JP6721726B2 - 電気的接続部の壁との接続のためのインサート及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気的接続部の、例えば薄い金属板のような壁との接続のためのインサート及び方法に関する。

ケーブルと金属板との間に導電性を確立するために、ボルト（接地ボルト）を変形可能なスリーブを用いて金属板に固定することが知られている。このために、接続は、例えばケーブルシューをナットによってネジ付きボルトに固定する際に生じ得る張力及びトルクに耐えなければならない。これは、金属板の領域での径方向における拡大及び高められた面圧によって達成される。付加的に、スリーブが金属板の外側で拡大し、その結果、高められた張力が達成され得る。電流の伝達は、金属板の穴の壁において行われる。スリーブの組み付け及び変形は、この領域において境界抵抗が可能な限り低いことを保障しなければならない。

特許文献１から、このために、上述した態様のインサートが知られており、当該インサートは、導電性のボルト及びリングを備えている。ボルトは、第１の長手軸に沿って延びるヘッドと、少なくとも１つの接続手段を備えるシャフトと、を備えている。リングは、ボルトを収容するための貫通開口を備えており、当該貫通開口は、第２の長手軸に沿って延びている。ボルトのヘッドは、その際、円錐台として形成されており、当該円錐台は、ヘッドがリングの中へ引き込まれた時、リングの円柱状に形成された貫通開口を拡大する。円錐と円柱状の穴とのこの組み合わせは、実際の接続部位の外側におけるプロセスの開始時においても、比較的高い力及び変形をもたらす。さらに、特許文献２から、内側が部分的に円錐状であるリングと、円錐台状のネジ付きスリーブと、を備えるインサートが知られている。

欧州特許第０８８０１９９号明細書 欧州特許第１３７６７６６号明細書

したがって、本発明の課題は、特に、ボルトのリング内での取り付けの間のより均等な力の推移（Kraftverlauf）、実際の接続部位へのより良好な影響（Einflussnahme）、及び／又は、より大きなクランプ領域でありながらより小さな力の増大を可能にする、改良されたインサート又は改良された方法を提供することである。

当該課題は、請求項１の特徴を具備するインサート、及び、請求項１０の特徴を具備する方法によって解決される。

好ましくは、インサートのヘッドは、少なくともある領域において、第１の半径で湾曲すると共に第１の長手軸から隔たった第１の線を、第１の長手軸の周りに回転させることによって生成される外側輪郭を備えている。さらに、リングの貫通開口は、少なくともある領域において、第２の半径で湾曲すると共に第２の長手軸から隔たった第２の線を、第２の長手軸の周りに回転させることによって生成される内側輪郭を備えている。２つの半径によって、接続部位、即ちリングが壁に押し付けられる領域の外側における遮蔽（Uberdeckung）をより小さく、且つ、したがって組み付け力をより低く、保持することが可能である。両半径の接線方向の張り出しによって、力は、さらに、より大きなクランプ領域でありながら、より均等に保持され得る。

本発明の有利な実施形態によれば、第１の線は、当該第１の線が、ヘッドのシャフトと対向する側において、少なくとも近似的に第１の長手軸に平行に延びるように配置されている。同様に、第２の線も、当該第２の線が、リングの一端において、少なくとも近似的に第２の長手軸に平行に延びるように配置され得る。好ましくは、これは、取り付けられた状態において、即ちボルトがリングの中に挿入された時に、ボルトのヘッドの方を向き且つボルトのシャフトとは反対側となるリングの端部である。

ヘッドの外側輪郭の全体が、第１の長手軸の周りに第１の線を回転させることによって生成されていると、実用的であることが実証された。代替的に又は付加的に、貫通開口の内側輪郭は、専ら第２の長手軸の周りに第２の線を回転させることによって定義され得る。

特に、リングの内側輪郭及びヘッドの外側輪郭を、曲線によって生成された回転体として構成することにより、リングの特定の領域がボルトのヘッドによって狙い通りに拡大を通じて変形されることが可能となる。外側輪郭と内側輪郭が、取り付けられた状態において壁の貫通開口の内部に位置する領域でリングが径方向に拡大され、及び／又は、取り付けられた状態において壁の貫通開口の外側に位置する領域でリングが膨らみ又は張り出し部の形成によって径方向に拡大されるような態様で、互いに適合されていると、特に有利であることが実証された。これによって、リングと壁との、及び、ボルトとリングとの、特に良好な機械的な接続が達成され、その結果、低い電気的な接触抵抗が得られる。ボルトのヘッドによるリングの規定された局所的な変形の結果、そのために必要な力は比較的小さくなる。

