-
Erfindungsgebiet
-
Die
Erfindung betrifft eine elektrische Federklemme zum Kontaktieren
von wenigstens vier elektrischen Leitern. Die Federklemme weist
dazu wenigstens zwei Federaufnahmen auf, deren Seitenwände
jeweils eine eingesetze Feder komprimieren, so dass ein zu kontaktierender
elektrischer Leiter entlang einer Seitenwand in die Federaufnahme
zwischen Federende und Seitenwand einschiebbar ist.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Elektrische
Federklemmen, bei denen eine Feder eingefasst in einer Federaufnahme
sitzt und letztere die Feder komprimiert, sind aus dem Stand der
Technik bekannt.
-
Beispielsweise
zeigt die
US 2,988,726 eine in
einem Topf eingefasste und von einer verstellbaren Schraube gehaltene
Feder. Zu kontaktierende elektrische Leiter werden zwischen einem
gebogenen Abschnitt der Feder und der Außenwand des Topfes hineingeschoben
und durch den damit verstärkten Federdruck festgeklemmt.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Erfindungsgemäß wird
eine Verbindungsklemme zur elektrischen Verbindung von wenigstens vier
elektrischen Leitern bereitgestellt, die wenigstens zwei Federaufnahmen
und einen die Federaufnahmen elektrisch verbindenden Verbindungssteg umfasst.
Die Federaufnahmen weisen zwei im Wesentlichen parallele Seitenwände
auf und nehmen jeweils eine Feder auf, welche durch die Seitenwände der
Federaufnahmen komprimiert wird. Hierdurch ist ein elektrischer
Leiter entlang einer Seitenwand in die Federaufnahme zwischen einem
Ende der Feder und der Seitenwand einführbar. Die Federenden
sind als Zugsicherungskante ausgebildet.
-
Die
erfindungsgemäße Verbindungsklemme ermöglicht
so eine relativ einfache Montage und einen sicheren Halt von kontaktierten
elektrischen Leitern. Außerdem ist einfaches Öffnen
der Federn zum Lösen von kontaktierten elektrischen Leitern
möglich.
-
Allgemeine Beschreibung
-
Bevor
eine konkrete Ausführungsform der Verbindungsklemme anhand
der Figuren detailliert beschrieben wird, werden zunächst
einige allgemeine Betrachtungen vorangestellt.
-
Federklemmen
ermöglichen im Gegensatz zu Schraubklemmen in der Regel
ein recht einfaches Einsetzen der zu kontaktierenden elektrischen
Leiter und erlauben daher eine komfortable und schnelle Montage.
Bei Steck-Federklemmen, d. h. Federklemmen für das Einsetzen
von Leitern ohne weitere Hilfsmittel, ist allerdings die Klemmkraft
aufgrund der begrenzten Federkraft der Federn für eine
werkzeuglose Montage regelmäßig limitiert. Für
gute Eigenschaften des elektrischen Kontakts zwischen anzuschließenden
elektrischen Leitern und der Klemme ist jedoch ein ausreichender
Klemmdruck notwendig. Bei höherer Federkraft ist jedoch
(abhängig von der Beschaffenheit der Leiteradern) zum Öffnen
der Federn für das Einsetzen der Leiter meist wieder der Einsatz
eines Hilfswerkzeugs nötig (was jedoch regelmäßig
immer noch weniger aufwendig als das Anschließen einer
Schraubklemme ist). Das Spannen von Federn mittels Hilfswerkzeugen
benötigt wiederum Platz an der Klemme. In diesem Spannungsfeld der
verschiedenen konkurrierenden Einflussfaktoren (Klemmdruck, einfache
und schnelle Montage, Platzbedarf) schlägt die vorliegende
Erfindung eine verbesserte Lösung vor.
-
Die
erfindungsgemäße Verbindungsklemme ist als eine
Federklemme für die elektrische Kontaktierung von wenigstens
vier elektrischen Leitern ausgestaltet. Sie weist hierzu wenigstens
zwei Federaufnahmen auf, die miteinander durch einen Verbindungssteg
elektrisch verbunden sind. Jede Federaufnahme bietet Platz für
die Kontaktierung von wenigstens zwei Leitern. Der Verbindungssteg
ist nicht-federnd und aus einem elektrisch leitenden Material wie
beispielsweise Kupfer gefertigt und stellt die elektrische Verbindung
zwischen den anzuschließenden Leitern sicher.
-
Charakteristisch
für die Verbindungsklemme ist der Aufbau der Federaufnahmen.
