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Die Erfindung betrifft einen Federklemmanschluss mit einem Stromschienenstück und einer gebogenen Klemmfeder, die einen Anlageschenkel, einen sich an den Anlageschenkel anschließenden Federbogen und einen sich an den Federbogen gegenüberliegend zum Übergang des Anlageschenkels an den Federbogen anschließenden Klemmschenkel hat, wobei der Klemmschenkel auf das Stromschienenstück zur Bildung einer Klemmstelle für einen elektrischen Leiter ausgerichtet ist, und wobei sich von dem Klemmschenkel eine Betätigungslasche von dem Klemmschenkel an dem Anlageschenkel vorbei in einen vom Klemmschenkel in Richtung Anlageschenkel gesehen hinter dem Anlageschenkel befindlichen Betätigungsbereich weg erstreckt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Leiteranschlusseinheit zum Beispiel in Form einer Reihenklemme, eines Steuerungsmoduls, oder eines Überwachungsmoduls. Reihenklemmen mit Federklemmanschlüssen sind an sich hinreichend bekannt. Auch Automatisierungsgeräte zum Beispiel in Form von Ein- und/oder Ausgabe-Modulen, mit denen Steuer- und/oder Überwachungssignale über Feldbusse von und zu Feldgeräten übertragen werden können, sind hinreichend bekannt.
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Ein Problem von Federklemmanschlüssen stellt die Betätigung derselben dar, um die Klemmstelle zu öffnen.
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DE 20 2007 001 701 U1 beschreibt einen Universalkontakt mit einer Klemmfeder, die eine Fensterausnehmung hat und im Ruhezustand mit einer Innenkante der Fensterausnehmung an einem Stromschienenstück anliegt. Zum Anstecken eines elektrischen Leiters ist eine Verlagerung der Klemmfeder entgegen der Federkraft, das heißt ein Öffnen der Klemmfeder, erforderlich. Hierzu ist ein Betätigungshebel vorgesehen, der an einem freien Ende des Betätigungsabschnitts einer Klemmfeder aufsitzt. Die gebogene Klemmfeder ist aus dem Betätigungsabschnitt, einen sich daran anschließenden Federbogen und einem an den Federbogen sich anschließenden Anlageschenkel gebildet.
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Eine ähnliche durch Druck auf das freie Ende des Betätigungsabschnitts zu öffnende Klemmfeder ist aus der
DE 92 02 445 U1 bekannt.
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US 2,720,634 A offenbart einen Federklemmanschluss, bei dem der Betätigungsabschnitt mit einer gebogenen Klemmfeder mit einem schwenkbaren Hebel geöffnet werden kann.
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DE 201 17 770 U1 zeigt eine Federklemme, bei der seitlich von dem Betätigungsabschnitt einer gebogenen Klemmfeder eine integral damit geformte Betätigungslasche quer zur Erstreckungsrichtung des Betätigungsabschnitts hervorragt. Diese Betätigungslasche ermöglicht ein Öffnen der Klemmfeder durch Verschwenken derselben von außen.
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DE 10 2007 051 697 A1 zeigt eine Anschlussklemme mit einer gebogenen Klemmfeder, bei der von dem Betätigungsabschnitt der Klemmfeder Betätigungszungen quer zur Erstreckungsrichtung des Betätigungsabschnitts abragen. Durch Druck auf diese Betätigungszungen lässt sich die Klemmfeder öffnen.
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DE 10 2004 046 471 B3 offenbart eine elektrische Anschluss- oder Verbindungsklemme, bei der ein Klemmschenkel durch eine rechtförmige Leiterdurchführungsöffnung in einem Anlageschenkel hindurchgeführt ist. Die Klemmfeder wird oberhalb des Anlageschenkels durch Druck eines Schraubendrehers auf den Klemmschenkel betätigt.
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DE 102 39 273 A1 lässt eine vergleichbare Ausführungsform eines Federkraftklemmanschlusses erkennen, bei der eine U-förmig gebogene Klemmfeder in einen viereckigen Materialdurchzug eingesetzt ist. Auch hier erfolgt die Betätigung der Klemmfeder oberhalb des Matieraldurchzugs durch Druck eines Schraubendrehers auf den vorgewölbten Klemmschenkel.
