DE69307028T2

DE69307028T2 - Einsatz, bestimmt für ein Element zur Verbindung einer elektrischen Anschlussklemme

Info

Publication number: DE69307028T2
Application number: DE69307028T
Authority: DE
Inventors: Alain Courtois; Jean-Pierre Huet
Original assignee: Dubuis SA
Current assignee: Dubuis SA
Priority date: 1992-06-19
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1997-06-12
Anticipated expiration: 2013-06-19
Also published as: FR2692632B1; DE69307028D1; EP0575259A1; EP0575259B1; FR2692632A1; ES2095599T3

Description

Die Erfindung betrifft einen Einsatz zum Einsetzen in ein wenigstens teilweise metallisches Element zum Befestigen einer elektrischen Anschlußklemme insbesondere im Steg einer Eisenbahnschiene, um beispielsweise einen Meßfühler anzubringen oder einen Massekontakt sicherzustellen ...
Für die vorgenannte Anwendung ist es bekannt, einen mit einem kegelstumpfförmigen Kopf versehenen Stift unter Kraftanwendung in ein Loch im Schienensteg einzutreiben, der mit einem mit Außengewinde versehenen Schaft versehen ist, wobei die Anschlußklemme auf diesem Schaft beispielsweise durch eine Schraubenmutter gehalten wird.
Es handelt sich in diesem Fall um ein Festklemmen eines kegelstumpfförmigen Teiles in einem zylindrischen Loch. Der Stift wird durch Schläge eingetrieben und es ist verständlich, daß dieses bekannte System unzulänglichkeiten aufweist.
Außer der Notwendigkeit, das damit zu versehene Element zu durchdringen und der Zugänglichkeit desselben von beiden Seiten (welche zweifellos im Falle des Steges einer Schiene im allgemeinen erfüllt ist), kann die Struktur der Schiene überdies durch die für das Anbringen von Stiften notwendigen Schläge geändert werden. Zudem sind die elektrischen Kontakte zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen nicht immer sehr gut.
Es sind auch bereits Einsätze erfunden worden, die jeweils von einem mit einem kegelstumpfförmigen Kopf und einem Fortsatz versehenen metallischen Stift und einem metallischen Ring mit einem Bund von äußerer zylindrischer Form gebildet werden, wobei die innere Bohrung wenigstens teilweise kegelstumpfförmig und der Kopf dazu bestimmt ist, in den Ring eingeführt zu werden, während die Gesamtanordnung in ein zylindrisches Loch, welches in dem mit ihr zu versehenen Element angebracht ist, einsetzbar ist.
Dies ist z. B. der Fall bei den Ausführungsformen gemäß GB-A- 214,139 oder auch gemäß US-A-1,748,532, US-A-2,248,845 und FR- A-5,602,430.
Der Bund soll sich an dem Element anlegen, welches damit zu versehen ist und die elektrische Anschlußklemme erhalten soll, es sei denn, daß er eine Einheit mit dieser bildet, wie in den drei letztgenannten Dokumenten, bei denen die Anschlußklemme, der Ring und sein Bund einstückig sind.
Das in dem damit zu versehenden Element angebrachte zylindrische Loch hat selbstverständlich einen Durchmesser, der zumindest gleich dem des Außendurchmessers des Ringes ist, wobei die Befestigung des Einsatzes durch Ausdehnung des Ringes bei Anwendung einer Eindringkraft erhalten wird, die auf den Stift ausgeübt wird.
Um die gewünschte Ausdehnung des Ringes zu erhalten, sind alle in den vorerwähnten Dokumenten beschriebenen Ringe in Längsrichtung geschlitzt.
Die Erfinder haben festgestellt, daß es möglich ist, einen solchen Einsatz erheblich zu verbessern, indem ein Ring vorgesehen wird, der keinen Schlitz aufweist.
Es ist überraschend, die Ausdehnung eines solchen Ringes zu erreichen, ohne daß es notwendig ist, diesen mit Schlitzen zu versehen, insbesondere wenn dieser wie hier einen Bund aufweist und es ist zweifellos diese Tatsache, welche bisher dazu geführt hat, daß immer geschlitzte Ringe erfunden wurden.
