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Die Erfindung betrifft einen Klemmverbinder zum Verbinden mit einem elektrischen Leiter, mit einer Käfigzugfeder, die ein Federelement und eine Klemmöffnung, die ausgebildet ist zum Einführen des elektrischen Leiters, umfasst.
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Derartige Klemmverbinder sind ausgebildet zum Verbinden des elektrischen Leiters mit einem elektrischen Bauteil. Häufig sind derartige Klemmverbinder Bestandteile von Verbindungsvorrichtungen. Die Erfindung bezieht sich damit auch auf eine Verbindungsvorrichtung mit zumindest zwei, insbesondere aber einer Mehrzahl an erfindungsgemäßen Klemmverbindern.
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Klemmverbinder dienen dazu, elektrische Leiter, also beispielsweise Drähte, Litzen oder Kabel, möglichst schnell elektrisch zu kontaktieren. Dazu wird ein Ende des elektrischen Leiters, das in der Regel keine Isolation aufweist, in den Klemmverbinder eingeführt und dort von der Käfigzugfeder mechanisch fixiert und gleichzeitig elektrisch mit einer Stromschiene verbunden.
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Nachteilig an bekannten Klemmverbindern ist, dass elektrische Leiter mit relativ großen Querschnittsflächen, insbesondere mit Leiterquerschnitten von mehr als 15 Quadratmillimetern für starre Leiter und von mehr als 20 Quadratmillimetern für mehrdrähtige Leiter, nur relativ schwer in die Leitereinführungsöffnungen der Klemmverbinder einschiebbar sind. Dies ist vor allem der Fall, wenn die freien Leitungslängen sehr kurz und/oder sehr starr und gleichzeitig die Klemmverbinder bereits ortsfest fixiert sind. Dann muss die Leitung zum Einführen in die Leitereinführöffnung erst einmal gestaucht werden, um das abisolierte Ende der Leitung an den Anfang der Leitereinführungsöffnung zu positionieren. Anschließend muss die Leitung wieder gestreckt werden, um sie vollständig in die Leitereinführungsöffnung des Klemmverbinders einschieben zu können. Das Stauchen erfolgt, indem enge Radien wechselweise – vergleichbar einer Ziehharmonika – aneinander gereiht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klemmverbinder anzugeben, mittels dem insbesondere elektrische Leiter mit großen Kabelquerschnitten bei möglichst geringem Anschlussraum besonders einfach in Klemmverbinder eingeführt und angeklemmt werden können.
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Die Aufgabe wird durch den Klemmverbinder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Klemmabschnitt im Winkel zu einer durch die Stromschiene im Bereich der Klemmstelle aufgespannten Stromschienenebene relativ zum Federabschnitt verlagerbar (z.B. verschwenkbar und/oder verschiebbar gelagert) ist. Die Käfigzugfeder ist ausgebildet, den Quersteg des Klemmabschnitts bei Verlagern des Klemmabschnitts aus einem Leiteranschlussraum, welcher sich im Bereich der Klemmstelle auf der der Käfigzugfeder abgewandten Seite der Stromschiene von der Stromschiene weg erstreckt, weg zu verlagern.
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Die Verlagerbarkeit des Klemmabschnitts, der die Klemmöffnung zur Aufnehmen des anzuklemmenden Leiters aufweist, hat den Vorteil, dass der Raum lotrecht zur Stromschienenebene im Bereich der Klemmstelle beim Öffnen der Klemmstelle freigegeben wird. Damit kann der anzuklemmende elektrische Leiter nicht nur wie bislang annähernd parallel zur Stromschienenebene bzw. annähernd senkrecht zur Klemmöffnung in die Klemmöffnung eingeschoben werden. Vielmehr ist es möglich, den elektrischen Leiter senkrecht zur Stromschienenebene zur Klemmstelle hin einzuschwenken, um den Verschiebeweg möglichst gering zu halten. Damit ist das Einführen des elektrischen Leiters in den Klemmverbinder aus mehreren Richtungen möglich, wodurch ein mehrfaches Biegen des Leiters nicht mehr erforderlich ist.
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Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einer Käfigzugfeder eine Feder verstanden, die den elektrischen Leiter durch Aufbringen einer Zugkraft, die den Leiter gegen die Stromschiene zieht, klemmt.
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Unter der Klemmöffnung wird eine Öffnung verstanden, in die der elektrische Leiter eingeführt werden kann, wobei ein die Klemmöffnung begrenzender Quersteg den elektrischen Leiter gegen eine Stromschiene drückt. Es ist möglich, dass die Klemmöffnung von allen Seiten von Material umgeben ist. Dies ist aber nicht notwendig. Beispielsweise kann die Klemmöffnung auch an einem Haken ausgebildet sein, das heißt, dass das Innere der Öffnung eine Verbindung nach außen hat.
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Dadurch, dass der Klemmabschnitt von dem Leiteranschlussraum weg verlagerbar ist, kann es in eine Position gebracht werden, in der der elektrische Leiter besonders einfach eingeführt werden kann. Günstig ist es dabei, wenn der Federabschnitt eine Bogenform hat. Um den elektrischen Leiter in die Klemmöffnung einzuführen, wird der Federabschnitt durch Bewegung des Betätigungsabschnitts in Richtung Stromschiene bzw. daran angrenzendem Anlageschenkel zusammengedrückt. Mit anderen Worten verformt sich der Federabschnitt, während der Klemmabschnitt relativ zum Anlageabschnitt verschwenkt wird. Dadurch, dass die Klemmöffnung an dem Klemmabschnitt ausgebildet ist, kann der Klemmabschnitt relativ zum Federabschnitt zum Einführen bzw. Einlegen eines elektrischen Leiters in eine Richtung senkrecht zur Stromschienenebene z.B. durch Verschwenken aus dem Klemmbereich weg verlagert werden.