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DE 198 02 945 C2 offenbart eine elektrische Klemme mit einer Käfigzugfeder, die auf eine Stromschiene aufgesetzt ist. Ein Materiallappen ist mit einer Schrägstellung nach außen aus der Klemmfeder herausgebildet und stellt einen Führungslappen für die Spitze eines Betätigungswerkzeuges bereit. Der Materiallappen befindet sich oberhalb des Anlageschenkels, so dass die Käfigzugfeder wie üblich von oben betätigt wird.
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JP 09-063664 A zeigt eine Anschlussklemme, bei der von dem Anlageschenkel und einem darüberliegenden, sich an den Federbogen anschließenden Abschnitt jeweils ein Materiallappen nach vorne erstreckt. Mit Hilfe eines auf diese Materiallappen wirkenden Betätigungswerkzeuges können diese auf einander zu bewegt und die Klemmfeder geöffnet werden.
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DE 20 2009 002 324 U1 offenbart eine Anschlussklemme zum Anschluss von Leiterenden mit einer in einem Klemmkäfig angeordneten Klemmfeder, welche im mit dem Leiterende beschalteten Zustand das Leiterende im Bereich einer Klemmstelle gegen eine Stromschiene drückt. Die Klemmstelle kann durch Zug auf den Klemmschenkel geöffnet werden. Hierzu ist ein Schwenkarm auf einem Drehlager schwenkbar in dem Isolierstoffgehäuse aufgenommen. Der Schwenkarm hat einen auf den Klemmschenkel aufgesetzten Zugarm und kann mit einem Betätigungswerkzeug von Außen betätigt werden. Schwenk- und Zugarm sind ein von der Klemmfeder separates Teil.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Federklemmanschluss zu schaffen, der eine preiswerte und Platz sparende Unterbringung einer Betätigungsmöglichkeit unter Raum sparenden und die Belastung eines Isolierstoffgehäuses reduzierenden Einbaus ermöglicht.
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Die Aufgabe wird mit dem Federkraftklemmanschluss mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Betätigungslasche ist integral mit der Klemmfeder ausgeformt und von dem Betätigungsabschnitt der Klemmfeder herausgebogen. Damit kann die Klemmfeder auf einfache Weise materialsparend zusammen mit der Betätigungslasche hergestellt werden. Hierzu kann der Betätigungsabschnitt z. B. wie oben erwähnt durch Freischneiden/Freistanzen von Randstegen vom Klemmschenkel und Freischneiden des Klemmschenkelendes gebildet werden. Die Klemmfeder kann dann durch ein- oder mehrstufige Umformverfahren wie gewünscht umgebogen werden.
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Die Betätigungslasche hat in diesem Betätigungsbereich ein Widerlager für ein im Betätigungsraum zwischen Anlageschenkel und Widerlager anordbares Betätigungselement.
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Durch diesen sich an dem Anlageschenkel vorbei und vom Klemmschenkel gesehen hinter dem Anlageschenkel befindlichen Betätigungsbereich wird eine Betätigungsmöglichkeit geschaffen, die entfernt vom Klemmschenkel liegt. Auf diese Weise kann eine gute Aufteilung zwischen Leitereinführungsöffnung, die zum Klemmschenkel führt, und Betätigungsöffnung, die zum Betätigungsbereich führt, realisiert werden. Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der Anordnung ist zudem, dass zur Betätigung der Klemmfeder eine zwischen Federbogen und Widerlager wirkende Hebelkraft ausgenutzt werden kann. Damit kann die Klemmfeder im Wesentlichen selbsttragend ohne Ausübung einer wesentlichen Hebelkraft auf andere Bauteile, insbesondere das Isolierstoffgehäuse, betätigt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Betätigungslasche über ihre Länge benachbart zum Stromschienenstück angeordnet ist und dem Verlauf des Stromschienenstücks folgt. Bei der Beaufschlagung der Betätigungslasche auf Zug durch ein am Widerlager angreifendes Betätigungselement wird die Betätigungslasche entlang des Stromschienenstücks geführt und damit im Wesentlichen quer zu dem auf die Klemmstelle des Stromschienenstücks ausgerichteten Klemmschenkels.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn sich die Betätigungslasche annähernd parallel zum angrenzenden Stromschienenstück erstreckt.
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Das Stromschienenstück hat vorzugsweise eine Leiterdurchführungsöffnung, in die die Klemmfeder so eingesetzt ist, dass zumindest der Klemmschenkel in die Leitereinführungsöffnung eintaucht. Die Leiterdurchführungsöffnung kann bevorzugt als Materialdurchzug mit mindestens dreiseitig geschlossenen Wänden ausgeführt sein, die sich von der Ebene des Stromschienenstücks nach unten in Leitereinsteckrichtung, d. h. quer zur Ebene des Stromschienenstücks, erstrecken.
