EP2523257A1 - Klemmeinheit und Anschlussvorrichtung mit einer solchen Klemmeinheit - Google Patents

Klemmeinheit und Anschlussvorrichtung mit einer solchen Klemmeinheit Download PDF

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EP2523257A1
EP2523257A1 EP12165405A EP12165405A EP2523257A1 EP 2523257 A1 EP2523257 A1 EP 2523257A1 EP 12165405 A EP12165405 A EP 12165405A EP 12165405 A EP12165405 A EP 12165405A EP 2523257 A1 EP2523257 A1 EP 2523257A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamping
cage
clamping unit
spring element
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12165405A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karlo Stjepanovic
Michael Herrmann
Constantin Classen
Dietmar Horn
Jürgen Ziemke
Walter Hanning
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Original Assignee
Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weidmueller Interface GmbH and Co KG filed Critical Weidmueller Interface GmbH and Co KG
Publication of EP2523257A1 publication Critical patent/EP2523257A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/48—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member
    • H01R4/4809—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member using a leaf spring to bias the conductor toward the busbar
    • H01R4/48185—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member using a leaf spring to bias the conductor toward the busbar adapted for axial insertion of a wire end
    • H01R4/4819—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member using a leaf spring to bias the conductor toward the busbar adapted for axial insertion of a wire end the spring shape allowing insertion of the conductor end when the spring is unbiased
    • H01R4/4821—Single-blade spring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/48—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member
    • H01R4/4809—Clamped connections, spring connections utilising a spring, clip, or other resilient member using a leaf spring to bias the conductor toward the busbar
    • H01R4/4846—Busbar details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/22—Bases, e.g. strip, block, panel
    • H01R9/24—Terminal blocks

Definitions

  • the invention relates to a clamping unit according to the preamble of claim 1 and a connection device with such a clamping unit according to the preamble of claim 11.
  • connection devices for connection or contacting of an electrical conductor such a clamping unit is used.
  • a stripped or bare electrical conductor with a busbar via a clamping edge of a clamping element by means of spring force is brought into electrically conductive connection.
  • the conductor end to be connected is inserted into the connection device.
  • the connecting device can be opened by an actuator for easy insertion of the conductor and also for pulling it out.
  • connection devices and clamping units there is a constant need to optimize the space requirement with low production costs and high contact security.
  • the object of the invention is to provide an improved clamping unit and an improved connection device.
  • the clamping unit combines the advantages of a so-called push-in clamping spring with a small width and good contact security by at least one additional spring element within the defined interior of the (clamping) cage (on the side facing away from the conductor insertion side of the clamping bar) is arranged.
  • the clamping bar itself was formed resiliently in V-shape.
  • the invention - based on the respective conductor cross-section - a reduced, in particular in an x-direction perpendicular to the conductor insertion ("z" in FIG. 2 ) "shorter" design feasible, which is explained below FIG. 16 will be explained in more detail.
  • the clamping bar on one of the clamping edge opposite pivot portion, with which he in the end wall of the cage is pivotally mounted in the interior This results in a simple construction.
  • the cage may be made of metal as a stamped and bent part, wherein a receptacle for the pivoting portion may be punched in a simple manner.
  • a simple installation by inserting the clamping bar is possible.
  • the spring element can each be at least partially in contact with the clamping bar and with the cage.
  • the spring element may have a surface which bears against the underside of the clamping bar.
  • This system can also be a contact line or a contact point.
  • this system may be in the same or substantially the same position in any pivotal position of the clamping bar or change the position, i. the portion of the spring element and the clamping bar can move and move relative to one another.
  • the spring element may have a pivoting portion, with which it is pivotally mounted in the end wall of the cage.
  • the spring element may have a pivoting portion, with which it is pivotally mounted in the end wall of the cage.
  • the spring element may have a pivoting portion, with which it is pivotally mounted in the end wall of the cage.
  • the spring element may be integrally formed with the clamping bar, whereby a partial reduction is made possible.
  • the spring element may have a Z-shaped configuration with a straight spring pressure section and a support section substantially parallel thereto, which are connected via a straight connecting section via an arc section in each case.
  • the spring element may have an L-shaped configuration with a straight spring pressure section and a connecting section substantially perpendicular thereto, which is attached to the spring pressure section via two opposing arc sections.
  • the spring element may have a widened U-shaped configuration with a short spring pressure section which is attached via an arcuate section to one end of a straight connection section which is connected to a straight support section via another arcuate section.
  • the straight support portion may extend parallel to the foot portion of the bus bar and rest on the foot portion of the busbar. This results in a structure for easy installation.
  • the bus bar may be formed without a foot portion, e.g. a portion of the cage on the underside of at least one side wall serves as an abutment for the straight support section.
  • the cage has only one side wall.
  • the spring element may have a flared U-shaped configuration with a short spring compression section attached via an arcuate section to one end of a bent connection section connected by a further arcuate section to a straight support section.
  • the bent connecting portion may have a substantially larger radius of curvature than each of the arcuate portions, wherein one arc portion may have a smaller arc radius than the further arc portion.
  • the further arcuate portion rest on the foot portion of the busbar, wherein the straight bearing portion extend along the end wall of the cage and bear against the end wall.
  • the various embodiments of the spring element can allow for the same design of the cage and the clamping bar a wide range of applications of the clamping unit. An adaptation to different clamping forces is thus possible by simply inserting different spring elements during assembly.
  • connection device may have an actuating device for opening the clamping unit.
  • a baying terminal has at least one connection device described above.
  • Coordinate systems are entered in the figures, where x indicates a width direction, y a depth direction and z a height direction.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a first embodiment of a clamping unit 1 according to the invention in the rest position
  • FIG. 2 is a schematic side view of the first embodiment according to FIG. 1 ,
  • rest position is the position in which in the clamping unit 1 no conductor is inserted and clamped.
  • clamping position denotes the position in which a conductor is inserted and clamped in the clamping unit 1.
  • the clamping unit 1 comprises a cage 2, a busbar 4, a clamping bar 5 and a spring element 7.
  • the busbar can also be integrally formed with the cage (as one of the walls of the cage), if this consists for example of highly conductive material (not here shown).
  • the cage 2 has two parallel side walls 2a in xz planes, which on one side (in FIG. 1, 2 left) are connected by an end wall 2b in the yz plane. On the opposite side, the side walls 2a in the yz plane in a central region over about 2/3 partially connected to a retaining wall 2c.
  • the two side walls 2a are at their upper sides in the x-direction about 3 ⁇ 4 of their length in the x-direction with respect to a region at the top of the end wall 2b in the z-direction about 1/10 lower than this range.
  • the cage 2 has only one side wall 2a with the end wall 2b and the retaining wall 2c.
  • the end wall 2b is provided in its upper region with a recess 2d, which is rectangular here and extends through the end wall 2b in the x-direction and in the ⁇ -direction.
  • a recess 2d which is rectangular here and extends through the end wall 2b in the x-direction and in the ⁇ -direction. The function of the recess 2d will be described in more detail below.
  • the cage 2 surrounds with its side walls 2a, its end wall 2b and the retaining wall 2c an interior.
  • the cage 2 may be a stamped bent part made of metal or an injection molded part made of plastic. Other versions are of course possible. It is also conceivable that a Kunststoffklemmun takes over the tasks of the cage 2, if it has corresponding contours / walls.
  • the busbar 4 is L-shaped.
  • a leg of the bus bar 4 extends in the ⁇ -z plane and is formed as a contact portion 4a. Its upper end is angled as an insertion section 4c outwards in the x direction.
  • the contact portion 4a is disposed in the inner space 3 between the right edges of the side walls 2a on the side of the retaining wall 2c.
  • the other leg of the busbar 4 is angled at right angles from the contact section 4a in the opposite x-direction as the foot section 4b, closes the lower opening of the cage 2 and extends further in the opposite x-direction beyond the end wall 2b.
  • the interior 3 is bounded except for the top of the cage 2 and the busbar 4.
  • the busbar 4 on no foot section 4b In another embodiment, not shown, the busbar 4 on no foot section 4b.
  • a foot portion connected to the side wall 2a is attached, e.g. overturned or molded.
  • the clamping bar 5 extends obliquely from upper left to lower right in an upper region and is pivotable about a (here virtual) pivot axis 6, which runs in the y-direction, in the recess 2d.
  • the clamping bar 5 has a left end, which is formed as a pivoting portion 5b corresponding to the recess 2d of the end wall 2b of the cage 2 and is pivotally received in the recess 2d.
