DE602006000766T2

DE602006000766T2 - Abtrennbare Montageeinrichtung mit einer Schraube für ein elektrisches Gerät

Info

Publication number: DE602006000766T2
Application number: DE602006000766T
Authority: DE
Inventors: Laurent Schneider El Chaumette; Laurent Schneider El Aureyre
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: US20060171774A1; DE602006000766D1; DK1686272T3; EP1686272A1; ATE390571T1; PL1686272T3; CN100557252C; FR2881485B1; ES2301149T3; EP1686272B1; CN1815045A; FR2881485A1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Schraubmontagevorrichtung mit Anziehmomentbegrenzung, welche Vorrichtung eine Schraube mit einem Schraubenkopf und einem Gewindestift, durch die eine geometrische Bezugsachse definiert wird, sowie einen abtrennbaren einstückigen Eindrehzapfen umfasst, der einen Eindrehkopf mit einem Angriffsprofil, ein Übertragungsprofil, das dazu dient, mit dem Schraubenkopf zusammenzuwirken, sowie eine Sollbruchstelle aufweist. Auf den Eindrehzapfen und den Schraubenkopf ist eine Isolierstoffhülse aufgepresst. Die Hülse umfasst erste Verbindungsmittel zur Verbindung des Eindrehkopfes mit dem Übertragungsprofil sowie zweite Verbindungsmittel zur Verbindung des Schraubenkopfes mit dem Übertragungsprofil. Die genannten zweiten Verbindungsmittel umfassen einen ersten Abschnitt, der drehwirksam mit dem Eindrehkopf verbunden ist, einen zweiten Abschnitt, der drehwirksam mit dem Schraubenkopf verbunden ist, sowie einen dritten, aufbrechbaren Zwischenabschnitt.
STAND DER TECHNIK
In zahlreichen Patentschriften ( GB898026 , FR2593572 , FR2791404 ) werden Montagevorrichtungen mit trennbaren Schrauben beschrieben, die eine Begrenzung des Anziehmoments beim Zusammenbau von zwei Teilen erlauben.
Eine der bestehenden Lösungen, nämlich die von der Anmelderin in der Druckschrift FR2840373 vorgeschlagene Lösung beschreibt eine Montagevorrichtung mit einer Schraube 10 und einem einstückigen Eindrehzapfen 12, bei der das Anziehen der Schraube 10 mit einem voreingestellten, genauen und hohen Anziehmoment erfolgen kann und muss. Diese Lösung eignet sich besonders für elektrische Anwendungen, da bestimmte Teile der Vorrichtung mit Hilfe einer Isolierstoffhülse 14 elektrisch isoliert sind.
Die Isolierstoffhülse 14 ist durch Heißpressen auf den Metallteilen 12, 24 aufgebracht.
Die Verwendung der aufgepressten Isolierstoffhülse 14 kann jedoch mit einigen Nachteilen behaftet sein. Der durch das Heißpressen aufgebrachte Isolierstoff kann nämlich zwischen die Metallteile 12, 14 eindringen und ein Verkleben derselben zur Folge haben. Dies kann dazu führen, dass nach dem Anziehen der Schraube eine große Kraft zum Abtrennen des Eindrehzapfens 12 erforderlich ist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der Lösungen nach dem bisherigen Stand der Technik zu beheben und eine Montagevorrichtung vorzuschlagen, die ein voreingestelltes, hohes und genaues Anziehmoment erfordert, und die nach dem Anziehen der Schraube einfach abgetrennt werden kann.
Die erfindungsgemäße Montagevorrichtung weist an der Oberseite des Schraubenkopfes einen radialen Versatz zwischen der Innenwand der Hülse und der Innenwand des Angriffsprofils auf, so dass sich der Zwischenschaft auf einer Schulter abstützt, die durch einen Teil der Oberseite des Schraubenkopfes gebildet wird.
Die Schulter bildet vorzugsweise mit der geometrischen Bezugsachse einen Winkel α von etwa 90 Grad.
