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Die
Erfindung betrifft eine Anschlussklemme für einen isolierten elektrischen
Leiter mit einer Klemmschraube.
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Zur
Kontaktierung von isolierten elektrischen Leitern sind Anschlussklemmen
bekannt, die auf dem Prinzip der Isolierungsdurchdringungstechnik beruhen.
Bei einer in der Fachsprache als Piercing-Technik bekannten Variante
der Isolierungsdurchdringungstechnik wird ein Kontaktelement derart
geführt,
dass es die Isolierung des anzuschließenden Leiters vollständig durchdringt
und anschließend in
den Leiter eindringt. Von Nachteil hierbei ist, dass die Isolierung
des Leiters an der Kontaktstelle nicht immer vollständig verdrängt wird
und somit keine sichere und dauerhafte Kontaktierung erfolgt. Bei
einer weiteren als Schneidklemmtechnik bekannten Variante der Isolierungsdurchdringungstechnik
durchschneiden zwei Schneiden die Isolierung des anzuschließenden Leiters
und klemmen die Leiterader zwischen sich ein. Da diese Schneidklemmen
nur geringe Federwege aufweisen, können nur geringe Querschnittsbereiche
geklemmt werden. Bei größeren Leiterquerschnitten
tritt das Problem auf, dass sich einzelne Litzen der Leiterader
verschieben und dadurch die benötigte
Kontaktkraft nicht mehr sichergestellt ist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anschlussklemme
für einen
elektrischen Leiter zu schaffen, durch die eine sichere Kontaktierung gewährleistet
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Anschlussklemme nach Anspruch 1 gelöst. Die
erfindungsgemäße Anschlussklemme
weist eine Klemmschraube auf, die ein kombiniertes Schneid- und
Kontaktelement zum Durchschneiden der Isolierung während einer
Drehbewegung der Klemmschraube und zum Kontaktieren des Leiters
aufweist.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die Drehbewegung der Klemmschraube
zum Durchdringen der Isolierung zu nutzen. Im Vergleich zu üblichen
Isolierungsdurchdringungskontakten, bei denen die Isolierung durch
eine Linearbewegung eines Kontaktmessers oder dergleichen lediglich
verdrängt
wird, erfolgt hier ein tatsächliches
Durchschneiden der Isolierung. Die Isolierung wird an der Schnittstelle,
welche gleichzeitig die Kontaktstelle ist, vollständig durchtrennt,
so dass der anzuklemmende Leiter dort vollständig isolierungsfrei ist. Da
Schneid- und Kontaktelement zusammengefasst sind, erfolgt daher
eine sehr sichere elektrische Kontaktierung des Leiters.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Besonders
vorteilhaft ist es danach, wenn ein Druckstück vorgesehen ist, das mit
der Klemmschraube zusammenwirkt und ein weiteres kombiniertes Schneid-
und Kontaktelement zum Durchschneiden der Isolierung während einer
Drehbewegung des Druckstückes
und zum Kontaktieren des Leiters aufweist. Das Druckstück, welches
quasi als Gegenstück
zu der Klemmschraube vorgesehen ist, vollführt während der Kontaktierung ebenfalls
eine Bewegung in Kontaktierungsrichtung, also in die gleiche Richtung
wie die Klemmschraube. Insbesondere erfolgt das Bewegen des Druckstückes durch
das Eindrehen der Klemmschraube in die Kontaktierungsposition, wobei
eine Kraftübertragung über den anzuklemmenden
Leiter erfolgt. Das Druckstück
ist hierfür
vorzugsweise in dem Klemmengehäuse
derart geführt,
dass eine Beaufschlagung des Druckstückes in Kontaktierungsrichtung
ein Drehen des Druckstückes
bewirkt. Auf konstruktiv besonders einfache Art und Weise ist dies
dadurch möglich,
dass das Druckstück
eine schraubenförmige
Führungskontur
und das Klemmengehäuse
eine entsprechende Gegenkontur aufweist.
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Durch
das Eindrehen der Klemmschraube erfolgt mit anderen Worten nicht
nur ein Durchschneiden der Isolierung durch eine Drehbewegung des Schneid-
und Kontaktelementes der Klemmschraube, sondern zugleich auch ein
Durchschneiden der Isolierung durch ein sich drehendes weiteres Schneid-
und Kontaktelement des Druckstückes,
wobei die Drehbewegung des Druckstückes über die Führungskontur durch das Eindrehen
der Klemmschraube verursacht wird.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Druckstück in der Kontaktierungsposition
in Richtung des Leiters mit einer Druckfeder beaufschlagt ist. Hierdurch
wird die für
eine sichere Kontaktierung erforderliche Kontaktkraft bereitgestellt.