  • An upper side 5c of the clamping bar 5 faces upward.
  • the other end of the clamping bar 5 forms a clamping edge 5a and is in the rest position shown at a contact surface 4e within the interior 3 at.
  • This investment area is also called Clamp designated.
  • This system of the clamping edge 5a at the contact surface 4e of the busbar 4 forms a stop and a limit of the pivoting range of the clamping bar 5 in the counterclockwise direction.
  • the clamping bar 5 is pressed by the spring element 7 in the rest position with its clamping edge 5a against the contact surface 4e.
  • the spring element 7 is arranged in the interior 3 below the clamping bar 5. It has a Z-shaped shape in the rest position. It is with a left upper end of a spring pressure portion 7a, which is formed as a pivot portion 7e corresponding to the recess 2d of the end wall 2b of the cage 2, also like the pivot portion 5b of the clamping bar 5 below this pivot portion 5b in the recess 2d taken.
  • the straight spring pressure section 7a extends below the clamping bar 5 parallel to this approximately to 2/3 of its length and then merges into an adjoining arc section 7b.
  • the arc portion 7b has an opening angle between the spring pressure portion 7a and a connecting portion 7g of less than 90 ° in the clockwise direction, and is connected to another arc portion 7c via a straight connecting portion 7g.
  • the connecting portion 7g is about 3/4 as long as the spring pressure portion in this first embodiment.
  • the further arcuate portion 7c runs opposite to the arcuate portion 7b with a similar opening angle between the connecting portion 7g and a support portion 7d and merges into a straight support portion 7d whose end on a contact surface 4d of the foot portion 4b of the busbar 4 near the transition of the foot portion 4b in the Contact section rests.
  • the support portion 7d extends in the rest position approximately parallel to the spring pressure section 7a.
  • the spring pressure portion 7a is located with its upwardly facing surface as a pressure portion 7f on the lower surface of the clamping bar 5, which is referred to as a pressure surface 5d.
  • the spring element 7 is under a certain bias, by which the clamping bar 5 is pressed with its clamping edge in the opposite z-direction against the contact portion 4a in the nip.
  • the spring member 7 is disposed in the inner space 3 within a range of the clamping bar 5, the contact portion 4a and the foot portion 4b of the busbar 4, and the end wall 2b and the corresponding regions of the side walls 2a of the cage 2 is bounded.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the first embodiment according to FIG. 1 shown without cage 2.
  • pivoting portion 5b of the clamping bar 5 is arranged centrally in the y-direction at the end of the clamping bar 5 and constitutes about half the length of the clamping bar 5 in the ⁇ -direction.
  • the pivot portion 7e of the spring element 7 may have a similar shape.
  • FIG. 4 shows a schematic side view of the first embodiment according to FIG. 2 before inserting a conductor 8, of which only a stripped end is shown here.
  • the clamping unit 1 is still in the rest position.
  • the conductor 8 is inserted in an insertion direction extending in the z-direction, first between the insertion section 4 c, which facilitates the insertion of the conductor 8, and then the contact portion 4 a of the bus bar 4 and the top 5 c of the clamping bar 5.
  • the lower end of the conductor 8 presses on the upper side 5c of the clamping bar 5, wherein it pivots by increasing this pressure (or by a not shown tool or actuator) about the pivot axis 6 in a clockwise direction against the spring force of the spring element 7 in the interior 3.
  • the spring element 7 is stretched over the clamping bar 5.
  • FIG. 5 Illustrate the inserted and clamped conductor 8 in the clamping position of the clamping unit 1 FIG. 5 in a schematic side view and FIG. 6 in a schematic perspective view of the first embodiment according to FIG. 1 ,
  • the conductor 8 abuts against the contact surface 4e of the contact portion 4a of the busbar 4 and is pressed against this by the clamping edge 5a of the clamping bar 5 by the spring force of the spring element 7.
  • the clamping bar 5 is pivoted about the pivot axis 6, as is the spring pressure section 7a of the spring element 7.
  • the curved section 7b of the spring element 7 is widened in the clamping position, ie the opening angle between the spring pressure section 7a and the connecting section 7g is greater than 90 °.
  • the further arc section 7 c is further bent together, wherein the opening angle between the Connecting portion 7g and the support portion 7d is less than 90 °.
  • the spring element 7 is under greater bias than in the rest position.
  • the clamping edge 5a of the clamping bar 5 not only has the function to press the conductor 8 against the contact surface 4e, but also acts in the extension direction (opposite to the z-direction) of the conductor 8, which blocks withdrawal of the conductor 8 from the clamping unit 1 is and the clamping increases.
  • Such self-locking is effected by the overhead pivot axis 6 and the lower lying clamping edge 5a.
  • the self-locking is increased by the lower to the lower clamping edge 5a higher pivot axis 6 by the greater length in the z-direction of the end wall 2b of the cage 2 relative to the notched side walls 2a.
  • FIGS. 7 and 8 schematic perspective views of a second embodiment of the clamping unit 1 'according to the invention are shown in the rest position.
  • FIG. 8 the cage 2 is not shown.
  • FIG. 9 shows a schematic side view of the second embodiment according to FIG. 7 .
  • the second embodiment differs from the first by the structure of the spring element 7 ', which here in the rest position has a reverse L-shaped configuration and is disposed in the interior space 3 below the clamping bar 5.
  • the spring element 7 ' also has a spring pressure section 7'a, one end of which is designed to be received in the recess 2d of the end wall 2b corresponding to the recess 2d and, as in the first exemplary embodiment, below the pivot section 5b in the recess 2d is included.
  • the spring pressure section 7'a forms the short leg of the L-shaped configuration of the spring element 7 'and lies in the rest position with its Pressing portion 7'f at the pressure portion 5d of the underside of the clamp bar 5 ( FIG. 9 ).
  • the other end of the spring pressure section 7'a merges into the curved section 7'b, which has an opening angle of approximately 180 ° and extends in a clockwise direction into the interior 3.
  • the other end of the arcuate portion 7'b is connected to another, opposite to the arc portion 7'b arcuate portion 7'c, which is bent in a counterclockwise direction and has an opening angle of about 45 °.
  • Its other end is substantially perpendicular to a straight connecting portion 7'g, and thus perpendicular to the spring pressure portion 7'a (and thus also to the clamping bar 5 in this rest position) runs and at its other end in an arcuate support portion 7'd with a Opening angle of about 90 °, bent counterclockwise, passes.
  • This arcuate support portion 7'd is in the rest position on an inner surface 2e of the end wall 2b of the cage 2 at.
  • the clamping edge 5a is also on the clamping surface 4e of the contact portion 4a of the bus bar 4 as in the first embodiment.
  • FIG. 10 shows a schematic side view of the second embodiment according to FIG. 7 before insertion of the conductor 8
  • FIG. 11 illustrates a schematic view of the second embodiment FIG. 7 in clamping position with the inserted conductor 8.
  • the insertion of the stripped end of the conductor 8 is carried out as described in the first embodiment.
  • the spring element 7 ' is tensioned by supporting the support section 7'd on the inner surface 2e of the end wall 2b of the cage 2.
  • the arc sections 7'b and 7'c are widened and generate the spring force which acts on the clamping bar 5 for clamping the conductor 8 via the clamping edge 5a against the clamping surface 4e of the contact section 4a of the busbar 4.
  • FIG. 11 a variant of the spring element 7 'is shown, wherein the arcuate support section 7'd merges into a further end arc section 7'h.
  • the arcuate support portion 7'd and the further end arc portion 7'h have the same opening angle, ie a common opening angle of about 180 °, and radii with a common center, which is indicated by the dotted cross.
  • Figures 12 and 13 show a third embodiment of the clamping unit 1 "according to the invention in each case in a schematic side view before the insertion of a conductor and in clamping position ( FIG. 13 ).
  • the third embodiment differs from the first and second by the structure of the spring element 7 ".
  • the spring element 7 "has in the rest position on a widened U-shaped configuration and is also disposed in the interior 3 below the clamping bar 5.
  • a spring-pressure section 7 "a of the spring element 7" is arranged here very short at the end of an arc section 7 "b facing the end wall 2b with an opening angle of approximately 90 ° 7 "a and the bow portion 7" b arranged.
  • the spring element 7 " has no pivoting section and is not accommodated in the recess 2d of the end wall 2b Only the pivoting section 5b of the clamping bar 5 is arranged in the recess 2d in the pivoting axis 6.
