DE102006018157A1

DE102006018157A1 - Klemme für den Anschluss eines elektrischen Leiters

Info

Publication number: DE102006018157A1
Application number: DE200610018157
Authority: DE
Inventors: Thomas Ritzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-04-20
Also published as: DE102006018157B4

Abstract

Anders als im Stand der Technik dient bei einer erfindungsgemäßen Klemme eine Feder nicht dazu, eine Kraft bereitzustellen, die der Herstellung eines elektrischen und thermischen Kontakts mit einem eingeschobenen elektrischen Leiter alleine dient. Vielmehr hat eine Feder (22) eine Hilfsfunktion, ein Druckstück (20) gegen einen in die Klemme (10) eingeschobenen elektrischen Leiter (16) zu bewegen und so zusammen mit dem Druckstück (20) eine Zahnstange (26) zu positionieren. Aufgrund des Positionierens der Zahnstange (26) wird es möglich, dass eine mit einem Hebelkörper (34) bewegliche Druckstange (44) in eine Aussparung (28) an der Zahnstange (26) eingreift. Bei Weiterbewegung des Hebelkörpers (34) bewegt sich die Druckstange (44) in einer Kulisse (46), wobei eine Kraft auf die Stange (26) derart erzeugt wird, dass das Druckstück (20) gegen den elektrischen Leiter (16) gedrückt wird, wodurch die eigentliche Kraft erzeugt wird, durch die der elektrische und thermische Kontakt sicher gewährleistet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemme für den Anschluss eines elektrischen Leiters, insbesondere für ein elektrisches Installationsgerät.
Anschlussklemmen bzw. Kabelklemmen für elektrische Installationsgeräte dienen zum Anschließen von elektrischen Leitungen an die Installationsgeräte. Hierbei sollen die Leitungen auch wieder sehr einfach gelöst werden können. Solche Klemmen sind üblicherweise entweder als Schraubklemmen, Steckklemmen oder Käfigklemmen ausgebildet.
Bei Schraubklemmen ist der elektrische und thermische Kontakt gut. Bei Schraubklemmen benötigt man jedoch relativ viel Zeit zum Anschließen der elektrischen Leitungen, weil eben Schrauben gedreht werden müssen.
Bei den schraubenlosen Steckklemmen und Käfigklemmen werden die Kontaktkräfte nur über federnde Federstahlbleche übertragen. Bei diesen Klemmen ist der elektrische und thermische Kontakt daher nicht so gut wie bei den Schraubklemmen. Aus der DE 102 58 932 A1 ist eine Käfigklemme bekannt, bei der eine relativ starke Biegefeder eingesetzt wird. Wegen der Stärke der Feder muss ein relativ großer Hebel benutzt werden. Da dieser nicht an der Klemme bereitgestellt werden kann, ist vorgesehen, dass ein Schraubendreher, der dann nachfolgend als Hebel benutzt wird, in eine Aufnahme eingesteckt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Klemme bereitzustellen, die im Vergleich zu einer Schraubklemme schnell anschließbar ist, die aber dennoch für einen elektrischen und thermischen Kontakt sorgt, insbesondere ohne dass der Aufwand der Bereitstellung eines besonders großen Hebels wie in der DE 102 58 932 A1 getrieben werden muss.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Klemme nach Patentanspruch 1.
Die erfindungsgemäße Klemme weist somit ein in einer Grundstellung von einer Feder in Richtung gegen eine Anschlussfläche gedrücktes Druckstück auf, das mit einer Stange verbunden ist. Ferner hat die Klemme einen Hebelkörper, der derart mit der Stange in Wirkverbindung steht, dass:

a) das Druckstück bei einem Verbringen des Hebelkörpers aus einer Grundstellung in eine Offenstellung gegen die Kraft der Feder in Richtung von der Anschlussfläche weggedrückt wird, so dass der elektrische Leiter zwischen Druckstück und Anschlussfläche schiebbar ist,
b) sich das Druckstück nach einem Einschieben des elektrischen Leiters auf dem Rückweg des Hebelkörpers von der Offenstellung in die Grundstellung zunächst unter der Wirkung der Feder bis zum eingeschobenen Leiter bewegt und eine Kraft auf diesen ausübt,
c) bei fortgesetztem Rückweg des Hebelkörpers in die Grundstellung ein durch den Hebelkörper bewegtes Rastelement in eine Aussparung an der Stange eingreift und derart mit der Aussparung zusammenwirkt, dass eine weitere Kraft auf das Druckstück und damit auf den eingeschobenen Leiter ausgeübt wird.