Nach einer besonderen Ausgestaltung weist die Schulter eine konische Form mit einem Winkel α zwischen 20 und 90 Grad zur geometrischen Bezugsachse auf.
Nach einer zweiten besondern Ausgestaltung weist die Schulter eine gekrümmte Form mit einem kreisbogen- oder parabelförmigen Abschnitt auf.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine Montagevorrichtung nach einer bekannten Ausgestaltung im Axialschnitt,
2 eine Montagevorrichtung nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung im Axialschnitt,
3 und 4 schematische Ansichten von erfindungsgemäßen Ausgestaltungen der Montagevorrichtung aus 2 im Axialschnitt.
GENAUE BESCHREIBUNG EINER AUSGESTALTUNG DER ERFINDUNG
2 zeigt eine Montagevorrichtung nach einer Ausgestaltung der Erfindung vor der Montage, welche Vorrichtung als Übereinanderanordnung einer Metallschraube 10, eines ebenfalls metallischen, einstückigen Eindrehzapfens 12 und einer Isolierstoffhülse 14 ausgebildet ist, die den Eindrehzapfen 12 und den Kopf 24 der Schraube 10 umschließt, wobei die genannten Teile eine gemeinsame geometrische Bezugsachse 20 aufweisen. Die Schraube 10 besteht aus einem Gewindestift 22 mit einer Schraubachse 20 und einem Zylinderkopf 24 mit einem Angriffsprofil 26. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist das Angriffsprofil 26 beispielsweise als Sechskant-Hohlprofil ausgebildet. Der Umfang 28 des Zylinderkopfes 24 ist gerändelt. Der Eindrehzapfen 12 umfasst einen Zylinderkopf 30 mit einem dem Profil des Schraubenkopfes 24 entsprechenden Angriffsprofil 32, einen Zwischenschaft 34 und ein in das Angriffsprofil 26 des Schraubenkopfes 24 eingreifendes Ende 36. Dieses positive Ende 36 mit Sechskantquerschnitt ist an die Form des Innensechskant-Angriffsprofils 26 angepasst.
Eine technisch als Einkerbung ausgeführte Sollbruchnut 38 ist zwischen den beiden Enden des Zwischenschafts 34 ausgebildet und teilt den Zapfen 12 in einen oberen Teil mit dem Kopf 30 und einen unteren Teil mit dem Sechkantende 36. Zwischen der Nut 38 und dem Sechskantende 36 ist eine radial umlaufende Kehle 40 ausgebildet. Zwischen dem Kopf 30 und der Nut 38 ist ein Schaftabschnitt mit gerändelter Oberfläche 42 ausgebildet.
Die Isolierstoffhülse 14 ist auf den Eindrehzapfen 12 und den Schraubenkopf 24 aufgepresst, derart dass das Sechskant-Hohlprofil 32 des Eindrehkopfes 30 des Zapfens 12 zugänglich bleibt. Die Hülse bildet einen den Zapfen 12 umschließende Umhüllung 47 sowie eine den Schraubenkopf 24 abdeckende Kappe 48. Der Gewindeschaft 22 der Schraube sowie die durch die Unterseite des Schraubenkopfes 24 gebildete Schulter 44 werden dabei nicht abgedeckt. Eine direkt oberhalb des Schraubenkopfes 24 ausgebildete radial umlaufende Sollbruchkerbe 50 trennt die Umhüllung 47 und die Kappe 48. Die am Schraubenkopf und am Zwischenschaft des Eindrehzapfens ausgebildeten gerändelten Abschnitte 28, 42 bilden Bereiche, in denen die Hülse 14 und die Schraube 10 einerseits bzw. die Hülse 14 und der obere Teil des Zapfens 12 andererseits innig miteinander verbunden sind. Beim Aufpressen der Hülse 14 wird im Bereich der Kehle 40 eine nach innen ragende Rippe 46 gebildet. Auf diese Weise bilden der gerändelte Bereich 42, die Umhüllung 47 der Hülse 14 sowie die in die Kehle 40 hineinragende Rippe 46 erste, in Bezug zur Achse 20 translationswirksame Verbindungsmittel zwischen dem Eindrehkopf 30 und dem Sechskantende 36. Des weiteren bilden der gerändelte Abschnitt 28, die Kappe 48, die Kerbe 50, die Umhüllung 47 der Hülse 14 sowie die in die Kehle 40 ragende Rippe 46 zweite translationswirksame Verbindungsmittel.
