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Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung mit einer Schraube und mit einer Schraubenaufnahme zur Aufnahme der Schraube sowie eine Schraubklemme zum Anschluß wenigstens eines Leiters mit einem Klemmkörper, mit wenigstens einer Klemmschraube und mit einer Klemmschraubenaufnahme, mit einem in dem Klemmkörper ausgebildeten Hohlraum zur Aufnahme des Leiters über eine erste in dem Klemmkörper vorgesehenen Öffnung und mit einer zweiten in dem Klemmkörper vorgesehenen Öffnung zur Aufnahme der Klemmschraube, wobei der Leiter mit der Klemmschraube in dem Klemmkörper festklemmbar ist, und die Erfindung betrifft weiterhin eine Reihenklemme mit einem Isolierkörper und mit wenigstens einer in dem Isolierkörper angeordneten Schraubklemme zum Anschluß wenigstens eines Leiters.
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Schraubverbindungen der in Rede stehenden Art sind seit langem bekannt und werden zu unzähligen Zwecken in allen Bereichen der Technik eingesetzt. Zur Herstellung einer Schraubverbindung wird eine Schraube mit einem Außengewinde einer definierten Steigung in eine Schraubenaufnahme mit einem entsprechenden Innengewinde geschraubt. Derartige Schraubverbindungen können als solche – beispielsweise als Schraube-Mutter-Verbindung – oder in spezielleren Anordnungen, wie z. B. bei einer Schraubklemme, zur Anwendung kommen. Schraubklemmen dienen in der Elektrotechnik oft der elektrischen Kontaktierung eines Leiters, indem der Leiter mittels einer Klemmschraube in einem Klemmkörper festgeklemmt wird, wobei sich die Klemmschraube an der Klemmschraubenaufnahme der Schraubklemme abstützt.
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Insbesondere dann, wenn zahlreiche Schraubverbindungen herzustellen sind, wird eine beträchtliche Zeit darauf verwandt, die Schraube ”im Leerlauf” durch Drehung in der Schraubenaufnahme in eine gewünschte Position zu bringen, im Fall der Schraubklemme also in die Position, in der eine Klemmwirkung erzielt wird, die Klemmschraube kraftschlüssig mit dem Leiter und dem Klemmkörper zusammenwirkt. Je nach Anwendungsfall und Ausgestaltung der Schraubverbindung (Länge des Gewindegangs der Schraube und Einstellweite der Schraubverbindung) wird sogar ein Großteil der Montage- und Installationszeit damit verbracht, die Schraube in der Schraubenaufnahme in die eigentlich interessierende Montageposition zu bringen, ohne daß die gewünschte Positionierung-, Befestigungs- oder Kontaktwirkung erzielt wird.
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Aus der
DE 44 09 612 C2 ist eine Schraubklemme bekannt, bei der die Schraube über ihrer im wesentlichen gesamten Länge ein konstantes Feingewinde und die zur Aufnahme der Schraube dienende Mutter eine über die gesamte Länge konstante Gewindebohrung, d. h. eine einzige konstante Schraubenführung aufweist. Die Gewindebohrung ist dabei quer durch eine glatte Bohrung geschnitten, so daß die Mutter eine Schnellverschlußmutter darstellt, bei der es durch Kippen der Mutter um eine feste Drehachse möglich ist, die Schraube axial in die Bohrung der Mutter einzudrücken, ohne daß das Gewinde des Schraubenschaftes mit der Schraubenführung in Eingriff kommt, d. h. ohne daß die Schraube eingeschraubt werden muß.
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Nachteilig ist dabei jedoch, daß das gewollte Durchstecken des Schraubenschaftes durch die Gewindebohrung dann nicht mehr funktioniert, wenn die Mutter nicht um den vorgeschriebenen Winkel verkippt wird. In der Praxis kann es daher vorkommen, daß die Schraube beim Eindrücken mit ihrem Feingewinde teilweise mit der Gewindebohrung in der Mutter in Eingriff kommt, so daß sich die Schraube verhakt oder verkantet.
