EP2033266B1

EP2033266B1 - Leiteranschlussklemme

Info

Publication number: EP2033266B1
Application number: EP07718493A
Authority: EP
Inventors: Robert Ehrlich; Thomas Irsigler; Martin Danninger
Original assignee: PC Electric GmbH
Current assignee: PC Electric GmbH
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: AT9304U1; WO2007143767A1; EP2033266A1; NO20090096L; NO339188B1; DK2033266T3; PL2033266T3; CN101467308A; CN101467308B; ATE545970T1

Abstract

Leiteranschlussklemme mit einem stift- oder buchsenartigen Kontaktteil (1) mit einer Leitereinführungsöffnung (2) für einen elektrischen Leiter (5) und einer quer dazu verlaufenden, diese schneidende Klemmöffnung (3), sowie einem darin beweglichen Klemmelement (4), welches wahlweise in eine Klemmstellung, in welcher der elektrische Leiter (5) in der Leitereinführungsöffnung (4) geklemmt wird und in eine Freigabestellung, in welcher der elektrische Leiter (5) in der Leitereinführungsöffnung (2) verschiebbar ist, bewegbar ist. Erfindungsgemäß ist die Anordnung eines Betätigungselementes (6) für das Klemmelement (4) vorgesehen, welches in der Klemmstellung und/oder Freigabe Stellung des Klemmelementes (4) arretierbar ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leiteranschlussklemme mit einem stift- oder buchsenartigen Kontaktteil, der einen Klemmabschnitt aufweist, mit einer Leitereinführungsöffnung für einen elektrischen Leiter und einer quer dazu verlaufenden, diese schneidende Klemmöffnung, sowie einem darin beweglichen Klemmelement, welches wahlweise in eine Klemmstellung, in welcher der elektrische Leiter in der Leitereinführungsöffnung geklemmt wird und in eine Freigabestellung, in welcher der elektrische Leiter in der Leitereinführungsöffnung verschiebbar ist, bewegbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine elektrische Steckvorrichtung zur Aufnahme zumindest einer Leiteranschlussklemme gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

STAND DER TECHNIK

Bei solchen Leiteranschlussklemmen handelt es sich um so genannte schraublose Leiteranschlussklemmen. Deren Haupteinsatzgebiet sind elektrische Steckvorrichtungen, deren Kontaktteile in bekannter Weise stift- oder buchsenartig ausgebildet sind. Bei Einsatz solcher schraubloser Leiteranschlussklemmen ist es nicht mehr erforderlich, den elektrischen Leiter mittels einer Schraube zu fixieren. Anstelle der Schraube kommen eine vorgespannte Feder oder ein Hebelmechanismus zum Einsatz, welche die zur Fixierung des elektrischen Leiters erforderliche Klemmkraft aufbringen.
Eine solche Leiteranschlussklemme ist bereits aus der US 2 539 333 bekannt. Durch axiales Verschieben einer am Kontaktteil angeordneten Hülse kann das den elektrischen Leiter klemmende Klemmelement in der Klemmöffnung in eine Freigabestellung gebracht werden, um den elektrischen Leiter in den Kontaktteil einführen zu können. Danach wird die Hülse wieder in Ihre Ausgangsstellung bewegt, wodurch das Klemmelement in der Klemmöffnung wieder in seine Klemmstellung bewegt wird, wodurch der elektrische Leiter gegen das Kontaktteil geklemmt wird.
Als nachteilig bei dieser bekannten schraublosen Kabelklemme hat sich jedoch die Tatsache erwiesen, dass das Klemmelement in seiner Freigabestellung nicht arretiert werden kann. Dadurch ist das Einführen eines elektrischen Leiters in den Kontaktteil stets umständlich, da mit einer Hand das Klemmelement in seiner Freigabestellung gehalten werden muss und somit nur mehr eine Hand für das Einführen des elektrischen Leiters zur Verfügung steht.
Des weiteren kann durch den Umstand, dass ein unbeabsichtigtes Kontaktieren der Hülse im Zuge von Montage- oder Wartungsarbeiten keinen signifikanten Widerstand bzw. keinen spürbaren Druckpunkt hervorruft, ein unerwünschtes Lösen des elektrischen Leiters aus der Leiteranschlussklemme ermöglicht.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu verhindern und eine Leiteranschlussklemme zu schaffen, welche eine Arretierung des Klemmelementes in der Klemmöffnung zumindest in seiner Freigabestellung ermöglicht.
Mit der vorliegenden Erfindung soll außerdem eine Leiteranschlussklemme bereitgestellt werden, welche einen zuverlässigen Halt des in der Leitereinführungsöffnung geklemmten Leiters bei gleichzeitiger Sicherheit gegen Manipulation bzw. ein unbeabsichtigtes Freigeben des Leiters aus seiner geklemmten Position gewährleistet.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung eine elektrische Steckvorrichtung zu schaffen, welche eine vereinfachte und zuverlässige Montagemöglichkeit von elektrischen Leitern gewährt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß werden diese Ziele durch eine Leiteranschlussklemme mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und eine elektrische Steckvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 erreicht. Eine gattungsgemäße Leiteranschlussklemme umfasst einen stift- oder buchsenartigen Kontaktteil, welcher eine Leitereinführungsöffnung für einen elektrischen Leiter und eine quer dazu verlaufende, diese schneidende Klemmöffnung aufweist. In dieser Klemmöffnung ist ein bewegliches Klemmelement gehalten, welches wahlweise in eine Klemmstellung, in welcher der elektrische Leiter in der Leitereinführungsöffnung geklemmt wird und in eine Freigabestellung, in welcher der elektrische Leiter in der Leitereinführungsöffnung verschiebbar ist, bewegbar ist.
