"Reihenklemme zum abisolierungsfreien Anschluß isolierter Leiter"
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Reihenklemme mit einem Isoliersto fgehäuse und einer Anschlußvorrichtung für einen isolierten Leiter, der ohne Abisolierung zwischen einer Schneide und einer Gegenauflage nachfedernd geklemmt wird. Diese Anschlußtechnik vereinfacht und beschleunigt die Arbeit, was insbesondere bei Schaltanlagen und Maschinen mit hohem Verdrahtungsumfang und meterlangen Anschlußleisten zu Buche schlägt.
Bekannt sind abisolierungsfreie Klemmen, beispielsweise nach FR-A-2 503 464, die als wesentliches Anschlußelement eine Schneidbuchse oder dergleichen aufweisen. Typisch sind dabei zwei sich gegenüberstehende Schneiden, die zwischen sich einen Schlitz bilden. In diesen Schlitz, der gegebenenfalls zum Einsteckende hin breiter wird, wird der Leiter in Richtung der Schneiden hineingezwängt. Dabei führt der Leiter eine Bewegung senkrecht zu seiner Längserstreckung aus . Der Isoliermantel wird von den Schneiden in einem ziehenden Schnitt durchdrungen, bis die Kupferseele mit den Schneiden
in Berührung kommt. Gegebenenfalls dringen die Schneiden teilweise auch noch in den Kupferwerkstoff ein.
Bei Reihenklemmen ist die Breite in Anreihrichtung ein wirtschaftlich wichtiges Kriterium. Der untere Grenzwert dieser Breite ist die Summe aus dem Außendurchmesser des isolierten Leiters und der Dicke der Wand des Isolierstoffgehäuses, die zwei Reihenklemmen voneinander trennt. Die Dicke der Schneidbuchse der bekannten abisolierungsfreien Klemme übersteigt notwendigerweise den Durchmesser der isolierten Leiters beträchtlich. Man muß von einer Schlitzbreite ausgehen, die örtlich nahezu gleich dem Leiterdurchmesser ist. Hinzukommt die Breite der beiden Schneiden und eventuell deren abgekantete Partien, so daß sich insgesamt eine relativ breite Reihenklemme ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen prinzipiellen Nachteil zu vermeiden und eine Reihenklemme der einleitend bezeichneten Art vorzuschlagen, deren Handhabung und konstruktive Gestaltung einfach ist und die gleichzeitig eine geringe Breite in Anreihrichtung hat.
Diese Aufgabe wird er indungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, wobei der Grundgedanke darin besteht, daß der Leiter wie mit einer Beißzange gefaßt wird. Die Schneiden erstrecken sich in Anreihrichtung und der Leiter wird senkrecht zu den Schneiden zwischen diese eingeführt, wobei er sich in Richtung seiner Längserstreckung bewegt. Die Länge der Schneiden braucht somit grundsätzlich nicht größer als der Durchmesser des Leiters zu sein. Alle anderen konstruktiven Teile können diesem Maß, das gleichzeitig die Tiefe des Isoliergehäuses ist, untergeordnet werden.
Obwohl es funktionell ausreichend sein mag, den Leiter zwischen einer Schneide, welche durch die Isolierung dringt, und einer nicht schneidfähigen Gegenauflage zu fassen, wird eine Gegenauflage bevorzugt, die ebenfalls eine Schneide ist, wobei beide Schneiden beißzangenartig ohne Seitenversatz gegeneinander bewegbar sind.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung macht von einer Klemmfeder Gebrauch, wie sie beispielsweise in der deutschen Patentschrift 35 14 099 beschrieben ist und unter der Bezeichnung Käfigzugfeder Verbreitung gefunden hat. Es wird vorgeschlagen, daß der eine Schenkel einer solchen Käfigzugfeder auf einer Stromschiene aufliegt, die sich durch ein Fenster des anderen Schenkels hindurch erstreckt, und daß die Stromschiene eine dem anderen Schenkelende zugewandte Schneide aufweist. Der Leiter wird zwischen dieser Schneide und dem dieser nächstliegenden Klemmrand des Fensters in das Fenster eingeführt. Dabei bildet der Klemmrand die Gegenauflage. Er drückt so stark auf den Leiter, daß die Schneide den Isolierstoffmantel des Leiters bis auf das Kupfer durchtrennt. Der Klemmrand kann durch eine Abkantung besonders flach ausgestaltet sein.