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Denkbar ist dabei auch, dass auch der Anlageschenkel in die Leitereinführungsöffnung eintaucht und an einer Schmalseite der Leiterdurchführungsöffnung anliegt. Der Klemmschenkel bildet hingegen mit der gegenüberliegenden Schmalseite der Leiterdurchführungsöffnung, die vorzugsweise von den angrenzenden Bereichen der Schmalseite in Richtung gegenüberliegender Schmalseite vorgestellt ist, eine Klemmstelle.
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Unter dem Begriff „Eintauchen” im Sinne der vorliegenden Erfindung wird auch ein Hindurchtauchen verstanden, so dass das Ende des Klemmschenkels aus der Leiterdurchführungsöffnung nach unten wieder herausragt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Betätigungslasche eine Fensterausnehmung hat, durch die der Anlageschenkel hindurchgeführt ist. Die Betätigungslasche kann dabei aus vom Klemmschenkel freigeschnittenen oder freigestanzten Randstegen gebildet sein, die vom Klemmschenkel in Richtung Anlageschenkel zurückgebogen sind.
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In einer alternativen Ausführungsform kann der Anlageschenkel eine Fensterausnehmung haben, wobei die Betätigungslasche durch die Fensterausnehmung hindurchgeführt ist.
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Die Aufgabe wird weiterhin mit einer Leiteranschlusseinheit insbesondere in Form einer Reihenklemme, eines Steuerungs- und/oder Überwachungsmoduls (d. h. eines Automatisierungsgerätes, insbesondere modulare Automatisierungsgeräte), mit einem Isolierstoffgehäuse und mit mindestens einem oben beschriebenen Federklemmanschluss gelöst. In dem Isolierstoffgehäuse ist eine Betätigungsöffnung vorgesehen, die in dem Betätigungsraum zwischen Anlageschenkel und Widerlager führt und zur Aufnahme eines Betätigungselementes vorgesehen ist. Das Betätigungselement kann beispielsweise ein bei Bedarf einführbarer Schraubendreher sein. Denkbar ist aber auch, dass in die Betätigungsöffnung ein Betätigungselement z. B. aus Kunststoffmaterial verschiebbar oder verdrehbar gelagert eingebaut ist.
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Die Betätigungsöffnung ist vorzugsweise derart ausgerichtet, dass das Betätigungselement an dem Widerlager direkt oder indirekt an dem Federbogen abstützbar und die Klemmfeder durch Schwenkbewegung des Betätigungselementes um die direkte oder indirekte Anlage an dem Federbogen auslenkbar ist. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass die bei der Betätigung der Klemmfeder wirkende Hebelkraft zwischen dem Widerlager und dem Federbogen wirkt und andere Bauelemente, wie insbesondere das Isolierstoffgehäuse, kaum belastet werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 – Skizze einer Leiteranschlusseinheit mit Federklemmanschluss im unbetätigten Zustand in der Seitenansicht;
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2 – Skizze einer Leiteranschlusseinheit mit Federklemmanschluss im betätigten Zustand in der Seitenansicht;
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3 – perspektivische Ansicht einer Klemmfeder für den Federklemmanschluss aus 1 und 2;
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4 – perspektivische Ansicht des Federklemmanschlusses aus 1 im unbetätigten Zustand;
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5 – perspektivische Ansicht des Federklemmanschlusses aus 2 im betätigten Zustand.
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1 lässt eine Skizze eines Ausschnitts einer Leiteranschlusseinheit 1 mit einem Federklemmanschluss 2 erkennen, der in ein Isolierstoffgehäuse 3 eingebaut ist. Das Isolierstoffgehäuse 3 ist durch Striche nur symbolhaft dargestellt.
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Der Federklemmanschluss 2 hat ein Stromschienenstück 4 mit einer Leiterdurchführungsöffnung 5. Die Leiterdurchführungsöffnung 5 ist als Materialdurchzug mit von der Ebene des Stromschienenstücks 4 nach unten weisenden Seitenwänden 6 gebildet. Die Seitenwände 6 bilden einen mindestens dreiseitig, hier beispielhaft ringförmig geschlossenen Käfig zur Führung eines elektrischen Leiters und Leitung elektrischen Stroms mit einer Klemmstelle K. Die Klemmstelle K ist an einer Schmalseitenwand 12 der Leiterdurchführungsöffnung 5 gebildet und gegenüber dem darüber liegenden Abschnitt der Leiterdurchführungsöffnung 5 in Richtung der gegenüberliegenden Seitenwand 11 vorgestellt. Damit wird eine Kontaktfläche mit möglichst geringem Ausmaß präzise vorgegeben, auf die die Kraft der Klemmfeder fixiert wird.
