EP0420060B1 - Kontaktschraube - Google Patents

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EP0420060B1
EP0420060B1 EP90118192A EP90118192A EP0420060B1 EP 0420060 B1 EP0420060 B1 EP 0420060B1 EP 90118192 A EP90118192 A EP 90118192A EP 90118192 A EP90118192 A EP 90118192A EP 0420060 B1 EP0420060 B1 EP 0420060B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
contact screw
hollow body
screw according
head section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP90118192A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0420060A1 (de
Inventor
Georg Czernek
Georg Demmel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arcus Elektrotechnik Alois Schiffmann GmbH
Original Assignee
Arcus Elektrotechnik Alois Schiffmann GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arcus Elektrotechnik Alois Schiffmann GmbH filed Critical Arcus Elektrotechnik Alois Schiffmann GmbH
Publication of EP0420060A1 publication Critical patent/EP0420060A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0420060B1 publication Critical patent/EP0420060B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/24—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands
    • H01R4/2475—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members penetrating the insulation being actuated by screws, nuts or bolts
    • H01R4/2483—Connections using contact members penetrating or cutting insulation or cable strands the contact members penetrating the insulation being actuated by screws, nuts or bolts penetrating the area under the screw tip

Definitions

  • the invention relates to a contact screw for contacting insulated lines or cables in a clamp according to the preamble of patent claim 1.
  • contact screws For isolated cable conductors, contact screws have been used for many years, which are provided with milling devices on their end faces assigned to the conductor, which are slot-shaped (DE-C-11 68 518, DE-A-24 38 003) or similar to end mills ( GB-A-6146) can be formed.
  • a contact screw is known from DE-U-88 07 168, in which the milling device has a relatively complicated shape with cutting edges, a special shape being proposed for clearing off the insulating material that has been lifted off. In any case, edges are provided in the known arrangements, which form cutting edges. As soon as the screws hit the conductor insulation when tightening, these cutting edges scrape off this insulation. The removed material is, depending on the design of the end face of the contact screw, either received in the slots provided there or laterally cleared away. The contact screw is screwed in until the insulation on the face of the contact screw is completely removed and the face has contact with the conductor surface.
  • the screws are generally tightened a few turns, material being removed from the conductor until a circular contact surface equivalent to the screw diameter has been worked out in the conductor.
  • the surface of conductors with round or sector-shaped cross sections at the contact point is adapted to the shape of the screw end with loss of cross section.
  • the known contact screws are particularly suitable for power cables in the cross-sectional area of approximately 50-240 mm 2 . Conductors with smaller cross sections are damaged too much by the known arrangements.
  • a connector for insulated conductors is known, the aim being to connect a pair of conductors to a contact screw in a so-called luster terminal, the conductors being arranged next to one another in the longitudinal direction.
  • the contact screw serves as a contact bridge between the two conductors of the respective pair.
  • the respective contact screw is equipped there with an annular cutting element which is formed with sharp edges and tapered to cut through the insulation of the respective conductors and in this way to make an electrical contact.
  • the cutting element is supported from the beginning in both the radial direction and in the axial direction, with the result that the cutting element cannot be radially deflected to the outside. Rather, the support of the embedded cutting element helps to support the cutting process, the cutting element cutting into the respective conductors to a considerable extent and being able to damage them considerably.
  • the cutting element is cylindrical and arranged perpendicular to the respective conductors, tapering to a sharp edge at the outer end.
  • the cutting element cuts there vertically from above into the respective conductor, penetrates the insulation and then cuts further into the material of the actual conductor. Cutting through the individual conductor is practically unavoidable, especially when the conductor is designed as a strand in the manner shown. Even if the conductor is made of solid material, the pointed and sharp-edged cutting elements can damage the conductor considerably.
  • the invention has for its object to improve a contact screw of the type mentioned in such a way that the weakening and deformation of the conductor material, in particular with low conductor cross-sections or multi-wire conductors, is reduced while maintaining proper and reliable contacting.
  • the contact screw With the contact screw according to the invention, single or multi-wire insulated lines and cables can be contacted primarily in the cross-sectional area of approximately 2.5-50 mm 2 without the conductors being damaged or their cross-sections being reduced.
  • the face of the contact screw facing the conductor consists of an annular surface, such as is present at the end of a hollow truncated cone
  • the circular ring can also be replaced by another rotationally symmetrical body, e.g. B. a pipe socket, if its diameter tapers or widens towards the side facing away from the conductor.
  • the taper or widening need not be linear, as is the case with a truncated cone.