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Die
DE 10 2004 002 462 B3 offenbart eine Anschlussklemme, bei der die Schraubenaufnahme über ein Führungsmittel relativ zum Klemmkörper verschiebbar angeordnet ist, wodurch die Schraubenaufnahme mit der Schraube schnell aus einer Öffnungsposition in eine Klemmposition verbringbar ist. Beim anschließenden Betätigen der Schraube kommt es zu einem Verkippen der Schraubenaufnahme, wodurch diese in ihre Position fixiert wird. Hierbei ist eine sicher Klemmung eines anzuschließenden Leiters jedoch stark von der Fertigungsgenauigkeit zwischen dem Führungsmittel und der Schraubenaufnahme abhängig, so dass die Gefahr besteht, dass ein Leiter nicht sicher und dauerhaft geklemmt wird.
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Aus der
FR 2 130 753 A1 ist eine Schraubklemme bekannt, bei der in einem Klemmkörper eine Schraubenaufnahme mit einer Schraube einsetzbar ist. Der Klemmkörper weist dabei eine Verzahung auf, die zu einer Außernverzahung der Schraubenaufnahme korrespondiert, so dass die Schraubenaufnahme ohne Betätigung der Klemmschraube schnell in eine Klemmposition verbracht werden kann. Das Festklemmen eines in den Klemmkörper eingeführten Leiters erfolgt dann mit Hilfe der Klemmschraube. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass zwei unterschiedliche Bauteile mit unterschiedlichen Abmessungen, nämlich die Schraubenaufnahme und die Klemmschraube, betätigt werden müssen.
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Aus der
US 3,124,408 A ist eine Schraube bekannt, die zwei Außengewinde mit unterschiedlichen Steigungen aufweist, wobei die beiden Außengewinde axial hintereinander angeordnet sind. Da sich dabei um eine selbstgewindeschneidende Schraube handelt, ist diese Schraube nicht zur Verwendung bei einer Schraubenaufnahme mit einer Schraubenführung vorgesehen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schraubverbindung, eine Schraubklemme und eine Reihenklemme mit verbesserten und vereinfachten Montage- und Anschlußeigenschaften zur Verfügung zu stellen.
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Die erfindungsgemäße Schraubverbindung, bei der diese Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube ein erstes Außengewinde mit einer ersten Steigung und ein dem ersten Außengewinde überlagertes zweites Außengewinde mit einer zweiten Steigung aufweist, wobei die erste Steigung größer als die zweite Steigung ist. Die Schraubenaufnahme weist eine erste, zum ersten Außengewinde korrespondierende Schraubenführung und eine zweite, zum zweiten Außengewinde korrespondierende Schraubenführung auf, wobei die erste Schraubenführung als zapfenartiger Fortsatz und die zweite Schraubenführung als Gewindespannring ausgebildet ist, und wobei alternativ das erste Außengewinde der Schraube mit der ersten Schraubenführung Schraubenführung – erste Führungsposition – oder das zweite Außengewinde der Schraube mit der zweiten Schraubenführung – zweite Führungsposition – in Eingriff bringbar ist.
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Die erfindungsgemäße Schraubverbindung ist in mehrfacher Hinsicht vorteilhaft. Dadurch, daß die Schraube zwei verschiedene, überlagerte Außengewinde mit zwei verschiedenen Steigungen aufweist und die Schraubenaufnahme eine damit jeweils korrespondierende erste und zweite Schraubenführung aufweist, besteht grundsätzlich die Möglichkeit, die Schraube – gleiche Anzahl von Umdrehungen der Schraube vorausgesetzt – mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in der Schraubenaufnahme zu bewegen.
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Die erfindungsgemäße Schraubverbindung läßt sich hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit noch weiter verbessern, indem ein Schaltmittel vorgesehen wird zur Umschaltung von der ersten Führungsposition in die zweite Führungsposition bzw. zur Umschaltung von der zweiten Führungsposition in die erste Führungsposition. Durch ein solches Schaltmittel ist es möglich, bedarfsweise zwischen der ersten und der zweiten Führungsposition zu wählen und so die Geschwindigkeit der Hubbewegung der Schraube in der Schraubenaufnahme und die Kraftübertragungsmöglichkeiten der Schraubverbindung gezielt zu beeinflussen.
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Im Falle der als zapfenartiger Fortsatz ausgebildeten ersten Schraubenführung wird die Schraube durch Zusammenspiel des ersten Außengewindes mit dem zapfenartigen Fortsatz mechanisch vergleichsweise wenig belastbar geführt, jedenfalls im Vergleich mit einem Vollgewinde, das über den gesamten Umfang der Schraube und meistens über mehrere Gewindesteigungen hinweg mit einer Schraube zusammenwirkt.
