CH684355A5 - Spindeldrehbolzen-Mechanismus in Arretierungs- und Befestigungsvorrichtungen. - Google Patents

Description

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Beschreibung

Arretierungs- und Befestigungsvorrichtungen sind oft in der Art und Weise ausgebildet, dass für ihre Betätigung gegen einen Druck, der mittels eines elastischen Körpers, wie z.B. einer Feder, oder in einer andern Art und Weise erzeugt wird, eine Stosskraft ausgeübt werden muss, um den elastischen Körper oder ein bewegliches Element der Vorrichtung in eine für das Arretieren oder das Befestigen erforderliche Stellung zu bringen. Oft muss der elastische Körper oder das bewegliche Element vorübergehend in dieser Stellung festgehalten werden, damit z.B. ein Gegenstand für eine gewisse Dauer arretiert ist oder ein zu befestigender Gegenstand in die Befestigungsvorrichtung eingeführt werden kann. Beispiele für solche Befestigungsvorrichtungen sind Federdruckklemmen oder Zugbügel-Federdruckklemmen, die bei elektrotechnischen Installationen verwendet werden, um verschiedene Leiter (Drähte, Leiterstege etc.) miteinander zu verbinden.

Damit die Arretierungs- und die Befestigungsvorrichtungen auch bei hohen Gegenkräften präzise betätigt werden können, wäre eine gut kontrollierte, dosierte Stosskraft notwendig. Bisher wurde die Stosskraft mit Werkzeugen, die von Hand geführt werden, direkt ausgeübt (z.B. mit einem Schraubenzieher). Wird die Stosskraft auf diese Art und Weise ausgeübt, kann sie nur sehr schlecht kontrolliert werden. Bei grossen Gegenkräften muss hier eine entsprechend grosse Stosskraft aufgewendet werden. Ausserdem darf die Stosskraft nicht unterbrochen werden, damit das Werkzeug durch den Gegendruck nicht zurückgedrückt wird.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Vorrichtung für die Betätigung einer Arretierungs- oder Befestigungsvorrichtung zu schaffen, die ein bewegliches Element aufweist, mit dessen Hilfe gegen einen Druck eine kontrollierte und dosierte Stosskraft ausgeübt werden kann und welches in einer bestimmten, gewünschten Stellung vorübergehend fixierbar ist, so dass es durch den Gegendruck nicht wieder in die Ausgangslage zurückgeschoben wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäss mit Hilfe der Ausbildungsmerkmale nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst.

Das bewegliche Element wird durch einen Spindeldrehbolzen 1 gebildet, der in einem Mutterstück 2, das als Führungseinrichtung für den Spindeidrehbolzen 1 dient, drehbar gelagert ist. Dieser Spindeldrehbolzen 1 ist an seiner Aussenseite mit einem Gewinde 3 versehen. Das Mutterstück 2 trägt an seiner Innenseite ein dazu passendes Gewinde 5. Dreht man den im Mutterstück 2 sitzenden Spindeldrehbolzen 1 im Uhrzeigersinn um seine Längsachse 11, bewegt er sich dem Gewinde 5 des ruhenden Mutterstückes 2 entlang nach unten. Die Gewinde 3, 5 bewirken bei dieser Abwärtsbewegung eine Wegverlängerung, so dass nach dem Prinzip der schiefen Ebene (Arbeit gleich Kraft x Weg) die nach unten wirkende Kraft besser aufgeteilt und dosiert werden kann. Es zeigen:

Fig. 1 Längsschnitt durch den Spindeldrehbolzen und das Mutterstück

Fig. 2 Aufsicht auf den mit einem Arretierungsschieber ausgerüsteten Kopf des Spindeldrehbolzens

Fig. 3 Längsschnitt durch den mit einem Arretierungsschieber ausgerüsteten Kopf des Spindeldrehbolzens

Fig. 4 Querschnitt durch Gewinde mit unterschiedlichen Profilen, wie sie am Spindeldrehbolzen und am Mutterstück angebracht werden können

