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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung, vorzugsweise
Schnappbefestigung, eines Gerätes
oder dergleichen an einer Tragschiene, insbesondere einer Hutschiene,
mit einer in einem Vorrichtungsgrundkörper vorgesehenen Aufnahmenut
zur Aufnahme der Tragschiene.
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Aus
dem Stand der Technik ist es bekannt, elektrische oder nichtelektrische
Geräte
oder dergleichen, an Tragschienen zu befestigen, insbesondere auf
Tragschienen aufzuschnappen. Normalen Schwing- und Schockbeanspruchungen
sind derartige herkömmliche
Befestigungssysteme gewachsen. Für
stärkere
Beanspruchungen sind jedoch die marktüblichen Tragschienenbefestigungen
nicht geeignet. Dieses Problem besteht vor allem bei schmalen Baubreiten.
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Aus
dem Stand der Technik sind weiterhin Tragschienenbefestigungssysteme
bekannt, die mit dem Gerät
oder dergleichen zusammenwirkende zusätzliche Befestigungsbauteile,
wie beispielsweise Metallschieber oder -federn, verwenden, um eine
besonders belastbare Verbindung mit der Tragschiene sicherzustellen.
Die Montagekosten sind jedoch bei diesen Systemen wegen der zusätzlichen
Bauteile vergleichsweise hoch, insbesondere weil durch die zwingende
Verwendung eines Betätigungswerkzeuges
die Montage und Demontage eines solchen Gerätes an einer Tragschiene sehr
aufwändig
ist.
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Aus
der
US 6 120 000 A ist
ein Schnellmontagesockel zur Befestigung eines Gerätes (an
einer Tragschiene bekannt. Ein Haltefederdraht wirkt in einer Montageendposition
mit Hilfe von Lagerzapfen, Halterungen, Vorsprüngen und der Struktur des Sockels
so auf eine Anlagefläche
der Tragschiene, dass sein Endbereich mit einer scharfen Kante od.
einer Spitze sich in die Randleiste der Tragschiene eingräbt und das
an der Tragschiene befestigte Gerät stützt.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einfachen Mitteln
eine preiswerte und sichere Lösung
für die
Befestigung eins Gerätes
oder dergleichen an einer Tragschiene bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Danach
ist ein Druckfederelement vorgesehen, das in der Montageendposition auf
eine Auflagefläche
der Tragschiene wirkt, und die Tragschiene, die von einer die Aufnahmenut
begrenzenden Schnappnase hintergriffen wird, in Richtung der gegenüberliegenden
Aufnahmenutbegrenzung beaufschlagt, wobei die Länge des auf die Auflagefläche wirkenden
Federarms des Druckfederelements 50 Prozent der Aufnahmenutbreite übersteigt.
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Die
Lösung
beruht auf dem Grundgedanken, die Verbindung von Gerät oder dergleichen
und Tragschiene durch Verwendung eines Federelements zu verbessern,
dessen zur Verfügung
stehenden Federweg stark vergrößert ist.
Im Gegensatz zu allen bisher bekannten Lösungen können mit der vorliegenden Erfindung
erstmals überlange
Federwege verwirklicht werden. Dies führt zu einer besonders starken
Federbeaufschlagung der Tragschiene und im Ergebnis zu einer mit
einfachen Mitteln realisierbaren, preiswerten und sicheren Lösung für die Befestigung
eines elektrischen oder nichtelektrischen Gerätes oder dergleichen an einer
Tragschiene. Eine solche Verbindung hält auch hohen Schwing- und Schockbeanspruchungen
stand. Die Erfindung eignet sich für sämtliche an einer Tragschiene
zu befestigenden Geräte
elektrischer und nichtelektrischer Art, bauartbedingt besonders
auch für
schmale Baubreiten, beispielsweise für Geräte mit 12,5 mm, 17,5 mm oder
22,5 mm Breite. Mit Hilfe der Erfindung ist eine besonders sichere
Befestigung im Gegensatz zu bekannten Lösungen ohne ein Betätigungswerkzeug
möglich,
da das zu befestigende Gerät
wie gewohnt lediglich auf die Tragschiene aufgeschnappt werden muss.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist das Druckfederelement eine gekrümmte Feder.
Besonders einfach in der Herstellung sind dabei gekrümmte Federn
mit rundem Querschnitt (Drahtfedern). Derartige gekrümmte Drahtfedern sind
besonders einfach und preiswert herstellbar. Die Beanspruchung dieser
Feder erfolgt dabei derart, dass sie bestrebt ist, sich wieder geradezustrecken (Druckfeder).
