DE2306891B1 - Ringförmiges Kontaktelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein ringförmiges Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zwei je eine ebene Kontaktfläche aufweisenden Leitern, von denen zumindest der eine aus Aluminium besteht, mit wenigstens zwei in den anliegenden Leiter eindringenden, konzentrisch angeordneten Ringschneiden auf der dem Aluminiumleiter zugekehrten Seite, von denen die eine in axialer Richtung über die andere übersteht.

In der Hauptpatentanmeldung sind neben Ausführungsformen mit einer einzigen Ringschneide auf jeder einem Leiter aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zugekehrten Seite auch Ausführungsformen mit zwei konzentrisch auf der gleichen Seite angeordneten Ringschneiden vorgeschlagen. Diese Ringschneiden haben gleiche Flankenwinkel und ihre Schneidkanten liegen in einer gemeinsamen Ebene, falls nicht eine von der äußeren Mantelfläche des Kontaktelementes her in dieses eindringende Ringnut vorgesehen ist, die ein Federn der äußeren Randzone ermöglicht. Für diesen Sonderfall ist im Hauptpatent

ao vorgeschlagen, die längs des äußeren Randes verlaufende Ringschneide größer als die innen liegende Ringschneide zu machen und sie über letztere in axialer Richtung überstehen zu lassen. Man kann zwar mit diesen Ausführungsformen einen Kontakt herstellen, der über lange Zeit hinweg eine gleichbleibende Güte beibehält, auch wenn die äußeren Bedingungen ungünstig sind. Jedoch bedarf es einer Anpassung der Form des Kontaktelementes an das Material des Leiters, um eine gleichmäßige Kontaktbildung an beiden Ringschneiden zu erzielen. Außerdem ist bei dem Ausführungsbeispiel mit der von der äußeren Mantelfläche eindringenden Ringnut der Fertigungsaufwand relativ groß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktelement der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß auch bei Verwendung von mindestens zwei Ringschneiden auf jeder einem Aluminiumleiter zugekehrten Seite auch ohne eine spezielle Anpassung alle Kontaktschneiden die günstigste Eindringtiefe erreichen, daß aber trotzdem das Kontaktelement einfach und damit preiswert hergestellt werden kann. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die innen liegende Ringschneide über die außen neben ihr liegende Ringschneide in axialer Richtung übersteht und ihr Keilwinkel kleiner ist als derjenige der außen neben ihr liegenden Ringschneide.

Der Überstand der weiter innen liegenden Ringschneide über die weiter außen liegende Ringschneide, der zu einer abgestuften Höhe der Ringschneiden von innen nach außen führt, ergibt mit einfachen Mitteln die richtige Elastizität des Kontaktelementes, die zusammen mit dem von innen nach außen abnehmenden Keilwinkel, den die Flanken der Ringschneiden einschließen, die günstigste Eindringtiefe für jede Schneide erreichen läßt. Neben der vielseitigen Anwendbarkeit wirkt sich im Sinne einer wirtschaftlichen Fertigungsmöglichkeit ferner aus, daß ein solches Kontaktelement durch Schmieden hergestellt werden kann. Damit sind sowohl die technischen als auch die wirtschaftlichen Voraussetzungen geschaffen, um dieses Kontaktelement für Flachanschlüsse jeglicher Art an Aluminiumleitern verwenden zu können.

Bei beidseitig vorgesehenen Ringschneiden ist es vorteilhaft, die Ringschneiden der einen Seite hinsichtlich Überstand und Flankenwinkel wie diejenigen der anderen Seite auszubilden, gegenüber diesen aber,

