[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Klemmhülse für elektrische Leiter gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Daneben betrifft die Erfindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
7 ein Verfahren zur Herstellung der Klemmhülse.
[0002] Elektrische Anschlussklemmen, insbesondere Reihenklemmen, weisen ein Isolierstoffgehäuse
mit bspw. als Zugfeder-, Direkt-, Schneid- oder Schaubanschluss ausgebildeten Anschlüssen
zur Klemmung und Kontaktierung von elektrischen Leitern auf.
Elektrische Anschlussklemmen mit Schraubanschluss zeichnen sich durch ihre hohen und
über Jahre konstant auf elektrische Leiter übertragbaren Klemmkräfte aus. Mit diesem
Klemmentyp können vorgegebene hohe Klemmkräfte ohne Schwankungen sogar bei auf die
elektrische Anschlussklemme wirkenden Vibrationen eingehalten werden.
Aufgrund dieser Eigenschaften werden elektrische Anschlussklemmen mit Schraubanschluss
auch bei anspruchsvollen industriellen Anwendungen mit bewegten und schwingenden Maschinenteilen
bevorzugt eingesetzt.
[0003] Eine elektrische Anschlussklemme mit Schraubanschluss umfasst eine in das Isolierstoffgehäuse
montierte und durch elektrisch leitende Wandabschnitte gebildete Klemmhülse mit einem
Aufnahmeraum für einen elektrischen Leiter. Einer der Wandabschnitte enthält mindestens
eine bis in den Aufnahmeraum geführte Gewindebohrung mit je einer eingesetzten Schraube.
Ihr Schraubenkopf ist über eine in dem Isolierstoffgehäuse vorgesehene Montageöffnung
zugänglich, so dass die Schraube mit ihrer Spitze in den Aufnahmeraum gedreht werden
kann und einen hierin eingeführten elektrischen Leiter klemmen kann.
[0005] Da elektrische Anschlussklemmen mit Klemmhülsen Massenartikel sind, besteht die Forderung
die Klemmhülsen mit geringsten Material und Herstellungskosten zu produzieren. Deshalb
sind die Materialkosten für aus vollem Material gefertigte Klemmhülsen oftmals nicht
mehr akzeptabel. Zur Senkung der Materialkosten ist es bereits aus der
US 2,885,654 bekannt, eine in ihrem Querschnitt kastenförmige Klemmhülse aus einem elektrisch
leitenden Blechbiegeteil mit einem oberen Wandabschnitt und einen daran anschließendem
unteren U-förmigen Wandabschnitt herzustellen.
Die Materialkosten sinken bei dieser Klemmhülse mit abnehmender Blechstärke des Blechbiegeteils.
Die Blechstärke kann jedoch nur in gewissen Grenzen reduziert werden, weil mit abnehmender
Blechstärke die Festigkeit der Klemmhülse-und somit die auf den elektrischen Leiter
übertragbaren Klemmkräfte sinken. Der größte Einflussfaktor auf die übertragbaren
Klemmkräfte bildet hierbei die axiale Länge der Gewindebohrung, welche der Blechstärke
entspricht.
Abhilfe schafft hier eine aus der
DE 195 46 889 A1 bekannte Klemmhülse. Die bekannte Klemmhülse umfasst einen U-förmigen Wandabschnitt
aus einem Blechbiegeteil mit einem Bodenwandabschnitt und zwei daran angrenzende Seitenwandabschnitte
mit zu ihren oberen Enden vorgesehenen Ausklinkungen für die Aufnahme eines gesonderten
Einlegeteils it einer zentralen Gewindebohrung. Das Einlegeteil weist eine größere
Materialstärke als das Blechbiegeteil auf. Die Länge der axialen Gewindebohrung entspricht
der Materialstärke des Einlegeteils und kann somit hierüber leicht angepasst werden.
[0006] Als wesentlicher Nachteil bei dieser Ausführung wird angesehen, dass die Klemmhülse
mehrteilig ist und somit mehrere Werkzeuge zu ihrer Herstellung notwendig sind und
die Fertigungskosten entsprechend hoch sind.