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Die Ausbildung der zweiten Schraubenführung durch einen Gewindespannring erlaubt ein nahezu vollständiges umfangmäßiges Umschließen des Schraubenschaftes bzw. des zweiten Außengewindes der Schraube, wobei eine Wechselwirkung des zweiten Außengewindes der Schraube mit dem Gewindespannring nur im Bereich des Spaltes des Gewindespannrings nicht gegeben ist; die Führung der Schraube über die zweite Schraubenführung mittels eines Gewindespannrings ist daher mechanisch belastbarer als die Führung der Schraube in der ersten Schraubenführung mittels eines zapfenartigen Fortsatzes.
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Eine besonders einfache Realisierung der erfindungsgemäßen Schraubverbindung ist dann gegeben, wenn die erste Schraubenführung dem Schaltmittel zugeordnet oder in diesem ausgebildet ist. Insbesondere im Zusammenhang mit der Realisierung der ersten Schraubenführung als zapfenartiger Fortsatz und der Realisierung der zweiten Schraubenführung als Gewindespannring ist es dann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung möglich, daß das Schaltmittel in der ersten Führungsposition den Gewindespannring aufspreizt und mit einem als erste Schraubenführung ausgebildeten Ende die Schraube führt. In der zweiten Führungsposition gibt das Schaltmittel den Gewindespannring und die Schraube frei, so daß der Gewindespannring mit dem zweiten Außengewinde der Schraube in Eingriff gerät und so automatisch die zweite Führungsposition umgesetzt ist. Durch Betätigen des derart ausgebildeten Schaltmittels wird folglich direkt, ohne konstruktive Umwege, auf die Auswahl zwischen der ersten Führungsposition und der zweiten Führungsposition Einfluß genommen.
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Vorzugsweise ist das Schaltmittel darüber hinaus als keilförmiger Hebel ausgestaltet und schwenkbar gelagert, so daß das Umschalten zwischen der ersten Führungsposition und der zweiten Führungsposition durch einfaches Verschwenken des als Hebel ausgestalteten Schaltmittels möglich ist. Insbesondere dann, wenn die zweite Schraubenführung als Gewindespannring ausgebildet ist, wird das als Hebel ausgestaltete Schaltmittel vorzugsweise schwenkbar in dem Spalt des Gewindespannrings angeordnet. In der ersten Führungsposition ist der keilförmige Hebel so in den Spalt des Gewindespannrings geschwenkt, daß der Gewindespannring nicht mit dem zweiten Außengewinde der Schraube in Eingriff geraten kann, also auseinandergespreizt ist. Zum Umschalten von der ersten Führungsposition in die zweite Führungsposition wird das als keilförmiger Hebel ausgestaltete Schaltmittel dann aus dem Spalt des Gewindespannrings geschwenkt, so daß der Gewindespannring sich – die Umfangsspannung auflösend – zusammenziehen kann, so daß das Gewinde des Gewindespannungsrings in Eingriff mit dem zweiten Außengewinde der Schraube gelangt.
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Bei der erfindungsgemäßen Schraubverbindung weist das Außengewinde, mit dem die mechanisch weniger belastbare Führungsposition realisiert wird, eine größere Steigung auf als dasjenige Außengewinde der Schraube, mit dem die mechanisch belastbarerer Führungsposition umgesetzt wird. Hintergrund dafür ist die Überlegung, daß mit dem gleichen auf die Schraube wirkenden Anzugsdrehmoment bei einer Schraube mit einer kleinen Gewindesteigung eine größere in axiale Richtung wirkende Kraft ausgeübt werden kann als bei einer Schraube mit einer größeren Gewindesteigung. Im Zusammenhang mit der Ausgestaltung der Schraubverbindung, bei der die erste Schraubenführung als wenigstens ein zapfenartiger Fortsatz und die zweite Schraubenführung als Gewindespannring ausgebildet ist, wird – dem zuvor erläuterten Prinzip folgend – die erste Steigung des ersten Außengewindes größer gewählt als die zweite Steigung des zweiten Außengewindes der Schraube.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist ferner durch eine Schraubklemme gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Klemmschraube ein erstes Außengewinde mit einer ersten Steigung und ein dem ersten Außengewinde überlagertes zweites Außengewinde mit einer zweiten Steigung aufweist, wobei die erste Steigung größer als die zweite Steigung ist. Die Klemmschraubenaufnahme ist in dem Klemmkörper angeordnet und weist eine erste, zum ersten Außengewinde korrespondierende Klemmschraubenführung und eine zweite, zum zweiten Außengewinde korrespondierende Klemmschraubenführung auf, wobei die erste Klemmschraubenführung als zapfenartiger Fortsatz und die zweite Klemmschraubenführung als Gewindespannring ausgebildet ist, und wobei entweder das erste Außengewinde der Klemmschraube mit der ersten Klemmschraubenführung – erste Führungsposition – oder das zweite Außengewinde der Klemmschraube mit der zweiten Klemmschraubenführung – zweite Führungsposition – in Eingriff bringbar ist.
