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Beschreibung:
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Die Erfindung betrifft eine Anschluß- oder Verbindungsklemme für elektrische
Leiter mit in einem Isolierstoffkörper angeordneten Leiterdurchstecköffnungen und
einer in dem Isolierstoffkörper fest angeordneten Stromschiene sowie mindestens
einer Klemmfeder zum mechanischen und elektrischen Klemmen mindestens eines elektrischen
Leiters.
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Bei den bekannten Klemmen dieses Typs bildet die Klemmfeder mit der
Stromschiene eine selbsttragende Baueinheit, wobei die Klemmfeder unter einem spitzen
Winkel relativ zur Stromschiene angeordnet ist und den gegen die Stromschiene geklemmten
elektrischen Leiter unter Sperrhakenwirkung in der Klemme festhält. Derartige Klemmen
sind zum Stecken starrer elektrischer Leiter geeignet und - sofern die Klemme vorher
mechanisch geöffnet wird - auch für flexible, feindgähtige Leiter. Sie sind wiederholt
verwendbar, jedoch erfordern sie in jedem-Fall einen abisolierten elektrischen Leiter.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine wiederverwendbare Anschluß- oder
Verbindungsklemme des eingangs definierten Typs zu schaffen, die für alle Leiterarten
im isolierten und/oder abisolierten Zustand geeignet- ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ist gekennzeichnet durch eine in dem Isolierstoffkörper
in Art eines Stößels verschiebbar gelagerte Klemmfeder (nachfolgend Stößelfeder
genannt), die in ihrer vorgeschobenen Position mit mindestens zwei U-förmig zueinander
angeordneten scharfkantigen Klemmschenkeln den elektrischen leiter gabelförmig
übergreift
und kontaktiert und die mit mindestens einem Endstück die Stromschiene kontaktiert,
wobei der elektrische Leiter in einem den Leiter allseitig umschließenden Leiterbett
geführt ist, das beidseitig angrenzend an die Stößelfeder ausgebildet ist.
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Die erfindungsgemäße Lehre, bei bleibender ortsfester Anordnung der
Stromschiene die Klemmfeder nicht mehr ortsfest, sondern in Art eines Stößels verschiebbar
in dem Isolierstoffkörper der Klemme anzuordnen, schafft die Voraussetzung für die
universelle Verwendbarkeit dieses Klemmentyps. Die erfindungsgemäße Stößelfeder
besitzt U-förmig zueinander angeordnete scharfkantige Klemmschenkel, mit denen sie
die Isolierung elektrischer Leiter durchstoßen kann. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung können die Klemmschenkel der Stößelfeder mit definierten Schneidkanten
versehen sein. Unabhängig davon, ob ein isolierter oder abisolierter elektrischer
Leiter vorliegt, wird in jedem Fall durch die Klemmschenkel, die gabelförmig den
elektrischen Leiter übergreifen, ein sicherer Kontakt zu der metallischen Seele
des elektrischen Leiters gewährleistet.
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Gleichzeitig kontaktiert die Stößelfeder mit mindestens einem Endstück
die Stromschiene und stellt so die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen
Leiter und der Stromschiene her.
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Das Endstück der Stößelfeder für das Kontaktieren der Stromschiene
kann in der verschiedensten Weise ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es, das Endstück
ebenfalls mit zwei U-förmig zueinander angeordneten Klemmschenkeln
auszubilden,
die in korrespondierende Schlitze der Stromschiene eingreifen, da durch die federnden
Eigenschaften von Klemmschenkelenden der Stromkontakt am besten gewährleistet ist.
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Für die konstruktive Ausbildung der Stößel feder stehen zwei grundsätzliche
Ausführungsformen zur Wahl. In dem einen Fall ist die Stößelfeder mit Klemmschenkeln
zum Kontaktieren des elektrischen Leiters versehen, die gesondert von dem Endstück
bzw. den Klemmschenkelenden zum Kontakttieren der Stromschiene ausgebildet sind.
