-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft Befestigungsvorrichtungen und insbesondere
Erdungsbolzen eines elektrischen Anschlusses gemäß dem ersten Teil von Anspruch
1 (US-Patent 3515419 A).
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Blinde
Erdungsbolzen werden überall
in den Flugzeugverkehrseinrichtungen verwendet und stehen von dergleichen
Seite einer Konstruktion hervor, an der diese eingebaut sind. Man
bezeichnet sie als „blind", da sie für deren
Einsetzen einen Zugang von nur einer Seite der Schalttafel oder
Struktur benötigen.
In der Regel wird eine Bolzenmutter in den eingesetzten Erdungsbolzen
verschraubt, die eine elektrische Leitung mit dem Bolzen in Kontakt
hält.
-
Das
Problem bei herkömmlichen
Erdungsbolzen besteht darin, dass sich diese von Zeit zu Zeit in
Bezug auf die Strukturvorrichtungen verschieben, in denen diese
eingebaut sind. Ein Verschieben bewirkt, dass die Erdungsbolzen
in Bezug auf die Schalttafeln oder Strukturvorrichtungen rotieren
können.
Ein Verschieben kommt besonders häufig vor, wenn die Strukturen,
wie zum Beispiel Schalttafeln, in denen diese installiert werden,
verhältnismäßig dünn sind,
das heißt,
wenn sie eine Stärke
von unter 0,050 Zoll [0,12705 cm] aufweisen. Das Rotieren auf Grund eines
Verschiebens kann einen Verlust bezüglich der korrekten, elektrischen
Leitfähigkeit
zwischen der Bolzenhülse
und der Schalttafel und schließendlich zu
einer Leitung hervorrufen, die mit dem Bolzen in Kontakt steht,
was zu elektrischen Fehlleistungen im System führen kann, das sich auf einen
solchen Bolzen im Hinblick auf eine Erdung verlässt.
-
Daher
ist ein blinder Erdungsbolzen wünschenswert,
der in der Schalttafel oder Strukturvorrichtung, in der dieser eingebaut
ist, in dessen Stellung blockiert werden kann, so dass ein Rotieren
des Bolzens in Bezug auf die Schalttafel behoben ist. Die vorliegende
Erfindung stellt solch einen blinden Erdungsbolzen zur Verfügung.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Eine
Befestigungsvorrichtung wird bereitgestellt, das einen blinden Erdungsbolzen
und eine erfindungsgemäße Hülse gemäß Anspruch
1 umfasst. Die Hülse
weist einen ersten Abschnitt auf, der an einen zweiten Abschnitt
angrenzt. Der erste Abschnitt besitzt einen kleineren Außenflächendurchmesser als
der zweite Abschnitt. Ein Rändeleinfassungsbund ist
um den ersten Abschnitt ausgebildet, der an dem Schnittpunkt zwischen
dem ersten und zweiten Abschnitt beginnt. Die Hülse hat eine Öffnung,
die durch die beiden Abschnitte axial verläuft. Die Öffnung besitzt eine erste größere Durchmesserinnenfläche, die sich über eine
kegelstumpfförmige
Oberfläche
zu einer kleineren Durchmesserinnenfläche hin verjüngt. Die
größere Durchmesserinnenfläche verlängert sich von
einem Ende des ersten Hülsenabschnitts,
das gegenüber
zum zweiten Abschnitt angeordnet ist, und erstreckt sich in die
Richtung des zweiten Abschnitts zur kegelstumpfförmigen Oberfläche. Die kleinere
Durchmesserinnenfläche
beginnt an einem Ende des zweiten Abschnitts, das dem ersten Abschnitt
gegenüberliegt,
und erstreckt sich in Richtung des ersten Abschnitts zur kegelstumpfförmigen Innenoberfläche. Die
kleinere Durchmesserinnenfläche
umfasst zumindest einen Teil des Rändeleinfassungsbunds, jedoch
vorzugsweise den gesamten Rändeleinfassungsbund.