  • the other end of the arch portion 7 “b is a leg of the U-shaped configuration and formed as a straight connecting portion 7" g.
  • the connecting portion 7 “g extends at an angle smaller than 90 ° to the clamping bar 5 to the bottom left to the end wall 2b of the cage 2 in the interior 3 and goes into another arc section 7" c, which runs bent in the counterclockwise direction and an opening angle between the connecting portion 7 “g and the support portion 7" d of less than 180 °.
  • Its other end is connected to a straight support portion 7 "d, which runs parallel to the foot portion 4b of the bus bar 4 and rests with a lower support surface 7" i on the abutment surface 4d of the foot portion 4b of the bus bar 4.
  • the length of this edition is about 3/4 of the length of the contact surface 4d.
  • the support portion 7 “d of the spring element 7" forms the other leg of the U-shaped configuration of the spring element 7 ".
  • the clamping edge 5a is also on the clamping surface 4e of the contact portion 4a of the bus bar 4 as in the first and second embodiments.
  • FIG. 13 shows a schematic side view of the third embodiment according to FIG. 12 with the inserted conductor 8 in the clamping position of the clamping unit 1 ".
  • the spring element 7 " is tensioned by supporting the support section 7" d on the abutment surface 4e of the foot section 4b of the busbar 4, wherein the arc section 7 "c is widened and generates the spring force which acts on the clamping bar 5 for clamping the conductor 8
  • the clamping edge 4 a acts against the clamping surface 4 e of the contact section 4 a of the busbar 4.
  • FIGS. 14 and 15 is a fourth embodiment of the clamping unit according to the invention 1 '' respectively in a schematic side view in the rest position and in clamping position ( FIG. 15 ).
  • the fourth embodiment differs from the first, second and third by the structure of the spring element 7 "'.
  • the spring element 7 '" has in the rest position and a U-shaped configuration with a long, straight leg and a shorter, curved leg and is also disposed in the interior 3 below the clamping bar 5.
  • a spring-pressure section 7 "'a of the spring element 7'” is here similar to the third embodiment at the end of an arc section 7 "'b facing the end wall 2b with an opening angle of approximately 45.degree ..
  • the pressure section 7"' f is located on the Clamping bar 5 facing side of the arcuate portion 7 "'B.
  • this spring element 7'" of the fourth embodiment has no pivoting portion and is not received in the recess 2d of the end wall 2b. Only the pivoting portion 5b of the clamping bar 5 is arranged in the recess 2d in the pivot axis 6.
  • the other end of the arcuate portion 7 "'b is formed as an arcuate joint portion 7"' g of a substantially larger radius than the arcuate portion 7 "'b.
  • the joint portion 7"' g extends to the lower left to the end wall 2b of the cage 2 in the FIG Inner space 3 and goes into another arc section 7 "'c, which extends bent in a clockwise direction and an opening angle between the connecting portion 7"' g and the support portion 7 "'d of less than 180 °.
  • the clamping edge 5a is also on the clamping surface 4e of the contact portion 4a of the bus bar 4 as in the first, second and third embodiments.
  • FIG. 15 shows a schematic side view of the fourth embodiment according to FIG. 14 with the inserted conductor 8 in the clamping position of the clamping unit 1 '".
  • the stripped end of the conductor 8 is inserted as in the first, second and third embodiments in the clamping unit 1 "'.
  • the spring element 7 "'a shifts at the pressure section 5d of the lower side of the clamping bar 5 in such a way that the spring pressure section 7"' a is bent into the inner space 3 towards the end wall 2b wherein the pressure portion 7 "'f of the clamping beam 5 facing side of the spring pressure portion 7"' a on the side of the bent connecting portion 7 “'g moves.
  • the arcuate portion 7 "'c is further supported on the abutment surface 4d of the foot portion 4b of the bus bar 4 with a bearing surface 7"' i, whereby its opening angle is reduced, i.e., reduced. the arc section 7 "'c is bent together during tensioning of the spring element 7'".
  • the support portion 7 "'d remains with its contact surface 7"' l on the inner surface 4e of the end wall 2b of the cage. 2
  • the bent-bow portion 7 "'c generates the spring force, which in this fourth embodiment via the curved connecting portion 7"' g of the spring element 7 '"on the clamping bar 5 for clamping the conductor 8 via the clamping edge 5a against the clamping surface 4e of the contact portion 4a of Busbar 4 acts.
  • FIG. 16 is a schematic side view of clamping units for explaining a comparison to the prior art shown.
  • a conventional embodiment of the clamping unit has an inverted, V-shaped spring element 7 IV , one leg of which is vertical and is secured to the cage.
  • the other leg has a clamping edge and presses against the contact surface 4e of the contact portion 4a of the bus bar.
  • the spring element 7 IV is disposed above the interior 3 and limits it upwards. In this case, a first horizontal dimension 9 of the attached leg of the spring element 7 IV to the contact portion 4a is required.
  • the spring element 7 is arranged within the interior 3, wherein this is utilized, which was not the case previously.
  • a second horizontal dimension 10 can thereby be achieved, which is smaller than the first horizontal dimension 9 in the conventional design. This results in a smaller dimension 10 in the x-direction with the same connection capacity (spring element in the deflected state).
  • the clamping unit 1, 1 ', 1 ", 1"' can also be used in a corresponding housing made of plastic and form a connecting device, not shown.
  • This connection device may also comprise an actuator (not shown) with which, e.g. with a tool, the clamping bar 5 is pivoted to insert the conductor 8 or to release the clamped conductor 8 and can pull out.
  • the connecting device can be designed as a terminal block.
  • clamping units 1, 1 ', 1 ", 1"', 1 IV are functional without a housing.
  • clamping bar 5 and the spring element 7 are integrally formed.

Landscapes

  • Clamps And Clips (AREA)
  • Connections Arranged To Contact A Plurality Of Conductors (AREA)

Abstract

Klemmeinheit (1, 1', 1 ", 1"') für elektrische Leiter (8), mit einem Käfig (2) mit mindestens einer Seitenwand (2a), die mit wenigstens einer Stirnwand (2b) verbunden ist; einer separaten oder einteilig mit dem Käfig ausgebildeten Stromschiene (4) mit einem Kontaktabschnitt (4a) und vorzugsweise einem Fußabschnitt (4b); und einem Klemmbalken (5) mit mindestens einer Klemmkante (5a), die dem Kontaktabschnitt (4a) gegenübersteht, und mindestens einem auf den Klemmbalken einwirkenden Federelement (7, 7', 7", 7"'), wobei zumindest die Stirnwand (2b) und die mindestens eine Seitenwand (2a) des Käfigs (2), der Klemmbalken (5), der Kontaktabschnitt (4a) und vorzugsweise der Fußabschnitt (4b) der Stromschiene (4) einen Innenraum (3) festlegen, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (7, 7', 7", 7"') innerhalb des Innenraums (3) in dem Käfig (2) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Klemmeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anschlussvorrichtung mit einer solchen Klemmeinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • In Anschlussvorrichtungen zum Anschluss bzw. einer Kontaktierung eines elektrischen Leiters wird eine derartige Klemmeinheit verwendet. In einer Klemmstellung ist ein abisolierter oder blanker elektrischer Leiter mit einer Stromschiene über eine Klemmkante eines Klemmelementes mittels Federkraft in elektrisch leitende Verbindung gebracht. Dazu wird das anzuschließende Leiterende in die Anschlussvorrichtung eingeführt. Die Anschlussvorrichtung kann zur leichten Einführung des Leiters und auch zum Herausziehen desselben durch eine Betätigungseinrichtung geöffnet werden.
  • Im Bereich dieser Anschlussvorrichtungen und Klemmeinheiten besteht ein ständiger Bedarf zur Optimierung des Bauraumbedarfs bei niedrigen Herstellkosten und hoher Kontaktierungssicherheit.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Klemmeinheit und eine verbesserte Anschlussvorrichtung zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Klemmeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Anschlussvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
  • Die Klemmeinheit vereinigt die Vorteile einer so genannten Push-In Klemmfeder mit einer geringen Baubreite bei guter Kontaktierungssicherheit, indem mindestens ein ergänzendes Federelement innerhalb des definierten Innenraums des (Klemm-) Käfigs (an der von der Leitereinführseite abgewandten Seite des Klemmbalkens) angeordnet ist. Bei dem Stand der Technik wurde dagegen der Klemmbalken selbst in V-Form federnd ausgebildet. Gegenüber diesem Stand der Technik wird durch die Erfindung - bezogen auf den jeweiligen Leiterquerschnitt - eine verkleinerte, insbesondere in einer x-Richtung senkrecht zur Leitereinführrichtung ("z" in Figur 2) "kürzere" Bauform realisierbar, was weiter unten anhand Figur 16 noch näher erläutert werden wird.
