CN101258644A - 安装于元件内的用于电连接插塞的连接和电接触的插入体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种插入件，其安装于元件(1)上的校准孔(2)中用于电连接插塞的固定和电接触，所述插入件由一个导电环(3)和一个螺钉(4)组成，所述导电环(3)包括与轴环(3b)一体成形的轴筒(3a)，所述螺钉(4)由用于插入到环(3)中的螺杆(4a)和螺钉头(4b)组成，所述螺钉头(4b)有助于螺钉(4)的旋进，也使得螺钉能够夹住在螺钉头(4b)和导电环的轴环(3b)之间的插塞(5)，其中导电环的轴筒(3a)已经被插入到该元件(1)的所述孔(2)中。所述插入件的特征在于，环(3)的轴筒(3a)和轴环(3b)没有任何插槽，它们的内表面光滑，螺钉是车牙螺钉(4)，其大小既能够在环(3)的轴筒(3a)的内表面刻螺纹，也可以通过扩张使组成所述轴筒的材料发生形变，使得轴筒的外表面能够有力地紧贴于元件(1)的孔(2)的内壁。

Description

安装于元件内的用于电连接插塞的连接和电接触的插入件
技术领域
本发明涉及一种安装在元件内的插入件，用于一个电连接插塞的连接和电接触，尤其用于铁路轨道的轨腰中。
本发明也涉及一种安装所述插入件的方法。
背景技术
在现有技术中，已知通过施力用装有外螺纹螺杆的圆锥头将枕木插塞插入轨腰的穿孔中，所述插塞例如通过螺母等固定在所述螺杆上。
文献DE-19847361A1也提到一种插入件形式的设备，该插入件安装在元件的校准孔内，用于电连接插塞的连接和电接触。该插入件由导电环和螺钉两者组成，其中所述导电环带有一个轴筒，该轴筒与一个轴环一体形成，所述螺钉由螺杆及螺钉头组成，所述螺杆用于插入到所述导电环中，所述螺钉头有助于螺钉的旋进，也使得螺钉能够扣紧在螺钉和导电环轴环之间的插塞，其中导电环的轴筒已经被插入到该元件的所述孔中。
但是，在这种设备中，轴筒具有用于形成多个接触凸缘的若干个纵向的插槽，与此同时螺钉被旋进轴环的螺纹中，这对于旋进螺钉的目的来说过于繁复，并且螺钉的延长部分有可能使得所述凸缘弹性分离。
这一有弹性形变的设备尤其有下述的缺点：由于插槽的缘故，在校准孔中的轴筒的导电性下降了，即使如该文献中所描述的将一个接触部件加入到校准孔中，这一缺点仍然存在。
由于同样的原因，这样的设备不能提供良好的紧密性，有可能导致腐蚀的危险。与前述申请中的情况类似，这类危险是遭受恶劣气候影响的设备出现的主要问题。
此外，文献EP-0 507 259A1描述了一种插入件，并建议利用环的塑性变形。该方案借助于枕木插塞的圆锥头和带有同样圆锥形孔的环达到变形目的。
由于材料发生形变，该环可以不必如先前的方案那样破裂断开，因而有着电接触良好，紧密性良好等优点。
即使该插入件的工作性能令人满意，它的安装时间仍然相对较长，同时也需要相对先进的安装设备。
发明内容
因此，本发明的发明人构想了一种新的插入件，其如文献DE-19847361A1中一样易于安装，并如文献EP-0 507 259A1中一样有良好导电性能和良好紧密性。如上述文献DE-19847361A1所述，本发明的插入件一方面包括一个导电环，该导电环带有一个轴筒，该轴筒与一个轴环一体成形，另一方面包括一个螺钉，该螺钉装有一个螺杆及螺钉头，但是与文献DE-19847361A1中的显著区别在于：轴筒和环的轴环没有任何插槽，而是有光滑的内表面；显著区别还在于：螺钉是车牙螺钉，其大小既能够在环的轴筒的内表面刻螺纹，也可以通过扩张使组成所述轴筒的材料发生形变，使得轴筒的外表面能够有力地紧贴于元件上的孔的内壁。
发明人发现车牙螺钉的用途并不仅仅在于如文献DE-4404057A1中所述的典型地在孔里刻螺纹，还可以同时使环发生塑性形变，而这一功能是无法通过结合有预制螺纹的传统螺钉实现的。