Diese weisen jeweils zwei (nicht-federnde) Außenwände
auf, die im Gegensatz zu den in der
US
2,988,726 gezeigten Klemmen zueinander grundsätzlich
parallel verlaufen. Eine strenge Parallelität in dem Sinne,
dass die Seitenwände über ihre vollständige
Höhe und Tiefe zueinander parallel sind, ist dabei nicht
gefordert (sie können also beispielsweise abschnittsweise,
beispielsweise an ihren Längsenden, jeweils nach außen
gebogen sein, so dass sie in diesen Abschnitten nicht parallel zueinander
verlaufen). Die Seitenwände einer Federaufnahme sind jedoch
zumindest in Teilbereich jeweils parallel zueinander.
-
Die
Federaufnahmen beherbergen jeweils eine Feder für das Festklemmen
der Leiter. Die Feder wird dabei von beiden Seiten durch die Außenwände der
Federaufnahme zusammengedrückt, so dass zwischen Feder
und der jeweiligen Außenwand ein Klemmdruck vorherrscht.
Dieses Prinzip der durch eine Einfassung komprimierten Klemmfeder
unterscheidet sich grundsätzlich von anderen Federklemmen,
bei denen der für das Einklemmen benötigte Klemmdruck
allein durch die Federkraft von nicht eingefassten Klemmfeder erzeugt
wird (siehe beispielsweise
DE
2553558 , wobei die Federkraft dieser nicht eingefassten
Klemmfedern zusätzlich durch weitere Stellelemente verstärkt
werden kann, siehe beispielsweise
US
2,437,339 ).
-
Vorliegend
entstehen also durch die beidseitige Einfassung der Feder durch
die Außenwände der Federaufnahme jeweils zwei
Klemmstellen, so dass zumindest jeweils ein Leiter in einer Klemmstelle
kontaktiert werden kann. Dabei ist die Federaufnahme so ausgebildet,
dass ein Einführen zu kontaktierender Leiter jeweils entlang
einer Seitenwand der Federaufnahme möglich ist. Die Seitenwände
dienen also neben der Einfassung der Feder auch der Führung der
zu kontaktierenden Leiter. Aufgrund der oben genannten Parallelität
der Leiter ist es auch vorgesehen, dass zwei in einer Federaufnahme
zu kontaktierenden Leiter im Wesentlichen parallel zueinander eingeführt
werden können.
-
Bei
der in der
US 2,988,726 offenbarten
Federklemmenanordnung ist die in dem Topf eingefasste Feder bis
auf den Topfboden herumgebogen. Die Klemmstellen zwischen Feder
und Außenwand liegen damit in einem gebogenen Teil des
Federbereichs. Im Gegensatz dazu werden bei der erfindungsgemäßen
Verbindungsklemme die Klemmstellen jeweils durch ein Ende der Federn
und eine Seitenwand der Federnaufnahmen gebildet. Die Federenden
weisen dabei eine Kante auf, die als Zugsicherung fungiert und im
Zustand ohne eingelegten Leiter an der Innenseite der jeweiligen
Seitenwand anliegt. Dadurch sind eingeklemmte Leiter gegen (gewaltsames)
Herausziehen oder sonstige unbeabsichtigte Lockerung gesichert.
Die Zugsicherungsfunktion beruht auf dem Prinzip der Selbstsperrung indem
sich die kantig ausgestalteten Federenden durch den zwischen Federende
und Außenwand herrschenden Klemmdruck (zumindest geringfügig) in
die Oberfläche des eingeklemmten Leiters eingraben. Zudem
beträgt der Winkel zwischen der eingesetztem Leiter und
der komprimierten Feder weniger als 90°, so dass ein Herausziehen
des Leiters ohne Zugentlastung der Feder ohne Zerstörung
oder Beschädigung des Leiters bzw. der Feder verhindert wird.
Die Selbstsperrungsfunktion kann auch durch eine (wider)hakenförmige
Ausgestaltung des Federendes noch verstärkt werden. Die
Selbstsperrung kann für das Lösen eines Leiters
durch Zugentlastung der Feder mittels eines Hilfswerkzeugs aufgehoben
werden.
-
Zudem
ist es möglich, dass die Seitenwände neben den
bereits erwähnten Funktionen weiterhin als elektrische
Kontaktfläche dienen, indem sie (oder ein Teil von ihnen)
etwa durch den Verbindungssteg zwischen beiden Federaufnahmen gebildet
werden oder – sofern man sie als vom Verbindungssteg getrennte
Funktionseinheiten auffasst – aus elektrisch gut leitfähigem
Material gefertigt und mit dem Verbindungssteg elektrisch verbunden
sind. Da ein elektrischer Leiter im eingeklemmten Zustand zumindest auf
einem Teilbereich der Außenwand anliegt, wird hierdurch
eine ausreichend große Kontaktfläche und damit
gute Kontakteigenschaften des elektrischen Kontakts sichergestellt.