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Zur Erläuterung des Prinzips der überlagerten Außengewinde bei einer (Klemm-)schraube wird auf die korrespondierenden Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Schraubverbindung verwiesen. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schraubklemme zeichnet sich dadurch aus, daß die Klemmschraube bis zum Erreichen einer Anschlagposition in der ersten Führungsposition über das erste Außengewinde und die erste Klemmschraubenführung in den Klemmkörper einschraubbar ist. Diese Anschlagposition ist im Regelfall dann gegeben, wenn die Klemmschraube den Leiter und den Klemmkörper bzw. über den Leiter den Klemmkörper kraftschlüssig kontaktiert. Die Phase vom Einschrauben der Klemmschraube bis zum Erreichen der beschriebenen Anschlagposition wird im folgenden als Kontaktphase bezeichnet.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, daß durch Drehen der Klemmschraube über die Anschlagposition hinaus, die Klemmschraube durch das Schaltmittel in die zweite Führungsposition gelangt; dieser Zustand, in dem sich die Schraubklemme zwischen dem Erreichen der Anschlagposition bis zur vollzogener Umschaltung von der ersten Führungsposition in die zweite Führungsposition befindet, wird im folgenden als Umschaltphase bezeichnet.
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In einer daran anschließenden, eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung kennzeichnenden Klemmphase, wird durch weitere Drehung der Klemmschraube im wesentlichen nur die Klemmwirkung und Selbsthemmung der Schraubklemme verstärkt. Das Weiterdrehen der Klemmschraube über die nach vollzogener Umschaltphase erreichte Drehstellung hinaus, führt also kaum noch zu einem weiteren Vortrieb der Klemmschraube in dem Klemmkörper, sondern führt zur weiteren Verklemmung und Verkeilung des Leiters und der Klemmschraube in dem Klemmkörper.
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Dadurch, daß die erste und die zweite Klemmschraubenführung in dem Klemmkörper angeordnet ist, besteht nicht mehr ohne weiteres die Möglichkeit, die Klemmschraubenführungen beim Einschrauben der Klemmschraube gegen Verdrehen – beispielsweise durch Kontern – zu sichern. Aus diesem Grund ist die erste Klemmschraubenführung und/oder die zweite Klemmschraubenführung bevorzugt drehsicher in dem Klemmkörper angeordnet; dies gewährleistet sowohl ein geführtes Einschrauben der Klemmschraube in den Klemmkörper als auch ein sicheres Verklemmen des Leiters in dem Klemmkörper.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schraubklemme wird die erste Klemmschraubenführung als wenigstens ein zapfenartiger Fortsatz und die zweite Klemmschraubenführung als Gewindespannring ausgebildet, wobei das Schaltmittel in der ersten Führungsposition den Gewindespannring aufspreizt und mit einem als erste Klemmschraubenführung ausgebildeten Ende die Klemmschraube führt und wobei das Schaltmittel in der zweiten Führungsposition den Gewindespannring und die Klemmschraube freigibt, so daß der Gewindespannring mit dem zweiten Außengewinde der Klemmschraube in Eingriff gerät. Ferner ist das Schaltmittel in dieser Ausgestaltung der Erfindung als Hebel ausgebildet, wobei der Hebel schwenkbar in dem Klemmkörper gelagert ist.