Die je nach Größe und Art
der Schwing- und Schockbeanspruchung benötigte Federkraft kann auf besonders
einfache Art und Weise durch die Änderung des Drahtdurchmessers
verändert
werden. So können
ansonsten baugleiche Befestigungsvorrichtungen für verschiedene Einsatzgebiete
ausgestattet werden, indem einfach das verwendete Druckfederelement
aus einer Reihe von Federtypen ausgewählt wird.
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Im
einfachsten Fall wird lediglich ein einseitig wirkendes Druckfederelement
eingesetzt, dessen Federarm mit seinem Freiende im Montageendzustand
an der Auflagefläche
der Tragschiene angreift, während
das andere Ende des Federarms fixiert ist. Die Fixierung kann dabei
beispielsweise durch Verklemmen oder Einspritzen oder dergleichen
erfolgen. Die Überlänge des
Federarms wird dadurch erreicht, dass der Fixierpunkt am Vorrichtungsgrundkörper außermittig,
also in Richtung der einen Seitenkante der Befestigungsvorrichtung
versetzt vorgesehen ist, während
sich das die Auflagefläche
der Tragschiene kontaktierende Freiende des Federarms auf der dem Fixierpunkt
gegenüberliegende
Hälfte,
vorzugsweise in der Nähe
der der ersten Seitenkante gegenüberliegenden
zweiten Seitenkante der Befestigungsvorrichtung befindet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das Druckfederelement jedoch als eine doppelseitig
wirkende Feder ausgebildet, deren zwei Federarme die Auflagefläche der
Tragschiene in der Montageendposition gleichzeitig beaufschlagen.
Damit wird die effektive Federkraft verdoppelt und eine einseitige
Federkraftbeaufschlagung der Auflagefläche der Tragschiene vermieden,
was zu einer besonders sicheren Befestigung führt.
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Um
auch bei einer doppelseitig wirkenden Feder den erfindungsgemäß besonders
einfachen konstruktiven Aufbau des Befestigungssystems zu nutzen,
kreuzen sich gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung die beiden Federarme. Die sich dadurch ergebende Federschlaufe
umgreift wenigstens teilweise ein mit dem Vorrichtungsgrundkörper verbundenes
Lagerelement, das zur Lagesicherung des Druckfederelements in der
Befestigungsvorrichtung dient, und/oder stützt sich an diesem Lagerelement
ab.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das Lagerelement zwei voneinander beanstandete
Lagerzapfen auf, die zur Abstützung der
beiden Federarme dienen. Diese Ausführung ermöglicht eine besonders einfache
und dennoch wirkungsvolle Abstützung
des Druckfederelements. Die beiden Enden der Federschlaufe liegen
dabei an den vorzugsweise domartig ausgebildeten Lagerzapfen an.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben,
das mit Hilfe von Zeichnungen näher
erläutert
wird. Hierbei zeigen in vereinfachten Darstellungen:
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1 eine
Befestigungsvorrichtung (Vorderseite) und
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2 die
Befestigungsvorrichtung aus 1 (Rückseite).
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Die
Figuren zeigen eine Vorrichtung 1 zur Schnappbefestigung
eines elektrischen oder nichtelektrischen Gerätes (nicht dargestellt) an
einer Hutschiene (ebenfalls nicht dargestellt). Nachfolgend wird
beispielhaft von einem elektrischen Gerät, beispielsweise einem Relais,
ausgegangen. Die Befestigungsvorrichtung 1 ist als Adaptergehäuse ausgeführt. Mit
anderen Worten dient die Befestigungsvorrichtung 1 dazu,
ein elektrisches Gerät,
welches selbst nicht über
entsprechende Montagevorrichtungen verfügt, an einer Hutschiene zu
befestigen. Hierzu wird das elektrische Gerät in Einführrichtung 2 in eine
Aufnahmeöffnung 3 der
Befestigungsvorrichtung 1 eingeführt und dort fixiert.
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Die
im Beispiel rechteckige Aufnahmeöffnung 3 ist
im Wesentlichen wannenförmig
ausgebildet derart, dass sie das aufzunehmende elektrische Gerät vollständig umgreifend
aufnimmt. Die Aufnahmeöffnung 3 kann
jedoch grundsätzlich
beliebig ausgebildet sein, beispielsweise rund, oval, achteckig oder
der gleichen. Zur Aufnahme des elektrischen Gerätes weist die Aufnahmeöffnung 3 zugleich
eine Anzahl Befestigungselemente auf zur Fixierung des elektrischen
Gerätes
in der Aufnahmeöffnung 3.
Bei den Befestigungselementen handelt es sich im einzelnen um Schnapp-
und/oder Rastelemente 18 einerseits und Montagerippen 19 andererseits.
