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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Anschlusselement mit einer Federkraftanschlussklemme zum Anschließen eines abisolierten Leiters sowie einen insbesondere wassergeschützten elektrischen Verbinder für Außenanwendungen mit dem Anschlusselement.
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Hintergrund der Erfindung
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Elektrische Verbinder zur Verbindung von abisolierten Leiterenden werden vielfältig eingesetzt. Diese Verbinder besitzen typischerweise ein elektrisches Anschlusselement mit welchem das abisolierte Leiterende mechanisch und elektrisch verbunden wird. Einfache Anschlusselemente weisen hierfür z. B. Löt- oder Crimpanschlüsse auf. Wenn eine lösbare Verbindung gewünscht ist, kommen insbesondere Federkraftanschlussklemmen in Betracht. Bei einer Federkraftanschlussklemme wird das abisolierte Leiterende mittels einer Klemmfeder gegen einen leitfähigen Abschnitt, den sogenannten Strombalken des Anschlusselements geklemmt. Je nach Anwendungsgebiet stellen sich unterschiedliche Anforderungen insbesondere an die Ausgestaltung der Klemmfeder, des Strombalkens und deren Zusammenwirken. Die vorliegende Erfindung soll insbesondere ein Anschlusselement für einen Steckverbinder für Außenanwendungen, z. B. für Solaranlagen bereit stellen. Hierfür sind bekannte Anschlussklemmen und Steckverbinder teilweise nur schlecht bis überhaupt nicht geeignet, häufig aber zumindest verbesserungswürdig.
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Z. B. sind Anschlussklemmen manchmal kompliziert und umständlich zu bedienen oder sind im Hinblick auf Betätigungskraft und Klemmkraft sowie Kontaktsicherheit verbesserungswürdig. Viele Anschlussklemmen sind auch von der Größe oder Form nicht oder nur schlecht für Steckverbinder geeignet.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung ein elektrisches Anschlusselement mit einer Federkraftanschlussklemme bereit zu stellen, welche komfortabel zu bedienen, kontaktsicher und einfach und kostengünstig herstellbar ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein solches Anschlusselement bereit zu stellen, welches eine kompakte Bauform aufweist und gut zur Unterbringung in einem Steckverbindergehäuse geeignet ist.
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Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verbinder bereit zu stellen, welcher einen hohen Bedienungskomfort bietet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein elektrisches Anschlusselement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und einen elektrischen Verbinder mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
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Das elektrische Anschlusselement für einen elektrischen Steckverbinder umfasst einen Strombalken und ein Klemmfederelement, welche gemeinsam eine Federkraftanschlussklemme zum lösbaren Anschließen eines abisolierten Leiterendes an einem ersten freien Ende des Strombalkens bilden.
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Das Klemmfederelement weist einen starr mit dem Strombalken verbundenen Basisschenkel, einen Klemmschenkel, einen den Klemmschenkel federnd schwenkbar mit dem Basisschenkel verbindenden Federbogen und einen Betätigungsabschnitt zum Öffnen der Federkraftanschlussklemme gegen die Vorspannung des Federbogens auf. Das Klemmfederelement ist zweckmäßiger Weise einstückig aus Federmetallblech gestanzt und geformt. Der Klemmschenkel weist einen Durchbruch durch das Federmetallblech auf und ein Abschnitt des Strombalkens, welcher als Kontaktstreifen bezeichnet wird, erstreckt sich durch den Durchbruch hindurch. Eine Innenkante des Durchbruchs bildet eine quer zu dem Strombalken verlaufende Klemmkante, mit welcher das abisolierte Leiterende mittels Vorspannung des Federbogens gegen die Unterseite des Kontaktstreifens geklemmt wird. Somit bildet der Kontaktstreifen an seiner dem Federbogen zugewandten Unterseite die der Klemmkante gegenüberliegende Klemm- und Kontaktfläche für das Leiterende. Die Begriffe „Unterseite”, „Oberseite”, „seitlich” etc. sind orientierungshalber in Bezug auf die normale Orientierung der Anordnung zu verstehen.