  • an undercut is provided so that when the circular ring is pressed against the conductor by tightening the screw, the forces acting have a component acting in the radial direction, so that a deformation of the hollow body, in particular its front annular surface, preferably takes place in the sense of an expansion.
  • the deformation increases the cross-sectional area at the front end of the contact screw, so that a contact cross-section which corresponds essentially to the previously known contact screws is produced in the final assembly state.
  • the diameter of the rotationally symmetrical body preferably tapers toward the side facing away from the conductor.
  • the hollow truncated cone merges in the area of its smaller diameter on the outer surface by rounding off into the threaded section, the machining, the dimensioning and the choice of material for the head section being carried out in such a way that deformation of the hollow body is ensured without tearing.
  • a recess or bore is provided in the interior of the truncated cone, which extends at least over a certain length into the threaded section. This recess is used to hold cleared insulating material.
  • the end face of the contact screw facing away from the contact side can be designed with an internal hexagon or a hexagonal head to form the engagement part, which can optionally also consist of another material.
  • the tightening torque can be limited by appropriate devices. For this purpose, it is possible to provide predetermined breaking points between the engagement part and the threaded section.
  • the threaded section is preferably designed as a fine thread. This makes it possible to tighten the contact screw "sensitively", whereby, as indicated above, the hollow body expands, so that the contact surface increases by four to eight times in the course of tightening, depending on the given dimensions, and the contact screw in the final stage of Assembly becomes a pure cuttingless pressure screw.
  • the contacted conductor is deformed by the screw in such a way that an affinity arises between the end face shape of the screw and the conductor surface.
  • the conductor cross-section is retained.
  • the contact screw according to the invention is assembled, there are also no sharp-edged notches at which the conductor material would tear in the event of a later deformation (bending) due to the notch effect. Due to the design according to the invention, the electrical contact can be produced even at a relatively low tightening torque, so that conductors with small conductor cross sections no longer bend, twist or shear off.
  • the embodiment of a contact screw shown here comprises a threaded section 30 which has a head section 10 at one end and an engagement part 35 at its other end.
  • the engagement part 35 is designed as a hexagon socket.
  • the threaded section 30 is a DIN / ISO fine thread.
  • the head section 10 is rotationally symmetrical about its longitudinal axis X and comprises a hollow body 11 which, starting from the threaded section 30, has the shape of a funnel or truncated cone expanded.
  • the wall thickness is essentially constant, the inside diameter D1 and the outside diameter D2 changing in the same direction (cf. FIG. 3).
  • the hollow body 11 At its front end, the hollow body 11 has a smooth end edge 12.
  • the outer lateral surface 14 of the hollow body 11 merges into the threaded section 30 over a radius 20, so that the outer lateral surface 14 forms an undercut 17.
  • the threaded portion 30 is at its end facing the hollow body 11, starting from the radius 20, initially flat and then turned with a chamfer, so that a support surface 18 is formed.
  • a force K When assembling the embodiment of the contact screw shown here, the action of a force K first pushes the front edge 12 through an insulating material 8 (see FIG. 7) through the force acting perpendicularly and tangentially (to the annular end edge 12) on the insulating material 8 until the end edge 12 meets the conductor material 9.
  • the force component KR occurring in this case (see FIG. 3) spreads the hollow body 11 made of ductile material (preferably made of electrolytic copper, possibly tinned) as indicated in FIGS. 4 and 7.
  • the insulating material is pressed outwards, on the other hand, a plug 7 of insulating material 8 is received in the receiving cavity 16.
  • the deformation of the hollow body 11 is complete when its outer lateral surface 14 bears against the support surface 18 on the threaded section 30.
  • the inner circumferential surface 13 of the hollow body 11 then forms the contact surface with the conductor 9.
  • the shape of the contact screw described with reference to FIGS. 1 to 7 is such that it can be carried out on an automatic lathe in relatively few operations (apart from the shaping of the hexagon socket).
  • the second preferred embodiment of the invention shown in section in FIG. 8 differs from the first embodiment in that the hollow body 11 widens toward the threaded portion 30.
  • the insulating material 8 bounded by the end edge 12 is pressed inward into the receiving cavity 16, while the insulating material adjacent to the outer lateral surface 14 is pressed radially outward.
  • the receiving cavity 16 is open towards the top, toward the hexagon socket.
  • the head section 10 and the threaded section 30 are in two pieces, optionally made of different materials.
  • the head section 10 is pressed into a corresponding bore in the threaded section 30 so that there is a torsionally stable connection.
