DE10153170C1

DE10153170C1 - Federkraftklemme

Info

Publication number: DE10153170C1
Application number: DE10153170A
Authority: DE
Inventors: Klaus Eisert
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-27
Filing date: 2001-10-27
Publication date: 2003-02-20
Anticipated expiration: 2021-10-28

Abstract

Eine einteilige, aus einem Stück Feder-Flachbandmaterial herstellte schlaufenförmige elektrische Federkraftklemme zum Anschluss eines elektrischen Leiters auf einer Leiterplatte, die einstückig aus einem Federschenkel, einem Klemmschenkel und einem Anlageschenkel mittels einer stetigen Krümmung bis zur Klemmbefestigung des Leiters besteht und wobei der Leiter aufgrund einer Zugkraft im Klemmschenkel gegen den Anlageschenkel gedrückt wird, sind am Anlageschenkel (4) Mittel zur direkten Befestigung auf einer Leiterplatte (10, 12) angeformt, die zur Befestigung und elektrischen Verbindung der Federkraftklemme (1) auf einer Leiterplatte (19) beitragen.

Description

Die Erfindung betrifft eine einteilige, aus einem Stück Feder-Flachbandmaterial hergestellte schlaufenförmige elektrische Federkraftklemme zum Anschluss eines elektrischen Leiters auf einer Leiterplatte die einstückig aus einem Federschenkel, einem Klemmschenkel und einem Anlageschenkel mittels einer stetigen Krümmung bis zur Klemmbefestigung des Leiters besteht und wobei der Leiter aufgrund einer Zugkraft im Klemmschenkel gegen den Anlageschenkel gedrückt wird und wobei der Anlageschenkel Mittel zur direkten Befestigung auf einer Leiterplatte enthält.

Stand der Technik

Zur Leiterkontaktierung an einer Federkraftklemme sind unterschiedliche Varianten von Anschlussklemmen bekannt.

Aus der DE 35 14 097 C2 ist eine schlaufenförmige Verbindungsklemme für elektrische Leiter bekannt, bei der eine direkte Kontaktierung eines Leiters mit dem Anlageschenkel vorgeschlagen wird. Diese Verbindungsklemme besitzt jedoch keinerlei Mittel zur direkten Befestigung bzw. elektrischen Kontaktierung mit einer Leiterplatte.

Aus der EP 0 065 357 A1 ist eine Klemme bekannt, die in einer U-Form gebogen ist und mit einer Schenkelfeder ausgestattet ist, die einen einstückig aus dem Federmaterial gefertigten Lötstift besitzt. Dieser Lötstift ist jedoch gegenüber den Betätigungskräften durch den in dieser Konstruktion verwendeten Betätigungsdrücker empfindlich, so dass entsprechend im Isoliergehäuse geeignete Befestigungsmittel zum Beispiel bei einer horizontalen Steckrichtung des elektrischen Leiters vorgesehen werden müssen.

In DE 299 1123 U1 ist eine Federkraftklemme beschrieben, die auf einem Stromleitungsstück aufgeschoben ist und bei der das Stromleitungsstück mit einem ausgeformten Lötstift zum Kontaktieren auf einer Leiterplatte befestigt ist. Die Federkraftklemme liegt dabei mit ihrem Anlageschenkel an dem Stromleitungsstück an, wobei der Klemmschenkel einen anzuschließenden elektrischen Leiter in einem nahezu rechten Winkel zur Ausrichtung des Stromleitstückes an der Unterseite des Stromleitstückes befestigt. Als nachteilig ist anzusehen, dass dieses komplette Anschlussteil aus mindestens zwei Metallteilen besteht. Die Ausrichtung der Federkraftklemme mit ihrem Klemmschenkel und dem Anlageschenkel zum Stromleitungsstück muss ein zusätzliches Teil, beispielsweise ein isolierendes Gehäuse, übernehmen.

Aus DE 298 19 517 U1 ist eine Federkraftklemme zum Aufsetzen auf Leiterplatten bekannt, bei welcher die Federkraftklemme als separates Teil mit einem leitenden Stromleitstück durch einfaches Aufschieben auf dieses Stromleitstück verbunden ist. Das Stromleitstück ist derart geformt, dass eine Fensteröffnung im Klemmschenkel den zu kontaktierenden Leiter an die Unterseite des Stromleitstückes herandrückt. An dem Stromleitstück ist in Richtung zur Leiterplatte hin ein Lötstift zur Befestigung des Stromleitstückes auf der Leiterplatte herausgeführt. Auch hier ist als nachteilig anzusehen, dass die gesamte Federkraftklemme aus mindestens zwei Metallteilen besteht. Bei einer Verwendung ohne isolierendes Gehäuse müssten die beiden Metallteile per Löt-, Schweiß- oder Nietverbindung miteinander unlösbar verbunden werden.