Es liegt auf der Hand, daß, wenn es darum geht, einen elektrischen Kontakt herzustellen, die miteinander in Berührung befindlichen Oberflächen dann bedeutender sind als bei geschlitzten Ringen. Außerdem verbessert ein nicht geschlitzter Ring die Dichtheit und vermeidet so die Korrosion, die eine Hauptschwierigkeit darstellt, wenn der Einsatz ungünstigen witterungseinflüssen ausgesetzt ist, wie dies bei Eisenbahnschienen der Fall ist.
Jedoch hat sich gezeigt, daß im Bereich des Bundes der Kontakt der Oberflächen zwischen dem Ring und der internen Oberfläche des Loches im Element nicht gut war, was zweifellos die Folge des Widerstandes des Bundes ist, der eine Ausdehnung des Materials des Ringes in diesem Bereich behindert. Statt auf einen schlitzlosen Ring zu verzichten, haben die Erfinder die Lösung dieses Problems mit einer Ausführungsform gesucht und gefunden, die durch die Merkmale des Anspruches 1 definiert ist und die dadurch bemerkenswert ist, daß, abgesehen vom Fehlen von Schlitzen, der Bund mit einer ringförmigen Auskehlung versehen ist, die in Höhe seiner Verbindung mit der äußeren zylindrischen Oberfläche des Ringes liegt und die sich nach außen erweitert.
Um eine Deformation des Bundes zu verhindern, ist die innere Bohrung des Ringes mit einem kegelstumpfförmigen Bereich versehen, der sich in Höhe des Bundes in eine zylindrische Bohrung fortsetzt.
Um eine Deformation des Bundes zu vermeiden, ist die Innenbohrung des Ringes mit einem kegelstumpfförmigen Bereich versehen, der sich in Höhe des Bundes in eine Zylinderbohrung fortsetzt.
Das verwendete Material hat durchaus einen Einfluß auf das Ergebnis und ein Material, dessen Streckbarkeit sich für den Ring eignet, ist rostfreier Stahl. Jedoch können auch andere streckbare Metalle entsprechend der Verwendung benutzt und sogar empfohlen werden wie Kupfer, Aluminium etc.; insbesondere besteht der Ring aus einer Kupferlegierung und ist auf wenigstens der Innenseite seiner Bohrung verzinnt.
Nach dem Einsetzen erhält man eine perfekte Haftfestigkeit zwischen den Stift und Ring bildenden Metallen, welche Tatsache es für elektrische Anwendungen interessant macht.
In allgemeiner Weise ist der Fortsatz des Stiftkopfes mit einem Anschlußmittel für ein Werkzeug versehen derart, daß die Anwendung einer Eindringkraft des Stiftes gewährleistet ist, indem eine Zugkraft auf den Fortsatz ausgeübt wird.
Somit verläuft mit Hilfe eines geeigneten Werkzeuges das Einsetzen besonders leicht und ohne jeglichen Schlag.
So ist z. B. der Fortsatz des Stiftkopfes mit einem Außengewinde versehen, welches die Befestigung des Werkzeuges ermöglicht, aber außerdem auch dazu dient, die Klemme zu befestigen.
Wenn es sich darum handelt, lediglich ein Mittel für das Werkzeug zum Einsetzen vorzusehen, kann man sich auch gut einen Fortsatz in Form einer mit Innengewinde versehenen Hülse, eine ringförmigen Rille usw. vorstellen.
Vorteilhafterweise sind der Stift und der Ring vor Gebrauch durch Ineinanderstecken und ein leichtes Verklemmen vormontiert, um das Einstecken der Gesamtanordnung zu erleichtern.
Es liegt auf der Hand, daß ein derartiger Einsatz vorteilhafterweise eingesetzt werden kann, wenn lediglich von einer Seite ein Zugang besteht, so daß es sich um eine dünne oder dicke Wand, um einen vollen Körper etc. handeln kann.
Im Falle der Verwendung an einer dünnen Wand ist die Länge des Ringes z. B. geringfügig größer als die Dicke der Wandung derart, daß der Einsatz die Wandung an der dem Fortsatz des Stiftes gegenüberliegenden Seite leicht überragt. So kann man unter anderem an dieser Seite eine gewisse Dichtheit gewährleisten. Dies ist allgemein der Fall bei Anwendung der Erfindung für die Befestigung einer Klemme am Steg einer Eisenbahnschiene, wobei jedoch klar ist, daß die Erfindung nicht auf diese Art der Anwendung beschränkt ist; vielmehr kann das mit dem Einsatz zu versehende Element der Teil eines Rahmens eines Fahrzeuges usw. sein.