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Die
Schnapp- und/oder Rastelemente 18 sind zur Ausbildung einer
Schnapp- und/oder Rastverbindung mit dem elektrischen Gerät ausgebildet und
derart ausgeführt,
dass sie die Seitenwände
der Aufnahmeöffnung 3 bilden,
und zwar die sich gegenüberliegenden
Schmalseiten 20. Sie sind einstückig mit dem Grundkörper 4 der
Befestigungsvorrichtung 1 verbunden und nehmen jeweils
annähernd
die gesamte Breite einer Seitenwand ein. Die nasenförmig ausgebildeten
Schnapp- und/oder Rastelemente 18 weisen an ihren Freienden
Anlaufschrägen 23 für das zu
befestigende elektrische Gerät
auf. Die zur Ausbildung von Schnapp- und/oder Rastverbindungen erforderlichen
Gegenelemente in Form von Eingriffsnuten an dem elektrischen Gerät sind in
ihren Abmessungen derart ausgeführt,
dass die Anlaufschrägen 23 der
Schnapp- und/oder Rastelemente 18 stets federbelastet in
diesen einliegen. Dadurch erfährt
diese Verbindung eine permanente „Dämpfung" gegen Schwing- und Schockbeanspruchungen.
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An
den beiden Längsseiten 21 der
Aufnahmeöffnung 3 sind
jeweils zwei voneinander beanstandete und in Einführrichtung 2 verlaufende
Montagerippen 19 vorgesehen, die sich aus der Wandinnenseite 22 der
Längsseiten 21 in
das Innere der Aufnahmeöffnung 3 hinein
erstrecken. Die „Höhe" dieser Montagerippen 19 ist
vergleichsweise gering, beispielsweise 0,5 mm. Sie dienen zur Klemmfixierung des
elektrischen Gerätes
in der Aufnahmeöffnung 3 im
Montageendzustand.
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Auf
der der Aufnahmeöffnung 3 gegenüberliegenden
Seite weist die Befestigungsvorrichtung 1 eine in ihrem
Grundkörper 4 vorgesehene
Aufnahmenut 5 zur Aufnahme der Hutschiene auf. Die quer zur
Vorrichtungslängsrichtung 6 verlaufende
Aufnah menut 5 wird dabei seitlich von aus dem Grundkörper 4 herausstehenden
Schnappnasen 7 begrenzt. Diese Schnappnasen 7 hintergreifen
in der Montageendposition die Montageschenkel der Hutschiene, welche
die zur Befestigung relevanten Auflageflächen aufweisen. Ein Druckfederelement 8 in
Form eines Stahldrahts dient dabei zur Gewährleistung eines sicheren Halts
der Hutschiene in der Aufnahmenut 5.
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Das
Druckfederelement 8 ist als gekrümmte Feder mit rundem Querschnitt
ausgebildet und wird in der Montageendposition derart beansprucht,
dass es bestrebt ist, sich wieder geradezustrecken. Das Druckfederelement 8 ist
als doppelseitig wirkende Feder mit zwei Federarmen 24 ausgebildet,
die den Montageschenkel der Hutschiene in der Montageendposition
gleichzeitig in Richtung der gegenüberliegenden Schnappnase 7 beaufschlagen.
Die beiden Federarme 24 kreuzen sich, so dass sich eine Art „Scherenfeder" ergibt. Die sich
dadurch ergebende Federschlaufe 25 umgreift wenigstens
teilweise zwei voneinander beanstandete domartige, mit dem Grundkörper 4 einstückig verbundene
Lagerzapfen 26, die zur Abstützung der beiden Federarme 24 dienen.
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Zur
Positionierung des Druckfederelements 8 auf der einen Seite
der Aufnahmenut 5 ist die auf dieser Seite vorgesehene
erste Schnappnase 7 geteilt ausgebildet. Während sich
die auf der gegenüberliegenden
Seite der Aufnahmenut 5 ausgebildete zweite Schnappnase 7' über die
gesamte Aufnahmenutbreite 27 erstreckt, umfasst die erste
Schnappnase 7 zwei kurze Schnappnasenabschnitte 28,
die seitlich, d. h. mit maximalem Abstand zueinander angeordnet
sind. Im Bereich dieser Schnappnasenabschnitte 28 liegen
jeweils die Freienden 29 der beiden Federarme 24.
Die Federarme 24 sind zudem derart gebogen, dass die Freienden 29 im
wesentlichen parallel zueinander sowie parallel zur Hutschienenlängsrichtung 12 verlaufen,
so dass sich eine besonders große
Anlagefläche
an dem Montageschenkel der Hutschiene und damit eine besonders sichere Befestigung
der Hutschiene in der Aufnahmenut 4 ergibt. Die Längen der
beiden auf den Montageschenkel wirkenden Federarme 24 des
Druckfederelements 8, also der Abstand zwischen den Freienden 29 einerseits
und den virtuellen Fixierpunkten (Anlagepunkten) der Federarme 24 an
den jeweiligen Lagerzapfen 26 andererseits, übersteigen
dabei jeweils 50 Prozent der Aufnahmenutbreite 27. Es wäre durch
eine entsprechende Anordnung der Lagerzapfen 26 möglich, diese
effektiven Hebellängen
der Federarme 24 bis auf nahezu 100% der Aufnahmenutbreite 27 zu
erhöhen.