  • the bore for inserting the head section 10 is designed such that a recess 34 remains between the hexagon socket surfaces 33 and the upper end of the head section 10. This ensures that when the tool is inserted into the engagement part 35, the effective cross section between the hexagon socket surfaces 33 and the tool (not shown) is defined essentially independently of its end edge. With appropriate dimensioning and choice of material, it is thus possible to precisely predetermine the torque, which, when exceeded, expands the hexagon socket.
  • the inner circumferential surface 13 of the head section 10, which is in the final connection state with the conductor 9 in intimate connection, is provided with increases and decreases in the form of knurling 19. This results in an even better connection between the outer surface 13 and the conductor 9.
  • the third embodiment of the invention shown in FIG. 10 differs from that according to FIG. 9 in that the head part 10, viewed from the threaded section 30, initially has a diverging and then a converging section. As in the embodiment according to FIG. 8, the receiving cavity 16 is continuous.
  • the head part 10, as in the embodiment according to FIG. 8, is initially designed to converge towards the front edge 12 and then diverges again, so that the function during assembly is similar to that in the embodiment according to FIGS 1 to 7, but in the final phase of the deformation the cavity 16 with respect to the conductor 9 is essentially closed with the plug 7 being lifted off. This can lead to a further increase in the contact area.
  • the head part 10 is designed as described in the first embodiment.
  • the threaded part 30 has at its end opposite the head part 10 a flat 39 (or an end square or the like).
  • the engagement part 35 is placed, which at a preferred embodiment consists of plastic. In the latter case, the engagement part 35 is extruded onto the threaded part 30.
  • the engagement part 35 has a base 40 which represents the connection to the threaded section 30.
  • the base 40 merges into an auxiliary hexagon 38, from which the engagement part 35 tapers conically to a predetermined breaking point 37.
  • a hexagonal head 36 is then molded onto the predetermined breaking point 37.
  • the engagement part 35 has a concentric recess or bore 41 over its entire length.

Landscapes

  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)
  • Contacts (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kontaktschraube zum Kontaktieren von isolierten Leitungen oder Kabeln in einer Klemm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Für isolierte Kabelleiter sind seit vielen Jahren Kontaktschrauben im Einsatz, die an ihren dem Leiter zugeordneten Stirnseiten mit Einrichtungen zum Fräsen versehen sind, die schlitzförmig (DE-C-11 68 518, DE-A-24 38 003) oder ähnlich wie bei Fingerfräsern (GB-A-6146) ausgebildet sein können. Aus der DE-U-88 07 168 ist eine Kontaktschraube bekannt, bei welcher die Fräseinrichtung eine relativ komplizierte Form mit Schneiden aufweist, wobei zum Abräumen von abgehobenem Isoliermaterial eine besondere Formgebung vorgeschlagen wird. In jedem Fall sind bei den bekannten Anordnungen Kanten vorgesehen, die Schneiden bilden. Diese Schneiden schaben, sobald die Schrauben beim Festdrehen auf die Leiterisolierung treffen, diese Isolierung ab. Das abgenommene Material wird, je nach Ausbildung der Stirnseite der Kontaktschraube, entweder in den dort vorgesehenen Schlitzen aufgenommen oder seitlich fortgeräumt. Die Kontaktschraube wird soweit eingedreht, bis die Isolierung an der Stirnseite der Kontaktschraube vollständig fortgenommen ist und die Stirnseite mit der Leiteroberfläche Kontakt hat.
  • Zur Erlangung einer möglichst großen, vollkontaktierten Fläche werden die Schrauben in der Regel einige Umdrehungen weiter angezogen, wobei solange Material vom Leiter abgetragen wird, bis im Leiter eine kreisförmige Kontaktfläche äquivalent zum Schraubendurchmesser ausgearbeitet ist. Dabei wird die Oberfläche von Leitern mit runden oder sektorförmigen Querschnitten an der Kontaktstelle der Form des Schraubenendes unter Querschnittsverlust angepaßt.
  • Die bekannten Kontaktschrauben eignen sich insbesondere für Starkstromkabel im Querschnittsbereich von ca. 50 - 240 mm2. Leiter mit geringeren Querschnitten werden durch die bekannten Anordnungen zu stark beschädigt.
