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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Klemmhülse für elektrische Leiter gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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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.
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Aufgrund
dieser Eigenschaften werden elektrische Anschlussklemmen mit Schraubanschluss auch
bei anspruchsvollen industriellen Anwendungen mit bewegten und schwingenden
Maschinenteilen bevorzugt eingesetzt.
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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.
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Da
elektrische Anschlussklemmen mit Klemmhülsen Massenartikel sind, besteht
die Forderung die Klemmhülsen
mit geringsten Material- und Herstellungskosten zu produzieren.
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Deshalb
sind die Materialkosten für
aus vollem Material gefertigte Klemmhülsen oftmals nicht mehr akzeptabel.
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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.
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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.
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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 mit 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.
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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.
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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.
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Aus
der
DE 203 10 459
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 Blech biegeteil 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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung löst
die Aufgabe durch eine Klemmhülse
mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Die
erfindungsgemäße Klemmhülse nach Anspruch
1 umfasst Blechbiegeteil mit einem oberen Wandabschnitt und einen
damit verbundenen ersten Seitenwandabschnitt und zweiten Seitenwandabschnitt.
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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.
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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 bakannte Klemmhülse
einen einzigen oberen Wandabschnitt aufweist.
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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.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Alternativ
könnten
zur Fixierung die oberen Wandabschnitte an den für das Gewindeloch vorgesehenen
Positionen erhitzt werden.
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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.
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Die
erfindungsgemäße Klemmhülse sowie das
Verfahren zur Herstellung dieser sind nachfolgend an Hand eines
Ausführungsbeispiels
beschrieben und zeichnerisch dargestellt. In der Zeichnung zeigen
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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
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2 in
perspektivischer Ansicht die Klemmhülse der Anschlussklemme von 1.
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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.
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Die
Klemmhülse 5 selbst
ist rahmenförmig als
Blechbiegeteil ausgeführt
und weist im montierten Zustand zu den Gehäuseöffnungen 7, 16 fluchtend ausgeführte Öffnungen
auf.
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Die
Klemmhülse 5 ist
in 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.
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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.
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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.
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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 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.
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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.
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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 We sentlichen 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.