DE102005048972B4 - Federkraftklemme mit Klemmfeder und Strombalken - Google Patents

Federkraftklemme mit Klemmfeder und Strombalken Download PDF

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Abstract

Federkraftklemme mit einem Gehäuse (1), in welchem eine einstückig aus einem gebogenen Metallstreifen bestehende Klemmfeder (8) und ein L-förmiger, zwei winklig zueinanderstehende Strombalkenschenkel (9.1, 9.2) aufweisender Strombalken (9), mit aus dem Gehäuse (1) herausgeführten Kontaktstiften (10.1, 10.2) angeordnet sind, wobei die Klemmfeder (8) einen Klemmschenkel (8.1) sowie einen daran mittels eines Biegegelenks (8.2) anschließenden Federschenkel (8.3) aufweist und diese beiden Schenkel (8.1, 8.3) einen V-förmigen Abschnitt der Klemmfeder (8) bilden, wobei der Federschenkel (8.3) mittels einer Abwinklung (8.6) an einen Basisschenkel (8.4) und der Basisschenkel (8.4) mittels einer weiteren Abwinklung (8.7) an einen Stützschenkel (8.5) anschließt, der dem Federschenkel (8.3) mit Abstand gegenüberliegt, wobei die Kontaktstifte (10.1, 10.2) vom ersten Strombalkenschenkel (9.1) wegstehend angeordnet sind und dieser erste Strombalkenschenkel (9.1) wahlweise entweder an der Innenseite des Basisschenkels (8.4) oder an der Innenseite des Stützschenkels (8.5) der Klemmfeder (8) angelegt ist und dementsprechend die Kontaktstifte (10.1, 10.2) am Stützschenkel (8.5) vorbei...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Federkraftklemme mit einem Gehäuse, in welchem sich wenigstens eine Klemmstelle für einen anzuschließenden Leiter an einem Strombalken befindet und in welchem eine einstückig aus einem gebogenen Metallstreifen bestehende Klemmfeder mit einem zur Klemmstelle hin vorgespannten Klemmschenkel sowie mit einem daran mittels eines Biegegelenks anschließenden Federschenkel angeordnet ist. Der Klemmschenkel und der Federschenkel bilden einen V-förmigen Abschnitt der Klemmfeder, wobei der Klemmschenkel und der Federschenkel mittels eines Biegegelenks aneinander anschließen.
  • Zur Verwendung als Printklemmen weisen Federkraftklemmen dieser Bauart aus ihrem Gehäuse herausgeführte Kontaktstifte des Strombalkens auf, die sowohl der mechanischen Verbindung an einer Leiterplatte als auch der elektrischen Kontaktierung der entsprechenden Leiterbahnen auf der Leiterplatte dienen.
  • Bei den bekannten Ausführung solcher Federkraftklemmen ist der Strombalken sehr aufwendig ausgeführt, indem er als Tasche mit einem U-förmigen Querschnitt ausgebildet ist. In diese Tasche reicht die Klemmfeder hinein, die lediglich aus dem Federschenkel und dem Klemmschenkel besteht. Da der Strombalken aus Kupfer gefertigt ist, erfordert seine Ausbildung in Form der U-förmigen Tasche einen hohen Materialaufwand.
  • Eine Federkraftklemme der der vorbeschriebenen Bauart ähnlichen Bauart ist aus dem Dokument DE 202 11 513 U1 bekannt. Die nur aus dem Federschenkel und dem Klemmschenkel, bestehende Klemmfeder ist in einem metallenen Klemmkäfig angeordnet, der zwei mit Abstand einander gegenüberliegende Wandungen aufweist. An einer dieser Wandungen ist die Klemmfeder und an der zweiten Wandung der mit einem Schenkel in den Klemmkäfig hineingeführte Strombalken gehalten. Eine Federkraftklemme in dieser Bauform geht auch aus dem Dokument DE 42 31 244 C2 hervor. Es handelt sich bei Klemmfedern dieser Bauformen um Kastenfedern.
