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Vorrichtung zur Klemmverbindung elektrischer Leiter ~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Klemmverbindung elektrischer Leiter
mit einem einen vorzugsweise verlötbaren Anschluß haltenden Gehäuse, in dem eine
gegebenenfalls mit einem Klemmelement verbundene Schraube gegen eine mit dem Anschluß
elektrisch verbundene Gegenlage fixierbar ist.
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Vorrichtungen dieser Art sind in ihrer allgemeinsten Form beispielsweise
als sogenannte Lüsterklemmen bekannt. Sie dienen zur Verbindung zweier elektrischer
Leiter z.B. auf dem Gebiet der Elektroinstallation. Ferner können solche Vorrichtungen
auch an elektrischen Geräten fest montiert sein und dienen dann zur Beschaltung
des jeweiligen Geräts mit einer elektrischen Anschlußleitung. Bei dieser Anwendungsform
handelt es sich dann um sogenannte Lötschraubanschlüsse, wobei der Anschluß mit
einer Lötfahne verbunden ist, die aus dem Gehäuse herausragt und am jeweiligen elektrischen
Gerät fest mit dessen Schaltkreisen verbunden ist. Ein besonderer weitläufiger Anwendungsfall
solcher Lötschraubanschlüsse ist durch die Technik der gedruckten Schaltungen gegeben,
bei der Schaltungsplatten gleichfalls mit Anschlußleitungen zu beschalten sind.
Hierbei sind
die Lötschraubanschlüsse meist in größerer Anzahl nebeneinander
am Rande einer Schaltungsplatte montiert, und ihre Lötfahnen oder Lötstifte ragen
durch die Schaltungsplatte wie die Anschlüsse eines Bauelements hindurch, so daß
sie mit den Leiterbahnen der Schaltungsplatte verlötet werden können.
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Die Konstruktion der bekannten Klemmverbindungsvorrichtungen ist allgemein
so ausgeführt, daß entweder die Klemmschraube fest gelagert ist und der mit Gewinde
versehene Anschluß bei Schraubendrehung verschoben wird oder die Schraube durch
ihre Drehung innerhalb des Anschlusses verschoben und dadurch an der Gegenlage zur
Verklemmung von Leiterenden fixiert wird.
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Dabei kommt es wesentlich auf eine ausreichende Gewinde länge für
die Schraubenführung an, um einerseits ausreichende Klemmkräfte zu erzeugen, andererseits
eine genügende Sicherheit gegen Lockerung der Klemmverbindung zu gewährleisten.
Um solche Forderungen zu erfüllen, sind die bekannten Klemmverbindungsvorrichtungen,
abgesehen von der einfachen und für erhöhte Sicherheit unzureichenden Lüsterklemme,
sehr kompliziert aufgebaut und in der Fertigung relativ kostspielig. Hinzu kommt,
daß durch die konstruktiven Lösungen bekannter Art die Größe der Gesamtvorrichtung
einen Raumbedarf verursacht, der insbesondere im Zuge der Miniaturisierung elektrischer
Bauelemente und der damit verbundenen laufenden Verkleinerung elektrischer Geräte
einer Verringerung bedarf. Besonders die Bauhöhe bekannter Vorrichtungen von mindestens
15 mm führt dazu, daß bei der Montage auf Schaltungsplatten die Normhöhe von 12
mm überschritten wird und somit eine enge geschichtete Montage mehrerer Schaltungsplatten
durch die Höhe der Anschlußvorrichtungen auf diesen Wert begrenzt ist.