Da die Druckfeder während
des Klemmvorganges durch eine Kraftübertragung über den anzuklemmenden Leiter
vorgespannt wird, entspricht der zurückgelegte Vorspannweg der Feder
der Dicke des anzuklemmenden Leiters. Mit anderen Worten ist die
durch die Druckfeder erzeugte Kontaktkraft dem Querschnitt des anzuklemmenden
Leiters proportional. So wird ein dünner Leiter mit einer geringeren
Kraft geklemmt als ein dickerer Leiter. Dies hat den Vorteil, dass
eine zu hohe Klemmkraft bei dünnen
Leitern verhindert wird. Ein versehentliches Durchtrennen von dünneren Leitern
wird somit sicher vermieden. Treten Veränderungen an der Klemmstelle
auf, beispielsweise durch äußere Einflüsse, wie
Setzeffekte, Temperaturschwankungen, Zug- und Biegekräfte bei
der Kontaktierung usw., drückt
die Druckfeder das Druckstück
in Richtung Leiter nach und gewährleistet
somit eine sichere und dauerhafte Kontaktierung.
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Das
Schneid- und Kontaktelement an Klemmschraube und/oder Druckstück ist vorzugsweise
derart ausgebildet, dass es in der Kontaktierungsposition den Leiter
an mehr als einer Stelle kontaktiert. Durch die so erzielte Mehrfachkontaktierung ist
nicht nur eine besonders sichere und zuverlässige Anschlusskontaktierung
gewährleistet.
Durch die größere Anzahl
von Stromübergangsstellen
ist auch ein gutes Kurzschlussverhalten gewährleistet. Da die Abhebekraft
auf die Stromübergangstellen
aufgeteilt wird, wird ein Abheben der Kontaktstellen im Kurzschlussfall
vermieden.
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Als
besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn das Schneid-
und Kontaktelement nach Art eines Schneidringes ausgebildet ist.
Wenn das Schneid- und Kontaktelement sowohl bei der Klemmschraube
als auch bei dem Druckstück
vorgesehen ist ergeben sich insgesamt vier Stromübergangsstellen und damit ein
sehr gutes Kurzschlussverhalten der Anschlussklemme.
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Von
besonderem Vorteil bei dieser Form des Kontaktelementes ist es,
dass sich bei der Kontaktierung von feindrähtigen Leitern die einzelnen
Drähte einer
Litze nicht zueinander verschieben, wie dies bei üblichen
messerartigen Kontaktelementen der Fall ist. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Anschlussklemme
nicht nur für
Leiter mit einem sehr begrenzten Leiterquerschnitt (z.B. 0,5 mm2 bis 1,5 mm2 oder
1,5 mm2 bis 2,5 mm2)
einsetzbar. Auch Leiter mit größeren Leiterquerschnitten
können
mit der vorliegenden Anschlussklemme kontaktiert werden. Die erfindungsgemäße Anschlussklemme
ist somit für
einen sehr großen
Leiterquerschnittsbereich (beispielsweise von 1 mm2 bis
16 mm2) sehr universell einsetzbar und unterscheidet
sich dadurch deutlich von allen bisher bekannten Lösungen.
Insbesondere ermöglicht
die erfindungsgemäße Anschlussklemme die
Verwendung von Schneidklemmanschlüssen für Leiter mit größeren Leiterquerschnitten,
für die
bisher stets Federzugklemmen oder Rahmenklemmen eingesetzt werden
mussten.
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Aufgrund
der sicher gewährleisteten
Kontaktkraft kann die Anschlussklemme auch für den Anschluss bei elektrischen
Schaltgeräten
eingesetzt werden, was bei der bisherigen Piercing-Technik nicht der
Fall war.
