EP0692643B1

EP0692643B1 - Abreissschraube

Info

Publication number: EP0692643B1
Application number: EP94111058A
Authority: EP
Original assignee: Limanin Establishment
Current assignee: Arcus Elektrotechnik Alois Schiffmann GmbH
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1997-10-08
Anticipated expiration: 2014-07-15
Also published as: EP0692643A1; EP0692643B2; ES2084567T1; ATE159085T1; DE59404282D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abreissschraube nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Verbinden von Kabeln werden Schraubverbinder, Kabelverbindungsklemmen, oder Kabelschuhe verwendet, in welche zum Festklemmen der Kabel Abreissschrauben eingeschraubt werden. Aus der EP 470 388 A2 sind Abreissschrauben mit einem Kopf- und einem Gewindeabschnitt bekannt, die beim Festschrauben mit einem Drehmoment, das grösser oder gleich einem Abreissdrehmoment ist, an einer Sollbruchstelle zwischen dem Kopfabschnitt und dem Gewindeabschnitt abscheren, bzw. abreissen. Die optimale Schrauben-, bzw. Gewindelänge hängt von der Grösse des Kabelverbinders und der Dimension, bzw. vom Querschnitt oder Durchmesser des Kabels ab. Es ist ein wesentlicher Nachteil der bekannten Abreissschrauben, dass abhängig vom Verbinder oder Kabelschuh und vom jeweiligen Kabelfüllgrad Abreissschrauben mit Gewindeabschnitten entsprechender Länge gewählt werden müssen. Steht ein Schraubenteil über den Verbinder oder Kabelschuh vor, so besteht etwa nach dem Überziehen eines isolierenden Schrumpfschlauches die Gefahr, das der Schlauch mechanisch oder durch Funkenschlag verletzt wird und eine offene Kontaktstelle entsteht. Es müssen also Schrauben mit unterschiedlichen Gewindelänge hergestellt werden. Nebst der Herstellung ist auch die Lagerung und die Montage verschiedener Schraubenlängen aufwendig. Zudem besteht immer die Gefahr, dass erst beim Festschrauben erkannt wird, dass eine andere Schraubenlänge verwendet werden muss.
Die erfindungsgemässe Aufgabe besteht nun darin, eine Abreissschraube zu beschreiben, die möglichst vielseitig verwendbar ist und somit die oben aufgeführten Nachteile überwindet.
Die erfinderische Lösung sieht vor, dass nebst dem Kopfabschnitt und dem daran über eine erste Sollbruchstelle befestigten ersten Gewindeabschnitt mindestens ein weiterer Gewindeabschnitt und eine weitere Sollbruchstelle vorgesehen sind, wobei die Gewindeabschnitte aneinander anschliessen und jeweils über eine Sollbruchstelle miteinander verbunden sind. In einer bevorzugten Ausführung umfasst die Abreissschraube einen Kopfabschnitt, einen ersten und einen zweiten Gewindeabschnitt und eine erste Sollbruchstelle zwischen dem Kopfabschnitt und dem ersten Gewindeabschnitt, sowie eine zweite Sollbruchstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Gewindeabschnitt. Bei einem Kabelschuh oder Verbinder mit nur kleinen Querschnitten oder Durchmessern wird der zweite und der erste Gewindeabschnitt eingeschraubt und das Abreissen erfolgt nur an der ersten Sollbruchstelle.