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Im Normalzustand ohne Kraftbeaufschlagung ist die Klemmkante demnach von unten bzw. von der dem Federbogen zugewandten Seite gegen den Kontaktstreifen vorgespannt. Der Betätigungsabschnitt ist ferner an dem oberen Ende des Klemmschenkels angeordnet, so dass durch Druckbeaufschlagung des Betätigungsabschnitts gegen die Vorspannung des Federbogens der Klemmschenkel nach unten in Richtung des Federbogens ausgelenkt wird, wobei sich die Klemmkante von der Unterseite des Kontaktstreifens entfernt und so die Klemmstelle zwischen dem Kontaktstreifen und der Klemmkante öffnet.
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Bei dieser Federkraftanschlussklemme erstreckt sich der Strombalken bzw. dessen Kontaktstreifen demnach koaxial durch den Durchbruch in dem Federmetallblech des Klemmfederelements bzw. dessen Klemmschenkels hindurch. Hierbei verläuft also der Strombalken bzw. der Kontaktstreifen parallel zu der Ebene der Federbewegung, so dass von einer longitudinalen Federanordnung gesprochen wird. Ferner verläuft der geklemmte Leiter parallel zu dem Strombalken, so dass die Ausrichtung der gesamten Federkraftanschlussklemme als longitudinal bezeichnet wird.
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Das Klemmfederelement und der Strombalken sind grundsätzlich zwei getrennte Metallstanzteile und eine Besonderheit des Federkraft-Anschlusselements liegt in der Befestigung der Klemmfeder an dem Strombalken und der Ausgestaltung der Klemmfeder als integraler Bestandteil eines komplexeren Klemmfederelements. Das Klemmfederelement weist als Befestigungsmittel insbesondere zumindest seitlich von der Klemmfeder abgewinkelte Befestigungslaschen auf und ist mit diesen seitlichen Befestigungslaschen an dem Strombalken befestigt, insbesondere verrastet.
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Dies hat den Vorteil, dass der Strombalken und das Klemmfederelement aus unterschiedlichem Metallblech hergestellt sein können und trotzdem im montierten Zustand eine starr verbundene Einheit bilden. Ferner sind die Metallstanzteile kostengünstig herzustellen und die Federkraftanschlussklemme ist leicht montierbar.
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Die seitlichen Befestigungslaschen des Klemmfederelements sind von den parallel zur Einführrichtung des Leiterendes verlaufenden Seitenkanten des Basisschenkels abgewinkelt und erstrecken sich von dem Basisschenkel in Richtung des Kontaktstreifens. Auf der der Klemmkante gegenüberliegenden Oberseite des Kontaktstreifens greifen die Befestigungslaschen um den Kontaktstreifen herum und bilden somit einen geschlossenen metallischen Ringkorpus, welcher einstückig mit der Klemmfeder gestanzt und geformt ist. Der Ringkorpus umschließt demnach den Kontaktstreifen und den Klemmschenkel ringförmig und bildet das Befestigungselement des Klemmfederelements, mit welchem das Klemmfederelement an dem Strombalken verrastet ist. Der Ringkorpus verläuft demnach in einer Ebene quer zu dem Strombalken und zu der Betätigungsebene. Der Ringkorpus verleiht dem Klemmfederelement eine stabile Struktur und ermöglicht eine starre und stabile Befestigung an dem Strombalken.
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Der Strombalken ist vorzugsweise im Bereich der Klemmfeder U-förmig geformt und weist beidseits des Kontaktstreifens seitliche Haltelaschen auf, welche beidseits von dem Kontaktstreifen in Richtung des Basisschenkels abgewinkelt sind. Zur Befestigung des Klemmfederelements liegen die seitlichen Befestigungslaschen an den Haltelaschen an und sind vorzugsweise dort verrastet, was eine besonders stabile Verbindung zwischen dem Klemmfederelement und dem Strombalken gewährleistet.
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Insbesondere ist der Ringkorpus über das erste freie Ende des Strombalkens gestülpt und dort verrastet, um das Klemmfederelement an dem Strombalken zu befestigen, was die Montage des Klemmfederelements auf dem Strombalken vereinfacht. Insbesondere weist der Ringkorpus Rastlaschen auf, welche mit den seitlich abgewinkelten Haltelaschen des Strombalkens verrastet sind, um das Klemmfederelement an dem Strombalken festzulegen.