Eine allgemein bekannte alternative Lösung sieht zur Verlängerung der axialen Gewindelänge
eine Gewindebohrung mit einem über das Blech ragenden Ansatz vor. Die zusätzliche
Länge der Gewindebohrung ergibt sich durch die axiale Länge des Ansatzes. Eine derartige
Gewindebohrung kann bspw. durch eine Lochung des Blechbiegeteils mit anschließendem
Tiefziehverfahren erzielt werden. Auch diese Herstellung ist aufgrund der zahlreichen
Verfahrensschritte zeitaufwendig und teuer.
[0007] Aus der
DE 20310 459 U1 ist eine Klemmhülse mit einer durch Fließformtechnik hergestellte Gewindebohrung
mit kragenförmigen Ansätzen bekannt. Die Klemmhülse für elektrische Leiter besteht
aus einem rahmenförmigen, elektrisch leitenden Blechbiegeteil mit einem oberen Wandabschnitt
und einem damit verbundenen etwa U-förmigen unteren Wandabschnitt. Dieser umfasst
einen Bodenwandabschnitt mit einem hieran angrenzenden ersten Seitenwandabschnitt
und zweiten Seitenwandabschnitten. Die durch Fließformtechnik hergestellte Gewindebohrung
mit ihren kragenförmigen Ansätzen ist an den Außenseiten des oberen Wandabschnitts
gebildet.
[0008] Bei dieser Klemmhülse ist die Länge der Gewindebohrung entsprechend der axialen Länge
der kragenförmigen Ansätze gegenüber der Blechstärke des oberen Wandabschnitts vergrößert
worden. Zudem ist die Klemmhülse einstückig ausgebildet und kann somit kostengünstig
gefertigt werden.
[0009] Ausgehend von dieser Klemmhülse liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klemmhülse
mit Gewindeloch zu offenbaren, mit der noch höhere Klemmkräfte auf zu klemmende elektrische
Leiter übertragen werden können.
[0010] Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Klemmhülse mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
[0011] Die erfindungsgemäße Klemmhülse nach Anspruch 1 umfasst Blechbiegeteil mit einem
oberen Wandabschnitt und einen damit verbundenen ersten Seitenwandabschnitt und zweiten
Seitenwandabschnitt.
In dem oberen Wandabschnitt der Klemmhülse ist mindestens ein durch Fließformtechnik
hergestelltes Gewindeloch mit kragenförmigen Ansätzen ausgebildet. Damit noch höhere
Klemmkräfte auf in die Klemmhülse eingeführte elektrische Leiter übertragen werden
können, ist die axiale Länge des Gewindelochs dadurch verlängert worden, dass zwei
übereinander angeordnete und jeweils von den beiden Seitenwandabschnitten umgelenkte
obere Wandabschnitte vorgesehen sind, wobei das Gewindeloch durch die beiden oberen
Wandabschnitte hindurchgeführt ist und diese miteinander mechanisch verbindet.
[0012] Durch die erfindungsgemäße Klemmhülse mit genau zwei oberen Wandabschnitten wird
die axiale Länge des Gewindelochs gegenüber der bekannten Klemmhülse aus der
DE 203 10 459 U1 um die Materialstärke von genau einem oberen Wandabschnitt vergrößert, weil die bekannte
Klemmhülse einen einzigen oberen Wandabschnitt aufweist.
[0013] Hierdurch wird insbesondere mit immer höher festen Materialien für die Klemmhülse
der Vorteil erreicht, dass die Klemmkräfte gegenüber der bekannten Klemmhülse aus
der
DE 203 10 459 U1 wesentlich erhöht werden können. Darüber hinaus ist durch die Erfindung eine Klemmhülse
geschaffen, die sehr einfach und somit kostengünstig als einstückiges Blechbiegeteil
herstellbar ist. Ferner wird durch die Erfindung erreicht, dass zielgenau ausschließlich
der für die Kraftübertragung kritischste Bereich, nämlich die Gewindelänge des Gewindelochs,
modifiziert wird, ohne Parameter der übrigen Bereiche der Klemmhülse, bspw. die Blechstärke,
verändern zu müssen.
