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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Zugfederklemme gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Das
Dokument
US 4,708,417 zeigt
eine Zugfederklemme mit einer Zugfeder in allgemein, bekannter Ausführung. Die
Zugfeder besteht aus einem einzigen, gebogenen Stahlfederblatt,
dessen innere und äußere Breitflächenseite
senkrecht zu derjenigen Ebene steht, in der sich das Federblatt
beim Ein- und Ausfedern bewegt. Die Klemmkraft einer solchen Blattfeder
wird durch das Rückstellmoment
erzielt, mit dem sich die Feder aufzuweiten versucht. Dieses Rückstellmoment
wird bei der bekannten Zugfeder über
die Materialverformung zu den Breitflächenseiten der Blattfeder hin
bewirkt. Wegen der geringen Blattfederdicke ist entsprechend der
Biegewiderstand einer solchen Blattfeder relativ gering. Man kann
durch eine Querschnittsänderung
den Biegewiderstand und entsprechend die Federkraft verändern, insbesondere
erhöhen,
indem man die Dicke der verwendeten Blattfeder variiert.
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Aus
dem Dokument
DE 198
10 310 C1 ist eine Zugfederklemme der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 angegebenen Art bekannt. Die beiden Schenkelbereiche
und der diese verbindende Bogenabschnitt werden bei dieser bekannten
Zugfederklemme von zwei gebogenen Stahlfederblättern gebildet, die mit ihren
Flachseiten formschlüssig
aneinander anliegen. So hat man es hier mit einer Doppel-Blattfeder
zu tun, die im übrigen
in gleicher Weise ausgebildet ist und in gleicher Weise einfedert,
wie eine Einzelblattfeder einer Zugfederklemme der vorstehend erörterten
Art.
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Die
Dokumente
DE 198 17
925 A1 und
US 5,362,259 beschrei ben
ebenfalls Zugfederklemmen mit einer Einzel-Zugfeder, bei denen der
Strombalken aus einem Basissteg, einem abgewinkelten Balkensteg
mit Einführöffnung für den zu
klemmenden Leiter und aus einem von dem Balkensteg abgewinkelten,
das Klemmfenster der Zugfeder durchgreifenden Klemmstück besteht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zugfederklemme der eingangs
genannten Art zu schaffen, die eine Querschnittskonfiguration aufweist,
um bei unveränderter
Baugröße eine
höhere Federkraft
erzielen zu können.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Zugfederklemme der vorgenanten Art nach der
Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Für die Erfindung
ist wesentlich, daß die
Zugfeder sich mit ihren mit der Federspannung beaufschlagten Bereichen
in derjenigen Ebene, in der die Ein- und Ausfederungsbewegung erfolgt,
flach liegend erstreckt, wobei entsprechend das Biegemoment über die
Schmalflächen-
oder Kantenseiten der Federschenkel und der Federbögen erreicht
wird. Aufgrund des höheren
Materialanteils, der sich oberhalb und unterhalb der neutralen Biegelinie
bei der Hochkantanordnung der Federschenkel und Federbögen gegeben
ist, ergibt sich ein hohes Widerstandsmoment in der Biegerichtung,
und entsprechend hoch ist das elastische Rückstellmoment, welches die
Feder in dieser Biegerichtung erzeugen kann. Demgemäß hoch ist
die von der Zugfeder erzielte Klemmkraft in Relation zu kleinen
Abmessungen.
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Ein
weiterer erheblicher Vorteil ergibt sich bei der Herstellung einer
solchen Zugfeder. Denn die beiden einander gegenüberliegenden Hälften der
Zugfeder können
zunächst
in nicht gebogener, flachliegender Form aus einem flachen Stahlblech
mit entsprechenden Öffnungen
gestanzt werden, wonach die beiden Federhälften gegeneinander gebogen
werden, wobei sich die Breite des Klemmfensters aus dem Abstand
der beiden Federhälften
ergibt.
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Die
besondere Bauform der Zugfeder der erfindungsgemäßen Zugfederklemme bringt weiter Raumvorteile
mit sich. Denn zwischen den in Abstand voneinander angeordneten
Federschenkeln besteht ein Freiraum, der von der von der Klemmstelle
abgewandten Seite her zugänglich
ist und für
eine Kontaktierung genutzt werden kann, für die sonst an anderer Stelle
Platz geschaffen werden muß.