  • In einer bevorzugten Ausführung weist der Klemmbalken einen der Klemmkante gegenüber liegenden Schwenkabschnitt auf, mit welchem er in der Stirnwand des Käfigs in den Innenraum hinein verschwenkbar angebracht ist. Dies ergibt eine einfache Bauweise. Der Käfig kann aus Metall als Stanzbiegeteil hergestellt sein, wobei eine Aufnahme für den Schwenkabschnitt in einfacher Weise gestanzt sein kann. Außerdem ist eine einfache Montage durch Einstecken des Klemmbalkens möglich.
  • Dabei kann das Federelement jeweils mit dem Klemmbalken und mit dem Käfig mindestens abschnittsweise in Kontakt stehen. Mit anderen Worten, das Federelement kann eine Fläche aufweisen, welche an der Unterseite des Klemmbalkens anliegt. Diese Anlage kann aber auch eine Kontaktlinie oder ein Kontaktpunkt sein. Außerdem kann diese Anlage in jeder Schwenklage des Klemmbalkens an der gleichen oder im Wesentlichen gleichen Lage sein oder die Lage verändern, d.h. der Abschnitt des Federelementes und der Klemmbalken können sich relativ zueinander bewegen und verschieben.
  • In einer weiteren Ausführung kann das Federelement einen Schwenkabschnitt aufweisen, mit welchem es in der Stirnwand des Käfigs verschwenkbar angebracht ist. So kann z.B. die gleiche Ausnehmung der Stirnwand zur Aufnahme des Schwenkabschnitts des Klemmbalkens als des Federelementes dienen.
  • In einer alternativen Ausführung kann das Federelement mit dem Klemmbalken einstückig ausgebildet sein, wodurch eine Teilreduzierung ermöglicht ist.
  • In einer Ausführung kann das Federelement eine Z-förmige Gestalt mit einem geraden Federdruckabschnitt und einem dazu im Wesentlichen parallelen Auflagerabschnitt aufweisen, welche über einen geraden Verbindungsabschnitt über jeweils einen Bogenabschnitt verbunden sind.
  • In einer alternativen Ausführung kann das Federelement eine L-förmige Gestalt mit einem geraden Federdruckabschnitts und einem dazu im Wesentlichen senkrechten Verbindungsabschnitt aufweisen, welcher über zwei gegenläufige Bogenabschnitte an dem Federdruckabschnitt angebracht ist.
  • In einer weiteren alternativen Ausführung kann das Federelement eine aufgeweitete U-förmige Gestalt mit einem kurzen Federdruckabschnitt aufweisen, welcher über einen Bogenabschnitt an einem Ende eines gerader Verbindungsabschnitts angebracht ist, der über einen weiteren Bogenabschnitt mit einem geraden Auflagerabschnitt verbunden ist.
  • Dabei kann der gerade Auflagerabschnitt parallel zum Fußabschnitt der Stromschiene verlaufen und auf dem Fußabschnitt der Stromschiene aufliegen. Damit ergibt sich ein Aufbau für eine einfache Montage.
  • In einer anderen Ausführung kann die Stromschiene ohne Fußabschnitt ausgebildet sein, wobei z.B. ein Abschnitt des Käfigs an der Unterseite mindestens einer Seitenwand als Gegenlager für den geraden Auflagerabschnitt dient.
  • Ferner ist es möglich, dass der Käfig nur eine Seitenwand aufweist.
  • In einer noch weiteren alternativen Ausführung kann das Federelement eine aufgeweitete U-förmige Gestalt mit einem kurzen Federdruckabschnitt aufweisen, welcher über einen Bogenabschnitt an einem Ende eines gebogenen Verbindungsabschnitts angebracht ist, der über einen weiteren Bogenabschnitt mit einem geraden Auflagerabschnitt verbunden ist.
  • Hierbei kann der gebogene Verbindungsabschnitts einen wesentlich größeren Bogenradius als jeder der Bogenabschnitte aufweisen, wobei der eine Bogenabschnitt einen kleineren Bogenradius als der weitere Bogenabschnitt aufweisen kann.
  • Zudem kann in einer weiteren Ausführung der weitere Bogenabschnitt auf dem Fußabschnitt der Stromschiene aufliegen, wobei sich der gerade Auflagerabschnitt entlang der Stirnwand des Käfigs erstrecken und an der Stirnwand anliegen. Damit werden der Innenraum des Käfigs und die Wände des Käfigs ausgenutzt.
  • Die verschiedenen Ausführungen des Federelementes können bei gleicher Ausbildung des Käfigs und des Klemmbalkens einen großen Einsatzbereich der Klemmeinheit ermöglichen. Eine Anpassung an unterschiedliche Klemmkräfte ist somit durch einfaches Einlegen von unterschiedlichen Federelementen bei der Montage möglich.
  • Eine Anschlussvorrichtung für elektrische Leiter weist auf:
    • ein Gehäuse zur Aufnahme einer Klemmeinheit, vorzugsweise mit einem Käfig, einer Stromschiene und einer Einführungsöffnung zur Einführung des elektrischen Leiters in die Klemmeinheit, vorzugsweise in den Käfig; einen schwenkbaren Klemmbalken zur Klemmung und Kontaktierung des elektrischen Leiters an der Stromschiene, vorzugsweise in dem Käfig angeordnet; und mindestens ein Federelement zur Ausübung einer Kraft auf den Klemmbalken, wobei die Klemmeinheit als eine Klemmeinheit wie oben beschrieben ausgebildet ist. Die Klemmeinheit kann auch ohne Käfig in das Gehäuse der Anschlussvorrichtung eingesetzt werden.
  • In einer weiteren Ausführung kann die Anschlussvorrichtung eine Betätigungseinrichtung zur Öffnung der Klemmeinheit aufweisen.
  • Eine Anreihklemme weist zumindest eine oben beschriebene Anschlussvorrichtung auf.
  • Anhand beispielhafter Ausführungen wird die Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
    • Figur 1-2
    schematische Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klemmeinheit in Ruhestellung;
    Figur 3
    eine schematische Perspektivansicht des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1 ohne Käfig;
    Figur 4
    eine schematische Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 2 vor dem Einführen eines Leiters;
    Figur 5-6
    schematische Ansichten des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1 in Klemmstellung;
    Figur 7-8
    schematische Perspektivansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klemmeinheit in Ruhestellung;
    Figur 9
    eine schematische Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7;
    Figur 10
    eine schematische Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7 vor dem Einführen eines Leiters;
    Figur 11
    eine schematische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7 in Klemmstellung;
    Figur 12
    eine schematische Seitenansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klemmeinheit vor dem Einführen eines Leiters;
    Figur 13
    eine schematische Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels nach Figur 12 in Klemmstellung;
    Figur 14
    eine schematische Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klemmeinheit in Ruhestellung;
    Figur 15
    eine schematische Ansicht des vierten Ausführungsbeispiels nach Figur 14 in Klemmstellung; und
    Figur 16
    eine schematische Seitenansicht von Klemmeinheiten zur Erläuterung eines Vergleichs zum Stand der Technik.
  • In den Figuren sind Koordinatensysteme eingetragen, wobei x eine Breitenrichtung, y eine Tiefenrichtung und z eine Höhenrichtung angeben.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klemmeinheit 1 in Ruhestellung, und Figur 2 ist eine schematische Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1.
  • Mit dem Begriff "Ruhestellung" ist die Stellung bezeichnet, in welcher in der Klemmeinheit 1 kein Leiter eingesteckt und geklemmt ist. "Klemmstellung" bezeichnet dagegen die Stellung, in welcher ein Leiter in der Klemmeinheit 1 eingesteckt und geklemmt ist.
  • Die Klemmeinheit 1 umfasst einen Käfig 2, eine Stromschiene 4, einen Klemmbalken 5 und ein Federelement 7. Die Stromschiene kann auch einteilig mit dem Käfig ausgebildet (als einer der Wände des Käfigs) sein, wenn dieser beispielsweise aus gut leitendem Material besteht (hier nicht dargestellt).