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Ganz
besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schneid- und Kontaktelement
eine Schneidkante mit einem definierten Radius aufweist derart,
dass die Schneidkante beim Kontaktieren im wesentlichen nicht in
den Leiter eindringt. Mit anderen Worten liegt das Schneid- und
Kontaktelement in der Kontaktierungsposition lediglich am Leiter
an. Durch die vergleichs weise breite Schneidkante wird sichergestellt, dass
die Isolierung des Leiters beim Schneidvorgang zwar sicher durchtrennt
und verdrängt,
der Leiter selbst aber nicht verletzt wird. Darüber hinaus ist die Höhe des Schneidringes
vorteilhafterweise der Dicke der Isolierung angepasst. Diese zusätzliche
Maßnahme
dient ebenfalls dazu sicherzustellen, dass der Schneidring lediglich
am Leiter anliegt, ohne in den Leiter einzuschneiden.
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Sind
die Schneid- und Kontaktelemente von Klemmschraube und Druckstück derart
ausgebildet, dass sie in der Kontaktierungsposition im wesentlichen
an sich gegenüberliegenden
Stellen des Leiters angreifen, ist eine besonders zuverlässige Kraftübertragung
von der Klemmschraube über
den Leiter auf das Druckstück
möglich.
Die Kontaktkraft wird dabei vollständig über die Schneid- und Kontaktelemente, also
leitende Teile der Anschlussklemme aufgebracht. Durch die sich ergebende
Gesamtgeometrie ist zudem ein gleich bleibender Kontaktdruck an
allen Kontaktstellen gewährleistet.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben,
das mit Hilfe der Figuren näher
erläutert
wird. Hierbei zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Anschlussklemme,
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2 eine
weitere perspektivische Ansicht einer Anschlussklemme mit teilweise
geöffnetem Klemmengehäuse,
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3 eine
Detailansicht einer Klemmschraube,
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4 eine
Detailansicht eines Druckstückes,
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5 einen
Vertikalschnitt durch eine Anschlussklemme,
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6 eine
Detailansicht eines einen Leiter kontaktierenden Schneidringes des
Druckstückes.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
weist die Anschlussklemme 1 ein im Wesentlichen quaderförmiges Klemmengehäuse 2 auf,
wie in 1 abgebildet. An der Vorderseite 3 des
Klemmenge häuses 2 ist
in etwa mittig eine Leitereinführöffnung 4 vorgesehen,
durch die eine anzuklemmende Leiter 5 in einen Anschlussklemmeninnenraum 6 eingeführt werden kann.
Der Leiter 5 ist mit einer Isolierung 7 versehen und
wird isoliert der Anschlussklemme 1 zugeführt. An
der Rückseite 8 des
Klemmengehäuses 2 ist
nach Art einer Fahne ein Anschlussstück 9 vorgesehen, welches
von der Anschlussklemme 1 zu einer Schaltstelle (nicht
abgebildet) eines elektrischen Schaltgerätes oder dergleichen führt. Das
Anschlussstück 9 ist
einstückig
mit dem Klemmengehäuse 2 verbunden.
An der Ober- und
Unterseite des Klemmengehäuses 2 ist
dieses durch Abdeckungen 10, 11 verschlossen,
wobei in der oberen Abdeckung 10 eine zentrale Betätigungsöffnung 12 vorgesehen
ist. Diese dient zum Einführen
eines Betätigungswerkzeuges,
beispielsweise eines Schraubendrehers, in das Klemmengehäuse 2.
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Wie
aus 2 hervorgeht, sind in dem Klemmengehäuse 2 eine
Klemmschraube 15 und ein im Wesentlichen kreiszylinderförmiges Druckstück 16 angeordnet.
Klemmschraube 15 und Druckstück 16 sind in dem
Klemmengehäuse 2 geführt und
in Kontaktierungsrichtung 17 bewegbar. Die Klemmschraube 15 weist
ein im Detail nicht dargestelltes Schraubgewinde 18 auf
und ist im oberen Teil des Klemmengehäuses 2 in einem Schraubkanal 19 geführt, der hierfür ein Gegengewinde
(nicht abgebildet) aufweist. Die Klemmschraube 15 kann
von einer Ausgangsposition, bei der ihr Schraubenkopf 20 im
Wesentlichen mit der oberen Abdeckung 10 des Klemmengehäuses 2 abschließt, in eine
hier abgebildete Kontaktierungsposition bewegt werden. In der Kontaktierungsposition
schlägt
ein am Schraubenkopf 20 der Klemmschraube 15 vorgesehener
Kragen 21 an einem Anschlag 22 an, der dadurch
ausgebildet ist, dass sich der Schraubkanal 19 in Richtung
oberer Abdeckung 10 zu einem Aufnahmeraum 23 für den Schraubenkopf 20 erweitert.