ヘッドの外側輪郭又は貫通開口の内側輪郭を形成する半径の構成及び線の配置は、好ましくは、シャフトの方を向いたヘッドの領域が、リングの貫通開口のより大きな直径を有する領域に緩み嵌めによって挿入され得るように選択される。ボルトのシャフトの外径も、好ましくは、リングの貫通開口の最小の内径より小さい。好ましくは、第１の半径は第２の半径とは異なっている。特に、第１の半径は第２の半径より小さい。その結果、ボルトのヘッドがリングの貫通開口の中へ押し付けられた時、リングが、及び場合によってはボルトも、塑性変形する。これによって、リングの特に均等な変形が生じ、当該変形によって、リングは、狙い通りに壁の貫通開口の内壁と接触した状態となり得る。さらに、リングを、壁の一方の側において、リングが膨らみ又は張り出し部を形成し、それによって壁に押し付けられるような態様で、拡大することが可能である。

実用的には、第１の曲線と第１の長手軸との距離は、当該距離が、ヘッドのシャフト側の端部からヘッドの対向する端部に向かって増大するように選択される。それによって、ボルトがリングの中へ連続して押し込まれる際、リングの変形の度合いは増大する。

少なくとも１つの接続手段は、好ましくはシャフトの内ネジ又は外ネジである。これによって、ボルトは、例えばナットのような適合した対応要素によって、リングの中へ引き込まれ得る。これに代えて又はこれに加えて、別の接続手段も企図され得る。これらの接続手段は、特にリングに対するボルトの軸方向における引き上げ（Hub）を引き起こし得るものである。接続手段は、接続端子などをボルトと接続するためにも使用され得る。これに代えて、リングも、電気的接続部と直接的に接続され得る。

ボルトが、例えばネジ付きナットによってリングの中へ引き込まれる時、リングに対するボルトの相対的な回転は望ましくない。そのようなリングに対するボルトの回転を少なくとも妨げるために、ヘッドの外側輪郭は、部分的に刻み目（Profilierung）を備え得る。そのような刻み目は、特にヘッドのシャフトとは反対側の領域に設けられるローレット（Randelung）であり得る。これに代えて又はこれに加えて、刻み目は、細長い溝及び／又は細長いリブを備え得る。そのような刻み目は、リングの内側輪郭にも設けられ得る。

ヘッドの外側輪郭の刻み目と独立して、ボルトのシャフトが、第１の長手軸に平行で且つオフセットされた第３の長手軸に沿って延びている場合は、リングに対するボルトの相対的な回転が、少なくとも妨げられ得る。換言すれば、シャフトはヘッドに対して偏心して配置されている。例えばネジ付きナットによってシャフトに作用するトルクは、そのようなシャフトに対するヘッドの偏心配置によって、少なくとも部分的にヘッドによって支持され得る。リングが壁の貫通開口の内側で共回りすることを阻止するために、リングの第２の長手軸は、実用的には、ボルトのヘッドの第１の長手軸に対して同心に配置されている。換言すれば、シャフトは、ヘッドに対してもリングに対しても、偏心して位置付けられている。

リングは、有利な実施形態によれば、リングの残りの部分と比較して大きな外径を有する棚部（Absatz）を備えている。そのようにして、リングは、例えば２つのそれぞれ円筒状の部分を備える外側輪郭を備えることができ、それらの部分のうちより大きな外径を有する部分が、棚部を形成する。棚部によって、リングは、電気的接続部と接続されるべき壁の一方の側に、壁の貫通開口を取り囲む領域において隣接し得る。

第２の曲線の長手軸からの距離は、好ましくは、リングの一端部から対向するリングの端部に向かって増大している。その際、インサートが取り付けられた状態において、即ちボルトがリングの中に押し込まれた時に、リングのシャフト側の端部がより小さな内径を有し、対向するリングのヘッド側の端部がより大きな内径を有していると、有利である。リングの塑性変形をもたらすために、ヘッドは、その外径がリングの１つの領域の内径よりも大きい少なくとも１つの領域を備えている。

電気的接続部の壁との接続を確立するための本発明による方法は、先ず、上述した態様のインサートを準備することを要求することができ、その際、ボルト及び／又はリングは、電気的接続部と接続される、又は、後にこれと接続可能である。先ず、インサートのリングが、壁の貫通開口の中に挿入され得る。好ましくは、リングは、そのために棚部を備えており、当該棚部は、リングが完全に壁の貫通開口の中に挿入された時、壁の一方の面と隣接し得る。引き続き、ボルトのシャフトがリングの中へ、棚部と対向する側から挿入され得る。この後、ヘッドのリングに対する第２の長手軸に沿った移動によって、壁の棚部と対向する側におけるリングの膨らみ又は張り出し部の形成を通じて、リングが変形され得る。

本発明の更なる特徴、利点及び適用可能性が、実施例に関する以下の記載から、及び、図面との関連においても明らかになる。

第１の実施形態による本発明のインサートの取り付け前における断面図である。 図１のインサートの壁への取り付け後における断面図である。 第２の実施形態による本発明のインサートの取り付け前における断面図である。 図３のインサートの平面図である。