Denn bei den bekannten schlaufenförmigen Zugfedern ist der Zugang
in den Federinnenraum durch den Bogen des Federbandes am rückwärtigen,
von der Klemmstelle abgelegenen Ende versperrt.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
noch näher
erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine erste perspektivische
Ansicht einer Zugfeder einer Zugfederklemme mit zugehörigem Strombalken
in Richtung auf die Klemmstelle gesehen,
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2 eine weitere perspektivische
Darstellung der Zugfeder mit Zugbalken entsprechend 1 in Richtung auf die rückwärtigen Federbögen gesehen
mit einem in Federlängsrichtung
eingeführten
Kon taktstift,
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3 eine der 2 entsprechende perspektivische Darstellung
jedoch mit einem in Federhöhenrichtung
eingeführten
Kontaktstift und
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4 eine der 2 entsprechende Darstellung der Zugfeder
mit Strombalken in der Klemmlage bei einem eingeführten elektrischen
Leiter.
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1 zeigt die wesentlichen
Elemente einer Zugfederklemme, deren Gehäuse in der Darstellung weggelassen
ist. Die Hauptelemente in dem Klemmengehäuse sind eine Zugfeder 1 und
ein Strombalken 2, zwischen denen an einer Klemmstelle
ein elektrischer Leiter verspannt werden kann.
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Die
Zugfeder 1 hat einen oberen Schenkelbereich 3 und
einen unteren Schenkelbereich 4 sowie einem diese beiden
Bereiche 3 und 4 verbindenden Bogenabschnitt 5,
die in besonderer Weise ausgeführt
sind. So besteht zum einen der obere Schenkelbereich 3 aus
einem ersten oberen Federschenkel 6 und einem zweiten oberen
Federschenkel 7, die beide miteinander parallel sind, ferner
der untere Schenkelbereich 4 aus einem ersten unteren Federschenkel 8 und
einem zweiten unteren Federschenkel 9 und schließlich der
Bogenabschnitt 5 aus einem ersten Federbogen 10 und
einem zweiten Federbogen 11, wobei der Federbogen 10 den
oberen Federschenkel 6 mit dem unteren Federschenkel 8 und
der zweite Federbogen 11 den oberen Federschenkel 7 mit
dem unteren Federschenkel 9 verbindet. Zum anderen sind
die Federschenkel 6–9 und
die Federbögen 10 und 11 flachliegend
in derjenigen Ebene angeordnet, in der die Zugfeder 1 ein-
und ausfedert, also die beiden oberen Federschenkel 6 und 7 in Richtung
zu den beiden unteren Federschenkeln 8 und 9 entgegen
der Federkraft zusammengedrückt werden
können
oder sich unter der Federkraft voneinander wegspreizen. Die aus
Flachstahl bestehenden Federschenkel 6–9 und die Federbögen 10 und 11 haben
dementsprechend rechteckige Querschnitte, wobei die jeweils längere Rechteckseite
sich in Richtung der Biegeebene bzw. parallel dazu erstreckt. Die
längeren
Rechteckseiten bilden daher die Breitflächenseiten der Federschenkel 6–9 und der
Federbögen 10, 11,
während
die dagegen wesentlich kürzeren
Rechteckseiten die Schmalflächen- oder
Kantenseiten der Federschenkel 6–9 und der Federbögen 10, 11 bilden.
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Insgesamt
bilden der obere Federschenkel 6, der eine Federbogen 10 und
der untere Federschenkel 8 an der einen Längsseite
der Zugfeder 1 eine erste Federhälfte in gleicher Weise wie
an der zweiten Längsseite
der Zugfeder 1 der obere Federschenkel 7, der
zugehörige
Federbogen 11 und der daran anschließende untere Federschenkel 9.
Beide Hälften
der Zugfeder 1 liegen deckungsgleich zueinander und haben
eine C-Form. Ausgehend von den Federbögen 10 und 11 verringert
sich die Breite bzw. Höhe
der oberen Federschenkel 6 und 7 und ebenso die
Breite bzw. Höhe
der unteren Federschenkel 8 und 9, um über die
Federschenkel 6, 7 sowie 8, 9 hinweg
bis zur Klemmstelle an deren Öffnungsseite
eine gleichmäßige Verteilung
des mechanischen Spannungsverlaufs innerhalb der genannten Teile
vorzugeben.
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Die
beiden oberen Federschenkel 6, 7 sind an ihren
Enden mittels eines in Querrichtung bogenförmig verlaufenden Brückstegs 12 miteinander
verbunden, und an der Anschluß stelle
des Brückstegs 12 sind
an den Federschenkeln 6 und 7 nach unten hin Verbindungsstege 13 und 14 abgewinkelt,
die sich nach unten hin in Richtung zu den unteren Federschenkeln 8, 9 erstrecken.