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Es ist erkennbar, dass in die Leiterdurchführungsöffnung 5 eine Klemmfeder 7 eingesetzt ist, die in an sich bekannter Weise einen Klemmschenkel 8, einen sich daran anschließenden Federbogen 9 und einen sich vom Federbogen weiter erstreckenden Anlageschenkel 10 hat. Das freie Ende des Anlageschenkels 10 taucht in die Leiterdurchführungsöffnung 5 ein und stützt sich an der Schmalseite 11 bzw. Schmalseitenwand der Leiterdurchführungsöffnung ab, die der Klemmstelle K gegenüberliegt.
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Auch der Klemmschenkel 8 taucht mit seinem freien Ende in die Leiterdurchführungsöffnung 5 ein. Dies erfasst auch eine Situation, bei der das Klemmschenkelende durch die Leiterdurchführungsöffnung 5 hindurchtaucht und aus der Leiterdurchführungsöffnung 5 unten herausragt. Das Ende des Klemmschenkels 8 bildet zusammen mit der Klemmstelle K an der geneigten Schmalseitenwand 12 eine Klemmkante für einen von oben durch eine Leiterdurchführungsöffnung 13 im Isolierstoffgehäuse 3 eingeführten elektrischen Leiter (nicht dargestellt). Das abisolierte Ende eines solchen elektrischen Leiters wird dann von einer Seite von dem freien Ende des Klemmschenkels 8 der Klemmfeder 7 erfasst und gegen die Klemmstelle K gedrückt, wie dies an sich hinreichend bekannt ist.
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Zur Entnahme des elektrischen Leiters muss der Federklemmanschluss 7 geöffnet werden. Eine solche Öffnung ist u. U. auch hilfreich beim Einführen eines elektrischen Leiters zum Anklemmen desselben. Hierzu ist eine Betätigungslasche 14 vorgesehen, die sich ausgehend vom Klemmschenkel 8 in Richtung Anlageschenkel 10 und darüber hinaus von der Klemmstelle K weg erstreckt. Das Ende der Betätigungslasche 14 liegt in einem Bereich von der Klemmstelle K bzw. der dortigen Klemmkante gesehen über den Federbogen 9 und den Anlageschenkel 10 hinaus gesehenen hinteren Bereich der Klemmfeder 7. Das freie Ende der Betätigungslasche 14 ist nach oben umgebogen und weist dort ein Widerlager 15 für ein Betätigungselement 16 auf. Deutlich wird, dass ein Schraubendreher als Betätigungselement 16 in eine Betätigungsöffnung 17 des Isolierstoffgehäuses 3 eingeführt ist und mit seinem Ende durch eine Öffnung 18 in der Betätigungslasche 14 gesteckt ist. Dabei liegt das Betätigungselement 16 an dem Widerlager 15 an und erlaubt die Ausübung einer Zugkraft auf die Betätigungslasche 14. Hierdurch wird der Klemmschenkel 8 in Richtung Anlageschenkel 10 gezogen und die Klemmfeder 7 geöffnet, wie dies in der 2 dargestellt ist. Erkennbar ist, dass sich die Betätigungslasche 14 im unbetätigten Zustand im Wesentlichen parallel zur Ebene der Stromschiene 5 erstreckt. Bei der Auslenkung der Klemmfeder 7 kippt das Ende der Betätigungslasche 14 mit dem Widerlager 15 nach oben von der Ebene der Stromschiene 5 weg, so dass die Betätigungslasche 14 dann im Winkel zur Stromschiene 5 steht. Dieser Winkel kann etwa 15 bis 25° betragen.
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Für die Auslenkung der Klemmfeder 7 ist es von Vorteil, wenn sich die Betätigungslasche 14 in einem Bogen B an den Klemmschenkel 8 anschließt. Der Biegeradius dieses Bogens B sollte möglichst groß sein, um die Biegespannung zu verringern. Der Biegeradius ist dabei aber nicht so groß zu wählen, dass ein eigenes Federelement gebildet wird und sich der Klemmschenkel 8 aufgrund des federnden Bogens B nicht mehr ausreichend bewegt. Vorteilhaft ist ein Biegeradius von etwa 5 bis 1,5 mm und bevorzugt etwa 1 mm.
