CN101821904A - 电气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电气装置(1)，具有用于连接电导体的端子螺钉(3)，所述电气装置(1)包括外壳(5)，所述外壳(5)具有轴(7)，在所述轴(7)中设置有带有螺丝刀开口(11)的螺钉(9)，所述螺钉在径向上被所述轴(7)围绕并且可只通过其螺丝刀开口(11)以定向的方式进行转动，其中螺钉头(15)与轴(7)相互配合，使得在所述螺钉(9)在第一旋转角度范围内转动期间，经历最小扭矩，而在所述螺钉(9)在第二旋转角度范围内转动期间，经历最大扭矩，其中所述螺钉头(15)具有最大螺钉头直径(D1)和与所述最大螺钉头直径(D1)相比而言缩小的螺钉头直径(D2)，其中所述轴(7)包含第一轴直径(DS1)和较小的第二轴直径(DS2)，所述第一轴直径(DS1)对应于所述最大螺钉头直径(D1)，其中所述螺钉头(15)的侧向表面在所述最大螺钉头直径(D1)区域内为弯曲的、而在缩小的螺钉头直径(D2)区域内则为平面的。

Description

电气装置
技术领域
本发明涉及一种具有端子螺钉的电气装置。
背景技术
这种具有端子螺钉的电气装置是广为人知的并且揭露于例如德国专利DE 3028 958 C2中。已知的电气装置被实作为具有由绝缘材料制成的外壳的端子板。外壳的特征是具有圆轴，圆轴内设置有螺钉。轴通向夹紧轴套的内螺纹，通过内螺纹可连接电导体。螺钉头的特征是具有螺丝刀开口。可借助螺丝刀的刀片、通过轴开口使螺丝刀与螺钉的螺丝刀开口啮合，进而可转动螺钉以使其螺纹杆进入夹紧轴套的内螺纹。由此，将被***夹紧轴套的电导体夹紧。
为使只部分地旋入内螺纹中的螺钉的位置牢固，在轴的内侧上设置有轴向的肋。在这些位置上，轴的内径被实作为小于螺钉头的外径。由此，通过肋在径向上不可靠地固定住螺钉头，从而可部分地防止例如由震动造成的意外扭转甚至是螺钉的丢失。
具有端子螺钉的电气装置的使用者要求，一方面可作为所交付电气装置的一部分，使具有螺纹杆的螺钉预先与夹紧轴套的内螺纹啮合，以排除由于螺钉与夹紧轴套的内螺纹不精确地对齐而对螺纹造成的损坏，并且只需转动螺钉即可立即夹紧已被***夹紧轴套中的电导体而不会浪费时间。
另一方面，要求使螺钉与内螺纹只需啮合到可借助夹紧开口，至具有最大可接受直径的电导体***夹紧轴套的程度。然而，如果螺纹杆与内螺纹啮合超过一定深度，就将无法如此，因为夹紧开口随着穿透深度的增大而减小。在这种情况下，为连接粗的电导体，必须向上转动螺钉到一定程度并且必须打开夹紧开口，以便可借助夹紧开口将电导体***夹紧轴套中。然而，由于一般是使用动力螺丝刀，螺钉的确经常被确实松开到其螺纹杆不再与内螺纹啮合的程度。在这种情况下，必须首先将螺纹杆与内螺纹重新对齐，以确保螺钉不会歪斜地旋入和不会损坏内螺纹。
因此，作为所交付的电气装置的一部分，应将螺纹杆旋入内螺纹达预定的啮合深度，以便可通过夹紧开口将具有最大可接受直径的电导体***夹紧轴套中，这是非常重要的。
发明内容
基于最初提到的所属技术领域的状况，本发明的目的是确保在具有端子螺钉的电气装置的情况下，确实地防止由于震动和/或振荡而造成螺钉扭转。如权利要求1所述的电气装置的特征即满足该目的。
根据本发明，具有用于连接电导体的端子螺钉的电气装置包括外壳，外壳具有轴，在轴中设置有带有螺丝刀开口的螺钉，所述螺钉在径向上被轴围绕并且特别地可只通过其螺丝刀开口进行转动，由此将螺钉头与轴相对于彼此进行调节，使得在螺钉在第一旋转角度范围内转动期间，经历最小扭矩，而在螺钉在第二旋转角度范围内转动期间，经历最大扭矩。如果螺钉位于第一旋转角度范围内，震动和/或振荡的影响是在顺时针方向和逆时针方向上，螺钉只在第一旋转角度范围内转动，而不会到达第二旋转角度范围。因此，前提当然是在第二旋转角度范围内的扭矩相对地大。
通过本发明还会实现，如果所选择的第一旋转角度范围特别小，则可准确地将螺丝刀开口与外壳对齐。这具有显著的优势：由于螺丝刀开口的位置相对于外壳而言总是相同的，可使用自动螺丝刀并且因此可通过简单的手段而使电导体的连接和夹紧完全自动化。在电导体连接情况下，这种自动化可实现显著的成本节约。