Hierdurch ist der Leiterkontakt einerseits und der Stromschienenkontakt andererseits
funktionsmäßig voneinander getrennt. Die einzelnen Funktionen lassen sich gut für
den jeweiligen Kontaktfall optimieren, jedoch ist die getrennte Fertigung der Klemmschenkel
kostenmäßig aufwendiger.
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Bei dem zweiten Fall ist die Stößelfeder mit Klemmschenkeln zum Kontaktieren
des elektrischen Leiters versehen, deren Klemmschenkelenden zugleich auch die Stromschiene
kontaktieren. Die Vorteile dieser Ausführungsform der Erfindung sind einerseits
in der kostengünstigen Fertigung zu sehen und andererseits in der absoluten Maßhaltigkeit
der Stößelfeder auch nach wiederholtem Gebrauch. Oftmals sind die Durchmesser der
zu klemmenden elektrischen Leiter nicht ganz maßhaltig und verformen die Klemmschenkel
der Stößelfeder beim Aufstößeln auf die Leiter etwas stärker. Diese Verformung wird
durch das gleichzeitige Eingreifen der Klemmschenkelenden in die korrespondierenden
Schlitze der Stromschiene korrigiert, wodurch die Stößelfeder bei jedem Klemmvorgang
erneut kalibriert wird und wiederverwendbar bleibt.
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Bei der zuletzt besprochenen Ausführungsform der Erfindung ist es
vorteilhaft, der Stromschiene einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt zu geben,
so daß die Stromschiene mit ihren V-Schenkeln die Klemmschenkelenden der Stößelfeder
zangenartig übergreift. Hierdurch lassen sich insbesondere bei entsprechenden Anlaufschrägen
an den Klemmschenkelenden die Kräfte zum Einstößeln der Stößelfeder verkleinern.
Zugleich verbessert der zangenartige Übergriff den Gegendruck auf die Klemmschenkelenden,
der insbesondere dann von Vorteil sein kann, wenn die Klemmschenkel den Isolierstoffmantel
des elektrischen Leiters durchschneiden müssen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor,
daß in Vorschubrichtung der Stößelfeder die Klemmschenkelenden relativ zu dem Kontakt
der Klemmschenkel mit dem elektrischen Leiter einen voreilenden Kontakt mit der
Stromschiene haben. Durch diese Voreilung wird ein Gegendruck auf die Klemmschenkelenden
bereits zu einem Zeitpunkt ausgeübt, in dem die Klemmschenkel gerade im Begriff
sind, in den Isolierstoffmantel eines isolierten elektrischen Leiters einzuschneiden.
Die Schneidfunktion wird durch die Voreilung begünstigt und die Kräfte zum Einstößeln
der Stößelfeder werden minimiert.
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Die Stößelfeder kann problemlos für die erneute Wiederverz.endung
von dem elektrischen Leiter abgezogen werden, da .dieser in einem allseitig umschließenden
Leiterbett gelehrt ist, das beidseitig angrenzend an die Stößelfeder ausgebildet
ist. Ist dieses Leiterbett allein durch den Isolierstoff des Isolierstoffkörpers
der Klemme gebildet und kontaktiert die Stößelfeder nur in ihrer vorgeschobenen
Position die Stromschiene, dann ist bei zurückgezogener Stößelfeder auch eine eindeutige
Unterbrechnung der
Stromverbindung zwischen elektrischem Leiter
und Stromschiene gewährleistet. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung
kann jedoch das Leiterbett auch zumindest teilweise durch die Stromschiene gebildet
sein. Dies ist besonders bei gedrängten Platzverhältnissen von Vorteil, da dann
der elektrische Leiter unmittelbar an der Stromschiene anliegt und die Bauhöhe der
Klemme verringert werden kann.