vorzugsweise um etwa die Hälfte des Abstandes zwischen den nebeneinander liegenden Ringschneiden, versetzt anzuordnen. Hierdurch ergeben sich besonders günstige Verhältnisse hinsichtlich der Elastizität des Kontaktelementes und des erforderlichen Materialaufwandes.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel, den die nach innen weisende Flanke der Ringschneide mit der die Schneidkante enthaltenden Zylinderfläche einschließt, bei allen Ringschneiden gleich groß. Er beträgt vorzugsweise 30°. Hingegen nimmt der Winkel, den die nach außen weisende Flanke der Ringschneiden mit der die Schneidkante enthaltenden Zylinderfläche einschließt, von der innersten Ringschneide zur äußeren hin zu. Auf diese ^X5 Weise lassen sich, wie Versuche ergeben haben, die günstigsten Kontaktverhältnisse erzielen, unabhängig davon, wie stark das Material des Leiters zum Fließen unter Druck neigt. Besonders günstig ist ein Flankenwinkel von 30° für die innerste Ringschneide und eine Zunahme dieses Winkels um 30° bei jeder weiteren nach außen folgenden Ringschneide.

Aus Gründen einer möglichst sicheren Abdichtung der Kontaktflächen gegen eindringende Feuchtigkeit ist es zweckmäßig, Fett zwischen das Kontaktelement und die zu kontaktierenden Leiter zu geben. Damit dieses Fett nach innen wegfließen kann, wenn die zwischen den Schneiden vorhandenen Räume beim Eindringen der Schneiden in den Leiter immer kleiner werden, ist es vorteilhaft, jede Ringschneide mit Ausnähme der äußersten mit mindestens einer Querrinne zu versehen, welche den an die äußere Flanke angrenzenden Ringraum mit dem an die innere Flanke angrenzenden Ringraum auch dann noch verbindet, wenn die Ringschneide bereits in den Leiter eingedrungen ist.

In der Hauptpatentanmeldung ist bereits vorgeschlagen, zur Verbesserung der Abdichtung gegen eindringende Feuchtigkeit einen Dichtungsring vorzusehen, der dicht an der äußeren Mantelfläche des Kontaktelementes anliegt. Um ohne zusätzlichen Aufwand auch eine gute Anlage an den beiden anschließenden Randzonen der Stirnflächen zu gewährleisten, liegen bei einer vorteilhaften Ausführungsform die nach außen weisenden Flanken der äußersten Ringschneide in einer sich bis zum äußeren Rand des Kontaktelementes erstreckenden Konusfläche.

Insbesondere dann, wenn das Kontaktelement durch Schmieden hergestellt wird, ist es fertigungsmäßig vorteilhaft, wenn der Grund des Ringkanals zwisehen zwei benachbarten Ringschneiden ein und derselben Seite ein zumindest halbkreisähnliches Querschnittsprofil hat.

Im folgenden ist die Erfindung eines auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt einer Schraubverbindung zwischen zwei Flachschienen mit einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kontaktelementes,

F i g. 2 einen in vergrößertem Maßstab dargestellten, unvollständigen Schnitt entsprechend F i g. 1 des Kontaktelementes.

Ein ringförmiges Kontaktelement 1 zur Herstellung einer elektrisch guten und auch über lange Zeiträume sich nicht verschlechternden Verbindung zwisehen zwei Flachschienen 2 und 3 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht im Ausführungsbeispiel aus einer harten Aluminiumlegierung und ist mit einer zentralen Bohrung 4 versehen. Ferner weist das Kontaktelement 1 auf beiden Seiten je drei konzentrisch zur zentralen Bohrung 4 angeordnete Ringschneiden 5,5' und 5" bzw. 6, 6' und 6" auf. Die letztgenannten Ringschneiden sind gegenüber den Ringschneiden 5, 5' und 5" nach außen so weit versetzt, daß die Ringschneiden 6 und 6' gegenüber den Ringkanälen 15 bzw. 16 liegen, welche zwischen den Ringschneiden 5 und 5' bzw. 5' und 5" vorhanden sind. Diese Ringkanäle sowie die prinzipiell gleich ausgebildeten Ringkanäle 17, 18 und 19 innerhalb der Ringschneide 6 bzw, zwischen den Ringschneiden 6 und 6' bzw. letzterer und der Ringschneide 6" haben in ihrem Grund ein halbkreisförmiges Querschnittsprofil, was sowohl hinsichtlich des Faserverlaufs innerhalb des Kontaktelementes als auch der auftretenden Spannungen vorteilhaft ist.