Fig. 5 Querschnitt durch einen Spindeldrehbolzenkopf mit einem Kugel-Feder-Arretierungsmechanismus

Fig. 6a Perspektivische Darstellung des Schaftteiles eines Spindeldrehbolzens mit einem Blattfeder-Arretierungsmechanismus

Fig. 6b Querschnitt durch den Schaftteil eines Spindeldrehbolzens mit einem Blattfeder-Arretierungsmechanismus im Bereiche der Nut und der Blattfeder

Fig. 6c Perspektivische Darstellung der Blattfeder, des Befestigungsschlitzes und der Nut

Fig. 6d Querschnitt durch den Schaftraum eines Mutterstückes mit einem Blattfeder-Arretierungsmechanismus im Bereiche der halben Nut; es sind zwei verschiedene Positionen eines Spindeldrehbolzens dargestellt

Fig. 6e Längsschnitt durch ein Mutterstück mit einem Blattfeder-Arretierungsmechanismus Fig. 7a Federdruckklemme Fig. 7b Für die Bedienung einer Federdruckklemme eingesetzter Spindeldrehbolzen-Mechanismus

Fig. 8 Für die Bedienung einer Zugbügel-Federdruckklemme eingesetzter Spindeldrehbolzen-Mechanismus

Der Spindeldrehbolzen 1 lässt sich in einen zylinderförmigen Gewindeteil 9 und einen ebenfalls zylinderförmigen Schaftteil 10 gliedern. Der Durchmesser des Schaftteiles 10 ist etwas kleiner als der Durchmesser des Gewindeteiles 9. Der Schaftteil 10 und der Gewindeteil 9 haben eine gemeinsame Längsachse 11. An der Mantelperipherie des Gewindeteiles 9 ist ein spiralförmiges Gewinde 3 eingelassen. Dieses Gewinde 3 kann als Spitz-, Flach-, Trapez- oder Rundgewinde 12, 13, 14, 15 ausgebildet sein (vgl. Fig. 4). Das obere Ende des Schaftteiles 10 ist in der Art eines Schraubkopfes 6 ausgebildet. Dieser Schraubkopf 6 trägt an seiner oberen Stirnseite eine Nut 17 oder zwei kreuzartig angeordnete Nuten 18, in welche die Spitze eines Schraubenziehers bzw. eines Kreuzschraubenziehers eingeführt werden kann. Der Spindeldrehbolzen 1 kann somit mittels eines handelsüblichen Schrauben- oder Kreuzschraubenziehers um seine Längsachse 11 gedreht werden. Das Mutterstück 2 besteht aus einem Körper 24 mit einem an seinen Stirnseiten gegen aussen offenen zylindrischen Hohlraum 19. Die Hohlraumwand weist ein vorstehendes Gewinde 5 auf, das zum Gewinde 3 des Spindeldrehbolzens passt. Es hat die gleiche Steigung und der Querschnitt des Gewindesteges 20 entspricht dem Querschnitt der Gewinderille 21 des Spindeldrehbolzens. Die Gewinde 3, 5 können eingängig oder mehrgängig sein. Die Steigung der Gewinde 3, 5 ist so gewählt, dass der Spindeldrehbol-

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zen 1 alleine durch die Einwirkung eines Druckes in der Richtung seiner Längsachse 11 im Mutterstück 2 abwärts und aufwärts geschraubt werden kann. Dreht man den Spindeldrehbolzen 1 im Mutterstück 2 mit Hilfe eines Schraubenziehers im Uhrzeigersinn um seine Längsachse 11, bewegt er sich im Mutterstück 2 nach unten. Der Spindeldrehbolzen 1 vermag über seine Schraubbewegung die auf ihn wirkende Drehkraft in eine nach unten gerichtete Stosskraft umzusetzten. Übt man auf ihn mit Hilfe eines Schraubenziehers eine Drehkraft aus, kann somit eine von unten auf ihn wirkende Gegenkraft 4 überwunden werden. Da die Gewinde 3, 5 als selbstlockernde Gewinde ausgeführt sind, wird der Spindeldrehbolzen 1 wieder selbsttätig in seine Ausgangslage zurückgedreht, sobald von der Drehbewegung abgelassen wird und der Gegenkraft 4 keine Stosskraft mehr entgegenwirkt.