図１及び２に示されたインサートは、ボルト１及びリング２を備えており、それらは、図１においては、互いに分離されて、即ちそれらの取り付け前の状態で、示されている。ボルト１は、第１の長手軸Ｉに沿って延びている。リング２は、第２の長手軸IIに沿って延びている。

ボルト１は、ヘッド３及びシャフト４を備えている。シャフト４は、図示された実施形態において、外ネジ５を備える円柱状であり、当該外ネジ５には図示されていないナットがねじ込まれ得る。代替的に、シャフト４は、内ネジ又は十字ピン（Kreuzstift）を、接続手段として備え得る。

ヘッド３は、シャフト４と比較して、直径において拡大されている。シャフト４とは反対側において、ヘッド３は、図示された実施形態において、部分的に任意のローレット６を備えている。代替的に、ヘッド３は、他の刻み目を備え得る。

ヘッド３は、回転体として構成されており、その外側輪郭は、曲線Ｌ１の第１の長手軸Ｉの周りの回転によって生成される。線Ｌ１は、図示された実施例において、半径Ｒ１の円弧であり、当該半径Ｒ１は，図１において、ノンスケールで矢印によって示されている。ここから逸脱して、線Ｌ１は、異なる曲率半径を有する複数の領域を備えることができ、及び／又は、楕円弧であることができる。線Ｌ１は、シャフト４とは反対側の端部（図１において左端）の近傍において、少なくとも近似的に第１の長手軸Ｉに平行に延び得る。線Ｌ１は、その際、ヘッド３の外径が、シャフト４の方を向いた端部から対向する端部に向かって拡大するように、第１の長手軸Ｉに対して配置され、構成されている。図１の例において、シャフト４とヘッド３の間には、棚部が形成されている。

リング２は、中心部の貫通開口７を備えており、当該貫通開口７は、第２の長手軸IIと同心である。リング２は、外側において、外径において拡大された棚部８を備える円筒状に構成されている。

貫通開口７は、内側において、回転体として構成されており、その輪郭は、曲線Ｌ２の第２の長手軸IIの周りの回転によって生成される。線Ｌ２は、図示された実施例において、半径Ｒ２の円弧であり、当該半径Ｒ２は，図１において、ノンスケールで矢印によって示されている。半径Ｒ１は、その際、半径Ｒ２より小さい。線Ｌ２も、異なる曲率半径を有する複数の領域を備えることができ、及び／又は、楕円弧であることができる。線Ｌ２は、図１において左側の端部の近傍において、少なくとも近似的に第２の長手軸IIに平行に延び得る。線Ｌ２は、その際、貫通開口７の内径が、棚部８を備える端部から対向する端部に向かって拡大するように、第２の長手軸IIに対して配置され、構成されている。

図２は、インサートを、壁９に取り付けられた状態で示している。例えば薄い金属板である壁９は、インサートを受容するための貫通開口を備えている。壁９の貫通開口には、先ずリング２が、図２において右側から挿入され、その結果、棚部８が壁９の右側の面に隣接する。その際、より小さな直径の外側の円筒状の部分が、壁９の貫通開口を通じて延び、図２の左側において当該貫通開口から突出する。

引き続き、左側からボルト１がリング２の中へ挿入される。図２の取り付け状況において、ボルト１は既に、例えば図示されていないナットによって、リング２の中へ引き込まれており、その結果、シャフト４は完全に壁９を貫通しており、ボルトのヘッド３は、壁９の貫通開口の領域に位置している。ヘッド３は、その際、リング２がヘッド３によって塑性変形する程度にまで、リング２の貫通開口７の中へ入り込んでいる。ここで、ヘッド３は、リング２を、後者がその外面で壁９の貫通開口に押し付けられるように、拡大する。これによって、リング２を介したボルト１と壁９の貫通開口の内面との間の境界抵抗の低い電気的な接触が達成される。さらに、ヘッド３は、壁９の貫通開口を通じて突出したリング２の部分、即ち棚部８とは反対側の部分を、膨らんだ張り出し部１０の形成を通じて径方向に拡大する。これによって、リング２は、軸方向においても、即ち棚部８と膨らんだ張り出し部１０の間においても、壁９に押し付けられる。

図示されていない接続端子が、リング２と直接的に接続されることができ、又は、例えばナットとリング２の間においてボルト１にクランプされることができる。これによって、接続端子は、インサートによって電気的に壁９と接続される。