-
Der
blinde Erdungsbolzen wird in die Hülsenöffnung des ersten Abschnitts
eingepasst. Der Bolzen weist vorne einen Rändelteilstück auf, das sich vom Kopfteil
aus erstreckt, ein Gewindeteil, das sich von dem Rändelteilstück erstreckt,
einen Absatzhals, der am Ende des Gewindeteils positioniert ist,
sowie ein Klemmlängenstück, das
eine Vielzahl von Zwingklemmringen umfasst, die sich vom Absatzhals
erstrecken. Wenn der Erdungsbolzen in die Hülse eingepasst wird, erstrecken
sich das Gewindeteil und das Klemmlängenstück durch das Ende des zweiten Hülsenabschnitts
hindurch.
-
BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine teilweise Querschnittsvorderansicht
der Hülse
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist eine Seitenansicht
eines blinden Erdungsbolzens, der mit der Hülse der 1 zum Einsatz kommt.
-
3 stellt eine Ansicht eines
Abschnitts des blinden Erdungsbolzens der vorliegenden Erfindung
dar, der durch eine Schalttafel eingepasst wird, und die im Querschnitt
eine Hülsenseite
zeigt, die auseinander gebrochen ist, um die Schalttafel mit dem
Klemmlängenstück verblockend
in Eingriff zu bringen, das nach der vollständigen Installation entfernt
wird.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Es
wird ein Befestigungssystem zur Verfügung gestellt, das einen blinden
Erdungsbolzen aufweist, den eine erfindungsgemäße Hülse umfasst. Die Hülse 10 besitzt
einen ersten Abschnitt 12, der an einen zweiten Abschnitt 14 (1) angrenzt. Beide Abschnitte
weisen zylinderförmige
Außenflächen auf. Der
zweite zylinderförmige
Außenflächenabschnitt 16 besitzt
einen Durchmesser, der größer als
der erste zylinderförmige
Außenflächenabschnitt 18 ist.
Ein ringförmiger
Schulteransatz 20 wird durch eine Außenrandfläche 19 des zweiten
Abschnitts 14 gebildet, der sich zum ersten Abschnitt 12 senkrecht
erstreckt und an diesen angrenzt. Der Außenflächendurchmesser des ersten
Hülsenabschnitts 12 ist
etwas kleiner als der Durchmesser einer Anschlussbohrung 21 (3) in einer Schalttafel 60 (3), in die der blinde Erdungsbolzen
installiert werden soll. Der Außenflächendurchmesser
des zweiten Hülsenabschnitts 14 ist
größer als
der Durchmesser der Schalttafelbohrung 21. Die Hülse wird
in der Regel aus einem einzigen Materialstück mittels eines allgemein
bekannten Arbeitsvorgangs maschinell gedreht.
-
Zum
Zwecke der Veranschaulichung wird die Installation des blinden Erdungsbolzens
(und der Hülse)
der vorliegenden Erfindung in Bezug auf eine Schalttafel beschrieben.
Jedoch kann der blinde Erdungsbolzen der vorliegenden Erfindung
auch in anderen Strukturvorrichtungen eingebaut werden. Daher sollte
der hierin verwendete Begriff „Schalttafel" so ausgelegt werden,
dass er sowohl Schalttafeln als auch andere Strukturen, wie zum
Beispiel Längsträger oder
Spantformteile beinhalten kann, in die der blinde Erdungsbolzen
der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommt.
-
Ein
Rändeleinfassungsbund 22 ist
auf der Außenfläche des
ersten Hülsenabschnitts 12 ausgebildet,
der an den zweiten Hülsenabschnitt 14 angrenzt.
Die Breite 24 des Rändeleinfassungsbunds sollte
genauso breit sein, und vorzugsweise noch breiter, wie die Stärke der
Schalttafel 60 ist, in die der blinde Erdungsbolzen eingebaut
werden soll.
-
Der
Rändeleinfassungsbund
weist Einzelzähne 26 auf,
die längs
der Hülse
axial ausgerichtet sind. Die Zähne
besitzen scharfkantige Gewindescheitelrippen 27. Die Zähne können mit
Diamantmaterial beschichtet sein, um deren Formfestigkeit und Härte zu erhöhen.