Das Mutterstück 2 kann je nach Fertigungsart aus einem oder mehreren Teilstücken bestehen.

Der Hohlraum 19 des Mutterstückes lässt sich ebenfalls in zwei Teile, den Gewinderaum 22 und den Schaftraum 23 gliedern. Der Gewinderaum 22 nimmt den Gewindeteil 9 des Spindeldrehbolzens auf. Das Gewinde 5 erstreckt sich nur über diesen Teil des Hohlraumes 19. Der Schaftraum 23 nimmt den Schaftteil 10 des Spindeldrehbolzens auf. Sein Durchmesser ist etwas kleiner als der Durchmesser des Gewinderaumes 22. Zwischen dem Gewinderaum 22 und dem Schaftraum 23 wird dadurch ein Absatz 25 gebildet, an welchem der Spindeldrehbolzen 1 mit dem Absatz 26 zwischen seinem Schaftteil 10 und seinem Gewindeteil 9 ansteht und daher durch die von unten wirkende Gegenkraft 4 nicht nach oben aus dem Mutterstück 2 hinausgedrückt werden kann. Da ausserdem bei der Anwendung des Spindeldrehbolzen-Mechanismus die von unten wirkende Gegenkraft 4 den Spindeldrehbolzen 1 daran hindert, nach unten aus dem Hohlraum 19 des Mutterstückes hinauszugleiten, ist dieser unverlierbar.

Damit die Möglichkeit besteht, den Spindeldrehbolzen 1 in der Stellung, bei der er maximal nach unten geschraubt ist, fixieren zu können, so dass er beim Ausbleiben der auf ihn wirkenden Drehkraft durch die Gegenkraft 4 nicht sofort in die Ausgangsstellung zurückgedreht wird, ist der Schraubkopf 6 des Spindeldrehbolzens mit einem seitlich vorschiebbaren Arretierungsschieber 8 ausgerüstet. Dieser Schieber 8 ist in einer Schwalbenschwanznut 7 geführt, welche an der Stirnseite des Schraubkopfes 6 eingelassen ist und rechtwinklig zu dieser sowie der Spindeldrehbolzenlängsachse 11 verläuft.

Der Schaftraum 23 des Mutterstückes weist in seinem unteren Bereich eine Ringnut 27 auf. Die Lage der Ringnut 27 ist so gewählt, dass der Schieber 8, bei maximal nach unten geschraubtem Spindeldrehbolzen 1, seitlich in die Ringnut 27 hineingeschoben werden kann und dort dann einrastet.

Für diesen Arretierungsmechanismus ist noch eine weitere Ausbildungsart vorgesehen. Anstelle eines Schiebers werden hier zwei Kugeln 28 verwendet, die auf den beiden Enden einer Spiralfeder 29 sitzen. Die Spiralfeder 29 ist in einer zylindrischen Bohrung 30 untergebracht, die im unteren Bereich des Schaftteiles 10 quer durch den Spindeldrehbolzen 1 hindurch verläuft und senkrecht auf dessen Längsachse 11 steht. Die Bohrung 30 kann an beiden Aussenseiten eine Verengung 31 aufweisen, deren Innendurchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Kugeln 28, so dass diese teilweise aus den Stirnöffnungen der Bohrung 30 herausragen aber nicht aus der Bohrung 30 entweichen können.