Ebenso gut sind aber auch andere Anordnungen der Verbindungsfeder
denkbar, bei welchen sich der Verbindungssteg etwa in einem Bereich
der Federaufnahmen, beispielsweise den Boden-, Innen- oder Zentralbereich
erstreckt, und die Leiter dort den Verbindungssteg kontaktieren.
-
Bei
einer fakultativen Ausgestaltung der Verbindungsklemme ist die Federkraft
nach einem Einführen und Einklemmen der elektrischen Leiter
nicht mehr verstellbar. Die Verbindungsklemme weist also keine Nachstellvorrichtungen,
beispielsweise für eine Verstärkung der Federkraft
der Federn nach einem Einsetzen der Leiter auf. Vielmehr wird die
für ein sicheres Klemmen der elektrischen Leiter notwendige Federkraft
allein durch die Einfassung und Komprimierung der Federn durch die
Außenwände der Federaufnahme (und ggf. der eingesetzten
Leiter) erreicht. Hierdurch wird eine schnelle Montage (eine Nachstellung
oder Justierung des Klemmdrucks ist nicht notwendig) erreicht. Die
genannte Ausgestaltung kann jedoch Vorrichtungen für eine
grundsätzliche Variation der Federkraft vor dem Einführen
von Leitern aufweisen, beispielsweise eine Stufenverstellung, so
dass die Federn bei der Herstellung oder Vormontage der Verbindungsklemme
etwa in verschiedenen Positionen in die Federaufnahme einsetzbar
ist.
-
In
einer speziellen optionalen Ausgestaltung sind die Federn der Verbindungsklemme
hinsichtlich der Federkraft unverstellbar in den Federaufnahmen angeordnet.
Demnach weist die Verbindungsklemme kein Stellelement oder sonstige
Anordnung auf, mit welchem die Federkraft der Federn, sowohl im
Rahmen der Herstellung oder Vormontage der Verbindungsklemme selbst
als auch im Zuge des Anschlusses von elektrischen Leitern im späteren
Einsatz der Klemme, verändert wird (eine Variation der
Federkraft kann dennoch durch die Wahl unterschiedlicher Arten von
Federn möglich sein). Die Verbindungsklemme zeichnet sich
hiermit durch einen einfachen Aufbau mit nur wenigen, relativ einfachen
Bauteilen aus.
-
Eine
weitere fakultative Ausgestaltung der Verbindungsklemme betrifft
die Form der Federaufnahmen. Diese können einerseits becherförmig,
d. h. mit einem Innenraum z. B. in der Form eines Quaders mit in
etwa quadratischer Grundfläche und beispielsweise abgerundeten
Ecken (und damit abgerundeten Längskanten des Innenraums),
ausgestaltet sein. Ebenfalls möglich ist eine mehr schlitzartige
Formgebung. In diesem Fall ähnelt der Innenraum der Federaufnahmen
eher einem Quader mit einem schmalen Rechteck als Grundfläche
(auch hier können die Ecken und damit die Längskanten
abgerundet sein, auch muss die Form über die gesamte Höhe,
Breite und Tiefe der Federaufnahme nicht einheitlich sein). Generell
ist die Formgebung der Federaufnahme auf die Form der Federn abgestimmt,
wobei letztere (und damit auch die Form der Federaufnahme) wiederum auf
die Art der anzuschließenden elektrischen Leiter (z. B.
deren Querschnitte, Aufbau und Festigkeit des Adermaterials etc.)
ausgerichtet ist. Vorzugsweise bilden die Seitenwände der
Federaufnahmen, entlang derer Leiter in sie eingesetzt werden sollen,
zumindest in einem gewissen Teilabschnitt eine Ebene, auf welcher
die Leiter dann in Klemmposition auf- bzw. anliegen können.
Die Form der Vorder- und Rückwand mag beliebig gestaltet
sein (z. B. eben oder nach innen oder außen gebogen).
-
Bei
einer fakultativen Weiterbildung sind die (in die Federaufnahme
eingesetzten) Federn in Längsrichtung symmetrisch ausgebildet.
Auch hier sind diverse Formgebungen möglich. Beispielsweise können
die Federn – bezogen auf einen Querschnitt durch die Längsachse – in
etwa die Form eines Daches, einer Schwinge oder eines Bogens besitzen. Bei
einer Dachform weist die Feder zwei gerade Außenbereiche
sowie einen Mittelbereich mit einer Biegung auf. Bei einer Schwinge
oder einem Bogen sind die Außenbereiche gebogen. Während
eine Schwingenform im Mittelbereich ebenfalls eine Biegung aufweist
(die Schwinge umfasst also zwei Teilbögen), fehlt diese
bei einer Bogenform (die Feder weist nur einen durchgängigen
Bogen auf). Bei allen diesen Ausgestaltungen der Federn liegen jedoch
die kantenförmigen Enden des Dachwinkels, der Schwingbögen
oder des einen Bogens zum Zwecke der Zugsicherung an der Innenseite
der Seitenwand bzw. – im Zustand eingesetzter Leiter – auf
der Aderoberfläche auf.