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Vorzugsweise sind die Rastlaschen aus den seitlichen Befestigungslaschen herausgestanzt und greifen in korrespondierenden Ausschnitten in den Haltelaschen ein. Hierdurch ist eine sichere Abstützung bei Ausübung der Betätigungskraft gewährleistet.
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Insbesondere wird der Durchbruch in dem Klemmschenkel beidseits des Kontaktstreifens von seitlichen Stegen begrenzt, welche auf der der Klemmkante gegenüberliegenden Oberseite des Strombalkens bzw. des Kontaktstreifens mittels des Betätigungsabschnitts miteinander verbunden sind. D. h. der Durchbruch in dem Klemm- und Federschenkel wird unten von der Klemmkante, oben von dem Betätigungsanschnitt und seitlich von den beiden Stegen begrenzt und gebildet. Der Betätigungsabschnitt verbindet also an einem der Klemmkante gegenüberliegenden oberen Ende der Stege die beiden Stege miteinander, so dass der Durchbruch allseitig geschlossen ist. Vorzugsweise ist der Betätigungsabschnitt an dem der Klemmkante gegenüberliegenden oberen Ende der Stege abgewinkelt, wodurch eine größere Betätigungsfläche für den Benutzer entsteht.
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Ferner weist der Strombalken zwischen dem Kontaktstreifen und den seitlich abgewinkelten Haltelaschen seitliche Ausschnitte auf, welche zu dem ersten freien Ende des Strombalkens hin offen sind, so dass der Durchbruch des Klemmschenkels bei der Montage des Klemmfederelements auf den Strombalken über das erste freie Ende des Kontaktstreifens gestülpt wird und die seitlichen Stege beidseits des Kontaktstreifens quer in die seitlichen Ausschnitte eingeführt werden. Wenn das Klemmfederelement auf den Strombalken aufgerastet ist, verlaufen die seitlichen Stege im Wesentlichen vertikal in den seitlichen Ausschnitten zwischen dem Kontaktstreifen und den seitlich abgewinkelten Haltelaschen Von der Seite gesehen ist das U-förmig abgewinkelte erste freie Ende des Strombalkens U-förmig ausgeschnitten und nimmt den die Klemmkante umgebenden Bereich des Klemmschenkels auf.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen der Basisschenkel und die der Klemmstelle abgewandte Stirnseite der seitlichen Haltelaschen des Strombalkens weitere zueinander komplementäre Rastmittel auf, mittels welchen der Basisschenkel mit den seitlichen Haltelaschen verrastet ist. Hierdurch kann das Klemmfederelement in longitudinaler Richtung (Einführrichtung/Verlauf des Strombalkens) an dem Strombalken verrastet werden.
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Vorzugsweise ist die Klemmkante zwischen dem Betätigungsabschnitt und dem Federbogen angeordnet und im Normalzustand ist die Klemmkante von dem Federbogen weg gegen die dem Federbogen zugewandte Unterseite des Kontaktstreifens vorgespannt. Der Betätigungsabschnitt befindet sich demnach oberhalb des Kontaktstreifens und die Klemmkante, der Federbogen und der Basisabschnitt befinden sich auf der gegenüberliegenden Unterseite, welche die Klemmstelle bildet. Mit anderen Worten erstreckt sich der Kontaktstreifen zwischen der Klemmkante und dem Betätigungsabschnitt durch den Durchbruch. Der Betätigungsabschnitt ist ferner an einem dem Federbogen gegenüberliegenden freien Ende des Klemmschenkels angeordnet und durch Kraft- bzw. Druckbeaufschlagung des Betätigungsabschnitts von oben wird die Klemmkante gegen die Vorspannung von dem Kontaktstreifen weg in Richtung des Basisschenkels gedrückt, um das Leiterende auf der dem Federbogen zugewandten Seite des Kontaktstreifens durch den Durchbruch in dem Klemmschenkel zwischen den Kontaktstreifen und die Klemmkante einführen zu können. Somit ist die Federkraftanschlussklemme als Druckfederklemme ausgebildet.