Der Schaftraum 23 des Mutterstückes weist in seinem unteren Bereich eine Ringnut 27 oder auf gleicher Höhe eine sich gegen unten verbreiternde zylindrische Bohrung auf. Die Lage der Ringnut 27 bzw. der Bohrungen ist so gewählt, dass die beiden Kugeln 28, bei maximal nach unten geschraubtem Spindeldrehbolzen 1, automatisch seitlich in der Ringnut 27 bzw. den Bohrungen einrasten. Die Kraft der Spiralfeder 29 und die Gegenkraft 4 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Kugeln 28 durch die Gegenkraft 4 nicht aus der Arretierung hinausgedrückt werden können. Die Arretierung kann gelöst werden, indem durch Hinaufdrehen des Spindeldrehbolzens 1 die Gegenkraft verstärkt wird.

Bei der Anwendung eines Schiebers 8 wird die Arretierung gelöst, indem dieser zuvor in Mittelstellung geschoben wird, so dass der Spindeldrehbolzen 1 reibungslos in seine Grundstellung zurückgeht.

Der Spindeldrehbolzen 1 kann somit in der Endstellung, nach den maximal möglichen Drehungen, in eine Arretierstellung versetzt werden, damit die Arbeit, die für die Überwindung der Gegenkraft 4 nötig war, kurzzeitig gespeichert werden kann. Der Benutzer des Spindeldrehboizen-Mechanismus kann nach dem Einrasten mit der Drehkraft aussetzen. Er hat dann beide Hände frei und kann dadurch die weiteren notwendigen Manipulationen ungehindert durchführen.

Die Arretierung kann auch mittels eines Blattfeder-Arretierungsmechanismus erfolgen. Hier ist im oberen Bereich des Schaftteiles 10 in einem Befestigungsschlitz 45 eine Blattfeder 43 eingeklemmt. Falls von aussen auf diese Blattfeder 43 kein ach-sialer Druck ausgeübt wird, steht sie im spitzen Winkel von der Oberfläche des Schaftteiles 10 ab. Übt man von aussen einen achsialen Druck aus, weicht die Blattfeder 43 nach innen in eine Nut 44, die am Schaftteil 10 angebracht ist, aus und steht dadurch nicht mehr auf der Oberfläche des Schaftteiles 10 vor. Beim Mutterstück 2 ist im unteren Bereich des Schaftraumes 23 eine bogenförmige Nut 46 angebracht, die sich etwa über den halben Innenumfang des Schaftraumes 23 erstreckt. An ihren beiden Enden geht die Nut 46 absatzlos in die Wand des Schaftraumes über. Sie vertieft sich gegen ihre Mitte hin. Bei unterster Stellung des Spindeldrehbolzens 1 rastet die Blattfeder 43 in der Schaftraumnut 46 ein. Da die obere und die untere Wand der Nut 46 rechtwinklig zur Längsachse 11 des Spindeldrehbolzens 1 steht, entsteht eine zusätzliche Reibungskraft, wenn der Spindeldrehbolzen 1 bei eingerasteter Blattfeder 43 nach unten oder nach oben gedreht wird. Diese zusätzliche Reibungskraft verhindert, dass der Spindeldrehbol-

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zen 1 durch die von unten wirkende Gegenkraft 4 in die Grundstellung zurückgedrückt wird. Die Arretierung kann gelöst werden, indem man mittels eines Schraubenziehers den Spindeldrehbolzen 1 im Uhrzeiger- oder im Gegenuhrzeigersinn dreht und damit die Blattfeder 43 seitwärts aus der Schaftraumnut 46 hinausschiebt 49.

Der Spindeldrehbolzen 1 und das Mutterstück 2 können aus Isoliermaterial (Duro- oder Thermoplast) hergestellt sein. Für den Arretierungsschieber 8 kann Metall oder auch Kunststoff verwendet werden.