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Der Klemmabschnitt kann als ein zum Federabschnitt separates Teil gefertigt sein, das mit einem Schwenklager schwenkbar an dem Federabschnitt gelagert ist. Die Käfigzugfeder besteht dann vorzugsweise aus zwei Teilen, da die dann besonders einfach zu fertigen sind. Es ist aber auch möglich, dass die Käfigzugfeder aus drei oder mehr Teilen besteht.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Klemmelement so an dem Federelement gelagert, dass das Klemmelement zum Öffnen der Klemmstelle in einem Winkel von mindestens ±30° zur Lotrechten auf die Ebene der Stromschiene, die die Stromschiene im Bereich der Klemmstelle aufspannt, verschwenkbar ist.
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Die Käfigzugfeder ist durch Verlagern des Betätigungsschenkels in Richtung Anlageschenkel bzw. daran angrenzender Stromschiene in eine Offen-Position überführbar, in der der elektrische Leiter in den Leitereinführungsschacht einführbar ist. Ohne eine auf den Betätigungsschenkel wirkende Betätigungskraft wird die Käfigzugfeder durch die Kraft der Käfigzugfeder in eine Klemmposition gebracht, in der der elektrische Leiter mittels des Klemmelements geklemmt ist.
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Das Klemmelement ist dann vorzugsweise so relativ zum Leitereinführungsschacht am Federelement befestigt ist, dass das Klemmelement sich dann, wenn der elektrische Leiter in der Offen-Position der Käfigzugfeder in die Leitereinführungsöffnung eingesteckt oder ein einen Leitereinführungsschacht eingeschwenkt / eingeführt wird, in eine Lage verschwenkt ist, in der das Klemmelement einen Winkel von vorzugsweise nicht mehr als 60° und noch bevorzugter von nicht mehr als 45° zur Ersteckungsrichtung des elektrischen Leiters bzw. zur angrenzenden Stromschiene einnimmt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Leitereinführungsöffnung des Isolierstoffgehäuses einen sich senkrecht zu der Stromschiene im Bereich der Klemmstelle erstreckenden Leitereinführungsschacht zum Zuführen des elektrischen Leiters in eine Richtung senkrecht zur Ebene der Stromschiene hat. Damit kann ein elektrischer Leiter ohne vorheriges Verbiegen in den Klemmverbinder hineingeschwenkt werden, so dass ein Verschieben des Leiters in Erstreckungsrichtung der Stromschiene im Bereich der Klemmstelle bzw. in Erstreckungsrichtung des dran angrenzenden Anlageschenkels auf ein geringstmögliches Maß reduziert oder ggf. sogar vollständig vermieden werden kann. Ein solcher Leitereinführungsschacht öffnet die übliche, sich in Erstreckungsrichtung eines Leiters im angeklemmten Zustand erstreckende Leitereinführungsöffnung an einer Seite und bietet damit einen Zugang sowohl zum Einstecken in Leiter-Erstreckungsrichtung, als auch zum Einschwenken quer hierzu.
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Um einen hinreichenden Berührungsschutz sicherzustellen, muss der Leitereinführungsschacht senkrecht zur Stromschienenebene, d.h. in einem Bereich von etwa 90° ±20° zur Stromschienenebene nach Anklemmen des elektrischen Leiters ggf. zusätzlich mit einer Kappe verschlossen werden.
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Das Isolierstoffgehäuse und ggf. die Kappe sind zumindest teilweise aus einem elektrischen Nichtleiter aufgebaut, so dass das Isolierstoffgehäuse und die Kappe Schutz gegen unbeabsichtigtes Berühren des elektrischen Leiters bietet.
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Das Isolierstoffgehäuse und ggf. die Kappe umgibt die Käfigzugfeder vorzugsweise zumindest teilweise, so dass ein unbeabsichtigtes Berühren der Käfigzugfeder verhindert wird. Die Käfigzugfeder muss dann nicht gegenüber dem Leiter elektrisch isoliert sein. Jedoch ist es möglich, dass die Käfigzugfeder gegenüber dem elektrischen Leiter elektrisch isoliert ist. Es ist günstig, wenn die Käfigzugfeder aus Metall aufgebaut ist, beispielsweise aus Federstahl.
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Der angegebene Winkel wird relativ zu einer Längserstreckung des elektrischen Leiters gemessen, wenn der elektrische Leiter geklemmt ist. Zumeist liegt der elektrische Leiter direkt an einer Stromschiene an, die parallel zur Längserstreckung des elektrischen Leiters verläuft. In diesem Fall kann der Winkel auch zur Längserstreckung der Stromschiene in dem Bereich gemessen werden, in dem der elektrische Leiter an der Stromschiene anliegt.
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Besonders günstig ist es, wenn das Federelement an einem Verbindungsende, in dem es mit dem Klemmelement verbunden ist, eine Verbindungsausnehmung aufweist und dass das Klemmelement an einem Einhak-Ende, an dem es mit dem Federelement verbunden ist, einen gekrümmten Abschnitt aufweist, mit dem es in die Verbindungs-Ausnehmung eingreift. Auf diese Weise lässt sich das Klemmelement besonders einfach am Federelement befestigen. Durch den gekrümmten Abschnitt bildet sich ein Drehgelenk zwischen dem Klemmelement und dem Federelement, so dass das Klemmelement relativ zum Federelement verschwenkbar ist.