  • Das Dokument JP 2001307789 A beschreibt eine Federkraftklemme mit einer C-förmig gebogenen Klemmfeder, bei welcher der Strombalken Teil eines Kastens ist, in den die Klemmfeder eingesetzt ist und der aus dem Klemmengehäuse herausgeführte Kontaktstifte aufweist. Der Materialaufwand für den stromleitenden Strombalken-Kasten ist hierbei erheblich.
  • Es sind weiter Bauformen von Federkraftklemmen bekannt, vergleiche US 5,110,305 A , bei denen einer der Federschenkel zugleich als Strombalken dient, wobei die Kontaktstifte an die Klemmfeder angesetzt sind.
  • Aus dem Dokument US 5,494,456 A ist es weiter bekannt, eine Federkraftklemme so auszuführen, daß in Bezug zur Leitereinführrichtung die Kontaktstifte an den zugleich als Strombalken dienenden Klemmfedern in zwei voneinander verschiedenen Steckrich tungen aus dem Klemmengehäuse herausgeführt sein können. Dafür werden nicht nur zwei unterschiedliche Gehäuse benötigt, es müssen auch die Kontaktstifte jeweils an verschiedenen Stellen der Klemmfeder ausgebildet sein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Federkraftklemme zu schaffen, die bei geringem Materialaufwand für den Strombalken und bei Verwendung eines einzigen Gehäuses das Herausführen der Kontaktstifte am Strombalken an zwei voneinander verschiedenen Gehäuseseiten ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Für die Erfindung ist wesentlich, daß der Strombalken in der Klemmfeder einliegt und darin mittels der Klemmkraft des Klemmschenkels der Klemmfeder gehalten wird. Dazu weist die Klemmfeden zusätzlichen Stützschenkel auf, gegen dessen Innenseite der Klemmschenkel der Klemmfeder den Strombalken verspannt entweder durch unmittelbare Beaufschlagung oder mittelbar über den geklemmten Leiter. So stellt die Klemmfeder insgesamt einschließlich dem Strombalken ein in sich geschlossenes mechanisches System dar, von dem Kräfte in andere Bauteile der Klemme, insbesondere in das Gehäuse, nicht abgeleitet werden. Da der Strombalken nicht zur Abstützung der Klemmfeder dient, sondern umgekehrt die Klemmfeder den Strombalken in seiner vorgesehenen Position hält, kann der Strombalken in seiner Materialstärke und seinem -volumen erheblich reduziert werden, womit bei dem aus dem höherwertigen Kupfer bestehenden Strombalken eine erhebliche Materialersparnis möglich ist.
  • In bevorzugter Ausführung ist der Strombalken in einer L-Form ausgeführt und weist dementsprechend einen ersten und einen zweiten Strombalkenschenkel auf, von denen sich der eine am Stützschenkel der Klemmfeder und der andere an einem Basisschenkel der Klemmfeder abstützt, wobei der Basisschenkel entsprechend dem L-Winkel des Strombalkens winklig zum Stützschenkel der Klemmfeder steht.
