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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktmodul mit Klemmeinrichtung.
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Kontaktmodule werden dazu verwendet, auf einfache Weise abisolierte Kabelenden mit elektrischen Bauteilen wie beispielsweise Sammelschienen elektrisch leitend zu verbinden.
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Diese Kontaktmodule sollen das ansonsten hierfür übliche Crimpen ersetzen, welches durch mechanisches Verformen eine nur sehr bedingt lösbare, daher jedoch auch stabile und eine hohe mechanische und elektrische Sicherheit gewährleistende Verbindung zwischen Kabelende und elektrischem Bauteil erzeugt. Crimpverbindungen werden vorwiegend bei Teilen in Großserienproduktion eingesetzt, bei denen die Montage der Einzellitzen im Akkord geschieht und bei denen Zahl, Dauer und Komplexität der Arbeitsschritte wirtschaftlich sehr relevant sind. Nachteilig an Crimpverbindungen ist, dass exakt auf Verbindungsteil und Leiterquerschnitt abgestimmte Crimpprofile und zusätzlich entsprechend abgestimmte Crimpwerkzeuge benötigt werden. Darüber hinaus kann mit diesen Werkzeugen nur eine genau vorgegebene Verformung bewirkt werden, so dass sie nicht für wechselnde Arbeitsvorgänge einsetzbar sind. Sind lösbare Verbindungen zwischen elektrischem Bauteil und Leiter gewünscht oder benötigt, können Crimpverbindungen gar nicht eingesetzt werden.
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Kontaktmodule beseitigen diesen Nachteil. Sie weisen in der Regel ein Gehäuse mit einer Kabeleinführseite und einem Kabelkontaktbereich sowie eine an dem Gehäuse gelenkig geführte Klemmeinrichtung nach Art eines Hebels mit Kraft- und Lastarm auf, die mindestens zur Klemmung des eingeführten Kabelendes dient, jedoch auch Teil des elektrischen Leitungsweges sein kann. Kontaktmodule, wie auch dasjenige der Erfindung, haben den Vorteil, ohne Spezialwerkzeuge sichere elektrische Verbindungen zu ermöglichen, was insbesondere auf exponierten Arbeitsplätzen wie Baustellen, Dächern, etc. von großem Vorteil ist.
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Ein solches Kontaktmodul ist aus der
DE 196 13 557 A1 bekannt. Bei diesem wird die am Gehäuse verschwenkbar geführte Klemmeinrichtung mit ihrem Kraftende am Gehäuse formschlüssig fixiert, verläuft in etwa s-förmig und drückt mit ihrem Lastarm schräg auf ein in das Gehäuse eingeführtes und dort in einem schuhförmigen Kontaktbereich gehaltenes, abisoliertes Kabelende. Der Lastarm ist relativ lang, die Klemme relativ groß, dass Leiterende kann nur bei geöffneter Kontaktklemme eingeführt werden. Bei Zugbelastung des Kabels entsteht eine in Öffnungsrichtung des Klemmhebels gerichtete Kraftkomponente auf den Lastarm, was eine hohe Vorspannung erfordert. Dieses Kontaktmodul ist ausschließlich für eine Sammelschiene hergerichtet und damit für eine Einzelkontaktierung nicht geeignet.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Kontaktmodul anzugeben, welches auch einzelne elektrische Bauteile kontaktieren können soll, die mit Crimpprofilen versehen sein können.