Zur Erfindung gehört somit eine Zweiteilung der Kraftwirkung: Die Feder bringt nicht mehr die gesamte Kraft auf, die zur Herstellung eines guten elektrischen und thermischen Kontakts notwendig ist, sondern muss lediglich bewirken, dass das Druckstück an dem elektrischen Leiter anliegt. Die eigentliche Kontaktkraft wird dann durch Zusammenwirken von Rastelement und Aussparung erzeugt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden zwei bevorzugte Alternativen bereitgestellt, wie dieses Zusammenwirken von Aussparung und Rastelement aussehen kann.
Bei einer Alternative ist das Rastelement in einer in dem Hebelkörper ausgebildete Kulisse beweglich und wird von einer an dem Hebelkörper befestigten (Torsions-)Feder an einem Ende der Kulisse gegen den Hebelkörper gedrückt, wobei es bei fortgesetzter Rückkehr des Hebelkörpers in die Grundstellung nach dem Eingreifen in die Aussparung an der Stange gegen die Wirkung der Feder entlang der Kulisse fährt (und zwar durch einen Gegenwiderstand der Stange), bis die Grundstellung des Hebelkörpers erreicht ist.
Bei dieser Ausführungsform bestimmt die Form der Kulisse die auf das Rastelement ausgeübte Kraft und damit die auf die Stange und das Druckstück ausgeübte Kraft. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hierzu ist die Kulisse so geformt, dass die weitere Kraft nach dem Eingreifen in die Aussparung an der Stange bei fortgesetzter Rückkehr des Hebelkörpers in die Grundstellung stetig ansteigt, insbesondere bis die Grundstellung des Hebelkörpers erreicht ist. Der elektrische Leiter wird dadurch bei der Bewegung des Hebels immer weiter zusammengequetscht, und ein guter elektrischer und thermischer Kontakt des elektrischen Leiters mit der Anschlussfläche ist gewährleistet.
Bei einer alternativen Ausführungsform, welche das Zusammenwirken der Aussparung mit der Stange betrifft, ist das Rastelement fest an dem Hebelkörper befestigt. Hingegen ist die Aussparung so geformt, dass das Rastelement bei fortgesetzter Rückkehr des Hebelkörpers in die Grundstellung nach dem Eingreifen in die Aussparung in der Aussparung geführt wird, bis die Grundstellung des Hebelkörpers erreicht ist.
Auch hier ist die Ausführungsform bevorzugt, dass die Aussparung so geformt ist, dass die weitere Kraft nach dem Eingreifen in die Aussparung an der Stange bei fortgesetzter Rück kehr des Hebelkörpers in die Grundstellung stetig ansteigt, insbesondere bis die Grundstellung des Hebelkörpers erreicht ist.
Von den beiden genannten Alternativen hat die Ausführungsform mit der Kulisse den Vorteil, dass die Kulisse relativ lang ausgebildet sein kann, so dass das Eingreifen des Rastelements in die Aussparung relativ früh bei der Bewegung des Hebelkörpers erfolgen kann. Durch die Erhöhung der weiteren Kraft über eine längere Wirkstrecke des Hebelkörpers muss der eigentliche Hebel nicht so groß bzw. lang sein. Die Ausführungsform mit dem festen Hebelkörper hat den Nachteil, dass die Aussparung relativ lang ausgebildet sein muss, damit der Hebelkörper nicht an einem Ende der Aussparung bei seiner Bewegung anstößt. Die Stange ist dadurch zumindest im Bereich der Aussparung zu verbreitern. Andererseits hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass die Ausbildung des Rastelements deutlich einfacher ausfällt als bei der ersten Alternative.
Bei beiden Alternativen, bevorzugt insbesondere jedoch bei der Ausführungsform mit der Kulisse in dem Hebelkörper, ist das Rastelement stangenförmig („Druckstange").