通过在第一旋转角度范围内在螺钉头与轴之间提供间隙配合、而在第二旋转角度范围内则提供压配合，可特别容易地实现前述旋转角度范围。
这种类型的实作是特别有利的，这是因为在第一旋转角度范围内通过间隙配合而排除轴的永久扭曲和变形。永久变形是特别不利的，这是因为永久变形是不受控制的，并且由于不受控制的变形，在旋紧和松开螺钉时扭矩会因此而不确定地发生改变。根据具体情况而定，螺钉可甚至会完全无法转动。变形的程度取决于轴材料、电气装置的储存时间以及气候条件。因此，本发明的电气装置具有另外的优势：如果在电气装置的储存期间螺钉以间隙配合形式位于轴中，则储存时间和气候条件的影响基本上无关紧要。此外，在轴的材料的选择上有更大的可选择性。
可实作不同的间隙，使螺钉头的特征是具有最大螺钉头直径和相对于最大螺钉头直径而言缩小的螺钉头直径，其中轴具有第一轴直径和较小的第二轴直径，第一轴直径对应于最大螺钉头直径。
另外，将螺钉头的表面区域在最大螺钉头直径范围内实作为弯曲的、而在缩小的螺钉头直径范围内则实作为齐平的。
由于表面区域在最大螺钉头直径范围内为弯曲的，可保证在转动被***螺钉轴中的螺钉时不会对轴造成机械损坏。由于具有这种螺钉头几何形状，在弯曲的表面之后必定跟随着齐平的表面区域，反之亦然。在弯曲的表面区域和平坦的表面区域之间的过渡区域中，实作有边缘。由于前述表面区域的顺序，相较于一般所使用的多角形螺钉，该边缘被实作为不太锋利的边缘。因为在这些多边形螺钉的情况下，是通过顺次的齐平表面来实作螺钉头的沿圆周排列的角所对应的边缘。这导致在螺钉头上具有锋利的边缘或角。
有利地，在本实施例中，螺钉头的特征是具有最大螺钉头直径和相对于最大螺钉头直径而言缩小的螺钉头直径，其中轴具有第一轴直径和较小的第二轴直径，第一轴直径对应于最大螺钉头直径，其中第二轴直径通过在轴内设置肋来实作。本实施例是有利的，这是因为具有两个直径范围的轴是已知的，并且因此可通过简单的手段通过在一个或几个位置上减小螺钉头直径而实现本发明。
在本发明的另一改良中，螺丝刀开口被实作为狭缝，狭缝使螺钉头的表面区域在至少一个开口中断开，由此在开口的区域中，螺钉头直径相对于螺钉头的其它区域减小。这种改良是较佳的和特别有利的，这是因为通过减小在开口处的螺钉头直径，可避免在制造狭缝时所形成的径向突出毛边与轴接触。因此，前提当然是在轴与开口处的螺钉头直径之间设置大于径向突出毛边的间隙配合。
从制造技术的观点来看，当螺钉头的表面区域在开口处为齐平且平坦时，是特别容易的。例如，这可通过螺钉头的型锻(swaging)而容易地实现。此外，在开口处设置缩小的螺钉头直径的效果是，在生产过程(首先可完全地制造具有缩小的螺钉头直径的螺钉头、然后可在螺钉头直径中设置狭缝)中，不再需要清理毛刺。如果突出毛边特别长，则简单地将突出毛边尖端推开便已足以避免在设置在轴中的螺钉转动期间，锋利的金属块与轴或轴的内表面接触。因此，可通过特别简单的手段保护轴的内表面免受机械损坏。
如果实作下列步骤，则可特别高效地制造一种具有用来连接电导体的端子螺钉的电气装置，所述电气装置包括外壳，外壳具有轴，在轴中设置有带有螺丝刀开口的螺钉，所述螺钉在径向上被轴围绕并且特别地可只通过其螺丝刀开口进行转动，由此将螺钉头与轴相对于彼此进行调节，使得在螺钉在第一旋转角度范围内转动期间，经历最小扭矩，而在螺钉在第二旋转角度范围内转动期间，经历最大扭矩。所述步骤为：
制造具有不同螺钉头直径的螺钉头；
设置螺丝刀开口；以及
将螺钉***电气装置的轴中。
有利地，在分离这些加工步骤时，将非切割过程和切割过程(螺钉头的型锻、狭缝的锯割)分离，以便可在自动化制造机器中的制造站上执行每个加工步骤。此外，如果这些加工步骤以组合(set-up)形式进行将是有利的。因此，每单位时间可实现更多的件数。