[0014] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0015] Eine besondere Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die beiden oberen Wandabschnitte
näherungsweise plan aufeinander liegen. Diese Weiterbildung ist überraschender Weise
technisch realisierbar. Zwar zeigt das auf die Fließformtechnik, spezialisierten Unternehmen
"Flowdrill B.V." auf seiner Internetseite "
http://www.flowdrill.nl/joining.html" bereits zwei miteinander über ein durch Fließformtechnik hergestelltes Gewindeloch
verbundene Wandabschnitte. Jedoch sind die Wandabschnitte unterschiedlich verformt,
so dass sich zwischen den Wandabschnitten ein Spalt gebildet hat und die Wandabschnitte
nicht plan aufeinander liegen.
[0016] Darüber hinaus war auch vom physikalischen Verständnis her erwartet worden, dass
sich die beiden oberen Wandabschnitte bei durch das Einbringen des durch Fließformtechnik
hergestellten Gewindeloches unterschiedlich verformen und sich wie vorbeschrieben
ein Spalt zwischen den oberen Wandabschnitten bildet. Denn die Prozessparameter wie
Temperatur und Druck wirken bei dem durch Fließformtechnik hergestellten Gewindeloch
mit kragenförmigen Ansätzen zeitversetzt auf die beiden separaten oberen Wandabschnitte.
Auch war eine unterschiedliche Verformung aufgrund der bei der Gewindelochherstellung
induzierten Schwingungen zwischen den beiden oberen Wandabschnitten erwartet worden.
[0017] Durch diese besondere vorteilhafte Weiterbildung, bei der die beiden oberen Wandabschnitte
näherungsweise plan aufeinander liegen, gelingt es, sogar mit zwei oberen Wandabschnitten
den Aufnahmeraum der Klemmhülse ausreichend groß auszubilden, ohne hierfür die Seitenwandabschnitte
besonders hoch ausführen zu müssen. Ferner wird durch die beiden näherungsweise plan
aufeinander liegenden oberen Wandabschnitte erreicht, dass die mechanische Verbindung
zwischen den beiden oberen Wandabschnitten wesentlich fester ist; als bei zwei obere,
durch einen Spalt getrennte Wandabschnitte.
[0018] Zur Fixierung der Position von mindestens einem der beiden oberen Wandabschnitte
ist in vorteilhafter Weise ein Befestigungsmittel an der Klemmhülse vorgesehen. Hierdurch
wird erreicht, dass beide oberen Wandabschnitte auch bei der Fertigung des Gewindelochs
ihre Position exakt einhalten können und nicht verformt werden oder gar in den Aufnahmeraum
gedrückt werden.
[0019] Alternativ könnten zur Fixierung die oberen Wandabschnitte an den für das Gewindeloch
vorgesehenen Positionen erhitzt werden.
[0020] Besonders einfach und kostengünstig kann eine Fixierung der beiden oberen Wandabschnitte
erreicht werden, wenn das Befestigungsmittel ein endseitig an einem der beiden oberen
Wandabschnitte angeformten Vorsprung sowie eine hierzu korrespondierend in einem Seitenwandabschnitt
ausgebildete Ausnehmung umfasst. Dies ist fertigungstechnisch günstig, weil der Vorsprung
sowie die korrespondierende Ausnehmung durch unkomplizierte Geometrien gebildet werden
können. Somit können der Vorsprung und die Ausnehmung bereits durch einfache Ausstanzungen
an einem flachen Blechteil erfolgen, welches dann im Blechbiegeverfahren zur Klemmhülse
geformt wird.
[0021] Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der Klemmhülse.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen zu dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren sind
in den anschließenden Unteransprüchen angegeben.