-
Bei
einer weiteren optionalen Ausgestaltung umfassen die Federnaufnahmen
jeweils eine Federhalterung. Die Federn sind also nicht jeweils
nur in den Innenraum der Federaufnahme eingesteckt (und werden dort
aufgrund der Komprimierung durch die Seitenwände gehalten),
sondern sind zusätzlich zu der Einfassung durch die Seitenwände
durch ein Befestigungselement arretiert. Die Formgebung der Feder
und der Befestigungsvorrichtung sind aufeinander abgestimmt.
-
Die
Federhalterung ist bei manchen Weiterbildungen außerhalb
des becher- oder schlitzförmigen Innenraums der Federaufnahme
angeordnet. Beispielsweise kann sie ober- oder unterhalb des Bechers
oder Schlitzes vorgesehen sein. Die Feder ragt in diesen Fällen
also nur mit ihren jeweils äußeren Bereichen in
den Innenraum hinein, während sie in ihrem mittleren Abschnitt
außerhalb liegt. Hierdurch wird die Möglichkeit
eines leichteren Zugangs zur Feder von außen ermöglicht,
beispielsweise für das Öffnen der Feder mit einem
Hilfswerkzeug zum Zwecke des Einsetzens oder Lösens eines
elektrischen Leiters (Näheres dazu folgt unten).
-
Eine
optionale Ausgestaltung der Verbindungsklemme weist eine mittig
zwischen den Seitenwänden der Federaufnahme angeordnete
Federhalterung auf. Wie bereits ausgeführt, kann die Federhalterung
auch außerhalb des Innenraums der Federaufnahme liegen.
Auch in diesem Fall liegt die Federhaltung bei der genannten Ausgestaltung
in der Mitte zwischen den beiden gedachten Verlängerungen
der Seitenwände. Bei den Ausführungen der Verbindungsklemme
mit symmetrischer Feder führt diese symmetrische Anordnung
der Federhalterung dazu, dass die beiden Klemmstellen einer Federaufnahme
grundsätzlich den gleichen Klemmdruck aufweisen und so
für den Anschluss gleichartiger Leiter, insbesondere Leiter
gleichen Querschnitts, geeignet sind. Sollen die Federaufnahmen
für den Anschluss verschiedener Leiter, insbesondere Leiter
verschiedenen Querschnitts, zugeschnitten sein, so kann der hierfür
nützliche verschiedene Klemmdruck beider Klemmstellen durch
eine asymmetrische Ausbildung der Feder und/oder asymmetrische Anordnung
der Federhalterung (bezogen auf die Seitenwände) erreicht
werden.
-
Bei
verschiedenen Ausgestaltungen der Verbindungsklemme ist vorgesehen,
die Feder mit Hilfe eines Hilfswerkzeugs zu spannen, d. h. für
das Einsetzen oder Lösen elektrischer Leiter zu öffnen.
Als Hilfswerkzeug kommt beispielsweise ein handelsüblicher
Schraubendreher oder jegliches andere geeignete Werkzeug in Frage.
Federaufnahmen sind vorzugsweise so gestaltet, dass das Hilfswerkzeug
in etwa aus der Richtung der einzusetzenden oder eingesetzten Leiter,
beispielsweise parallel zur Längsrichtung der Leiter, in
die Aufnahme einführbar ist, so dass sich durch ein Herunterdrücken
eines Außenbereichs einer Feder das betreffende Federende
löst von der Oberfläche der Seitenwand bzw. des
eingelegten Leiters löst. Dabei muss mit dem Hilfswerkzeug
lediglich auf die Feder selbst, nicht jedoch auf andere Bauteile
der Verbindungsklemme eingewirkt werden. Es kann vorgesehen sein,
dass die Federn für das Spannen durch das Hilfswerkzeug
noch weiter ausgeformt sind, beispielsweise durch eine Art Kerbe,
in welche mit dem Hilfswerkzeug aufgesetzt werden kann (die obengenannten
Dach-, Schwingen- und Bogenformen weisen dann entsprechend eine
solche Kerbe in den Außenbereichen auf). Durch den Zugang
von (etwa) der Leiterlängsrichtung ist ein platzsparender
Einsatz der Verbindungsklemme möglich.
-
Für
das (zerstörungsfreie) Lösen eines eingeklemmten
Leiters ist aufgrund der zugsichernden Selbstsperrung der Federn
der beschriebene Einsatz eines Hilfswerkzeugs in der Regel notwendig.