Aus dem Patent Abstracts of Japan JP 06215810 ist eine Federkraftklemme bekannt, welche aus einem Stromleitstück mit Lötstift und einem Federschenkel mit Klemmschenkel besteht. Auch hier ist die Federkraftklemme aus zwei Teilen aufgebaut, wobei der Federschenkel und der Klemmschenkel mit dem den Anlageschenkel bildenden Stromleitstück elektrisch und mechanisch verbunden ist.

Aufgabenstellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federkraftklemme, welche als schlaufenförmig gebogene Zugfederklemme ausgebildet ist, für den Anschluss eines elektrischen Leiters an eine Leiterplatte anzugeben, die einfach herstellbar und einfach aufgebaut ist und dennoch eine sichere mechanische Befestigung und elektrische Kontaktierung gewährleistet.

Lösung der Aufgabe

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Eine einstückige Federkraftklemme nach dem bekannten Wirkprinzip einer schlaufenförmig gebogenen Federkraftklemme enthält an seinem Anlageschenkel einstückig mindestens einen angeformten Lötstift, welcher zur Befestigung auf einer Leiterplatte durch Verlöten oder Einpressen verwendet werden kann. Der Anlageschenkel ist dabei beabstandet von der Oberfläche der Leiterplatte angeordnet. Das zur Leitereinführung zugewandte Endstück des Anlageschenkels der Federkraftklemme ist zum Teil zum Leiter hin abgewinkelt, so dass ein anderer Teil des Anlageschenkels die Anlagekante die Klemmung des Leiters am Anlageschenkel bewirkt. Zur Befestigung der Federkraftklemme des von der Leitereinführung entfernten Bereichs ist mindestens ein weiterer Lötstift aus dem Anlageschenkel herausgestanzt und ausgeformt.

In einer weiteren Variante ist der Anlageschenkel der Federkraftklemme breiter dimensioniert worden, so dass die beidseitig über das Gesamtbreitenmaß der Federkraftklemme hinausragenden Anlageschenkel-Seitenstücke zu einem zur Leiterplatte hin offenen U-förmigen Teil abgebogen werden. Zur Leiterplatte hin ist auf jeder Seite des Anlageschenkels jeweils im Bereich der Leitereinführung und auf dem der Leitereinführung entfernten Bereich jeweils mindestens ein Lötstift zur mechanischen Befestigung und elektrischen Kontaktierung mittels Verlötung auf einer Leiterplatte vorgesehen. In einer Variante sind anstelle der Lötstifte Einpressstifte ausgeformt, welche eine federnde Einpressformzone aufweisen und durch Einstecken in die vorgesehenen Löcher der Leiterplatte die mechanische Befestigung und elektrische Kontaktierung bewirken. Da die Längskanten der Anlageschenkel-Seitenstücke auf der Leiterplatte aufliegen, ist die Federkraftklemme besonders fest gegen seitliches Verkippen auf der Leiterplatte abgestützt. Die Ausrichtung der Längskanten kann je nach Anwendungsfall so vorgesehen werden, dass diese entweder parallel zum Anlageschenkel oder in einer weiteren Ausführung in einem Winkel zum Anlageschenkel der Federkraftklemme verlaufen. Somit wird erreicht, dass der Bereich der Leitereinführung gegenüber dem der Leitereinführung entfernten Bereich von der Leiterplatte absteht, wobei die Leiterklemmung am Anlageschenkel der Federkraftklemme nicht parallel zur Leiterplatte erfolgt.

Der besondere Vorteil dieser Erfindung ist, dass zur mechanischen Stabilisierung der Federkraftklemme keine zusätzlichen Teile, wie beispielsweise passgenaue Gehäuseteile, notwendig sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und den dazugehörigen Figuren beschrieben.

Überschrift der Figuren

Fig. 1 zeigt die Federkraftklemme in der bekannten Wirkungsweise mit Federschenkel, Leitereinführung und Anlageschenkel mit angeformten Lötstiften in einer räumlichen Ansicht.