Erfindungsgemäß ist der Einsatz eines Betätigungselementes für das Klemmelement vorgesehen, welches in der Klemmstellung und/oder Freigabestellung des Klemmelementes arretierbar ist. Auf diese Weise wird eine einfach zu betätigende Leiteranschlussklemme bereitgestellt, welche einen zuverlässigen Halt des in der Leitereinführungsöffnung geklemmten Leiters bei gleichzeitiger Sicherheit gegen Manipulation bzw. ein unbeabsichtigtes Freigeben des Leiters aus seiner geklemmten Position gewährleistet. Die Klemmstellung und die Freigabestellung des Klemmelementes sind durch die arretierende Funktion des Betätigungselementes jeweils eindeutig definiert, sodass ein ungewolltes Betätigen des Betätigungselementes zufolge des hierbei zu überwindenden, deutlich spürbaren Widerstandes vermieden wird.
Hierbei ist es nicht mehr notwendig, die Klemmöffnung, in welcher sich das Klemmelement bewegt, mit einem eigenen Arretierabschnitt zum Einrasten des Klemmelementes in seiner Klemmstellung auszustatten.
Weiterhin entfällt ein manuelles Vorgespannthalten des Betätigungselementes während des Einführens des Leiters in die Leitereinführungsöffnung, da die erfindungsgemäße Leiteranschlussklemme bereits in arretierter Freigabestellung des Klemmelementes in Einsatz gebracht bzw. in solcher Präparation ab Werk ausgeliefert werden kann. Dem Benutzer der erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemme wird somit ein vereinfachtes Arbeiten und Installieren ermöglicht.
Um die Klemmkraft, welche mittels des Klemmelementes in der Klemmstellung auf den in die Leitereinführungsöffnung eingeführten Leiter ausgeübt wird, zu verstärken und eine sichere Klemmung desselben zu gewährleisten, ist es vorgesehen, dass das Klemmelement mittels eines Federelementes in Richtung der Klemmstellung des Klemmelementes, also entgegen dessen Freigabestellung vorgespannt ist.
Außerdem ist das Betätigungselement am Klemmelement oder am Kontaktteil, vorzugsweise am Klemmabschnitt, beweglich gelagert. Auf diese Weise kann mindestens ein Klemmsegment des Betätigungselementes bei Betätigung des Betätigungselementes in seine das Klemmelement jeweils in der Klemmstellung und/oder in der Freigabestellung arretierende Position verschwenkt werden. Solcherart wird im Betätigungsfalle des Betätigungselementes eine Hebelwirkung um die Achse des Klemmelementes oder um die Achse eines am Kontaktteil angeordneten Lagerelementes realisiert, welche einen wirkungsvollen Kraftangriff am Betätigungselement ermöglicht.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 2 ist dabei vorgesehen, dass das mindestens eine Klemmsegment am Kontaktteil arretierbar ist bzw. gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 3 an einem externen Rastabschnitt, vorzugsweise an mindestens einer Rastnoppe.
Obwohl die erfindungsgemäße Funktionsweise der Leiteranschlussklemme auch durch Vorsehung eines einzigen Klemmsegmentes am Betätigungselement verwirklicht werden kann, beispielsweise durch Anordnung eines Betätigungselementes in einem mittig geschlitzten Kontaktabschnitt oder durch Anordnung des Betätigungselementes lediglich an einer Seite des Kontaktabschnittes, so ist es in einer bevorzugten Ausführungsvariante gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 vorgesehen, dass das Betätigungselement den vorzugsweise zylindrischen Querschnitt des Klemmabschnittes zumindest abschnittsweise umgreift und zwei Klemmsegmente vorgesehen sind, deren lichter Abstand in der Klemmstellung und in der Freigabestellung des Klemmelementes kleiner ist als der Außendurchmesser des Klemmabschnittes. Dadurch ist bedingt, dass sich das Betätigungselement während seiner Bewegung von der Freigabestellung in die Klemmstellung oder umgekehrt elastisch verformt bzw. sich der lichte Abstand der zwei Klemmsegmente kurzfristig erweitert, um dann in der jeweils arretierenden Position des Betätigungselementes wieder seine ursprüngliche Form und Größe anzunehmen und das Betätigungselement somit sicher in dieser Position zu fixieren, bis eine erneute Krafteinleitung bzw. Betätigung des Betätigungselementes erfolgt. In dieser Anordnung ragen die beiden Endbereiche des Klemmelementes vorzugsweise aus der Klemmöffnung heraus und werden von zwei korrespondierenden Ausnehmungen im Betätigungselement aufgenommen.
Falls der Klemmabschnitt keinen zylindrischen Querschnitt aufweist, sondern beispielsweise einen ovalen oder polygonförmigen Querschnitt, so ist es jeweils das größte zu überwindende bzw. das relativ zur Drehachse des Betätigungselementes betrachtet relevante Außenmaß dieses Klemmabschnitt-Querschnitts, welches größer sein muss als der lichte Abstand der zwei Klemmsegmente.