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Die erfindungsgemäßen Anschluß- und/oder Verbindungsklemmen können
mit einer Stößelfeder, beispielsweise für eine Anschlußstelle für ein Leiterende
oder für einen durchgeschleiften Leiter1 oder aber mit mehreren Stößelfedern für
eine entsprechende Anzahl von Anschlußstellen ausgebildet sein. Die Betätigung der
Stößelfeder kann indirekt über separate Betätigungselemente erfolgen oder auf direkte
Weise, wie dies bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist,
bei der die Stößelfeder einen aus dem Isolierstoffkörper der~ Klemme vorstehenden
Kopfteil besitzt, der mit Isolierstoff umgeben ist. Vermittels dieses Isolierkopfes
wird die Stößelfeder per Hand oder mit einem Schraubenzieher o.dgl.
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eingestößelt und bei Bedarf wieder herausgezogen. Das Betätigen vermittels
eines Schraubenziehers wird bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung
dadurch erleichtert, daß der Isolierkopf der Stößelfeder eine von oben offene Kopfkerbe
zum Vorschieben und eine hinterschnittene Kerbe oder Tasche zum Zurückziehen der
Stößelfeder besitzt.
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Vorteilhaft ist es, die Stößelfeder in dem Isolierstoffkörper der
Klemme in einem nach außen mit einem offenen
Ende versehenen Kanal
zu führen, da in diesem Fall die Stößelfeder leicht auswechselbar ist. Die erfindungsgemäße
Klemme kann somit durch Auswechseln der Stößelfeder sehr leicht verschiedenen Durchmessern
der elektrischen Leiter angepaßt werden.
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Andererseits kann eine erfindungsgemäße Klemme natürlich auch mit
mehreren Stößelfedern bzw. Klemmstellen versehen sein, von denen jede einem bestimmten
Leiterquerschnitt zugeordnet ist. Alternativ kann auch eine einzelne Stößelfeder
mit mehreren Klemmschenkel-Paaren für unterschiedliche Leiterquerschnitte versehen
sein. In diesem Fall braucht die Stößelfeder nicht ausgewechselt zu werden, wenn
mit ihr unterschiedliche Leiterquerschnitte geklemmt werden sollen.
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Die Klemmschenkel-Paare einer Stößelfeder sind zweckmäßig in der Vorschubebene
der Stößel feder und in Vorschubrichtunghintereinander für zunehmende Leiterquerschnitte
angeordnet. Es ist fertigungstechnisch vorteilhaft, die einzelnen Klemmschenkel-Paare
einer Stößelfeder durch Schlitze in einem Stück Federblech herzustellen, da das
Federverhalten der Klemmschenkel-Paare in einfachster Weise durch die Anordnung
und Formgebung der Schlitze bestimmbar ist.
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Für jede Stößelfeder mit mehreren Klemmschenkel-Paaren können entsprechend
der Anzahl der Klemmschenkel-Paare in Vorschubrichtung der Stößelfeder hintereinander
in dem Isolierstoffgehäuse der Klemme Leiterdurchstecköffnungen für korrespondierende
Leiterquerschnitte angeordnet sein.
Dann werden mit dem Einstößeln
der Stößel feder mehrere Leiter gleichzeitig geklemmt. Das ist nicht für alle Anwendungsfälle
praktikabel.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht daher
vor, daß in dem Isolierstoffgehäuse der Klemme für jede Stößelfeder nur eine Leiterdurchstecköffnung
vorgesehen ist, die für den größten der von der Stößelfeder zu klemmenden Leiterquerschnitt
dimensioniert ist.
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Mit einer Stößelfeder sind dann beispielsweise ein Nennquerschnitt
und die beiden nächstfolgenden kleineren Querschnitte von elektrischen Leitern zu
verklemmen, was den VDE-Richtlinien entsprechen würde. Dabei kann es bei nur einer
Leiterdurchstecköffnung pro Stößelfeder zu keinen Verwechslungen der Zuordnung des
richtigen lleiterfluerschnittes zu der richtigen Leiterdurch.steck(5í-fnun bzw.
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der Klemmschenkel-Paarung der Stönefeder kommen.