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Vorzugsweise schließt der Klemmschenkel mit der Klemmkante einen Winkel von kleiner als 90 Grad ein, gesehen von der Einführrichtung des Leiterendes aus, wenn die Klemmkante ohne Leiter gegen den Kontaktstreifen vorgespannt ist. Dies hat zwei Vorteile. Erstens ist die Federkraftanschlussklemme zugschließend ausgebildet, d. h. eine Auszugskraft auf den Leiter bewirkt eine Schließkraft des Klemmschenkels. Zweitens kann das Leiterende sogar auch ohne Betätigung in die geschlossene Federkraftanschlussklemme eingeschoben werden und die Federkraftanschlussklemme öffnet sich automatisch durch die mit dem Leiterende direkt auf den Klemmschenkel ausgeübte Schubkraft (Direktstecktechnik). Letzteres erlaubt den vollständigen Einbau des Anschlusselements in das Verbindergehäuse und Schließen des Verbindergehäuses und nachträgliches Einführen des Leiters. Dadurch kann das Verbindergehäuse vormontiert werden und anschließend der Leiter in das vormontierte Verbindergehäuse eingeführt werden. Das mit der Federkraftanschlussklemme kontaktierbare Leiterende wird demnach durch eine rückwärtige Öffnung in dem Verbindergehäuse in die Federkraftanschlussklemme eingeführt, entweder in Direktstecktechnik unter Selbstöffnung der Klemmstelle bei geschlossenem Verbindergehäuse oder bei geöffnetem Verbindergehäuse unter manueller Betätigung der Klemmfeder.
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Weiter bevorzugt sind die beiden seitlichen Stege beidseits im Bereich des Strombalkens bzw. des Kontaktstreifens entgegen der Einführrichtung des Leiterendes stumpf abgewinkelt, so dass die seitlichen Stege im betätigten und geöffneten Zustand der Federkraftanschlussklemme steiler gegenüber dem Kontaktstreifen verlaufen als die Klemmkante Dadurch werden die Hebelverhältnisse bei der Betätigung verbessert.
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Vorzugsweise bilden der Basisschenkel, der Federbogen und der Klemmschenkel im Wesentlichen eine V-Form mit einem Winkel von kleiner als 90 Grad, wobei der Winkel beim Öffnender Federkraftanschlussklemme durch Kraftbeaufschlagung des Betätigungsabschnitts kleiner wird. Die konvexe Seite des Federbogens zeigt entgegen der Einführrichtung und der Klemmschenkel erstreckt sich in Einführrichtung des Leiters gesehen von dem Federbogen zur Klemmkante hin in einem spitzen Winkel von kleiner als 90 Grad auf die Klemmstelle des Kontaktstreifens zu und das Leiterende wird in den spitzen Winkel zwischen dem Klemmschenkel und dem Kontaktstreifen in die Kontaktstelle eingeführt. Dies ist für das automatische Öffnen der Klemmstelle durch das Einschieben des Leiterendes in die Federkraftanschlussklemme eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung (selbstöffnende Ausführungsform). In vorteilhafter Weise bilden der Kontaktstreifen zwischen seinem freien Ende und der Klemmstelle, der Klemmschenkel zwischen der Klemmstelle und dem Federbogen und der Basisschenkel eine platzsparende Z-Form, die die Unterbringung in einem Verbindergehäuse erleichtert.
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Das vorstehend beschriebene elektrische Anschlusselement eignet sich insbesondere für Steckverbinder mit Ihrer im Großen und Ganzen longitudinalen Gestalt. Hierbei wird das Anschlusselement in einem mehrteiligen dielektrischen Verbindergehäuse eingebaut, wobei die Federkraftanschlussklemme in einem Hohlraum im Inneren des Verbindergehäuses beherbergt wird. Das mit der Federkraftanschlussklemme kontaktierbare Leiterende wird durch eine rückwärtige Öffnung in dem Verbindergehäuse in die Federkraftanschlussklemme eingeführt, entweder bei geschlossenem Verbindergehäuse in der selbstöffnenden Ausführungsform oder bei geöffnetem Verbindergehäuse unter manueller Betätigung der Klemmfeder.