  • Der beim Festschrauben auftretende relativ hohe Druck auf den Leiter ist einerseits willkommen, da durch ihn der zumeist in einem Klemmkörper gefaßte Leiter gleichzeitig in das mit Kontaktschneiden oder anderen Mitteln zum Forträumen der Isolierung ausgestattete Klemmbett hineingedrückt wird. Andererseits aber sind die aufgrund des geforderten niedrigen spezifischen Widerstands aus weichem Material gefertigten Leiter mit geringen Querschnitten nicht in der Lage, dem Druck standzuhalten. Sie werden abgeschert, eingekerbt, weichen seitlich aus oder drehen sich mit der Schraube mit. Bei Leitern mit großen Querschnitten, die als Litzen ausgeführt sind, werden die einzelnen Drähte leicht auseinandergedrückt oder, wie bei den zuvor beschriebenen dünnen Einzelleitern, abgeschert, so daß keine Zwerlässige Kontaktverbindung mehr erzielbar ist.
  • Aus der US-A-3 487 354 ist ein Verbinder für isolierte Leiter bekannt, wobei es darum geht, in einer sog. Lüsterklemme jeweils ein Paar von Leitern mit einer Kontaktschraube zu verbinden, wobei die Leiter in Längsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Die Kontaktschraube dient dabei als Kontaktbrücke zwischen den beiden Leitern des jeweiligen Paares. Die jeweilige Kontaktschraube ist dort mit einem ringförmigen Schneidelement ausgerüstet, das scharfkantig und spitz zulaufend ausgebildet ist, um die Isolierung der jeweiligen Leiter zu durchschneiden und auf diese Weise einen elektrischen Kontakt herzustellen.
  • Bei einer ersten Ausführungsform gemäß der US-A-3 487 354 ist das Schneidelement von Anfang an sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung abgestützt, mit der Folge, daß ein Ausweichen des Schneidelementes radial nach außen weder vorgesehen noch möglich ist. Die Abstützung des eingebetteten Schneidelementes trägt vielmehr dazu bei, den Schneidvorgang zu unterstützen, wobei das Schneidelement in beträchtlichem Maße in die jeweiligen Leiter hineinschneidet und diese erheblich beschädigen kann.
  • Bei einer zweiten Ausführungsform gemäß der US-A-3 487 354 ist das Schneidelement zylinderförmig ausgebildet und senkrecht zu den jeweiligen Leitern angeordnet, wobei es an dem äußeren Ende scharfkantig spitz zuläuft. Das Schneidelement schneidet dort senkrecht von oben in die jeweiligen Leiter hinein, durchdringt die Isolierung und schneidet dann weiter in das Material des eigentlichen Leiters hinein. Ein Durchschneiden des einzelnen Leiters ist praktisch unvermeidlich, insbesondere dann, wenn der Leiter in der dargestellten Weise als Litze ausgebildet ist. Auch wenn der Leiter aus massivem Material besteht, können die spitz und scharfkantig zulaufenden Schneidelemente die Leiter beträchtlich beschädigen.
  • Aufgrund der gewählten Konstruktion der Schneidelemente an den Kontaktschrauben gemäß der US-A-3 487 354 ist ein seitliches Ausweichen oder Verformen der Schneidelemente weder vorgesehen noch möglich. Ferner sind aufgrund der spitz zulaufenden, scharfkantigen Konfiguration der Schneidelemente erhebliche Übergangswiderstände an den Kontaktschrauben zu erwarten, welche entsprechend hohe Spannungsabfälle und Erwärmungen der Anordnung mit sich bringen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktschraube der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß unter Beibehaltung einer ordnungsgemäßen und zuverlässigen Kontaktierung die Schwächung und Deformierung des Leitermaterials, insbesondere bei niedrigen Leiterquerschnitten oder mehrdrähtigen Leitern, verringert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kontaktschraube sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Mit der erfindungsgemäßen Kontaktschraube können ein- oder mehrdrähtige isolierte Leitungen und Kabel vornehmlich im Querschnittsbereich von ca. 2,5 - 50 mm2 kontaktiert werden, ohne daß dabei die Leiter geschädigt oder deren Querschnitte verringert werden. Die dem Leiter zugewandte Stirnseite der Kontaktschraube besteht aus einer kreisringförmigen Fläche, wie sie beispielsweise am Ende eines hohlen Kegelstumpfes vorhanden
  • ist. Der Kreisring kann aber statt durch einen Kegelstumpf auch durch einen anderen rotationssymmetrischen Körper, z. B. einen Rohrstutzen gebildet werden, sofern sich sein Durchmesser zu der vom Leiter abgewandten Seite hin verjüngt oder verbreitert. Die Verjüngung oder Verbreiterung braucht dabei nicht linear zu sein, wie dies bei einem Kegelstumpf der Fall ist.