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Wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gleichzeitig
vorgesehen, daß der Isolierkopf der Stößelfeder in dem Isolierstoffkörper der Klemme
in unterschiedlichen Vorschubpositionen entsprechend dem jeweils geklemmten Leiterquerschnitt
verrastbar ist, dann ist an dem jeweils aus dem Isolierstoffkörper der Klemme vorstehenden
Teil des Isolierkopfes leicht abzulesen, welcher Leiterquerschnitt de facto verklemmt
worden ist. Wird beispielsweise eine Steuerung mit ein- und demselben Leiterquerschnitt
verdrahtet, dann müssen alle Isolierköpfe der Stößelfedern in gleicher Höhe aus
den Isolierstoffkörpern der Klemmen vorstehen. Eine Fehlverbindung oder ein falscher
Leiterquerschnitt sind dann leicht erkennbar, zumal wenn die entsprechend der Verrastung
unterschiedlich weit
vorstehenden Isolierkopf-Segmente zusätzlich
farblich oder schriftbildlich gekennzeichnet sind.
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Die erfindungsgemäße Anschluß- und/oder Verbindungsklemme ist universell
für alle Anwendungsfälle und alle Leiterarten einsetzbar. Sie kann sowohl für den
Anschluß von Leiterenden als auch ungeschnittenen (durchgeschleiften) I.eitern im
isolierten oder abisolierten Zustand benutzt werden. Sie kann leicht gelöst werden
und bleibt wiederverwendbar und ist nicht nur für massive Leiter, sondern auch für
flexible, feindrähtige Leiter geeignet.
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Für flexible, feindrähtige Leiter sieht eine verbesserte Ausführungsform
der Erfindung vor, daß die Stößelfeder zusätzlich eine Kontaktnadel besitzt, die
sich ausgehend vom Stößelkopf in Vorschubrichtung in den Gabeldurchtritt zwischen
den Klemmschenkeln der Stößelfeder hineinerstreckt.
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Diese Kontaktnadei durchsticht beim Einstößeln den feindrähtigen Leiter
und gewährleistet einen einwandfreien Kontakt. Hervorragende Ergebnisse wurden mit
einer Kontaktnadel erreicht, die quer zur Vorschubrichtung der Stößelfeder sich
erstreckende Verformungen besitzt, z.B.
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in Art einer Schlangenlinie. Hierdurch werden die feindrähtigen Leiter
gegen die Klemmschenkel der Stößelfeder bewegt. Da die in Art einer Schlangenlinie
verformte Kontaktnadel ihren Durchmesser nicht ändert, bleibt es bei beherrschbaren
Kräften beim Einstößeln der Stößelfeder.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt
und einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Reihenklemme, Fig. 3 in perspektivischer
Ansicht eine Ausführungsform einer Stößelfeder, Fig. 4 in perspektivischer Ansicht
»details eins Isolierkopfes einer Stößelfeder, Fig. 5 in perspektivischer Ansicht
eine erfindungsgemäße Anschlußklemme, Fig. 6 bis 8 einen Längs- und einen Querschnitt
sowie die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsklemme, Fig. 9 eine Stößelfeder
für massive und flexible, feindrähtige Leiter, Fig. 10 und 11 eine Stößelfeder für
flexible, feindrähtige Leiter, Fig. 12 einen Querschnitt durch eine Klemme mit V-förmiger
Stromschiene.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestelle Reihenklemme besitzt einen Isolierstoffkörper
13, der in bekannter Weise auf eine Tragschiene 14 aufgerastet ist. In dem Isolierstoffkörper
ist die Stromschiene 15 fest angeordnet.
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Die Reihenklemme besitzt zwei Anschlußstellen, die identisch aufgebaut
sind. Jede Anschlußstelle besteht im wesentlichen aus der Stößelfeder 16, dem Leiterbett
17 und der Stromschiene 15. Wie insbesondere aus Fig. 2 erkennbar, besitzt die Stößelfeder
16 zwei U-förmig zueinander angeordnete scharfkantige Klemmschenkel 18, die gabelförmig
den mit einem Isolierstoffmantel versehenen elektrischen Leiter 19 übergreifen.