Um eine weitere Verbesserung der arretierenden Funktion des Betätigungselementes zu erzielen, ist es gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 möglich, dass die dem Klemmabschnitt zugewandten Kontaktflächen des Betätigungselementes bzw. der Klemmsegmente jeweils zumindest abschnittsweise der Außenkontur des Klemmabschnittes entsprechen. Hierbei ist es gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6 vorgesehen, dass definierte Kontaktflächen der Klemmsegmente die Außenkontur des Klemmabschnittes während der Freigabestellung des Klemmelementes annähernd kongruent kontaktieren, während andere definierte Kontaktflächen die Außenkontur des Klemmabschnittes während der Klemmstellung des Klemmelementes annähernd kongruent kontaktieren. Auf diese Weise wird jeweils ein fester Sitz des Betätigungselementes in seinen arretierenden Positionen erzielt.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 erstreckt sich die Klemmöffnung in einer Seitenansicht des Kontaktteils geneigt zur Längsachse des Kontaktteils, vorzugsweise um einen Winkel β zwischen 30° und 60° geneigt. Dadurch bewirkt die axiale wirkende Kraft des Federelementes eine Bewegung des Klemmelementes sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bezogen auf den Kontaktteil. Gleichzeitig bewirkt diese Neigung eine Verschränkung von Leitereinführungsöffnung und Klemmöffnung, wodurch die Klemmkraft, welche den elektrischen Leiter in der Leitereinführungsöffnung halten soll, optimiert werden kann, dh. bei gleicher durch das Federelement zur Verfügung gestellten Klemmkraft kann die tatsächlich vom Klemmelement auf den elektrischen Leiter ausgeübte Klemmkraft je nach Neigung der Klemmöffnung verstärkt oder verringert werden.
Um die während einer Betätigung des Betätigungselementes auftretende elastische Verformung des Betätigungselementes zufolge der Überwindung des Außendurchmessers bzw. des relevanten Außenmaßes des Klemmabschnittes des Kontaktteils durch die Klemmsegmente während der Bewegung des Betätigungselementes in eine seiner arretierenden Positionen problemlos und ohne Materialversprödung zu bewältigen, ist das Betätigungselement gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 aus Kunststoff, vorzugsweise Polycarbonat gefertigt. Aufgrund des hohen Elastizitätsmoduls dieser Werkstoffe wird ein frühzeitiger Materialverschleiß im Falle oftmaliger Betätigung des Betätigungselementes vermieden.
Während Betätigungselement und Leiteranschlussklemme so dimensioniert sein können, dass das Betätigungselement manuell in seine arretierten Stellungen bringbar ist, kann es auch wünschenswert sein, beispielsweise zwecks Vermeidung eines unbeabsichtigten Freigebens des elektrischen Leiters aus der Leitereinführungsöffnung, dass die Bewegung des Betätigungselementes in bzw. aus seinen jeweiligen arretierten Positionen mittels bloßem manuellen Krafteinsatz nur schwer oder gar nicht möglich ist, sondern der Einsatz eines externen Werkzeugs wie etwa eines Schraubendrehers zur Druckausübung erforderlich ist. Hierbei weist das Betätigungselement zufolge der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 9 einen Betätigungsschlitz zur Aufnahme bzw. zum Ansatz eines externen Werkzeugs auf, mittels welchem das Betätigungselement in seine das Klemmelement in der Freigabestellung arretierende Position bringbar ist. Der Betätigungsschlitz verläuft mit seiner Längserstreckung vorzugsweise parallel zur Drehachse des Betätigungselementes bzw. erstreckt sich in der das Klemmelement in der Klemmstellung arretierenden Position des Betätigungselementes mit einem parallel zur Längsachse des Kontaktteils verlaufenden Durchbruch durch das Betätigungselement.
Um einen sicheren Halt des geklemmten elektrischen Leiters zwischen der Innenwandung des Klemmabschnittes und dem Klemmelement zu gewährleisten, ist das Klemmelement gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 10 an einem den elektrischen Leiter klemmenden Bauteilabschnitt mit einer Profilierung bzw. einer Rändelung versehen. Diese Profilierung bzw. Rändelung erweist sich insbesondere dann vorteilhaft, wenn am geklemmten elektrischen Leiter angezogen wird, da in diesem Fall das Klemmelement abzurollen beginnt und ein sich mit dem elektrischen Leiter verzahnt, wodurch die Klemmwirkung erhöht wird.
Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 sind mehrere der erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemmen in einem vorzugsweise mehrteilig aufgebauten Gehäuse angeordnet, wobei gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 12 innerhalb des Gehäuses eine Montageplatte vorgesehen ist, welche Montageöffnungen aufweist, die mit Rastkanten versehen sind, die mit entsprechenden auf den Leiteranschlussklemmen angeordneten Rastnuten zusammenarbeiten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung, wie in Anspruch 13, beschrieben ist die Montageplatte mit dem Gehäuse einstückig gefertigt und bildet einen integralen Bestandteil desselben.
Sind die erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemmen als stiftförmig ausgebildet spricht man auch von einem Stecker, sind sie buchsenförmig ausgebildet spricht man von einer Kupplung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung sind innerhalb des Gehäuses Aufnahmeschächte für die Leiteranschlussklemmen vorgesehen, wodurch einerseits deren Montage im Gehäuse erleichtert wird und andererseits auch eine Isolierung der Leiteranschlussklemmen untereinander erzielt wird.