Wenn in Kabelschuhe oder Verbinder Leiter, bzw. Kabel mit grossen Querschnitten, bzw. Durchmessern, eingesetzt sind, kann zum Festklemmen der Leiter, bzw. Kabel lediglich der zweite Gewindeabschnitt eingeschraubt werden. Bei einer weiterführenden Schraubbewegung übersteigt das angewendete Drehmoment das Abreissdrehmoment der ersten und/oder der zweiten Sollbruchstelle. Gegebenenfalls bricht direkt die zweite Sollbruchstelle, vorzugsweise aber ist das Abreissdrehmoment der ersten Bruchstelle kleiner als jenes der zweiten, so dass zuerst die erste Sollbruchstelle bricht und zum Brechen der zweiten über ein Ansatzstück des ersten Gewindeabschnittes, an das formschlüssig ein Werkzeug angelegbar ist, ein Drehmoment übertragen wird, das über dem Abreissdrehmoment der zweiten Sollbruchstelle liegt. Analog kann bei Schrauben mit mehreren Gewindeabschnitten das Abscheren aller vollständig über den Kabelshuh oder Verbinder vorstehender Gewindeabschnitte erfolgen. Die Abreissdrehmomente aller Sollbruchstellen nehmen vom Kopfabschnitt zum letzten, bzw. vordersten, Gewindeabschnitt zu oder ab, gegebenenfalls sind sie aber im wesentlichen gleich gross. In der bevorzugten Ausführung nehmen sie zu, so dass eine Sollbruchstelle nach der anderen abgeschert werden muss bis keine mehr über den Kabelschuh oder Verbinder, bzw. dessen Gewinde, vorsteht. Falls sie abnehmen, bricht direkt die letzte über den Kabelschuh oder Verbinder vorstehende Sollbruchstelle.
Bei den Abreissdrehmomenten handelt es sich um Werte mit Toleranzen. Wenn also sichergestellt werden muss dass zuerst die erste und erst anschliessend die zweite Sollbruchstelle bricht, so dürfen die Toleranzbereiche der beiden Abreissdrehmomente nicht überlappen, bzw. sie müssen nebeneinander liegen.
Die Verwendung der erfindungsgemässen mehrstufigen Abreissschrauben ist keineswegs auf die Verwendung in Kabelschuhen oder Verbindern eingeschränkt. Sie können beispielsweise auch zum Befestigen von Sicherheitseinrichtungen, wie etwa vor Fenster montierte Gitter, verwendet werden. Indem gegebenenfalls an den Gewindeabschnitten auf ein Anbringen eines Ansatzbereiches bereiches für das formschlüssige Ansetzen eines Werkzeuges wird, kann nach dem Abscheren einer Sollbruchstelle die Schraube nicht mehr mit einem Werkzeug herausgeschraubt werden. Bei dieser Anwendung muss das erste Abscheren direkt an der letzten Sollbruchstelle erfolgen, die noch über die Sicherheitseinrichtung vorsteht. Daher müssen in diesem Fall die reissdrehmomente vom Kopfabschnitt zum vordersten Gewindeabschnitt abnehmen. Die Abrissstelle steht maximal um eine Gewindeabschnittlänge vor, so dass bei der Wahl kleiner Abschnittslängen die Schrauben nach dem Abreissen immer nur wenig vorstehen.
Gemäss dem Stande der Technik ist die auf die Kabel wirkende Anpresskraft durch das eine vorgegebene Abreissdrehmoment bestimmt. Die Ausgestaltung der Abreissschraube, ermöglicht zwar die Wahl des Abreissdrehmomentes und somit die Wahl der Anpresskraft. Da die gewünschte Anpresskraft aber abhängig vom Kabelmaterial und der Anzahl und Anordnung der zu verbindenden Kabel, sowie von der Ausbildung des Kabelschuhs oder Verbinders eingestellt werden muss, ist es zum Gewährleisten von optimalen Verbindungen nötig, Schrauben mit unterschiedlichen Abreissdrehmomenten zu verwenden. Bei optimalen Verbindungen werden die Kabel so zusammengepresst, dass sie einerseits nicht beschädigt werden, andererseits aber ein genügend hoher, dauerhafter Presskontakt entsteht, der eine gute elektrische Verbindung gewährleistet. Es ist nun ein weiterer wesentlicher Nachteil der Schrauben gemäss dem Stande der Technik, dass auch für jedes Abreissdrehmoment unterschiedliche Schrauben verwendet werden müssen.
