-
Die Erfindung betrifft elektrische
Reihenklemmen mit steckbaren Querbrückern. Die Reihenklemmen sind
mit ihren Seitenflächen
benachbart zueinander aneinandergereiht und weisen interne Stromschienen
auf, die sich quer zur Richtung der Aneinanderreihung erstrecken
und jeweils mit zumindest einer Stecköffnung ausgestattet sind. Die
Querbrücker
umfassen mehrere Steckzungen, die über einen Kopfsteg mechanisch
und elektrische miteinander verbunden sind. Die Steckzungen der
Querbrücker
sind zum Zweck der elektrischen Querkontaktierung von Reihenklemmen
in die Stecköffnungen
der Stromschienen einsteckbar.
-
Derartige Reihenklemmen sind bekannt
und werden in der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik in großer Zahl
eingesetzt. Sie werden üblicherweise auf
eine Tragschiene aufgerastet und stellen eine große Anzahl
von Klemmstellen für
eine platzsparende Verteilung von Potentialen und Strömen zur
Verfügung.
Die Querbrücker
ermöglichen
dabei, benachbarte oder auch durch andere Klemmen beabstandete Reihenklemmen
untereinander elektrisch zu kontaktieren.
-
Querbrücker müssen als Massenartikel einfach
und kostengünstig
herstellbar sein, eine sichere Kontaktierung mit hoher Stromtragfähigkeit
gewährleisten
und darüber
hinaus eine den praktischen Gebrauch erleichternde gute Handhabbarkeit
aufweisen.
-
In der Schrift
DE 195 47 557 A1 ist ein
steckbarer Querbrükker
beschrieben, welcher durch einen Stanzvorgang aus einem einzigen
Stück gefertigt wird
und gerade Steckzungen aufweist. Um eine ausreichend hoher Stromtragfähigkeit
der elektrischen Kontaktierung zu ermöglichen, sind die Steckaufnahmen
der Stromschiene in Art eines Buchsenkontaktes mit zwei einander
gegenüberstehenden
Klemmbacken realisiert. Der Nachteil dieser Lösung besteht in der verhältnismäßig aufwändigen Gestaltung
der Buchsenkontakte in der Stromschiene, zu deren Realisierung mehrere
in unterschiedlichen Ebenen erfolgende Biegeschritte erforderlich
sind. Ferner zeigt der in dieser Schrift beschriebene Querbrücker eine umständliche
Handhabbarkeit auf, da sowohl für
den Einsteckvorgang als auch für
das Entfernen eines Querbrückers
ein Werkzeug (Schraubendreher) benötigt wird.
-
Ein weiterer Querbrücker für die Zwischenkontaktierung
von Reihenklemmen ist in der Patentschrift
DE 33 12 002 C1 beschrieben.
Dieser Querbrücker
ist mit geschlitzten und um 90° zum
Kopfsteg verdrehten Steckzungen ausgebildet. Die Herstellung der
Querbrücker
mit den um 90° verdrehten Steckzungen
erfordert zusätzlich
zum Stanzvorgang einen Verdrehvorgang, der die als Massenartikel
zu fertigenden Querbrücker
verteuert. Zudem ist die Stromtragfähigkeit der Kontaktierungen
kritisch, da Federkräfte
nur an den Schmalseiten der langlochartigen Steckaufnahmen wirken
und somit nur relativ kleinflächige
Federkraft-Klemmzonen auftreten.
-
Ein weiterer bekannter Querbrücker für Reihenklemmen
ist in der den nächstliegenden
Stand der Technik repräsentierenden
deutschen Offenlegungsschrift
DE 42 23 540 A1 beschrieben. Die einzelnen
Steckzungen des Querbrückers
sind aus zwei gegeneinander liegenden Formfederabschnitten gebildet.