Ob dies auch für das Einsetzen von Leitern gilt, hängt von
der Federkraft und der Beschaffenheit des jeweiligen Leiters ab.
Bei manchen Ausgestaltungen der Verbindungsklemme ist die Federkraft
so (groß) bemessen, dass die Federn bei noch nicht eingelegtem Leiter
für das Einsetzen eines Leiters mit dem Hilfswerkzeug geöffnet
werden müssen. Durch die große Federkraft wird
eine noch bessere und sichere elektrische Verbindung ermöglicht.
Für die Montage der Leiter ist allerdings in diesem Falle
ein zusätzlicher Schritt notwendig.
-
Bei
anderen Ausgestaltungen ist die Federkraft dagegen so bemessen,
dass solide Leiter ohne den Einsatz eines Hilfswerkzeugs eingesetzt
werden können. Die Federkraft ist also etwas geringer,
so dass sich die Feder im Zuge des Einlegens eines solchen festen
Drahtleiters durch den Leiter selbst öffnet. Weichere Leiter,
z. B. mehrdrähtige, verdrillte Litzenleiter, bieten bei
diesen Ausgestaltungen aber weiterhin zu wenig Materialwiderstand,
so dass der beim Einführen dieser Leiter entstehende Druck
auf die Klemmfeder ihre Federkraft nicht überwindet. Für den
Anschluss solcher weichen Mehrdraht-Leiter (welcher regelmäßig
unter Verwendung von Adernendhülsen vorgenommen wird) wird
daher die Klemmfeder mit dem Hilfswerkzeug gespannt.
-
Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung weist die Verbindungsklemme zudem ein Klemmengehäuse
aus isolierendem Material auf, so dass ein sicherer Einsatz der
Klemme gewährleistet ist. Für den Anschluss der
elektrischen Leiter und den Zugang des Hilfswerkzeugs zu den Federn
weist das Klemmgehäuse an den entsprechenden Zugangsstellen
Ausnehmen auf.
-
Kurzbeschreibung der Abbildungen
-
Ein
Ausführungsbeispiel der Verbindungsklemme wird anhand der
folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
-
1 eine
schematische, dreidimensionale Darstellung der elektrischen Verbindungsklemme
mit (halboffenem) Klemmengehäuse,
-
2 eine
Seitenansicht der elektrischen Verbindungsklemme,
-
3 die
Seitenansicht wie in 2 im Zuge des Anschlusses eines
elektrischen Leiters mit einem noch nicht eingeführten
Hilfswerkzeug,
-
4 die
Verbindungsklemme der 3 mit die Feder spannendem Hilfswerkzeug
und gespannter Feder,
-
5 die
Verbindungsklemme der 4 mit einem einzuführenden
elektrischen Leiter,
-
6 die
Verbindungsklemme der 5 mit dem eingesetzten Leiter,
-
7 die
Verbindungsklemme der 6 mit entnommenem Hilfswerkzeug
und wieder geschlossener Feder,
-
8 die
Verbindungsklemme der 7 mit dem eingesetzten Leiter,
-
9 die
Verbindungsklemme in einer Teilschnittdarstellung mit zwei eingesetzten
elektrischen Leitern in einer Federaufnahme,
-
10 eine
schematische, dreidimensionale Darstellung der elektrischen Verbindungsklemme
der 9,
-
11 die
Verbindungsklemme im Zuge des Kontaktierens eines elektrischen Leiters
ohne Hilfe eines Hilfswerkzeugs,
-
12 die
Verbindungsklemme der 12 mit dem eingesetzten Leiter.
-
Detaillierte Beschreibung
der Ausführungsformen
-
Die
in den Figuren gezeigte Ausführungsform der Verbindungsklemme 1 weist
zwei Federaufnahmen 4 und einen diese elektrisch verbindenden Verbindungssteg 2 aus
Kupfer auf. Sie ist von einem Klemmengehäuse aus Kunststoff,
z. B. PVC, umgeben (dass in 1 in einer
Schnittansicht dargestellt ist).
-
Die
beiden Federaufnahmen 4 werden unter anderem durch ”Ausläufer” des
Verbindungsstegs 2 gebildet. Letzterer erstreckt sich über
die gesamte Breite beider Federaufnahmen 4 hinweg und bildet so
gleichzeitig deren jeweilige Vorderwände. Beide Seitenwände 5 (siehe 1 und 2)
sind ebenfalls aus elektrisch gut leitendem Material (z. B. wiederum
Kupfer) und elektrisch mit dem Verbindungssteg, nämlich
mit den die Vorderwände der Federaufnahmen 4 bildenden
Teilen des Verbindungsstegs verbunden. Durch diese Einfassung von
drei Seiten und das die Verbindungsfeder 1 umgebende Klemmengehäuse 10 entsteht
eine längliche, schlitzartige Form der Federaufnahmen 4 (siehe
z. B. 10) mit längeren Vorder-
und Rückwänden sowie schmaleren Seitenwänden 5.