Mit dem Spindeldrehbolzen-Mechanismus lässt sich durch Ausübung einer Drehkraft eine gut dosierte, definierte Stosskraft erzeugen. Dadurch können Arretierungs- und Befestigungsvorrichtungen, die mittels einer Stosskraft betätigt werden müssen, viel präziser bedient werden als das bislang der Fall war, als man die Stosskraft mit Hilfe eines von Hand geführten Werkzeuges direkt ausübte. Nach dem Prinzip der schiefen Ebene kann bei kleinen Drehkräften eine relativ grosse Stosskraft erzeugt werden.

Ausserdem hat der Spindeldrehbolzen-Mechanismus den Vorteil, dass die durch die Stosskraft geleistete Arbeit durch Arretieren des Spindeldrehbolzens 1 vorübergehend gespeichert werden kann, wodurch man beide Hände für weitere notwendige Manipulationen frei hat.

Mit dem Spindeldrehbolzen-Mechanismus ist es daher möglich, elektrisch leitende Federdruckklemmen 41 (vgl. Fig. 6a) oder Zugbügel-Federdruck-klemmen 32 (vgl. Fig. 7), die als Verbindungsmaterial bei elektrotechnischen Installationen vermehrt zur Anwendung gelangen, installationsfreundlicher zu betätigen. Diese Federdruckklemmen 41 und Zugbügel-Federdruckklemmen 32 dienen dazu, die abisolierten Einzellitzenadern 34 bzw. Massivdrähte von zwei Kabeln miteinander zu verbinden. Die Federdruckklemmen 41 bestehen aus einer Blattfeder

35 in der Form eines an einer Stelle geöffneten Ringes, dessen freie Enden sich überlappen. An den überlappenden Enden ist je ein Einführloch 33 angebracht. Wird auf die Feder 35 von oben kein Druck ausgeübt, decken sich die Litzeneinführlöcher 33 der Feder nicht. Die Klemme ist versperrt. Bei Druck von oben decken sich die beiden Einführlöcher 33. Somit kann eine Einzellitzenader oder gebündelte Litzenader 34 in die beiden Einführlöcher 33 eingesteckt werden. Wird die Feder 35 bei eingesteckter Ader 34 wieder entlastet, wird diese durch die Federkraft festgeklemmt.

Die Zugbügel-Federdruckklemmen 32 bestehen aus einem rahmenförmigen Zugbügel 36 mit rechteckigem Querschnitt. Als Führung für den Zugbügel

36 dient ein quaderförmiger Hohlraum 37, welcher seitlich eine Einführöffnung 38 aufweist. Die Innenseite der unteren Querseite des Zugbügels 36 wird mittels einer Feder 39, die aussen an der unteren Querseite angreift, nach oben gegen einen festen Verbindungssteg 40 gedrückt. Wird auf den Zugbügel 36 von oben eine Stosskraft ausgeübt, bildet sich zwischen dem leitenden Verbindungssteg 40 und der unteren Zugbügelquerseite ein Zwischenraum, in welchen durch die seitliche Einführöffnung

38 eine Einzellitzenader oder eine gebündelte Litzenader 34 bzw. ein Massivdraht hineingesteckt werden kann. Unterbricht man die Stosskraft, wird die Einzellitzenader oder die gebündelte Litzenader 34 bzw. der Massivdraht durch die Federkraft zwischen der unteren Zugbügelquerseite und dem leitenden Verbindungssteg 40 festgeklemmt.

Der Druck auf die Federdruckklemme 35 bzw. auf den Zugbügel 36 kann mit Hilfe des Spindeldrehbolzen-Mechanismus ausgeübt werden (vgl. Fig. 7b und 8).

Decken sich bei der Federdruckklemme 41 die Einführlöcher 33 bzw. hat sich der Zwischenraum zwischen der Zugbügelquerseite und dem Verbindungssteg 40 gebildet, kann der Spindeldrehbolzen

1 vorübergehend mittels einer der drei beschriebenen Arretiervorrichtungen (Fig. 2 und 3, Fig. 5, Fig. 6a bis 6d) fixiert werden. Beide Hände sind dann für das Einführen einer oder mehrerer Einzellitzenadern 34 frei. Zum Festklemmen der eingeführten Einzellitzenadern 34 wird die Arretierung einfach wieder gelöst.