Zwar erfüllt
dieser Querbrücker
in Bezug auf seine Federeigenschaften die für eine sichere Kontaktierung
der Stromschiene gestellten Erfordernisse, er ist jedoch aufgrund
seines zweilagigen Aufbaus nicht kostengünstig herstellbar.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Reihenklemmen
mit steckbaren Querbrückern
zu schaffen, die bei zuverlässiger
elektrischer Kontaktierung und sicherem mechanischen Halt kostengünstig herstellbar
sind. Insbesondere sollen die Quer brücker in Bezug auf das Einstecken
und das Entfernen eine einwandfreie Handhabbarkeit besitzen.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabenstellung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
-
Dadurch, dass der Kopfsteg und die
Steckzungen des Querbrükkers
aus einem einzigen Stück gefertigt
sind, wird die Herstellung dieses Teils durch einen einzigen, kostengünstigen
Stanzschritt ermöglicht.
Für die
Fertigstellung des metallischen Teils des Querbrückers ist nach dem Stanzschritt
nur noch ein Biegevorgang erforderlich, in welchem sämtliche Steckzungen
gemeinsam um die selbe Biegeachse in ihre U-förmige
Endform gebogen werden. Durch diesen Umbiegevorgang entsteht ein
elastischer Formfederabschnitt, welcher die für eine zuverlässige elektrische
Kontaktierung und eine hohe Stromtragfähigkeit erforderlichen definierten
Federeigenschaften aufweist, welche z.B. durch Quetschverbindungen
nicht gewährleistet
werden können.
-
Die Lehre der Erfindung kombiniert
somit das Prinzip einer Formfederkontaktierung mit dem Konzept des
einstückigen
Aufbaus von Kopfsteg und Steckzungen.
-
Ein weiterer wesentlicher Vorteil
des erfindungsgemäßen Querbrückers besteht
darin, dass er aus einem relativ dicken Metallmaterial hergestellt werden
kann. Im Bereich der Sichtfläche
(Oberseite) der Reihenklemme liegen stets sehr beengte Platzverhältnisse
vor, da dort neben den Einsteckdurchbrüchen für den Querbrücker sämtliche
weiteren Kontaktierungs- und Betätigungsöffnungen
der Reihenklemme angeordnet sind. Insofern steht für den Querbrücker im
Bereich seines Kopfstegs nur eine limitierte Einsteckbreite zur
Verfügung,
in welcher zudem noch eine in diesem Bereich vorzugsweise anzubringende
Kunststoff-Ummantelung Platz finden muss. Bei einem zweilagigen
Aufbau, wie er im Stand der Technik (
DE 42 23 540 A1 ) vorgeschlagen wird, muss
bei identischer Einsteckbreite die Materialstärke der Einzellagen entsprechend
geringer sein. Die durch den erfindungsgemäßen einstückigen Aufbau ermöglichte
erhöhte
Materialdicke der Federzunge wirkt einer übermäßigen Erwärmung des Querbrückers beim
Stromtransport entgegen und erhöht
die maximale Stromtragfähigkeit
der Kontaktierung.
-
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung
der Erfindung weist der mit dem Kopfsteg verbundene Schenkel des
U-förmigen
Formfederabschnitts einen Stufenverlauf auf, welcher so dimensioniert
ist, dass der Kopfsteg in einer Ebene liegt, die sich im Wesentlichen
mittig zwischen den beiden Schenkeln erstreckt. Dadurch wird erreicht,
dass die im Bereich des Kopfstegs zur Verfügung stehende Einschubbreite
aufgrund der Mittenlage des Kopfstegs optimal z.B. für die Anbringung
einer Kunststoffumhüllung benutzt
werden kann.
-
Dadurch, dass die beiden Schenkel
des U-förmigen
Formfederabschnitts im nicht eingesteckten Zustand des Querbrückers etwas
gespreizt sind, werden die beiden Schenkel beim Einstekken des Formfederabschnitts
in die Stecköffnung
um einen kontruktiv vorgegebenen Federweg zusammengedrückt. Diese
Federkompression erzeugt die in den Kontaktzonen auftretenden Andruckkräfte, welche somit
verhältnismäßig definiert
und von einheitlicher Größe sind.