为使螺丝刀开口特别准确地对齐，建议在上述电气装置的制造过程中，将螺钉旋入电气装置的螺纹中至预定的啮合深度，然后向前或向后转动螺钉至可在第一旋转角度范围内实现最小扭矩的程度。较佳地，第一旋转角度范围的大小由此适应于关于螺丝刀开口与外壳对齐的精度要求。有利地，在这种情况下，还设置有卡扣式连接。
在下文以端子螺钉来举例说明的实施例实例中，将对本发明的电气装置、制造电气装置的方法以及在电气装置中螺钉的利用进行描述和图示。
附图说明
附图中：
图1为本发明具有端子螺钉的电气装置的立体图，所述电气装置包括轴，轴中插有螺钉，其中螺钉和轴是以剖面图形式进行显示；
图2为图1所示的电气装置在第一旋转角度范围内的平面图；
图3为图1所示的电气装置的立体图，其中具有供***电导体的夹紧开口的视图；
图4为图1所示的电气装置的端子螺钉的立体图，其中具有其夹紧开口的视图；
图5为图1所示的电气装置的剖视平面图，其中螺钉头位于第一旋转角度范围内，螺钉在第一旋转角度范围内平稳转动；
图6为图1所示的电气装置的剖视平面图，其中螺钉头位于第一旋转角度范围的端部；
图7为图1所示的电气装置的剖视平面图，其中螺钉头位于第二旋转角度范围内，螺钉在第二旋转角度范围内不平稳转动；以及
图8为将端子螺钉从电气装置切下的分解平面图，其中螺钉头的特征是具有为锁定凹槽类型的凹部，其中轴的特征是具有对应的相对锁定元件。
具体实施方式
图1至图3显示电气装置1，其具有用于连接电导体(图未示出)的端子螺钉3。电气装置1包括外壳5，外壳5具有轴7，在轴7中设置有带有螺丝刀开口11的螺钉9。
其中：
根据图1，轴7在径向上完全沿圆周围绕螺钉9。因此，无法沿圆周接近螺钉9本身。因此，只可特别地通过被***其螺丝刀开口11的螺丝刀(图未示出)进行转动和旋紧。可通过轴开口13将螺丝刀的刀片引导进螺丝刀开口11并***螺丝刀开口11。通过轴7将螺钉9引导至图4所示的端子螺钉3。端子螺钉3包括夹紧外壳16，夹紧外壳16是已知的，因而不再予以赘述，夹紧外壳16具有压件18、夹紧开口21以及作为螺钉9的螺纹杆的对应件的内螺纹(图未示出)。在本实施例中，螺钉以其螺纹杆与内螺纹啮合。
在这种情况下，将螺钉头15和轴7相对于彼此进行调节，使得在螺钉9在第一旋转角度范围内转动期间，经历最小扭矩，而在螺钉9在第二旋转角度范围内转动期间，经历最大扭矩。
较佳地，通过在第一旋转角度范围内于螺钉头15和轴7之间提供间隙配合17以及在第二旋转角度范围内提供压配合19，来实作在螺钉9转动期间不同扭矩的分布。可通过具有不同螺钉头直径D1、D2的螺钉头15来实现间隙配合17与压配合19的实作，其中轴7具有第一轴直径DS1和较小的第二轴直径DS2，第一轴直径DS1对应于最大螺钉头直径D1。第一轴直径DS1应稍微大于最大螺钉头直径D1，其中第二轴直径DS2在任何情况下均被实作为小于最大螺钉头直径D1。较佳地通过在轴7中设置肋来实作第二轴直径D2。
由图可特别清楚地得知，螺钉头的表面区域在最大螺钉头直径D1范围内被实作为弯曲的、而在缩小的螺钉头直径D2范围内则被实作为齐平的。
如图6所示，螺钉头15具有为最大螺钉头直径D1的第一范围和为缩小的螺钉头直径D2的第二范围。根据图1至图7所示的本实施例，平坦且均匀实作的表面区域位于第二范围内。图5和图6中标号为22的角限定相对于为最大螺钉头直径D1的范围而言为缩小的螺钉头直径D2的范围。
作为另外一种选择，根据图8，还可将为缩小的螺钉头直径D2的第二范围实作为为锁定凹槽类型的凹部，使得在螺钉9转动期间，螺钉头15通过其凹部与螺钉头15的相对锁定元件彼此互锁。设置在轴7中的肋适合作为相对锁定元件。
根据图1至图7，螺丝刀开口11被实作为狭缝，狭缝使螺钉头15的表面区域在至少一个开口23(参见图4)中断开，由此在开口23的区域中，设置缩小的螺钉头直径D2。较佳地，根据图4，螺钉头15的表面区域在开口23处被实作为齐平且平坦的。由图2及图5至图7可特别清楚地得知，在开口23处，表面区域垂直地对齐狭缝。此缩小的螺钉头直径D2被实作于螺钉头15的整个高度上。作为另外一种选择，缩小的螺钉头直径D2可只实作于开口22处，或只实作于由于狭缝而可能形成于表面区域上的毛边的位置。
