung sowie die elektrische Kontaktierung der Abschirmung und deren Einklemmung zu bewirken. Grundsätzlich kann anstelle des Außensechskantes jede andere nicht rotationssymmetrische Form zur Übertragung eines Drehmoments vorgesehen sein, so beispielsweise auch ein Vierkant, ein Acht- oder ein Zwölfkant.
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Die in den 3 und 4 gezeigte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kabelverschraubung stimmt hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Einsteckhülse 110 und der Außenmutter 120 mit der Ausführungsform gemäß 1 und 2 überein.
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In übereinstimmender Weise ist auf ein Außengewinde 114 der Einsteckhülse eine elektrisch leitende Befestigungshülse 130 mit einem entsprechenden Innengewinde aufgeschraubt und setzt die Kabelverschraubung gegen einen Absatz 111 in einer Gehäuseöffnung durch Einklemmen der Gehäusewand fest.
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An der Befestigungshülse 130 ist weiterhin ein zylindrischer Abschnitt 131 ausgebildet, der eine zylindrische Außenfläche aufweist. Auf dieser zylindrischen Außenfläche ist eine Federklemme 150 befestigt. Zwischen der Federklemme 140 und der zylindrischen Außenfläche 131 ist eine Abschirmung 103 einer Leitung 102, welche durch die Kabelverschraubung hindurchgeführt ist, eingeklemmt. Die Abschirmung 2 ist zu diesem Zweck durch Abisolierung aus dem Leitungsmantel befreit und einmal um 180° nach außen umgeschlagen.
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Auf diese Weise wird eine elektrische Verbindung zwischen der Abschirmung und der Befestigungshülse 130 hergestellt. Durch die elektrische Leitfähigkeit der Befestigungshülse 130 und der Anlage an der Gehäusewand wird die Abschirmung folglich mit der Gehäusewand elektrisch leitend über die Kabelverschraubung verbunden.
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An der Befestigungshülse 130 ist in insoweit übereinstimmender Weise ein Außensechskant 133 angeformt, der dazu dient, ein Drehmoment auf die Befestigungshülse aufzubringen und diese somit auf dem Außengewinde der Einsteckhülse zu verschrauben und an die Gehäusewand anzudrücken. Die Federklemme 150 verfügt über zwei aufgebogene Enden 153a, b, welche mit einer Zange oder einem entsprechenden Werkzeug gegriffen und aufeinander zu gedrückt werden können, wodurch der Innendurchmesser der Federklemme gegen deren Federkraft erweitert wird. Auf diese Weise kann die Klemmfeder montagefreundlich auf die zylindrische Außenfläche aufgesetzt werden und dann durch Loslassen der Zange darauf kraftschlüssig unter Einklemmen der Abschirmung verankert werden.