  • Wesentlich ist aber bei der erfindungsgemäßen Kontaktschraube, daß eine Hinterschneidung vorgesehen ist, so daß beim Andrücken des Kreisringes gegen den Leiter durch Anziehen der Schraube die wirkenden Kräfte eine in Radialrichtung wirkende Komponente aufweisen, so daß eine Verformung des Hohlkörpers, insbesondere seiner vorderen kreisringförmigen Fläche, vorzugsweise im Sinne einer Aufweitung stattfindet. Dadurch wird nämlich gewährleistet, daß bei einer geringen, auf den Leiter wirkenden Kraft eine hohe Flächenpressung zwischen der kreisringförmigen Stirnfläche und der Isolierung stattfindet, so daß diese durchgedrückt oder durchgeschnitten wird, wobei durch die nachfolgende Verformung bei Auftreffen der kreisringförmigen Fläche auf den gegenüber der Isolierung härteren Leiter die Isolierung fortgeräumt wird. Gleichzeitig wird durch die Verformung die Querschnittsfläche am Vorderende der Kontaktschraube vergrößert, so daß im endgültigen Montagezustand ein im wesentlichen den bisher bekannten Kontaktschrauben entsprechender Kontaktquerschnitt entsteht. Vorzugsweise verjüngt sich der Durchmesser des rotationssymmetrischen Körpers zu der vom Leiter abgewandten Seite hin. Der hohle Kegelstumpf geht im Bereich seines kleineren Durchmessers an der Außenfläche durch eine Abrundung in den Gewindeabschnitt über, wobei die Bearbeitung, die Dimensionierung und die Materialwahl für den Kopfabschnitt derart erfolgen, daß eine Verformung des Hohlkörpers ohne Reißen gewährleistet ist.
  • Im Inneren des Kegelstumpfes ist eine Ausnehmung oder Bohrung vorgesehen, die mindestens über eine gewisse Länge in den Gewindeabschnitt hineinreicht. Diese Ausnehmung dient zur Aufnahme fortgeräumten Isoliermaterials.
  • Die der Kontaktseite abgewandte Stirnseite der Kontaktschraube kann zur Bildung des Angriffsteils mit einem Innensechskant oder einem Sechskantkopf ausgeführt werden, der gegebenenfalls auch aus einem anderen Material bestehen kann.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Kontaktschraube kann das Anzugsmoment durch entsprechende Einrichtungen begrenzt werden. Hierzu ist es möglich, zwischen dem Angriffsteil und dem Gewindeabschnitt Sollbruchstellen vorzusehen.
  • Der Gewindeabschnitt ist vorzugsweise als Feingewinde ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die Kontaktschraube "gefühlvoll" anzuziehen, wobei sich, wie oben angedeutet, der Hohlkörper aufweitet, so daß die Kontaktfläche im Laufe des Festziehens sich je nach den vorgegebenen Abmessungen um das Vier- bis Achtfache vergrößert und die Kontaktschraube im Endstadium der Montage zu einer reinen schneidlosen Druckschraube wird. Dabei wird der kontaktierte Leiter durch die Schraube dergestalt deformiert, daß sich zwischen Stirnseitenform der Schraube und der Leiteroberfläche eine Affinität einstellt. Der Leiterquerschnitt bleibt hierbei erhalten. Es kommt bei der Montage der erfindungsgemäßen Kontaktschraube auch nicht zu scharfkantigen Einkerbungen, an welcher das Leitermaterial bei einer späteren Verformung (Verbiegen) aufgrund der Kerbwirkung reißen würde. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist schon bei einem relativ geringen Anzugsmoment der elektrische Kontakt herstellbar, so daß sich Leiter mit kleinen Leiterquerschnitten nicht mehr verbiegen, verdrehen oder abscheren.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit angedeuteten Innenausnehmungen;
    Fig. 2
    eine Ansicht auf den Gegenstand nach Fig. 1 von unten;
    Fig. 3
    einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1;
    Fig. 4
    eine Schnittdarstellung der Kontaktschraube ähnlich der nach Fig. 3, jedoch im Endstadium der Montage;
    Fig. 5 und 6
    perspektivische Ansichten auf die Kontaktschraube nach Fig. 1;
    Fig. 7
    eine Schnittdarstellung mit einer Kontaktschraube nach Fig. 4, jedoch mit schematisiert eingezeichnetem isolierten Leiter;
    Fig. 8
    eine Schnittdarstellung ähnlich der nach Fig. 3 durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung; und in
    Fig. 9 bis 11
    Schnittdarstellungen ähnlich der nach Fig. 3 durch eine zweite bis fünfte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche oder gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • Wie aus den Fig. 1 bis 6 hervorgeht, umfaßt die hier gezeigte Ausführungsform einer Kontaktschraube einen Gewindeabschnitt 30, der an seinem einen Ende einen Kopfabschnitt 10 und an seinem anderen Ende ein Angriffsteil 35 aufweist. Das Angriffsteil 35 ist bei dieser gezeigten bevorzugten Ausführungsform als Innensechskant ausgebildet. Der Gewindeabschnitt 30 ist ein DIN/ISO-Feingewinde.