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Die
Lagerzapfen 26 zum Halten des Druckfederelements 8 sind
in einer entsprechenden Aufnahme 30 im Grundkörper 4 angeordnet
und ragen senkrecht aus der Grundkörperoberfläche 15 heraus. Für einen
besonders sicheren Halt des Druckfederelements 8 an den
Lagerzapfen 26, besonders bei einer Belastung des Druckfederelements 8,
sind an den den Freienden 29 der Federarme 24 gegenüberliegenden
Rückseiten
der Lagerzapfen 26 Rast- und/oder Schnappelemente in Form
von Schnapphaken 31 vorgesehen, die den an den Rückseiten
der Lagerzapfen 26 verlaufenden Draht des Druckfederelements 8 gegen
ein Herausschnappen nach oben sichern.
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In
der Aufnahmenut 5, und zwar außermittig angeordnet und in
Richtung der Aufnahmenutseite verschoben, die mit dem Druckfederelement 8 korrespondiert,
ist eine Ausgleichseinrichtung 9 vorgesehen mit einem in
Hutschienenmontagerichtung 10 federnd ausgebildeten Anlageelement 11 zum
Ausgleich verschiedener Montageschenkeldicken bei unterschiedlichen
Tragschienentypen.
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Die
Ausgleichseinrichtung 9 ist mit dem Grundkörper 4 einstückig ausgebildet,
nämlich
im Kunststoffmaterial des Grundkörpers 4 eingespritzt. Sie
umfasst das quer zu der Hutschienenlängsrichtung 12 angeordnetes
Anlageelement 11, das als ein aus dem Grundkörper 4 herausgeschnittener
Biegebalken ausgebildet ist. Mit anderen Worten sind rechts und
links von dem Anlageelement 11 schlitzförmige Durchbrüche 13 in
dem Grundkörper 4 angeordnet,
wodurch sich die Grundform des Anlageelements 11 ergibt.
Das Anlageelement 11 ist beidseitig an dem Grundkörper 4 angebunden
und zeigt dadurch Eigenschaften eines elastischen Bogens. Dabei
ist das Anlageelement 11 mit seinem einen Ende direkt und
mit seinem anderen Ende über
zwei Verbindungsstege 14 mit dem Grundkörper 4 verbunden.
Die voneinander beabstandeten Verbindungsstege 14 sind
dabei derart ausgebildet, dass die Breite des Anlageelements 11 insgesamt
unverändert bleibt.
Das Anlageelement 11 muss nicht zwingend quer verlaufen.
In einer abgewandelten Ausführungsform
kann es auch in einer anderen Richtung angeordnet sein.
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Im
montierten Zustand an einer Hutschiene liegt das Anlageelement 11 an
der Hutschiene an, und zwar mit einer sich in Richtung der Hutschiene aus
der Grundkörperoberfläche 15 heraus
erstreckenden Auflage 16. Die Auflage 16 ist außermittig auf
dem Anlageelement 11 angeordnet und zwar in Richtung der
mit der Druckfeder 8 korrespondierenden Aufnahmenutseite
verschoben. Dieser kürzere Teil
des Anlageelements 11 ist durch die Verwendung der beiden
Verbindungsstege 14 anstelle einer durchgehenden Anbindung
gegenüber
dem längeren Hebel
des Anlageelements 11 geschwächt. Die Position der Auflage 16 definiert
zugleich den Übergang von
dem direkt mit dem Grundkörper 4 verbundenen Teils
des Anlageelements 11 zu den Verbindungsstegen 14.
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Die
Ausgleichseinrichtung 9 dient somit zum Ausgleich eines
eventuell vorhandenen Spiels der Montageschenkel der Hutschiene
zwischen dem Boden 17 der Aufnahmenut 5 einerseits
und den Schnappnasen 7 andererseits. Die Höhe der Auflage 16 ist
dabei derart dimensioniert, dass sich selbst Hutschienen, bei denen
die Montageschenkel eine geringe Materialdicke aufweisen, spielfrei
in der Aufnahmenut 5 fixieren lassen.
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Eine
besonders sichere Befestigung ergibt sich durch das Zusammenwirken
der oben beschriebenen konstruktiven Lösungen in verschiedenen Kombinationen.