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Nach Art von Bolzen und Mutter beschaffenes, zugbeanspruchtes
Konstruktionselement für elektrische Geräte
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siewandfreiem festigkeitstechnischen Verhalten vereinbar sind.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe nun dadurch, dass der an sich gewindelos ausgeführte
Bolzen mit einer Mutter zusammenwirkt, welche das Bolzengewinde erst beim Einschrauben des glatten
Bolzens in sie durch eine ganz oder im wesentlichen spanlos Verformung des Bolzens schafft. Zweck- mässig ist es, wenn die mit dem Bolzen zusammenwirkende Mutter nur höchstens einen Gewindegang um- fasst, insbesondere wenn diese Mutter aus einem einfachen Blechplättchen besteht.
Durch diese Massnah- men wird im wesentlichen Folgendes erreicht :
Die zur Verwendung kommenden Bolzen können in einigen wenigen, jeweils einer Gruppe von Ver- wendungszwecken angepassten Überlängen, unter anderem sogar nur in einer einzigen Länge auf Vorrat gelegt werden und werden nach Bedarf auf das erforderliche Mass abgelängt, wobei der entstehende Ab- fall, wenn es sich um thermoplastisches Material handelt, wie dies vorliegend in erster Linie der Fall ist wieder verwertbarer Rohstoff ist. Die zur Herstellung dieser Bolzen erforderlichen Formen sind nach Zahl und Aufbau gegenüber den bisher nötig gewesene wesentlich vereinfacht.
Der Vorgang des Gewinde- schneidens wird mit der Montagearbeit des Zugankers vereinigt, indem die Handgriffe, die bisher nötig waren um den Bolzen im elektrischen Gerät mit der Mutter zu vereinigen, nunmehr auch noch dazu benützt werden, um zusätzlich das Bolzengewinde herzustellen. Die Herstellung der eigentlichen Muttern ist gegenüber dem bisherigen ebenfalls wesentlich vereinfacht.
Es hat sich unerwarteterweise gezeigt, dass die Einarbeitung des Gewindes in den Bolzen auf die vor- stehend dargelegte Art zu einer Zugsicherheit der Verbindung führt, die allen, selbst grösseren Anforde- rungen dauernd genügt und es ist besonders hervorzuheben, dass eine solche Verbindung auch frei von allen Gefahren des Kerbeffektes ist.
Es sind bereits sogenannte Blechschrauben bekannt, d. s. Metallschr ; iuben mit einem der Holzu : hrau- be ähnlichen Gewinde ; diese Blechschrauben bestehen aus hartem Stahl und schneiden sich, wenn man sie in das gewindelose Loch, das in einem Blech mässiger Stärke vorgesehen ist, einschraubt, ihr Muttergewinde selbst. Die erfindungsgemässe Massnahme könnte in mancher Hinsicht als Umkehrung dieser Vorgangsweise aufgefasst werden, unterscheidet sich jedoch von ihr in mehrfacher Hinsicht :
Abgesehen davon, dass im Bau elektrischer Apparate ein selbstschneidender Bolzen von der in Betracht kommenden Länge aus preislichen Gründen kaum tragbar wäre, wUrden durch ihn wieder die Nachteile in das Gerät eingehen, die sich aus der Verwendung elektrisch leitender Zuganker eben ergeben.
Demnach sind solche Blechschrauben, die zudem nur in mässigen, für den vorliegenden Zweck unzureichenden Längen erzeugt werden, im Bau elektrischer Apparate nicht bekannt. Es war aber auch nicht vorhersehbar, dass es gelingen könnte, einen Kunststoffbolzen beträchtlicher Länge grössenordnungsmässig etwa das dreissigfache des Durchmessers auf die erfindungsgemässe Weise mit Bolzengewinde zu versehen. Es war nicht anzunehmen, dass man über einen Kunststoffbolzen solcher Länge ein Drehmoment übertragen werde können, das erforderlich ist, um in das Material, das aus Festigkeitsgründen ausserordentliche Zähigkeit haben muss. ein Gewinde einzuschneiden. Ferner ist zu erwähnen, dass das hergestellte Gewinde unter allen Umständen selbsthemmend sein muss, u. zw. auch unter extrem schwierigen Bedingungen.