  • Der Kopfabschnitt 10 ist rotationssymmetrisch um seine Längsachse X ausgebildet und umfaßt einen Hohlkörper 11, der, vom Gewindeabschnitt 30 ausgehend, sich trichter- oder kegelstumpfförmig erweitert. Die Wandstärke ist im wesentlichen gleichbleibend, wobei der Innendurchmesser D1 und der Außendurchmesser D2 sich gleichsinnig ändern (vgl. Fig. 3).
  • An seinem Vorderende weist der Hohlkörper 11 einen glatten Endrand 12 auf. Die äußere Mantelfläche 14 des Hohlkörpers 11 geht über einen Radius 20 in den Gewindeabschnitt 30 über, so daß die äußere Mantelfläche 14 eine Hinterschneidung 17 bildet. Der Gewindeabschnitt 30 ist an seinem, dem Hohlkörper 11 zugewandten Ende, vom Radius 20 ausgehend, zunächst plan und dann mit einer Fase abgedreht, so daß eine Stützfläche 18 gebildet wird.
  • Die innere Mantelfläche 13, welche den Innenraum 15 des Hohlkörpers 11 radial begrenzt, geht an ihrem, dem Endrand 12 abgewandten Ende in einen Aufnahmehohlraum 16 über, der als zylindrische Bohrung im Körper des Gewindeabschnittes 30 ausgebildet ist.
  • Bei der Montage der hier gezeigten Ausführungsform der Kontaktschraube wird durch die Einwirkung einer Kraft K zunächst der Vorderrand 12 durch ein Isoliermaterial 8 (siehe Fig. 7) durch die auf das Isoliermaterial 8 senkrecht und tangential (zum kreisringförmigen Endrand 12) wirkende Kraft hindurchgedrückt, bis der Endrand 12 auf das Leitermaterial 9 trifft. Die hierbei auftretende Kraftkomponente KR (siehe Fig. 3) spreizt den aus duktilem Material (vorzugsweise aus Elektrolytkupfer, gegebenenfalls verzinnt) bestehenden Hohlkörper 11 so auf, wie dies in den Fig. 4 und 7 angedeutet ist. Dabei wird das Isoliermaterial einerseits nach außen gedrückt, andererseits wird ein Pfropfen 7 aus Isoliermaterial 8 in dem Aufnahmehohlraum 16 aufgenommen.
  • Die Verformung des Hohlkörpers 11 ist dann abgeschlossen, wenn seine äußere Mantelfläche 14 gegen die Stützfläche 18 am Gewindeabschnitt 30 anliegt. Die innere Mantelfläche 13 des Hohlkörpers 11 bildet dann die Kontaktfläche zum Leiter 9. Wie aus den Abbildungen und der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, findet keine wesentliche Materialabnahme am Leitermaterial 9 statt, wobei dennoch ein sicheres Forträumen des Isoliermaterials 8 und eine innige, formgleiche Auflage zwischen der inneren Mantelfläche 13 und dem Leitermaterial 9 gewährleistet sind.
  • Die Formgebung der anhand der Fig. 1 bis 7 beschriebenen Kontaktschraube ist derart, daß diese auf einem Drehautomaten in relativ wenigen Arbeitsgängen (bis auf die Einformung des Innensechskantes) durchgeführt werden kann.
  • Die in Fig. 8 geschnitten dargestellte zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß sich der Hohlkörper 11 zum Gewindeabschnitt 30 hin verbreitert. Dadurch wird das vom Endrand 12 umgrenzte Isoliermaterial 8 nach innen, in den Aufnahmehohlraum 16 gedrückt, während das an die äußere Mantelfläche 14 angrenzende Isoliermaterial radial nach außen gedrückt wird. Weiterhin ist der Aufnahmehohlraum 16 nach oben hin, zum Innensechskant offen.
  • Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind der Kopfabschnitt 10 und der Gewindeabschnitt 30 zweistückig, gegebenenfalls aus verschiedenen Werkstoffen ausgebildet. Der Kopfabschnitt 10 ist hierbei in eine entsprechende Bohrung im Gewindeabschnitt 30 eingepreßt, so daß eine drehstabile Verbindung vorliegt.
