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Die Erfindung betrifft eine Kontaktklemme zur Kopplung eines einen Flachabschnitt aufweisenden Kontaktpartners zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Kontaktpartner mit einem Kolben, wobei der Kolben an einem Ende Kontaktmittel zum lösbaren, elektrisch leitenden Kontaktieren des Kontaktpartners aufweist, wobei die Kontaktmittel vor einem und/oder während eines kontaktgebenden Betriebszustands der Kontaktklemme einen ein Einführen des zu kontaktierenden Flachabschnittes des Kontaktpartners ermöglichenden Aufnahmebereich ausbilden, wobei die Kontaktmittel wenigstens einen quer zur Längsachse des Kolbens auslenkbar ausgebildeten Kontaktarm aufweisen, der in einem ersten nicht kontaktgebenden Zustand ein Einführen des Flachabschnittes des Kontaktpartners in den Aufnahmebereich ermöglicht und der in einem zweiten kontaktgebenden Zustand gegen den Flachabschnitt des Kontaktpartners im Aufnahmebereich kontaktbildend bewegbar ist.
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Für Flachkontakte geeignete elektrische Kontaktklemmen sind allgemein bekannt. Aufgrund ihrer Eignung für die Kontaktierung von Kontakten mit Strömen im mehrstelligen Amperebereich werden bekannte elektrische Kontaktklemmen für Flachkontakte insbesondere auch in Form von Hochstromklemmen ausgebildet und eingesetzt.
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Um einen zuverlässigen elektrischen Kontakt mit gleichbleibender elektrischer Kontaktgüte sicherzustellen, kommt es vor allem auf die Ausgestaltung der verwendeten Kontaktmittel an, sowohl im Hinblick auf eine Wahl eines geeigneten Materials als auch auf die konstruktive Ausgestaltung. Insbesondere bei einem Einsatz als Hochstromklemme ist es erforderlich, die Kontaktmittel mit ihrem Kontaktabschnitt für den Kontaktpartner mit hinreichender Anpresskraft anzulegen, so dass keine nachteiligen Übergangswiderstände oder andere unerwünschte elektrische Effekte entstehen.
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Aus
DE 20 2015 102 096 U1 ist eine elektrische Kontaktklemme mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Schutzanspruches 1 bekannt, welche beschädigungsfrei eine hohe elektrische Kontaktgüte erreichen soll. Dazu weist die Kontaktklemme eine stiftartige, langgestreckte und mit ihrer Erstreckungsrichtung eine Längsachse beschreibende Innenbaugruppe und eine die Innenbaugruppe zumindest abschnittsweise umschließende und axial beweglich zur Innenbaugruppe geführte, buchsenartige Außenbaugruppe auf, wobei der Innen- und/oder Außenbaugruppe endseitig Kontaktmittel zum lösbaren Kontaktieren des Kontaktpartners mechanisch und elektrisch leitend zugeordnet sind, die vor einem und/oder während eines kontaktgebenden Betriebszustandes der elektrischen Kontaktklemme einen ein Einführen eines zu kontaktierenden Abschnittes des Kontaktpartners ermöglichenden Aufnahmebereich ausbilden. Dabei weisen die Kontaktmittel mindestens einen quer zur Längsachse federnd und/oder schwenkbar ausgebildeten Kontaktarm auf, der so mit der Innen- und Außenbaugruppe zusammenwirkt, dass in einem nicht kontaktgebenden, einer ersten axialen Relativstellung zwischen der Innen- und der Außenbaugruppe entsprechenden Betriebszustand der Aufnahmebereich eine lichte Öffnungsweite quer zur Längsachse aufweist, die ein berührungsloses Einführen des Kontaktpartners gestattet.
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In dem einer gegenüber der ersten axialen Relativstellung verschobenen zweiten Relativstellung zwischen der Innen- und der Außenbaugruppe entsprechenden kontaktgebenden Betriebszustand, ist der Kontaktarm durch Wirkung der Außenbaugruppe gegen den Abschnitt des Kontaktpartners im Aufnahmebereich kontaktbildend beweg- und/oder führbar. Vorzugsweise sind die Kontaktmittel zum beidseitigen Kontaktieren eines flachen Kontaktpartners als Paar einander gegenüberliegender und zwischen sich zum Aufspannen des Aufnahmebereiches ausgebildeter Kontaktarme als einstückiges Stanz- und/oder Biegeteil realisiert. Diese bekannte Kontaktklemme ist hinsichtlich der erreichbaren Kontaktkraft und der Kontaktgüte noch verbesserungswürdig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Kontaktklemme für Flachkontakte zu schaffen, die eine höhere Kontaktkraft und Kontaktgüte bei einfacher Herstellbarkeit aufweist.