  • Für den L-förmigen Strombalken können zwei Ausführungen vorgesehen werden, je nachdem an welchem der beiden Strombalkenschenkel die Kontaktstifte des Strombalkens vorgesehen sind. Denn weiter wichtig für die erfindungsgemäße Federkraftklemme ist, daß sie sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Bauweise ausgeführt sein kann, wobei bei der horizontalen Ausführung die Kontaktstifte aus einer der seitlichen Schmalseiten des Klemmengehäuses herausgeführt sind, während bei der vertikalen Ausführung die Kontaktstifte aus der Bodenseite des Klemmengehäuses austreten. Hierzu kann in anderer Ausführung auch nur ein einziger L-förmiger Strombalken vorgesehen sein, bei dem der mit den Kontaktstiften versehene Strombalkenschenkel sowohl an der Innenseite des Stützschenkels als auch an der Innenseite des Basisschenkels der Klemmfeder anliegend eingesetzt werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 die Seitansicht einer Federkraftklemme mit einseitig offenem Gehäuse,
  • 2 die Federkraftklemme nach 1 mit längs einer Vertikalebene geschnittenem Gehäuse bei geklemmten Leiter,
  • 3 eine perspektivische Wiedergabe der verschachtelten Anordnung der Klemmfeder und des Strombalkens der Federkraftklemme nach den 1 und 2,
  • 4 eine perspektivische Einzeldarstellung der Klemmfeder der Anordnung nach 3 und
  • 5 eine perspektivische Darstellung des Strombalkens der Anordnung nach 3.
  • In der in den 1 und 2 wiedergegebenen Gesamtdarstellung der Federkraftklemme erkennt man ein Gehäuse 1, welches eine rechteckige oder quadratische Grundform hat und an seiner offenen Seite entweder mittels eines Deckels oder eines anzureihenden weiteren Gehäuses verschlossen wird. Wie man insbesondere in 1 an seiner Oberseite 2 erkennt, hat das Gehäuse 1 eine nur geringe Breite, und es kommt deshalb auch auf eine besonders platzsparende Anordnung der in dem Gehäuse 1 angeordneten Klemmenbauteile an. An der Oberseite 2 des Gehäuses 1 findet sich eine Öffnung 3 eines Leitereinführtrichters, durch den hindurch ein zu klemmender Leiter 4 in das Gehäuseinnere eingeführt werden kann, wie 2 veranschaulicht. Weiter ist an der Oberseite 2 des Gehäuses 1 eine Einstecköffnung 5 vorgesehen, durch die hindurch ein Werkzeug 6, wie eine Schraubendreherklinge, in das Gehäuse 1 hinein eingesteckt werden kann.
  • Im Inneren des Gehäuses 1 ist eine Klemmstelle 7 gebildet, die sich an einem Strombalken 9 befindet und gegen die der geklemmte Leiter 4 mit einem Klemmschenkel 8.1 einer Klemmfeder 8 verspannt wird. Die Klemmfeder 8 ist insgesamt so ausgebildet, daß der Strombalken 9 darin einliegend angeordnet werden kann. So ist der Strombalken in einem metallenen Klemmkäfig gehalten, der durch die Klemmfeder 8 gebildet ist.
  • Einzelheiten der Klemmfeder 8 sind in 4 wiedergegeben. Der Klemmschenkel 8.1 geht über ein Biegegelenk 8.2 in einen Federschenkel 8.3 über, wobei der Klemmschenkel 8.1 und der Federschenkel 8.3 unter einem spitzen Winkel zueinander stehen, weswegen der durch den Klemmschenkel 8.1, das Biegegelenk 8.2 und den Federschenkel 8.3 gebildete Abschnitt der Klemmfeder 8 V-förmig ist. An diesen Abschnitt der Klemmfeder 8 schließt sich an dem vom Klemmschenkel 8.1 abliegenden Ende des Federschenkels 8.3 über eine gerundete Abwinklung 8.6 hinweg ein Basisschenkel 8.4 an, der im wesentlichen rechtwinklig zum Federschenkel 8.3 steht. Der Basisschenkel 8.4 geht über eine zweite, ebenfalls gerundete Abwinklung 8.7 in einen Stützschenkel 8.5 über, welcher mit Abstand dem Federschenkel 8.3 gegenüber angeordnet ist. Der Federschenkel 8.4 und der Stützschenkel 8.5 stehen in einem rechten Winkel zueinander und verlaufen jeweils in gerader Richtung.