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Auch die Breite der bekannten Klemmverbindungsvorrichtungen ist für
den Einsatz in kleinsten Einheiten zu groß, wenn berücksichtigt wird, daß beispielsweise
bei gedruckten Schaltungen
ein Rastermaß für die Durchführungsöffnungen
von Lotanschlüssen 5 mm beträgt. Die Gehäuse der bisherigen Vorrichtungen sind zur
Einhaltung dieses Rastermaßes bei benachbarter Anordnung mehrerer Lötschraubanschlüsse
zu groß, so daß bei der Montage auf Schaltungsplatten eine unwirtschaftliche Ausnutzung
des verfügbaren Raumes erfolgt. An sich könnte auch mit kleineren Gehäusen die Forderung
nach ausreichender Isolation einander benachbarter Anschlüsse erfüllt werden, jedoch
konnte bisher eine geeignete Konstruktion, die zu einem insgesamt wesentlich kleineren
Element führt, nicht verwirklicht werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Klemmverbindung
zu schaffen, die bei kleinstmöglichen Außenabmessungen die Beschaltung elektrischer
Geräte mit Anschlußleitungen insbesondere als Lötschraubanschluß ermöglicht, hinsichtlich
der maximalen Gehäusehöhe innerhalb der für moderne Schaltung technik vorgegebenen
Normwerte liegt, möglichst einfach, billig und automatisch gefertigt werden kann
und universell bei Verbindungsaufgaben unterschiedlichster Art einsetzbar ist.
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Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser
Aufgabe erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß der Anschluß Teil eines die ein
Sägengewinde aufweisende Schraube zwischen seinen mit Sägengewindesegmenten versehenen
Schenkeln senkrecht zu seiner die Gegenlage bildenden Basis führenden U-förmigen,
im Gehäuse fest verankerten Anschlußelements ist.
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Bei dieser Lösung der gestellten Aufgabe wird also ein Anschlußelement
verwendet, welches im Gehäuse fest verankert ist, d.h. nicht verschoben werden kann.
Dieses Anschlußelement ist U-förmig ausgeführt, wobei die Basis des U-Profils die
Gegenlage bildet. Die beiden Schenkel des U-Profils sind
jeweils
mit einem Sägengewindesegment versehen und führen zwischen sich die gleichfalls
mit Sagengewinde versehene Schraube. Durch die Verwendung des Sägengewindes wird
einerseits mit relativ wenigen Gewindegängen der Schraube eine einwandfreie Klemmkraft
erreicht, andererseits wird eine Verringerung der Höhe der Gesamtkonstruktion möglich,
die zu einer Höhe weit unterhalb der bisher möglichen Bauhöhen fahrt. Dadurch, daß
das Anschlußelement U-förmig ausgebildet ist, kann der jeweils anzuschließende elektrische
Leiter sehr einfach in eine offene Seite des U-Profils eingeschoben werden, so daß
besondere Öffnungen während der Fertigung des Anschlußelements nicht vorzusehen
sind. Da ferner zur Führung der Schraube kein sie allseitig umgebendes Gewinde vorgesehen
ist, sondern lediglich an zwei gegenüberliegenden Seiten eine Halterung erfolgt,
kann beim Zusammensetzen der Anordnung, welches vorzugsweise auf vollautomatisch
arbeitenden Maschinen erfolgen soll, die Schraube von oben her in das U-förmige
Anschlußelement eingedrückt werden, da dessen Schenkel infolge der gegenseitigen
Einwirkung jeweils zweier Sägengewindesegmente aufeinander leicht nachgeben, solange
das Anschlußelement noch nicht in seinem Gehäuse fixiert ist.
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Bei der Bildung einer Klemmverbindung mit der im Gehäuse fest verankerten
Anordnung ist aber ein Auseinanderdrücken der beiden Schenkel des Anschlußelements
nicht zu befürchten, da eine Eigenart des Sägengewindes im Gegensatz zu anderen
Gewindeprofilen darin besteht, daß beim Festziehen der Schraube lediglich Kräfte
in Schraubenlängsrichtung auftreten, die ja für die hier zu verwirklichende Klemmkraft
in erster Linie erwünscht sind. Würde in Verbindung mit einem U-förinigen Anschlußelement
zur Schraubenführung ein anderes Gewindeprofil verwendet, so könnten die Schenkel
gegebenenfalls beim Festziehen der Schraube auseinandergedrückt werden, so daß die
gewünschte Funktion nicht verwirklicht werden könnte.