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Vorzugsweise besitzt die Käfigzugfeder mindestens ein Führungselement zur zwangsweisen Verschwenkung des Klemmabschnitts relativ zum Federabschnitt derart hat, dass der Klemmabschnitt bei Bewegung des Betätigungsschenkels in Richtung Stromschiene zum Öffnen der Klemmstelle relativ zum angrenzenden Federabschnitt aus dem Bereich der Klemmstelle herausgeschwenkt und bei Bewegung des Betätigungsschenkels von der Stromschiene weg zum Schließen der Klemmstelle in eine definierte Klemmposition zum Anklemmen eines elektrischen Leiters zwischen dem Quersteg und der Stromschiene zurückgeschwenkt wird. Damit wird bei der Bewegung in die Offen-Position ein Wegklappen des Querstegs mit der daran ausgebildeten Klemmkante aus dem Bereich der Leitereinführung erzwungen. Beim Entlasten der Käfigzugfeder und damit einhergehend bei Bewegung der Käfigzugfeder in die Klemmposition wird das Klemmelement zwangsweise über den eingeführten elektrischen Leiter hinweg geschwenkt und der elektrische Leiter damit in die Klemmöffnung des Klemmelementes eingeführt, bis der elektrische Leiter in eine sicheren Klemmposition zwischen der Stromschiene und der Klemmkante an dem Quersteg des Klemmelementes ist.
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Vorteilhaft ist die Führung so ausgelegt, dass die Schwenkbewegung des Klemmelementes einer Kurvenfunktion folgt. Dabei kann ein einziges Führungselement für das zwangsweise Verschwenken in die Offen-Position und in die Klemm-Position verantwortlich sein. Die Drehbewegung des Klemmelementes, die zur Auslenkung des Federelementes proportional ist, folgt dann derselben Kurvenfunktion. Es können auch zwei Führungselemente verwendet werden, mit welchen unterschiedliche Schwenkbewegungen für das Verschwenken in die Offen-Position und das Verschwenken in die Klemm-Position möglich sind. Die Führungselemente müssen nicht über den gesamten Bereich der Schwenkbewegung wirken. Die können auch lediglich zum Wegklappen aus dem Leitereinführungsbereich beim Überführen in die Offen-Position dienen. Bei einseitig wirkenden Führungselementen ist eine definierte Einbaulage des Klemmverbinders erforderlich, damit das Klemmelement mittels Schwerkraft zurückdreht und sich an dem Führungselement einseitig abstützen kann.
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Das mindestens eine Führungselement kann zum Beispiel eine Zunge am Verbindungsende des Klemmelementes haben, die so ausgebildet ist, dass die Zunge das Klemmelement verschwenkt, wenn die Käfig-Zugfeder von der Offen-Position in die Klemmposition gebracht wird. In anderen Worten ist die Zunge so ausgebildet, dass das Klemmelement stets wegschwenkt, wenn das Federelement eine vorgegebene Deformation überschreitet.
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Es ist möglich, dass die Käfigzugfeder noch stärker als in der Klemm-Position verformbar ist, wobei die Zunge erst dann zum Verschwenken des Klemmelements führt, wenn die Käfigzugfeder über die Klemm-Position hinaus deformiert wird. In diesem Fall übt die Zunge kein Drehmoment auf das Klemmelement aus, wenn der elektrische Leiter vom Klemmelement geklemmt wird.
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Besonders günstig ist es, wenn die Käfigzugfeder in eine Einführ-Position bringbar ist, in der das Klemmelement einen Winkel von weniger als 70° mit dem elektrischen Leiter einnimmt. Vorzugsweise übt dann die Zunge ein Drehmoment auf das Klemmelement aus, so dass dieses entgegen einer konkurrierenden Kraft, in der Regel der Schwerkraft oder einer zusätzlichen Rückstellkraft, in diese Winkelposition gedrückt wird. Vorteilhaft hieran ist, dass das Klemmelement das Positionieren des elektrischen Leiters kaum oder nicht beeinflusst.
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Besonders günstig ist, wenn die Zunge an ihrem freien Ende eine Krümmung aufweist. Das verringert die Reibung und sorgt für ein leichtes Verschwenken. Es ist möglich, dass die Zunge an einer Oberfläche der Käfigzugfeder geführt ist. Alternativ ist aber auch möglich, dass die Zunge an der Stromschiene oder einem Teil des Gehäuses geführt ist. Selbstverständlich lassen sich auch andere Führungen vorsehen, auch wenn das in der Regel mit einem erhöhten Aufwand verbunden ist. So ist es denkbar eine zum mindestens teilweisen Verschließen des Isolierstoffgehäuses genutzte Kappe auch als Führungselement mit genutzt wird.