Andererseits kann der Klemmrand des Fensters aber auch als Schneide ausgebildet sein, so daß der Leiter dann von zwei Schneiden erfaßt wird. Wenn nur eine von diesen beiden die Kupferseele des Leiters erreicht, bildet die andere wenigstens eine wirkungsvolle Zugsicherung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfaßt die Anschlußvorrichtung eine querschnittlich C-förmige einstückige Beißhülse aus einem federnden Werkstoff, deren einander zugewandte Abkantungen als Schneiden ausgebildet sind. Da diese Schneiden normalerweise spiegelsymmetrisch geformt und angeordnet sind und aus demselben Werkstoff bestehen, wird erreicht, daß beide Schneiden in den
Isolierstoffmantel des Leiters eindringen und den Kontakt mit der Leiterseele herstellen.
Nach einer ersten Alternative dieser Ausführungsform federn die Zangenschenkel der Beißhülse auseinander, d. h. sie bilden im entspannten Zustand einen Schlitz, der so groß ist, daß der isolierte Leiter eingeführt werden kann. Um den Kontakt herzustellen, werden die Zangenschenkel mittels einer Schraube oder eines Exzenters gegeneinander gedrückt, so daß die Zangenschenkel dann auf die Schneiden eine Federkraft in Klemmrichtung ausüben.
Die andere Alternative besteht darin, daß die Zangenschenkel der Beißhülse zusammenfedern, d. h. von sich aus die Kraft zum Durchtrennen des Isolierstoff antels aufbringen. In diesem Fall sind Mittel zum Öffnen der Zangenschenkel vorzusehen, um den Leiter einstecken zu können. In Betracht kommt z. B. eine Exzenternuß, die in der Beißhülse angeordnet ist und diese aufweitet. Eine andere Möglichkeit besteht darin, an einem der Zangenschenkel eine taschenartige Anformung vorzusehen, in welche ein Aufbiegewerkzeug eingesteckt werden kann, z. B. ein Schraubendreher, der eine Verlängerung des Zangenschenkels bildet.
Eine vorteilhafte Abwandlung der Beißhülse entsteht dadurch, daß die Anschlußvorrichtung eine querschnittlich im Wesentlichen C-förmige Zangenanordnung aufweist, deren Zangenschenkel beschränkt gelenkig ineinandergefügt sind und einander zugewandte Abkantungen aufweisen, die als Schneiden ausgeführt sind, wobei ein Zangenschenkel Bestandteil einer Stromschiene oder eines Metallgehäuses ist und damit eine Fixierung im Isolierstoffgehäuse erfährt und der andere Zangenschenkel beweglich ist.
Eine solche von Haus aus nichtfedernde Zangenanordnung kann durch Fremdfederung mittels einer Käfigzugfeder zu einer
kompletten abisolierungsfreien Anschlußklemme aufgerüstet werden. Die Käfigzugfeder liegt mit ihrem Auflageschenkel an der Außenseite des einen Zangenschenkels an. Ihr Fensterschenkel erstreckt sich über die Schneiden und der Endabschnitt des Fensterschenkels steht mit dem anderen Zangenschenkel formschlüssig in Eingriff. Dazu kann z. B. der Fensterschenkel der Feder eine Aussparung aufweisen, in welche ein Vorsprung des Zangenschenkels eingreift. Ebenso kann aus dem Federwerkstoff des Fensterschenkels eine Zunge herausgebogen sein, welche in eine Ausnehmung des Zangenschenkels eingreift.
Zweckmäßigerweise kann aber auch wenigstens einer der beiden Zangenschenkel aus einem Federwerkstoff bestehen. In diesem Fall ist es möglich, die Zangenschenkel mit Hilfe eines Exzenters, einer Schraube oder dergleichen zusammenzudrücken, um so die nötige Schneid- und Klemmkraft zu erzeugen.