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Bei einer derartig ausgestalteten Schraubklemme läßt sich die Umschaltphase in einer besonders einfachen Weise realisieren. Wenn die Klemmschraube ihre Anschlagposition erreicht hat, führt das Weiterdrehen der Schraube zu keinem weiteren nennenswerten Vortrieb der Klemmschraube, da die Klemmschraube nur von dem schwenkbar in dem Klemmkörper gelagerten Hebel gehalten wird. Ein weiteres Drehen der Klemmschraube bewirkt lediglich, daß sich das erste Außengewinde der Klemmschraube gleichsam wie eine aufgewickelte Rampe an dem als erste Klemmschraubenführung ausgebildeten Ende des Hebels vorbei bewegt und den Hebel mit fortlaufender Drehung der Klemmschraube in Anzugrichtung entgegen der axialen Klemmrichtung der Klemmschraube bewegt, bis das als Hebel ausgebildete Schaltmittel von dem ersten Außengewinde der Klemmschraube aus dem Spalt des Gewindespannrings geschoben wird. In diesem Moment wird der Gewindespannring von dem Hebel freigegeben, das als erste Klemmschraubenführung ausgebildete Ende des Hebels verliert seine Funktion und gleichzeitig wird der sich um die Klemmschraube legende Gewindespannring in seiner Funktion als zweite Klemmschraubenführung wirksam.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung greifen der Klemmkörper und die zweite Klemmschraubenführung konusartig ineinander, so daß in der Klemmphase durch Drehen der Klemmschraube in Anzugrichtung eine zunehmende Selbsthemmung durch Aufeinanderpressen der zweiten Klemmschraubenführung – Konus – auf den Klemmkörper – Gegenkonus – bewirkt wird. Bei dieser Ausgestaltung der Schraubklemme wird insbesondere dann, wenn die zweite Klemmschraubenführung als Gewindespannring ausgestaltet ist, der Gewindespannring in der Klemmphase zunehmend gegen die Klemmschraube gepreßt, was ebenfalls zu einer gesteigerten Selbsthemmung der Schraubklemme in der Klemmphase führt.
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Die beschriebene Schraubklemme findet erfindungsgemäß Anwendung in einer Reihenklemme, wie sie beispielsweise vielfach im Anlagenbau Anwendung findet. Da in einer industriellen Anlage elektrische Anschlüsse häufig zigtausendfach über Reihenklemmen hergestellt werden, läßt sich eine beträchtliche Zeitersparnis dadurch erzielen, daß in dem Isolierkörper der Reihenklemmen die zuvor beschriebene erfindungsgemäße Schraubklemme verwendet wird, womit die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch durch die erfindungsgemäße Reihenklemme gelöst wird.
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Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Schraubverbindung, die erfindungsgemäße Schraubklemme und die erfindungsgemäße Reihenklemme auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 und dem Patentanspruch 9 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung jeweils eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
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1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung in Seitenansicht,
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2 die Aufsicht auf die Schraubenaufnahme nach 1,
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3 eine perspektivische Ansicht eines Schaltmittels, wie verwendet im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2,
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4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schraubklemme,
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5 die Schraubklemme gemäß 4 beim Eindrehen der Schraube vor der Kontaktphase,
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6 die Schraubklemme gemäß 4 nach der Umschaltphase in der Klemmphase und
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7 die Schraubklemme gemäß 4 nach der Klemmphase in gelöstem Zustand.
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Im folgenden wird die erfindungsgemäße Schraubverbindung und die erfindungsgemäße Schraubklemme anhand jeweils eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.
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1 zeigt die Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schraubverbindung 1, wobei die Schraube 2 in einer seitlichen Aufsicht und die Schraubenaufnahme 3 in einer Schnittdarstellung gezeigt ist.
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Die Schraube 2 weist ein erstes Außengewinde 4 mit einer ersten Steigung und ein dem ersten Außengewinde 4 überlagertes zweites Außengewinde 5 mit einer zweiten Steigung auf. ”Überlagert” bedeutet, daß das erste Außengewinde 4 und das zweite Außengewinde 5 gleichsam ineinander, also in demselben Bereich des Schraubenschaftes, ausgebildet sind.
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Die der Aufnahme der Schraube 2 dienende Schraubenaufnahme 3 weist eine erste Schraubenführung 6 und eine zweite Schraubenführung 7 auf. Alternativ kann – zur Realisierung einer ersten Führungsposition – das erste Außengewinde 4 der Schraube 2 mit der ersten Schraubenführung 6 und – zur Realisierung einer zweiten Führungsposition – das zweite Außengewinde 5 der Schraube 2 mit der zweiten Schraubenführung 7 in Eingriff gebracht werden.