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Das Anschlusselement weist an dem dem ersten freien Ende gegenüberliegenden zweiten freie Ende des Strombalkens einen zweiten Anschluss auf. Der zweite Anschluss ist z. B. bei einem Steckverbinder ein metallischer Steckerstift oder eine metallische Steckerhülse zur Verbindung mit einem komplementären Anschluss eines Gegensteckers. Bei anderen Verbinderarten kann aber auch ein Crimpanschluss oder eine weitere Federkraftanschlussklemme als zweiter Anschluss vorgesehen sein. Der Strombalken erstreckt sich zwischen dem ersten Anschluss in Form der Federkraftanschlussklemme und dem zweiten Anschluss und verbindet beide elektrisch miteinander. Der zweite Anschluss wird ebenfalls von dem mehrteiligen Verbindergehäuse beherbergt. Mit anderen Worten erstreckt sich der Strombalken längs durch das Verbindergehäuse.
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Der Verbinder kann z. B. als ein wandmontierbarer elektrischer Verbinder zur elektrischen Durchführung durch eine Wand ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform weist das mehrteilige Verbindergehäuse zumindest ein Rumpfteil zur Befestigung in einer Wandöffnung und ein erstes und zweites Hülsenteil zum Verbinden mit dem Rumpfteil auf der ersten bzw. zweiten Seite der Wandöffnung auf. Der Strombalken erstreckt sich längs durch das Rumpfteil und ist wasserdicht von diesem umspritzt, um die Wanddurchführung auch bei geöffnetem Verbindergehäuse wasserdicht auszugestalten. Die beiden freien Enden des Strombalkens springen auf beiden Seiten der Wandöffnung aus dem Rumpfteil hervor. Die Federkraftanschlussklemme (erster Anschluss) und der zweite Anschluss werden dabei auf gegenüberliegenden Seiten der Wandöffnung von dem mehrteiligen Verbindergehäuse beherbergt.
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Vorzugsweise, insbesondere bei dem wandmontierbaren Verbinder umfasst das dielektrische Verbindergehäuse einen Leiterhalter und das Hülsenteil und der Leiterhalter sind mit eingeführtem Leiter als eine vormontierte Baugruppeneinheit auf das Rumpfteil aufsetzbar und mit diesem verbindbar.
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Das Hülsenteil ist z. B. als Überwurfmutter zum Aufschrauben auf ein Gewinde des Rumpfteils ausgebildet und der Leiterhalter wird drehbar in der Überwurfmutter gehalten, derart dass der Leiter in dem Leiterhalter geklemmt wird und sich nicht mitdreht, wenn die Überwurfmutter auf- oder abgeschraubt wird. Hierbei ist das abisolierte Leiterende in dem Leiterhalter geklemmt und vollständig und berührungsgeschützt in der Überwurfmutter versenkt, wenn die Überwurfmutter von dem Rumpfteil abgeschraubt ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Es zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung eines Verbinders in Form einer Wanddurchführung,
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2 eine perspektivische Ansicht des Verbinders aus 1 mit geöffnetem Verbindergehäuse,
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3 eine perspektivische Ansicht des Verbinders aus 1 mit dem Verbindergehäuse in einem Zwischenzustand,
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4 den Verbinder aus 1 mit geschlossenem Verbindergehäuse,
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5 eine Querschnittsdarstellung des Verbinders aus 4.
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6 eine perspektivische Darstellung wie 2, aber mit eingeführtem Leiter,
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7 einen vergrößerten Ausschnitt aus 6 der Federkraftanschlussklemme mit angeschlossenem Leiterende,
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8 eine seitlich perspektivische Ansicht der Federkraftanschlussklemme für den wandmontierbaren Verbinder aus 1 bis 7,
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9 eine stirnseitig perspektivische Ansicht der Federkraftanschlussklemme für einen Steckverbinder,
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10 eine seitlich perspektivische Ansicht der Federkraftanschlussklemme aus 9,
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11 eine perspektivische Ansicht des Klemmfederelements entgegen der Einführrichtung des Leiters,
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12 eine Ansicht von unten des Klemmfederelements aus 11,
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13 eine seitlich perspektivische Ansicht von zwei miteinander verbundenen Anschlusselementen für eine Steckverbindung,
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14 einen Längsschnitt durch zwei komplementäre paarende Steckverbinder mit den zugehörigen Federkraft-Anschlusselementen beim paarenden Verbinden,
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15 wie 14, aber paarend verbunden und
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16 eine Seitenansicht der paarend verbundenen Steckverbinder beim rückwärtigen Einführen des Leiters mit abisoliertem Leiterende.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt in einer Explosionsdarstellung die Bestandteile eines wandmontierbaren, wasserdichten Verbinders als Stromdurchführung zur Montage in einer Wand 2. Das dielektrische Rumpfteil 10 wird mit einer Dichtung 22 versehen und mit einem Gewindezapfen 12 durch die Wandöffnung 4 hindurch gesteckt und auf der in 1 linken Seite mit einer Gegenmutter 24 wasserdicht verschraubt.
