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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubklemme mit einer Schraubenbremse und ein Verfahren zum Herstellen einer Schraubklemme mit einer Schraubenbremse.
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Um ein möglichst effizientes Anschließen bzw. Befestigen elektrischer Leiter an einer Schraubklemme zu ermöglichen, sollten Schraubklemmen mit geöffneten Klemmstellen bereitgestellt werden. So fordern führende Gerätehersteller zunehmend von ihren Zulieferern, Schraubklemmen ausschließlich mit geöffneter Klemmstelle bzw. geöffneten Klemmstellen anzuliefern.
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Hierzu ist es bekannt, mechanische Schraubenbremsen an einer solchen Schraubklemme vorzusehen, um die Schraube in der Offenstellung zu halten und ein Wandern der Schraube in eine Schließstellung bzw. eine Klemmstellung, was beispielsweise durch transportbedingte Vibrationen eintreten kann, zu verhindern.
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Als Schraubenbremse dienen beispielsweise an einem Kunststoffgehäuse der Schraubklemme vorgesehene Erhebungen, die umfangsseitig am Schraubenschaft oder dem Schraubenkopf anliegen, um infolge der Reibung ein Drehen der Schraube im Gewinde zu verhindern.
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Die konkrete Bremswirkung einer solchen mechanischen Schraubenbremse ist zwischen der Schraube und dem Kunststoff jedoch nur schwer sicherzustellen. Je nach Temperatur und Luftfeuchtigkeit ändern die Kunststofferhebungen z.B. ihre Abmessungen und Elastizität. So dehnt sich beispielsweise Polyamid, das häufig zur Herstellung von Klemmengehäusen für Schraubklemmen verwendet wird, bei höherer Luftfeuchtigkeit stark aus und wird flexibler.
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Weiter ist nachteilig, dass die konstruktive Ausgestaltung einer solchen Schraubenbremse je nach Art der verwendeten Schraubenköpfe angepasst werden muss. Ist eine Schraubenbremse beispielsweise für eine Innensechskantschraube ausgelegt, so stellt sich beim Einsetzen einer Torx-Schraube mit kleinerem oder größeren Kopf- oder Schaftdurchmesser ein kleineres oder größeres Widerstandsmoment gegen ein transportbedingtes Einrücken der Schraube ein, als ursprünglich für die Innensechskantschraube vorgesehen.
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Sofern ein definiertes Widerstandsmoment für eine solche mechanische Schraubenbremse eingestellt werden soll, muss die mechanische Schraubenbremse demnach individuell an die Dimensionen der jeweils verwendeten Schraube angepasst sein. So kann für jeden Schraubentyp bzw. Schraubenantrieb ein individuell zu fertigendes Klemmengehäuse mit separater Spritzgussform erforderlich sein. Da viele Gerätehersteller die jeweils bereitzustellende Art des Schraubenantriebs vorgeben, sind auf Seiten der Zulieferer eine Vielzahl von verschiedenen Varianten vorzuhalten, um die Kundenwünsche zu bedienen.
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DE 19 44 889 B1 beschreibt eine Anordnung einer Druckscheibe an einer Anschlussschraube zum Freilegen einer Einführöffnung für die anzuklemmenden elektrischen Leiter, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckscheibe und/oder der Kopf der Anschlussschraube mit einem einen Magnetfluss durch das Gegenteil hervorrufenden Mittel versehen ist.
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CN 201 170 244 Y offenbart eine verriegelnde Dichtungsschraube, die einen gerillten Bolzen und einen elastischen Ring umfasst, wobei der gerillte Bolzen durch Anordnen einer Ein-Lappen-Rille um den Bolzenschaft eines gewöhnlichen Bolzens gebildet ist. Die Tiefe der Rille ist größer als die Gewindenut des Bolzenschaftes. Der elastische Ring ist in der Nut eingebettet, und ein Teil des elastischen Rings liegt außerhalb der Nut frei. Wenn die Verriegelungsschraube eingedreht und von der Mutter oder dem Werkstück gepresst wird, werden die Verriegelungsschraube und die Mutter oder das Werkstück dicht und ohne Nähte miteinander abgedichtet, wenn der Dichtungsring gepresst wird, wodurch die Verriegelungsschraube eine gute Anti-Vibrations- und Dichtungswirkung hat und wiederholt verwendet werden kann.