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Neben der geringeren Bauhöhe ist aber auch eine wesentliche Verringerung
der Breite der Klemmverbindungsvorrichtung möglich, denn gerade die Verwendung eines
Anschlußelements, welches die Klemmschraube nur an zwei gegenüberliegenden Seiten
führt, macht es möglich, an den beiden dazu rechtwinklig liegenden Seiten eine Verringerung
der Gehäusebreite vorzusehen, denn dort muß kein Gewindeteil zur Schraubenführung
mit einer zur ordnungsgemäßen Funktion vorgegebenen Mindestdicke vorgesehen sein.
Außerdem kann aber durch die neuartige Führung der Klemmschraube auch eine insgesamt
wesentliche Verringerung des Schraubendurchmessers verwirklicht werden, was gleichfalls
zu einer Verringerung der Gesamtbreite der Klemmverbindungsvorrichtung führt.
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Es hat sich gezeigt, daß im Gegensatz zu den bisher üblichen Lötschraubanschlüssen,
deren Mindesthöhe ca. 15 mm beträgt, durch die Erfindung eine Konstruktion mit Gehäuseaußenabmessungen
von 5 7 9 9 mm erreicht werden kann. Dabei kann diese Vorrichtung sehr einfach und
billig gefertigt werden, da sie in ihrer einfachsten Ausführungsform aus lediglich
drei Teilen besteht. Durch die sehr geringe Gehäusebreite von 5 mm können mehrere
Vorrichtungen streifenförmig nebeneinander als Anschlußleisten für gedruckte Schaltungen
verwendet werden, wobei das Rastermaß von 5 mm eingehalten wird. Gleichzeitig ist
aber auch noch eine ausreichende gegenseitige Isolation gewährleistet, denn dafür
ist bekanntlich eine Mindestlänge des Weges für Kriechströme von 4 mm vorgeschrieben.
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Eine Vorrichtung nach der Erfindung kann zweckmäßig derart weiter
ausgebildet sein, daß der Anschluß eine von der Basis des Anschlußelements ausgehende
Lötfahne ist. Dadurch ist es möglich, bei geeigneten Gehäusedurchbrechungen die
Lötfahne, welche auch stiftförmig ausgeführt sein kann, durch einfaches Verbiegen
entweder seitlich oder nach unten aus dem Gehäuse
herauszuführen.
Wie noch gezeigt wird, kann dann eine Vorrichtung verwirklicht werden, die universell
in jeder beliebigen Lage montiert werden kann.
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Eine weitere Ausbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß
das Anschlußelement in das Gehäuse eingeschoben und in diesem durch rastartige Vorsprünge
mittels Rastnuten verankert ist. Da das Gehäuse aus einem isolierenden Material
besteht und zweckmäßig im Spritzgußverfahren hergestellt wird, kann es an seinen
Innenseiten leicht mit den erforderlichen Rastnuten versehen werden. Wenn nun das
Anschlußelement bei seiner Herstellung z.B. in einem Prägevorgang gleichzeitig mit
rastartigen Vorsprüngen versehen wird, so ist eine vollautomatische Montage durch
einfaches Einschieben des Anschlußelements in das Gehäuse möglich, wobei die Schiebebewegung
so lange erfolgt, bis die rastartigen Vorsprünge in ihren Rastnuten verankert sind.
Dadurch wird ein sehr fester Sitz des Anschlußelements im Gehäuse gewährleistet,
und es ist damit gleichzeitig der Vorteil erzielt, daß bei der Montage auf Schaltungsplatten
die durch eine Schaltungsplatte hindurchgeführte und mit dem Anschlußelement unmittelbar
verbundene Lötfahne auch eine zuverlässige Halterung des Gehäuses an der Schaltungsplatte
ermöglicht. Zweckmäßig sind die rastartigen Vorsprünge an den Kanten der Schenkel
des Anschlußelements vorgesehen, weil gerade bei der Ausbildung als U-förmiges Element
an den Kanten des U-Profils bei äußerer Beanspruchung der Vorrichtung keinerlei
seitliche, die Schenkel gegebenenfalls verlagernde Kräfte auftreten.