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Durch die Verlagerung der Betätigung der Klemmfeder 7 in den Bereich hinter den Federbogen 9 wird der Federbogen 9 als Gegenlager für den zwischen Federbogen 9 und Widerlager 15 wirkenden Hebel des Betätigungselements 16 genutzt.
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Ein wesentlicher Vorteil der Betätigungslasche 14 mit dem im hinteren Bereich befindlichen Betätigungsraum liegt darin, dass eine Übersetzung für die Betätigung geschaffen wird, bei der ein großer Hub des Endes des Klemmschenkels 8 auf einem kleinen Weg bzw. Winkel des Widerlagers 15 von der betätigten zur unbetätigten Stellung realisiert werden kann.
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3 lässt eine perspektivische Ansicht einer Klemmfeder 7 erkennen, die in dem Federkraftklemmanschluss 2 aus 1 und 2 eingesetzt ist. Deutlich wird dabei, dass die Befestigungslasche 14 eine Fensterausnehmung 19 hat, durch die der Anlageschenkel 10 hindurchgeführt ist. Diese Fensterausnehmung 19 wurde durch Freistanzen oder Freischneiden von Randstegen 20a, 20b des an sich für den Klemmschenkel 8 vorgesehenen Federbandmaterials geschaffen. Diese Randstege 20a, 20b sind am Ende der Fensterausnehmung 19 durch einen Quersteg 21 wieder miteinander verbunden. Der Quersteg 21 liegt gegenüberliegend zum Bogen B, an dem die Randstege 20a, 20b in den Klemmschenkel 8 übergehen. An den Querschnitt 21 schließt sich die Öffnung 18 an, die durch Freischneiden oder Freistanzen eines Materiallappens 22 gebildet wird. Der Materiallappen 22 ist beim Hochbiegen und Querstellen des Widerlagers 15 nach unten gerichtet und vergrößert so die für das Widerlager 15 verfügbare Fläche. Zudem wird der Angriffspunkt für ein Betätigungselement 16 durch den Materiallappen 22 möglichst weit nach unten verlagert. Damit wird die Länge des Hebelarms maximal vergrößert.
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Erkennbar ist auch, dass der Klemmschenkel 8 angrenzend an den Bogen B herausgebogen und am freien Ende wieder umgebogen ist. Dies führt zu verbesserten Klemmeigenschaften durch eine verbesserte Übertragung der Federkraft über den Klemmschenkel 8 auf den elektrischen Leiter. Insbesondere durch die Biegung des Klemmschenkelendes nach unten wird der Öffnungshub im Vergleich zu einer nicht wieder nach unten gebogenen Klemmschenkelendes vergrößert und der Eingriffswinkel des Klemmschenkelendes auf einen elektrischen Leiter verbessert.
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4 lässt eine perspektivische Ansicht des Federklemmanschlusses aus 1 erkennen. Deutlich wird, dass die Klemmfeder 7 mit dem Anlageschenkel 10 und dem Klemmschenkel 8 in die Leiterdurchführungsöffnung 5 des Stromschienenstücks 4 eintaucht, so dass die Klemmfeder mit dem Anlageschenkel 10 am Stromschienenstück 4 fest gelagert ist.
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Erkennbar ist auch, dass sich die Betätigungslasche 14 vom Klemmschenkel 8 an dem Anlageschenkel 10 vorbei in einen vom Klemmschenkel 8 in Richtung Anlageschenkel 10 gesehen hinter dem Anlageschenkel 10 befindlichen Betätigungsbereich erstreckt. In diesem hinteren Betätigungsbereich befindet sich das Widerlager 15 für ein Betätigungselement.
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Deutlich wird auch, dass der Anlageschenkel 10 durch die Fensterausnehmung 19 der Betätigungslasche 14 hindurchgeführt wird.
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5 lässt den Federklemmanschluss 2 aus 4 im betätigten Zustand erkennen, bei dem die Klemmstelle geöffnet ist. Hierzu ist das Widerlager 15 vom Anlageschenkel 10 und der Leiterdurchführungsöffnung 5 weg verlagert, indem eine Zugkraft auf die Betätigungslasche 14 wirkt.