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US 2014/0 256 177 A1 beschreibt eine Verteilerblockbaugruppe umfassen eine Basis und einen Deckel, der abnehmbar mit der Basis verbunden ist. Eine erste Öffnung in der Basis nimmt einen Leiter auf und eine zweite Öffnung in der Basis nimmt ein Befestigungselement auf, um den in der ersten Öffnung aufgenommenen Leiter zu sichern. Eine Lasche erstreckt sich von der Abdeckung in Richtung der Basis. Ein magnetisches Element ist mit der Lasche verbunden, um ein Befestigungselement lösbar zu sichern, wenn sich das Befestigungselement nicht in der zweiten Öffnung befindet. Das magnetische Element verhindert die Bewegung und den Verlust des Befestigungselements, wenn es aus der zweiten Öffnung entfernt wird.
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CN 104 632 849 A beschreibt eine Struktur zur Verhinderung des Lösens von Gewinden umfassend einen Innengewindekörper. Der Innengewindekörper ist über Gewinde mit einem Außengewindekörper verbunden. Ein erster Magnet ist an dem Teil des Innengewindekörpers angeordnet, der mit dem Außengewindekörper verbunden ist, ein zweiter Permanentmagnet ist an dem Teil des Außengewindekörpers angeordnet, der mit dem Innengewindekörper verbunden ist, die Oberfläche des ersten Magneten ist mit einer Nut versehen, die Oberfläche des zweiten Permanentmagneten ist mit einem Vorsprung versehen, und der Vorsprung ist in die Nut eingesetzt. Durch die Anziehungskraft zwischen dem ersten Dauermagneten und dem zweiten Dauermagneten und die Übereinstimmung zwischen dem Vorsprung und der Rille kann ein Lösen des Innengewindekörpers und des Außengewindekörpers verhindert werden.
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DE 10 80 179 A beschreibt eine elektrische Verbindungsklemme mit buchsenartigem Klemmkörper aus Buntmetall und einer Klemmschraube aus Eisen, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen oxyd-keramischen Dauermagnetstoffteil als Träger für den Klemmkörper besitzt, der in einem topfartigen Polschuh sitzt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, eine Schraubklemme mit einer Schraubenbremse anzugeben, welche die voranstehend beschriebenen Nachteile nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweisen, und insbesondere eine vom Schraubentyp bzw. den Schraubendimensionen unabhängige Schraubenbremse ermöglichen, wobei die Funktion der Schraubenbremse insbesondere unabhängig von Umgebungsbedingungen, wie z.B. der Temperatur und Luftfeuchtigkeit, ist, und weiter insbesondere eine einfache nachträgliche Realisierung der Schraubenbremse an bereits existierenden Schraubklemmen ermöglichen.
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Die voranstehend beschriebene, technische Problemstellung wird gelöst durch einer Schraubklemme nach Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachstehenden Beschreibung
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Schraubklemme, mit wenigstens einer Klemmstelle zum Befestigen eines Leiters, mit wenigstens einer der Klemmstelle zugeordneten Schraube, wobei die Schraube aus einer Offenstellung in eine Klemmstellung bewegbar ist, und mit einer Schraubenbremse, die als Transportsicherung zum Halten der Schraube in der Offenstellung eingerichtet ist. Die Schraubenbremse ist zumindest teilweise durch eine Magnetisierung wenigstens eines Teils der Schraubklemme gebildet. Zumindest ein Abschnitt der Schraube und/oder zumindest ein Abschnitt eines mittels der Schraube verschiebbaren und mit dieser gekoppeltes Druckstücks ist permanent magnetisch. Zumindest ein Abschnitt eines die Schraube aufnehmenden Klemmkörpers ist permanent magnetisch und/oder ein Permanentmagnet ist an einem die Schraube aufnehmenden Klemmkörper befestigt oder ist in den Klemmkörper eingesetzt ist. Die Schraube oder das bewegbare Druckstück einerseits und der Klemmkörper andererseits begrenzen die Klemmstelle. Die Magnetisierungen sind derart, dass die Schraube aufgrund der Magnetisierungen mit der Vorspannkraft F gegenüber dem Klemmkörper in der Offenstellung vorgespannt ist und ein einem Eindrehen der Schraube entgegenwirksames Bremsmoment (M) gebildet ist.