In einer zusätzlichen Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aufnahmeschächte im Bereich der Betätigungselemente der jeweils zugeordneten Leiteranschlussklemme mit einem Rastabschnitt vorzugsweise Rastnoppen versehen sind, die zum Eingreifen in an den Betätigungselementen angeordnete Ausnehmungen vorgesehen sind. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsvariante erfolgt die Arretierung des Betätigungselementes daher nicht über den Umfang des Klemmabschnittes der Leiteranschlussklemme sondern durch Verrastung mit dem Gehäuse der elektrischen Steckvorrichtung.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt:

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig.1: ein Kontaktteil einer erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemme in Schrägansicht
Fig.2: ein auf das Kontaktteil aufsetzbares erfindungsgemäßes Betätigungselement in Schrägansicht
Fig.3: eine erfindungsgemäße Leiteranschlussklemme in Freigabestellung
Fig.4: eine erfindungsgemäße Leiteranschlussklemme in Klemmstellung
Fig.5: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemme gemäß Fig.4 (Klemmstellung)
Fig.6: eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemme gemäß Fig.3 (Freigabestellung)
Fig.7: eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemme gemäß Fig.5 (Klemmstellung)
Fig.8: eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemme gemäß Fig.6 (Freigabestellung)
Fig.9: eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckvorrichtung
Fig.10: eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckvorrichtung entlang Linie A-A aus Fig.9
Fig.11: ein auf das Kontaktteil aufsetzbares erfindungsgemäßes Betätigungselement in Schrägansicht
Fig.12: eine erfindungsgemäße Leiteranschlussklemme in Klemmstellung
Fig.13: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße elektrische Steckvorrichtung
Fig.14: eine Detailansicht aus Fig.13
Fig.15: eine Detailansicht aus Fig.16
Fig.16: eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße elektrische Steckvorrichtung

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig.1 zeigt eine Leiteranschlussklemme mit einem Kontaktteil 1, der in diesem Ausführungsbeispiel in stiftartiger Form ausgeführt ist, jedoch genauso gut buchsenförmig ausgeführt sein kann, je nachdem ob die so aufgebaute elektrische Steckvorrichtung als Stecker oder Kupplung zum Einsatz kommen soll. In seinem gemäß Fig.1 linken Endbereich des Kontaktteils 1 befindet sich ein zylindrischer Klemmabschnitt 10, der durch einen Absatz 11 und eine Rastnut 27 begrenzt ist und eine Leitereinführungsöffnung 2 aufweist.
Die Achse der Leitereinführungsöffnung 2 kann parallel oder geneigt zur Längsachse 17 des Kontaktteils 1 verlaufen und ist vorzugsweise exzentrisch zu dieser angeordnet.
Der Klemmabschnitt 10 weist des weiteren eine Klemmöffnung 3 auf, welche den Klemmabschnitt 10 quer, vorzugsweise senkrecht zu dessen Achse bzw. zur Achse 17 des Kontaktteils 1 durchdringt. Die Klemmöffnung 3 ist in Bezug zur Längsachse 17 des Kontaktteils 1 schräg geneigt, wobei der Winkel β (siehe auch Seitenansicht des Kontaktteils 1 gemäß Fig.6) zwischen der Achse 25 der Klemmöffnung 3 und der Längsachse 17 des Kontaktteils 1 vorzugsweise zwischen 30° und 60° beträgt.
In der Klemmöffnung 3 ist ein Klemmelement 4, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel stift- oder bolzenförmig ausgeführt ist, verschiebbar angeordnet. Das Klemmelement 4 ist wahlweise in eine Klemmstellung, in welcher ein elektrischer Leiter 5 in der Leitereinführungsöffnung 2 geklemmt wird und in eine Freigabestellung, in welcher der elektrische Leiter 5 in der Leitereinführungsöffnung 2 verschiebbar ist, bewegbar.
Um einen sicheren Halt des zwischen der Innenwandung des Klemmabschnittes 10 und dem Klemmelement 4 zu klemmenden elektrischen Leiter 5 zu gewährleisten, weist das in Fig.2 und Fig.11 näher ersichtliche Klemmelement 4 an einem den elektrischen Leiter 5 klemmenden Bauteilabschnitt 4b eine Rändelung 18 auf.
Die Länge des Klemmelementes 4 überschreitet die Tiefe der Klemmöffnung 3, so dass beidseitig der Klemmöffnung 3 jeweils Endabschnitte des Klemmelementes 4 aus der Klemmöffnung 3 herausragen. Zur Sicherung des Klemmelementes 4 ist zumindest einer der beiden Endabschnitte als zylindrischer Kopfteil 4a ausgeführt, dessen Durchmesser größer ist als die Breite der Klemmöffnung 3.
Des weiteren ist ein Federelement 9 zwischen dem Absatz 11 und dem Klemmelement 4 vorgespannt gelagert und drückt das Klemmelement 4 an dessen aus der Klemmöffnung 3 herausragenden Endabschnitten, dem schrägen Verlauf der Klemmöffnung 3 folgend, nach oben, in Richtung Eintrittsöffnung der Leitereinführungsöffnung 2. Diese bereits die Klemmstellung des Klemmelementes 4 bezeichnende Position ist in der Darstellung gemäß Fig.1 abgebildet.
Soll der zu montierende elektrische Leiter 5 in Einführrichtung 23 in die Leitereinführungsöffnung 2 eingesetzt werden, so muss das Klemmelement 4 zunächst entgegen der durch das Federelement 9 ausgeübten Federkraft in seine in Fig.6 dargestellte Freigabestellung gebracht werden.
Um eine solche Bewegung des Klemmelementes 4 in seine Freigabestellung oder wieder zurück in seine Klemmstellung zu vollziehen und in diesen beiden Stellungen zu arretieren, ist die Anordnung eines in Fig.2 abgebildeten erfindungsgemäßen Betätigungselementes 6 vorgesehen.
Dieses ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel annähernd U-förmig bzw. helmförmig ausgebildet und weist einen den Klemmabschnitt 10 teilweise ummantelnden Abschnitt 8 samt zwei Seitenschenkel 6a,6b auf, welche jeweils mit einer länglichen Ausnehmung 19 zur Aufnahme der Endabschnitte des Klemmelementes 4 versehen sind. Die Endabschnitte des Klemmelementes 4 sind hierbei in den Ausnehmungen 19 drehbar und verschieblich gelagert, wobei diese im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Durchbrüche ausgebildet sind, jedoch genauso gut sacklochartig ausgebildet sein können. Im letzteren Fall erübrigt sich die Ausbildung eines zylindrischen Kopfteils 4a.