Als weitere Verbesserung dieser Ausführungsform, insbesondere wenn der Zangenschenkel mittels eines Exzenters oder eines Klemmhebels betätigt wird, wird vorgeschlagen, daß der bewegliche Zangenschenkel seitlich geführt ist und die Führung dem Zangenschenkel zugewandte Rastvorsprünge aufweist, die beim Betätigen des Exzenters oder dergleichen zurückweichen und den Zangenschenkel in der Klemmstellung fixieren. Man braucht also bei einer solchen Anschlußvorrichtung lediglich den nicht abisolierten Leiter einzustecken und den Betätigungshebel umzulegen, der dann in dieser Stellung verbleibt.
Schließlich werden noch besonders vorteilhafte Ausbildungen speziell der Schneiden vorgeschlagen, die bei den beschriebenen Klemmen den Kraftbedarf für einen sicheren Leiteranschluß herabsetzen. Es wurde schon erwähnt, daß die Breite der Schneiden nicht größer als der Außendurchmesser des dicksten vorgesehenen Leiters sein muß. Damit ist ein
realisierbarer Maximalwert für die Breite der übrigen konstruktiven Teile der Klemme vorgegeben. Um aber einen guten Kontakt zu schaffen, braucht der Isolierstoffmantel nicht wie mit einem Messer über seinen ganzen Durchmesser aufgeschnitten zu werden, sondern es genügt, wenn die Länge der Schneiden kleiner als der Durchmesser des Isoliermantels des anzuschließenden Leiters ist. Eine solche kurze Schneide findet beim radialen Durchstoßen des Isoliermantels einen geringeren Widerstand. Sie muß nur die Leiterseele auch sicher treffen. Praktisch wird es also genügen, wenn die Länge der Schneide etwa dem Durchmesser der Leiterseele entspricht. Da der Zangenschenkel im übrigen breiter ist, stellt sich die einzelne Schneide als vorstehender Zahn am Zangenschenkel dar, dessen zur Schneide senkrecht Länge wenigstens gleich der radialen Dicke des Isoliermantels sein muß. Der Zahn soll ja unbehindert eindringen könne.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt
Fig. 1 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine einfache Klemmanordnung mit Käfigzugfeder und nur einer Schneide,
Fig. 2-4 in entsprechender Darstellung Varianten des Klemmrandes des Fensters der Käfigzugfeder,
Fig. 5-7 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt verschiedene Klemmvorrichtungen mit einstückiger Beißhülse,
Fig. 8-10 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt verschiedene Klemmvorrichtungen mit zweiteiliger C-förmiger Zangenanordnung,
Fig. 11 in entsprechender Darstellung eine Variante des eingekreisten Details aus Fig. 10,
Fig. 12 die Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Klemmvorrichtung ähnlich derjenigen nach Fig. 9 in schematischer Darstellung mit RastvorSprüngen,
Fig. 13 die Frontansicht der Vorrichtung nach Fig. 12 und
Fig. 14 einen Teilquerschnitt XIV-XIV gem. Fig. 12.
Die Klemmvorrichtung nach Fig. 1 umfaßt eine Stromschiene 1 und eine Käfigzugfeder 2. Letztere hat einen an die Stromschiene angeschmiegten Auflageschenkel 3 und einen Fensterschenkel 4 , der seinen Namen von einer Fensteraussparung 5 hat. Die Stromschiene und der Auflageschenkel durchsetzen das Fenster. Die Stromschiene 1 hat eine nach unten gewandte quer verlaufende scharfe prismenförmige Schneide 6. Zwischen dieser und einem Klemmrand 7 der Fensteraussparung ist ein isolierter Leiter 8 in die Fensteraussparung eingesteckt und damit an die Stromschiene 1 angeschlossen. Der Leiter wird durch den Klemmrand 7 an die Stromschiene so stark angedrückt, daß die Schneide 6 den Isoliermantel 9 des Leiters durchdringt und mit der Kupferseele 10 des Leiters in Kontakt gelangt, womöglich teilweise in den Kupferwerkstoff eindringt. Da die Federkraft ununterbrochen wirkt, wird der elektrische Kontakt auch dann nicht beeinträchtigt, wenn an der Auflagestelle des Klemmrandes 7 der Isoliermantel eine FließVerformung erfährt und nachgibt.
Die beschriebene Klemmanordnung ist, wie bei Reihenkleirarten üblich, in ein flaches Isolierstoffgehäuse eingefügt, welches
die Stromschiene 1 und die Käfigzugfeder 2 gegenseitig fixiert, eine Betätigung der Letzteren jedoch zuläßt.