-
Jede
der beiden Federaufnahmen 4 beherbergt eine in den Schlitz
eingepasste längliche Klemmfeder 3. Bei der gezeigten
Ausführungsform ist diese (bezogen auf die Mittelachse
in Querrichtung) symmetrisch ausgebildet (siehe 2,
die die Symmetrie im Zustand ohne eingesetzte Leiter 11 zeigt).
Die Federn 3 sind satteldachförmig gestaltet; sie
weisen jeweils zwei gerade verlaufende Außenbereiche 8 (die ”Dachschrägen”)
und einen Mittelbereich 7 (den ”Dachfirst”)
auf. Der Mittelbereich 7 hat eine bogenartige Form, so
dass die Federn 3 mit jeweils einer Federhalterung 6 in
den Federaufnahmen 4 arretiert werden. Die Federhalterungen 6 sind
mittig zwischen den beiden Seitenwänden 5 in den
Federaufnahmen 4, jedoch außerhalb über
dem Schlitz der Federaufnahmen 4 angeordnet. Im Leerzustand ohne
eingesetzte Leiter werden die Federn somit von den Federaufnahmen 4 umschlossen
und komprimiert, d. h. die Außenbereiche werden durch die
Seitenwände 5 nach unten gedrückt, wodurch
die Federenden 9 an den Berührungsstellen gegen
die Seitenwände 5 drücken. Durch die
Symmetrie der Feder 3 und ihre mittige Anordnung in der
Federaufnahme 4 ist der Klemmdruck an beiden Federenden 9 der gleiche.
Somit ist das gezeigte Ausführungsbeispiel gut für
den Anschluss von Leitern 11 gleichen Querschnitts geeignet.
Andere denkbare Ausführungsbeispiele, die für
die Kontaktierung von Leitern 11 unterschiedlicher Querschnitte
ausgelegt sind, weisen asymmetrische Federn 3 (also Federflügel 8 unterschiedlicher
Länge) und/oder eine asymmetrische Aufhängung
der Feder 3 in der Federaufnahme 4 auf.
-
In
jede Federaufnahme 4 können durch diesen Aufbau
mit der Verbindungsklemme 1 zu kontaktierende elektrische
Leiter 11 von oben entlang den Seitenwänden 5 eingeschoben
werden. Das Klemmgehäuse 10 weist entsprechende Öffnungen 13 für das
Einsetzen der Leiter 11 auf. Es ist vorgesehen, dass jeweils
ein elektrischer Leiter 11 zwischen der Innenseite jeder
Außenwand 5 und den Federenden 9 positioniert
wird, so dass mit der Verbindungsklemme 1 vier Leiter 11 kontaktiert
werden können (alternativ ist es auch denkbar, mehrere
Leiter 11 nebeneinander in eine Klemmstelle einzusetzen;
die Federaufnahme 4 weist dann eine entsprechend größere Tiefe
auf und hat beispielsweise nicht mehr eine schlitz-, sondern becherartige
Form). Die Außenwände 5 dienen dabei
sowohl als Führungshilfe als auch als ausreichend große
Kontaktfläche zur Herstellung eines guten elektrischen
Kontakts. Aufgrund der Anwesenheit der Leiter 11 werden
die Federn 3 zusätzlich komprimiert. Ein Einführen
der Leiter 11 kann mit oder ohne Hilfe eines Spreizwerkzeugs 12 geschehen
(Näheres dazu weiter unten). Die Seitenwände 5 der
Federaufnahmen 4 sind, abgesehen von ihren oberen Enden,
die leicht nach außen gebogen sind (s. bspw. 2)
parallel zueinander, so dass zwei in eine Federaufnahmen 4 eingesetzte
Leiter 11 parallel zueinander verlaufen. Die beiden Federaufnahmen 4 selbst
sind dagegen im gezeigten Beispiel nicht parallel zueinander, sondern
zueinander in einem spitzen Winkel ausgerichtet. Hierdurch können
zwei in leicht unterschiedlichen Abgangsrichtungen verlaufende Leiterpaare
gut angeschlossen werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass
auch die beiden Federaufnahmen 4 zueinander parallel oder
in einem größeren Winkel angeordnet sind.
-
Die
Federenden 9 sind jeweils als Klemmkante 9 ausgebildet.