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Eine weitere Sicherung einer Klemmverbindung wird dadurch möglich,
daß die Klemmschraube nicht selbst als direkt auf einen zu klemmenden Leiter einwirkendes
Element verwendet wird, sondern über ein zwischengefügtes Klemmelement auf den Leiter
einwirkt. Dies verhindert Drehwirkungen des Schraubenendes am Leiterende und kann
insbesondere die Gefahr der Zerstörung sehr feiner Leiterdrähte durch solche
Drehbeanspruchungen
beseitigen. Hierzu kann die Vorrichtung nach der Erfindung derart weiter ausgebildet
sein, daß ein Klemmelement in Form eines U-förmig gebogenen Blechstreifens vorgesehen
ist, der die Schraube an ihren freien Enden umschließt und dessen Enden das geschlitzte
Ende der Schraube teilweise umfassend abgebogen sind. Ein derartiges Klemmelement
kann nur deshalb verwendet werden, weil die Schraube nur an zwei Seiten in Gewindesegmenten
geführt ist. Da die Enden des Blechstreifens das obere Ende der Schraube teilweise
überlappen, ist zuverlässig gewährleistet, daß das Klemmelement nicht nur in Klemmrichtung,
sondern auch in Lösungsrichtung der Schraube einwandfrei mitgeführt wird.
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Wie noch gezeigt wird, kann durch die mit der Erfindung mögliche wesentliche
Verringerung der Gehäusebreite und durch die Einhaltung der vorgeschriebenen Kriechstromwege
bei der Anordnung einander benachbarter Lötschraubanschlüsse eine gegenseitige Halterung
durch seitlich angebrachte Stege bzw.
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Nuten erfolgen, ohne daß damit eine Uberschreitung beispielsweise
der Rasterteilung gedruckter Schaltungen von 5 mm erforderlich wäre. Ferner ist
es möglich, das Gehäuse an seiner Unterseite zusätzlich mit Führungselementen zu
versehen, durch die es insbesondere bei Einzelmontage leicht in ein elektrisches
Gerät auf entsprechende Führungsstege auf geschoben werden kann. Die erfindungsgemäße
Konstruktion ermöglicht diese zusätzlichen Ausbildungen des Gehäuses, ohne daß dadurch
die vorstehend aufgezeigten Vorteile eingeschränkt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung wird
im folgenden an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht einer Vorrichtung nach der Erfindung bei Einzelmontage an einem
elektrischen Gerät, Fig. 2 den Schnitt II-II aus Fig. 1, Fig. 3 den Schnitt III-III
aus Fig. 2 in teilweise gebrochener Darstellung beim Einsatz auf einer Schaltungsplatte
und Fig. 4 die Ansicht mehrerer Vorrichtungen nach der Erfindung bei der Anwendung
auf einer Schaltungsplatte, jedoch in einer Anordnung, bei der die Klemmschrauben
von der Seite her zugänglich sind.
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In Fig. 1 ist eine Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, deren
Gehäuse 10 an einem Gehäuseteil 60 eines elektrischen Geräts montiert ist. Der Gehäuseteil
60 kann beispielsweise ein Teil eines Wicklungsflansches eines Transformators sein,
der mit einem Führungssteg 61 versehen ist. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, kann
das Gehäuse 10 an seinem unteren Ende durch die Ausbildung einer Führungsöffnung
durch Gehäuseteile 1) und 14 auf den Führungssteg 61 aufgeschoben werden. Es ist
ferner eine viereckige Einführungsöffnung 12 im Gehäuse 10 vorgesehen, durch die
hindurch ein elektrischer Anschlußdraht 50 in das Gehäuse 10 eingeführt werden kann.