  • Der Käfig 2 weist zwei parallel gegenüber liegende Seitenwände 2a in x-z-Ebenen auf, welche auf einer Seite (in Figur 1, 2 links) durch eine Stirnwand 2b in der y-z-Ebene verbunden sind. Auf der gegenüber liegenden Seite sind die Seitenwände 2a in der y-z-Ebene in einem mittleren Bereich über ca. 2/3 mit einer Haltewand 2c teilweise verbunden. Die beiden Seitenwände 2a sind an ihren Oberseiten in x-Richtung etwa ¾ ihrer Länge in x-Richtung in Bezug auf einen Bereich an der Oberseite der Stirnwand 2b in z-Richtung etwa 1/10 niedriger als dieser Bereich.
  • In einer nicht gezeigten Ausführung weist der Käfig 2 nur eine Seitenwand 2a mit der Stirnwand 2b und der Haltewand 2c auf.
  • Die Stirnwand 2b ist in ihrem oberen Bereich mit einer Ausnehmung 2d versehen, welche hier rechteckig ist und sich durch die Stirnwand 2b hindurch in x-Richtung und in γ-Richtung erstreckt. Die Funktion der Ausnehmung 2d wird unten noch näher beschrieben.
  • Der Käfig 2 umgibt mit seinen Seitenwänden 2a, seiner Stirnwand 2b und der Haltewand 2c einen Innenraum 3.
  • Der Käfig 2 kann ein Stanzbiegeteil aus Metall oder ein Spritzgussteil aus Kunststoff sein. Andere Ausführungen sind natürlich möglich. Es ist auch denkbar, dass ein Kunststoffklemmträger die Aufgaben des Käfigs 2 übernimmt, wenn er entsprechende Konturen/Wandungen aufweist.
  • Die Stromschiene 4 ist L-förmig ausgebildet. Ein Schenkel der Stromschiene 4 verläuft in der γ-z-Ebene und ist als Kontaktabschnitt 4a ausgebildet. Sein oberes Ende ist als ein Einführabschnitt 4c nach außen in x-Richtung abgewinkelt. Der Kontaktabschnitt 4a ist im Innenraum 3 zwischen den rechten Kanten der Seitenwände 2a an der Seite der Haltewand 2c angeordnet.
  • Der andere Schenkel der Stromschiene 4 ist als Fußabschnitt 4b rechtwinklig vom Kontaktabschnitt 4a in gegenläufige x-Richtung abgewinkelt, verschließt die untere Öffnung des Käfigs 2 und erstreckt sich weiter in gegenläufige x-Richtung über die Stirnwand 2b hinaus. Damit ist der Innenraum 3 bis auf die Oberseite vom Käfig 2 und von der Stromschiene 4 umgrenzt.
  • In einer weiteren nicht gezeigten Ausführung weist die Stromschiene 4 keinen Fußabschnitt 4b auf. In diesem Fall ist an der unteren Kante mindestens einer Seitenwand 2a anstelle des Fußabschnitts 4b der Stromschiene 4 ein mit der Seitenwand 2a verbundener Fußabschnitt angebracht, z.B. umgekantet oder angeformt.
  • Innerhalb des Innenraums 3 ist in einem oberen Bereich der Klemmbalken 5 schräg von links oben nach rechts unten verlaufend und um eine (hier virtuelle) Schwenkachse 6, die in der γ-Richtung verläuft, in der Ausnehmung 2d verschwenkbar angeordnet. Der Klemmbalken 5 weist ein linkes Ende auf, welches als Schwenkabschnitt 5b korrespondierend mit der Ausnehmung 2d der Stirnwand 2b des Käfigs 2 ausgebildet ist und in der Ausnehmung 2d verschwenkbar aufgenommen ist. Eine Oberseite 5c des Klemmbalkens 5 weist nach oben. Das andere Ende des Klemmbalkens 5 bildet eine Klemmkante 5a und liegt in der gezeigten Ruhestellung an einer Kontaktfläche 4e innerhalb des Innenraums 3 an. Dieser Anlagebereich wird auch als Klemmstelle bezeichnet. Diese Anlage der Klemmkante 5a an der Kontaktfläche 4e der Stromschiene 4 bildet einen Anschlag und eine Grenze des Verschwenkbereichs des Klemmbalkens 5 im Gegenuhrzeigersinn.
  • Der Klemmbalken 5 wird von dem Federelement 7 in der Ruhestellung mit seiner Klemmkante 5a gegen die Kontaktfläche 4e gedrückt.
  • Das Federelement 7 ist im Innenraum 3 unterhalb des Klemmbalkens 5 angeordnet. Es weist in der Ruhestellung eine Z-förmige Gestalt auf. Es ist mit einem linken oberen Ende eines Federdruckabschnitts 7a, das als Schwenkabschnitt 7e korrespondierend mit der Ausnehmung 2d der Stirnwand 2b des Käfigs 2 ausgebildet ist, ebenfalls wie der Schwenkabschnitt 5b des Klemmbalkens 5 unterhalb dieses Schwenkabschnitts 5b in der Ausnehmung 2d mit aufgenommen.
  • Der gerade Federdruckabschnitt 7a erstreckt sich unterhalb des Klemmbalkens 5 parallel zu diesem etwa auf 2/3 seiner Länge und geht dann in einen sich daran anschließenden Bogenabschnitt 7b über. Der Bogenabschnitt 7b weist einen Öffnungswinkel zwischen dem Federdruckabschnitt 7a und einem Verbindungsabschnitt 7g von weniger als 90° im Uhrzeigersinn auf und ist über einen geraden Verbindungsabschnitt 7g mit einem weiteren Bogenabschnitt 7c verbunden. Der Verbindungsabschnitt 7g ist in diesem ersten Ausführungsbeispiel etwa 3/4 so lang wie der Federdruckabschnitt. Der weitere Bogenabschnitt 7c verläuft gegensätzlich zu dem Bogenabschnitt 7b mit ähnlichem Öffnungswinkel zwischen dem Verbindungsabschnitt 7g und einem Auflagerabschnitt 7d und geht in einen geraden Auflagerabschnitt 7d über, dessen Ende auf einer Anlagefläche 4d des Fußabschnitts 4b der Stromschiene 4 nahe am Übergang des Fußabschnitts 4b in den Kontaktabschnitt aufliegt. Der Auflagerabschnitt 7d verläuft in der Ruhestellung annähernd parallel zu dem Federdruckabschnitt 7a.
  • Der Federdruckabschnitt 7a liegt mit seiner nach oben weisenden Oberfläche als Druckabschnitt 7f auf der unteren Oberfläche des Klemmbalkens 5 auf, die als Druckfläche 5d bezeichnet ist.
  • Das Federelement 7 steht unter einer bestimmten Vorspannung, durch welche der Klemmbalken 5 mit seiner Klemmkante in gegenläufige z-Richtung gegen den Kontaktabschnitt 4a in der Klemmstelle gedrückt wird.
  • Das Federelement 7 ist in dem Innenraum 3 innerhalb eines Bereiches angeordnet, welcher von dem Klemmbalken 5, dem Kontaktabschnitt 4a und dem Fußabschnitt 4b der Stromschiene 4, sowie der Stirnwand 2b und den entsprechenden Bereichen der Seitenwände 2a des Käfigs 2 umgrenzt ist.
  • In Figur 3 ist eine schematische Perspektivansicht des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1 ohne Käfig 2 dargestellt.
  • Es ist zu erkennen, dass der Schwenkabschnitt 5b des Klemmbalkens 5 in y-Richtung mittig an dem Ende des Klemmbalkens 5 angeordnet ist und etwa die halbe Länge des Klemmbalkens 5 in γ-Richtung ausmacht. Auch der Schwenkabschnitt 7e des Federelementes 7 kann eine ähnliche Form aufweisen.
  • Figur 4 zeigt eine schematische Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 2 vor dem Einführen eines Leiters 8, von dem hier nur ein abisoliertes Ende dargestellt ist.
  • Die Klemmeinheit 1 befindet sich noch in der Ruhestellung.