Fig. 2 zeigt eine Variante des Endstückes des Anlageschenkels einer Federkraftklemme in einer räumlichen Ansicht.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Federkraftklemme mit einem zur Ebene der Leiterplatte geneigten U-förmigen Klemmschenkel in einer räumlichen Ansicht.

Fig. 4 zeigt eine Variante der Federkraftklemme mit einem parallel zur Leiterplatte angeordneten U-förmigen Klemmschenkel in einer räumlichen Ansicht.

Fig. 5 zeigt eine Variante der elektrischen Verbindungs- /Befestigungsmittel auf einer Leiterplatte.

Fig. 6 zeigt Mittel zur Vergrößerung der Auszugskräfte auf den geklemmten elektrischen Leiter.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt die einstückige Federkraftklemme 1, welche aus einem streifenförmigen Metallteil ausgestanzt und in eine schlaufenförmige Form gebogen ist. Der Anlageschenkel 4 ist an seinem zum Klemmschenkel 2 ausgerichteten Ende 7 zur Leiterplatte 19 hin abgewinkelt und mit einer fensterartigen Öffnung 6 versehen, welches zur Aufnahme eines zu kontaktierenden Leiters 5 dient. Ein Abschnitt 14 des Anlageschenkels 4 erstreckt sich in Längsausrichtung des Anlageschenkels 4 durch die fensterartige Öffnung 3 des Klemmschenkels 2 und bildet die Anlagefläche 15 für den abisolierten Leiter 5. Der zur Leiterplatte 19 hin abgewinkelte Bereich 7 des Anlageschenkels 4 ist an seinem Ende 8 einstückig mit einem Lötstift 10 verbunden. Dieser Lötstift wird in das für die Verlötung vorgesehene Loch in einer Leiterplatte 19 gesteckt und verlötet. In einer nicht dargestellten Variante sind anstelle der Lötstifte Einpressstifte 10, 12 für eine Befestigung und Kontaktierung mittels Einpressen dieser Einpressstifte 10, 12 in ein dafür vorgesehenes Loch in einer Leiterplatte 19 vorgesehen. Eine nicht dargestellte Befestigung und Kontaktierung der Federkraftklemme 1 an ein elektrisch leitendes Stromschienenstück ist ebenfalls möglich. Aus dem Abschnitt des Anlageschenkels 4 zwischen dem gebogenen Bereich 9 des Anlageschenkels 4 und dem gebogenen Bereich des Federschenkels 11 ist mindestens ein weiterer Lötstift 12 herausgestanzt und zur Leiterplatte 19 hin abgewinkelt vorgesehen. Der Federschenkel 11 ist mit dem Anlageschenkel 4 über eine Wölbung 22 verbunden. An das Ende des Federschenkels 11 fügt sich der Bereich des Klemmschenkels 2 an. Der Klemmschenkel 2 ist mit einer fensterartigen Öffnung 3 versehen, dessen Kante 13 den Leiter 5 gegen die Anlagefläche 15 klemmt. Nach Einführung des Leiters 5 durch die fensterförmige Öffnung 3 des Klemmschenkels und durch die fensterförmige Öffnung 6 des abgewinkelten Endstückes 7 des Anlageschenkels 4 bewirkt die Rückstellkraft des Federschenkels 11 in Verbindung mit dem Klemmschenkel 2 die Klemmung des Leiters 5 gegen die Anlagefläche 15 des Kontaktstückes 14. Das Kontaktstück 14 besitzt im Klemmbereich der Klemmkante 13 des Klemmschenkels 2 eine Prägung in Form von Querrillen 20, die sich quer zur Leitereinführung erstreckt. Diese Querrillen 20 können als erhabene oder vertiefte Rille ausgeführt sein und vergrößert die Auszugskräfte des geklemmten elektrischen Leiters 5. Durch die Klemmkante 13 des Klemmfensters 3 wird der Leiter 5 in seiner Längsausrichtung eingedrückt, wodurch dieser stabil gegen Verschieben in seiner Längsausrichtung gehalten wird und wodurch eine erhöhte Kontaktkraft zwischen Leiter 5 an der Klemmkante 13 wirkt.