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Wie anhand der 1 und 2 weiter zu erkennen ist, ist ferner ein Schaltmittel 8 vorgesehen, mit dem die Schraubverbindung 1 von der ersten Führungsposition in die zweite Führungsposition bzw. von der zweiten Führungsposition in die erste Führungsposition umgeschaltet werden kann. Es ist ebenfalls zu erkennen, daß die erste Schraubenführung 6 lediglich als ein zapfenartiger Fortsatz und die zweite Schraubenführung 7 als Gewindespannring ausgebildet ist, einem Spannring mit einem Innengewinde.
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In dem in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner die erste Schraubenführung 6 dem Schaltmittel 8 zugeordnet bzw. im vorliegenden Fall an dem Schaltmittel 8 ausgebildet.
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In 3 ist das Schaltmittel 8 perspektivisch dargestellt. Die Schraubenführung 6 befindet sich an einem keilartig zugespitzten Ende des Schaltmittels 8, so daß das Schaltmittel 8 insgesamt als keilförmiger Hebel eingesetzt wird, der schwenkbar gelagert ist, wobei der Hebel mit eine Drehachse bildenden Zapfen 9 in dem Spalt 10 des Gewindespannrings 7 gelagert ist.
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Das Umschalten zwischen den Führungspositionen wird dadurch vollzogen, daß das Schaltmittel 8 in der ersten Führungsposition den Gewindespannring 7 aufspreizt und mit dem als erste Schraubenführung 6 ausgebildeten Ende die Schraube 2 führt, während in der zweiten Führungsposition das Schaltmittel 8 den Gewindespannring 7 und die Schraube 2 freigibt, so daß der Gewindespannring 7 mit dem zweiten Außengewinde 5 der Schraube 2 in Eingriff gerät. Durch Bewegung des als Hebel ausgebildeten Schaltmittels 8 wird mechanisch unmittelbar und nicht voneinander entkoppelbar das Einkoppeln/Entkoppeln der ersten Schraubenführung 6 mit dem Entkoppeln/Einkoppeln der zweiten Schraubenführung 7 verbunden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schraubverbindung, die jedoch nicht weiter figürlich dargestellt ist, ist der keilartig ausgebildete Hebel 8 so bemessen, daß ein Auseinanderspreitzen des Gewindespannrings 7 – also eine Lösung der zweiten Führungsposition – nur dann möglich ist, wenn sich das zweite Außengewinde 5 der Schraube 2 in Deckung mit dem Spalt 10 des Gewindespannrings 7 befindet, so daß der keilförmige Hebel 8 nur dann in den Spalt 10 des Gewindespannrings 7 bewegt werden kann, wenn die erste Schraubenführung 6 gleichzeitig mit dem ersten Außengewinde 4 in Eingriff gerät.
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Die dargestellte Schraubverbindung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß das zweite Außengewinde 5 der Schraube 2 ein metrisches Gewinde ist und das erste Außengewinde 4 ein Sondergewinde ist, dessen Steigung größer ist als die des zweiten, metrischen Außengewindes 5 der Schraube 2. So kann die Schraube 2 in der ersten Führungsposition über das Sondergewinde 4 mit der großen, ersten Steigung schnell in der Schraubenaufnahme 3 vorangetrieben werden, während es nach Umschalten des Schaltmittels 8 möglich ist, die Schraube 2 in der zweiten Führungsposition über das zweite, metrische Außengewinde 5 der Schraube 2 präzise zu positionieren bzw. mit größerer Kraft anzuziehen, als dies mit dem ersten Außengewinde 4 und der ersten Schraubenführung 6 möglich ist.