Die Seitenschenkel 6a,6b weisen erfindungsgemäß Klemmsegmente 7a,7b auf, welche jeweils dem Klemmabschnitt 10 des Kontaktteils 1 zugewandt sind.
In den Figuren 3 und 4 ist bereits ein Zusammenbau der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Bauteile der erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemme dargestellt, wobei Fig.3 eine in ihrer Funktionsweise gleich unten beschriebene Arretierung des Betätigungselementes 6 in der Freigabestellung des Klemmelementes 4 zeigt, während Fig.4 eine Arretierung des Betätigungselementes 6 in der Klemmstellung des Klemmelementes 4 zeigt. Hierbei ist erkennbar, wie das Betätigungselement 6 um die Drehachse 13 (entspricht der Längsachse des Klemmelementes 4) des seinerseits in der Klemmöffnung 3 und den Ausnehmungen 19 beweglich gehaltenen Klemmelementes 4 verschwenkbar ist.
Die erfindungsgemäße Leiteranschlussklemme kann ab Werk in der in Fig.3 dargestellten Freigabestellung des Klemmelementes 4, also in einer für die Aufnahme eines elektrischen Leiters 5 bereiten Adjustierung ausgeliefert werden. Nach Einführen des (nicht dargestellten) elektrischen Leiters 5 in die Leitereinführungsöffnung 2 kann das Betätigungselement 6 auf einfache Weise mittels manueller Kraftanwendung in Richtung einer ersten Betätigungsrichtung 20 in seine in Fig.4 dargestellte, das Klemmelement 4 in seiner Klemmstellung arretierende Position gebracht werden, wobei an den Seitenschenkeln 6a,6b des Betätigungselementes 6 jeweils Noppen 16 angeordnet sind, um einen manuellen Kraftangriff zu ermöglichen. Diese Bewegung des Betätigungselementes 6 bzw. das Gleiten des Klemmelementes 4 in seine den elektrischen Leiter 5 klemmende Stellung wird hierbei durch die vom Federelement 9 in axialer Richtung des Kontaktteils 1 ausgeübte Spannkraft unterstützt.
Um das Betätigungselement 6 aus dieser das Klemmelement 4 in seiner Klemmstellung arretierenden Position wieder in die das Klemmelement 4 in seiner Freigabestellung arretierenden Position gemäß Fig.3 zu befördern, ist an einem die beiden Seitenschenkel 6a und 6b des Betätigungselementes 6 verbindenden Stegelement 22 ein Betätigungsschlitz 12 zum Ansatz eines externen Werkzeugs wie etwa eines Schraubendrehers vorgesehen, mittels welchem die zur Betätigung erforderliche Kraftausübung ohne Anstrengung vollzogen werden kann. Der Betätigungsschlitz 12 verläuft mit seiner Längserstreckung parallel zur Drehachse 13 des Betätigungselementes 6/des Klemmelementes 4 bzw. erstreckt sich in der das Klemmelement 4 in der Klemmstellung arretierenden Position des Betätigungselementes 6 (Fig.4) mit einem parallel zur Längsachse 17 des Kontaktteils 1 verlaufenden Durchbruch durch das Stegelement 22.
Da zur Beförderung des Betätigungselementes 6 aus seiner das Klemmelement 4 in der Klemmstellung arretierenden Position in seine das Klemmelement 4 in der Freigabestellung arretierenden Position einerseits der Widerstand des Federelementes 9 überwunden werden muss und andererseits der weiter unten näher beschriebene Arretierungsmechanismus kann auf dieser Art und Weise ein Freigeben des elektrischen Leiters 5 aus der Leitereinführungsöffnung 2 durch ein unbeabsichtigtes Kontaktieren des Betätigungselementes 6 im Zuge von Wartungs- oder Montagearbeiten verhindert werden.
Bei entsprechender Dimensionierung des Arretierungsmechanismus bzw. der Federkonstante kann aber auf den Einsatz eines externen Werkzeuges und somit auch auf den Betätigungsschlitz verzichtet werden.
Fig.5 zeigt eine Seitenansicht der (den elektrischen Leiter 5 klemmenden) Leiteranschlussklemme gemäß Fig.4, während Fig.6 eine Seitenansicht der (den elektrischen Leiter 5 freigebenden) Leiteranschlussklemme gemäß Fig.3 zeigt. In diesen Ansichten ist insbesondere ersichtlich, wie das Klemmelement 4 längs der Klemmöffnungsachse 25 wahlweise in eine Freigabestellung (Fig.6) oder in eine Klemmstellung (Fig.5) bewegbar ist, wo es erfindungsgemäß mittels des Betätigungselementes 6 arretiert wird. Die Position des Klemmelementes 4 in der Klemmöffnung 3 und somit auch in der Ausnehmung 19 in der Klemmstellung richtet sich nach der Dicke des zu klemmenden elektrischen Leiters. Aufgrund der Tatsache, dass in Fig.5 kein elektrischer Leiter eingezeichnet ist, befindet sich das Klemmelement 4 in seiner oberst möglichen Position in der Klemmöffnung 3 und somit auch in der Ausnehmung 19 . Je dicker der zu klemmende elektrische Leiter, desto weiter wandert das Klemmelement 4 in seiner Klemmstellung in der Klemmöffnung 3 bzw. der Ausnehmung 19 nach unten (siehe Fig.12), ohne jedoch die Arretierung des Betätigungselementes 6 aufzuheben.