  • Die Klemmfeder 8 besteht aus einem flachen Metallstreifen aus Federstahl, der durch Biegen und Ausstanzen umgeformt ist. Die Ausgangsbreite des Metallstreifens erkennt man am Federschenkel 8.3 oder am Stützschenkel 8.5, demgegenüber ist der Federschenkel 8.4 in seiner Breite verringert, indem an einer Längsseite des Federschenkels 8.4 eine Aussparung 13 freigeschnitten ist, die sich bis über die erste Abwinklung 8.6 und über die zweite Abwinklung 8.7 hinweg erstreckt.
  • Aus 5 sind im einzelnen die Merkmale des Strombalkens 9 zu entnehmen. Der Strombalken 9 hat von der Seite gesehen eine L-Form und weist dementsprechend einen ersten Strombalkenschenkel 9.1 und einen zweiten Strombalkenschenkel 9.2 auf. Am Strombalken 9 stehen in senkrechter Richtung zum ersten Strombalkenschenkel 9.1 zwei Kontaktstifte 10.1, 10.2 vor, die einstückig mit dem Strombalken 9 sind. Der Strombalken 9 ist aus einem Kupferstreifen geformt, dessen Breite man an dem zweiten Strombalkenschenkel 9.2 erkennt. Zum einen setzt sich der zweite Strombalkenschenkel 9.2 in gerader Richtung in einer Verlängerung 14 fort, aus deren Verlängerung der erste Kontaktstift 10.1 geformt ist. Die Verlängerung 14 hat etwa ein Drittel der Gesamtbreite des zweiten Strombalkenschenkels 9.2. In der verbleibenden 2/3-Breite geht der zweite Strombalkenschenkel 9.2 über eine gerundete Abwinklung 9.4 hinweg in den ersten Strombalkenschenkel 9.1 über, der entsprechend der aus dem Kupferstreifen herausgeschnittenen Verlängerung 14 am zweiten Strombalkenschenkel 9.2 eine gegenüber der vorderen Schmalseitenfläche 14.1 der Verlängerung 14 und des zweiten Stützbalkenschenkels 9.2 in Breitenrichtung zurückversetzte vordere Längskante 9.7 aufweist. Dadurch ist am ersten Strombalkenschenkel 9.1 ein Endabschnitt 9.5 mit einem seitlichen Vorsprung 9.6 gebildet, letzterer liegt mit Abstand der Verlängerung 14 am zweiten Strombalkenschenkel 9.2 gegenüber, und an ihm ist der zweite Kontaktstift 10.2 angeformt.
  • Die Klemmfeder 8 und der Strombalken 9 lassen sich miteinander verschachteln, wie 3 wiedergibt. Man erkennt hier, daß die Ausgangsbreite des Metallstreifens, der die Klemmfeder 8 bildet, und des Kupferstreifens, aus dem der Strombalken 9 geformt ist, gleich sind. Diese Ausgangsbreite wird in der verschachtelten Anordnung der Klemmfeder 8 und des Strombalkens 9 an keiner Stelle überschritten. Die Anordnung der Klemmfeder 8 und des Strombalkens 9 zueinander, wie sie in 3 dargestellt ist, entspricht derjenigen von 2. Diese Anordnung ist dann vorgesehen, wenn die beiden Kontaktstifte 10.1 und 10.2 am Strombalken 8 aus derjenigen Schmalseite des Gehäuses 1 herausgeführt werden, die der oberen Schmalseite 2 des Gehäuses 1 gegenüberliegt. Hierbei liegt der erste Strombalkenschenkel 9.1 auf dem Basisschenkel 8.4 der Klemmfeder 8 auf, und es liegt der zweite Strombalkenschenkel 9.2 am Stützschenkel 8.5 der Klemmfeder 8 an. Infolge der Aussparung 13 des Basisschenkels 8.4 der Klemmfeder 8 können die Kontaktstifte 10.1 an der Verlängerung 14 des zweiten Strombalkenschenkels 9.2 und am Vorsprung 9.6 des ersten Strombalkenschenkels 9.1 am Basisschenkel 8.4 der Klemmfeder 8 vorbei vorstehend angeordnet werden. In diesem Fall bildet in der zusammengefügten Anordnung der zweite Strombalkenschenkel 9.2 an seiner zum Klemmschenkel 8.1 der Klemmfeder 8 hin liegenden Seite die Klemmstelle 7.