-
Die
Hülseninnenfläche wird
durch zwei zylinderförmige
Innenflächen
definiert, die über
eine kegelstumpfförmige
Innenfläche 28 miteinander
verbunden sind. Die beiden zylinderförmigen Innenflächen und
die kegelstumpfförmige
Innenfläche
sind um die gleiche Mittelachse 29 ausgebildet. Eine größere zylinderförmige Durchmesserinnenfläche 30 erstreckt
sich von dem freien Ende 32 des ersten Hülsenabschnitts 12 und
in die Richtung des zweiten Hülsenabschnitts
zum ringförmigen
Ende 34 der kegelstumpfförmigen Innenfläche 28.
Die kegelstumpfförmige
Innenfläche
sieht eine Verjüngung
von der größeren Durchmesserinnenfläche 30 zu
einer kleineren Durchmesserinnenfläche 36 vor. Die Verjüngung der
kegelstumpfförmigen
Innenfläche
verläuft vorzugsweise
in dem Bereich von 45° Grad.
-
Der
kleinere Durchmesserinnenflächenabschnitt
beginnt am anderen ringförmigen
Ende 38 der kegelstumpfförmigen Fläche und erstreckt sich zu einem
freien Ende 40 des zweiten Hülsenabschnitts. Die kleinere
Durchmesserinnenfläche 36 beginnt
an der Stelle innerhalb des ersten Hülsenabschnitts 12 mit
einem Entfernungsabstand zum zweiten Abschnitt 14, der
einen Teil des Rändeleinfassungsbundes 22 umfasst,
der aber vorzugsweise gleich oder etwas größer als die Breite des Rändeleinfassungsbundes 22 ist.
-
Wie
in 2 dargestellt ist,
umfasst ein Bolzen 42 ein kreisrundes Kopfteil 44,
das einen Durchmesser aufweist, der in etwa dem des Außenflächendurchmessers
des ersten Hülsenabschnitts 12 entspricht.
Ein erstes Teilstück 46 erstreckt
sich von dem Kopfteil und umfasst einen Durchmesser, der kleiner als
der Durchmesser des Kopfteils ist. Ein zweites Teilstück 48 erstreckt
sich vom ersten Teilstück
und besitzt eine Rändelaußenfläche. Der
Durchmesser der Rändelaußenfläche ist
größer als
der Durchmesser der kleineren Hülseninnenfläche 36 und
kleiner als der Durchmesser der größeren Hülseninnenfläche 30. Die Bolzenrändelaußenfläche umfasst
Zähne 50,
die in Bezug auf den Bolzen axial ausgerichtet sind. Der Durchmesser
des Bolzenrändelabschnitts ist
größer als
der Durchmesser des ersten Bolzenteilstücks 46, aber kleiner
als der Durchmesser des Kopfteils 44.
-
Ein
dritter Gewindeteilabschnitt 52 erstreckt sich von dem
zweiten Abschnitt. Dieser dritte Gewindeteilabschnitt weist einen
Durchmesser auf, der kleiner als der Durchmesser der kleineren Hülseninnenfläche 36 ist.
Ein vierter oder „Absatzhals"-Abschnitt 54 erstreckt sich
von dem dritten Gewindeteilabschnitt 52. Ein fünfter Abschnitt,
ein zylinderförmiges
Klemmlängenstück 56,
erstreckt sich vom Absatzhals. Parallele Zwingklemmringe 58 sind
entlang der Länge
dieses Klemmlängenstücks 56 ausgebildet,
um eine Oberfläche
bereitzustellen, mit der während
der Installation ein Arbeitsgerät
in Eingriff gelangen kann. Der Durchmesser des fünften Teilstücks ist größer als
der Durchmesser des Absatzhalses, aber kleiner als der Durchmesser
des Gewindeteilabschnitts. Der Absatzhals 54 bildet eine
ringförmige Kerbe 55 zwischen
dem Gewindeteil und dem Klemmlängenstück aus.
Die ringförmige
Kerbe definiert auf dem Bolzen eine Sollbruchstelle.