Ist der Spindeldrehbolzen 1 und das Mutterstück

2 aus Isoliermaterial hergestellt, kann der Vorderteil des Metallschraubenziehers, mit welchem man den Spindeldrehbolzen 1 nach unten dreht oder den Arretierungsschieber 8 seitlich verschiebt, nicht mit der Betriebsspannung in Kontakt kommen, die an der Blattfeder 35 bzw. am Zugbügel 36 angelegt ist.

Die bis heute übliche Stossbewegung, mit welcher die Einführlöcher 33 einer Federdruckklemme übereinander gebracht werden, damit danach ein Draht oder eine gebündelte Litze 34 eingeführt werden kann, wird mit dem Spindeldrehbolzen-Mecha-nismus somit in eine für den Installateur gewohnte Drehbewegung umgewandelt.

Sicherheitsbestimmungen verlangen, dass die in einer Federdruckklemme 41 befestigten Drähte 34 einem definierten Zug standhalten müssen. Der Wert (in der Masseinheit Newton) dieses Zuges ist entsprechend dem auf den Strom ausgelegten Drahtquerschnitt definiert. Der Spindeldrehbolzen-Mechanismus erlaubt nun den Einsatz von stärkeren Federn 35, die Drähte mit grösserem Durchmesser festzuhalten vermögen, da mit verhältnismässig geringen Drehkräften grosse Stosskräfte ausgeübt werden können.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Betätigung einer Arretierungsoder Befestigungsvorrichtung mit einer auf ein Befestigungselement einen Druck ausübenden Vorrichtung und mit einer auf die einen Druck ausübenden Vorrichtung einwirkenden beweglichen Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegliche Vorrichtung ein Spindeldrehbolzen-Mechanismus ist, der aus einem Mutterstück (2) und einem im Mutterstück drehbar gelagerten Spindeldrehbolzen (1) besteht, die miteinander im Gewindeeingriff stehen, wobei das Gewinde eine selbstlockernde Steigung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeldrehbolzen-Mecha-

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeldrehbolzen (1) in einen zylinderförmigen Gewindeteil (9) und einen zylinderförmigen Schaftteil (10) mit geringerem Durchmesser als der Gewindeteil aufgeteilt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Schaftteiles (10) in der Art eines Schraubkopfes (6) mit einer Nut (17) oder zwei kreuzartig angeordneten Nuten (18) zum Einführen eines Schraubenziehers ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum des Mutterstücks (2) in einen Gewinderaum (22) und einen Schaftraum (23) aufgeteilt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftraum (23) des Mutterstücks (29) mit einer Ringnut (27) versehen ist und dass der zylinderförmige Schaftteil (10) des Spindeldrehbolzens (1) mit einer seitlich in die Ringnut (27) einbringbaren Arretiervorrichtung (8, 27; 28, 29; 43, 46) versehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung aus einem in dem zylinderförmigen Schaftteil (10) seitlich verschiebbar gelagerten Schieber (8) besteht, der aus dem Schaftteil in die Ringnut (27) einführbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung aus zwei Kugeln (28) besteht, die auf beiden Enden einer in einer den Schaftteil (10) quer durchsetzenden Bohrung (30) angeordneten Spiralfeder (29) sitzen und durch an den Bohrungsenden angeordnete Verengungen so gehalten sind, dass sie seitlich über den Umfang des Schaftteiles vorspringen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiervorrichtung aus einer im oberen Bereich des Schaftteiles (10) in einem Befestigungsschlitz (45) eingeklemmten Blattfeder (43) besteht und dass im Mutterstück (2) im unteren Bereich des Schaftraumes (23) eine bogenförmige Nut (46) vorgesehen ist, in die die Blattfeder (43) eingreifen kann.

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