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Diese Aufgabe wird bei einem Kontaktmodul zum Verbinden eines Leiterendes mit einem elektrischen Bauteil, aufweisend ein Gehäuse mit daran beweglich angeordnetem Klemmhebel, wobei das Gehäuse eine Einführungsöffnung für einen elektrischen Leiter, ein oder mehr Formschlußelemente zur Festlegung eines Kraftarms des Klemmhebels und ein oder mehr Elemente zur reversiblen Fixierung einer Offenlage des Klemmhebels aufweist und als ein im wesentlichen u-förmig offener Profilabschnitt mit einer inneren Hauptfläche und einer äußeren Hauptfläche und einer Bodenfläche ausgebildet ist, wobei der Klemmhebel an seinem Kraftarm zu den Formschlußelementen des Gehäuses korrespondierende Formelemente aufweist, der Klemmhebel einen überwiegend s-förmigen Verlauf aufweist, wobei sein Lastarm eine zu diesem abgewinkelte Federklinge aufweist, dadurch gelöst, dass das Gehäuse eine Einführungsöffnung für ein Crimpprofil und eine Mehrzahl an Befestigungselementen zur Befestigung des Crimpprofils aufweist. Mit sehr großem Vorteil eröffnet die Erfindung damit eine Möglichkeit, auch bereits mit Crimpprofilen versehene elektrische Bauteile zu kontaktieren, ohne ein Crimpen durchführen zu müssen. Sie erreicht dies, indem sie Befestigungsmöglichkeiten für ein solches Crimpprofil vorsieht und diese wie nachfolgend geschildert ausgestaltet.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Befestigungselemente gewählt sind aus der Gruppe gebildet durch Formschlußelemente, Umgriffe, Anschläge, Rastelemente, Bajonettverschlußelemente, wobei ein Gehäuse unterschiedliche Arten der genannten Befestigungselemente aufweisen darf. Hierbei sind Umgriffe und Anschläge grundsätzlich bevorzugt, da sie ein einfaches Einschieben des Crimpprofils in das Gehäuse entlang seiner Längsachse ermöglichen. Umgriffe sind ebenfalls wie Anschläge leicht durch einen einfachen Biegeschritt herstellbar, sofern die umzubiegenden Abschnitte nicht vorher mittels eines Stanzschrittes freizustellen sind. Demgegenüber sind Rast- oder Bajonettverschlußelemente zwar kontaktierungssicherer, jedoch schwieriger herstellbar und vor allem schwieriger in Eingriff miteinander zu bringen. Erfindungsgemäß sind sie daher nicht bevorzugt.
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Wenn das Gehäuse als ein im wesentlich u-förmig gebogener, offener Profilabschnitt mit einer inneren Hauptfläche, einer äußeren Hauptfläche und einer Bodenfläche ausgebildet ist und/oder die Einführungsöffnung für das Crimpprofil der Einführungsöffnung für den elektrischen Leiter gegenüberliegend ist, wird mit großem Vorteil ein konstruktiv einfacher Aufbau bei gleichzeitig hoher Funktionalität erreicht. Der Profilquerschnitt des Gehäuses korrespondiert dabei weitestgehend mit der Form eines Crimpprofils und stellt so eine große Kontaktfläche zur Stromleitung zur Verfügung. Dadurch, dass sich beide Einführungsöffnungen gegenüberliegen, ist eine einfache gerade Verbindung möglich. Denkbar wäre jedoch auch eine gewinkelte Anordnung von Leiterende und elektrischem Bauteil zueinander, beispielsweise, indem eine seitliche Öffnung im Gehäuse zum Einschieben eines Leiterendes vorgesehen ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Befestigungselemente auf der inneren Hauptfläche angeordnet sind, insbesondere in einander gegenüberliegenden Paaren, bevorzugt in paarunterschiedlichen Abständen zu der Bodenfläche des Gehäuses. Die Anordnung auf der inneren Hauptfläche des Gehäuses schützt sowohl die Befestigungselemente vor Beschädigung als auch die Erfindungsbenutzer vor Verletzung. Grundsätzlich könnte das Gehäuse auch so ausgestaltet sein, dass es zwischen Crimpprofil und Leiterende angeordnet ist, also das Crimpprofil auf seiner äußeren Hauptfläche führt, haltert und kontaktiert und das Leiterende auf seiner inneren Hauptfläche geführt wird. In diesem Fall müsste das Gehäuse insgesamt elektrisch leitfähig sein.
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In Weiterbildung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass der Lastarm des Klemmhebels so zwischen Kraftarm und Bodenfläche geführt ist, dass sich der Lastarm am Kraftarm in einem von einem Querschnitt des elektrischen Leiters abhängigem Maße abstützend ist. Die Vorteile dieser Merkmale werden weiter unten näher erläutert.
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Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
- 1: eine skizzierte perspektivische Ansicht von Teilen des Kontaktmoduls,
- 2: eine skizzierte perspektivische Ansicht des Kontaktmoduls mit eingeführtem elektrischem Leiter und eingeführtem elektrischen Bauteil und
- 3a, b: eine skizzierte und geschnittene Seitenansicht des Kontaktmoduls mit eingeführten elektrischen Leitern unterschiedlichen Querschnitts.