Am Unterende sind die beiden Verbindungsstege 13, 14 mittels
eines Querstegs 15 miteinander verbunden, der in gleicher
Weise wie der oberhalb davon angeordnete Brücksteg 12 in Querrichtung
der Zugfeder 1 gebogen verläuft. Der Brücksteg 12, die Verbindungsstege 13 und 14 und der
Quersteg 15 umschließen
ein Klemmfenster 16, wobei die Oberkante des unteren Quersteges 15 die Klemmkante 17 des
Klemmfensters 16 bildet. In das Klemmfenster 16 ragt
ein mit dem Strombalken 2 einstückiges Klemmstück 18 hinein,
an dessen Unterseite der die oberen Federschenkel 6, 7 ebenfalls verbindende
Quersteg 15 unter der von der Zugfeder 1 aufgebrachten
Klemmkraft anliegt, solange an der zwischen der Klemmkante 17 und
der Unterseite des Klemmstücks 8 liegenden
Klemmstelle ein elektrischer Leitern nicht verspannt ist. Beim Klemmen
eines Leiters werden in geeigneter Weise die beiden oberen Federschenkel 6, 7 in
Richtung zu den beiden unteren Federschenkeln 8, 9 heruntergedrückt, womit
sich unterhalb des Klemmstücks 18 am
Strombalken 2 die Klemmstelle im Bereich des Klemmfensters 6 öffnet. Um
die Zugfeder 1 hierbei nicht zu überbiegen, kann durch entsprechende
Höhe des
Klemmfensters 16 und Anschlag des Querstücks 12 an
den Enden der Federschenkel 6, 7 auf der Oberseite
des Klemmstücks 18 des
Strombalkens 2 eine Begrenzung des Einfederweges vorgesehen
werden. In anderer Weise kann auch die Höhe des Quersteges 15 variiert
werden, der zur Begrenzung des Einfederweges der Zugfeder 1 mit
seiner freien Unterkante an geeigneter Stelle aufsetzen kann. Die se
Stelle kann im Bereich der Enden der unteren Federschenkel 8, 9 liegen,
die mittels eines Querstücks 20 miteinander verbunden
sind, welches in ähnlicher
Weise wie der Quersteg 15 und der Brücksteg 12 in Querrichtung der
Zugfeder 1 gebogen verläuft.
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Der
gesamte Strombalken 2 ist U-förmig ausgebildet und weist
einen unteren Basissteg 19 auf, an dessen zur Klemmstelle
hin liegenden Ende ein Balkensteg 21 im wesentlichen rechtwinklig
nach oben vorsteht. Aus dem Material dieses Balkensteges 21 ist
das Klemmstück 18 des
Strombalkens 2 herausgestellt, so findet sich an dem Balkensteg 21 ein
entsprechender Freischnitt 22. In Richtung zur Zugfeder 1 hin
weist der Balkensteg 21 eine eingeprägte Auswölbung 23 auf, und
dadurch sind beidseits des Freischnitts 22 in Richtung
der Auswölbung 23 verbreiterte
Versteifungsstege 24 ausgebildet. Durch die Versteifungsstege 24 erhält der Balkensteg 21 eine
hohe Stabilität,
die das Klemmstück 18 in
der vorgegebenen Position sichert.
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An
dem von der Klemmstelle abgelegenen Ende schließt an den Basissteg 19 des
Strombalkens 2 mit einer Krümmung 25 ein Stützsteg 26 an,
der ebenfalls vom Basissteg 19 aufrecht vorstehend angeordnet
ist und dem Balkensteg 21 gegenüberliegt. Wie die 2 bis 4 besonders gut erkennen lassen, kann
die Zugfeder 1 in derjenigen Position, in der sie mit ihren
unteren Federschenkeln 8, 9 auf der Oberseite
des Basisstegs 19 des Strombalkens 2 aufsitzt und
in der das Klemmfenster 16 an den oberen Federschenkeln 6, 7 mit
de Klemmkante 17 das Klemmstück 8 des Strombalkens 2 untergreift,
mit dem rückwärtigen Stützsteg 26 am
Strombalken 2 verrastet werden. Dazu ist an diesem Stützsteg 26 eine
Rastkontur 27 angearbeitet, die einen Vorsprung aufweist,
unter den Rastnasen 28 einschnappen können, die im Bereich der rückwärtigen äußeren Kante an
die Federbögen 10, 11 der
Zugfeder 1 angeformt sind. Beim Aufrasten der Zugfederklemme 1 können sich
sowohl deren beide Federhälften
als auch der Raststeg 21 und der Stützsteg 26 des Strombalkens 2 geringfügig elastisch
aufweiten. Auflaufschrägen 33 und 34 an
den Rastnasen 28 rückwärtig an
den Federbögen 10, 11 und
an den Endecken des Stützsteges 26 des
Strombalkens 2 begünstigen
dies. Der Basissteg 19 und der Stützsteg 26 des Strombalkens 2 sind
noch in anderer Weise als aufweitbare Federelemente ausgebildet.