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Günstig ist es, wenn das Klemmelement so am Federelement befestigt ist, dass das Federelement ein Drehmoment auf das Klemmelement ausübt, das dem von der Zunge aufgebrachten Drehmoment entgegenwirkt. Das stellt sicher, dass das Klemmelement in die Klemm-Position schwenkt, wenn die Käfigzugfeder von einer externen Kraft entlastet wird und deshalb in einen weniger deformierten Zustand zurückfedert. Besonders günstig ist es, wenn das Klemmelement so am Federelement befestigt ist, dass das Federelement im Wesentlichen senkrecht zum elektrischen Leiter, d.h. senkrecht zu einer durch die Erstreckungsrichtung des Leiters in der Klemm-Position bzw. der Stromschiene und des daran angrenzenden Anlageschenkels definierte Achse A, verläuft, wenn die Zunge kein Drehmoment auf das Klemmelement ausübt. Es wäre auch möglich, eine Zwangsführung vorzusehen, welche das Zurückschwenken des Klemmelementes beim Entlasten des Federelementes sicherstellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Klemmverbinder eine Betätigungsvorrichtung, mittels der die Käfigzugfeder aus der Offen-Position in die Klemm-Position bringbar ist. Vorzugsweise ist die Betätigungsvorrichtung ausgebildet zum Ausüben einer Kraft auf die Käfigzugfeder, so dass diese sich deformiert. Beispielsweise ist die Deformationsvorrichtung ausgebildet zum Ausüben der Kraft auf die Käfigzugfeder, wenn die Betätigungsvorrichtung gedreht, gedrückt oder gezogen wird. Es ist zudem möglich, dass die Betätigungsvorrichtung einen Betätigungsschlitz umfasst, in den ein vom sonstigen Klemmverbinder entfernbares Betätigungswerkzeug eingeschoben werden kann. Bei dem Betätigungswerkzeug kann es sich beispielsweise um einen Schraubendreher handeln. In diesem Fall ist der Betätigungsschlitz so ausgerichtet, dass ein Einführen des Betätigungswerkzeugs entlang einer gradlinigen Bahn dazu führt, dass das Betätigungswerkzeug mit seiner Spitze auf die Käfigzugfeder trifft und diese deformiert.
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Vorzugsweise umfasst der Klemmverbinder eine Stromschiene, an welcher die Käfigzugfeder angeordnet ist. Hierzu kann der Anlageschenkel der Käfigzugfeder auf der Stromschiene aufgelagert sein. Die Käfigzugfeder ist so angeordnet, dass der elektrische Leiter mittels des Klemmelements auf die Stromschiene zu spannbar ist. Die Stromschiene ist daher vorzugsweise zwischen dem elektrischen Leiter und dem Federelement angeordnet.
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Besonders günstig ist es, wenn die Stromschiene die Klemmverbindung zumindest teilweise durchgreift.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 mit seinen Teilfiguren 1a bis 1e einen erfindungsgemäßen Klemmverbinder, in den ein elektrischer Leiter eingebracht wird;
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2 mit den Teilfiguren 2a bis 2f schematisch das Einbringen eines elektrischen Leiters in einen Klemmverbinder gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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3 mit den Teilfiguren 3a bis 3c den Ablauf des Einbringens eines elektrischen Leiters in einen Klemmverbinder gemäß einer dritten Ausführungsform;
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4 eine Skizze einer weiteren Ausführungsform eines Klemmverbinders in Seitenansicht mit Drückelement und Kappe;
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5 eine Skizze einer weiteren Ausführungsform eines Klemmverbinders in Seitenansicht mit drehbarer Betätigungsvorrichtung;
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6 mit den Teilfiguren 6a und 6b einen hebelbetätigten Klemmverbinder mit einem Leitereinführungsschacht mit dem Ablauf des Einschwenkes eines elektrischen Leiters quer zur Leitererstreckungsrichtung;
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7 perspektivische Ansicht des Klemmverbinders aus 6 von unten;
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8 Skizze einer anderen Ausführungsform eines Klemmverbinders mit durch das Isolierstoffgehäuse geführte verschwenkbarem Klemmende;
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9 mit den Teilfiguren 9a bis 9c den Ablauf des Verschwenkens eines Klemmabschnitts einer Käfigzugfederdurchführung im Isolierstoffgehäuse bei Betätigung mit einem Betätigungsdrücker.
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1 zeigt in seiner Teilfiguren 1a einen Klemmverbinder 1, der eine Käfigzugfeder 2 und eine Stromschiene 3 umfasst. Rein schematisch ist ein Isolierstoffgehäuse 4 angedeutet, das die Käfigzugfedern 2 umgibt.
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Die Käfigzugfeder 2 ist zweiteilig ausgeführt und umfasst einen Federabschnitt 5 und einen Klemmabschnitt 6. Der Federabschnitt 5 bildet in dieser Ausführungsform somit ein vom Klemmabschnitt 6 separat gefertigtes Element (Federelement bzw. Klemmelement). Der Klemmabschnitt 6 ist so mit dem Federabschnitt 5 verbunden, dass es um eine Schwenkachse S schwenkbar ist. Der Klemmabschnitt 6 besitzt eine Klemmöffnung 7, die im vorliegenden Fall von der Stromschiene 3 durchgriffen wird (das heißt die Stromschiene taucht in die Klemmöffnung ein). Der Federabschnitt 5 liegt mit seinem Anlageschenkel 30 auf der Stromschiene 3 auf und geht mit einem Federbogen 31 in einen Betätigungsschenkel 32 über. Der Klemmabschnitt 6 bildet den Klemmschenkel einer herkömmlichen einteiligen Käfigzugfeder. An seinem freien Ende hat der Klemmabschnitt 6 einen Quersteg 33, der eine Klemmkante zum Anklemmen eines elektrischen Leiters 15 an die Stromschiene 3 bereitstellt.
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1b zeigt die Käfigzugfeder 2 in einer Position, in welcher eine Zunge 12 soeben auf dem Ende des Federelementes 5 aufliegt und beim weiteren Auslenken des Federelementes 5 eine Drehung des Klemmabschnitts 6 bewirkt, wie in der 1c dargestellt ist.