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die mit dem Druckstück verbundene Stange eine Zahnstange. Eine Zahnstange hat eine Vielzahl von Aussparungen. Mindestens zwei dieser Aussparungen sollen unterschiedlich dicken elektrischen Leitern entsprechen bzw. zugeordnet sein. Die Dicken der elektrischen Leiter bestimmen nämlich, wie weit sich das Druckstück unter der Wirkung der Feder auf dem Rückweg des Hebelkörpers bewegt (siehe b) oben). Die Lage der Aussparung muss passend sein, damit das Rastelement sicher eingreifen kann und nachfolgend eine definierte Kraft ausüben kann.
Die Wirkverbindung der Stange mit dem Druckstück kann beinhalten, dass die Stange einen beweglichen Bügel aufweist, der in einer in dem Hebelkörper ausgebildeten Kulisse geführt ist. Diese Kulisse ist naturgemäß von der oben genannten Ku lisse zur Führung des Rastelements (erste Alternative) verschieden. Das Vorsehen von Kulissen macht es notwendig, von einem Hebelkörper zu sprechen, wobei die Merkmale implizit sind, dass der Hebelkörper um eine Drehachse drehbar ist und an einer Art Griff von einem Bediener angreifbar ist, wobei als Griff auch ein in Verlängerung der Achse vorgesehener Knopf dienen kann.
Zur Erfindung gehört auch ein elektrisches Installationsgerät mit einer erfindungsgemäßen Klemme.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
1 schematisch eine erfindungsgemäße Klemme im Querschnitt mit eingeklemmtem elektrischen Leiter veranschaulicht; und
2A bis 2D schematisch die erfindungsgemäße Klemme in unterschiedlichen Stellungen im Querschnitt veranschaulichen.
Eine in 1 gezeigte und im Ganzen mit 10 bezeichnete Klemme ist Teil eines elektrischen Installationsgeräts 12. In dem elektrischen Installationsgerät 12 ist eine Anschlussfläche 14 bereitgestellt, über die eine elektrische Versorgung des Installationsgeräts 12 erfolgt. (Nicht gezeigt sind stromverbrauchende Einheiten in dem elektrischen Installationsgerät 12, die naturgemäß mit der elektrischen Anschlussfläche 14 verbunden sind.)
Die elektrische Anschlussfläche 14 soll nun sicher mit einem elektrischen Leiter 16 verbunden werden. Dargestellt ist in 1 ein abisoliertes Leiterende eines Kabels, das aus einer elektrischen Isolierhülle 18 hervorsteht. Um den elektrischen Leiter 16 nun in elektrischen Kontakt mit der Anschlussfläche 14 zu bringen, ist ein Druckstück 20 vorgesehen, das in seiner Form an die Anschlussfläche 14 angepasst ist. An dem Druckstück 20 greift eine Feder 22 an, welche auf der dem Druckstück 20 entgegengesetzten Seite an einem Lager 24 abgestützt ist. Mit dem Druckstück 20 ist eine Zahnstange 26 verbunden, welche eine Vielzahl von Aussparungen 28 aufweist. Mit der Zahnstange 26 einstückig ausgebildet ist ein Bügellager 30, in welchem ein bezüglich der Zahnstange 26 drehbarer Bügel 32 gelagert ist. Der Bügel schafft eine Wirkverbindung der Zahnstange 26 mit einem Hebelkörper 34. Der Hebelkörper 34 ist um eine Hebelachse 36 schwenkbar, wobei er an einem Griffende 38 ergriffen wird. Die Verbindung des Hebelkörpers 34 mit dem Bügel 32 erfolgt nun dergestalt, dass der Bügel 32 an dem dem Bügellager 30 abgewandten Ende in einer Kulisse 40, die in dem Hebelkörper ausgebildet ist, geführt ist.
Eine weitere Wirkverbindung des Hebelkörpers 34 mit der Zahnstange 26 erfolgt dadurch, dass an dem Hebelkörper 34 eine Torsionsfeder 42 befestigt ist, die auf eine an ihrem Ende befestigte Druckstange 44 einwirkt, welche nachfolgend als Rastelement wirkt. Die Druckstange 44 ist gegenüber dem Hebelkörper 34 beweglich, aber nicht frei beweglich, sondern sie wird hierbei in einer Kulisse 46 geführt.
Die Klemme 10 arbeitet nun wie folgt: In den 2A bis 2D sind aufeinander folgende Stellungen des Hebelkörpers 34, ausgehend von einer Offenstellung (2A) bis zu einer Schließstellung (2D) gezeigt.