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Diese Aufgabe wird bei einer Kontaktklemme der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der wenigstens eine Kontaktarm als Bestandteil eines schwenkbar am Kolben angelenkten L-förmigen Hebels ausgebildet ist, wobei der längere Schenkel des Hebels den Kontaktarm und der kürzere Schenkel des Hebels einen Hebelarm bildet, welcher den Aufnahmebereich in Richtung der Längsachse des Kolbens nach innen begrenzt und durch Druckkontakt mit dem freien Einführende des Flachabschnittes des Kontaktpartners den Kontaktarm in den zweiten kontaktgebenden Zustand verschwenkt.
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Wenn ein Flachkontakt in den Aufnahmebereich der Kontaktklemme eingeführt wird, wird bei Erreichen der Anlagefläche des kürzeren Schenkels des L-förmigen Hebels des beweglichen Kontaktarmes durch das vordere Einführende des Flachkontaktes eine Kraft auf diese Anlagefläche des Hebels ausgeübt, welche den beweglichen Kontaktarm um seine Schwenkachse rotieren lässt. Dadurch wird der bewegliche Kontaktarm (der längere Schenkel des L-förmigen Hebels) mit seiner Kontaktfläche gegen eine Seitenfläche des Flachkontaktes gedrückt. Zwangsweise drückt dann der Flachkontakt mit seiner abgewandten Seitenfläche auf die zugeordnete andere Kontaktfläche des Aufnahmebereiches, z.B. eines starren Kontaktarmes des Kolbens. Im Ergebnis ist der zu kontaktierende Flachkontakt beidseits seiner Flächenkontakte von den Kontaktarmen sowohl des L-förmigen Hebels als auch des Kolbens größtmöglich berührt und somit ist die größtmögliche Kontaktfläche hergestellt mit einer Kontaktkraft, die von der Zustellkraft des Flachkontaktes und der entsprechenden Übersetzung des Hebels abhängig ist.
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Dadurch lässt sich die erforderliche Kontaktkraft gezielt einstellen und eine sehr gute Kontaktgüte erreichen.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Kolben wenigstens bereichsweise innerhalb eines diesen umfänglich umgebenden rohrförmigen Gehäuses angeordnet ist, wobei eine Relativbewegung zwischen dem Kolben und dem Gehäuse entlang der Längsachse entgegen der Kraft eines wirkmäßig zwischen dem Kolben und dem Gehäuse angeordneten Federmittels möglich ist. Die Kontaktklemme ist dann als Federkontaktstift ausgebildet. Alternativ kann auch der Kontaktpartner (Flachkontakt) federnd angeordnet sein.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass zwischen dem Kolben und dem Hebelarm ein Federmittel angeordnet ist, welches den Kontaktarm in dem ersten nicht kontaktgebenden Zustand hält. Dieses Federmittel kann z.B. eine Zug- oder Druckfeder oder eine Torsionsfeder sein. Durch dieses Federmittel ist eine automatische Rückstellung des beweglichen Kontaktarmes zur kratzfreien Entnahme des Flachkontaktes und zum kratzfreien erneuten Einführen eines Flachkontaktes gewährleistet.
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In einer ersten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Aufnahmebereich seitlich neben dem auslenkbar ausgebildeten Kontaktarm durch einen starr mit dem Kolben verbundenen Kontaktarm begrenzt ist.
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Alternativ kann in einer zweiten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der Aufnahmebereich seitlich neben dem auslenkbar ausgebildeten Kontaktarm durch einen zweiten auslenkbar ausgebildeten Kontaktarm begrenzt ist, der als Bestandteil eines zweiten spiegelbildlich schwenkbar am Kolben angelenkten L-förmigen Hebels ausgebildet ist.
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Ferner kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der wenigstens eine auslenkbar ausgebildete Kontaktarm mehrere benachbarte und voneinander beabstandete Kontaktstege aufweist, wodurch eine Anpassbarkeit an geometrische Unebenheiten des Flachkontaktes zur besseren Kontaktierung erreichbar ist. Außerdem kann jeder Kontaktsteg auch zusätzlich federnd ausgebildet sein.
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Dabei kann jeder Kontaktsteg als Bestandteil eines eigenen schwenkbar am Kolben angelenkten L-förmigen Hebels ausgebildet sein.