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An
ihrem in Richtung Anschlussklemmeninnenraum 6 weisenden
Fußende 24 weist
die Klemmschraube 15 einen Schneidring 25 auf,
der als kombiniertes Schneid- und Kontaktelement dient, vgl. 3.
Die Schneidkante 26 des Schneidringes 25 ist dabei über einen
durch die Höhe 27 des
Schneidringes 25 definierten Abstand H von der Unterseite 28 der
Klemmschraube 15 beabstandet und steht als kreisrunde Schneide
zum Durchschneiden der Isolierung 7 des anzuklemmenden
Leiters 5 zur Verfügung.
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Im
unteren Teil der Anschlussklemme 1 weist das Klemmengehäuse 2 einen
Führungskanal 31 auf,
in dem das Druckstück 16 einliegt.
Zwischen dem Druckstück 16 und
der unteren Abdeckung 11 des Klemmengehäuses 2 ist eine Druckfeder 32 angeordnet,
auf der das Druckstück 16 mit
seiner Unterseite 33 aufliegt. Der Durchmesser der als
Rundfeder ausgebildeten Druckfeder 32 entspricht dabei
im Wesentlichen dem Durchmesser des Druckstückes 16. Wie in 4 gezeigt
ist am Außenmantel 34 des Druckstückes 16 eine
schraubenförmige
Führungskontur
vorgesehen. Diese wird durch zwei gegeneinander versetzt angeordnete
Führungsleisten 35, 36 gebildet,
die von der Unterseite 33 des Druckstückes 16 ausgehend
am Außenmantel 34 anliegen
derart, dass sie nach einer halben Umkreisung des Druckstückes 16 an
der Druckstückoberseite 37 abschließen. Der
gesamte Zylindermantel ist mit anderen Worten durchgängig mit
einer Führungskontur
versehen. Somit ist eine sichere Führung des Druckstücks 16 gewährleistet.
Als Gegenkontur zur schraubenförmigen
Führungskontur
des Druckstückes 16 ist
in dem Führungskanal 31 eine
dem Verlauf der Führungsleisten 35, 36 entsprechende
Führungsnut 38 ausgebildet.
Das Druckstück 16 liegt
mit seinen Führungsleisten 35, 36 in
der Führungsnut 38 des
Klemmengehäuses 2 ein
und wird somit in seiner Wirkposition gehalten. An der in Richtung
Schraubklemme 15 weisenden Oberseite 37 des Druckstückes 16 ist wiederum
ein Schneidring 39 als Schneid- und Kontaktelement vorgesehen,
der in seiner Ausgestaltung dem an der Klemmschraube 15 angebrachten Schneidring 25 entspricht.
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Vor
der Kontaktierung des elektrischen Leiters 5 befindet sich
die Anschlussklemme 1 in einer Ausgangsposition, in der die
Klemmschraube 15 derart weit herausgedreht ist, dass ihr
Schneidring 25 nicht oder nur unwesentlich in den Anschlussklemmeninnenraum 6 hineinragt.
Das Druckstück 16 ragt in
seiner Ausgangsposition hingegen vergleichsweise weit in den Anschlussklemmeninnenraum 6 hinein.
Der Schneidring 39 des Druckstücks 16 kann dabei
derart positioniert sein, dass ein ungehindertes Einführen des
Leiters 5 gerade noch möglich
ist. Um einen Mindestabstand zwischen den beiden Schneidringen 25, 39 zu
gewährleisten
und sicherzustellen, dass das Druckstück 16 im Führungskanal 31 verbleibt,
sind an den Führungsleisten 35, 36 des Druckstückes 16 und/oder
in der Führungsnut 38 ein oder
mehrere Anschlagelemente (nicht abgebildet) vorgesehen. Diese Anschlagelemente
verhindern bei nicht eingeführtem
Leiter eine Bewegung des Druckstückes 16 entgegen
der Kontaktierungsrichtung 17 in Richtung auf die Klemmschraube 15 über das
in der Ausgangsposition erwünschte
Maß hinaus.