Beim Übergang von einer Grundstellung, in der kein elektrischer Leiter in die Klemme eingebracht ist (nicht gezeigt) in die in 2A dargestellte Offenstellung bewegt sich der Bügel 32 in der Kulisse 40. Durch die Form der Kulisse 40 ist gewährleistet, dass der Bügel 32 eine Kraft auf die Stange 26 und damit das Druckstück 20 ausübt, in 2A nach oben hin, nämlich gegen die Wirkung der Feder 22. In der Offenstellung gemäß 2A ist die Feder 22 zusammengedrückt. In der Offenstellung ist es möglich, einen elektrischen Leiter 16 in das elektrische Installationsgerät 12 einzuschieben. Nachfolgend wird der Hebelkörper 34 in seine Grundstellung zurückbewegt.
Auf dem Rückweg wirkt hierbei zunächst, wie dies in 2B dargestellt ist, die Feder 22, welche das Druckstück 20 und damit die Stange 26 gegen den Leiter 16 drückt. (Die Kulisse 40 ermöglicht diese Bewegung.) 2B veranschaulicht die Situation, dass das Druckstück 20 von der Feder 22 gegen den Leiter 16 gedrückt ist, wobei der elektrische Leiter 16 seinerseits gegen die Anschlussfläche 14 gedrückt wird. Während der bisherigen Bewegung wurde die Druckstange 44 ständig von der Torsionsfeder 42 an einem Ende der Kulisse 46 (in 2B links unten) gegen den Hebelkörper 34 gedrückt. In 2B ist veranschaulicht, dass sich eine Aussparung 28 bei an dem elektrischen Leiter 16 anliegenden Druckstück 20 unmittelbar auf gleicher Höhe mit der Druckstange 44 befindet. Die Aussparungen 28 sind grundsätzlich so an der Druckstange 26 angeordnet, dass sie einer vorbestimmten Dicke eines elektrischen Leiters 16 zugeordnet sind. Wäre der elektrische Leiter dünner oder dicker, würde eine andere Aussparung der Aussparungen 28 auf gleicher Höhe wie die Druckstange 44 befindlich sein müssen. Die Aussparungen 28 müssen nicht notwendigerweise gleichen Abstand haben, sondern können an definierte Dicken der elektrischen Leiter 16 spezifisch angepasst angeordnet sein.
Bei weiterer Bewegung des Hebelkörpers, vgl. 2B und 2C, greift nun die Druckstange 44 genau in die eine Aussparung 28 ein, auf deren gleicher Höhe sie sich zuvor befunden hatte. Bei der hier dargestellten Ausführungsform ist die Aussparung 28 nicht sehr tief, so dass die Druckstange 44 sehr schnell an deren Boden (nicht bezeichnet) gelangt, so dass nachfolgend die Zahnstange 26 als Widerlager für die Druckstange 44 gilt. Die Druckstange 44 bewegt sich nun nicht mehr an dem Ende der Kulisse 46 mit dem Hebelkörper 34 mit, sondern bei weiterer Bewegung des Hebelkörpers 34 in Richtung der Grundstellung (2D) wird die Druckstange 44 von der Zahnstange 26 gegen die Kraft der Torsionsfeder 42 in der Kulisse 46 verschoben. Die Kulisse 46 ist nun so geformt, dass nach und nach eine immer größere Kraft auf die Zahnstange 26 in Richtung gegen den elektrischen Leiter 16 ausgeübt wird, die zu der durch die Feder 22 ausgeübten Kraft hinzutritt. 2D veranschaulicht die Endstellung, d. h. die Stellung, bei der der Hebel 34 seine Grundstellung erreicht hat, und bei der das Druckstück 20 seine Schließstellung erreicht hat. Durch die immer größere vermittels der Kulisse 46 und der Druckstange 44 auf die Zahnstange 26 und damit auf das Druckstück 20 ausgeübte Kraft kommt es zu einer starken Festquetschung des elektrischen Leiters, die in 2D in übertriebener Form dargestellt ist. Dadurch wird ein guter elektrischer und auch thermischer Kontakt zwischen elektrischem Leiter 16 und Anschlussfläche 14 bereitgestellt.
Anders als im Stand der Technik wirkt somit bei der Erfindung die Feder 22 nicht dergestalt, dass sie die gesamte Anpresskraft aufbringt. Vielmehr wirkt die Feder 22 nur unterstützend: Sie positioniert das Druckstück 20 und damit die Zahnstange 26 mit der Aussparung 28 lediglich. Die eigentliche Kraft zur Herstellung eines mechanisch festen und damit auch elektrischen thermisch guten Kontakts wird dann durch Zusammenwirken von Druckstange 44 und Aussparung 28 aufgrund der vermittels der Kulisse 46 von dem Hebelkörper 34 übertragenen Kraft erzeugt.