例如，在文献DE-4404057A1中，所使用的螺钉通过其圆锥形状使破裂部分弹性变形，而车牙螺钉在该设备中并不产生任何额外的形变，并且仅仅被用来典型地避免螺纹的预制成型。
例如，在插塞和螺钉头之间需要插入至少一个垫圈。
为了保证良好的电接触性能和良好的连接，环的轴筒的内径值应该小于车牙螺钉生产者推荐的能够实现其标准功能的推荐值，特别地，环的轴筒的内径应该比所述推荐值小约10％至15％。
比如，已知对于一个直径为10mm±0.1的车牙螺钉，为了在一个硬度为40da N/mm2至50da N/mm2的物体上实现其标准功能，穿孔的直径应为9.3mm±0.1。
优选地，环的轴筒的内径比车牙螺钉的直径小约16％至22％，并且作为例子，车牙螺钉的直径为约10mm±0.1，环的轴筒的内径为约8.10mm±0.1，同时组成环的轴筒的材料的硬度为在20da N/mm2到30daN/mm2的范围内。显然轴筒的内径及其硬度可以根据情况进行选择，以使车牙螺钉施加的力使得所述轴筒的外径发生期望的扩张。
根据本发明的一个实施例，将轴环一侧的环的进口进行斜切，形成一个向外的喇叭口，用以为车牙螺钉提供更好的导向，并且优选地，环的轴环含有与一个工具相接合的结构，使其通过所述工具能够更容易地保持其旋转。
优选地，车牙螺钉是多叶型的，特别地可以是三叶型的。
根据本发明的一个实施例，环的轴筒的内表面是圆柱形，或至少一部分是轻微的圆锥形。
特别地，为了固定在元件的一个通孔内，环的轴筒两端都开口。
除此之外，环的轴筒的外横截面是圆形或多边形，使其能够适配于该元件的有对应形状的孔。
根据本发明一个实施例，车牙螺钉在其螺钉头附近有凹槽，以容纳将要连接的插塞，该插塞通过为此目的设置在其上的内螺纹旋转插入到车牙螺钉的螺杆上，或者该内螺纹由车牙螺钉自身生成。
本发明还涉及到所述插入件的一种优选的而不是强制性的用途，该插入件优选地用于铁路轨道和连接塞的导体之间的电接触，其中组成元件的铁路轨道的轨腰中安装有插入件。
本发明还涉及一种安装这样的插入件的方法，包括如下步骤：
-通过将插入件的轴筒插入待安装元件上预制的校准孔，定位插入件的环，
-将插塞安装于车牙螺钉上，特别地，通过旋进螺钉进行安装，
-通过旋进车牙螺钉在环的轴筒的内表面上刻螺纹，同时将环夹持在该元件的这个孔中，
-通过在环的轴筒中刻螺纹时发生的扩张，使环的轴筒发生形变，
-通过夹紧车牙螺钉提供插塞的电接触，其中车牙螺钉的螺钉头直接或间接地夹紧了螺钉头本身和环的轴环之间的插塞。
附图说明
通过阅读以下和附图相对应的描述，可以更好的理解本发明，其中：
-图1是根据本发明的一个插入件的正视图，该插入件安装在铁路轨道的轨腰上，
-图2是根据图1的II-II的剖面图(为了清晰，没有示出螺钉的横截面)，
-图3至图6是将该插入件安装到元件上的各个顺序步骤的剖面图，该元件可以是如图1和图2中所示的铁路轨道的轨腰(为了清晰，没有示出螺钉的横截面)。
具体实施方式
在如图1和2的例子中，根据本发明的插入件是安置在铁路轨道1的轨腰上。
但是，如前所述，很明显地，根据本发明的插入件可以在其他任何元件上或导电支撑件(包括碳复合材料)上使用，该元件装配有一个如本例所示的经校准的通孔2或一个盲孔。
因此，在图3至6中，标记1用于指示元件，该元件可以是图1和2中的轨道1或其他元件的一部分。附图示出了一个插入件，其一方面由导电环3组成，该导电环可以由铜或铝制成，其例如包括一个轴筒3a和与轴筒3a一体成形的轴环3b，其中环优选地是单一的一个整体；插入件另一方面由一个螺钉4组成，该螺钉装有一个螺杆4a和一个螺钉头4b。下面将对各个部分进行描述。
轴筒3a的内表面是光滑的圆柱形，其外横截面在本例中是圆形(在其他情况下也可以是多边形)。
插入件(3，4)用于将一个电连接插塞5在保证良好电接触的情况下与一个导体或类似的物体相连，以达到例如接地的目的，电连接插塞自身以已知的且未示出的方式连接。