Die Stärke des Kontaktelementes 1 zwischen dem Ringkanal 15 und den Ringkanälen 17 sowie 18 ist etwa gleich der Stärke im Bereich der Bohrung 4. Zwischen dem Ringkanal 16 und den Ringkanälen 18 ind 19 ist hingegen die Stärke größer.

Die Flanken der Ringschneiden 5 und 6 bilden je einen Keilwinkel von 60°, wobei sowohl der Winkel a, den die nach außen weisende Flanke mit einer durch die Schneidkante gehenden Zylinderfläche einschließt, als auch der Winkel ß, den die nach innen weisende Flanke mit dieser Zylinderfläche einschließt, 30° betragen. Die Höhe der beiden Ringschneiden, gemessen in axialer Richtung von der Mittelebene des Kontaktelementes im Bereich der zentralen Bohrung 4.aus, ist gleich groß und hat im Ausführungsbeispiel etwas mehr als den doppelten Wert der Dicke des Kontaktelementes 1 im Bereich der zentralen Bohrung 4. Die ebenen Flanken der Ringschneiden 5 und 6 gehen wie diejenigen der übrigen Ringschneiden ohne Knick in den halbkreisförmigen Grund der anschließenden Ringkanäle über.

Die ebenfalls hinsichtlich Höhe und Keilwinkel gleich ausgebildeten Ringschneiden 5' und 6' haben je einen Keilwinkel von 90°. Der Winkel a', den die nach außen weisende Flanke mit einer durch die Schneidkante gehenden Zylinderfläche einschließt, beträgt jedoch 60°, so daß der Flankenwinkel ß' der nach innen weisenden Flanke nur 30° beträgt. Ferner ist die Höhe der Ringschneiden 5' und 6', wiederum gemessen von der Mittelebene aus, geringer als die Höhe der Ringschneiden 5 und 6. Im Ausführungsbeispiel beträgt die Höhenverminderung etwa 10 %. Die Ringschneide 5 steht deshalb in radialer Richtung über die Ringschneide 5' über. Entsprechendes gilt für die Ringschneiden 6 und 6'.

Die Ringschneiden 5" und 6" haben einen Keilwinkel von je 105°, der sich aus einem Flankenwinkel ß" der nach innen weisenden Flanke von 30° und einem Flankenwinkel a" der nach außen weisenden Flanke von 75° zusammensetzt. Die nach außen weisende Flanke liegt in einer sich bis zur äußeren Mantelfläche fortsetzenden konischen Fläche. Die Höhe der Ringschneiden 5" und 6", wiederum gemessen von der Mittelebene aus, ist je um etwa 15 % geringer als die Höhe der Ringschneiden 5' bzw. 6'.

Da zweckmäßigerweise vor dem Festziehen der Verbindung zwischen das Kontaktelement 1 und die Flachschienen 2 und 3 Fett gegeben wird, das beim Festziehen der Verbindung in die Ringkanäle 15 bis 19 gepreßt wird, sind alle Ringschneiden mit Ausnahme der beiden äußersten Ringschneiden 5" und

6" mit radialen Querrinnen 20 versehen. Die Abmessung der Querrinnen 20 in Umfangsrichtung der Ringschneiden ist relativ gering, damit ein Fließen des Materials der Leiter 2 und 3 im Bereich dieser Querrinnen mit Sicherheit verhindert wird. Um dennoch ein Verdrängen des Fettes nach innen in den Bereich der zentralen Bohrung 4 nicht zu erschweren, kann jede Ringschneide mit mehreren Querrinnen versehen sein. Das beim Festziehen der Verbindung in den Bereich der zentralen Bohrung 4 gelangte Fett verbessert hier die Abdichtung, so daß die Feuchtigkeit auch nicht von innen her an die Kontaktflächen im Bereich der Flanken der Ringschneiden gelangen kann.