Um die Auflagefläche des Klemmrandes 7 zu vergrößern und dadurch einem Wegfließen des Isoliermantels 9 entgegenzuwirken, kann der Klemmrand auch gem. Fig. 2 abgewinkelt oder gem. Fig. 3 fragezeichenför ig umgebogen sein.
Gem. Fig. 4 kann die Klemmvorrichtung nach Fig. 1 in eine andere Kategorie transformiert werden. Hier ist der Klemmrand geschärft und damit als Schneide ausgebildet. Diese Schneide kann je nach dem Grad der Schärfung ebenfalls bis zur Kupferseele 10 vordringen oder sich nur im Isoliermantel 9 festkrallen und dadurch als Zugsicherung für den angeschlossenen Leiter 8 wirken. Alle weiteren beispielhaft gezeigten Klemmvorrichtungen haben zwei gleichartige Schneiden, die aufeinander zubewegbar sind und bestimmungsgemäß beide den Isoliermantel 9 durchtrennen sollen.
Fig. 5 zeigt eine an eine Stromschiene 11 angeformte einstückige Beißhülse 12 von C-förmigem Querschnitt, deren Abkantungen durch Schärfen als Schneiden 13 ausgebildet sind. Die Beißhülse ist aus einem Federwerkstoff gefertigt und so geformt, daß sie, wenn sie sich selbst überlassen wird, aufspringt, so daß der Schlitz zwischen den Schneiden ein unbehindertes Einführen des auch hier mit 8 bezeichneten isolierten Leiters erlaubt. Die Beißhülse 12 ist von einer Querhülse 14 umfangen, in die eine Schraube eingedreht ist. Auf diese Weise werden die beiden Zangenschenkel 15 der Beißhülse entgegen der elastischen Vorspannung zusammengedrückt, so daß die Schneiden 13 durch den Isoliermantel 9 dringen und die Kupferseele 10 kontaktieren.
Bei der Klemmvorrichtung nach Fig. 6 ist eine hinsichtlich ihrer Form gleiche Beißhülse 16 vorgesehen. Deren Vorspannung ist jedoch so gewählt, daß die Schneiden im entspannten Zustand aufeinanderliegen und deshalb die Zangenschenkel zum Anschließen des Leiters auseinandergedrückt werden müssen. Dies geschieht mit Hilfe einer in der Beißhülse angeordneten Exzenternuß 17, die einen Betätigungshebel 18 aufweist. Mit ausgezogenen Strichen ist die Anschlußposition wiedergegeben. Durch Schwenken des Betätigunshebels 18 nach rechts wird die Beißhülse geöffnet, so daß in dieser Stellung der Leiter eingeführt werden kann.
Fig. 7 zeigt die gleiche Beißhülse 16 wie in Fig. 6. Hier ist jedoch eine Stromschiene 19 an einem der Zangenschenkel angesetzt. Der andere Zangenschenkel weist an seiner Außenseite eine taschenartige Anformung 20 auf, in die, wie dargestellt, ein Schraubendreher 21 mit seiner Klinge eingesteckt werden kann. Er dient als verlängerter Betätigunshebel, mit dem durch Herunterdrücken in Pfeilrichtung die Beißhülse geöffnet werden kann.
Die weiteren Beispiele weisen anstelle einer einstückigen Beißhülse jeweils eine zweiteilige ebenfalls C-förmige Zangenanordnung auf. Die Zangenschenkel sind beschränkt gelenkig ineinandergefügt. Beispielhaft zeigt hierzu Fig. 9, daß ein Zangenschenkel 22 in eine Ausnehmung des anderen Schenkels eingesteckt und einfach rechtwinklig abgekantet ist. Die Figuren 12 und 14 zeigen eine andere Lösung. Hier ist ein Zangenschenkel 23 an seinem Ende als Gabelsplint 24 ausgebildet und in eine Ausnehmung des anderen Zangenschenkels eingerastet.
Bei den Klemmvorrichtungen nach den Figuren 8 und 9 ist die Anordnung so getroffen, daß wenigstens ein Zangenschenkel aus einem Federwerkstoff besteht, der die erforderliche Federkraft ausübt, wenn gem. Fig. 8 eine Querhülse mit
Schraube oder gem. Fig. 9 eine Exzenternuß die Zangenanordnung zusammendrückt.