图6为图1所示的电气装置的剖视平面图，其中螺钉头15位于第一旋转角度范围的端部。在此第一旋转角度范围内，螺钉头15相对于轴7具有间隙。换句话说，在螺钉头15和轴7之间存在空隙，尽管在本描述中没有清楚地指明。所述空隙使得在螺钉9的转动期间具有平稳转动特性和最小的扭矩。理论上，在所述第一旋转角度范围内，在肋与螺钉头15之间也应存在空隙。肋设置于轴的内侧并形成轴7的一部分。肋使第一轴直径DS1减小到轴直径DS2。
图6所示的螺钉头15以其角22抵靠轴7的肋。对于螺钉头15和轴7而言，这是间隙配合17和压配合19之间的边界线。如果在逆时针方向上将螺钉9转离图6所示的位置，螺钉9则到达第一旋转角度范围，根据图5，在第一旋转角度范围内可容易地移动螺钉9，因为螺钉头15与轴7处于间隙配合17。而如果在顺时针方向上转动螺钉9，螺钉9则越过角22和扭矩峰值并到达第二旋转角度范围，根据图7，在第二旋转角度范围内实现最大扭矩，因为螺钉头15与轴7处于压配合19中。

Claims (10)

1.一种电气装置(1)，具有用于连接电导体的端子螺钉(3)，所述电气装置(1)包括外壳(5)，所述外壳(5)具有轴(7)，在所述轴(7)中设置有带有螺丝刀开口(11)的螺钉(9)，所述螺钉在径向上被所述轴(7)围绕并且特别地可只通过其螺丝刀开口(11)进行转动，由此将螺钉头(15)与所述轴(7)相对于彼此进行调节，使得在所述螺钉(9)在第一旋转角度范围内转动期间，经历最小扭矩，而在所述螺钉(9)在第二旋转角度范围内转动期间，经历最大扭矩，其中所述螺钉头(15)的特征是具有最大螺钉头直径(D1)和相对于所述最大螺钉头直径(D1)而言缩小的螺钉头直径(D2)，其中所述轴(7)具有第一轴直径(DS1)和较小的第二轴直径(DS2)，所述第一轴直径(DS1)对应于所述最大螺钉头直径(D1)，由此将所述螺钉头(15)的表面区域在所述最大螺钉头直径(D1)范围内实作为弯曲的，而在所述缩小的螺钉头直径(D2)范围内则实作为齐平的。
2.如权利要求1所述的电气装置(1)，其特征在于，所述螺钉头(15)与所述轴(7)之间在所述第一旋转角度范围内实现间隙配合(17)，而在所述第二旋转角度范围内则实现压配合(19)。
3.如前述权利要求所述的电气装置(1)，其特征在于，所述第二轴直径(DS2)是通过在所述轴(7)内设置肋来实作。
4.如前述权利要求中至少一项所述的电气装置(1)，其特征在于，将所述螺钉头(15)与所述轴(7)相对于彼此进行调节，使得在所述螺钉(9)的转动期间，所述螺钉头(15)与所述轴(7)彼此互锁。
5.如前述权利要求之一所述的电气装置(1)，其特征在于，所述螺丝刀开口(11)被实作为狭缝，所述狭缝使所述螺钉头(15)的所述表面区域在至少一个开口(23)中断开，由此在所述开口(23)的区域中，所述螺钉头直径(D2)相对于所述螺钉头(15)的其它区域减小。
6.如前述权利要求所述的电气装置(1)，其特征在于，所述螺钉头(15)的所述表面区域在所述开口(23)处被实作为齐平且平坦的。
7.如前述权利要求之一所述的电气装置(1)，其特征在于，在所述开口(23)处，所述表面区域垂直地对齐所述狭缝。
8.如前述权利要求中至少一项所述的电气装置(1)，其特征在于，沿所述螺钉的尖端的方向从所述螺钉头(15)看去，所述开口(23)处的所述螺钉头直径(D2)被实作为只减小至所述狭缝的底部。
9.如前述权利要求1至7中至少一项所述的电气装置(1)，其特征在于，沿所述螺钉的尖端的方向从所述螺钉头(15)看去，所述开口(23)处的所述螺钉头直径(D2)被实作为在其整个高度上减小。
10.如前述权利要求中至少一项所述的电气装置(1)，其特征在于，所述螺钉头(15)的特征是具有两个彼此对面地设置的开口(23)，在所述开口(23)中的每一者处，所述螺钉头的所述表面区域均被实作为齐平且平坦的，其中所述两个表面区域彼此对面地设置。
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