Das Festziehen der Verbindung erfolgt im Ausführungsbeispiel mittels einer Schraube 7, welche mit der zentralen Bohrung 4 fluchtende Bohrungen der Flachschienen 2 und 3 sowie die zentrale Bohrung 4 durchdringt, und einer auf der Schraube 7 sitzenden Mutter 7'. Beim Festziehen dringen nacheinander die Ringschneiden 5, 5' und 5" in die Flachschiene 2 und die Ringschneiden 6, 6' und 6" in die Flachschiene 3 ein, wie dies Fig. 1 deutlich erkennen läßt, welche die Verbindung in einem Montagezeitpunkt zeigt, in dem sie noch nicht vollständig festgezogen ist, was daran zu erkennen ist, daß die beiden äußersten Ringschneiden 5" und 6" noch nicht in die Flachschienen eingedrungen sind.

ίο Das Kontaktelement 1 ist im Ausführungsbeispiel ein Schmiedestück, da der Schmiedevorgang besonders wirtschaftlich ist. Selbstverständlich könnten aber auch andere Herstellungsverfahren vorgesehen werden. Ferner wäre es möglich, einen Dichtungsring aus

*5 Kunststoff vorzusehen, welcher die äußere Mantelfläche sowie die sich anschließenden beiden Randzonen der Stirnseiten bedeckt und auf beiden Seiten je eine Ringschneide aufweist, welche sich an die Flachschiene 2 und 3 unter Druck anlegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Ringförmiges Kontaktelement zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen zwei je eine ebene Kontaktfläche aufweisenden Leitern, von denen zumindest der eine aus Aluminium besteht, mit wenigstens zwei in den anliegenden Leitern eindringenden, konzentrisch angeordneten Ringschneiden auf der dem Aluminiumleiter zugekehrten Seite, von denen die eine in axialer Richtung über die andere übersteht, nach Patent (Patentanmeldung P 2141550.9-34), dadurch gekennzeichnet, daß die innen liegende Ringschneide (5,5', 6,6') über die außen· neben ihr liegende Ringschneide (5', 5", 6', 6") in axialer Richtung übersteht und ihr Keilwinkel kleiner ist als derjenige der außen neben ihr liegenden Ringschneide (S', S", 6', 6").

2. Kontaktelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei beidseitig vorgesehenen Ringschneiden diejenigen (5, 5', 5") der einen Seite hinsichtlich Überstand und Keilwinkel wie diejenigen (6,6', 6") der anderen Seite ausgebildet sind, gegenüber diesen aber, vorzugsweise um die Hälfte des Abstandes zwischen den einander benachbarten Ringschneiden, versetzt angeordnet sind.

3. Kontaktelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (/3, ß', ß"), den die nach innen weisende Flanke der Ringschneide (5, 5', 5", 6, 6', 6") mit der die Schneidkante enthaltenden Zylinderfläche einschließt, bei allen Ringschneiden gleich groß ist und vorzugsweise 30° beträgt.

4. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α, α', α") den die nach außen weisende Flanke der Ringschneide (5, 5', S", 6, 6', 6") mit der die Schneidkante enthaltenden Zylinderfläche einschließt, von der innersten Ringschneide (5, 6) zur äußersten (5", 6") hin zunimmt.

5. Kontaktelement nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α, α', α"), den die nach außen weisende Flanke der Ringschneide (5, 5', 5", 6, 6', 6") mit der die Schneidkante enthaltenden Zylinderfläche einschließt, bei der innersten Ringschneide (5,6) 30° beträgt und nach außen hin von Ringschneide zu Ringschneide jeweils um 30° zunimmt.

6. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ringschneide (5, 5', 6,6') mit Ausnahme der äußersten (5", 6") mit mindestens einer Querrinne (20) versehen ist.

7. Kontaktelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund jedes Ringkanals (15,16,18,19) zwischen zwei benachbarten Ringschneiden ein und derselben Seite ein zumindest halbkreisähnliches Querschnittsprofil hat.