Die erfindungsgemäß vorgesehene magnetische Schraubenbremse kann unabhängig von den Dimensionen des Schraubenkopfes und des Schraubenschafts bereitgestellt werden. So ist zum Bereitstellen der Schraubenbremse durch Magnetisierung keine schraubenspezifisch individualisierte Konstruktion der Schraubklemme erforderlich. Mit anderen Worten kann eine erfindungsgemäße Schraubklemme mit verschiedenen Schraubenantrieben mit unterschiedlichen Kopf- und Schaftdurchmessern verwendet werden, ohne dass die Funktion der Schraubenbremse beeinträchtigt wird.
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Weiter ist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schraubenbremse weitestgehend unabhängig von Umgebungsbedingungen wie der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit. So kann im Bereich der für elektrische oder elektronische Geräte üblichen Umgebungsbedingungen eine zuverlässige, definierte Bremswirkung der Schraubenbremse erreicht werden (Umgebungsbedingungen: z.B. Betriebstemperatur: 10 °C bis 35 °C; relative Luftfeuchtigkeit: 5 % bis 95 %).
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Es kann vorgesehen sein, dass die Schraube und ein zu der Schraube benachbarter Bereich der Schraubklemme ein ferromagnetisches Material aufweisen und/oder aus einem ferromagnetischen Material bestehen.
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Es kann vorgesehen sein, dass ein mit der Schraube gekoppeltes, verschiebbares Druckstück und ein zu dem Druckstück benachbarter Bereich der Schraubklemme ein ferromagnetisches Material aufweisen und/oder aus einem ferromagnetischen Material bestehen.
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Als ferromagnetische Materialien können z.B. Eisen, Stahl, Eisenlegierungen, Nickel oder Kobalt verwendet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Schraubenbremse ergänzend zu der Magnetisierung zusätzlich wenigstens ein mechanisches Bremselement aufweist, wie eine Reibelement, ein Klemmelement oder dergleichen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Scheibe oder einen Ring aus Kunststoff handeln, der am Schraubenkopf und/oder am Schraubenschaft anliegt, um eine Bremswirkung zu unterstützen und/oder Vibrationen während des Transports zu dämpfen.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Schraube und ein an die Schraube angrenzendes Gewinde zumindest teilweise einen ferromagnetischen Werkstoff aufweisen oder aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen. In diesem Fall kann beispielsweise allein durch eine Magnetisierung der Schraube und/oder eines Bereichs des Gewindes die Schraubenbremse bereitgestellt werden.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Schraubklemme ist vorgesehen, dass zwischen der Schraube und einem an die Schraube angrenzenden Bereich der Schraubklemme infolge der Magnetisierung eine Klemmkraft von 1 N oder mehr gebildet ist, um die Schraube in der Offenstellung zu Halten. Demnach kann die Schraube aufgrund der Magnetisierung vorgespannt in der Offenstellung gehalten werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass Teile der Schraubklemme aus Magnetwerkstoffen bestehen, wie z.B. Neodym, um die Schraubenbremse zu bilden.
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Es versteht sich, dass die Bremswirkung bzw. eine Vorspannung der Schraube in der Offenstellung derart dimensioniert ist, dass die Haltekraft durch Ansetzten und Rotieren eines Schraubendrehers durch einen Monteur überwunden werden kann.
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Wenn vorliegend von einer Klemmkraft gesprochen wird, so handelt es sich hierbei insbesondere um eine Kraft, die entlang einer Längsachse eines Schraubenschafts der Schraube orientiert ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 eine erfindungsgemäße Schraubklemme;
- 2 den Klemmkörper aus 1;
- 3 die Schraube aus 1;
- 4 ein erfindungsgemäßes Verfahren;
- 5 eine weitere erfindungsgemäße Schraubklemme.
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1 zeigt eine Schraubklemme 2 mit einer Klemmstelle 4 zum Befestigen eines Leiters (nicht dargestellt). Der Klemmstelle 4 ist eine Schraube 6 zugeordnet. Die Schraube 6 ist aus einer Offenstellung I. in eine Klemmstellung II. bewegbar, wie rechts im Bild anhand der verkleinerten Darstellungen der Schraubklemme 2 veranschaulicht. Hierdurch wird der Querschnitt der Klemmstelle 4 verengt, um einen Leiter an der Schraubklemme 2 festzulegen.