  • Der Leiter 8 wird in einer Einführrichtung, die in z-Richtung verläuft, zunächst zwischen den Einführabschnitt 4c, welcher das Einführen des Leiters 8 erleichtert, und dann den Kontaktabschnitt 4a der Stromschiene 4 und die Oberseite 5c des Klemmbalkens 5 eingeführt. Dabei drückt das untere Ende des Leiters 8 auf die Oberseite 5c des Klemmbalkens 5, wobei dieser durch Erhöhung dieses Drucks (oder durch ein nicht gezeigtes Werkzeug oder Betätiger) um die Schwenkachse 6 im Uhrzeigersinn gegen die Federkraft des Federelementes 7 in den Innenraum 3 schwenkt. Beim Stecken des Leiters 8 in die Klemmeinheit 1 wird das Federelement 7 über den Klemmbalken 5 gespannt.
  • Den eingeführten und geklemmten Leiter 8 in der Klemmstellung der Klemmeinheit 1 illustrieren Figur 5 in einer schematischen Seitenansicht und Figur 6 in einer schematischen Perspektivansicht des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1.
  • In der Klemmstellung liegt der Leiter 8 an der Kontaktfläche 4e des Kontaktabschnitts 4a der Stromschiene 4 an und wird an diese durch die Klemmkante 5a des Klemmbalkens 5 durch die Federkraft des Federelementes 7 angepresst. Der Klemmbalken 5 ist um die Schwenkachse 6 verschwenkt, ebenso der Federdruckabschnitt 7a des Federelementes 7. Der Bogenabschnitt 7b des Federelementes 7 ist in der Klemmstellung aufgeweitet, d.h. der Öffnungswinkel zwischen dem Federdruckabschnitt 7a und dem Verbindungsabschnitt 7g ist größer als 90°. Gleichzeitig ist der weitere Bogenabschnitt 7c weiter zusammengebogen, wobei der Öffnungswinkel zwischen dem Verbindungsabschnitt 7g und dem Auflagerabschnitt 7d kleiner als 90° ist. Dadurch steht das Federelement 7 unter größerer Vorspannung als in der Ruhestellung.
  • Die Klemmkante 5a des Klemmbalkens 5 hat nicht nur die Funktion, den Leiter 8 gegen die Kontaktfläche 4e zu pressen, sondern wirkt auch in Auszugsrichtung (gegenläufig zur z-Richtung) des Leiters 8 dergestalt, das ein Herausziehen des Leiters 8 aus der Klemmeinheit 1 blockiert ist und die Klemmung vergrößert. Eine derartige Selbsthemmung wird durch die oben liegende Schwenkachse 6 und die dazu tiefer liegende Klemmkante 5a bewirkt.
  • Die Selbsthemmung wird durch die zu der tiefer liegende Klemmkante 5a höher gelegene Schwenkachse 6 durch die größere Länge in z-Richtung der Stirnwand 2b des Käfigs 2 gegenüber den ausgeklinkten Seitenwänden 2a vergrößert. Dadurch werden bei der Selbsthemmung wirkende Hebelarme in dem Klemmbalken 5 zwischen dem Krafteinleitungsbereich der Federkraft des Federelementes 7 und der Schwenkachse 6 sowie zwischen der Schwenkachse 6 und der Klemmkante 5a möglichst groß.
  • In der Klemmstellung ist, wie in Figur 5 zu erkennen ist, nur ein kleiner Abschnitt des Federdruckabschnitts 7f des Federelementes 7 im Übergang zum Bogenabschnitt 7b mit dem Druckabschnitt 5d des Klemmbalkens 5 in einem schmalen Krafteinleitungsbereich in Kontakt.
  • In den Figuren 7 und 8 sind schematische Perspektivansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Klemmeinheit 1' in Ruhestellung gezeigt. In Figur 8 ist der Käfig 2 nicht dargestellt. Figur 9 zeigt eine schematische Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten durch den Aufbau des Federelementes 7', welches hier in der Ruhestellung eine umgekehrte L-förmige Gestalt aufweist und in dem Innenraum 3 unterhalb des Klemmbalkens 5 angeordnet ist.
  • Das Federelement 7' weist ebenfalls einen Federdruckabschnitt 7'a auf, dessen eines Ende als Schwenkabschnitt 7'e zur Aufnahme in der Ausnehmung 2d der Stirnwand 2b korrespondierend mit der Ausnehmung 2d ausgebildet ist und wie im ersten Ausführungsbeispiel unterhalb des Schwenkabschnitts 5b in der Ausnehmung 2d aufgenommen ist. Der Federdruckabschnitt 7'a bildet den kurzen Schenkel der L-förmigen Gestalt des Federelementes 7' und liegt in der Ruhestellung mit seinem Druckabschnitt 7'f an dem Druckabschnitt 5d der Unterseite des Klemmbalkens 5 an (Figur 9).
  • Das andere Ende des Federdruckabschnitts 7'a geht in den Bogenabschnitt 7'b über, der einen Öffnungswinkel von ca. 180°aufweist und sich im Uhrzeigersinn in den Innenraum 3 erstreckt. Das andere Ende des Bogenabschnitts 7'b ist mit einem weiteren, zu dem Bogenabschnitt 7'b gegenläufigen Bogenabschnitt 7'c verbunden, welcher gegen den Uhrzeigersinn gebogen verläuft und einen Öffnungswinkel von etwa 45° aufweist. Sein anderes Ende ist mit einem geraden Verbindungsabschnitt 7'g im Wesentlichen rechtwinklig verbunden, und somit senkrecht zum Federdruckabschnitt 7'a (und somit auch zum Klemmbalken 5 in dieser Ruhestellung) verläuft und an seinem anderen Ende in einen bogenförmigen Auflagerabschnitt 7'd mit einem Öffnungswinkel von ca. 90°, gebogen gegen den Uhrzeigersinn, übergeht. Dieser bogenförmigen Auflagerabschnitt 7'd liegt in der Ruhestellung an einer Innenfläche 2e der Stirnwand 2b des Käfigs 2 an.
  • In der Ruhestellung dieses zweiten Ausführungsbeispiels liegt die Klemmkante 5a ebenfalls wie im ersten Ausführungsbeispiel an der Klemmfläche 4e des Kontaktabschnitts 4a der Stromschiene 4 an.
  • Figur 10 zeigt eine schematische Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7 vor dem Einführen des Leiters 8, und Figur 11 stellt eine schematische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels nach Figur 7 in Klemmstellung mit dem eingesteckten Leiter 8 dar.
  • Das Einstecken des abisolierten Endes des Leiters 8 erfolgt wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei wird das Federelement 7' gespannt, indem sich der Auflagerabschnitt 7'd an der Innenfläche 2e der Stirnwand 2b des Käfigs 2 abstützt. Gleichzeitig werden die Bogenabschnitte 7'b und 7'c aufgeweitet und erzeugen die Federkraft, welche auf den Klemmbalken 5 zur Klemmung des Leiters 8 über die Klemmkante 5a gegen die Klemmfläche 4e des Kontaktabschnitts 4a der Stromschiene 4 einwirkt.
  • In Figur 11 ist eine Variante des Federelementes 7' gezeigt, wobei der bogenförmige Auflagerabschnitt 7'd in einen weiteren Endbogenabschnitt 7'h übergeht. Der bogenförmige Auflagerabschnitt 7'd und der weitere Endbogenabschnitt 7'h weisen gleiche Öffnungswinkel, d.h. einen gemeinsamen Öffnungswinkel von ca. 180°, und Radien mit einem gemeinsamen Mittelpunkt auf, der durch das strichpunktierte Kreuz angegeben ist.
  • Figuren 12 und 13 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klemmeinheit 1 " jeweils in einer schematischen Seitenansicht vor dem Einführen eines Leiters und in Klemmstellung (Figur 13).
  • Auch das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten und zweiten durch den Aufbau des Federelementes 7".
  • Das Federelement 7" weist in der Ruhestellung eine aufgeweitete U-förmige Gestalt auf und ist ebenfalls in dem Innenraum 3 unterhalb des Klemmbalkens 5 angeordnet.
  • Ein Federdruckabschnitt 7"a des Federelementes 7" ist hier sehr kurz an dem zur Stirnwand 2b weisenden Ende eines Bogenabschnitts 7"b mit einem Öffnungswinkel von ca. 90° angeordnet. Der Druckabschnitt 7"f ist auf der dem Klemmbalken 5 zugewandten Seite des Federdruckabschnitts 7"a und des Bogenabschnitts 7"b angeordnet. Das Federelement 7" weist keinen Schwenkabschnitt auf und ist nicht in der Ausnehmung 2d der Stirnwand 2b aufgenommen. Nur der Schwenkabschnitt 5b des Klemmbalkens 5 ist in der Ausnehmung 2d in der Schwenkachse 6 angeordnet.