Die erfinderischen Schrauben mit mindestens zwei Sollbruchstellen haben den weiteren Vorteil, dass an jeder Sollbruchstelle ein anderes Abreissdrehmoment vorgesehen werden kann, und somit die Möglichkeit besteht eine günstigste Anpresskraft aus mindestens zwei verschiedenen Kräften auszuwählen. In der bevorzugten Ausführung nehmen die Abreissdrehmomente vom Kopfabschnitt gegen den letzten Schraubenabschnitt zu, so dass eine Sollbruchstelle nach der anderen abgeschert werden kann, bis die dem Abreissmoment zugeordnete gewünschte Anpresskraft erreicht ist.
Die Sollbruchstelle ist bevorzugt als ringförmiger Verbindungsabschnitt aufgebaut, dessen Ringdicke entlang der Schraubenachse variiert. Vorzugsweise schliesst der Verbindungsabschnitt mit der kleinsten Ringdicke an den nachfolgenden Gewindeabschnitt an, so dass der Bruch direkt im Bereich der freiwerdenden Gewindeabschnitt-Stirnfläche erfolgt. Es versteht sich von selbst, dass beliebige andere geeignete dem Fachmann bekannte Sollbruchstellen vorgesehen werden können. Nebst den Sollbruchstellen mit verengengten, bzw. verdünnten, Stellen sind auch Sollbruchstellen mit weicheren und/oder brüchigeren Materialien möglich.
Die Ansatzstücke der Gewindeabschnitte die zur formschlüssigen Aufnahme eines Werkzeuges ausgebildet sind, sind bevorzugt als mehrkantige Innenausnehmungen, insbesondere Sechskantausnehmungen, ausgebildet. Gegebenenfalls können auch im Gewindebereich von aussen zugängliche Anschlusselemente, wie etwa zwei beidseits angebrachte parallele Flächen, vorgesehen werden, an die ein Werkzeug zum erzeugen eines Drehmomentes angelegt werden kann.
Die Zeichnungen erläutern die Erfindung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsformen.

Fig. 1:: Abreisschraube mit einem Kopfabschnitt, zwei Gewindeabschnitten und zwei Sollbruchstellen
Fig. 2:: Abreisschraube mit einem Kopfabschnitt, fünf windeabschnitten und fünf Sollbruchstellen
Fig. 3a:: Querschnitt durch einen Kabelschuh oder Verbinder in den zum Festklemmen eines Leiters mit kleinem Querschnitt zwei Gewindeabschnitte einer Abreissschraube eingeschraubt sind
Fig. 3a:: Querschnitt durch einen Kabelschuh oder Verbinder in den zum Festklemmen eines Leiters mit grossem Querschnitt nur ein Gewindeabschnitt einer Abreissschraube eingeschraubt ist

Fig. 1 zeigt eine Abreissschraube 1 mit einem Kopfabschnitt 2, einem ersten Gewindeabschnitt 3, der an den Kopfabschnitt 2 anschliesst, und mit einem zweiten Gewindeabschnitt 4, der an den ersten Gewindeabschnitt 3 anschliesst. Der Übergang vom Kopfabschnitt 2 zum ersten Gewindeabschnitt 3, bzw. vom ersten Gewindeabschnitt 3 zum zweiten Gewindeabschnitt 4 wird durch einen ersten Verbindungsabschnitt 5, bzw. einen zweiten Verbindungsabschnitt 6 gebildet. Vorzugsweise ist entlang einer zentralen Schraubenachse 7 vom Kopfabschnitt 2 durch den ersten Verbindungs- 5, den ersten Gewinde- 3 und den zweiten Verbindungsabschnitt 6 eine Innenausnehmung 8 vorgesehen. Diese Ausnehmung erstreckt sich insbesondere auch zumindest teilweise in den zweiten Gewindeabschnitt 4, der mit einem am freien Ende angeordneten Kontaktbereich 9 abgeschlossen ist. Das zweite Gewinde 4' und das erste Gewinde 3'sind als Abschnitte eines einzigen Gewindes ausgebildet, so dass sie in ein gemeinsames Innengewinde geschraubt werden können.