Die genannten Merkmale sind in der Patentschrift FR2840373 der Anmelderin angegeben und die entsprechenden Beschreibungsteile werden nachfolgend informationshalber wiedergegeben.
An der Oberseite des Schraubenkopfes 24 ist ein radialer Versatz zwischen der Innenwand der Hülse 47 und der Innenwand des Angriffsprofils 26 ausgebildet. Aufgrund dieses Versatzes stützt sich der Zwischenschaft 34 auf einer Schulter 100 ab, die durch einen Teil der Oberseite des Schraubenkopfes 24 gebildet wird.
Nach der vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung bildet der Absatz 100 mit der geometrischen Bezugsachse einen Winkel α von annähernd 90 Grad.
Dadurch ergibt sich eine versetzte Lage der Hülse 47 zum Angriffsprofil 26 in einer senkrecht zur Bezugsachse 20 stehenden Ebene. Durch diese Anordnung wird beim Aufpressen der Hülse 47 auf den Eindrehzapfen 12 und den Schraubenkopf 24 die Gefahr des Eindringens oder Einfließens von geschmolzenem Material in das Angriffsprofil 26 erheblich vermindert. Solchermaßen eingedrungenes Material führt sonst zu einem Festkleben des Endes 36 des Zwischenschafts 34 im Inneren des Schraubenkopfes 24.
Darüber hinaus sind bei dieser geometrischen Anordnung die zum Abziehen des Eindrehzapfens 12 erforderlichen Kräfte um einen Faktor > 10 geringer.
Zum Einbau der Schraube 10 wird die einstückige Montagevorrichtung in die Eindrehstellung gebracht und anschließend ein Sechskantschlüssel in den Kopf 30 des Eindrehzapfens eingesetzt, um die Vorrichtung in Richtung der Achse 20 einzudrehen. Das Anziehmoment wird dabei fast vollständig über den Zwischenschaft 34 auf den Schraubenkopf 24 übertragen und die Hülse 14 praktisch nicht belastet. Nach Erreichen der Anschlagposition der Schraube 10 muss der Bediener noch ein zusätzliches Drehmoment aufbringen, um den Zwischenschaft 34 im Bereich der Sollbruchstelle 38 aufzubrechen. Dieses Bruchmoment ist so bemessen, dass es dem gewünschten Anziehmoment der Schraube 10 in der Montagestellung entspricht. Nach dem Bruch der Nut 38 bleibt der Zapfen über die Hülse 14 mit dem Schraubenkopf 24 verbunden. Da das Ende der Hülse 14 anschließend noch über den gerändelten Bereich 28 mit dem Schraubenkopf 24 verbunden ist, reicht ein auf den Eindrehkopf 30 ausgeübtes und im gerändelten Bereich 42 auf die Hülse 14 übertragenes kleines Drehmoment aus, um den Bruch der Hülse 14 im Bereich der Kerbe 50 zu bewirken. Dadurch kommt es zur Trennung der Montagevorrichtung in zwei Teile, d. h. die Schraube 10 mit ihrem durch die Hülsenkappe 48 isolierten Kopf 26 einerseits sowie die aus dem Zapfen 12 und dem oberen Abschnitt der Hülse 14 bestehende Teilanordnung andererseits. Diese Teilanordnung weist über den größten Teil ihres Umfangs eine zylindrische Isolieroberfläche auf, so dass bei unbeabsichtigtem Zurücklassen der Anordnung jegliche Gefahr eines Kurzschlusses ausgeschlossen ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Anordnung ein genaues, dem Bruchmoment der Nut entsprechendes Anziehmoment der Schraube erfordert, da der einstückige Zusammenhalt der Vorrichtung aufrecht erhalten bleibt und aufgrund der Abmessungen des Zapfens alle weiteren, nach dem