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Weiterhin besitzt die Stößelfeder um 900 versetzt zu der Ebene der
Klemmschenkel 18 Endstücke zum Kontaktieren der Stromschiene, wobei diese Endstücke
als Klemmschenkelenden 20 ausgebildet sind. Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform,
bei der die in Fig. 3 dargestellte Stößelfeder Klemmschenkelenden 21 zum Kontaktieren
der Stromschiene besitzt und relativ zur Ebene der Klemmschenkelenden 21 um 900
versetzt zwei Klemmschenkel-Paare 22 bzw. 23 zum Übergreifen und Kontaktieren eines
elektrischen Leiters aufweist. Andere Ausführungsformen der Stößelfeder sind ebenfalls
möglich. Die in Fig. 3 dargestellte Stößelfeder besitzt in ihrem oberen Bereich
Bohrungen 24, die eine einwandfreie Verbindung des geformten Metallteils mit einem
Kopfteil aus Isolierstoff gewährleisten, dessen bevorzugte Ausführungsform in Fig.
4 detailliert dargestellt ist.
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Der Isolierkopf gemäß Fig. 4 besitzt eine von oben offene Kopfkerbe
25 zum Ansetzen eines Schraubenziehers o.dgl.
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beim Einstöneln der Stöflelfeder, sowie seitliche Taschen 26, in die
der Schraubenzieher zum Zurückziehen bzw. Heraushebeln der Stößelfeder aus dem Isolierstoffkörper
der Klemme eingesteckt werden kann.
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Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Stößelfeder 16 besitzt einen
Kopfteil, der mit einem Rastwulst 27 in einer oberen Kerbe 28 oder einer unteren
Kerbe 29 verrastbar ist. Bei Verrastung in der oberen Kerbe ist die Klemmstelle
geöffnet und der Leiter 19 kann in die Leiterdurchstecköffnung 30 eingeführt werden.
Er wird bis zu seiner Endlage in seinem Leiterbett 17 vorgeschoben, das ihn allseitig
umschließt und beidseitig angrenzend an die Stößelfeder 16 ausgebildet ist.
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Bei Verrastung des Randwulstes 27 in der unteren Kerbe 29 ist die
Stößelfeder 16 so weit eingestönelt, daß die beiden U-förmig zueinander angeordneten
scharfkantigen Klemmschenkel 18 den elektrischen Leiter 19 gabelförmig übergriffen
und die metallische Leiterseele kontaktiert haben, nachdem sie vorher den Isolierstoffmantel
des Leiters 19 durchtrennt haben. Die metallische Leiterseele des Leiters 19 befindet
sich dann eingeklemmt in dem oberen schmalen Gabeldurchtritt zwischen den Klemmschenkeln
18. In dieser Vorschubposition der Stößelfeder haben ihre Klemmschenkelenden 20
die Stromschiene 15 kontaktiert.
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Das Einstößeln der Stößelfeder 16 kann ggf. per Finderdruck erfolgen
(vergl. Fig. 1, links oben), da die Stößelfeder durch den Isolierkopf (vergl. Fig.
4) berührungsgeschützt ist. Zum Lösen der Verbindungsklemme braucht lediglich die
Stößelfeder zurückgezogen zu werden, wozu zweckmäßig ein Schraubenzieher in die
Tasche 26 des Isolierkopfes der Stößelfeder eingeführt wird. Der elektrische Leiter
19 kann dann aus der Klemme herausgezogen werden und diese ist erneut verwendbar.
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Fig. 5 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Anschlußklemme gemäß
der Erfindung, bei der mehrere Anschlußstellen beispielsweise für unterschiedliche
Leiterquerschnitte vorhanden sind. Die einzelnen Anschlußstellen sind jeweils an
dem Isolierkopf 31 der Stößelfeder sowie einer Leitereinstecköffnung 32 erkennbar.
Alle Anschlußstellen besitzen eine gemeinsame Stromschiene (nicht dargestellt).