In Fig. 1 ist dieser Anschlußdraht 50 in der verklemmten Stellung gezeigt, in der
auf ihn von oben her ein Klemmelement 30 einwirkt, welches mit einer Schraube 20
angedrückt ist. An seiner Unterseite ruht der Anschlußdraht 50 auf einer Gegenlage,
die hinter dem Gehäusesteg 1) angeordnet und in Fig. 1 nicht zu erkennen ist. Eine
Lötfahne 43 ist gestrichelt dargestellt und aus dem Gehäuse 10 in Richtung auf die
Zeichenebene hinausgeführt, so daß sie durch eine Wandung 64 des Gehäuseteils 60
bzw. des genannten Wickelkörpers hindurchragen kann. Außerdem ist in Fig. 1 zu erkennen,
daß an der einen Seite des Gehäuses 10 ein Führungssteg 16,
an
der anderen Seite eine Führungsnut 17 zu einem noch zu beschreibenden Zweck vorgesehen
ist.
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In Fig. 2 ist die Vorrichtung nach der Erfindung in dem Schnitt II-II
aus Fig. 1 dargestellt. Der sie haltende Gehäuseteil 60 ist strichpunktiert gezeigt,
um die eigentliche Konstruktion nach der Erfindung besser hervorzuheben.
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Der Querschnitt zeigt, daß das Gehäuse 10 drei Öffnungen 11, 12 und
19 aufweist. Die Einführungsöffnung 12 ist in einer Seitenwand vorgesehen und ermöglicht
die Einführung eines Anschlußdrahtes 50, der mit seinem Leiter 51 bis unter das
Klemmelement 30 geschoben wird, wobei zweckmäßig die Isolation 52 bis in die Einführungsöffnung
12 gelangt, so daß sich auch dadurch eine gewisse Fixierung ihres Außenumfangs ergibt.
Die Öffnung 11 an der Oberseite des Gehäuses 10 dient zur Einführung eines Schraubendrehers,
mit dem die Schlitzschraube 20 an dem Schlitz 21 gedreht wird. Es ist zu erkennen,
daß die Schraube 20 ein Sägengewinde aufweist und in einem Sägengewindesegment 41
eines Anschlußelements 40 geführt ist. In dem in Fig. 2 gezeigten Schnitt ist ein
Schenkel 44 des U-förmig ausgebildeten Anschlußelements 40 hinter der Schraube 20
zu erkennen. Die Schraube 20 selbst ist von dem Klemmelement 30 umgeben, dessen
obere Enden 33 auf der Schraube 20 aufliegen und dessen Basis 31 die eigentliche
Klemmfläche bildet. Das U-förmige Anschlußelement 40 bildet mit seiner Basis 42
die Gegenlage, so daß also zwischen den Elementen 31 und 42 die Verklemmung des
Leiters 51 erfolgt.
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Die Basis 42 des Anschlußelements 40 läuft in eine Lötfahne 43 aus,
die auch als Stift ausgebildet sein kann. Diese Lötfahne 43 ist bei der Anordnung
nach Fig. 2 durch eine Öffnung 63 des die Vorrichtung haltenden Gehäuseteils 60
geführt.
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Wenn es sich beispielsweise hier um den Flansch eines Wicklungsträgers
handelt,
so dient die Lötfahne 43 auf der anderen Seite der Wandung 64 zur Beschaltung mit
einem Wicklungsende.
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In Fig. 2 ist ferner zu erkennen, daß im Bereich der Lötfahne 43 eine
Öffnung 19 in der entsprechenden Seitenwand des Gehäuses 10 vorgesehen ist. Diese
Öffnung 19 steht mit dem insgesamt nach unten hin geöffneten Innenraum des Gehäuses
10 in Verbindung, so daß die Lötfahne 43 rechtwinklig nach unten abgebogen werden
kann. In dieser Lage ist sie gestrichelt als Lötfahne 43' dargestellt.
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Fig. 2 zeigt ferner die Art der Halterung des Gehäuses 10 an dem Führungssteg
61 des Gehäuseteils 60. Die Gehäuseteile 13 und 14 bilden Haltefüße, mit denen das
Gehäuse 10 gemäß der Darstellung nach Fig. 2 von rechts her auf den Führungssteg
61 aufgeschoben ist.