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Das Anschlusselement 30 umfasst einen sich längs erstreckenden Strombalken 32, welcher an seinem linken freien Ende in einem Crimpanschluss 34 mündet und an dessen rechtem freien Ende das Klemmfederelement 41 befestigt ist. Das Klemmfederelement 41 ist stirnseitig auf den Strombalken 32 aufgesetzt und mit diesem verrastet, um gemeinsam mit dem Strombalken 32 die Federkraftanschlussklemme 40 zu bilden. Der Strombalken 32 hat einen U-förmig gebogenen Querschnitt zur Erhöhung der Stabilität.
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Der Leiterhalter 50 klemmt und dichtet mittels der Dichtung 52 den in 1 nicht dargestellten Leiter. Die Überwurfmutter 60 ist hülsenartig ausgebildet und wird mit einem Innengewinde 62 mit dem Gewinde 14 des Rumpfteils 10 verschraubt, um das Verbindergehäuse 6 zu schließen. Hierzu weist. die Überwurfmutter 60 eine äußere Riffelung 64 zum Verschrauben mit den Fingern und einen Sechskant 66 zum festen Anziehen der Verschraubung auf.
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Bezug nehmend auf 2 ist das Rumpfteil 10 mit der Gegenmutter 24 in der Wandöffnung 4 verschraubt und bildet die wasserdichte Stromdurchführung mittels des Anschlusselements 30 durch die Wandöffnung 4. Die Wand 2 ist z. B. eine Gehäusewand, durch welche das Anschlusselement 30 die Stromdurchführung vom rechten Äußeren zum linken Inneren des Gehäuses bewerkstelligt. Auf der Innenseite des Gehäuses wird ein Leiter mit dem Crimpanschluss 34 dauerhaft mit dem Verbinder 1 verbunden, wohingegen auf der rechten äußeren Seite der Anschluss eines in 2 nicht dargestellten Leiters mittels der Federkraftanschlussklemme 40 lösbar ausgebildet ist.
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Das Anschlusselement 30, genauer der Strombalken 32 ist hermetisch dicht koaxial in dem Rumpfteil 10 eingespritzt, um die Stromdurchführung zu bewerkstelligen. Auf der rechten Wandseite dichtet das Rumpfteil 10 mit dem Dichtkragen 16 und der Dichtung 22 ab. Das Rumpfteil 10 mit eingespritztem Strombalken bildet bereits in diesem Zustand eine hermetische Abdichtung der Gehäusewand 2.
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In 2 ist der Leiterhalter 50 etwa halb in die hülsenförmige Überwurfmutter 60 eingesteckt und ist dabei klemmend, drehbar und längs verschiebbar festgelegt, um die Überwurfmutter 60 zusammen mit dem Leiterhalter 50 in diesem vormontierten Zustand als Einheit auf das Rumpfteil 10 aufsetzen zu können.
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Zum Einführen des abisolierten Leiterendes wird die Federkraftanschlussklemme 40 durch Druckbeaufschlagung von oben betätigt und dabei entgegen ihrer Vorspannung geöffnet. Anschließend wird die Überwurfmutter 60 mit dem Leiterhalter 50 über die Federkraftanschlussklemme 40 gestülpt, wie am besten in 3 und 4 zu erkennen ist.