Fig. 2 zeigt eine Variante der in Fig. 1 beschriebenen Federkraftklemme. In dieser Variante sind am Anlageschenkel 4 gabelförmig zwei Lötstifte 10, 10' ausgeformt, wobei der Leiter 5 zwischen diese Lötstifte entlang des Anlageschenkels 4, und seiner Anlagefläche 15 am Abschnitt 14 anliegt. In einer vorteilhaften Ausführung können diese Lötstifte in ihrer Länge mit einer zusätzlichen Abknickung 23 versehen werden, welche vorteilig eine Begrenzung der Einstecktiefe der Lötstifte 10, 10' bewirkt.

Fig. 3 zeigt eine in sich besonders stabile Ausführungsform der Federkraftklemme 1. Hierbei ist der Anlageschenkel 4 gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 oder Fig. 2 aus einem breiteren Federblechteil ausgestanzt, wobei jeweils ein Seitenstück 16, 16' des Anlageschenkels 4 zur Leiterplatte 19 hin abgewinkelte ist. Es entsteht ein zur Leiterplatte 19 hin offenes U-förmiges Stützteil. An den Seitenwänden 16, 16' sind die Lötstifte 17, 17' und 18, 18' ausgeformt. Während in Fig. 3 die Federkraftklemme 1 durch die Abknickung der Lötstifte 10, 10' eine schräg zur Leiterplatte 19 geneigten Anlageschenkel 4 erhält, ist diese Ausführung in Fig. 3 mit einem zur Leiterplatte 19 parallelen Anlageschenkel 4 ausgeführt. Zur Aufnahme des Leiters 5 besitzen die Seitenstücke 16, 16' des Anlageschenkels 4 eine vorbestimmte, über die gesamte Länge vorbestimmte gleiche Höhe, die von der Höhe des Fensters 3 des Klemmschenkels 2 zur Leitereinführung abhängig ist. Bei Auflage der oberen Fensterbegrenzung des Fensters 3 sollte im betätigten Zustand das Ende des Klemmschenkels 2 vor der Leiterplatte 19 enden.

In Fig. 4 ist die Höhe dieser Seitenstücke 16, 16' über deren Länge unterschiedlich. Im Klemmbereich des Leiters ist die Höhe der Seitenstücke 16, 16' gegenüber dem anderen Ende der Seitenstücke größer. Das hat den Vorteil, dass eine schräge Zuführung des Leiters 5 zur Anlagefläche 15 erfolgen kann. Das erleichtert das Einstecken des Leiters 5.

Fig. 5 zeigt in einer einfachen Darstellung eine mögliche Form einer Lötauflage 21 für eine SMD-Lötung, die aus einem Lötstift 10, 10', 12, 17, 17' und 18, 18' ausgeformt werden kann. Die Lötauflage wird auf einem vorgesehenem Lötpad auf der Oberfläche einer Leiterplatte platziert und verlötet.

In Fig. 6 ist eine der möglichen geometrischen Formen einer Auszugskraftvergrößerung, nämlich Querrillen 20 dargestellt. Eine der einfachsten geometrischen Mittel ist dabei die Erzeugung von Querrillen 20, die dem Herausziehen des Leiters im geklemmten Zustand mechanisch entgegenwirken.

Die erfindungsgemäße Federkraftklemme 1, kann auch auf einem Stromleitstück oder einem anderen leitenden Gehäuseteil statt einer Leiterplatte 19 befestigt werden. Hierbei sind anstelle der Lötstifte 10, 10', 12, 17, 17' und 18, 18' flächige Stützschenkel vorzusehen, die mit einem Stromschienenstück durch auflöten oder schweißen verbunden werden können, was hier nicht weiter dargestellt ist.