  • 1 zeigt die weiter mögliche Anordnung zwischen der Klemmfeder 8 und dem Strombalken 9. Hierbei liegt der zweite Strombalkenschenkel 9.2 auf dem Basisschenkel 8.4 der Klemmfeder 8 auf, und es liegt der erste Strombalkenschenkel 9.1 an dem Stützschenkel 8.5 der Klemmfeder 8 an. So bildet der erste Strombalkenabschnitt 9.1 mit seiner dem Klemmschenkel 8.1 der Klemmfeder 8 zugewandten Seite die Klemmstelle 7. Die rechtwinklig zum ersten Strombalkenabschnitt 9.1 stehenden Kontaktstifte 10.1, 10.2 sind in diesem Fall aus der seitlichen Schmalfläche 12 des Gehäuses 1 herausgeführt, die sich benachbart dem Leitereinführtrichter befindet. Der erste Kontaktstift 10.1, der an der Verlängerung 14 des zweiten Strombalkenschenkels 9.2 ausgeformt ist, ragt hierbei durch die Aussparung 13 im Bereich der ersten Abwinklung 8.6 der Klemmfeder 8 hindurch. Der zweite Kontaktstift 10.2 ist hinter dem Ende des Stützschenkels 8.5 der Klemmfeder 8 herausgeführt, deshalb hat der erste Strombalkenabschnitt 9.1 eine größere Länge als der Stützschenkel 8.5 der Klemmfeder 8.
  • Für den in die Klemmfeder 8 einzulegenden Strombalken 9 können auch zwei unterschiedliche Ausführungen vorgesehen werden. Im ersten Fall ist der Strombalken so ausgebildet, wie er in der Zeichnung wiedergegeben ist und an seinem ersten Strombalkenschenkel 9.1 die Kontaktstifte 10.1 und 10.2 aufweist. Im zweiten Fall sind die Kontaktstifte 10.1 und 10.2 am zweiten Strombalkenschenkel 9.2 angeordnet. Solche ungleich, insbesondere verschieden lang ausgeführten Strombalkenschenkel 9.1, 9.2 sieht man dann vor, wenn aufgrund anderer notwendiger Bauteile und Konfigurationen der im Klemmengehäuse 1 zur Verfügung stehende Innenraum eine Unterbringung des Strombalkens 9 mit gleich langen Strombalkenschenkeln 9.1, 9.2 nicht zuläßt oder die vorstehend beschriebene Verschachtelung zwischen der Klemmfeder 8 und dem Strombalken 9 anders nicht möglich ist.