在示出的例子中，轴筒3a比轨道1的孔2长，使其在插入到所述孔之后，所述轴筒在该元件上的它的插入侧的另一侧有稍许突出。不言而喻，轴筒的外径和孔的内径可彼此调整。
在本例中，同样值得注意的是，轴筒3a两端都开口，并在其对着轴环3b的一端，有一个向外的喇叭口形斜面3c。
螺钉4是车牙螺钉类型，或者取决于特定的名称，其可以是自攻螺钉，更加具体地可以是三叶型。
螺钉4的螺杆4a的直径根据轴筒3a的内径和环3的制造材料而定，以使得车牙螺钉4在其旋入到所述环中时，在环内刻上螺纹，同时让环发生形变(即让环的制造材料发生形变)，继而扩大环的外径。
除此之外，如图1所示和在本实施例中，在螺钉4旋进之前，所述螺钉的螺纹用于安装插塞5，该插塞可以带有与该螺纹共轭的内螺纹以实现该目的，或者优选地以适合材料制成，并且其内径适合于被所述螺钉4刻螺纹，同时在螺钉4的螺钉头4b下方带有凹槽4c，以在螺钉旋入后容纳所述插塞5，使其几乎无法松动。
在一个可选的预备步骤中，可以将至少一个耐磨垫圈6放置在螺钉的螺钉头4b和插塞5之间。
例如，螺钉直径为约10mm±0.1，轴筒内径为约8.10mm±0.1，或者更一般地，轴筒的内径比车牙螺钉的直径小约16％至22％，即比传统用途的车牙螺钉制造商建议的直径小约10％至15％。
再次举例来说，环的制造材料的硬度为约20da N/mm2至30daN/mm2。
发明人确实发现通过确定正确的直径和正确的材料，可以在刻螺纹的同时使环发生形变。
以下从图1开始描述，图1示出了将螺钉4开始旋入环3，环带有的斜面3c为螺钉4引导方向，因而使其刚开始的旋入变得容易了，然后如图4和5所示，旋入继续进行，同时环也渐渐变形并扩大，使其有力地紧贴于轨道1的孔2的内壁上。
除此以外，在车牙螺钉引起的变形过程中，轴筒3a的厚度减小了，并且在旋入后(图6)，螺杆4a到达了轨道1的另一侧，轨道如图6所示的轴向且径向地向外挤压环的制成材料。由此，电连接达到了理想的电导率，同时也增强了环3在孔2中的夹持。
为了在螺钉4旋入过程中便于维持环3的旋转，轴环3b在其外围有纹路，或者包括至少两个剪去的部分，或者是多边形外形，使其能够在旋转时被一个例如平面栓(key)的工具夹持住，本领域一般技术人员理解，在螺钉旋入过程中，旋入扭矩增加，环很快就能被锁住而不需要被再夹持住。
为了保证插塞5在轴环3b上的紧密接触，将施加一个预定的夹紧扭矩(例如40N/m)，该扭矩可以轻易地通过测力栓获得。
通过描述根据本发明的插入件，我们已经同时描述了如前文和权利要求书中所述的安装方法。
本领域的一般技术人员可以想到，诸如此类的插入件可以简单地安装在一个孔中，该孔可以是盲孔，其不必到达元件的两侧也可以保证优良的电接触，同时也能够将该螺钉从该环中卸出。不仅如此，通过本发明还可以达到良好的抗震和抗松性能。
根据以上描述的示例，可以在各个领域，特别是在接地、电气和电子器件的保护等领域，根据本发明做出各式各样不同的应用。

Claims (16)

1.一种插入件，其安装于元件(1)上的校准孔(2)中用于电连接插塞(5)的连接和电接触，所述插入件由一个导电环(3)和一个螺钉(4)组成，所述导电环(3)包括与轴环(3b)一体成形的轴筒(3a)，所述螺钉(4)由用于插入到环(3)中的螺杆(4a)和螺钉头(4b)组成，所述螺钉头(4b)有助于螺钉(4)的旋进，也使得螺钉能够夹住在螺钉头(4b)和导电环的轴环(3b)之间的插塞(5)，其中导电环的轴筒(3a)已经被插入到该元件(1)的所述孔(2)中，其特征在于，环(3)的轴筒(3a)和轴环(3b)没有任何插槽，它们的内表面光滑，螺钉是车牙螺钉(4)，其大小既能够在环(3)的轴筒(3a)的内表面刻螺纹，也可以通过扩张使组成所述轴筒的材料发生形变，使得轴筒的外表面能够有力地紧贴于元件(1)的孔(2)的内壁。
2.根据权利要求1所述的插入件，其特征在于，在插塞(5)和螺钉的螺钉头(4b)之间，插入了至少一个垫圈(6)。