Bei einem eingesetzten elektrischen Leiter 11 klemmt die
zur Außenwand 5 orientierte Ecke der Klemmkante 9 den
Leiter 11 ein (z. B. 8) und drückt
sich aufgrund der Federkraft der Feder 3 in die Oberfläche
des Leiters 11 ein (in den Figuren nicht gezeigt). Dadurch
und durch den Winkel < 90° zwischen
Leiter 11 und Feder 3 wird der eingesetzte Leiter 11 gegen
Herausziehen aus der Federaufnahme 4 zuggesichert. Wenn
kein Leiter 11 eingesetzt ist, liegt die Klemmkante 9 mit
ihrer in Richtung Außenwand 5 orientierten Ecke
auf dieser auf.
-
Die
Federn 3 sind des Weiteren unverstellbar hinsichtlich des
Klemmdruckes in den Federaufnahmen 4 untergebracht. Die
Verbindungsklemme 1 weist also keine Stellelemente o. ä.
auf, mit denen der Federdruck im Rahmen des Einsetzens von Leitern
variiert, also beispielsweise nach dem Einsetzen vergrößert
werden könnte. Die Verbindungklemme 1 kommt so
mit nur wenigen, einfachen Bauteilen aus, wobei ein sicheres Klemmen
sowie einfaches Einsetzen und Lösen von Leitern 11 trotzdem
gewährleistet ist.
-
Der
Klemmdruck der Federn 3 ist darüber hinaus bei
der gezeigten Ausführungsform auch grundsätzlich,
d. h. nicht im Zusammenhang mit dem Anschlussvorgang von Leitern 11,
unverstellbar. Es können jedoch Ausführungsformen
vorgesehen sein, bei denen solch eine grundsätzliche Einstellbarkeit gegeben
ist, beispielsweise durch die Möglichkeit, Federn 3 im
Rahmen des Herstellungsprozesses oder einer Vormontage der Verbindungsklemme 1 in einer
bestimmten Anzahl verschiedener Positionen in die Federaufnahmen 4 einzusetzen
oder aus verschiedenen Arten und Größen von Federn
auswählen zu können. Ebenso sind Ausführungsformen
der Verbindungsklemme 1 denkbar, bei denen verschiedene
Größen von Verbindungsstegen 2, z. B.
mit unterschiedlichen Abständen der Seitenwände 5 der Federaufnahmen 4,
vor dem eigentlichen Anschließen der elektrischen Leiter 11 in
das Klemmgehäuse einsetzbar sind.
-
Die
Federkraft der komprimierten Federn 3 ist bei der beschriebenen
Ausführungsform derartig bemessen, dass elektrische Leiter 11 aus
relativ festem, solidem Draht ohne die Hilfe eines Hilfswerkzeugs 12 in
die Stegklemme 1 eingesetzt werden können (siehe 11 und 12).
Hierzu wird der abisolierte Leiter 11 einfach durch die
Ausnehmung 13 des Klemmengehäuses in Richtung
Federaufnahme 4 eingeführt. Aufgrund der Festigkeit
der Ader wird die Klemmkante 9 auf- und mit ihr die Feder 3
nach
unten gedrückt, so dass der Leiter 11 die Klemmkante 9 passiert
und beispielsweise soweit in die Klemmfeder 3 eingeführt
werden kann, dass er zumindest an der vollständigen Höhe
der Seitenwand 5 anliegt (12). Die
oben angesprochene Zugsicherung gegen Wiederherausziehen wird aufgrund
des spitzen Winkels zwischen Leiter 11 und Feder 3 gewährleistet.
Selbstverständlich ist es auch bei den genannten festen
Drähten möglich, diese mit Unterstützung
eines Hilfswerkzeugs 12 einzusetzen (dazu sogleich). Es
sind auch andere Ausführungsbeispiele der Verbindungsklemme 1mit
höherer Federkraft der Federn 3 (z. B. aufgrund
größerer Komprimierung der Federn 3 durch
geringeren Abstand beider Außenwände 5 zueinander)
denkbar, bei denen auch Leiter 11 aus festem Draht nicht
ohne Hilfe eines Hilfswerkzeugs 12 eingesetzt werden können.
-
Elektrische
Leiter 11, deren Adern aus flexiblen Drähten (z.
B. verdrillte Mehrfach-Litzen) bestehen, werden dagegen bei dem
beschriebenen Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines
Hilfswerkzeugs 12 eingesetzt (siehe ausführlich 3 bis 8).
Der durch Einschieben von solchen flexiblen Drähten erzeugbare
Druck kann den Federdruck der Federn 3 nicht überwinden;
vielmehr kommt es lediglich zu Verformungen der Drähte.