Die erste Sollbruchstelle 10 ist im ersten Verbindungsabschnitt 5, vorzugsweise an dessen Übergangsbereich zum ersten Gewindeabschnitt 3 angeordnet. Analog ist die zweite Sollbruchstelle 11 im Übergangsbereich des zweiten Verbindungsabschnitts 6 zum zweiten Gewindeabschnitt 4 angeordnet. Diese Lage der Sollbruchstellen 10,11 ergibt sich vorzugsweise durch die sich gegen die Sollbruchstellen verjüngenden Aussenberandungen der jeweiligen Verbindungsabschnitte 5,6. Indem sich der Querschnitt der Innenausnehmung 8 vom Kopfabschnitt 2 gegen den Kontaktbereich 9 verkleinert und die Aussenberandungen der Verbindungsabschnitte 5,6 im wesentlichen gleich ausgebildet sind, ist das Abreissdrehmoment der ersten Sollbruchstelle 10 aufgrund einer kleinen ersten Ringdicke 12 kleiner als jenes der zweiten Sollbruchstelle 11 mit einer grösseren zweiten Ringdicke 13. Es versteht sich von selbst, dass die Ringdicke auch durch das Zu-, bzw. Abnehmen des Aussenberandungsquerschnittes von einer Sollbruchstelle zur anderen variiert werden kann.
Die Innenausnehmung 8 ist zumindest abschnittweise zur formschlüssigen Aufnahme von Werkzeugköpfen, wie etwa Mehrkantköpfen, insbesondere mit sechseckigem Querschnitt, ausgebildet. In der dargestellten Ausführung ist der Querschnitt der Innenausnehmung 8 im Kopfabschnitt und im ersten Verbindungsabschnitt konstant. Im anschliessenden ersten Gewindeabschnitt ist er kleiner und bleibt wiederum bis zum zweiten Gewindeabschnitt konstant. Im zweiten Gewindeabschnitt ist der Querschnitt nochmals kleiner, so dass das in die verschiedenen Abschnitte formt schlüssig einsetzbare Werkzeug von Abschnitt zu Abschnitt kleinere Aussenmasse hat. Der sich verkleinernde Querschnitt wurde gewählt, um das Abreissdrehmoment zu variieren. Die gewünschten unterschiedlichen Abreissdrehmomente können aber gegebenenfalls auch bei einem über die ganze Innenausnehmung 8 konstanten Querschnitt, etwa durch das Variieren der Ausdehnung der Aussenflächen im Bereich der Sollbruchstellen, erreicht werden.
Die Erfindung ist keineswegs auf die bevorzugten Abreissschrauben mit Innenausnehmungen eingeschränkt. Indem etwa aussen am Kopfabschnitt und an den Gewindeabschnitten angeordnete Angriffsflachen für das formschlüssige Anlegen eines Werkzeuges vorgesehen werden, kann auf die Innenausnehmung 8 verzichtet werden.
Fig. 2 zeigt eine Abreissschraube mit einem Kopfabschnitt 2, einem ersten Gewindeabschnitt 3 und vier weiteren Gewindeabschnitten 4a, 4b, 4c, 4d. Zwischen je zwei Gewindeabschnitten 3, 4a-d sind weitere Sollbruchstellen vorgesehen, so dass die Schraube 1 in unterschiedlich lange Gewinde eingeschraubt werden kann und nach dem Abscheren an der ersten Sollbruchstelle über dem Gewindeende nur wenig vorsteht.
Fig. 3a und 3b zeigen die optimale Einsetzbarkeit von erfindungsgemässen Abreissschrauben bei Kabelschuhen und Verbindern mit etwas unterschiedlicher Ausdehnung und bei unterschiedlichem Kabelfüllgrad. In Fig. 3a sind zwei Gewindeabschnitte 3,4 in ein Gewinde 14 eines Kabelschuhes oder Verbinders 15 eingeschraubt. Der Kontaktbereich 9 ragt weit in den, zum Aufnehmen der Kabel 16 vorgesehenen, Kabelbereich 17 vor, weil ein mehradriges Kabel 16 mit nur kleinem Querschnitt eingeführt ist. Der ursprünglich über den Kabelschuh oder Verbinder vorstehende Kopfabschnitt wurde an der ersten Sollbruchstelle 10 durch das Anwenden eines genügend grossen Drehmomentes abgeschert. In Fig. 3b ist ein Kabelschuh oder Verbinder 15' mit einem Kabel grösseren Querschnitts bestückt, so dass lediglich der zweite Gewindeabschnitt 4 im Gewinde 14 Platz findet. Nach dem Abreissen an der Zweiten Sollbruchstelle 11 steht kein Schraubenabschnitt mehr über den Kabelverbinder vor.