Es ist ferner technologisch etwas ganz anderes, ob man mit einer harten, relativ kurzen Stahlschraube ein Gewinde in ein relativ weiches Blech schneidet, also ein "Werkzeug" beträchtlicher Festigkeit und Länge, das jedenfalls mehrere Schraubengänge umfasst, zur Verfügung hat, oder ob man mit einer Blechmutter, die ja hinsichtlich Härte und Materialwert keine grossen Anforderungen erfüllen kann, einen Bolzen über ein in der Regel doch mehrere Gewindegänge umfassendes Stück mit Gewinde versieht, denn in diesem Falle muss dieses Bolzengewinde mit bestenfalls einem einzigen Muttergewinde hergestellt werden, d. h. mit einem sehr mangelhaften"Werkzeug".
Hiezu kommt schliesslich, dass man es im vorliegenden Fall mit einem Kunststoff zu tun hat, der sich hinsichtlich Elastizitätsmodul, Temperature- ständigkeit, Kerbeffekt u. a. m. vom Metall grundlegend unterscheidet. Entgegen allen diesen Überlegungen hat sich aber gezeigt, dass es auf die erfindungsgemässe Weise möglich ist, einwandfrei haltende Schraubenbolzen in einer wirtschaftlichen, sehr zufriedenstellenden Weise herzustellen.
Zum weiteren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei auf die schematische Zeichnung Bezug genommen, in welcher die Fig. l im Oberteil eine bisherige Bolzenverbindung und im Unterteil eine solche nach der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform darstellt. Fig. 2 ist eine Seitenansicht zu Fig. l. Die Fig. 3 und 4 zeigen im Aufriss, dieser im Mittelschnitt dargestellt, und in Draufsicht eine Mehrfachmutter und Fig. 5 zeigt im Querschnitt die Ausführungsform einer massiven Mutter in Metallspritzgussa usführung.
In Fig. l erkennt man eine Mehrzahl von durch Ankerbolzen 1 axial zusammengehaltenen Elementen 2, die beispielsweise einzelne Schalter einer Schalterflucht sein mögen, wobei die Einzelschalter
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nockenbetätigt sein können. Die Schalterwelle ist zentral angeordnet, aber nicht dargestellt, weil Auf bau und Wirkungsweise derartiger Schalter wohl bekannt sind. Der Bolzen 1 greift in eine Mutter 3, die in einer Vertiefung 4 der Endfläche angeordnet ist und auf Grund der aus Fig. 2 ersichtlichen Umrissform drehungssicher im Gehäuse sitzt.
Gemäss der Erfindung ist diese Mutter nunmehr, wie die untere Hälfte der Fig. 1 ersichtlich macht, ein Blechplättchen 6, das umgebogene Ränder 7 besitzen könnte, mit denen es sich in der ihm zugeordneten Vertiefung 8 drehungssicher abstützt. Durch im Lochrand des Plättchens vorgesehene Einschnitte 9 (vgl. Fig. 2) sind Lappen 11 und 12 gebildet, die nach oben und unten um das gleiche Mass aus der Blechebene herausgebogen, bereits eine einfache, für den vorliegenden Zweck aber voll ausreichende Mutter bilden, mit der man auf die vorhin beschriebene Art einen Bolzen 14 mit Bolzengewinde versehen kann.
Zu bemerken ist hier, dass die das Bolzengewinde herstellenden Lappen im Verein mit dem Laibungsrand des Loches keineswegs einer sorgfältigen Formgebung bedtirfen, indem es durchaus nicht nötig ist, dass diese Flächenbereiche, wie dies theoretisch nötig wäre, nach einer Schraubenlinie orientiert sind ; wie es auch nicht nötig ist, dass die mit dem Bolzen 14 zusammenarbeitenden Flächen irgend- welche schneidende Eigenschaften haben müssen ; es hat sich nämlich gezeigt, dass sich ein Bolzen aus einem zähharten, mässig plastischen Material als dessen klassischer Vertreter hier ein Superpolyamidkunststoff genannt sei, auf die hier dargestellte Art, einwandfrei mit einem Gewinde versehen lässt, das in jeder Hinsicht festigkeitsmässig befriedigt, selbsthemmend ist und, was besonders wichtig ist, keinerlei Kerbeffekte zeigt.
Zweckmässig ist es, wenn man das Bolzenende, das mit Gewinde zu versehen ist, etwas konisch anspitzt, wie dies bei 15 angedeutet ist.
Die Fig. S, 4 zeigen, auf welche Weise man eine Mehrzahl solcher "Muttern", hier deren vier, in einem Ankerplättchen 16 unterbringen kann, das alsdann frei auf dem Gehäuse des Apparates aufliegen kann, weil eine Drehungssicherung hier, im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1, 2, 110 das Plättchen in einer Vertiefung 8 untergebracht ist, nicht erforderlich ist. Eine solche aus den Fig. 3,4 ersichtliche Platte ist ein einfacher Stanzteil.