  • Das andere Ende des Bogenabschnitts 7"b ist ein Schenkel der U-förmigen Gestalt und als gerader Verbindungsabschnitt 7"g ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 7"g verläuft in einem Winkel kleiner als 90° zum Klemmbalken 5 nach links unten zur Stirnwand 2b des Käfigs 2 in den Innenraum 3 hinein und geht in einen weiteren Bogenabschnitt 7"c über, welcher gegen den Uhrzeigersinn gebogen verläuft und einen Öffnungswinkel zwischen dem Verbindungsabschnitt 7"g und dem Auflagerabschnitt 7"d von weniger als 180° aufweist. Sein anderes Ende ist mit einem geraden Auflagerabschnitt 7"d verbunden, der parallel zum Fußabschnitt 4b der Stromschiene 4 verläuft und mit einer unteren Auflagefläche 7"i auf der Anlagefläche 4d des Fußabschnitts 4b der Stromschiene 4 aufliegt. Die Länge dieser Auflage beträgt etwa 3/4 der Länge der Anlagefläche 4d. Der Auflagerabschnitt 7"d des Federelementes 7" bildet den anderen Schenkel der U-förmigen Gestalt des Federelementes 7".
  • In der Ruhestellung dieses dritten Ausführungsbeispiels liegt die Klemmkante 5a ebenfalls wie im ersten und zweiten Ausführungsbeispiel an der Klemmfläche 4e des Kontaktabschnitts 4a der Stromschiene 4 an.
  • Figur 13 zeigt eine schematische Seitenansicht des dritten Ausführungsbeispiels nach Figur 12 mit dem eingesteckten Leiter 8 in Klemmstellung der Klemmeinheit 1".
  • Das Einstecken des abisolierten Endes des Leiters 8 erfolgt wie beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel. Dabei wird das Federelement 7" gespannt, indem sich der Auflagerabschnitt 7"d an der Anlagefläche 4e des Fußabschnitts 4b der Stromschiene 4 abstützt, wobei der Bogenabschnitt 7"c aufgeweitet wird und die Federkraft erzeugt, welche auf den Klemmbalken 5 zur Klemmung des Leiters 8 über die Klemmkante 5a gegen die Klemmfläche 4e des Kontaktabschnitts 4a der Stromschiene 4 einwirkt. Bei dieser Aufweitung des Bogenabschnitts 7"c wird dessen Öffnungswinkel von 180° vergrößert, da sich der Federdruckabschnitt 7"a und der Bogenabschnitt 7"b an der Unterseite des Klemmbalkens 5 auf seinem Druckabschnitt 5d in Richtung auf die Schwenkachse 6 zu bewegen. Ein Teil der Außenbogenfläche des weiteren Bogenabschnitts 7"c kann im Übergang zum Verbindungsabschnitt 7"g an der Innenfläche 2e der Stirnwand 2b des Käfigs 2 anliegen.
  • In den Figuren 14 und 15 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Klemmeinheit 1"' jeweils in einer schematischen Seitenansicht in Ruhestellung und in Klemmstellung (Figur 15) dargestellt.
  • Auch das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten, zweiten und dritten durch den Aufbau des Federelementes 7"'.
  • Das Federelement 7'" weist in der Ruhestellung auch eine U-förmige Gestalt mit einem langen, geraden Schenkel und einem kürzeren, gebogenen Schenkel auf und ist auch in dem Innenraum 3 unterhalb des Klemmbalkens 5 angeordnet.
  • Ein Federdruckabschnitt 7"'a des Federelementes 7'" ist hier ähnlich dem dritten Ausführungsbeispiel an dem zur Stirnwand 2b weisenden Ende eines Bogenabschnitts 7"'b mit einem Öffnungswinkel von ca. 45° angeordnet. Der Druckabschnitt 7"'f ist auf der dem Klemmbalken 5 zugewandten Seite des Bogenabschnitts 7"'b angeordnet. Auch dieses Federelement 7'" des vierten Ausführungsbeispiels weist keinen Schwenkabschnitt auf und ist nicht in der Ausnehmung 2d der Stirnwand 2b aufgenommen. Nur der Schwenkabschnitt 5b des Klemmbalkens 5 ist in der Ausnehmung 2d in der Schwenkachse 6 angeordnet.
  • Das andere Ende des Bogenabschnitts 7"'b ist als ein bogenförmiger Verbindungsabschnitt 7"'g mit einem wesentlich größeren Radius als der Bogenabschnitt 7"'b ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 7"'g verläuft nach links unten zur Stirnwand 2b des Käfigs 2 in den Innenraum 3 hinein und geht in einen weiteren Bogenabschnitt 7"'c über, welcher im Uhrzeigersinn gebogen verläuft und einen Öffnungswinkel zwischen dem Verbindungsabschnitt 7"'g und dem Auflagerabschnitt 7"'d von weniger als 180° aufweist. Sein anderes Ende ist mit dem geraden Auflagerabschnitt 7"'d verbunden, der sich parallel zur Stirnwand 2b des Käfigs 2 an der Innenfläche 2e der Stirnwand 2b in gegenläufige z-Richtung bis über die Ausnehmung 2d erstreckt und mit einer Anlagefläche 7"'l auf der Innenfläche 2e der Stirnwand 2b des Käfigs 2 aufliegt. Die Länge dieser Auflage beträgt etwa 9/10 der Länge der Stirnwand 2b.
  • In der Ruhestellung dieses vierten Ausführungsbeispiels liegt die Klemmkante 5a ebenfalls wie im ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel an der Klemmfläche 4e des Kontaktabschnitts 4a der Stromschiene 4 an.
  • Figur 15 zeigt eine schematische Seitenansicht des vierten Ausführungsbeispiels nach Figur 14 mit dem eingesteckten Leiter 8 in Klemmstellung der Klemmeinheit 1'".
  • Das abisolierte Ende des Leiters 8 wird wie beim ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel in die Klemmeinheit 1"' gesteckt.
  • Beim Einstecken des Leiters 8 wird das Federelement 7'" gespannt. Dabei verschiebt sich der Federdruckabschnitt 7"'a an dem Druckabschnitt 5d der Unterseite des Klemmbalkens 5 derart, dass der Federdruckabschnitt 7"'a zur Stirnwand 2b hin in den Innenraum 3 hineingebogen wird, wobei der Druckabschnitt 7"'f von der dem Klemmbalken 5 zugewandten Seite des Federdruckabschnitts 7"'a weiter auf die Seite des gebogenen Verbindungsabschnitts 7"'g wandert. Der Bogenabschnitt 7"'c stützt sich weiterhin auf der Anlagefläche 4d des Fußabschnitts 4b der Stromschiene 4 mit einer Auflagerfläche 7"'i ab, wobei sein Öffnungswinkel verkleinert wird, d.h. der Bogenabschnitt 7"'c wird beim Spannen des Federelementes 7'" zusammengebogen. Der Auflagerabschnitt 7"'d verbleibt mit seiner Anlagefläche 7"'l an der Innenfläche 4e der Stirnwand 2b des Käfigs 2.
  • Der zusammengebogene Bogenabschnitt 7"'c erzeugt die Federkraft, welche in diesem vierten Ausführungsbeispiel über den gebogenen Verbindungsabschnitt 7"'g des Federelementes 7'" auf den Klemmbalken 5 zur Klemmung des Leiters 8 über die Klemmkante 5a gegen die Klemmfläche 4e des Kontaktabschnitts 4a der Stromschiene 4 einwirkt.
  • In Figur 16 ist eine schematische Seitenansicht von Klemmeinheiten zur Erläuterung eines Vergleichs zum Stand der Technik dargestellt.
  • Eine herkömmliche Ausführung der Klemmeinheit weist ein umgedrehtes, V-förmiges Federelement 7IV auf, dessen einer Schenkel senkrecht steht und am Käfig befestigt ist. Der andere Schenkel weist eine Klemmkante auf und drückt gegen die Kontaktfläche 4e des Kontaktabschnitts 4a der Stromschiene. Das Federelement 7IV ist oberhalb des Innenraums 3 angeordnet und begrenzt ihn nach oben. Dabei ist ein erstes horizontales Maß 9 von dem befestigten Schenkel des Federelementes 7IV zum Kontaktabschnitt 4a erforderlich.