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Außerdem ist vorteilhaft vorgesehen, dass der wenigstens eine Kontaktarm und/ oder der andere Kontaktarm eine dreidimensional strukturierte Kontaktoberfläche aufweist. Dadurch können etwaige geometrische Unebenheiten des Flachabschnittes ausgeglichen oder isolierende oder verunreinigte Oberflächenschichten des Flachabschnittes durchdrungen werden.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
- 1 einen Längsschnitt einer als Federkontakt ausgebildeten Kontaktklemme mit rückseitiger Anschlusshülse,
- 2 einen Längsschnitt durch die Kontaktklemme nach 1 ohne Anschlusshülse in einem ersten, nicht kontaktgebenden Zustand,
- 3 einen Längsschnitt gemäß 2 während des Einführens eines Flachabschnittes eines Kontaktpartners,
- 4 einen Längsschnitt gemäß 2 in einem zweiten, kontaktgebenden Zustand mit vollständig eingeführtem Flachabschnitt des Kontaktpartners,
- 5 eine Seitenansicht der Kontaktklemme im Zustand gemäß 2,
- 6 ein vergrößertes Detail der 3 und
- 7 ein vergrößertes Detail der 4.
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Eine vorzugsweise als Federkontaktstift ausgebildete (Hochstrom-)Kontaktklemme ist in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnet. Diese als Federkontaktstift ausgebildete Kontaktklemme 1 weist ein rohrförmiges Gehäuse 2 auf, das aus einem elektrisch leitfähigen Material, z.B. Messing, besteht. Dabei ist das Gehäuse 2 an seinem hinteren Ende mit einem verjüngten Bereich mit Außengewinde 3 versehen, auf welches eine Anschlusshülse 4 aufgeschraubt ist, die zur elektrischen Verbindung mit einem nicht dargestellten Anschlusskabel dient. Die Anschlusshülse 4 kann auch einstückig mit dem Gehäuse 2 ausgeführt sein.
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Innerhalb des rohrförmigen Gehäuses 2 ist wenigstens bereichsweise umfänglich vom Gehäuse 2 umgeben ein Kolben 5 der Kontaktklemme 1 angeordnet, der elektrisch leitfähig ist. Dabei ist eine Relativbewegung zwischen dem Kolben 5 und dem Gehäuse 2 entlang der Längsachse L entgegen der Kraft eines wirkmäßig zwischen dem Kolben 5 und dem Gehäuse 2 angeordneten Federmittels möglich. Dieses Federmittel ist beim Ausführungsbeispiel als Druckfeder 6 ausgebildet, welche den Kolben 5 bereichsweise umgibt und an einem Ende an einem Anschlagbund 7 des Gehäuses 2 und am anderen Ende an einem Anschlagbund 8 des Kolbens 5 anliegt.
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Der Kolben 5 besteht beim Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen, nämlich einem ersten Kolbenteil 5a und einem zweiten Kolbenteil 5b. Das zweite Kolbenteil 5b ragt dabei bereichsweise aus dem Gehäuse 2 heraus, kann aber aufgrund einer ringförmigen Anschlagfläche 9 des Gehäuses 2 nicht weiter als dargestellt aus dem Gehäuse 2 herausgleiten. Die beiden Kolbenteile 5a, 5b sind in einem Überlappungsbereich 5c komplementär nach dem Prinzip der schiefen Ebene ausgebildet, wodurch gewährleistet ist, dass beide Kolbenteile 5a, 5b radial nach außen gegen das Gehäuse 2 gedrückt werden, um eine hohe Stromübertragung zu erreichen.
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Die Kontaktklemme 1 dient zur Kopplung eines einen Flachabschnitt 10 aufweisenden Kontaktpartners zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit dem Kontaktpartner. Dazu weist der Kolben 5 bzw. das zweite Kolbenteil 5b am freien Ende Kontaktmittel zum lösbaren, elektrisch leitenden Kontaktieren des Flachabschnittes 10 des Kontaktpartners auf, wobei die Kontaktmittel vor einem und/ oder während eines kontaktgebenden Betriebszustandes der Kontaktklemme einen ein Einführen des zu kontaktierenden Flachabschnittes 10 des Kontaktpartners ermöglichenden Aufnahmebereich 11 ausbilden. Dazu weisen die Kontaktmittel wenigstens einen quer zur Längsachse L des Kolbens 5 auslenkbar ausgebildeten Kontaktarm 12 auf, der in einem ersten nicht kontaktgebenden Zustand (1 bis 4, 6) ein Einführen des Flachabschnittes 10 des Kontaktpartners in den Aufnahmebereich 11 ermöglicht und der in einem zweiten kontaktgebenden Zustand (5 und 7) gegen den Flachabschnitt 10 des Kontaktpartners im Aufnahmebereich 11 kontaktbildend bewegbar ist.