[0022] Die erfindungsgemäße Klemmhülse sowie das Verfahren zur Herstellung dieser sind nachfolgend
an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben und zeichnerisch dargestellt. In der
Zeichnung zeigen
- Fig. 1
- eine aus mehreren Modulen bestehende elektrische Anschlussklemme mit Schaubanschlüssen
in perspektivischer Darstellung, wobei das vorderste Modul im Schnitt mit Blick auf
den Schraubanschluss, der Klemmhülse sowie einen eingeführten Leiter dargestellt ist
und
- Fig. 2
- in perspektivischer Ansicht die Klemmhülse der Anschlussklemme von Fig. 1.
[0023] Fig. 1 zeigt eine Anschlussklemme 1 mit einem Gehäuse aus Isolationsmaterial. Die
Anschlussklemme 1 besteht aus mehreren Modulen 3, welche in Breitenrichtung an ihren
Seitenwänden aneinandergereiht sind. Innerhalb des Gehäuses ist ein Schraubanschluss
mit einer Klemmhülse 5 aus elektrisch leitendem Material montiert. In dem als Aufnahmeraum
bezeichneten Innenraum der Klemmhülse 5 taucht eine über eine auf der Gehäuseoberseite
6 vorgesehene Gehäuseöffnung 7 zugängliche Schraube 9. Sie dient zur Klemmung eines
elektrischen Leiters 11, welcher über eine auf der Gehäuserückseite 15 vorgesehene
Öffnung 16 in die Klemmhülse 5 geschoben ist.
[0024] Die Klemmhülse 5 selbst ist rahmenförmig als Blechbiegeteil ausgeführt und weist
im montierten Zustand zu den Gehäuseöffnungen 7, 16 fluchtend ausgeführte Öffnungen
auf.
[0025] Die Klemmhülse 5 ist in Fig. 2 als Einzelteil dargestellt. Die Klemmhülse 5 umfasst
einen unteren U--förmigen Wandabschnitt 17 mit einem Bodenwandabschnitt 17.3 sowie
einen hieran angrenzenden ersten Seitenwandabschnitt 17.1 und zweiten Seitenwandabschnitt
17.2. Von jedem Seitenwandabschnitt 17.1, 17.2 erstreckt sich jeweils ein oberer Wandabschnitt
19.1, 19.2. Sie sind zu dem Bodenwandabschnitt 17.3 gegenüberliegend angeordnet und
verlaufen lotrecht zu den Seitenwandabschnitten 17.1, 17.2. Die Klemmhülse 5 ist somit
in Art eines kastenförmigen geschlossenen Profils mit zwei übereinander angeordneten
oberen Wandabschnitten 19.1, 19.2 ausgebildet. Durch die beiden oberen Wandabschnitte
19.1, 19.2 ist ein in Fließformtechnik hergestelltes Gewindeloch 21 mit kragenförmigen
Ansätzen 23 geführt. Über dieses in Fließformtechnik hergestellte Gewindeloch 21 sind
die beiden oberen Wandabschnitte 19.1, 19.2 mechanisch miteinander verbunden.
[0026] Diese mechanische Verbindung ist durch die Wahl der Fließformtechnik als Herstellungsverfahrens
des Gewindelochs 21 begründet, weil bei diesem Verfahren, dass aus dem Gewindeloch
21 herausgelöste Material flüssig ist und das herausgelösten Material zu den beiden
axialen Lochenden fließt und ein Materialaustausch stattfindet.
[0027] Um eine besonders stabile Verbindung zwischen den beiden oberen Wandabschnitten 19.1,
19.2 sowie einen möglichst großen Klemmenraum zu erzielen, liegen die beiden oberen
Wandabschnitte vorzugsweise näherungsweise plan aufeinander und berühren einander.
[0028] Zur Fixierung der vorbeschriebenen Lage der beiden oberen Wandabschnitte 19.1, 19.2
zueinander ist vorgesehen, dass eine der beiden oberen Wandabschnitte 19.1, 19.2 zumindest
vor Herstellung der Gewindebohrung über Befestigungsmittel gehalten wird. Als Befestigungsmittel
wurde in vorliegenden Ausführung eine Steckverbindung 25, 27 gewählt. Sie umfasst
einen endseitig an dem oberen Wandabschnitt 19.2 angeformten Vorsprung 25 sowie eine
hierzu korrespondierend in dem Seitenwandabschnitt 17.1 angeordnete Ausnehmung 27.