図３及び４には、本発明のインサートの第２の実施形態が示されている。当該インサートは、同様に、ボルト１及びリング２から成っており、これらは、壁９の貫通開口の中へ、上述したように挿入され得る。第２の実施形態においては、しかしながら、ボルト１のシャフト４は、ヘッド３及び長手軸Ｉと同心にではなく、これらとはオフセットして、平行な第３の長手軸III上に配置されている。シャフト４は、その際、ヘッド３に対して偏心して配置されるだけではなく、リング２に対しても偏心して配置される。リング２の長手軸IIは、引き続き、ヘッド３の長手軸Ｉと同心である。この構成は、シャフト４に作用するボルトをリングの中へ押し込むためのトルクが、少なくとも部分的に支持され、その結果、ヘッド３はリング２に対して回転せず、リング２は壁９の貫通開口の中で回転しない、という結果をもたらす。

１ ボルト
２ リング
３ ヘッド
４ シャフト
５ 外ネジ
６ ローレット
７ 貫通開口
８ 棚部
９ 壁
１０ 張り出し部
Ｉ 第１の長手軸
II 第２の長手軸
III 第３の長手軸
Ｌ１ 第１の線
Ｌ２ 第２の線
Ｒ１ 第１の半径
Ｒ２ 第２の半径

Claims (10)

1. 電気的接続部の壁（９）との接続のためのインサートであって、
   第１の長手軸（Ｉ）に沿って延びるヘッド（３）と、少なくとも１つの接続手段（５）を備えるシャフト（４）と、を備える導電性のボルト（１）と、
   第２の長手軸（II）に沿って延び、前記ボルト（１）を受容するための貫通開口（７）を備える導電性のリング（２）と、を備え、
   前記ボルト（１）及び／又は前記リング（２）は前記電気的接続部と接続されているか又は接続可能であり、
   前記リング（２）は、前記リング（２）の棚部（８）が前記壁（９）の一方の面に隣接するよう前記壁（９）の貫通開口の中へ挿入されるように構成されており、
   前記リング（２）は、前記ヘッド（３）の前記リング（２）に対する前記第２の長手軸（II）に沿った移動によって、前記リング（２）の張り出し部（１０）の形成を通じて変形可能であり、
   前記ヘッド（３）は、少なくともある領域において、第１の半径（Ｒ１）で湾曲すると共に前記第１の長手軸（Ｉ）から隔たった第１の線（Ｌ１）を、前記第１の長手軸（Ｉ）の周りに回転させることによって生成される外側輪郭を備え、
   前記貫通開口（７）は、少なくともある領域において、第２の半径（Ｒ２）で湾曲すると共に前記第２の長手軸（II）から隔たった第２の線（Ｌ２）を、前記第２の長手軸（II）の周りに回転させることによって生成される内側輪郭を備えることを特徴とするインサート。
2. 前記第１の半径（Ｒ１）は前記第２の半径（Ｒ２）とは異なっており、特に前記第１の半径（Ｒ１）は前記第２の半径（Ｒ２）より小さい、ことを特徴とする請求項１に記載のインサート。
3. 前記第１の線（Ｌ１）の前記第１の長手軸（Ｉ）からの距離は、前記ヘッド（３）のシャフト側の端部から前記ヘッド（３）の対向する端部に向かって増大している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のインサート。
4. 前記少なくとも１つの接続手段は、内ネジ又は外ネジ（５）である、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインサート。
5. 前記ヘッド（３）の前記外側輪郭は、部分的に刻み目（６）を備えている、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインサート。
6. 前記シャフト（４）は、第３の長手軸（III）に沿って延びており、前記第３の長手軸（III）は、前記第１の長手軸（Ｉ）に対して平行であり且つオフセットしている、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインサート。
7. 前記棚部（８）は、前記リング（２）の残りの部分と比較して大きな外径を有する、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインサート。
8. 前記第２の線（Ｌ２）の前記第２の長手軸（II）からの距離は、前記リング（２）の一端部から、前記張り出し部（１０）を備える前記リング（２）の対向する端部に向かって増大している、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインサート。
9. 前記ヘッド（３）は、その外径が前記リング（２）の１つの領域の前記内径より大きい１つの領域を備えている、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインサート。
10. 電気的接続部の壁（９）との接続の確立のための方法であって、以下のステップを備える：
    ・請求項７、又は、請求項７を引用する請求項８若しくは９に記載のインサートを準備するステップ
    ・前記リング（２）を前記壁（９）の貫通開口の中へ挿入し、その結果、前記リング（２）の前記棚部（８）が前記壁（９）の一方の面に隣接するステップ
    前記シャフト（４）を、前記リング（２）の中へ、前記棚部（８）と対向する側から挿入するステップ
    ・前記ヘッド（３）の前記リング（２）に対する前記第２の長手軸（II）に沿った移動によって、前記壁（９）の前記棚部（８）と対向する側における前記リング（２）の張り出し部（１０）の形成を通じて、前記リング（２）を変形させるステップ。

Images