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Die Schraubklemme 2 weist zudem eine Schraubenbremse 8 auf, die als Transportsicherung zum Halten der Schraube 6 in der Offenstellung I. eingerichtet ist. Die Schraubenbremse 8 ist vorliegend durch Magnetisierung (N, S) der Schraube 6 und eines die Schraube 6 aufnehmenden Klemmkörpers 10 gebildet.
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Die Schraube 6 weist ein Außengewinde 12 auf, dass in einem Innengewinde 14 des Klemmkörpers 10 aufgenommen ist.
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Die Pole der magnetisierten Schraube 6 und des magnetisierten Klemmkörpers 10 werden jeweils in bekannter Weise durch „N“ für Nordpol und „S“ für Südpol bezeichnet.
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An einem einem Schraubenkopf 16 abgewandten Ende des Schraubenschafts 18 ist ein Druckstück 20 angeordnet, das durch ein Eindrehen der Schraube in den Klemmkörper 10 aus der Offenstellung I. in die Klemmstellung II. bewegbar ist. Das Druckstück 20 ist zur Anlage an einem einzuspannenden Leiterende eines Leiters eingerichtet.
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Sowohl die Schraube 6 als auch der Klemmkörper 10 bestehen vorliegend aus einem ferromagnetischen Werkstoff. Zwischen der Schraube 6 und dem Klemmkörper 10 ist infolge der Magnetisierung eine Klemmkraft F von mehr als 1 Newton gebildet, wodurch ein einem Eindrehen der Schraube entgegenwirkendes Bremsmoment M gebildet ist.
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Die Schraube 6 ist demnach vorliegend aufgrund der Magnetisierung mit der Vorspannkraft F gegenüber dem Klemmkörper 10 in der Offenstellung I. vorgespannt.
In den 2 und 3 sind der Klemmkörper 10 bzw. die Schraube 6 einzeln dargestellt, um die Magnetisierung (jeweils rechts im Bild) zu veranschaulichen. So ist aus der schematischen Darstellung ersichtlich, dass die Feldlinien jeweils stirnseitig gebündelt verlaufen, so dass die Magnetwirkung stirnseitig jeweils stärker ist als in den lateralen Bereichen, in denen die Feldlinien einen größeren Abstand zueinander aufweisen.
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4 veranschaulicht ein nicht-erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Schraubklemme mit einer Schraubenbremse, mit den Verfahrensschritten:
- A Bereitstellen einer Schraubklemme, mit wenigstens einer Klemmstelle zum Befestigen eines Leiters, mit wenigstens einer der Klemmstelle zugeordneten Schraube, wobei die Schraube aus einer Offenstellung in eine Klemmstellung bewegbar ist;
- B Magnetisierung zumindest eines Teils der Schraubklemme derart, dass die Schraube zur Transportsicherung in einer Offenstellung gehalten wird.
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5 zeigt eine Variante einer erfindungsgemäßen Schraubklemme 22, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf die Unterschiede zu dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen wird und wobei gleichen Merkmalen gleiche Bezugszeichen zugeordnet werden.
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Die Schraubklemme 22 weist einen in den Klemmkörper 10 eingesetzten Permanentmagneten 24 auf, der im Zusammenwirken mit einem magnetisierten Druckstück 26 ein Halten der Schraube 6 in der Offenstellung I. zur Transportsicherung wirkt.
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Bezugszeichen
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- 2
- Schraubklemme
- 4
- Klemmstelle
- 6
- Schraube
- 8
- Schraubenbremse
- 10
- Klemmkörper
- 12
- Außengewinde
- 14
- Innengewinde
- 16
- Schraubenkopf
- 18
- Schraubenschaft
- 20
- Druckstück
- 22
- Schraubklemme
- 24
- Permanentmagnet
- 26
- Druckstück
- I.
- Offenstellung
- II.
- Klemmstellung
- A
- Verfahrensschritt
- B
- Verfahrensschritt
- F
- Klemmkraft/Vorspannkraft
- M
- Bremsmoment
- N
- Nordpol
- 5
- Südpol