-
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme der
erfindungsgemäßen Reihenklemme
kennzeichnet sich dadurch, dass das freie Ende des hochgebogenen Schenkels
des U-förmigen
Formfederabschnitts in Richtung auf den mit dem Kopfsteg verbundenen Schenkel
zurück
gebogen ist. Mittels dieser Zurückbiegung
kann die Elastizität
der Federzunge begrenzt und damit die elektrische Leitfähigkeit
zwischen der Kontaktfeder und der Stromschiene verbessert bzw. gesichert
werden. Fertigungstechnisch stellt die Zurückbiegung des freien Endes
der hochgebogenen Schenkel keinen nennenswerten Zusatzaufwand dar,
da sie durch einen einfachen Verformungsvorgang vor, während oder
nach dem Stanzschritt, vorzugsweise jedoch vor dem Umbiegungsschritt,
realisiert werden kann.
-
Durch die Umspritzung des Kopfstegs
mit einer Kunststoffumhüllung
wird erreicht, dass der Querbrücker
in seinem oberen Bereich elektrisch isoliert ist und daher in einfacher
Weise und ohne Werkzeug in die Reihenklemmen einsteckbar ist.
-
Aufgrund der erfindungsgemäßen Realisierung
der Steckzungen als U-förmige
Formfedern ist eine besondere buchsenartige Ausgestaltung der Stecköffnungen
in der Stromschiene mit Federelementen oder dergleichen nicht erforderlich.
Die Stecköffnungen
sind vorzugsweise durch einzelne rechteckförmige Ausnehmungen (Ausstanzungen) realisiert.
-
Allerdings kann sich durch die Stecköffnung der
für den
Stromtransport zur Verfügung
stehende Querschnitt der Stromschiene so stark verringern, dass
die Übertragung
hoher Ströme
nicht mehr möglich
ist. Um diesbezüglich
Abhilfe zu schaffen, kennzeichnet sich eine vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung dadurch, dass die Stromschiene benachbart der Stecköffnung mit
einem seitlichen Materialüberstand
ausgebildet ist, welcher um 90° aus
der Flächenebene
der Stromschiene herausgebogen ist. Der Materialüberstand dient zur Vorbeileitung
des Stroms an der Stecköffnung,
wobei aufgrund seiner abgewinkelten Orientierung kein zusätzlicher
Platzbedarf für den
Materialüberstand
anfällt.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand
eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
-
1 eine
perspektivische Darstellung einer Reihenklemme mit eingestecktem
Querbrücker;
-
2 die
in 1 gezeigte Reihenklemme mit
eingestecktem Querbrücker
in Schnittdarstellung;
-
3 eine
perspektivische Ansicht eines Querbrückers in Explosionsdarstellung;
-
4 eine
perspektivische Ansicht eines in eine interne Stromschiene der Reihenklemme
eingesteckten Querbrückers;
-
5 die
in 4 gezeigte Darstellung
in Seitenansicht; und
-
6 eine
Einzelheit der in 5 gezeigten Darstellung.
-
Nach den 1 und 2 weist
eine Reihenklemme 1 ein Isolierstoffgehäuse 2 auf, welches
an seiner Unterseite (Montageseite) mit zwei Rastfüßen 3, 4 ausgerüstet ist.
Die Reihenklemme 1 wird mittels der Rastfüße auf eine
nicht dargestellte Tragschiene aufgerastet, welche sich in 2 in die Zeichenebene hinein
erstreckt. Wie in 1 erkennbar,
weist das Isolierstoffgehäuse 1 an
einer Seite eine Seitenwand 5 auf, während es an der gegenüberliegenden Seite,
die in 2 sichtbar ist,
im Wesentlichen offen ist.
-
Auf der Tragschiene werden mehrere
Reihenklemmen eng benachbart aufgerastet, wodurch dann auch die
in 2 dem Betrachter
zugewandte offene Seite des Isoliertstoffgehäuses 2 durch die angrenzende
Seitenwand 5 des benachbarten Isolierstoffgehäuses 2 sicher
abgedeckt ist. Ein im Bereich des Rastfußes 4 seitlich vorstehender
Steckvorsprung 6 tritt dabei in eine gegenüberliegende
Steckausnehmung 7 des benachbarten Isolierstoffgehäuses 2 ein
und sichert den Zusammenhalt benachbarter Klemmen.