Claims (6)

  1. Federkraftklemme mit einem Gehäuse (1), in welchem eine einstückig aus einem gebogenen Metallstreifen bestehende Klemmfeder (8) und ein L-förmiger, zwei winklig zueinanderstehende Strombalkenschenkel (9.1, 9.2) aufweisender Strombalken (9), mit aus dem Gehäuse (1) herausgeführten Kontaktstiften (10.1, 10.2) angeordnet sind, wobei die Klemmfeder (8) einen Klemmschenkel (8.1) sowie einen daran mittels eines Biegegelenks (8.2) anschließenden Federschenkel (8.3) aufweist und diese beiden Schenkel (8.1, 8.3) einen V-förmigen Abschnitt der Klemmfeder (8) bilden, wobei der Federschenkel (8.3) mittels einer Abwinklung (8.6) an einen Basisschenkel (8.4) und der Basisschenkel (8.4) mittels einer weiteren Abwinklung (8.7) an einen Stützschenkel (8.5) anschließt, der dem Federschenkel (8.3) mit Abstand gegenüberliegt, wobei die Kontaktstifte (10.1, 10.2) vom ersten Strombalkenschenkel (9.1) wegstehend angeordnet sind und dieser erste Strombalkenschenkel (9.1) wahlweise entweder an der Innenseite des Basisschenkels (8.4) oder an der Innenseite des Stützschenkels (8.5) der Klemmfeder (8) angelegt ist und dementsprechend die Kontaktstifte (10.1, 10.2) am Stützschenkel (8.5) vorbei und/oder durch eine Aussparung (13) am Basisschenkel (8.4) hindurch sich erstrecken und entweder an einer dem Basisschenkel (8.4) benachbarten Schmalseite (11) oder an einer dem Stützschenkel (8.5) benachbarten Schmalseite (12) des Gehäuses herausgeführt sind und der zweite Strombalkenschenkel (9.2) entweder an der Innenseite des Stützschenkels (8.5) oder an der Innenseite des Basisschenkels (8.4) angeordnet ist, und wobei jeweils der am Stützschenkel (8.5) anliegende erste Strombalkenschenkel (9.1) oder zweite Strombalkenschenkel (9.2) mit seiner dem Klemmschenkel (8.1) zugewandten Seite eine Klemmstelle (7) für einen anzuschließenden Leiter (4) bildet und vom Klemmschenkel (8.1) gegen den Stützschenkel (8.5) verspannt ist.
  2. Federkraftklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmfeder (8) und der Strombalken (9) die gleiche Ausgangsbreite haben und derart wechselseitig ausgespart sowie ineinander geschachtelt angeordnet sind, daß an keiner Stelle der Gesamtanordnung von Klemmfeder (8) und Strombalken (9) die Ausgangsbreite überschritten ist.
  3. Federkraftklemme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisschenkel (8.4) der Klemmfeder (8) eine seine Breite relativ zur Ausgangsbreite verringernde, längsseitig sich erstreckende Aussparung (13) hat, die bis über die erste Abwinklung (8.6) zum Federschenkel (8.3) hin und bis über die zweite Abwinklung (8.7) zum Stützschenkel (8.5) hin hinwegreicht.
  4. Federkraftklemme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei von dem ersten Strombalkenschenkel (9.1) abstehenden Kontaktstiften (10.1, 10.2) der erste Kontaktstift (10.1) an einer Verlängerung (14) des zweiten Strombalkenschenkels (9.2) angeordnet ist, die gleich breit wie die Aussparung (13) des ersten Strombalkenschenkels (9.1) ist, wobei der erste Strombalkenschenkel (9.1) mit einer Breite vermindert um die Breite der Verlängerung (14) des zweiten Strom balkenschenkels (9.2) an diesen im Bereich der ersten Abwinklung (8.6) anschließt und in einen Endabschnitt (9.5) mit der Ausgangsbreite übergeht, an dessen mit Abstand der Verlängerung (14) des ersten Strombalkenschenkels (9.1) gegenüberliegendem, seitlichem Vorsprung (9.6) der zweite Kontaktstift (10.2) angeordnet ist.
  5. Federkraftklemme nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strombalkenschenkel (9.1) um so viel länger als der Stützschenkel (8.5) der Klemmfeder (8) ist, daß bei seiner Anlage am Stützschenkel (8.5) sein Endabschnitt (9.5) mit dem an dessen Vorsprung (9.6) vorstehenden Kontaktstift (10.2) über das Ende des Stützschenkels (8.5) hinausragt.
  6. Federkraftklemme nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) sowohl an seiner dem Basisschenkel (8.4) benachbarten Schmalseite (11) als auch an seiner dem Stützschenkel (8.5) benachbarten Schmalseite (12) vorhandene oder vorbereitete Durchtrittsöffnungen für die Kontaktstifte (10.1, 10.2) am Strombalken (9) hat.
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