Bezugszeichenliste

1

Federkraft klemme

2

Klemmschenkel

3

Fenster im Klemmschenkel

4

Anlageschenkel

5

Leiter

6

Fenster im Anlageschenkel

7

Endstück des Anlageschenkels

8

Anlagekante des Anlageschenkels

9

Biegekante des Anlageschenkels

10

vorderer Lötstift oder Einpressstift

10

' vorderer

2

. Lötstift oder Einpressstift

11

Federschenkel

12

hinterer Lötstift

13

Leiterklemmkante des Klemmschenkelfensters

14

Kontaktstück

15

Leiteranlagefläche des Kontaktstücks

16

erster seitlicher Stützschenkel

16

' zweiter seitlicher Stützschenkel

17

vorderer seitlicher Lötstift oder Einpressstift

17

' vorderer seitlicher Lötstift oder Einpressstift

18

hinterer seitlicher Lötstift oder Einpressstift

18

' hinterer seitlicher Lötstift oder Einpressstift

19

Leiterplatte

20

Querrillen des Kontaktstücks

21

Lötauflage für SMD-Lötung

22

Wölbung zwischen Anlageschenkel und Federschenkel

23

zusätzliche Abknickung der Lötstifte

Claims

1. Federkraftklemme (1) zur Befestigung auf einer Leiterplatte (19), welche als schlaufenförmig gebogene Zugfederklemme ausgebildet ist, mit einem Anlageschenkel (4) einem Federschenkel (11) und einem Klemmschenkel (2), zur Befestigung und Kontaktierung eines elektrischen Leiters (5) auf der Leiterplatte (19) wobei am Anlageschenkel (4) einstückig mindestens ein Lötstift (10, 10', 12, 17, 17',18, 18') zur direkten Kontaktierung mit der Leiterplatte (19) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfederklemme direkt auf der Leiterplatte angeordnet ist und am Anlageschenkel (4) einstückig mindestens zwei abgewinkelte Lötstifte (10, 10',12, 17, 17', 18, 18') zur elektrischen Kontaktierung und zur mechanischen Befestigung der Federkraftklemme (1) ausgebildet sind, wobei der Anlageschenkel zumindest im Einführ- oder Festklemmbereich (13) für den elektrischen Leiter (5) beabstandet von der Oberfläche der Leiterplatte angeordnet ist und bei der der elektrische Leiter (5) direkt mit dem Anlageschenkel (4) kontaktiert.

2. Federkraftklemme (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageschenkel (4) an seiner Längsseite zusätzlich zur Leiterplatte (19) hin abgewinkelte Stützschenkel (16, 16') aufweist.

3. Federkraftklemme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschenkel (16, 16') im Einführ- oder Festklemmbereich für den elektrischen Leiter (5) des Anlageschenkels (4) gegenüber dem der Leitereinführung entfernten Bereich höher ausgeführt sind, wodurch der Anlageschenkel (4) in einer Neigung zur Leiterplatte (19) steht.

4. Federkraftklemme (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschenkel (16, 16') im Einführ- oder Festklemmbereich für den elektrischen Leiter (5) des Anlageschenkels (4) gegenüber dem der Leitereinführung entfernten Bereich in gleicher Höhe ausgeführt sind, wodurch der Anlageschenkel (4) parallel zur Leiterplatte (19) steht.

5. Federkraftklemme (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageschenkel (4) im Einführ- oder Festklemmbereich für den elektrischen Leiter (5) zur Leiterplatte (19) hin abgewinkelt ist und mindestens einen ausgeformten Lötstift (10) enthält.

6. Federkraftklemme (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Anlageschenkel (4) im Einführ- oder Festklemmbereich für den elektrischen Leiter (5) gabelförmig zwei Lötstifte (10,10') ausgeformt zur Leiterplatte (19) hin abgewinkelt sind.

7. Federkraftklemme (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gabelförmig ausgeformten Lötstifte (10, 10') durch eine zusätzliche Abknickung (23) zur Begrenzung der Einstecktiefe in die Leiterplatte (19) aufweisen.

8. Federkraftklemme (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötstifte (10, 10', 12, 17, 17', 18, 18') eine ausgeformte Lötauflage (21) für eine SMD-Lötung auf einer Leiterplatte aufweisen.

9. Federkraftklemme (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraftklemme (1) anstelle der Lötstifte Einpressstifte (10, 10', 12, 17, 17', 18, 18') mit einer federnden Einpressformzone aufweist.

10. Federkraftklemme (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlageschenkel (4) in seiner Verlängerung zum Klemmschenkel (2) hin ein Kontaktstück (14) zur Anlagekontaktierung des elektrischen Leiters (5) aufweist.

11. Federkraftklemme nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Kontaktstück (14) durch das Fenster (3) des Klemmschenkels (2) hindurch erstreckt und der Klemmschenkel 2 mit seiner Fensterklemmkante (13) gegen die Anlagefläche (15) des Kontaktstückes (14) drückt.

12. Federkraftklemme (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (14) aus dem abgewinkelten Endstück des Anlageschenkels (4) ausgestanzt ist.