  • Die Bohrung zum Einsetzen des Kopfabschnittes 10 ist so ausgeführt, daß zwischen den Innensechskantflächen 33 und dem Oberende des Kopfabschnittes 10 eine Ausnehmung 34 verbleibt. Dadurch ist gewährleistet, daß beim Einsetzen des Werkzeugs in das Angriffsteil 35 der Wirkungsquerschnitt zwischen den Innensechskantflächen 33 und dem Werkzeug (nicht gezeigt) im wesentlichen unabhängig von dessen Endrand definiert ist. Bei einer entsprechenden Dimensionierung und Materialwahl ist es somit möglich, das Drehmoment exakt vorzubestimmen, bei dessen Überschreitung der Innensechskant aufgeweitet wird.
  • Somit ist auf äußerst einfache Weise eine exakte Drehmomentbegrenzung möglich, so daß auch bei Handhabung durch ungeschultes Personal eine Beschädigung der Leiter 9 zuverlässig vermieden wird. Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf verwiesen, daß der Anbringung einer, die Innensechskantflächen 33 hinterschneidenden Ausnehmung 34 zur Bildung von definierten Angriffsflächen für ein Werkzeug selbständiger erfinderischer Gehalt beigemessen wird. Diese Hinterschneidung bzw. die Ausnehmung 34 kann auch bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 8 durch Nachbearbeitung z. B. mit einem entsprechenden Drehwerkzeug angebracht werden.
  • Weiterhin ist die innere Mantelfläche 13 des Kopfabschnittes 10, welche im endgültigen Monatagezustand mit dem Leiter 9 in inniger Verbindung steht, mit Erhöhungen und Einsenkungen in Form einer Rändelung 19 versehen. Dadurch gelingt eine noch bessere Verbindung zwischen der Mantelfläche 13 und dem Leiter 9.
  • Die in Fig. 10 gezeigte dritte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der nach Fig. 9 dadurch, daß das Kopfteil 10 vom Gewindeabschnitt 30 aus gesehen zunächst einen divergierenden und dann einen konvergierenden Abschnitt aufweist. Der Aufnahmehohlraum 16 ist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 8 durchgehend ausgebildet. Bei einer anderen, hier nicht gezeigten Ausführungsform ist das Kopfteil 10, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 8, in Richtung auf den Vorderrand 12 zunächst konvergierend und dann wieder divergierend ausgebildet, so daß die Funktion bei der Montage ähnlich wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7 ist, wobei jedoch in der Endphase der Verformung der Hohlraum 16 gegenüber dem Leiter 9 unter Abhebung des Pfropfens 7 im wesentlichen abgeschlossen wird. Dies kann zu einer weiteren Vergrößerung der Kontaktfläche führen.
  • Bei der in Fig. 11 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Kopfteil 10 wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben ausgeführt. Das Gewindeteil 30 weist an seinem, dem Kopfteil 10 gegenüberliegenden Ende eine Abflachung 39 (oder einen endseitigen Vierkant oder dergleichen) auf. Auf das Gewindeteil 30 ist das Angriffsteil 35 aufgesetzt, das bei einer bevorzugten Ausführungsform aus Kunststoff besteht. Im letzteren Fall wird das Angriffsteil 35 auf das Gewindeteil 30 aufextrudiert.
  • Das Angriffsteil 35 weist einen Sockel 40 auf, der die Verbindung zum Gewindeabschnitt 30 darstellt. Der Sockel 40 geht in einen Hilfs-Sechskant 38 über, von dem ausgehend sich das Angriffsteil 35 bis zu einer Sollbruchstelle 37 konisch verjüngt. An die Sollbruchstelle 37 anschließend ist ein Sechskantkopf 36 angeformt. Das Angriffsteil 35 weist eine konzentrische Ausnehmung bzw. Bohrung 41 über seine gesamte Länge auf.
  • Bei dieser Anordnung ist gewährleistet, daß auch bei Benutzung an einem stromführenden Leiter unter Verwendung eines nicht isolierten Werkzeuges keine Unfallgefahr besteht. Bei einer entsprechenden Dimensionierung der Sollbruchstelle 37 reißt bei Erreichen eines definierten Drehmomentes der Sechskantkopf 36 ab, so daß eine Zerstörung des Leiters 9 sicher vermieden werden kann. Nach der Montage kann eine Prüfung dadurch erfolgen, daß eine Prüfspitze durch die Bohrung 41 hindurch bis auf das leitende Material des Gewindeabschnittes 30 geführt wird. Der Anbringung einer solchen Prüfbohrung 41 in einem isolierenden Kontaktschraubenkopf wird ebenfalls selbständiger erfinderischer Gehalt beigemessen.