-
Sieht man gemäß 2 in das offene Isolierstoffgehäuse 2 hinein,
dann ist ein kanalförmig
offenes Leiterbett 8 erkennbar, welches sich quer zur Aufreihungsrichtung
von einer Stirnseite des Gehäuses 2 zur
anderen Stirnseite erstreckt. In dem Leiterbett 8 ist eine
starre, interne Stromschiene 9 eingesetzt, welche in den 4 und 5 deutlicher zu erkennen ist. Die Stromschiene 9 weist
an ihren beiden Enden Aufbiegungen 10 auf, welche sich
zu zwei außenliegenden
Kontaktierungsöffnungen 11 des
Isolierstoffgehäuses 2 hin
erstrecken.
-
Neben weiteren Betätigungs-
und/oder Kontaktierungsöffnungen,
auf die hier nicht näher
eingegangen zu werden braucht, sind an der Sichtfläche (Oberseite)
des Isolierstoffgehäuses 2 zwei
schlitzförmige
Gehäuseausnehmungen 12 vorhanden.
In jede Gehäuseausnehmung 12 lässt sich
ein Querbrücker 13 einschieben,
der die Stromschienen 10 benachbarter oder auch beabstandeter
Reihenklemmen 1 elektrisch leitend miteinander verbindet.
Die Erstreckungsrichtung des Querverbinders 13 entspricht
somit der Erstreckungsrichtung der nicht dargestellten Tragschiene.
-
3 zeigt
einen für
die elektrische Kontaktierung von vier benachbarten Reihenklemmen 1 vorgesehenen
Querbrücker 13 in
perspektivischer Darstellung. Der Querbrücker 13 umfasst einen
Kopfsteg 14, von dem kammzinkenartig eine Mehrzahl von Steckzungen 15 vorsteht,
deren stegseitiger Ansatzabschnitt 16 in der Flächenebene
des Kopfstegs 14 liegt. An den Ansatzabschnitt 16 schließt sich
ein stufenförmiger
Abschnitt oder Verkröpfung 17 an,
durch welchen die Steckzunge 15 aus der Ebene des Kopfstegs
herausgeführt
wird. An den stufenförmigen
Abschnitt 17 schließt
sich ein Formfederabschnitt 18 an, welcher durch einen
ersten Schenkel 19, eine Umbiegung 20 und einen
zweiten Schenkel 21, der auf den ersten Schenkel 19 zurückgebogen
ist, realisiert ist. Der zurückgebogene
zweite Schenkel 21 ist an seinem freien Ende mit einer
Zurückbiegung
oder Schräge 22 versehen,
welche dem ersten Schenkel 19 zuge wandt ist und bei einer
ausreichend hohen Kompression des Formfederabschnitts 18 als
Abstandselement dient. Die Federkraft wirkt in Querrichtung zur
Längserstreckung
des Kopfsteges 14 und die Formfederabschnitte 17 sind
fluchtend zueinander angeordnet, d.h. nicht gegenüber dem
Kopfsteg 14 verdreht.
-
Die Ansatzabschnitte 16 können ferner
mit einer durch eine gestrichelte Linie angedeutete Kerbung 28 versehen
sein. Die Kerbung 28 dient als Sollbruchstelle und ermöglicht das
werkzeugsfreie Ausbrechen einzelner Steckzungen 15.
-
Der Kopfsteg 14 und die
Steckzungen 15 sind erfindungsgemäß aus einem Stück gefertigt. Eine
besonders einfache Herstellungsmöglichkeit umfasst
einen Stanzschritt, bei welchem die Kontur des Teils sowie die in
der 3 dargestellten Öffnungen 23 und 24 im
Kopfsteg gefertigt werden. Bei diesem Stanzschritt können ferner
der stufenförmige Abschnitt 17 und
die Zurückbiegung 22 umgeformt werden.
Die Umbiegungen 20 der Formfederabschnitte 18 werden
dann gemeinsam in einem nachfolgenden Biegeschritt gebildet.