Neben der in Fig. 2 gezeigten Steckverbindung 25, 27 können aber auch alle weiteren
bekannten Verfahren und Vorrichtungen wie Kleben, Nieten, Schweißen etc. als Befestigungsmittel
dienen. Insbesondere können auch von der Klemmhülse getrennt ausgebildete Werkzeuge
zum Halten des oberen Wandabschnitts, die bspw. unterhalb des oberen Wandabschnitts
greifen, als Befestigungsmittel verwendet werden.
[0029] Bei der Herstellung der Klemmhülse 5, wird ein flaches Blechteil zu einem rahmenartigen
Biegeteil mit einem oberen Wandabschnitt 19 und einem damit verbundenen etwa U-förmigen
unteren Wandabschnitt 17 gebogen. Der U-förmige Wandabschnitt 17 enthält einen Bodenwandabschnitt
17.3 mit einem hieran angrenzenden ersten Seitenwandabschnitt 17.1 und einem zweiten
Seitenwandabschnitt 17.2. Von den beiden Seitenwandabschnitten 17.1, 17.2 werden jeweils
ein erster oberer Wandabschnitt 19.1 und ein oberer zweiter Wandabschnitt 19.2 im
rechten Winkel zu den Seitenwandabschnitten 17.1, 17.2 in Richtung auf die jeweils
gegenüberliegende Seitenwand umgelenkt. Die Biegeachsen der beiden oberen Wandabschnitte
19.1, 19.2 sind von dem Bodenwandabschnitt 17.3 in Höhenrichtung der jeweiligen Seitenwände
um ca. eine Blechstärke der Klemmhülse versetzt zueinander angeordnet. Hierdurch wird
erreicht, dass die beiden parallel angeordneten oberen Wandabschnitte plan aufeinander
liegen und einander berühren.
Vorzugsweise wird die Biegung der beiden oberen Wandabschnitte 19.1, 19.2 nacheinander
ausgeführt. Erst wird der zweite obere Wandabschnitt 19.2 umgebogen und sein endseitig
angeformter Vorsprung 25 wird in die Ausnehmung 27 gesteckt. Anschließend erfolgt
die Umformung des ersten oberen Wandabschnitts 19.1. Er liegt durch seine um eine
Blechstärke höher angeordnete Biegeachse auf den zweiten oberen Wandabschnitt 19.2
und berührt diesen. Nach Durchführung der Biegevorgänge werden die beiden oberen übereinander
liegenden Wandabschnitte 19.1, 19.2 spanabhebend durchbohrt. Dieser Bohrungsdurchmesser
ist um ein Vielfaches kleiner ist als der Durchmesser des finalen Gewindelochs 21.
Anschließend wird mit einem speziell ausgebildeten Fließbohrer in Fließformtechnik
die bestehende spanabhebend durchgeführte Bohrung aufgebohrt. Während des Bohrvorgangs
wird ein Teil des aus der Bohrung herausgelösten heissen und flüssigen Materials durch
den Bohrer nach oben auf die Oberseite 29 des oberen Wandabschnitts 19.1 transportiert
und ein oberer kragenförmiger Ansatz 23.1 gebildet. Andererseits fließt ein Teil des
heißen, aus der Bohrung herausgelösten Materials, im Wesentlichen durch den Vorschub
des Bohrers und der Gravitationskraft gesteuert zunächst auf die Oberfläche des zweiten
oberen Wandabschnitts 19.2. Das in diesem Bereich erstarrte Material verbindet die
beiden oberen Wandabschnitte 19.1, 19.2. Im weiteren Verlauf des Fließbohrens wird
die Bohrung im zweiten oberen Wandabschnitt 19.2 aufgebohrt. Auch bei diesem Bohrvorgang
wird erneut einerseits Material durch die Drehung des Bohrers nach oben in Richtung
der Oberseite 29 transportiert. Andererseits wird auch ein Teil des aus der Bohrung
herausgelösten flüssigen heissen Materials nach unten in Richtung des Bodenwandabschnitts
17.3 gefördert, so dass ein zweiter Ansatz 23.2 gebildet wird. Ferner findet durch
die unterschiedlichen Fließrichtungen des heissen Materials ein Materialaustausch
statt. Durch den Materialaustausch im Übergangsbereich der die beiden oberen Wandabschnitte
werden diese miteinander verbunden.