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In 1b ist gestrichelt ein in die Klemmöffnung 7 eingeführter elektrischer Leiter 15 in einer Position skizziert, wie er später nach dem Einführen zum Klemmen anliegen könnte. Der Klemmabschnitt 6 bildet einen Winkel α von annähernd 90° zu einer Achse A, bevor die Zunge 12 beginnt, den Klemmabschnitt 6 zu drehen. Die Achse A ist durch die Erstreckungsrichtung eines in der Klemm-Position angeklemmten elektrischen Leiters 15 bzw. der Stromschiene 3 im Bereich der Klemmstelle oder der daran angrenzenden Anlageschenkels 30 definiert.
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Die Käfigzugfeder 2 kann durch Druck auf den Federabschnitt 5 aus der in 1a gezeigten Stellung in die in 1b gezeigte Offen-Position gebracht werden. Statt des Begriffs der Position könnte gleichbedeutend auch der Begriff der Stellung verwendet werden.
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1c lässt eine Position erkennen, die durch stärkeren Druck auf den Federabschnitt 5, insbesondere durch Krafteinwirkung auf den Betätigungsschenkel 32 in Richtung Stromschiene 3 entsteht. Der Federabschnitt 5 besitzt an einem Verbindungsende 8 eine Verbindungs-Ausnehmung 9. In die Verbindungs-Ausnehmung 9 ist der Klemmabschnitt 6 eingesetzt, das an einem Einhak-Ende 10 einen gekrümmten Abschnitt 11 aufweist, mit dem der Klemmabschnitt 6 die Verbindungs-Ausnehmung 9 durchgreift.
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1c lässt zudem erkennen, dass das Klemmelement 6 an seinem Einhak-Ende 10 eine Zunge 12 aufweist, die sich auf das dem Einhak-Ende 10 gegenüberliegende Ende zu erstreckt. Im vorliegenden Fall gleitet die Zunge 12 mit ihrem freien Ende 13, an dem die Zunge 12 eine Krümmung 14 besitzt, auf einer Innenfläche des Klemmabschnitts 6 ab. Auf diese Weise übt die Zunge 12 ein Drehmoment auf den Klemmabschnitt 6 aus, so dass dieses zu einem kleineren Winkel α hin verschwenkt.
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1d zeigt die Käfigzugfeder 2 in einer Einführ-Position, in der der Klemmabschnitt 6 einen Winkel α von weniger als 70°, im vorliegenden Fall ungefähr 45°, mit dem elektrischen Leiter 15 einnimmt. Da der Klemmabschnitt 6 einen relativen kleinen Winkel α einnimmt, kann der Leiter 15 sowohl in einer Bewegung senkrecht zur Achse A als auch parallel zur Achse A eingeschoben werden.
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1e zeigt die Käfigzugfeder 2 in einer Klemm-Position, in der der elektrische Leiter 15 mittels des 6 in einer Klemm-Position, in der der elektrische Leiter 15 mittels des Klemmabschnitts 6 so geklemmt ist, dass er in elektrischen Kontakt mit der Stromschiene 3 steht. Diese Position wird erhalten, wenn der Druck auf den Federabschnitt 5 verringert wird.
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Es ist, wie im vorliegenden Fall gezeigt, vorteilhaft, wenn der Klemmabschnitt 6 in diesem Zustand einen Winkel α mit dem elektrischen Leiter 15 bzw. der Achse A bildet, der im Wesentlichen 90° beträgt. Unter dem Merkmal, dass der Winkel im Wesentlichen 90° beträgt, wird insbesondere verstanden, dass es zwar möglich, nicht aber notwendig ist, dass der Winkel im exakt mathematischen Sinne 90° beträgt. Je näher der Winkel bei 90° liegt, desto günstiger ist es, jedoch sind auch Abweichungen von beispielsweise 20° möglich.
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Der Klemmabschnitt 6 kann, wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform, so in den Federabschnitt 5 eingesetzt sein, dass die Ränder der Verbindungs-Ausnehmung 9 (vgl. 1c), den Klemmabschnitt 6 entgegen der Kraft der Zunge 12 leicht vorspannen. In diesem Fall drückt diese Vorspannung den Klemmabschnitt 6 in die in 1e gezeigte Position, wenn die Lasche 12 keine Kraft mehr auf den Klemmabschnitt 6 ausübt. Prinzipiell ist ein solches zwangsweises Rückfedern in die Klemmstellung vorteilhaft, da der Klemmabschnitt 6 dann nicht angewiesen ist, nur durch die einwirkende Schwerkraft zurückgedreht zu werden. Die Rückdrehung ist dann nicht von der Einbaulage des Klemmverbinders 1 abhängig.
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2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klemmverbinders 1, bei dem eine Betätigungsvorrichtung 16 mit eingezeichnet ist. Mittels der Betätigungsvorrichtung 16 kann eine Kraft auf den Federabschnitt 5 ausgeübt werden, so dass dieses sich verformt. Im vorliegenden Fall kann die Kraft durch Drehen der Betätigungsvorrichtung 16 in Richtung des Pfeils P über einen Nocken 17 auf den Betätigungsschenkel 32 in Richtung Anlageschenkel 30 und daran angrenzender Stromschiene 3 ausgeübt werden.
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2a zeigt die Situation zu Beginn der Bewegung, 2b die Situation, nachdem die Betätigungsvorrichtung 16 gedreht wurde. 2c zeigt schematisch, wie der elektrische Leiter 15, im vorliegenden Fall von unten kommend, nach oben in die in dieser Ansicht nicht zu erkennende Klemmöffnung 7 (vgl. 1) eingeführt wird.
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2d zeigt den Fall, in dem der Leiter 15 mit elektrischem Kontakt zur Stromschiene 3 angeordnet ist.