Die Erfindung ist anhand der folgenden Beschreibung, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht, ohne weiteres zu verstehen. Es zeigen:
Fig. 1 eine aus zwei den Einsatz bildenden Teilen bestehende Gesamtanordnung vor ihrer Verwendung (der Ring ist im Schnitt dargestellt),
Fig. 2 den Stift gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt des Ringes der Fig. 1,
Fig. 4 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung nach dem Anbringen des Einsatzes in einem damit auszurüstenden Element,
Fig. 5 den Einsatz gemäß der Erfindung bei einer besonderen Anwendung,
Fig. 6 im Schema das Entfernen des Einsatzes.
Der Einsatz 1 gemäß der Erfindung wird von einem Stift 2, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, und einem Ring 3 aus einer Kupferlegierung oder einem anderen geeigneten Metall gebildet.
Der Stift 2 ist mit einem kegelstumpfförmigen Kopf 2a und einem Fortsatz 2b in Form eines zylindrischen Schaftes versehen, der ein Außengewinde aufweist.
Der Ring 3 weist einen ungeschlitzten rohrförmigen Teil 3a und einen Bund 3b auf.
Der rohrförmige Teil 3a ist außenseitig zylindrisch und mit einer im Bereich 3'a kegelstumpfförmigen inneren Bohrung versehen, die sich zu der dem Bund abgekehrten Seite öffnet und deren Konizität die gleiche ist wie die des Kopfes 2a des Stiftes 2. Die innere Oberfläche dieser Bohrung kann vorteilhafterweise mit einer elektrolytischen Beschichtung aus Zinn versehen sein, um das Gleiten des Stiftes zu erleichtern und/oder den elektrischen Kontakt und/oder einen Schutz gegen Korrosion zu verbessern.
Man kann weiterhin den Zeichnungen und insbesondere der Fig. 3 entnehmen, daß der kegelstumpfförmige Bereich 3'a der Bohrung des Ringes sich in einen zylindrischen Bereich 3"a in Höhe des Bundes 3b fortsetzt, während eine ringförmige Auskehlung 3c in Höhe der Verbindung des Bundes mit der äußeren zylindrischen Oberfläche des Ringes aus den bereits genannten Gründen, die im folgenden noch einmal angeführt werden, angebracht ist. Diese Auskehlung 3c, die somit im Bund angeordnet ist, weist z. B. eine Tiefe zwischen einem Viertel und der Hälfte der Dicke des Bundes auf, während, wie dies die Zeichnungen zeigen, die Auskehlung sich nach außen erweitert.
Bei dem dargestellten Beispiel ist der Einsatz 1 dazu bestimmt, in ein metallisches Element (Fig. 4 und 5), hier in Form eines ebenen und dünnen Wandteils, welches beispielsweise den Steg einer Eisenbahnschiene darstellt, eingesetzt zu werden.
Vor Gebrauch hat der Einsatz gemäß der Erfindung die in Fig. 1 dargestellte Form, wobei der Stift 1 bereits in den Ring 3 eingeführt und in diesem aufgrund der zusammenwirkenden kegelstumpfformigen Ausgestaltungen des Kopfes 2a und der Bohrung 3'a des Ringes 3 verkeilt ist.
Zum Einsetzen reicht es aus, die in Fig. 1 dargestellte Gesamtanordnung in ein im Element 4 angebrachtes zylindrisches Loch 5 (Fig. 4 und 5), dessen Durchmesser zumindest gleich dem des äußeren Durchmessers des rohrförmigen Bereiches 3a des Ringes 3 ist, einzuführen, wobei der Einsatz gemäß der Erfindung eine ausreichend große Toleranz bezüglich des Durchmessers dieses Loches ermöglicht.
Das vorstehend beschriebene Einführen erfolgt, bis der Bund 3b des Ringes am Element 4 anliegt.
Es genügt dann, eine Zugkraft auf den mit Gewinde versehenen Fortsatz 2d auszuüben, um eine Durchmesserausdehnung des Ringes 3 im Zuge des Eindringens des Stiftes zu bewirken.