-
Der
Bolzen wird über
den ersten Hülsenabschnitt 12 eingepasst
und erstreckt sich über
den zweiten Hülsenabschnitt 14 hinaus,
bis das Kopfteil 44 des Bolzens an das freie Ende 32 des
ersten Hülsenabschnitts
(3) angrenzt. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
ist das freie Ende 32 des ersten Hülsenabschnitts gecrimpt, welches
dessen Innendurchmesser auf einen Durchmesser reduziert, der kleiner
als der Durchmesser des zweiten Rändelteilstücks 48 des Bolzens
ist, wie in 3 dargestellt. Hiermit
wird die Hülse
zwischen dem Bolzenkopfteil und dem Bolzenrändelabschnitt festgehalten.
-
Für den Einbau
des blinden Erdungsbolzens in eine Schalttafel 60 wird
eine Anschlussbohrung 21 in der Schalttafel ausgebildet,
die einen Durchmesser aufweist, der etwas größer als der Außendurchmesser
des ersten Hülsenabschnitts
(3) ist. Die Abschnitte
des Klemmlängenstücks, des
Halsansatzes und des Gewindeteils von dem Bolzen werden in ein Installationsarbeitsgerät (nicht
dargestellt) so eingesetzt, dass die Ansatzspitze des Installationsarbeitsgeräts gegen
die Endfläche 62 des
zweiten Hülsenabschnitts
angrenzt. Der erste Hülsenabschnitt mit
dem angrenzenden Bolzenkopfteil wird dann durch die Anschlussbohrung
solange eingepasst, bis der ringförmige Schulteransatz 20,
der durch den zweiten Hülsenabschnitt
definiert wird, auf der Schalttafelvorderseite 64 aufliegt
und die Anschlussbohrung umfasst. Ein leichter Druck ist erforderlich, um
den ersten Hülsenabschnitt
mit dem Bolzenkopfteil durch die Bohrung in der Schalttafel zu schieben, und
damit der ringförmige
Schulteransatz mit der Schalttafel in Verbindung kommt. Sobald der
ringförmige
Schulteransatz mit der Schalttafel in Kontakt ist, ragt der erste
Hülsenabschnitt
mit dem angrenzenden Kopfteil über
die rückwärtige Fläche 66 der Schalttafel
hinaus, während
der Rändeleinfassungsbund 22 der
Hülsenaußenfläche mit
dem Rand 68 der Anschlussbohrung radial fluchtend ausgerichtet ist.
-
Dann
wird das Installationsarbeitsgerät
aktiviert, wobei veranlasst wird, dass, das Gerät auf den Zwingklemmringen
des Klemmlängenstücks 56 aufspannt
und gleichzeitig den Bolzen anzieht, um so zu bewirken, dass sich
der Bolzen in Bezug auf die Hülse
bewegt, der von der Ansatzspitze des Installationsgeräts in Position
gehalten wird. Infolgedessen schiebt das Kopfteil 44 des
Bolzens gegen das angrenzende, erste Hülsenabschnitts-Ende 12 und
bewirkt, dass sich der erste Hülsenteilabschnitt
hinter die rückwärtige Fläche 66 der
Schalttafel erstreckt, um dann einzuknicken und hinter die rückwärtige Fläche 66 der
Schalttafel radial zu expandieren, wobei veranlasst wird, dass die
Schalttafel zwischen dem ringförmigen
Hülsenschulteransatz 20 und
dem abgeknickten ersten Hülsenabschnitt 12 (3) eingeklemmt wird. Da
der Drosselhebel weiter an dem Zwingklemmringteilstück des Bolzens
anzieht, arbeiten sich die Zähne 50 des
Bolzenrändelteilstücks in die
kegelstumpfförmige
Innenfläche
und in die kleinere Durchmesserinnenfläche 36 der Hülse ein,
wobei sie den Bolzen in Bezug auf die Hülse physisch verblocken, wodurch
ein Rotieren des Bolzens in Bezug auf die Hülse verhindert wird. Die kegelstumpfförmige Innenfläche sieht
eine stufenweise Erhöhung
der Hülsenstärke von
der größeren Innenfläche zur
kleineren Innenfläche
vor. Infolgedessen verringert sich die benötigte Kraft, um zu veranlassen,
dass sich die Zähne 50 des
Bolzenrändelteilstücks 48 in
die Hülse einarbeiten.