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In den 4 bis 7 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schraubklemme 12 dargestellt, so wie sie z. B. zum Anschluß eines elektrischen Leiters 13 oder zur mechanischen Fixierung eines Drahtes verwendet wird. Die Schraubklemme weist einen Klemmkörper 14, eine Klemmschraube 2 und eine Klemmschraubenaufnahme 3 auf. In dem Klemmkörper 14 ist ein Hohlraum 15 ausgebildet, wobei über eine erste in dem Klemmkörper 14 vorgesehene Öffnung 16 der Leiter 13 in den Hohlraum 15 eingebracht werden kann. Desweiteren ist in dem Klemmkörper 14 eine zweite Öffnung 17 zur Aufnahme der Klemmschraube 2 vorgesehen, wobei der Leiter 13 mit der Klemmschraube 2 in dem Klemmkörper 14 festklemmbar ist. Die Klemmschraube 2 der dargestellten Schraubklemme 12 weist ein erstes Außengewinde 4 mit einer ersten Steigung und ein dem ersten Außengewinde 4 überlagertes zweites Außengewinde 5 mit einer zweiten Steigung auf. Die Klemmschraubenaufnahme 3 ist in dem Klemmkörper 14 angeordnet und die Klemmschraubenaufnahme 3 weist eine erste Klemmschraubenführung 6 und eine zweite Klemmschraubenführung 7 auf.
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Ähnlich wie bei der zuvor beschriebenen Schraubverbindung kann das erste Außengewinde 4 der Klemmschraube 2 mit der ersten Klemmschraubenführung 6 in Eingriff gebracht werden, womit eine erste Führungsposition der Klemmschraube 2 in der Klemmschraubenaufnahme 3 realisiert ist. Eine zweite Führungsposition wird dadurch erreicht, daß das zweite Außengewinde 5 der Klemmschraube 2 mit der zweiten Klemmschraubenführung 7 in Eingriff gebracht wird. Auch weist die dargestellte Schraubklemme ein Schaltmittel 8 auf zur Umschaltung der ersten Führungsposition in die zweite Führungsposition oder umgekehrt, zur Umschaltung von der zweiten Führungsposition in die erste Führungsposition.
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Das Festklemmen des Leiters 13 in der dargestellten Schraubklemme 12 läßt sich in verschiedene Phasen gliedern, nämlich die Kontaktphase, die Umschaltphase und die Klemmphase.
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In der Kontaktphase wird die Klemmschraube 2 zunächst bis zum Erreichen einer Anschlagposition in der ersten Führungsposition über das erste Außengewinde 4 und die erste Klemmschraubenführung 6 in den Klemmkörper eingeschraubt. Unter ”Anschlagposition” wird hier verstanden, daß die Klemmschraube 2 nicht nur den Leiter 13 berührt, sondern daß die Klemmschraube 2 kraftschlüssig auf dem Leiter 13 aufsitzt, ihn also gegen den Klemmkörper 14 drückt. Bis zum Erreichen der Anschlagposition muß die Schraube 2 mit keinem nennenswerten Drehmoment beaufschlagt werden. Wird die Klemmschraube 2 über die Anschlagposition hinaus gedreht, gelangt das Schaltmittel 8 in die zweite Führungsposition, was in 6 dargestellt ist. Durch weiteres Drehen der Klemmschraube 2 läßt sich dann nur noch die Klemmwirkung und Selbsthemmung der Klemmeschraube 12 verstärken (Klemmphase), was im folgenden noch näher erläutert wird.
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Die erste Klemmschraubenführung 6 und die zweite Klemmschraubenführung 7 sind drehsicher in dem Klemmkörper 14 angeordnet. Bei der zweiten Klemmschraubenführung 7 ist dies dadurch realisiert, daß sie mittels eines Sicherungszapfens 18 mit dem Klemmkörper 14 verbunden ist, so daß eine Drehbewegung zusammen mit der Schraube 2 nicht möglich ist.
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In dem in den 4 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schraubklemme ist die erste Klemmschraubenführung 6 als zapfenartiger Fortsatz und die zweite Klemmschraubenführung 7 als Gewindespannring ausgebildet und das Schaltmittel 8 ist so ausgebildet, daß es in der ersten Führungsposition den Gewindespannring 7 aufspreizt und mit einem als erste Schraubenführung 6 ausgebildeten Ende die Klemmschraube 2 führt. In der zweiten Führungsposition gibt das so ausgeformte Schaltmittel 8 den Gewindespannring 7 und die Klemmschraube 2 frei, so daß der Gewindespannring 7 mit dem zweiten Außengewinde 5 der Klemmschraube 2 in Eingriff gerät. Ferner ist das Schaltmittel 8 als Hebel ausgebildet, wobei der Hebel schwenkbar in dem Klemmkörper 14 gelagert ist. Die Drehsicherung der ersten Klemmschraubenführung 6 ist somit durch die Drehlagerung des Schaltmittels 8 in dem Klemmkörper 14 gewährleistet.