Anstelle einer (schwimmenden) Lagerung des Betätigungselementes 6 am Klemmelement 4 kann jenes auch an eigens dafür vorgesehenen (fixen) Lagerelementen angelenkt sein, beispielsweise an zwei am Klemmabschnitt 10 oder an anderer Position des Kontaktteils 1 abstehenden Achsstummeln, welche von den Seitenschenkeln 6a,6b des Betätigungselementes 6 umgriffen werden.
Die Arretierung des Betätigungselementes 6 in der Klemm- bzw. Freigabestellung des Klemmelementes 4 erfolgt dabei gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung mittels den vorzugsweise zylindrischen Querschnitt des Klemmabschnittes 10 umgreifenden Klemmsegmenten 7a und 7b, wobei der lichte Abstand 14 zwischen den beiden Klemmsegmenten 7a und 7b kleiner gehalten ist als der Außendurchmesser 15 des Klemmabschnittes 10 (siehe Fig.7 und Fig.8).
Bedingt durch die Lagerung des Betätigungselementes 6 am Klemmelement 4 bzw. die Verschwenkbarkeit des Betätigungselementes 6 um die Drehachse 13 wird mittels der beiden Klemmsegmente 7a,7b während einer Verschwenkung des Betätigungselementes 6 in eine der in Fig.7 und Fig.8 dargestellten arretierenden Positionen jeweils ein durch den parallel zur Drehachse 13 verlaufenden Außendurchmesser 15 des Klemmabschnittes 10 definierter Scheitelpunkt 39 überschritten, wodurch sich die Seitenschenkel 6a,6b des Betätigungselementes 6 in einer radial zum Klemmabschnittsquerschnitt gedachten Richtung nach außen wölben und für die Zeitdauer dieser Bewegungsphasen eine kurzfristige reversible Verformung erfahren. Es ist gleichfalls möglich, dass lediglich die Klemmsegmente 7a,7b eine elastische, reversible Verformung erfahren, während die Seitenschenkel 6a,6b des Betätigungselementes 6 während des gesamten Bewegungsvorganges unverformt bleiben.
Kehrt das Betätigungselement 6 wieder in eine seiner arretierten Positionen gemäß Fig.5 oder Fig.6 zurück, so nehmen die Seitenschenkel 6a,6b erneut ihre ursprüngliche Form an und fixieren das Betätigungselement 6 solcherart sowohl in der das Klemmelement 4 in der Klemmstellung arretierenden Position als auch in der das Klemmelement 4 in der Freigabestellung arretierenden Position, bis eine erneute Betätigung des Betätigungselementes 6 erfolgt.
Die arretierende Funktion des Betätigungselementes 6 wird unterstützt, indem dem Klemmabschnitt 10 zugewandte definierte Kontaktflächen 24a-d des Betätigungselementes 6 bzw. der Klemmsegmente 7a,7b jeweils der Außenkontur des Klemmabschnitts 10 entsprechen. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Kontaktflächen 24a,24b der Klemmsegmente 7a,7b die Außenkontur des Klemmabschnittes 10 während der Freigabestellung des Klemmelementes 4 annähernd kongruent kontaktieren (Fig.8), während weitere Kontaktflächen 24c,24d an der Außenkontur des Klemmabschnittes 10 während der Klemmstellung des Klemmelementes 4 annähernd deckungsgleich zum Anliegen kommen (Fig.7).
Anhand von Fig.5 ist nachzuvollziehen, dass ab jenem Zeitpunkt, in welchem die Klemmsegmente 7a,7b während einer Kraftausübung auf das Betätigungselement 6 in Richtung der ersten Betätigungsrichtung 20 die Scheitelpunkte 39 passiert haben, ein durch die Federkraft des vorgespannten Federelementes 9 bewirktes selbsttätiges Befördern des Betätigungselementes 6 in seine das Klemmelement 4 in der Klemmstellung arretierende Position gemäß Fig.7 erfolgt.
Die Klemmsegmente 7 sind vorzugsweise als einheitliche Bauteile mit dem Betätigungselement 6 ausgeführt, können jedoch auch als separate Elemente gefertigt sein, welche am Betätigungselement 6 mittels üblicher Verbindungstechniken angeordnet sind, wobei die Klemmsegmente 7 gegebenenfalls auch aus einem anderen Werkstoff als das Betätigungselement 6 bestehen können.
Um einer häufigen derartigen Beanspruchung ohne Materialversprödung standhalten zu können, ist das Betätigungselement 6 aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polycarbonat gefertigt. Das Betätigungselement 6 kann jedoch ebenso aus geeigneten metallischen oder anderen Werkstoffen hergestellt sein, welche den Anforderungen der betriebsbedingten elastischen Verformung genügen.
Für den Fachmann ist verständlich, dass unterschiedliche Ausgestaltungen des Betätigungselementes 6 bzw. des Klemmabschnittes 10 möglich sind, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
Falls der Klemmabschnitt 10 etwa keinen zylindrischen Querschnitt aufweist, sondern z.B. einen ovalen oder polygonförmigen Querschnitt, so ist es nicht der Außendurchmesser 15, sondern jeweils das (von der Drehachse des Betätigungselementes 6 abhängige) zu überwindende Außenmaß dieses Klemmabschnitt-Querschnitts, welches größer sein muss als der lichte Abstand 14 der zwei Klemmsegmente 7a,7b. Die Ausformung der Klemmsegmente 7a,7b wird hierbei an die individuelle Querschnittsform des Klemmabschnittes 10 zu adaptieren sein.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Funktionsweise der Leiteranschlussklemme auch durch Vorsehung eines einzigen Klemmsegmentes 7 am Betätigungselement 6 verwirklicht werden, beispielsweise durch Anordnung eines einschenkeligen Betätigungselementes 6 in einem mittig geschlitzten Klemmabschnittes 10 oder durch Anlenkung eines einschenkeligen Betätigungselementes 6 lediglich an einer Seite des Klemmabschnittes 10. Im Falle solcher Ausführungsvarianten gilt das hinsichtlich der Anordnung der Kontaktflächen 24a-d der Klemmsegmente 7 Gesagte analog.