Das Druckstück 16 wird
mit anderen Worten in dem Führungskanal 31 in
einer Ausgangsposition gehalten, in der die Druckfeder 32 bereits
vorgespannt ist und das Druckstück 16 gegen
die Anschlagelemente drückt. Sobald
das Druckstück 16 aus
seiner Ausgangsposition ausgelenkt wird, besteht daher ein durch
die Druckfeder 32 bewirkter Kontaktdruck auf den Leiter 5.
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Nachdem
der isolierte Leiter 5 durch die Leitereinführöffnung 4 in
den Anschlussklemmeninnenraum 6 eingeführt ist, wird die Klemmschraube 15 unter
Zuhilfenahme eines Betätigungswerkzeuges (nicht
abgebildet) nach unten, also auf den Leiter 5 zu bewegt.
Nachdem der Schneidring 25 der Klemmschraube 15 an
der Isolierung 7 aufliegt erfolgt durch ein weiteres Drehen
der Klemmschraube 15 ein Durchschneiden der Isolierung 7.
Ist die Isolierung 7 vollständig durchschnitten liegt der
Schneidring 25 an zwei Kontaktstellen an der Oberfläche des
Leiters 7 auf, vgl. 5. Durch
die keilförmige
Form der Schneidekante 26 wird die Isolierung 7 sicher
und zuverlässig
nach beiden Seiten verdrängt.
Da die Schneidkante 26 einen definierten Radius R aufweist,
erfolgt im Wesentlichen kein Eindringen des Schneidringes 25 in
den Leiter 7. Die Höhe
H 27 des Schneidringes 25 entspricht im wesentlichen
der Dicke h 40 der Isolierung 7, so dass in der
Kontaktierungsposition die Isolierung 7 den Zwischenraum zwischen
der Unterseite 28 der Klemmschraube 15 und Leiter 7 vollständig mit
Isoliermaterial ausgefüllt ist.
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Durch
das weitere Verdrehen der Klemmschraube 15 in Kontaktierungsrichtung 17 wird schließlich der
Leiter 5 gegen den Schneidring 39 des Druckstückes 16 gepresst
und das Druckstück 16 somit
in Kontaktierungsrichtung 17 gegen die Federkraft der Druckfeder 32 nach
unten gedrückt.
Aufgrund der Führung
des Druckstückes 16 im
Führungskanal 31 führt das
Druckstück 16 bei
einer weiteren Bewegung der Klemmschraube 15 in Kontaktierungsrichtung 17 eine
Drehbewegung aus. Aufgrund dieser Drehbewegung erfolgt wiederum
ein Durchschneiden der Isolierung durch den Schneidring 39 des
Druckstückes 16.
Somit wird auch auf der den ersten Kontaktstellen gegenüberliegenden
Seite des Leiters 5 eine saubere Durchtrennung der Isolierung 7 und
ein Anliegen des Schneidringes 39 am Leiter 5 gewährleistet,
vgl. 6.
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Durch
das Eindrehen der Klemmschraube 15 und das Bewegen des
Druckstückes 16 in
Richtung der unteren Abdeckung 11 des Klemmengehäuses 2 wird
die Druckfeder 32 vorgespannt, bis die Klemmschraube 15 an
dem Anschlag 22 anliegt und somit die Kontaktierungsposition
erreicht ist. In dieser Position wirken auf das Druckstück 16 durch
die Druckfeder 32 Kräfte,
die eine dauerhafte sichere Kontaktierung des Leiters 5 auch
bei äußeren Einflüssen wie
Temperaturschwankungen usw. sicherstellt.
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Die
Anordnung von Klemmschraube 15 und Druckstück 16 zueinander,
die möglichen
Kontaktierungswege und insbesondere die Position des Anschlagelements
für das
Druckstück 16 sind
derart aufeinander abgestimmt, dass auch bei einem sehr dünnen anzuklemmenden
Leiter 5 das Druckstück 16 in
der Kontaktierungsposition von der Druckfeder 32 beaufschlagt
ist.
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Mit
Hilfe der vorliegenden Erfindung wird eine sichere elektrisch leitende
Klemmung von isolierten Leitern mit großen Leiterquerschnitten ermöglicht.
Durch den vergleichsweise langen Federweg wird die Kontaktkraft
auch durch äußere Einflüsse nicht
verringert. Die vorliegende Erfindung ist daher insbesondere für elektrische
Schaltgeräte
geeignet.