Gleichzeitig bewirkt der Hülseneingriff der
kleineren Durchmesserinnenfläche 36 mit
den Bolzenrändelteilstückszähnen 50,
dass die Hülse
expandiert. Da der Rändeleinfassungsbund 22 über dem
kleineren Durchmesserinnenflächenabschnitt des
ersten Hülsenabschnitts
angeordnet ist und unmittelbar an den kegelstumpfförmigen Innenflächen- und
den größeren Durchmesserinnenflächen-Abschnitt
der Hülse
angrenzt, expandiert der Hülsenrändeleinfassungsbund
der Hülse,
da das Bolzenrändelteilstück 48 beginnt,
sich in die kleinere Durchmesserinnenfläche 36 der Hülse einzuarbeiten.
Sobald dies geschieht, arbeiten sich die Zähne 26 des Rändeleinfassungsbunds,
der auf der Außenfläche der
Hülse ausgebildet
ist, in den Rand 68 der Anschlussbohrung ein, wobei die
Hülse mit
der Schalttafel physisch verblockt und dadurch das Rotieren der
Hülse in
Bezug auf die Schalttafel verhindert wird. Da bei der Installation
der Drosselhebel den Bolzen weiter anzieht, wird der Bolzen an dessen
definierter Sollbruchstelle des Absatzhalses auseinander gebrochen,
wobei veranlasst wird, dass sich das Bolzenklemmlängenstück von dem
Bolzengewindeteil trennt.
-
Eine
typische Ausführungsform
eines blinden Erdungsbolzens gemäß der vorliegenden
Erfindung besteht aus einer Hülse,
die eine Gesamtlänge 70 von
etwa 0,27 Zoll [1 Zoll/Inch = 2,541 cm] aufweist. Der erste Hülsenabschnitt
besitzt einen Außendurchmesser 72 von
etwa 0,31 Zoll. Der zweite Hülsenabschnitt
hat einen Außendurchmesser 74 von
etwa 0,425 Zoll. Die größere Durchmesserinnenfläche 30 umfasst
einen Durchmesser 76 von etwa 0,29 Zoll und erstreckt sich
axial vom Ende des ersten Abschnitts zu einem Entfernungsabstand 78 von etwa
0,145 Zoll in Richtung des zweiten Abschnitts. Die Innenfläche verjüngt sich
dann längs
eines 45°-Winkels und
bildet eine kegelstumpfförmige
Fläche
aus, die eine Axialdistanz 80 von etwa 0,01 Zoll umspannt.
Die kleinere Durchmesserinnenfläche 36 weist
eine axiale Länge 82 von
etwa 0,11 Zoll auf und erstreckt sich vom Ende der kegelstumpfförmigen Fläche zum
Ende des zweiten Hülsenabschnitts.
Der Rändeleinfassungsbund 22,
der auf der Außenfläche des
ersten Hülsenabschnitts
ausgebildet ist, besitzt eine Breite 24 von etwa 0,045
Zoll und grenzt an den zweiten Hülsenabschnitt
an. Der Rändeleinfassungsbund
auf der Außenfläche des
ersten Hülsenabschnitts
umfasst etwa 50 scharfkantige Zähne,
die mit einem 53 Gradteilungs-Linearrändelwerkstück ausgebildet sind.
-
Wenngleich
die vorliegende Erfindung im Hinblick auf mehrere Ausführungsformen
beschrieben und veranschaulicht worden ist, ist davon auszugehen,
dass sie nicht auf diese eingeschränkt werden darf, da Änderungen
und Modifizierungen hierzu erfolgen können, die jedoch innerhalb
des vollen Schutzumfangs dieser Erfindung liegen, der nachstehend
in den Patentansprüchen
aufgeführt
ist.