In Fig.10 ist eine elektrische Steckvorrichtung 26 gemäß einer Schnittführung A-A aus Fig.9 abgebildet, in welche eine erfindungsgemäße Leiteranschlussklemme integriert ist. Die elektrische Steckvorrichtung 26 umfasst ein erstes Gehäuseteil 30 und ein zweites Gehäuseteil 31, welche in üblicher Weise, beispielsweise mittels einer Rast- oder Schraubverbindung 32 miteinander verbunden sind. Der dem zweiten Gehäuseteil 31 abgewandte Endbereich des ersten Gehäuseteils 30 ist mit einem Abdeckelement 33, vorzugsweise einer Gewindemutter versehen, welche eine Aufnahmeöffnung 34 aufweist.
Durch die Aufnahmeöffnung 34 und einen trichterförmigen Anschlag 38 für eine entsprechend angepasstes Zug- und Verdrehsicherungselement (nicht gezeichnet) wie es beispielsweise aus der EP 1017137 A1 bekannt ist, hindurch werden elektrische Leiter 5 im Zuge deren Montage in das mehrteilige Gehäuse 30,31 eingeführt und an den an einer Montageplatte 35 des zweiten Gehäuseteils 31 angeordneten Leiteranschlussklemmen 1, hier als Steckerstifte 29 ausgebildet, befestigt.
Die Montageplatte 35 weist einen Aufnahmeöffnungen 37 ausbildenden Halterungsabschnitt 36 auf, welcher mit in die Aufnahmeöffnungen 37 weisenden Raststegen 28 versehen ist. Die Aufnahmeöffnungen 37 gehen in axial verlaufende Aufnahmeschächte 42 über, die gleichzeitig als Isolierung zwischen den aufzunehmenden Leiteranschlussklemmen 1 dienen.
In jede Aufnahmeöffnungen 37 bzw. Aufnahmeschacht 42 wird der Kontaktteil 1 einer erfindungsgemäßen Leiteranschlussklemme (bei abgenommenem ersten Gehäuseteil 30) eingesetzt, sodass dieser mit seiner Rastnut 27 in den Raststeg 28 des Halterungsabschnitts 36 einrastet und in dieser Position fest gehalten ist.
Der durch die Öffnung 34 des Abdeckelementes 33 hindurchgeführte elektrische Leiter 5 kann in der oben beschriebenen Weise in die Leitereinführungsöffnung 2 des Kontaktteils 1 eingesetzt werden und mithilfe des erfindungsgemäßen Betätigungselementes 6 zuverlässig und auf einfache Weise zwischen der Innenwandung des Klemmabschnittes 10 und dem Klemmelement 4 geklemmt werden.
In der Folge wird der erste Gehäuseteil 30, so wie in Fig.10 abgebildet, an den zweiten Gehäuseteil 31 aufgesetzt und die im Inneren des zweiten Gehäuseteils 31 gehaltenen Steckerstifte 29 sind bereit, von einem nicht dargestellten buchsenförmigen Aufnahmeelement aufgenommen zu werden bzw. im Falle von buchsenförmigen Kontaktteilen 1 sind diese bereit entsprechende Steckerstifte aufzunehmen.
Fig.13 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße elektrische Steckvorrichtung bei abgenommenem ersten Gehäuseteil 30. Im Unterschied zu jener in Fig.10 offenbarten elektrischen Steckvorrichtung, klemmen die im Gehäuseteil 31 befestigten Leiteranschlussklemmen 1 nicht über den Durchmesser des Klemmabschnittes 10 sondern über im Gehäuseteil 31 angeordnete Rastabschnitte beispielsweise Rastnoppen 40. Diese sind an der Innenseite der Aufnahmeschächte 42 im Bereich der Betätigungselemente 6 angeordnet. Letztere weisen vorzugsweise an beiden Seitenschenkel 6a, 6b an deren den Aufnahmeschächten 42 zugewandten Außenflächen Ausnehmungen 41 auf, in welche die Rastnoppen 40 eingreifen können. In der arretierten Freigabeposition eines Betätigungselementes 6 befinden sich die Rastnoppen 40 somit im Eingriff mit den Ausnehmungen 41 (Fig.14). Beim Verschwenken eines Betätigungselementes 6 in die arretierte Klemmstellung werden die Rastnoppen 40 durch elastische Verformung des Betätigungselementes 6 überwunden (Fig.15 und 16), sodass die Rastnoppe in der Fig.15 links vom Betätigungselement 6 zu liegen kommt und neuerliches Zurückschwenken des Betätigungselementes 6 in die arretierte Freigabeposition vorerst verhindert. Erst durch zusätzliche Kraftaufwendung, die wiederum eine elastische Verformung des Betätigungselementes 6 bewirkt, können die Rastnoppen 40 überwunden werden und wieder in Eingriff mit den Ausnehmungen 41 gebracht werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Kontaktteil
2: Leitereinführungsöffnung
3: Klemmöffnung
4: Klemmelement
4a: Kopfteil des Klemmelementes
4b: den elektrischen Leiter klemmender Bauteilabschnitt des Klemmelementes
5: elektrischer Leiter
6: Betätigungselement
6a,b: Seitenschenkel
7: Klemmsegment
8: den Kontaktteil teilweise ummantelnder Abschnitt des Betätigungselementes
9: Federelement
10: Klemmabschnitt
11: Absatz
12: Betätigungsschlitz
13: Achse des Klemmelementes/ Drehachse des Betätigungselementes
14: lichter Abstand der Klemmsegmente
15: Außendurchmesser des Klemmabschnittes
16: Noppen
17: Längsachse des Kontaktteils
18: Rändelung
19: Ausnehmung im Betätigungselement
20: erste Betätigungsrichtung (Klemmrichtung)
21: zweite Betätigungsrichtung (Freigaberichtung)
