-
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.
-
Aus
der Offenlegungsschrift
DE
1 415 545 A ist eine Klemme mit zwei Klemmstellen für den Anschluss
elektrischer Leiter bekannt. Jede der Klemmstellen verfügt über einen
Zugbügel,
mit dessen Hilfe der elektrische Leiter gegen eine Strombrücke geklemmt
werden kann. Hierzu greift an jedem der Zugbügel ein erstes Ende eines auf
der Strombrücke schwenkbar
gelager ter Hebels an, dessen zweites Ende mittels einer Druckfeder
derart beaufschlagt wird, dass ein in die Klemmstelle eingeführter elektrischer
Leiter in einer Grundstellung der Klemme durch die aufgebrachte
Federkraft geklemmt wird. Ferner ist für jede der Klemmstellen eine
zusätzliche
Klemmschraube vorgesehen, mittels derer eine zusätzliche Klemmkraft auf den
Leiter erzeugt werden kann.
-
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.