So erstreckt sich etwa von der Quermitte des Basisstegs 19 bis
zum freien Ende des Stützsteges 26 hin
ein Längsschlitz 29,
der ein Auffedern in Breitenrichtung der Zugfeder 1 der
beidseits des Längsschlitzes 29 liegenden
Bereiche des Basisstegs 19 und des Stützsteges 26 ermöglicht.
Der Längsschnitt 29 schneidet
zwei Durchgangslöcher 30 und 31,
die sich zum einen am Übergang
der Krümmung 25 zum
Basissteg 19 und zum anderen am Übergang dieser Krümmung 25 zum
Stützsteg 26 hin
finden. Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, kann in eines
dieser beiden Löcher 30, 31 ein
Kontaktstift 32 klemmend eingesteckt werden, im ersteren
Falle verläuft
der Kontaktstift 32 in Höhenrichtung der Zugfeder 1,
also parallel zum Stützsteg 26 des Strombalkens 2,
was 3 wiedergibt, und
im anderen Falle liegt der eingesteckte Kontaktstift 32 parallel zum
Basissteg 19 des Strombalkens 2, wie es aus 2 hervorgeht. Es versteht
sich, daß die
Durchmesser der Durchgangslöcher 30 und 31 geringfügig kleiner
sind als der Durchmesser des Kontaktstiftes 32. Bei Anordnung
der Zugfeder 1 und des Strombalkens 2 in einem
Isolierstoffgehäuse
einer Zugfederklemme können
in der Wandung des Isolierstoffgehäuses fluchtend mit den Durchgangslöchern 30 und 31 am
Strombalken 2 Öffnungen
vorgesehen werden, durch die hindurch der Kontaktstift 32 in
den Strombalken 2 eingeführt wird. Bei dem Kontaktstift 32 handelt
es sich dabei vorzugsweise um einen Lötstift oder einen Einpreßstift,
der auf einer Leiterplatte angeordnet ist, auf welche die Zugfederklemme
mit entsprechender Kontaktierung aufgesetzt werden kann.
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Die
Klemmung der Ader 35 einer elektrischen Leitung 36 an
der Klemmstelle der Zugfeder 1 veranschaulicht 4. Man erkennt hier auch
die Deformation, die sich im Bereich der Federschenkel 6–9 und
der Federbögen 10, 11 ergeben.
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Der
Freiraum im Innern der Zugfeder 1, der von den Federschenkeln 6 und 8 sowie
dem dazwischen liegenden Federbogen 10 auf der einen Seite und
von den Federschenkeln 7 und 9 sowie dem dazwischen
liegenden Federbogen 11 auf der anderen Seite begrenzt
wird, läßt sich
auch in anderer Weise für
eine Kontaktierung und dergleichen nutzen. Der besondere Vorteil
dieses Zwischenraums ist, daß er am
rückwärtigen Ende
der Zugfeder 1, also gegenüber der Klemmstelle sowie nach
oben hin offen ist und für
das Einführen
von Kontaktstiften oder dergleichen genutzt werden kann. Neben der
ohnehin schon kompakten Bauform der gesamten Zugfeder 1 ergibt sich
dadurch ein weiterer Raumvorteil.
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Aus
den Darstellungen der 1–3 wird insbesondere weiter
deutlich, daß die
gesamte Zugfeder 1 einstückig ist und aus einem flachliegenden Stahlblech
freigestanzt werden kann. Entsprechend haben alle Teile der Zugfeder 1,
insbesondere die oberen und unteren Federschenkel 6–9 sowie
die Federbögen 10 und 11 die
gleiche Dicke. Der entsprechende Stanzschnitt hat eine Ovalform,
die der durch Spiegelung ergänzten
C-förmigen
Grundform der Zugfeder 1 entspricht. Zum Freischneiden
sämtlicher Stege
der Zugfeder 1 werden entsprechende Öffnungen, die freizustanzen
sind, im Stanzschnitt vorgesehen. Die endgültige Gestalt erhält die Zugfeder 1 durch
Zusammenbiegen der beiden Federhälften, wodurch
der Brücksteg 12,
der Quersteg 15 und das Querstück 20 die beschriebene
Bogenform erhalten.