Da das Abreissdrehmoment, das zum Bruch der ersten Sollbruchstelle 10 führt, kleiner ist als jenes das zum Bruch der zweiten Sollbruchstelle 11 führt, ist der Anpressdruck in Fig. 3a kleiner als jener in Fig. 3b. Der Anpressdruck zum optimalen Verbinden von Kabeln, bzw. Leitern, mit kleineren Querschnitten sollte kleiner gewählt werden, als jener zum Verbinden von Kabeln, bzw. Leitern, mit grösseren Querschnitten. Diesem Bedürfniss wurde durch die Wahl der unterschiedlichen Abreissdrehmomente der beiden Sollbruchstellen 10,11 Rechnung getragen.
Die erfindungsgemässe Abreissschraube kann in einer Vielzahl von Ausführungsformen ausgebildet werden. Insbesondere kann etwa der Kopfabschnitt 2 bereits als Gewindeabschnitt ausgebildet werden.
Die Abreissschrauben bestehen zumindest teilweise aus Metall, insbesondere elektrisch leitendem Metall, etwa Messing, und/oder aus Kunststoff.

Claims

Abreissschraube mit einem Gewindeabschnitt (3) und einem, über eine Sollbruchstelle (10) daran befestigten, abtrennbaren Kopfabschnitt (2), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Gewindeabschnitt (4) und eine weitere Sollbruchstelle (11) vorgesehen sind, wobei die Gewindeabschnitte (3,4) aneinander anschliessen und jeweils über eine Sollbruchstelle (11) miteinander verbunden sind.
Abreissschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopfabschnitt (2) und zwei Gewindeabschnitte (3,4) vorgesehen sind.
Abreissschraube nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Abscheren an den einzelnen Sollbruchstellen (10,11) führenden Abreissdrehmomente, bzw. Abreissdrehmoment-Bereiche, unterschiedlich gross sind, insbesondere vom Kopfabschnitt (2) zum letzten Gewindeabschnitt (4d) zunehmen, bzw. aneinander anschliessen.
Abreissschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine Innenausnehmung (8) vom Kopfabschnitt (2) bis in den vordersten Gewindeabschnitt (4d) erstreckt und zumindest abschnittweise zur formschlüssigen Aufnahme von Werkzeugköpfen, wie etwa Mehrkantköpfen, insbesondere mit sechseckigem Querschnitt, ausgebildet ist.
Abreissschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Innenausnehmung (8) vom Kopfabschnitt (2) zum vordersten Gewindeabschnitt (4d) stufenweise, vorzugseise im an die Sollbruchstelle anschliessenden Anfangsbereich jedes Gewindeabschnittes, nimmt, oder gegebenenfalls im wesentlichen entlang der nenausnehmung konstant bleibt.
Abreissschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Aussenberandung der Sollbruchstellen (10,11) vom Kopfabschnitt (2) zum vordersten Gewindeabschnitt (4d) gleich bleibt oder aber zunimmt.
Abreissschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstellen (10,11) in sich verjüngenden Verbindungsabschnitten (5,6) beim kleinsten Aussendurchmesser derselben angeordnet sind.
Abreissschraube nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass alle Verbindungsabschnitte (5,6) im wesentlichen gleich grosse kleinste Aussendurchmesser aufweisen.
Abreissschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abreisschraube zumindest teilweise aus Metall, insbesondere elektrisch leitendem Metall, etwa Messing, und/oder aus Kunststoff aufgebaut ist.