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Mutter nach Fig. 5 mit einem Gewinde 18 versehen, das nicht ganz einen vollständigen Gewindegang umfasst.
Dadurch wird es möglich, die Herstellung der Mutter sehr zu vereinfachen, indem man die Mutter unter Verwendung zweier in einer Form verschiebbarer Dorne 19 und 20 formen kann ; diese Dorne sind axial aus der Mutter herausziehbar, was bedeutet, dass man eine solche Mutter nach ihrer Herstellung durch Spritzguss nicht mehr von einem Dorn abdrehen muss ; diese Abdrehbewegung ist ja in der Tat einer der gewichtigsten herstellungstechnischen Einwände gegen jegliche Muttern, die ein Gewinde aufweisen, das sich über mehrere Gänge erstreckt. Eine solche aus Fig. 5 ersichtliche, nicht einmal ganz eingängige Mutter kann nun, was ebenfalls überraschend ist, in Verbindung mit einem glatten, aus einem zähen. Kunststoff bestehenden Bolzen mit sehr gutem Erfolg verwendet werden.
Die vorliegende Bolzen- und Mutter-Verbindung ist in einem einwandfreien Masse selbsthemmend.
Dies kann zum Teil damit erklärt werden, dass der zur Verwendung kommende Kunststoff auch in kaltem Zustande mässig plastisch und elastisch ist, so dass sich die Gewindeflanken des Bolzens und der Mutter über das gesamte Profil dauernd satt berühren, u. zw. auch dann, wenn, wie früher erläutert, die das Gewinde des Bolzens herstellenden Teile der Mutter keineswegs die Form eines Gewindes im Sinne der diesbezüglichen geometrischen Definition besitzen, sondern dieser Definition nur in grober Annäherung genügen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Nach Art von Bolzen und Mutter beschaffenes zugbeanspruchtes Konstruktionselement für elektrische Geräte. insbesondere Schalter, wobei der Bolzen aus einem zähen, zugfesten Kunststoff, etwa nach Art eines Polyamids oder Superpolyamids besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der an sich gewindelos ausgeführte Bolzen mit einer Mutter zusammenwirkt, welche das Bolzengewinde erst beim Einschrauben des glatten Bolzens in sie durch eine Verformung des Bolzens schafft.
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Constructed according to the type of bolt and nut, tensioned
Construction element for electrical equipment
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they are compatible with wall-free strength behavior.
The present invention solves this problem by the fact that the threadless design
Bolt cooperates with a nut, which the bolt thread only when screwing in the smooth
Bolt creates in them by a completely or essentially non-cutting deformation of the bolt. It is expedient if the nut interacting with the bolt only comprises at most one thread turn, in particular if this nut consists of a simple sheet metal plate.
These measures essentially achieve the following:
The bolts that are used can be stored in a few excess lengths, each adapted to a group of purposes, including even just a single length, and are cut to the required length as required, with the resulting waste if it is a thermoplastic material, as is primarily the case here, is a recyclable raw material. The shapes required to produce these bolts are significantly simplified in terms of number and structure compared to those previously necessary.
The thread cutting process is combined with the assembly work of the tie rod in that the handles that were previously necessary to unite the bolt in the electrical device with the nut are now also used to create the bolt thread. The production of the actual nuts is also significantly simplified compared to the previous one.
It has unexpectedly been shown that the incorporation of the thread into the bolt in the manner set out above leads to a tensile security of the connection which continuously satisfies all, even larger requirements, and it should be emphasized that such a connection is also free of all the dangers of the score effect is.
So-called self-tapping screws are already known; s. Metal screw; practice with a thread similar to the wood: screw; These self-tapping screws are made of hard steel and, when they are screwed into the unthreaded hole provided in a sheet of moderate thickness, cut their own thread. The measure according to the invention could in some respects be understood as a reversal of this procedure, but it differs from her in several ways:
Apart from the fact that in the construction of electrical apparatus a self-tapping bolt of the length in question would hardly be bearable for reasons of price, it would again incorporate the disadvantages into the device that result from the use of electrically conductive tie rods.
Accordingly, such self-tapping screws, which are also produced in moderate lengths that are insufficient for the present purpose, are not known in the construction of electrical apparatus. However, it was also not foreseeable that it would be possible to provide a plastic bolt of considerable length with a bolt thread in the order of magnitude about thirty times the diameter in the manner according to the invention. It was not to be assumed that a plastic bolt of this length would be able to transmit the torque that is required to penetrate the material, which for reasons of strength must have extraordinary toughness. to cut a thread. It should also be mentioned that the thread produced must be self-locking under all circumstances, u. between even under extremely difficult conditions.