Claims (12)

  1. Kontaktschraube zum Kontaktieren von isolierten Leitungen oder Kabeln in einer Klemme,
    - mit einem Angriffsteil (35), insbesondere einem Außen- oder Innen-Sechskantabschnitt, zum Ansetzen eines Werkzeugs,
    - mit einem Gewindeabschnitt (30) aus elektrisch leitendem Material
    - und mit einem Kopfabschnitt (10) aus elektrisch leitendem Material, der Räumeinrichtungen (12) zum Durchtrennen und Forträumen von Isoliermaterial (8) sowie Kontakteinrichtungen (13, 14) zum Kontaktieren von Leitermaterial (9) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kopfabschnitt (10) als verformbarer, um die Längsachse (X) der Kontaktschraube rotationssymmetrischer Hohlkörper (11) aus duktilem Material mit einem Innenraum (15) ausgebildet ist, dessen Außendurchmesser (D2) und Innendurchmesser (D1) sich in Achsrichtung (X) gleichsinnig ändern,
    daß der Hohlkörper (11) eine, der zu erzielenden Verformung entsprechende Wandstärke aufweist
    und daß der Hohlkörper (11) an seinem, dem Endrand (12) abgewandten Ende beim Gewindeabschnitt (30) abgerundet mit einer Hinterschneidung ausgebildet ist, welche die Verformung des Hohlkörpers (11) beim Anziehen der Kontaktschraube unterstützt,
    wobei ein Endrand (12) des Kopfabschnitts (10) die Räumeinrichtungen bildet, während eine Mantelfläche (13, 14) die Kontakteinrichtungen bildet, so daß beim Einschrauben der Kontaktschraube in die Klemme eine in Achsrichtung (X) auf den Kopfabschnitt (10) wirkende Kraft (K) den Hohlkörper (11) mit einem Kraftanteil (KR) in Radialrichtung beaufschlagt und die Mantelfläche in der Radialrichtung verformt, derart, daß sein Innenmantel (13) oder Außenmantel (14) unter Forträumen des Isoliermaterials (8) und wesentlicher Vergrößerung der Kontaktfläche gegen das Leitermaterial (9) andrückbar ist.
  2. Kontaktschraube nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Innenraum (15) des Hohlkörpers (11) an seinem dem Endrand (12) abgewandten Ende in einen Aufnahmehohlraum (16) mündet, in dem ein Pfropfen (7) aus fortgeräumtem Isoliermaterial (8) aufnehmbar ist.
  3. Kontaktschraube nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Aufnahmehohlraum (16) die Kontaktschraube durchsetzend an seinem, dem Innenraum (15) des Hohlkörpers (11) entgegengesetzten Ende offen ist.
  4. Kontaktschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Kopfabschnitt (10) eine Stützfläche (18) aufweist, auf welcher die dem Gewindeabschnitt (30) zugewandte Mantelfläche (13, 14), die Verformung begrenzend, abstützbar ist.
  5. Kontaktschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Hohlkörper (11) kegelstumpfförmig ausgebildet ist.
  6. Kontaktschraube nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Durchmesser (D) des Hohlkörpers (11) vom Gewindeabschnitt (30) zum Endrand (12) hin zunimmt.
  7. Kontaktschraube nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die dem Gewindeabschnitt (30) abgewandte Mantelfläche (13, 14) Einsenkungen und Vorsprünge, insbesondere eine Rändelung (19) aufweist.
  8. Kontaktschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen dem Angriffsteil (35) und dem Gewindeabschnitt (30) Drehmomentbegrenzungseinrichtungen (33, 34; 37) vorgesehen sind.
  9. Kontaktschraube nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Angriffsteil (35) einen Sechskantkopf (36) aufweist, der über eine Sollbruchstelle (37) mit dem Gewindeabschnitt (30) verbunden ist.
  10. Kontaktschraube nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Angriffsteil (35) aus elektrisch isolierendem Material gefertigt ist.
  11. Kontaktschraube nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Angriffsteil (35) eine in Achsrichtung (X) verlaufende, durchgehende Ausnehmung (41) aufweist, über die eine Prüfspitze bis zum elektrisch leitenden Material (10, 30) einführbar ist.
  12. Kontaktschraube nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Angriffsteil (35) eine Innensechskantausnehmung (33) aufweist, deren Tiefe bzw. Werkzeugeingriffsfläche durch eine Ausnehmung (34) größeren Durchmessers am Boden der Innensechskantausnehmung (33) werkzeugunabhängig definiert ist.
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