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1 zeigt eine skizzierte perspektivische Ansicht von Teilen des Kontaktmoduls 1, nämlich Teilen des Gehäuses 4. Dieses ist in etwa wannenförmig ausgebildet, also als ein in Frontansicht gesehen etwa u-förmiges Profil mit zwei freien Schenkeln 22 und einem dazwischen angeordneten Verbindungsabschnitt, in den die beiden Schenkel 22 jeweils gerundet übergehen. Aufgrund seiner Ausdehnung in Längsrichtung weist das Gehäuse 4 daher eine äußere Hauptfläche 18, eine innere Hauptfläche 17 und zwei Stirnseiten 21 auf. Ein Teil der inneren Hauptfläche 17 bildet eine Bodenfläche 19, die Teil des Verbindungsabschnittes zwischen den beiden freien Schenkeln 22 ist. Das Profil könnte auch als auf einer Seite offenes u-förmiges Rechteckprofil ausgebildet sein, es wird gemäß der Erfindung vor allem so geformt, dass es eine möglichst große Kontaktfläche zu dem offenen Crimpprofil 15 aufweist, um eine optimale elektrische Leitung zu gewährleisten, also gerundet. Auf der dem Betrachter von 1 zugewandten Stirnseite 21 sind zwei als Umgriffe geformte Formschlußelemente 8 in der Wandung des Gehäuses 4 vorgesehen, die zur Fixierung eines nicht dargestellten Kraftarmes des ebenfalls nicht dargestellten Klemmhebels dienen. Diese Stirnseite 21 dient gleichzeitig als Einführungsöffnung 6 des Gehäuses 4 für einen nicht dargestellten elektrischen Leiter.
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Im Bereich der gegenüberliegenden Stirnseite sind am Gehäuse 4 nach außen, voneinander weg weisende Stege 23 angeformt, die als Elemente 10 zum reversiblen Fixieren einer Offenlage des nicht dargestellten Klemmhebels dienen. Die Stege 23 dienen gleichzeitig dazu, ein Herausspringen des Klemmhebels aus der Gelenkverbindung zu verhindern, wenn dieser unter Last am Gehäuse 4 festgelegt ist. Sie erfüllen damit eine doppelte Funktion. Diese Stirnseite dient als Einführungsöffnung 14 des elektrischen Bauteiles 3, das hier als Kontaktkörper 24 mit daran befestigtem, offenem Crimpprofil 15 ausgebildet ist. Erfindungsgemäß sind auch andere elektrische Bauteile 3 in das Gehäuse 4 einschiebbar oder schon von vorneherein mit dem Gehäuse 4 fest verbunden ausgebildet. Die Erfindung eignet sich jedoch besonders gut, um ein über das offene Crimpprofil 15 zu kontaktierendes elektrisches Bauteil 3, 24 lösbar mittels des Kontaktmoduls 1 mit einem elektrischen Leiter 7 zu verbinden. Hierbei bleibt mit Vorteil die Möglichkeit erhalten, zu einem späteren Zeitpunkt auch eine elektrische und mechanische Verbindung mittels Crimpen des dann noch offenen Crimpprofils 15 herzustellen. Hierdurch kann ein Anwender frei entscheiden, ob er die Vorteile der Erfindung oder die Vorteile einer Crimpverbindung nutzen möchte. Auf der äußeren Hauptfläche 18 ist ein Gelenkansatz 30 dargestellt, an dem der Klemmhebel 5 drehbar befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform sind auf der inneren Hauptfläche 17 drei Paare von Befestigungselementen 16 angeordnet, wobei ein Paar aus zwei sich an unterschiedlichen Schenkeln 22 gegenüberliegenden, gleichartigen und gleichgeformten Befestigungselementen 16 besteht. Hier handelt es sich um zwei Paare von Umgriffen 26 und einem Paar von Anschlägen 25. Jedes Paar ist durch eine Biegung aus der Schenkelwandung geformt worden, ggf. unter vorheriger oder gleichzeitiger Stanzung. Die als aufeinander zu weisenden Anschläge 25 definieren die maximale Einschubtiefe für den Kontaktkörper 24, um genau zu sein, für das daran angeordnete Crimpprofil 15. Statt einem Paar Anschläge 25 könnten auch zwei oder mehr Paare vorgesehen sein, die Anschläge 25 können