Die auf den mit Gewinde versehenen Schaft 2b ausgeübte Zugkraft wird vorzugsweise mittels eines hydraulischen Werkzeuges bewirkt, welches beispielsweise mit einem Schieber versehen ist, in welchen der mit Gewinde versehene Schaft 2b eingeschraubt wird.
Die Elemente 2 und 3 nehmen dann die Form und die Positionen ein, die in den Fig. 4 und 5 dargestellt sind.
In dem dargestellten Beispiel ist der rohrförmige Bereich 3a des Ringes geringfügig länger als die Dicke des Elementes 4 derart, daß der Einsatz die andere Seite des Elementes leicht überragt und so das Loch, welches damit versehen ist, dicht verschließt.
Der zylindrische Bereich 3"a der Bohrung des Ringes verhindert jegliche Deformation des Bundes 3b, der gut am Element 4 anliegt. Außerdem ermöglicht die ringförmige Auskehlung 3c eine gute Ausdehnung des Ringes über seinen gesamten rohrförmigen Bereich bis in die Nähe des Bundes.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Anwendung dient der mit Gewinde versehene Schaft 2b zugleich auch als Befestigungsmittel für eine elektrische Anschlußklemme, die an dem Schaft zwischen Bund 3b des Ringes und einer Unterlegscheibe 7 befestigt ist, die durch eine Druckmutter arretiert ist, wobei beide aus rostfreiem Stahl bestehen (die Klemme 6 könnte jedoch auch mit dem Bund und dem Ring einstückig sein).
Es liegt auf der Hand, daß das Anziehen der Mutter 7 nur im Sinne einer Durchmesservergrößerung des Ringes wirken kann.
Für die in Betracht gezogene Anwendung ergibt sich auch, daß die konischen Formen des Stiftes und des Ringes, die zylindrischen Formen außen am Ring und innen in der Bohrung große elektrische Kontaktflächen gewährleisten. Der elektrische Strom könnte zudem durch den mit Gewinde versehenen Schaft 2b des Stiftes, aber auch durch die Druckmutter 8, die Unterlegscheibe 7 und den Bund 3b fließen, wobei letzterer durch seine Außenfläche einen guten Kontakt mit dem Klemmschuh 6 gewährleistet, während seine dem Element 4 zugekehrte Seite nicht den Hauptbereich des elektrischen Kontaktes im Hinblick auf den im allgemeinen schlechten Zustand der Oberfläche dieses Elementes darstellt, so daß die Auskehlung 3c in dieser Hinsicht keine Nachteile zur Folge hat.
Wie bereits erwähnt, kann für die Montage ein geeignetes Zugwerkzeug verwendet werden, jedoch kann das Anbringen der Mutter und eine zweckdienliche Klemmung unter Umständen ebenfalls in bestimmten Fällen ausreichen.
Damit der Bund 3b richtig am Element 4 zur Anlage kommt, kann man die Verwendung eines magnetischen Werkzeuges zum Anbringen in Erwägung ziehen, die das Werkzeug in Richtung auf das Element 4 zieht.
Falls erforderlich, ist es einfach, einen solchen Einsatz zu entfernen. Tatsächlich genügt es, nachdem der Stift 2 durch Schlagen auf seinen mit Gewinde versehenen Schaft 2b ausgestoßen worden ist, den Ring 3 mit Hilfe beispielsweise eines Werkzeuges des Typs "Durchtreiber" zu entfernen, wie es als Teil 9 in der Fig. 6 dargestellt ist, indem auf den Ring in einer Richtung Schläge ausgeübt werden, der der Richtung entgegengesetzt ist, in welcher Schläge auf den Gewindeschaft ausgeübt werden.
Im Gegensatz zu der dargestellten Ausführung liegt es, wie bereits gesagt, auf der Hand, daß ein Einsatz gemäß der Erfindung in ein dickeres Element eingeführt werden kann, bei welchem das Loch dieses Element nicht vollständig durchquert, beispielsweise für eine Befestigung im Fuß der Schiene.
Außerdem liegt auf der Hand, daß, wenngleich ein Klemmschuh beschrieben wird, der gegenüber dem Ring 3 ein besonderes Teil darstellt, dieser auch einstückig mit dem Ring und seinem Bund sein kann.