1. Klemmhülse (5) für elektrische Leiter (11) aus einem Blechbiegeteil, mit einem oberen
Wandabschnitt (19) und einem damit verbundenen ersten Seitenwandabschnitt (17.1) und
zweiten Seitenwandabschnitt (17.2),
wobei der obere Wandabschnitt (19) mindestens ein durch Fließformtechnik hergestelltes
Gewindeloch (21) mit kragenförmigen Ansätzen (23.1,23.2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwei übereinander angeordnete und jeweils von den beiden Seitenwandabschnitten (17.1,
17.2) umgelenkte obere Wandabschnitte (19.1, 19.2) vorgesehen sind, wobei das Gewindeloch
(21) durch die beiden oberen Wandabschnitte (19.1, 19.2) hindurchgeführt ist und diese
miteinander mechanisch verbindet.
2. Klemmhülse (5) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden oberen Wandabschnitte (19.1, 19.2) näherungsweise plan aufeinander liegen.
3. Klemmhülse (5) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die kragenförmigen Ansätze (23.1, 23.2) ausschließlich an den einander abgewandten
Außenflächen der beiden oberen Wandabschnitte (19.1, 19.2) angeordnet sind.
4. Klemmhülse (5) nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Fixierung der Position von mindestens einem der beiden oberen Wandabschnitte
(19.1, 19.2) ein Befestigungsmittel an der Klemmhülse (5) vorgesehen ist.
5. Klemmhülse (5) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Befestigungsmittel ein endseitig an einem der beiden oberen Wandabschnitte (19.1,
19.2) angeformten Vorsprung (25) sowie eine hierzu korrespondierend in einem Seitenwandabschnitt
(17.1) ausgebildete Ausnehmung (27) umfasst.
6. Klemmhülse (5) nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Befestigungsmittel Klebstoff vorgesehen ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Klemmhülse (5), bei dem ein flaches Blechteil zu einem
Blechbiegeteil mit einem oberen Wandabschnitt (19) und einem damit verbundenen ersten
Seitenwandabschnitt (17.1) und zweiten Seitenwandabschnitt (17.2) gebogen wird und
in den oberen Wandabschnitt (19) mindestens ein durch Fließformtechnik hergestelltes
Gewindeloch (21) mit kragenförmigen Ansätzen (23.1, 23.2) eingebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeweils ausgehend von dem ersten Seitenwandabschnitt (17.1) und dem zweiten Seitenwandabschnitt
(17.2) obere Wandabschnitte (19.1, 19.2) derart gebogen werden,
dass diese parallel übereinander angeordnet sind und, einander berühren,
wobei anschließend durch beide oberen Wandabschnitte (19.1, 19.2) ein gemeinsames
in Fließformtechnik hergestelltes Gewindeloch eingebracht wird.
8. Verfahren zur Herstellung einer Klemmhülse (5) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor der Einbringung des gemeinsamem Gewindelochs zumindest einer der beiden oberen
Wandabschnitte (19.1, 19.2) fixiert wird.
9. Verfahren zur Herstellung einer Klemmhülse (5) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Fixierung von wenigstens einem der beiden oberen Wandabschnitte (19.1, 19.2),
insbesondere als von der Klemmhülse (5) getrennt ausgebildete Werkzeuge, Befestigungsmittel
an dem zu fixierenden oberen Wandabschnitt (19.2) angebracht werden.
10. Verfahren zur Herstellung einer Klemmhülse (5) nach mindestens einem der Ansprüche
8 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass Klebstoff auf wenigstens einem der oberen Wandabschnitte (19.1, 19.2) zu seiner Fixierung
aufgetragen wird.