in Längsrichtung des Schenkels 22 gesehen länger oder kürzer als dargestellt ausgebildet sein, der Abstand zwischen den aufeinander zuweisenden Enden kann ebenfalls länger oder kürzer als dargestellt sein. Schließlich können die einzelnen Anschläge von der Stirnseite 21 aus gesehen auch asymmetrisch zu einer sich entlang der Längsachse 29 des Gehäuses 4 erstreckenden, vertikalen Symmetrieebene und damit nicht in Paaren angeordnet sein, beispielsweise zueinander auf Lücke weisend. Die beiden anderen Paare von Umgriffen 26 sind per Stanz/Biegeoperation in die Enden der freien Schenkel 22 eingeformt. Wichtig ist vor allem, dass die Paare, insbesondere deren in Richtung der Bodenfläche 19 weisenden Enden unterschiedliche Abstände zu der Bodenfläche 19 aufweisen. Hierdurch ermöglicht die Erfindung mit großem Vorteil das Einführen und sichere Haltern von unterschiedlich ausgebildeten Crimpprofilen 15, höheren und niedrigeren. Es ist daher auch erfindungsgemäß, wenn nicht jedes Befestigungselement 16, 26 in Benutzungslage in Eingriff mit einem eingeführten Crimpprofil 15 ist. Neben den unterschiedlichen Abständen zur Bodenfläche 19 ist auch wichtig, dass die Befestigungselemente 16 entlang der Längsachse 29 des Gehäuses 4 verlaufend angeordnet sind. Auch durch diese Ausgestaltung ist sichergestellt, das unterschiedliche Crimpprofile 15, nämlich diesmal unterschiedlich lange Crimpprofile 15, sicher vom Gehäuse 4 kontaktiert und gehaltert werden. Dies ist bei den dargestellten Umgriffen 26 als besonderer Ausführungsform der Befestigungselemente 16 der Fall.
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Die Erfindung ermöglicht so die Verwendung und auch die Wiederverwendung eines bereits bestehenden oder benutzen Kontaktkörpers mit offenem Crimpprofil für die Erzeugung einer elektrischen Kontaktierung zu einem Draht oder einer Litze ohne zusätzliche Verwendung einer Crimpzange oder anderer Werkzeuge bei der Montage. Hierdurch kann beispielsweise auch ein Steckanschluß für einen Leitungsdraht/Litzenleiter vorgesehen werden.
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2 zeigt das erfindungsgemäße Kontaktmodul 1 mit an einer Stirnseite 21 eingeführtem Kontaktkörper 24 als elektrischem Bauteil 3 und an der gegenüberliegenden Stirnseite eingeführtem abisolierten Leiterende 2 eines elektrischen Leiters 7. Der Klemmhebel 5 ist in seiner Offenlage dargestellt, durch Elemente 10 fixiert, der Kraftarm 9 ist oberhalb des Lastarmes 12 angeordnet, wobei letzterer nach einem s-förmigen Verlauf in einer zu ihm gewinkelt angeordneten Federklinge 13 endet. Der Kraftarm 9 ist bei dieser speziellen Ausführungsform in seiner Längsrichtung geteilt ausgebildet, wobei er in einem, beide Teile verbindenden, Endabschnitt 27 endet, dessen freie Enden 28 zum Eingriff in die an der Stirnseite 21 angeordneten, als Umgriffe geformten Formschlußelemente 8 ausgebildet sind und an diesen reversibel festgelegt werden. Er könnte ebenso ungeteilt ausgebildet sein. Das Leiterende 2 wird bei geöffnetem Klemmhebel 5 in das Gehäuse 4 eingeführt. Der Klemmhebel 5 ist an dem Gelenkansatz 30 des Gehäuses 4 drehbar gelagert, er weist beidseitig eine entsprechende Durchgangsöffnung 31 auf, die von dem jeweiligen Gelenkansatz 30 durchsetzt sind. Zu erkennen sind ebenfalls zwei Paare Umgriffe 26, die in den oberen Rand des Gehäuses 4 eingeformt sind. Der Leiter 7 stößt mit seiner Isolierung an die Stirnseite 21 an, die daher als Anschlag und Einschubtiefenbegrenzung wirkt. Das abisolierte Ende des Leiters 7 liegt im Inneren des Gehäuses 4 auf dem offenen Crimpprofil 15 auf und stellt so eine leitende Verbindung her.