Gem. Fig. 10 muß die Zangenanordnung nicht aus Federwerkstoff hergestellt sein. Hier bewirkt eine Käfigzugfeder 25 eine so hohe Federkraft, daß die Schneiden der Zangenschenkel ohne weiteres Zutun mit dem nicht abisolierten Leiter in Kontakt gelangen. Der Auflageschenkel der Käfigzugfeder liegt an dem einen Zangenschenkel an, während der Fensterschenkel der Käfigzugfeder sich über die Schneiden hinweg erstreckt, so daß auch hier der anzuschließende Leiter durch die Fensteraussparung der Käfigzugfeder 25 hindurchgesteckt wird. Das Ende des Fensterschenkels hat gem. Fig. 10 eine Abkantung 26, die in eine Aussparung des oberen Zangenschenkels 27 locker eingreift. Somit steuert der Fensterschenkel den mit ihm verbundenen Zangenschenkel 27, d. h. durch Druck auf die Käfigzugfeder 25 wird die Zangenanordnung zum Anschließen geöffnet, beim Loslassen greifen die Schneiden ein.
Die Alternative nach Fig. 11 besteht darin, daß der Zangenschenkel 27 einen Fortsatz hat, der umgekehrt in eine Aussparung des Fensterschenkels der Käfigzugfeder 25 eingreift.
7Anhand der Figuren 12 und 13 werden zwei weitere wichtige Einzelheiten der Erfindung erläutert. Wie in Fig. 9 (dort nicht erwähnt) ist bei Fig. 12 der untere Zangenschenkel 28 an eine querschnittlich U-förmige Stromschiene 29 angeformt. Dies ist insofern von Bedeutung, als der obere Zangenschenkel 23 durch die Seitenwände dieser Stromschiene geführt wird. Aus den Seitenwänden sind Zungen 30 ausgestanzt und ein wenig nach innen gedrückt. Diese Zungen bewirken einerseits, daß der geöffnete Zangenschenkel 23 in der geöffneten Stellung gehalten wird und nicht von selbst zufällt, so daß der Leiter unbehindert eingeführt werden
kann. Wird dagegen die Zangenanordnung zusammengedrückt - im Beispiel ist dies nur schematisch durch einen Pfeil 31 angedeutet - und gleitet dabei der Zangenschenkel 23 über die Zungen 30 weg, so schnappen diese nach innen und verriegeln den Zangenschenkel in der Klemmstellung. Einer der Zangenschenkel sollte auch hier aus Federwerkstoff bestehen.
Fig. 13 zeigt die Schmalseite der Klemmvorrichtung nach Fig. 12. Hieraus ist ersichtlich, daß zwar die Zangenschenkel 23 und 28 eine Breite haben, die etwa dem Innenabstand der Wände der U-förmigen Stromschiene 29 entspricht. Die Schneiden haben jedoch nur eine Breite a, die etwas gleich dem Durchmesser der Kupferseele des Leiters ist. Die verkürzten Schneiden bilden somit Schneidzähne 32 deren bezüglich des Leiters radiale Länge größer als die Dicke des Isoliermantels ist. Dadurch wird ein unbehindertes Einbeißen der Schneidzähne 32 mit verringerter Kraft ermöglicht. Die Stromschiene 29 hat die Gesamtbreite b. Addiert man hierzu noch die Dicke der Isolierstoffgehäuse-Trennwand, so ergibt sich die Einbaubreite der Reihenklemme mit einem äußerst günstigen Wert.
1 Stromschiene
2 Käfigzugfeder
3 Auflageschenkel
4 Fensterschenkel
5 Fensteraussparung
6 Schneide
7 Klemmrand
8 Leiter
9 Isoliermantel
10 Kupferseele
11 Stromschiene
12 Beißhülse
13 Schneide
14 Querhülse
15 Zangenschenkel
16 Beißhülse
17 Exzenternuß
18 Betätigungshebel
19 Stromschiene 20 Anfor ung
21 Schraubendreher
22 Zangenschenkel
23 Zangenschenkel
24 Gabelsplint
25 Käfigzugfeder 26 Abkantung
27 Zangenschenkel
28 Zangenschenkel
29 Stromschiene
30 Zunge
31 Pfeil
32 Schneidzahn a Breite der Schneide b Breite der Stromschiene