Claims

Klemme (10) für den Anschluss eines elektrischen Leiters (16), mit einem in einer Grundstellung von einer Feder (22) in Richtung gegen eine Anschlussfläche (14) gedrückten Druckstück (20), das mit einer Stange (26) verbunden ist und mit einem Hebelkörper (34), der derart mit der Stange (26) in Wirkverbindung steht, dass: a) das Druckstück (20) bei einem Verbringen des Hebelkörpers (34) aus einer Grundstellung in eine Offenstellung (2A) gegen die Kraft der Feder (22) von der Anschlussfläche (14) weggedrückt wird, so dass der elektrische Leiter (16) zwischen Druckstück (20) und Anschlussfläche (14) schiebbar ist, b) sich das Druckstück (20) nach einem Einschieben des elektrischen Leiters (16) auf dem Rückweg des Hebelkörpers von der Offenstellung in die Grundstellung zunächst (2B) unter der Wirkung der Feder (22) bis zu dem eingeschobenen Leiter (16) bewegt und eine Kraft auf diesen ausübt, c) bei fortgesetztem Rückweg des Hebelkörpers in die Grundstellung (2D) ein durch den Hebelkörper bewegtes Rastelement (44) in einer Aussparung (28) an der Stange (26) eingreift (2C) und derart mit der Aussparung (28) zusammenwirkt, dass eine weitere Kraft auf das Druckstück (20) und damit auf den eingeschobenen Leiter (16) ausgeübt wird.
Klemme (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (44) in einer in dem Hebelkörper (34) ausgebildeten Kulisse (46) beweglich ist und von einer an dem Hebelkörper (34) befestigten Feder (42) an einem Ende der Kulisse (46) gegen den Hebelkörper (34) gedrückt wird, wobei es bei fortgesetztem Rückweg des Hebelkörpers in die Grundstellung nach dem Eingreifen in die Aussparung (28) an der Stange (26) durch einen Gegenwiderstand der Stange (26) gegen die Wirkung der Feder (42) entlang der Kulisse (46) fährt, bis die Grundstellung des Hebelkörpers (34) erreicht ist.
Klemme (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (46) so geformt ist, dass die weitere Kraft nach dem Eingreifen des Rastelements (44) in die Aussparung (28) an der Stange (26) bei fortgesetztem Rückweg des Hebelkörpers (34) in die Grundstellung stetig ansteigt.
Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement an dem Hebelkörper befestigt ist, und dass die Aussparung so geformt ist, dass das Rastelement bei fortgesetztem Rückweg des Hebelkörpers in die Grundstellung nach dem Eingreifen in die Aussparung in der Aussparung geführt wird.
Klemmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung so geformt ist, dass die weitere Kraft nach dem Eingreifen des Rastelements in die Aussparung an der Stange stetig ansteigt, bis die Grundstellung des Hebelkörpers erreicht ist.
Klemme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastelement (44) stangenförmig ist.
Klemme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange eine Zahnstange (26) mit einer Vielzahl von Aussparungen (28) ist, die vorzugsweise zumindest teilweise unterschiedlichen Dicken elektrischer Leiter zugeordnet sind.
Klemme (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (26) einen beweglichen Bügel (32) aufweist, der in einer in dem Hebelkörper (34) ausgebildeten Kulisse (40) geführt ist.
Elektrisches Installationsgerät (12), mit einer Klemme nach einem der Ansprüche 1 bis 8.