  • Bei der erfindungsgemäßen Klemmeinheit ist das Federelement 7 innerhalb des Innenraums 3 angeordnet, wobei dieser ausgenutzt wird, was zuvor nicht der Fall war. Außerdem kann dadurch ein zweites horizontales Maß 10 erreicht werden, welches kleiner ist als das erste horizontale Maß 9 bei der herkömmlichen Ausführung. Somit ergibt sich ein geringeres Maß 10 in der x-Richtung bei gleichem Anschlussvermögen (Federelement im ausgelenkten Zustand).
  • Die Klemmeinheit 1, 1', 1 ", 1"' kann auch in ein entsprechendes Gehäuse aus Kunststoff eingesetzt werden und eine nicht dargestellte Anschlussvorrichtung bilden. Diese Anschlussvorrichtung kann auch eine Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) aufweisen, mit welcher, z.B. mit einem Werkzeug, der Klemmbalken 5 verschwenkbar ist, um den Leiter 8 einzuführen oder den geklemmten Leiter 8 zu lösen und herausziehen zu können.
  • Die oben erläuterten Ausführungsbeispiele schränken die Erfindung nicht ein. Sie ist im Rahmen der angefügten Ansprüche modifizierbar.
  • Die Anschlussvorrichtung kann als Anreihklemme ausgebildet sein.
  • Die Klemmeinheiten 1, 1', 1 ", 1"', 1IV sind ohne Gehäuse funktionstüchtig.
  • In dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar, dass der Klemmbalken 5 und das Federelement 7 einteilig ausgebildet sind.
    • Bezugszeichen
    • 1, 1', 1 ", 1 "'
    Klemmeinheit
    2
    Käfig
    2a
    Seitenwand
    2b
    Stirnwand
    2c
    Haltewand
    2d
    Ausnehmung
    2e
    Innenfläche
    3
    Innenraum
    4
    Stromschiene
    4a
    Kontaktabschnitt
    4b
    Fußabschnitt
    4c
    Einführabschnitt
    4d
    Anlagefläche
    4e
    Kontaktfläche
    5
    Klemmbalken
    5a
    Klemmkante
    5b
    Schwenkabschnitt
    5c
    Oberseite
    5d
    Druckabschnitt
    6
    Schwenkachse
    7, 7', 7", 7'", 7IV
    Federelement
    7...7"'a
    Federdruckabschnitt
    7...7"'b
    Bogenabschnitt
    7...7"'c
    Bogenabschnitt
    7...7"'d
    Auflagerabschnitt
    7...7'e
    Schwenkabschnitt
    7...7"'f
    Druckabschnitt
    7...7"'g
    Verbindungsabschnitt
    7'h
    Endbogenabschnitt
    7"...7"'i
    Auflagefläche
    7"'l
    Anlagefläche
    8
    Leiter
    9, 10
    Maß
    x, y, z
    Koordinaten

Claims (15)

1. Klemmeinheit (1, 1', 1 ", 1"') für elektrische Leiter (8), mit
einem Käfig (2) mit mindestens einer Seitenwand (2a), die mit wenigstens einer Stirnwand (2b) verbunden ist;
einer separaten oder einteilig mit dem Käfig ausgebildeten Stromschiene (4) mit einem Kontaktabschnitt (4a) und vorzugsweise einem Fußabschnitt (4b); und einem Klemmbalken (5) mit mindestens einer Klemmkante (5a), die dem Kontaktabschnitt (4a) gegenübersteht, und
mindestens einem auf den Klemmbalken einwirkenden Federelement (7, 7', 7", 7"'),
wobei zumindest die Stirnwand (2b) und die mindestens eine Seitenwand (2a) des Käfigs (2), der Klemmbalken (5), der Kontaktabschnitt (4a) und vorzugsweise der Fußabschnitt (4b) der Stromschiene (4) einen Innenraum (3) festlegen,
dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (7, 7', 7", 7"') innerhalb des Innenraums (3) in dem Käfig (2) angeordnet ist.
2. Klemmeinheit (1, 1', 1", 1'") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmbalken (5) einen der Klemmkante (5a) gegenüber liegenden Schwenkabschnitt (5b) aufweist, mit welchem er in der Stirnwand (2b) des Käfigs (2) in den Innenraum (3) hinein verschwenkbar angebracht ist.
3. Klemmeinheit (1, 1', 1 ", 1"') nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7, 7', 7", 7"') jeweils mit dem Klemmbalken (5) und mit dem Käfig (2) mindestens abschnittsweise in Kontakt steht.
4. Klemmeinheit (1, 1', 1 ", 1"') nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7, 7') einen Schwenkabschnitt (7e, 7'e) aufweist, mit welchem es in der Stirnwand (2b) des Käfigs (2) verschwenkbar angebracht ist.
5. Klemmeinheit (1, 1') nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7, 7') mit dem Klemmbalken (5) einstückig ausgebildet ist.
6. Klemmeinheit (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7) eine Z-förmige Gestalt mit einem geraden Federdruckabschnitt (7a) und einem dazu im Wesentlichen parallelen Auflagerabschnitt (7d) aufweist, welche über einen geraden Verbindungsabschnitt (7g) über jeweils einen Bogenabschnitt (7b, 7c) verbunden sind.
7. Klemmeinheit (1') nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7') eine L-förmige Gestalt mit einem geraden Federdruckabschnitts (7'a) und einem dazu im Wesentlichen senkrechten Verbindungsabschnitt (7'g) aufweist, welcher über zwei gegenläufige Bogenabschnitte (7'b, 7'c) an dem Federdruckabschnitt (7'a) angebracht ist.
6. Klemmeinheit (1 ") nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7") eine aufgeweitete U-förmige Gestalt mit einem kurzen Federdruckabschnitt (7"a) aufweist, welcher über einen Bogenabschnitt (7"b) an einem Ende eines gerader Verbindungsabschnitts (7"g) angebracht ist, der über einen weiteren Bogenabschnitt (7"c) mit einem geraden Auflagerabschnitt (7"d) verbunden ist.
7. Klemmeinheit (1") nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gerade Auflagerabschnitt (7"d) parallel zum Fußabschnitt (4b) der Stromschiene (4) verläuft und auf dem Fußabschnitt (4b) der Stromschiene (4) aufliegt.
8. Klemmeinheit (1"') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (7"') eine aufgeweitete U-förmige Gestalt mit einem kurzen Federdruckabschnitt (7"'a) aufweist, welcher über einen Bogenabschnitt (7"'b) an einem Ende eines gebogenen Verbindungsabschnitts (7"'g) angebracht ist, der über einen weiteren Bogenabschnitt (7"'c) mit einem geraden Auflagerabschnitt (7"'d) verbunden ist.
9. Klemmeinheit (1'") nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der gebogene Verbindungsabschnitts (7"'g) einen wesentlich größeren Bogenradius als jeder der Bogenabschnitte (7"'b, 7"'c) aufweist, wobei der eine Bogenabschnitt (7"'b) einen kleineren Bogenradius als der weitere Bogenabschnitt (7"'c) aufweist.
10. Klemmeinheit (1'") nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Bogenabschnitt (7"'c) auf dem Fußabschnitt (4b) der Stromschiene (4) aufliegt, wobei sich der gerade Auflagerabschnitt (7"'d) entlang der Stirnwand (2b) des Käfigs (2) erstreckt und an der Stirnwand (2b) anliegt.
11. Anschlussvorrichtung für elektrische Leiter (8), mit
- einem Gehäuse zur Aufnahme einer Klemmeinheit (1, 1', 1 ", 1'") mit einem Käfig (2), einer separaten oder einteilig mit dem Käfig ausgebildeten Stromschiene (4) und einer Einführungsöffnung zur Einführung des elektrischen Leiters (8) in den Käfig (2);
- einem in dem Käfig (2) angeordneten schwenkbaren Klemmbalken (5) zur Klemmung und Kontaktierung des elektrischen Leiters (8) an der Stromschiene (4); und
- mindestens einem Federelement (7, 7', 7", 7"') zur Ausübung einer Kraft auf den Klemmbalken (5);
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Klemmeinheit (1, 1', 1", 1"') als eine Klemmeinheit (1, 1', 1", 1"') nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
12. Anschlussvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussvorrichtung eine Betätigungseinrichtung zur Öffnung der Klemmeinheit (1, 1', 1", 1'") aufweist.
13. Anreihklemme mit mindestens einer Anschlussvorrichtung nach Anspruch 11.
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