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Die in den Fig. 6 bis 8 dargestellte Verbindungsklemme besitzt ebenfalls
wieder zwei gleich aufgebaute Klemmstellen, die jeweils durch die Stößelfeder 33,
das den elektrischen Leiter 34 allseitig umschließende und beidseitig angrenzend
an die Stößelfeder ausgebildete Leiterbett 35 sowie die Stromschiene 36 gebildet
ist.
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Die bei dieser Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindungsklemme
zur Anwendung kommende Stößel feder ist in Fig. 9 im Detail dargestellt. Sie besitzt
drei Klemmschenkel-Paare 37, 38 und 39, die in der Vorschubebene der Stößel feder
und in Vorschubrichtung hintereinander für zunehmende Leiterquerschnitte angeordnet
sind. Eine genaue Abstimmung der Kraftkennlinien der einzelnen Klemmschenkel-Paare
wird durch die Anordnung und Ausbildung der Schlitze 40, 41 erreicht. Alle K1mschenkel-Paare
37 bis 39 sind aus einem Stück Federblech herausgearbeitet und lassen sich dadurch
kostengünstig herstellen.
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Mit dem Metallteil (Fig. 9) der Stößelfeder ist ein Isolieropf fest
verbunden, der aus den Fig. 6 bis 8 im einzelnen erkennbar ist. Der Isolierkopf
besitzt entsprechend
der Anzahl der Klemmschenkel-Paare Rastwulste
42, 43 und 44 vermittels der die Stößelfeder in drei unterschiedlichen Vorschubpositionen
entsprechend dem jeweils geklemmten Leiterquerschnitt verrastbar ist.
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Bei der Darstellung gemäß Fig. 8 ist mittels der Stößelfeder der größte
mögliche Leiterquerschnitt, d.h. der Nennquerschnitt verklemmt. Dementsprechend
steht der Isolierkopf der Stößelfeder in der obersten Vorschubposition, wie dies
Fig. 7 erkennen läßt, aus der abzulesen ist, daß mittels dieser Klemmstelle beispielsweise
der Leiterquerschnitt 4D verklemmt ist.
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Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Stößelfeder, die wiederum vergleichbar
mit Fig. 9 drei Klemmschenkel-Paare 45, 46, 47 besitzt. Das Besondere an dieser
Stößelfeder ist die zusätzliche Anordnung einer Kontaktnadel 48, die sich ausgehend
von dem Stößelkopf in Vorschubrichtung in den Gabeldurchtritt zwischen die Klnmmschenkel-Paare
hineinerstreckt. Diese Kontaktnadel ist in Art einer Schlangenlinie verformt und
dient zur besseren Kontaktierung eines geklemmten, flexiblen, feindrähtigen Leiters.
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Fig. 12 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anschluß- oder Verbindungsklemme, bei der die Stromschiene 49 einen im wesentlichen
V-förmigen Querschnitt besitzt und mit ihren V-Schenkeln die Klemmschenkelenden
50 der Stößelfeder zangenartig übergreift. Das Leiterbett für den isolierten elektrischen
Leiter 51 ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung zumindest teilweise durch
die Stromschiene 49 gebildet. Der restliche
Teil 52 des den Leiter
allseitig umschließenden Leiterbettes wird durch den Isolierstoffkörper der Klemme
gebildet.
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Erkennbar ist, daß die Klemmschenkel 50 der Stößelfeder beim Vorschieben
durch einen Schlitz in der Stromschiene 49 hindurchtreten, der durch Ausstanzen
und Herausklappen von zwei Metallzungen 53 aus der Stromschiene 49 gebildet ist.
Diese Metallzungen führen und kalibrieren die Klemmschenkel 50 der Stößelfeder und
dienen zugleich als Stützlager für die feste Anordnung der Stromschiene 49 in dem
Isolierstoffkörper 54. In der vorgeschobenenen Position der Stößelfeder ist die
metallische Seele des Leiters 51 von dem Isolierstoffmantel befreit und befindet
sich zwischen und in gutem Kontakt mit den Klemmschenkeln 50 der Stößelfeder.
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