Claims

1. Einsatz (1) zum Einsetzen in ein Element (4) zur Befestigung einer elektrischen Anschlußklemme (6), der von einem mit einem kegelstumpfförmigen Kopf (2a) und einem Fortsatz (2b) versehenen Metallstift (2) und einem metallischen Ring (3) mit einem Bund (3b) von äußerer zylindrischer Form gebildet wird, dessen innere Bohrung wenigstens in einem Teilbereich (3'b) kegelstumpfförmig ist, wobei der Kopf in den Ring einführbar ist, während die Gesamtanordnung in ein zylindrisches Loch (5) einsteckbar ist, das in dem mit dem Einsatz zu versehenden Element (4) angeordnet ist, und der Einsatz dadurch gekennzeichnet ist, daß der Ring (3) nicht geschlitzt und sein Bund (3b) mit einer ringförmigen Auskehlung (3c) versehen ist, die in Höhe seiner Verbindung mit der äußeren zylindrischen Oberfläche des Ringes (3) vorgesehen ist und sich nach außen erweitert.

2. Einsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenbohrung des Ringes (3) einen kegelstumpfförmigen Bereich (3'a) aufweist, der in Höhe des Bundes (3b) durch eine Zylinderbohrung (3"a) verlängert ist.

3. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring aus einer Kupferlegierung besteht und auf wenigstens der Innenseite seiner Bohrung verzinnt ist.

4. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz (2b) des Stiftes (2a) mit einem Anschlußmittel für ein Werkzeug versehen ist derart, daß die Anwendung einer Eindringkraft des Stifts gewährleistet ist, indem eine Zugkraft auf den Fortsatz ausgeübt wird.

5. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stift (2) und Ring (3) vor Gebrauch durch Ineinanderstecken und eine leichte Klemmung vormontiert sind, um das Einstecken der Gesamtanordnung zu erleichtern.

6. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, der in einer Wandung (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Ringes (3) geringfügig größer als die Wanddicke (4) ist derart, daß der Einsatz die Wandung an der dem Fortsatz (2b) des Stiftes gegenüberliegenden Seite leicht überragt.

7. Einsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, der im Steg (4) einer Eisenbahnschiene angeordnet ist, wobei der Fortsatz (2b) mit einem Außengewinde versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Außengewinde versehene Fortsatz (2b) zusammen mit einer Mutter (8) als Befestigungsmittel für die elektrische Anschlußklemme (6) dient.