-
Das aus dem Kopfsteg 14 und
den Steckzungen 15 bestehende Teil kann dann im Bereich
des Kopfstegs 14 mit einer Kunststoffumhüllung 25 umspritzt
werden. Die Öffnungen 24 dienen
dabei als Positionieröffnungen,
um das Teil beim Spritzgießvorgang
mittels durch die Öffnungen 24 hindurch
ragender Pins an seinem Platz zu halten. Entsprechende Öffnungen 24' treten daher
auch in der Kunststoffumhüllung 25 auf.
Die Öffnungen 23 dienen
zur Verankerung des Kopfsteges 14 in der Kunststoffumhüllung 25.
-
In den 4, 5 und 6 ist der in die Stromschiene 9 eingesteckte
Querbrücker 13 dargestellt.
-
Die Stromschiene 9 weist
an den Stellen, an welchen der Formfederabschnitt 18 beim
Einsteckvorgang auf die Stromschiene 9 trifft, rechteckförmige Ausnehmungen 26 auf,
in welche der Formfederabschnitt 18 eingesetzt ist. Die
Ausnehmungen 26 können
eine annähernd
quadratische Form aufweisen. Seitlich benachbart der Ausnehmungen 26 ist die
Stromschiene 9 mit einem aufgekanteten Materialfortsatz 27 versehen.
Der Materialfortsatz 27 weist eine deutlich größere Länge als
die Ausnehmung 26 auf und ermöglicht somit einen Stromtransport
um die Ausnehmung 26 herum.
-
Für
die Kontaktierung von besonderer Bedeutung sind die federbeaufschlagten
Anlageflächen zwischen
dem Formfederabschnitt 18 und der Stromschiene 9.
Diese treten an den Querflächen
der Ausnehmungen 26 auf. Durch die Federwirkung wird an diesen
Flächen
eine effektive elektrische Druckkontaktierung erreicht, welche den Übergangswiderstand
zwischen den beiden Kontaktpartnern in definierter Weise reduziert.
Um möglichst
große
Kontaktzonen zu erzielen, ist es vorteilhaft, die Quererstreckung
der Ausnehmung 26 nahezu auf die Breite der Stromschiene 9 auszudehnen
und den maßgeblichen
Teil des Stromtransportes in diesen Bereichen über die aufgekanteten Materialfortsätze 27 zu
bewerkstelligen.
-
In 5 ist
erkennbar, dass trotz einer relativ großen Materialstärke (etwa
1 mm) der Steckzunge 15 ein Querbrücker 13 mit im Bereich
der Kunststoffumhüllung 25 nur
wenig vergrößerten Abmessungen erreichbar
ist. Dadurch lässt
sich die Reihenklemme 1 mit schmalen Gehäuseausnehmungen 12 realisieren,
was bei dem überlicherweise
im Einsatzbereich der Reihenklemmen 1 vorhandenen geringen
Platzangebot von Vorteil ist.
-
6 zeigt
die in 5 erkennbare
Einzelheit E in vergrößerter Darstellung.
Es wird deutlich, dass die einander gegenüberliegenden Schenkel 19 und 21 auch
im eingeschobenen Zustand gegebenenfalls noch eine leichte Spreizstellung
haben können.
In der hier gezeigten Darstellung liegt die Zurückbiegung 22 noch
nicht an dem Schenkel 19 an. Vorzugsweise ist die Zurückbiegung
bzw. die Dimensionierung der Ausnehmung 26 jedoch so gewählt, dass
die Zurückbiegung
im vollständig
eingesetzten Zustand des Formfederabschnitts 18 an den
Schenkel 19 anschlägt
und dadurch eine Erhöhung
der Federkraft bewirkt.
-
Es wird darauf hingewiesen, dass
durch die Realisierung der Steckzunge 15 als Formfederelement
nicht nur die elektrische Kontaktierungssicherheit verbessert sondern
auch die Handhabung des Querbrückers 13 erleichtert
wird. Die Federwirkung ermöglicht
ein feinfühliges
manuelles Einstecken des Querbrückers 13 ohne
Werkzeug.