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3a und 3b zeigen jeweils einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse 4 mit eingeführtem Leiter 7 und eingeführtem Kontaktkörper 24 als elektrisches Bauteil 3. In Abhängigkeit des Leiterquerschnittes 20 verhält sich der Lastarm 12 unterschiedlich: Bei Leitungsdrähten mit kleinem Durchmesser drückt die Federklinge 13 gegen den abisolierten Leiter 7, ohne im oberen Bereich der rechten Krümmung der Federklinge 13 ein deren horizontalen Bereich anzuliegen. Ausreichende Anpress- oder Klemmkraft und auch Rückhaltekraft erzeugt. Die Gefahr des Scherens von einzelnen Litzen und allgemein eine funktionsbeeinträchtigende Beschädigung des Leiterdrahtes ist mit Vorteil minimiert (3a).
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Bei Leitungsdrähten mit großem Durchmesser oder Hüllkreis 20 drückt die Federklinge 13 ebenfalls gegen den eingeführten Leiter 7, stützt sich diesmal jedoch zusätzlich am oberen Bereich der rechten Krümmung der Federklinge 13 ab, etwas hinter dem Knick im Kraftarm 9. Durch die so erreichte Verkürzung des Hebelarmes wird eine deutlich höhere Anpress- und auch Rückhaltekraft erzielt. Die Gefahr von funktionsbeeinträchtigenden Schädigungen des Drahtes 2 ist aufgrund des größeren Leitungsquerschnitts 20 ausgeschlossen. Dieser weitere Auflagepunkt verkürzt auch den Kraftweg von der Linienanlage der Federklinge 13 am Leiter 2 bis zu den beiden Umgriffen als Formschlußelementen 8, an denen die Kraft in das Gehäuse 4 eingeleitet wird. Der s-förmige Verlauf des Klemmhebels 5 ermöglicht diese Konfektionierbarkeit der Anpresskraft. Durch die im Vergleich zum Längsverlauf des Lastarmes 12 gewinkelt angeordnete Federklinge 13 ist ein ungewolltes Herausziehen des Leiters 7 nur unter seiner solchen großen Kraftaufwendung möglich, die deutlich über dem technisch geforderten liegt. Die Klemmverbindung ist lösbar, indem der gerastete Kraftarm aus der Rastung gelöst und in seine Offenlage verschwenkt wird.
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Die Erfindung ermöglicht damit mit großem Vorteil die (Wieder-) Verwendung eines bereits bestehenden Kontaktkörpers mit offenem Crimpprofil für die Erzeugung einer elektrischen Kontaktierung ohne zusätzliche Werkzeuge bei der Montage. Der im Gehäuse 4 eingebettete Crimpbereich bildet zusammen mit diesem und dem Klemmhebel 5 einen reversibel schließbaren Klemmkontakt. Hierbei wird der Klemmhebel 5 durch die an das Gehäuse 4 angeformten Stege 23 automatisch offengehalten, was die Montage des erfindungsgemäßen Kontaktmoduls 1 deutlich erleichtert: Der Bediener muss nur mehr den Klemmhebel 5 nach Einführung des Leiters 7 rastend schließen. Durch diese Rastung ist der Klemmhebel 5 vor unbeabsichtigtem Öffnen mit Vorteil gesichert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktmodul
- 2
- Leiterende
- 3
- elektrisches Bauteil
- 4
- Gehäuse
- 5
- Klemmhebel
- 6
- Einführungsöffnung
- 7
- Elektrischer Leiter
- 8
- Formschlusselement
- 9
- Kraftarm
- 10
- Elemente
- 11
- Formelemente
- 12
- Lastarm
- 13
- abgewinkelte Federklinge
- 14
- Einführungsöffnung
- 15
- Crimpprofil
- 16
- Befestigungselemente
- 17
- Innere Hauptfläche
- 18
- Äußere Hauptfläche
- 19
- Bodenfläche
- 20
- Querschnitt
- 21
- Stirnseite
- 22
- Schenkel
- 23
- Steg
- 24
- Kontaktkörper
- 25
- Anschlag
- 26
- Umgriff
- 27
- Endabschnitt
- 28
- Freies Ende
- 29
- Längsachse
- 30
- Gelenkansatz
- 31
- Durchgangsöffnung