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2e zeigt die Situation, in der die Betätigungsvorrichtung 16 entlastet wurde, so dass der Klemmabschnitt 6 leicht zurückgefedert ist oder aufgrund des Eigengewichts nach unten geschwenkt ist. Dadurch hat sich der Winkel α zwischen dem Klemmabschnitt 6 und dem elektrischen Leiter 15 vergrößert, so dass er nunmehr ein im Wesentlichen rechter Winkel ist.
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2f zeigt den Zustand, in dem die Käfigzugfeder 2 in ihrer Klemm-Position ist und den Leiter 15 durch Klemmen elektrisch mit der Stromschiene 3 verbindet.
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3 zeigt in der Teilfiguren 3a eine Betätigungsvorrichtung 16, die einen Betätigungsschlitz 18 umfasst. In dem Betätigungsschlitz 18 ist ein Betätigungswerkzeug 19 eingeführt, im vorliegenden Fall in Form eines Schraubendrehers.
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3b lässt erkennen, wie durch Bewegen des Betätigungswerkzeuges 19 in Pfeilrichtung P der Federabschnitt 5 deformiert wird. Anders als in den Ausführungsformen der 1 und 2 schwenkt der Klemmabschnitt 6 dadurch, dass es an einer Führungsstelle 20 abgleitet. Die Führungsstelle 20 kann beispielsweise durch einen Vorsprung oder eine Kante gebildet sein.
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3c zeigt den Fall, dass das Abgleiten des Klemmabschnitts 6 an der Führungsstelle 20 dazu geführt hat, dass der Winkel α cirka 50° beträgt. Der Leiter 15 kann nun einfach in die in 2 nicht zu erkennende Klemmöffnung 7 (vgl. 1) eingeführt werden. Nachfolgend wird das Betätigungswerkzeug 19 entfernt, so dass der Druck auf den Federabschnitt 5 nachlässt, der Klemmabschnitt 6 zurückschwenkt und den Leiter 15 durch Klemmen befestigt.
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Das lediglich in 1a dargestellte Isolierstoffgehäuse 4 kann einen Einführschacht aufweisen. Unter einem Einführschacht wird eine Struktur verstanden, die eine Bewegung des Leiters 15 so bezüglich zumindest einer Raumrichtung begrenzt, dass ein Bewegen des Leiters 15 entlang dieses Einführschachts dazu führt, dass er am Ende dieser Bewegung in einer Position ist, in der ein Rückschwenken des Klemmeabschnitts 6 den elektrischen Leiter 15 einfängt und klemmt.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klemmverbinders 1, bei dem das Isolierstoffgehäuse 4 eine bewegliche Kappe 21 aufweist, die in 4 in drei verschiedenen Positionen gezeigt ist, die durch Hinzufügen von Apostrophen kenntlich gemacht sind. Ohne Apostroph ist die Kappe 21, die zugleich als Betätigungsvorrichtung wirkt, in einer Stellung gezeigt, in der ein Drückelement 22 so auf das Federelement 5 drückt, dass den Klemmabschnitt 6 ausgelenkt ist und einen kleinen Winkel α mit dem elektrischen Leiter 15 bildet.
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In einer mit genau einem Apostroph eingezeichneten Position ist die Kappe 21’ so angeordnet, dass das Drückelement 22’ keine oder nur noch eine geringere Kraft auf das Federelement 5 ausübt. Der Klemmabschnitt steht dann unter einem größeren Winkel α’ zum elektrischen Leiter 15.
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In einer Endstellung, die durch zwei Apostrophe gekennzeichnet ist, verhindert die Kappe 21’’ einen direkten Kontakt mit dem abisolierten Ende 23 des Leiters 15. Das Drückelement 22’’ übt keine oder eine so geringe Kraft auf den Federabschnitt 5 aus, dass der Klemmabschnitt 6’’ den Leiter 15 an die Stromschiene 3 zieht und so den elektrischen Kontakt herstellt. Die Kappe 21’’ dient gleichzeitig als Führungselement für das Klemmelement 6.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Klemmverbinders 1, bei dem der Klemmabschnitt 6 bei Betätigung durch die Betätigungsvorrichtung 16 vom Federabschnitt 5 wegschwenkt, wohingegen bei den Ausführungsformen gemäß der 1 bis 4 der Klemmabschnitt 6 bei Betätigung auf den Federabschnitt 5 zuschwenkt. In der in 5 gezeigten Ausführungsform ist es möglich, den Leiter 15 von unten in einer Richtung senkrecht zur Achse A, das heißt lotrecht zur Ebene, die die Stromschiene 3 und der Anlageschenkel 30 im Bereich der Klemmstelle aufspannen, oder in Richtung der Achse A auf das Verbindungsende 8 des Federabschnitts 5 einzuführen.