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In Fig. 2 ist ferner zu erkennen, daß das Anschlußelement 40 von unten
her in das Gehäuse 10 eingeschoben ist, bis es mit seinen an den Kanten des Schenkels
44 vorgesehenen rastartigen Vorsprüngen 46 in Rastnuten 15 an der Innenseite des
Gehäuses 10 eingerastet ist. Diese Elemente sind so ausgebildet, daß das Anschlußelement
40 aus dem Gehäuse nicht mehr herausgezogen bzw. -gedrückt werden kann. Gleichartige
Verriegelungselemente sind auch an dem in Fig. 2 nicht erkennbaren anderen Schenkel
des Anschlußelements 40 vorgesehen.
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Die Schraube 20 kann mit dem sie umgebenden Klemmelement 30 in Klemmrichtung
abwärts und in Lösungsrichtung aufwärts gedreht werden, bis sie an die Kante 18
des Gehäuses 10 anschlägt, welche durch die gegenüber dem Schraubendurchmesser kleinere
Einstecköffnung 11 gebildet ist.
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In Fig. 3 ist die Vorrichtung nach der Erfindung in dem Schnitt III-III
aus Fig. 2 dargestellt. Die Anordnung dieser Vorrichtung ist hier aber für den Fall
gezeigt, daß die Lötfahne 43 nach unten abgebogen und durch die Öffnung 71 einer
Schaltungsplatte 70 geführt ist. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß das U-förmige Anschlußelement
40 wie die Schraube 20 ein Sägengewinde 41 aufweist. Es handelt sich dabei lediglich
um Gewindesegmente, die aber eine zuverlässige Halterung der Schraube 20 gewährleisten
und infolge der Ausbildung als Sägengewinde eine solche Klemmwirkung ausüben, daß
im Gegensatz zu bisherigen Anordnungen viel kürzere Schrauben verwendet werden können.
Fig. 3 zeigt einen zwischen dem Klemmelement 30 und der Basis 42 des Anschlußelements
40 verklemmten Anschlußdraht 50. Außerdem sind an dem Schenkel 44 die rastartigen
Vorsprünge 46 gezeigt, die infolge des Teilschnittes des anderen Schenkels 45 an
diesem nicht zu erkennen, jedoch gleichfalls vorhanden sind.
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Fig. 4 zeigt eine Anordnung dreier Vorrichtungen nach der Erfindung,
deren Gehäuse 10 durch die bereits beschriebenen Führungsstege 16 bzw. Führungsnuten
17 miteinander mechanisch verbunden sind. In der Draufsicht dieser Vorrichtungen
sind die jeweilige Einstecköffnung 11 sowie der darin zu erkennende Schlitz 21 der
jeweiligen Schraube 20 gezeigt. Außerdem ist zu erkennen, daß die jeweilige Schraube
20 an ihrer Oberseite die Enden 33 des zugehörigen Klemmelements aufweist. Die Anordnung
nach Fig. 4 zeigt drei Vorrichtungen, die durch einen Schaltungsträger 70 mit ihren
Lötfahnen 43 hindurchgeführt sind. Hier ist aber die Möglichkeit gezeigt, daß die
Lötfahnen 43 seitlich aus den Gehäusen 10 herausgeführt sind und diese gewissermaßen
mit ihren Seitenflächen auf der Schaltungsplatte 70 auf liegen. Dabei werden also
Anschlußdrähte 50 von oben her in die Vorrichtungen
eingeführt.
Werden diese mit der bereits angegebenen möglichen Größe von 5 7 9 mm ausgeführt,
so ergibt die in Fig. 4 gezeigte Anordnung sogar eine Bauhöhe über der Schaltungsplatte
70 von 7 mm.
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Abweichend von der in den Figuren gezeigten Anordnung des Führungssteges
16 und der Führungsnut 17 wäre es auch möglich, diese Elemente nicht in Längsrichtung
der Schraube 20, sondern quer dazu vorzusehen. Es ergäbe sich dann beispielsweise
für die in Fig. 4 gezeigte Anordnung die Möglichkeit, einzelne Vorrichtungen auch
in der fertig montierten Anordnung von der Schaltungsplatte 70 zu entfernen, indem
sie lediglich nach oben abzuziehen wären.