22: Stegelement
23: Einführrichtung des elektrischen Leiters
24: Kontaktflächen
25: Achse der Klemmöffnung
26: elektrische Steckvorrichtung
27: Rastnut
28: Raststeg
29: Steckerstifte
30: erstes Gehäuseteil
31: zweites Gehäuseteil
32: Rast- oder Schraubverbindung
33: Abdeckelement
34: Öffnung des Abdeckelementes
35: Montageplatte
36: Halterungsabschnitt
37: Aufnahmeöffnung des Halterungsabschnitts
38: trichterförmiger Anschlag
39: Scheitelpunkt
40: Rastnoppe
41: Ausnehmungen an den Seitenschenkeln
42: Aufnahmeschächte

Claims

Leiteranschlussklemme mit einem stift- oder buchsenartigen Kontaktteil (1), der einen Klemmabschnitt (10) aufweist, mit einer Leitereinführungsöffnung (2) für einen elektrischen Leiter (5) und einer quer dazu verlaufenden, diese schneidende Klemmöffnung (3), sowie einem darin beweglichen Klemmelement (4), welches wahlweise in eine Klemmstellung, in welcher der elektrische Leiter (5) in der Leitereinführungsöffnung (2) geklemmt wird und in eine Freigabestellung, in welcher der elektrische Leiter (5) in der Leitereinführungsöffnung (2) verschiebbar ist, bewegbar ist, wobei das Klemmelement (4) mittels eines Federelementes (9) in Richtung der Klemmstellung vorgespannt ist und wobei ein Betätigungselement (6) für das Klemmelement (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (6) mindestens ein Klemmsegment (7) aufweist womit das Betätigungselement (6) in der Klemmstellung und/oder Freigabestellung des Klemmelementes (4) arretierbar ist, und dass das Betätigungselement (6) am Klemmelement (4) beweglich gelagert ist, um das mindestens eine Klemmsegment (7) bei Betätigung des Betätigungselementes (6) in seine das Klemmelement (4) jeweils in der Klemmstellung und/oder in der Freigabestellung arretierende Position zu verschwenken.
Leiteranschlussklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Klemmsegment (7) am Kontaktteil (1) arretierbar ist.
Leiteranschlussklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Klemmsegment (7) an einem externen Rastabschnitt (40), vorzugsweise an mindestens einer Rastnoppe (40) arretierbar ist.
Leiteranschlussklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (6) den vorzugsweise zylindrischen Querschnitt des Klemmabschnitts (10) zumindest abschnittsweise umgreift und zwei Klemmsegmente (7a,7b) vorgesehen sind, deren lichter Abstand (14) in der Klemmstellung und in der Freigabestellung des Klemmelementes (4) kleiner ist als der Außendurchmesser (15) des Klemmabschnittes (10).
Leiteranschlussklemme nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Klemmabschnitt (10) zugewandten Kontaktflächen (24a,24b,24c,24d) der Klemmsegmente (7a,7b) jeweils zumindest abschnittsweise der Außenkontur des Klemmabschnitts (10) entsprechen.
Leiteranschlussklemme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (24a,24b) der Klemmsegmente (7a,7b) die Außenkontur des Klemmabschnittes (10) während der Freigabestellung des Klemmelementes (4) annähernd kongruent kontaktieren und/oder die Kontaktflächen (24c,24d) die Außenkontur des Klemmabschnittes (10) während der Klemmstellung des Klemmelementes (4) annähernd kongruent kontaktieren.
Leiteranschlussklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Klemmöffnung (3) in einer Seitenansicht des Kontaktteils (1) geneigt zur Längsachse (17) des Kontaktteils (1) erstreckt, vorzugsweise um einen Winkel β zwischen 30° und 60° geneigt.
Leiteranschlussklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (6) aus Kunststoff, vorzugsweise Polycarbonat gefertigt ist.
Leiteranschlussklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (6) einen Betätigungsschlitz (12) zur Aufnahme bzw. zum Ansatz eines externen Werkzeugs aufweist, mittels welchem das Betätigungselement (6) in seine das Klemmelement (4) in der Freigabestellung arretierende Position bringbar ist.
Leiteranschlussklemme nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement (4) an einem den elektrischen Leiter (5) klemmenden Bauteilabschnitt (17) eine Profilierung bzw. eine Rändelung (18) aufweist.
Elektrische Steckvorrichtung umfassend ein vorzugsweise mehrteilig aufgebautes Gehäuse (30,31) sowie darin angeordnete Leiteranschlussklemmen nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Elektrische Steckvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (30,31) eine Montageplatte (35) vorgesehen ist, welche Aufnahmeöffnungen (37) aufweist, die mit Rastkanten (28) versehen sind, die mit entsprechenden auf den Leiteranschlussklemmen angeordneten Rastnuten (27) zusammenarbeiten.
Elektrische Steckvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte (35) mit dem Gehäuse (30,31) einstückig gefertigt ist und einen integralen Bestandteil desselben bildet.