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6a zeigt mit den Teilfiguren 6a und 6b einen hebelbetätigten Klemmverbinder 1, bei dem wiederum eine wie vorher beschrieben zweiteilig aufgebaute Käfigzugfeder 2 in ein Isolierstoffgehäuse 4 eingebaut ist. In dem Isolierstoffgehäuse 4 ist ein Betätigungshebel 41 schwenkbar gelagert, der angrenzend an seine Schwenkachse S eine konvex gekrümmte Betätigungskontur 42 hat, die zur Ausübung einer Betätigungskraft auf dem Betätigungsschenkel 32 des Federabschnitts 5 aufliegt. Durch Verschwenken des Betätigungshebels 41 in der Darstellung im Uhrzeigersinn wird der Betätigungsschenkel 32 in Richtung Anlageschenkel 30 und daran angrenzender Stromschiene 3 verlagert, um hierdurch die zwischen einer die Klemmöffnung des Klemmabschnitts 6 begrenzenden Querkante und der Stromschiene 3 gebildete Klemmstelle zum Anklemmen eines elektrischen Leiters 15 zu öffnen. Der Raum des Isolierstoffgehäuses 4 unterhalb der Stromschiene 3 und des daran angrenzenden Klemmschenkels 30 im Bereich der Klemmstelle ist durch Ausbildung eines lotrecht hierzu verlaufenden Leitereinführungsschachtes 40 geöffnet. Dieser Leitereinführungsschacht 40 ist an der Unterseite des Isolierstoffgehäuses 4 offen und mündet in der Stromschiene 3. Auf diese Weise kann der elektrische Leiter 15 wie durch den Pfeil angedeutet senkrecht zur Achse A in den Klemmverbinder 1 eingeschwenkt werden. Dies wird nicht nur mit Hilfe des Leitereinführungsschachtes 40 ermöglicht, sondern auch durch das Zurückschwenken des Klemmabschnitts 6 aus dem Leiteranschlussbereich derart, dass die die Klemmstelle bildende Klemmkante des Klemmabschnitts 6 aus dem Leiteranschlussbereich heraus in Richtung Federbogen 31 verschwenkt. Eine weitere Verschiebung des elektrischen Leiters 15 in Richtung Federbogen annähernd parallel zur Achse A ist dann zum Anklemmen nicht mehr erforderlich.
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Dies wird in der 6b sichtbar, die den vollständig angeklemmten elektrischen Leiter 15 in der Klemm-Position bei entlastetem Betätigungshebel 41 zeigt. Nunmehr wird der elektrische Leiter 15 durch die Querkante 43, welche die Klemmöffnung 7 des Klemmabschnitts 6 am freien Ende begrenzt, durch die Klemmkraft der Käfigzugfeder 2 gegen die Stromschiene 3 gedrückt. Die Klemmkraft wird durch eine mit Hilfe des Federbogens 31 aufgebrachte Zugkraft der Käfigzugfeder 2 erzeugt.
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Erkennbar ist weiterhin, dass der elektrische Leiter 15 in Richtung der Achse A an der Frontseite des Klemmverbinders 1 herausgeführt ist. Das Isolierstoffgehäuse 4 hat hierzu in herkömmlicher Weise eine Leitereinführungsöffnung 43, die sich von der Frontseite in Richtung der Achse A annähernd parallel zur Erstreckungsrichtung der Stromschiene 3 und des Anlageschenkels 30 erstreckt und auch ein Einschieben des elektrischen Leiters 15 von vorne erlaubt. Diese Leitereinführungsöffnung 43 ist mit Hilfe des Leitereinführungsschachts 40 zudem in Richtung Unterseite des Klemmverbinders 1, das heißt in Richtung der dem Betätigungshebel 41 und dem Betätigungsschenkel 32 der Käfigzugfeder 2 gegenüberliegenden Ende geöffnet.
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7 lässt eine perspektivische Ansicht des Klemmverbinders 1 aus 6a und 6b erkennen. Deutlich wird, dass die Leitereinführungsöffnung 43 in Richtung Unterseite des Isolierstoffgehäuses 4 unter Ausbildung eines Leitereinführungsschachts 40 geöffnet ist. Dieser Leitereinführungsschacht 40 erstreckt sich von der Frontseite über etwa eine Länge von 2/3 bis 3/4 der Breite des Isolierstoffgehäuses 4 zur Rückseite. Damit kann das abisolierte Ende des elektrischen Leiters 15 mit einer ausreichenden Tiefe in das Isolierstoffgehäuse 4 eingeschwenkt werden, um sicherzustellen, dass die Klemmstelle nicht unmittelbar im Bereich des freien Endes des abisolierten Endes des elektrischen Leiters 15 ist und damit eine hinreichende Stecktiefe sichergestellt wird.
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8 lässt eine weitere Ausführungsform eines Klemmverbinders 1 erkennen, bei dem wiederum gegenüberliegend von einem schwenkbar im Isolierstoffgehäuse 4 gelagerten Betätigungshebel ein Leitereinführungsschacht 40 in die frontseitige Leitereinführungsöffnung 43 eingebracht ist. Auf diese Weise kann der elektrische Leiter 15 wiederum annähernd senkrecht zur Ebene der Stromschiene 3, die diese im Bereich der Klemmstelle aufspannt, zur Klemmstelle hin eingeschwenkt werden. Ein Einstecken durch Verschiebung des elektrischen Leiters 15 in Richtung der Achse A ist zum Anklemmen des elektrischen Leiters 15 damit nicht erforderlich.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Käfigzugfeder 2 einteilig wiederum mit einem Federabschnitt 5 und einem integral daran angeformten Klemmabschnitt 6 gebildet. Der Klemmabschnitt 6 schließt sich in einem Bogen beziehungsweise Knick an das freie Ende des Betätigungsabschnitts 32 gegenüberliegend zum Federbogen 31 an. Das Isolierstoffgehäuse hat im Klemmbereich oberhalb der Stromschiene 3 eine Führungsbahn 44, die als Nut an der Seitenwand des Isolierstoffgehäuses 4 im Bereich des Leitereinführungsschachtes 40 ausgebildet ist. In die Führungsbahn 44 greift eine Führungskontur 45 des Klemmabschnitts 6 ein. Diese Führungskontur 45 ist am freien Ende des Klemmabschnitts 6 durch seitlich vorstehende Zapfen oder Nasen ausgebildet, die in die Führungsbahn 44 eintauchen.