Eindrehen der Schraube vorgesehenen Montageschritte verhindert werden, solange die Nut und die Hülse nicht aufgebrochen sind. Darüber hinaus ist eine Außerkraftsetzung des Drehmomentbegrenzers nicht möglich, da die Schraube 10 keine Angriffsfläche bietet, solange sie mit dem Zapfen 12 verbunden ist, so dass ein Anziehen der Schraube 10 mit einer das Bruchmoment über steigenden Kraft ausgeschlossen ist. Der Bruch im Bereich der Kerbe 50 erlaubt schließlich über eine vom Sechskantende 36 freigegebene Öffnung 52 den Zugang zum Innensechskantprofil des Schraubenkopfes, so dass die Schraube 10 bei Bedarf herausgedreht werden kann. Das Ausbauwerkzeug kann mit dem Einbauwerkzeug identisch sein, da das Angriffsprofil 26 des Schraubenkopfes mit dem Angriffsprofil 32 des Zapfens übereinstimmt.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist der radiale Versatz zwischen der Innenwand der Hülse 47 und der Innenwand des Angriffsprofils 26 als konische Schulter 100 mit einem Winkel α von 20 bis 90 Grad zur geometrischen Bezugsachse 20 ausgebildet.
Nach einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist der radiale Versatz zwischen der Innenwand der Hülse 47 und der Innenwand des Angriffsprofils 26 als gekrümmte Schulter 100 mit einem kreisbogen- oder parabelförmigen Abschnitt ausgebildet.

Claims

Schraubmontagevorrichtung mit Anziehmomentbegrenzung, welche Vorrichtung eine Schraube (10) mit einem Schraubenkopf (24) und einem Gewindestift (22), durch die eine geometrische Bezugsachse (20) definiert wird, einen abtrennbaren einstückigen Eindrehzapfen (12), der einen Eindrehkopf (30) mit einem Angriffsprofil (32) aufweist, ein Übertragungsprofil (36), das dazu dient, mit dem Schraubenkopf (24) und einer Sollbruchstelle (38) zusammenzuwirken, sowie eine durch Heißpressen auf dem Eindrehzapfen (12) und dem Schraubenkopf (24) aufgebrachte Isolierstoffhülse (14) mit ersten Verbindungsmitteln (42, 46) zur Verbindung des Eindrehkopfes (32) und des Übertragungsprofils (36) sowie mit zweiten Verbindungsmitteln (28, 46) zur Verbindung des Schraubenkopfes (24) und des Übertragungsprofils (36) umfasst, wobei die zweiten Verbindungsmittel einen ersten Abschnitt (47), der drehwirksam mit dem Eindrehkopf (30) verbunden ist, einen zweiten Abschnitt (48), der drehwirksam mit dem Schraubenkopf (24) verbunden ist, und einen dritten, aufbrechbaren Zwischenabschnitt (50) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung an der Oberseite des Schraubenkopfes (24) einen radialen Versatz zwischen der Innenwand der Hülse (47) und der Innenwand des Angriffsprofils (26) aufweist, wobei sich der Zwischenschaft (34) auf einer Schulter abstützt, die durch einen Teil der Oberseite des Schraubenkopfes (24) gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (100) mit der geometrischen Bezugsachse (20) einen Winkel (α) von annähernd 90 Grad bildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (100) eine konische Form mit einem Winkel zwischen 20 und 90 Grad zur geometrischen Bezugsachse (20) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schulter (100) eine gekrümmte Form mit einem kreisbogen- oder parabelförmigen Abschnitt aufweist.