3.根据权利要求1或2所述的插入件，其特征在于，环的轴筒(3a)的内径小于车牙螺钉(4)的制造商基于其传统用途所建议的值。
4.根据权利要求3所述的插入件，其特征在于，环的轴筒(3a)的内径比所述的建议的值小约10％至15％。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的插入件，其特征在于，环的轴筒(3a)的内径比车牙螺钉(4)的直径小约16％至22％。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的插入件，其特征在于，车牙螺钉(4)的直径为约10mm±0.1，环的轴筒(3a)的内径为约8.10mm±0.1。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的插入件，其特征在于，组成环的轴筒(3a)的材料的硬度在20da N/mm2至30da N/mm2的范围内。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的插入件，其特征在于，环(3)在其轴环(3b)一侧的进口被斜切形成一个向外的喇叭口，以便为车牙螺钉(4)提供更好的导向。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的插入件，其特征在于，环的轴环(3b)具有与一工具相接合的结构，使得通过所述工具能够更容易地保持其旋转。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的插入件，其特征在于，车牙螺钉(4)是多叶型的，特别地是三叶型的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的插入件，其特征在于，环的轴筒(3a)的内表面是圆柱形，或至少部分是轻微的圆锥形。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的插入件，其特征在于，环的轴筒(3a)两端开口。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的插入件，其特征在于，环的轴筒(3a)的外横截面是圆形或多边形，使其能够适配于该元件的有对应形状的孔(2)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的插入件，其特征在于，车牙螺钉(4)在其螺钉头(4b)附近有凹槽(4c)，以容纳将要连接的插塞(5)，该插塞通过为此目的设置在其上的内螺纹旋入到车牙螺钉的螺杆(4a)上，或者该内螺纹由车牙螺钉(4)自身生成。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的插入件，其特征在于，该插入件用于铁路轨道(1)和连接插塞(5)的导体之间的电接触，其中组成元件的铁轨的轨腰中安装有该插入件。
16.一种安装如权利要求1至15中任一项所述的插入件的方法，该插入件安装于元件(1)上的校准孔(2)中，用于电连接插塞(5)的连接和电接触，其特征在于包括如下步骤：
-通过将该插入件的轴筒(3a)插入待安装元件(1)上预制的校准孔(2)，定位插入件的环(3)，
-将插塞(5)安装于车牙螺钉(4)上，特别地，通过旋进螺钉进行安装，
-通过旋进车牙螺钉(4)，在环(3)的轴筒(3a)的内表面上刻螺纹，同时将环(3)夹持在该元件的这个孔(2)中，
-通过在环的轴筒(3a)中刻螺纹时发生的扩张，使环的轴筒(3a)发生形变，
-通过夹紧车牙螺钉(4)提供插塞(5)的电接触，其中车牙螺钉(4)的螺钉头(4b)直接或间接地夹紧了螺钉头和环的轴环(3b)之间的插塞(5)。
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