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Bei Verschwenken des Betätigungshebels 41 um die Schwenkachse S wird der Betätigungsschenkel 32 in Richtung Stromschiene 3 gedrückt. Dabei wird der Klemmabschnitt 6 von der Stromschiene 3 weg entgegen der Leitereinsteckrichtung verlagert. Durch die Führung der Führungskontur 45 durch die Führungsbahn 44 gleitet die Führungskontur 45 zunächst einmal annähernd senkrecht zur Stromschiene 3 nach oben in Richtung Öffnung des Leitereinführungsschachts 40. Die Führungsbahn 44 ist allerdings L-förmig gekrümmt und verläuft dann annähernd parallel (±15°) zur Erstreckungsrichtung der Stromschiene 3 beziehungsweise zur Achse A. Damit wird die Führungskontur 45 am freien Ende des Klemmabschnitts 6 dann aus dem Leitereinführungsschacht 40 herausgeführt, um ein Einführen des elektrischen Leiters 15 von oben senkrecht zur Achse A zu ermöglichen. Der elektrische Leiter 15 kann dann durch eine nicht sichtbare Klemmöffnung 7 im Klemmabschnitt 6 angrenzend an die Führungskontur 45 am freien Ende hindurch tauchen und auf die Stromschiene 3 aufgelegt werden.
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Zum Anklemmen des elektrischen Leiters 15 wird der Hebel wieder umgeschwenkt, so dass die Käfigzugfeder zurückfedert und die Führungskontur 45 mit der daran angrenzenden Querkante, an der eine Klemmkante zum Anklemmen des elektrischen Leiters 15 ausgebildet ist, zurück in Richtung Stromschiene 3 zu verlagern. Auf diese Weise wird der elektrische Leiter 15 dann zwischen der Klemmkante und der Stromschiene 3 angeklemmt.
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Eine solche Bewegung des Klemmabschnitts 6 wird bei einer einteiligen Käfigzugfeder 2 erreicht, indem der Anlageabschnitt 30 über seine Länge nicht fest an der Stromschiene 3 anliegt. Durch die gestrichelte Darstellung in der Klemm-Position wird deutlich, dass der Federbogen 31 und der Anlageschenkel 30 von der Klemm-Position in die Offen-Position von der Stromschiene 3 abhebt. Der Federabschnitt 5 wird somit bei Betätigung durch den Betätigungsdrücker 41 wie skizziert gekippt.
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9 lässt in seinen Teilfiguren 9a bis 9c den Ablauf von der Klemm-Position in die Offen-Position bei einer einteiligen Käfigzugfeder 2 in einer anderen Ausführungsform mit einer U-förmig gekrümmten Führungsbahn 44 im Isolierstoffgehäuse 4 erkennen. Deutlich wird, dass auch bei dieser Ausführungsform die Käfigzugfeder 2 einteilig ist. Durch Drehung des drehbar im Isolierstoffgehäuse gelagerten Betätigungselementes 16 wird durch den Nocken 17 wieder eine Kraft auf den Betätigungsschenkel 32 in Richtung Stromschiene 3 ausgeübt und damit, wie in 9b gezeigt ist, der Betätigungsschenkel 32 in Richtung Stromschiene 3 verlagert.
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Am freien Ende des Klemmabschnitts 6, indem wiederum eine Klemmöffnung 7 angebracht ist, ist an der Klemmkante an einem Quersteg, der die Klemmöffnung 7 begrenzt, ausgebildet. An dem Quersteg ragen wiederum seitlich Zapfen oder Nasen zur Bildung einer Führungskontur 45 hervor, die in die U-förmig gekrümmte Führungsbahn 44 des Isolierstoffgehäuses 4 eintauchen. Durch Verlagerung der Käfigzugfeder 2 von der Klemm-Position gemäß 9a in die Offen-Position gemäß 9c wird der Klemmabschnitt 6 nicht einfach nach unten, sondern teilweise in Richtung des Federbogens 31 nach hinten verlagert, um genug Klemmraum unter der Stromschiene 3 freizugeben. Damit kann ein elektrischer Leiter wiederum senkrecht zur Stromschiene 3 angeführt und dabei durch die Klemmöffnung 7 hindurch gesteckt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klemmverbinder
- 2
- Käfigzugfeder
- 3
- Stromschiene
- 4
- Isolierstoffgehäuse
- 5
- Federabschnitt
- 6
- Klemmabschnitt
- 7
- Klemmöffnung
- 8
- Verbindungsende
- 9
- Verbindungs-Ausnehmung
- 10
- Einhak-Ende
- 11
- Abschnitt
- 12
- Zunge
- 13
- freies Ende
- 14
- Krümmung
- 15
- Leiter
- 16
- Betätigungsvorrichtung
- 17
- Nocken
- 18
- Betätigungsschlitz
- 19
- Betätigungswerkzeug
- 20
- Führungsstelle
- 21
- Kappe
- 22
- Drückelement
- 23
- abisoliertes Ende
- 30
- Anlageschenkel
- 31
- Federbogen
- 32
- Betätigungsschenke
- 33
- Quersteg
- 40
- Leitereinführungsschacht
- 41
- Betätigungshebel
- 42
- Betätigungskontur
- 43
- Leitereinführungsöffnung
- 44
- Führungsbahn
- 45
- Führungskontur
- S
- Schwenkachse
- α
- Winkel
- P
- Pfeil
- A
- Achse in Erstreckungsrichtung eines angeklemmten Leiters bzw. Erstreckungsrichtung der Stromschiene im Bereich der Klemmstelle und des angrenzenden Anlageschenkels