Das Einsetzen erfolgt unter Zuhilfenahme des genannten Hilfswerkzeugs 12 beispielsweise
folgendermaßen:
Zunächst wird das Hilfswerkzeug 12 von
oben in Richtung Federaufnahme 4 eingeführt. Das
Klemmengehäuse weist hierzu gesonderte Öffnungen 14 auf
einer Höhe beiderseits des Federmittenbereichs 7 auf
(1; ebenso ist denkbar, dass für das Einführen
von Leitern 11 und Hilfswerkzeug 12 gemeinsame
Ausnehmungen vorgesehen sind). Bei dem Hilfswerkzeug 12 kann
es sich beispielsweise um einen handelsüblichen Schraubendreher
oder, wie in den 3 bis 8 dargestellt,
um ein sonstiges keilartiges Hilfswerkzeug mit isoliertem Griffstück
handeln. Das Einführen kann parallel zur (späteren)
Führung des Leiters 11 erfolgen und erfordert
so praktisch keinen zusätzlichen Platz in der Umgebung
der Verbindungsklemme 1 (im Gegensatz etwa zu einem Einführen
eines Werkzeugs von der Seite). Letztere ist daher auch für
den Einsatz in eingeengten, räumlich begrenzten Umgebungen
gut geeignet.
-
Das
Hilfswerkzeug 12 trifft während des Einführens
auf die Feder 3, wobei die Öffnung 14 des Klemmengehäuses 10 als
Führung dient, so dass ein Abrutschen aufgrund der Schräge
des Federflügels 8 vermieden wird. Der Einführweg
bis zum Auftreffen auf den Federflügel 8 ist aufgrund
der Aufhängung 6 der Feder oberhalb des Federaufnahmenschlitzes 4 relativ
kurz. Durch den mit dem Hilfswerkzeug 12 in Einführrichtung
ausgeübten Druck wird der Federflügel 8 gespannt
(4). In der gezeigten Ausführungsform
weisen die Federaufnahmen 4 zudem ein weiteres Innenelement 15 auf,
welches den maximalen Öffnungswinkel der Federflügel 8 begrenzt.
Ist die Feder 3 in ausreichendem Maße geöffnet
(vorzugsweise sollte die Öffnung zwischen Klemmkante 9 und Seitenwand 5 zumindest
dem Durchmesser des einzusetzenden abisolierten Leiters 11 entsprechen), kann
nun der elektrische Leiter 3 durch die Ausnehmung 13 des
Klemmengehäuses (vgl. auch 10) in
den Bereich zwischen Seitenwand 5 und Feder 3 eingeführt
werden (5 und 6).
-
Ist
der Leiter 3 in die gewünschte Kontaktposition
gebracht, kann die Feder 3 für das Festklemmen
des Leiters 11 wieder entspannt werden. Hierzu wird das
Hilfswerkzeug 12 einfach rücknehmend wieder von
dem Federflügel 8 weggeführt (7).
Die Feder 3 wird somit geschlossen und drückt
den eingesetzten Leiter gegen die Innenfläche der Seitenwand 5.
Die Klemmkante 9 drückt sich dabei leicht in die
Leiteroberfläche ein. Mit dem anschließenden Entnehmen
des Hilfswerkzeugs 12 aus dem Klemmengehäuse ist
das Anschließen des Leiters 11 an die Verbindungsklemme 1 abgeschlossen
(8). Strenggenommen weicht die Feder 3 in
diesem Zustand mit nur einem eingesetzten Leiter 11 zumindest äußerlich
von der oben beschriebenen Symmetrie ab, da nur ein Federflügel 8 gespannt,
der andere jedoch entspannt ist und (noch) an der Seitenwand 5 anliegt.
Im Zustand zweier eingesetzter Leiter 11 mit gleichem Querschnitt
ist die Symmetrie der Feder 3 auch äußerlich
wieder hergestellt; beide Leiter 11 sind mit dem gleichen
Klemmdruck in der Federaufnahme 4 eingeklemmt (9).
-
Es
können dann die weiteren (bis zu drei) Leiter 11 in
gleicher Weise kontaktiert werden. Im vollständig bestückten
Zustand (also im vorliegenden Beispiel mit vier eingesetzten Leitern 11)
sind jeweils zwei Leiter 11 einer Federaufnahme 4 dann
im Wesentlichen parallel zueinander geführt.
-
Das
Lösen von Leitern 11 erfolgt in analoger Art und
Weise. Da für die Aufhebung der Selbstsperrung grundsätzlich
eine Zugentlastung der jeweiligen Feder 3 notwendig ist,
geschieht das Lösen unabhängig von der Art der
Leiter 11 (fest oder flexibel) stets unter Zuhilfenahme
des Hilfswerkzeugs 12.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 2988726 [0003, 0009, 0012]
- - DE 2553558 [0010]
- - US 2437339 [0010]