Furthermore, it is technologically something completely different whether one cuts a thread in a relatively soft sheet metal with a hard, relatively short steel screw, i.e. a "tool" of considerable strength and length, which in any case comprises several screw threads, or whether one is with a sheet metal nut, which cannot meet any high requirements in terms of hardness and material value, provides a bolt with a thread over a piece that usually comprises several threads, because in this case this bolt thread must be produced with at best a single nut thread, i.e. H. with a very poor "tool".
Finally, there is the fact that in the present case we are dealing with a plastic that is different in terms of modulus of elasticity, temperature resistance, notch effect and the like. a. m. is fundamentally different from metal. Contrary to all these considerations, however, it has been shown that it is possible in the manner according to the invention to produce screw bolts that hold properly in an economical, very satisfactory manner.
For a further understanding of the present invention, reference is made to the schematic drawing, in which FIG. 1 shows a previous bolt connection in the upper part and one according to the invention in an exemplary embodiment in the lower part. FIG. 2 is a side view of FIG. 3 and 4 show in elevation, this shown in middle section, and in plan view, a multiple nut and FIG. 5 shows in cross section the embodiment of a solid nut in metal injection molding.
In Fig. 1 one recognizes a plurality of axially held together by anchor bolts 1 elements 2, which may be, for example, individual switches of a switch line, the individual switches
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can be cam operated. The switch shaft is centrally located, but not shown because construction and operation of such switches are well known. The bolt 1 engages in a nut 3, which is arranged in a recess 4 in the end face and, due to the outline shape shown in FIG. 2, sits in the housing in a rotationally secure manner.
According to the invention, this nut is now, as the lower half of FIG. 1 shows, a sheet metal plate 6 which could have bent edges 7 with which it is supported in the recess 8 assigned to it in a rotationally secure manner. Lugs 11 and 12 are formed by incisions 9 provided in the edge of the hole in the plate (cf. with which a bolt 14 can be provided with a bolt thread in the manner described above.
It should be noted here that the lobes producing the bolt thread in conjunction with the reveal edge of the hole in no way require careful shaping, as it is by no means necessary that these surface areas, as would be theoretically necessary, be oriented according to a helical line; nor is it necessary that the surfaces cooperating with the bolt 14 must have any cutting properties; It has been shown that a bolt made of a tough, moderately plastic material can be named here as its classic representative a super polyamide plastic, in the manner shown here, can be properly provided with a thread that satisfies in every respect in terms of strength, is self-locking and which is particularly important, does not show any notch effects.
It is useful if the end of the bolt, which is to be provided with a thread, is pointed somewhat conically, as indicated at 15.
S, 4 show how one can accommodate a plurality of such "nuts", here four, in an anchor plate 16, which can then rest freely on the housing of the apparatus because a rotation lock here, in contrast to the execution According to Fig. 1, 2, 110 the plate is housed in a recess 8, is not required. Such a plate shown in FIGS. 3, 4 is a simple stamped part.
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Nut according to FIG. 5 is provided with a thread 18 which does not quite comprise a complete thread turn.
This makes it possible to greatly simplify the manufacture of the nut in that the nut can be shaped using two mandrels 19 and 20 which can be displaced in a mold; these mandrels can be pulled out of the nut axially, which means that such a nut no longer has to be unscrewed from a mandrel after it has been manufactured by injection molding; This twisting movement is in fact one of the most weighty manufacturing objections to any nuts that have a thread that extends over several turns. Such a nut, which can be seen from FIG. 5 and which is not even completely catchy, can now, which is also surprising, in connection with a smooth one from a tough one. Plastic existing bolts can be used with very good success.
The present bolt and nut connection is self-locking to a perfect degree.
This can in part be explained by the fact that the plastic used is moderately plastic and elastic even when cold, so that the thread flanks of the bolt and the nut are constantly in full contact over the entire profile, u. between, even if, as explained earlier, the parts of the nut producing the thread of the bolt in no way have the shape of a thread in the sense of the relevant geometric definition, but only meet this definition in a rough approximation.
PATENT CLAIMS:
1. Constructed like a bolt and nut, a tensile structural element for electrical equipment. in particular switch, wherein the bolt consists of a tough, tensile plastic, for example in the manner of a polyamide or superpolyamide, characterized in that the threadless bolt cooperates with a nut which the bolt thread only when screwing the smooth bolt into it by a Creates deformation of the bolt.