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Wenn nach Eindrehen der Klemmschraube 2 in den Klemmkörper 14 über die erste Klemmschraubenführung 6 die Kontaktphase abgeschlossen ist, wird durch Weiterdrehen der Klemmschraube 2 das als erste Klemmschraubenführung 6 ausgebildete Ende des Hebels 8 von dem ersten Außengewinde 4 der Klemmschraube 2 aus dem Spalt 10 des Gewindespannrings 7 in den Klemmkörper 14 bewegt, wodurch der Gewindespannring 7 von dem Hebel 8 freigegeben wird und sich um die Klemmschraube 2 zusammenzieht, wie dies in 6 dargestellt ist.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Klemmschraubenführung 7 als Konus und der Klemmkörper 14 damit korrespondierend als Gegenkonus ausgestaltet, so daß in der Klemmphase durch weiteres Drehen der Klemmschraube 2 in Anzugrichtung die zweite Klemmschraubenführung 7 und der Klemmkörper 14 aufeinandergepreßt werden, wodurch eine zunehmende Selbsthemmung der Klemmschraube 2 bewirkt wird. Dazu kommt, daß die als Gewindespannring ausgeführte zweite Klemmschraubenführung 7 in der Klemmphase in den als Gegenkonus ausgebildeten Klemmkörper 14 hineingepreßt wird und sich radial weiter verjüngt, so daß sich auch eine zunehmende Pressung des Gewindespannrings 7 gegen die Klemmschraube 2 ergibt (6).
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In der Klemmphase wird darüber hinaus die zweite Klemmschraubenführung 7 von einem Fixiermittel 19 fortwährend gestützt, so daß insbesondere eine axiale Lösungsbewegung der zweiten Klemmschraubenführung 7 – beispielsweise durch Vibrationen – erschwert wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Fixiermittel 19 dem Schaltmittel 8 zugeordnet bzw. an dem Schaltmittel 8 ausgebildet und wird beim Umschalten von der ersten Führungsposition in die zweite Führungsposition durch Hebelwirkung automatisch gegen die Unterseite des Gewindespannrings 7 bewegt.
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In einem weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das als Hebel ausgestaltete Umschaltmittel 8 ferner so dimensioniert, daß sich das als erste Schraubenführung 6 ausgestaltete Ende des Hebels 8 in der zweiten Führungsposition der Schraubklemme fortwährend an dem zusammengezogenen Gewindespannring 7 abstützt, während dieser unter zunehmendem Anzugsmoment in den Gegenkonus des Klemmkörpers 14 gepreßt wird.
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In 7 ist das Verhalten der Schraubklemme dargestellt, wenn die Klemmschraube 2 nach abgeschlossener Klemmphase wieder gelöst wird. Es ist zu erkennen, daß die Schraubklemme nach dem Umschalten von der ersten Führungsposition in die zweite Führungsposition durch Lösen der Klemmschraube 2 nicht mehr in die erste Führungsposition zurückkehrt, sondern die Klemmschraube 2 aus der Klemmschraubenaufnahme 3 bzw. mittels der zweiten Klemmschraubenführung 7 aus dem Klemmkörper 14 herausgedreht wird. Dies ist insofern sinnvoll, als daß im Auslieferungszustand einer Schraubklemme die Klemmschraube 2 nur so weit in den Klemmkörper 14 gedreht ist, daß der Hohlraum 15 sofort mit einem Leiter 13 bestückt werden kann. Wird nach erfolgter erster Fixierung und Festklemmung des Leiters 13 in dem Klemmkörper 14 die Schraubverbindung gelöst, ist im Regelfall davon auszugehen, daß der verbleibende, also nicht von der Klemmschraube 2 ausgefüllte Hohlraum 15 auch ausreichend ist für die erneute Aufnahme des Leiters 13; die Umschaltung der Schraubklemme in die erste Führungsposition wäre in diesem Fall ohne Vorteil.
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Die in den 4 bis 7 dargestellte Schraubklemme ist besonders geeignet zum Einsatz in einer – hier nicht dargestellten – Reihenklemme, wobei die Schraubklemme dann zusätzlich von einem Isolierkörper umgeben wird. Gerade bei der massenhaften Herstellung elektrischer Anschlüsse mit Reihenklemmen, wie sie im Schaltanlagenbau üblich ist, zeigt die erfindungsgemäße Schraubklemme ihre Vorteile.