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Erfindungsgemäß ist der wenigstens eine Kontaktarm 12 als Bestandteil eines schwenkbar am Kolben 5 angelenkten L-förmigen Hebels 13 ausgebildet ist, wobei der längere Schenkel des Hebels 13 den Kontaktarm 12 und der kürzere Schenkel des Hebels 13 einen Hebelarm 14 bildet, welcher den Aufnahmebereich 11 in Richtung der Längsachse L des Kolbens 5 nach innen begrenzt und durch Druckkontakt mit dem freien Einführende des Flachabschnittes 10 des Kontaktpartners den Kontaktarm 12 in den zweiten kontaktgebenden Zustand verschwenkt.
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Der Hebel 13 kann z.B. mittels eines Schwenkbolzens 15 am Kolben 5 angelenkt sein, letzterer kann auch ein integraler Bestandteil des Kolbens 5 sein. Zwischen dem Kolben 5 und dem Hebelarm 14 des Hebels 13 ist ein vorzugsweise als Druckfeder 16 ausgebildetes Federmittel angeordnet, welches den Kontaktarm 12 in dem ersten nicht kontaktgebenden Zustand hält.
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Der Aufnahmebereich 11 ist beim Ausführungsbeispiel seitlich neben dem auslenkbar ausgebildeten Kontaktarm 12 durch einen starr mit dem Kolben 5 verbundenen Kontaktarm 17 begrenzt. Alternativ kann auch ein zweiter auslenkbar ausgebildeter Kontaktarm vorgesehen sein, der als Bestandteil eines zweiten spiegelbildlich schwenkbar am Kolben 5 angelenkten L-förmigen Hebels ausgebildet ist. Beide Kontaktarme 12, 17 können eine dreidimensional strukturierte Kontaktoberfläche aufweisen. Dadurch können etwaige geometrische Unebenheiten des Flachabschnittes 10 des Kontaktpartners ausgeglichen oder isolierende oder verunreinigte Oberflächenschichten des Flachabschnittes 10 durchdrungen werden.
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Die Funktionsweise der Kontaktklemme ist folgendermaßen:
- In einem ersten nicht kontaktgebenden Zustand ist der Aufnahmebereich 11 für das Einführen eines Flachabschnittes 10 eines Kontaktpartners offen, weil die Druckfeder 16 den Hebelarm 15 beaufschlagt und dadurch den Kontaktarm 12 in einem spitzen Winkel zur Längsachse L auslenkt.
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Wird nun der Flachabschnitt 10 entlang der Längsachse L in den Aufnahmebereich 11 der Kontaktklemme 1 in Richtung des Pfeiles 18 bewegt, gelangt eine vordere Druckfläche 10a des Flachabschnittes 10 in Anlage an den Hebelarm 14 und verschwenkt diesen entgegen der Kraft der Druckfeder 16 in Richtung des Pfeiles 19. Dadurch wird der Kontaktarm 12 eingeschwenkt und mit einer Kontaktkraft F mit seiner Kontaktoberfläche 12a gegen die zugeordnete Oberfläche des Flachabschnittes 10 gedrückt genauso wie die Kontaktoberfläche 17a des Kontaktarmes 17 gegen die andere Oberfläche des Flachabschnittes 10. In diesem kontaktgebenden Zustand ist ein sehr guter Stromfluss vom Flachabschnitt 10 über die Kontaktarme 12, 17 zum Kolben 5 gewährleistet.
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Wenn entgegen der Richtung des Pfeiles 18 der Flachabschnitt 10 wieder aus dem Aufnahmebereich 11 herausgezogen wird, verschwenkt aufgrund der Wirkung der Druckfeder 16 der Kontaktarm 12 wieder in die Öffnungsposition.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. So ist es auch möglich, dass die Kontaktklemme 1 nicht als Federkontaktstift ausgebildet ist, sondern nur einen einteiligen Kolben 5 aufweist. In diesem Fall ist dann der Kontaktpartner vorzugsweise federnd ausgebildet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kontaktklemme
- 2
- Gehäuse
- 3
- Außengewinde
- 4
- Anschlusshülse
- 5
- Kolben
- 5a
- erstes Kolbenteil
- 5b
- zweites Kolbenteil
- 5c
- Überlappungsbereich
- 6
- Druckfeder
- 7
- Anschlagbund
- 8
- Anschlagbund
- 9
- Anschlagfläche
- 10
- Flachabschnitt
- 10a
- Druckfläche
- 11
- Aufnahmebereich
- 12
- Kontaktarm
- 12a
- Kontaktoberfläche
- 13
- L-förmiger Hebel
- 14
- Hebelarm
- 15
- Schwenkbolzen
- 16
- Druckfeder
- 17
- Kontaktarm
- 17a
- Kontaktoberfläche
- 18
- Pfeil
- 19
- Pfeil
- F
- Kontaktkraft
- L
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202015102096 U1 [0004]