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In dem in 3 gezeigten Zwischenzustand ist die Federkraftanschlussklemme 40 in einem radial nach oben offenen Hohlraum oder Klemmraum 56 versenkt. Durch die radiale Öffnung 58 kann die Federkraftanschlussklemme gegebenenfalls sogar noch in dem in 3 dargestellten, vormontierten Zwischenzustand betätigt werden, wenn die Federkraftanschlussklemme 40 bereits in dem Klemmraum 56 versenkt ist.
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Bezug nehmend auf 4 wird anschließend die Überwurfmutter 60 auf das Rumpfteil 10 aufgeschraubt, wobei die Dichtung 52 von dem rückwärtigen Kragen 54 des Leiterhalters 50 zusammengepresst wird, um den Leiter 8 rückwärtig abzudichten.
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Bezug nehmend auf 5 befindet sich in dem geschlossenen Endmontagezustand die Federkraftanschlussklemme in dem inneren Hohl- oder Klemmraum 56 des Verbindergehäuses 6. Der längliche Strombalken 32 ist in dem geschlossenen Rumpfteil 10 befestigt, nämlich von diesem vollständig zirkular umspritzt.
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Für den Benutzer besteht der Verbinder aus zwei Baugruppen, die jeweils eine Einheit bilden, nämlich einer in der Wandöffnung 4 fest verschraubten und hermetisch abgedichteten Baugruppeneinheit aus dem Rumpfteil 10, der optionalen Dichtung 22, der Gegenmutter 24 und dem darin koaxial wasserdicht eingespritzten Anschlusselement 30 sowie andererseits dem Leiterhalter 50, der optionalen Dichtung 52 und der Überwurfmutter 60. Zur Kontaktierung des Leiters 8 mit der Federkraftanschlussklemme 40 führt der Benutzer den Leiter 8 in die Baugruppeneinheit aus Kontakthalter 50 und Hülsenteil 60 (und optional Dichtung 52) ein, schiebt diese Baugruppeneinheit auf das Rumpfteil 10 auf, betätigt die Klemmfeder zum Öffnen der Klemmstelle, schiebt den Leiter 8 in die Klemmöffnung 450 nach und schiebt dann die Überwurfmutter 60 auf das Gewinde 14 des Rumpfteils 10 auf, um das Verbindergehäuse 6 in den geschlossenen Endzustand zu zu schraubend Beim Aufsetzen der Baugruppeneinheit aus Leiterhalter 50, optionaler Dichtung 52 und Überwurfmutter 60 wird dabei vorzugsweise das abisolierte Leiterende 9 innerhalb des Leiterhalters 50 beherbergt und steht aus diesem nicht hervor, so dass auch das Leiterende 9 beim Montagevorgang berührgeschützt ist.
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In umgekehrter Weise ist auch bei einer Trennung des Leiterendes 9 von der Federkraftanschlussklemme 40 im Feld vorgesehen, dass das Leiterende soweit in der Überwurfmutter 60 bzw. dem Leiterhalter 50 verbleibt, dass das Leiterende 9 berührgeschützt ist. Somit ist sichergestellt, dass beim Trennen des elektrischen Anschlusses im Feld keine elektrisch leitenden Teile für den Benutzer berührbar sind. Es braucht hierzu lediglich die Mutter gelöst und ein Stück von dem Rumpfteil 10 weggezogen zu werden. Danach wird die Federkraftanschlussklemme 40 betätigt, um die Klemmstelle zu öffnen und das Leiterende 9 herauszuziehen. Hiernach wird der Leiter mitsamt dem Kontakthalter 50 der Überwurfmutter 60 und der optionalen Dichtung 52 vollständig von dem Rumpfteil 10 abgezogen.
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Der Crimpanschluss 34 ist auf der linken Seite der Wand 2 (typischerweise Gehäuseinnenseite) in der Gegenmutter 24 beherbergt und während des Anschlusses des Leiterendes 9 auf der anderen Gehäuseseite ebenfalls komplett gegen Berühren geschützt. Anstelle des Crimpanschlusses 34 sind allerdings auch andere Anschlussarten möglich.
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Auf der dem Installateur zugänglichen rechten Seite der Wand 2 (typischerweise Gehäuseaußenseite) ist die Federkraftanschlussklemme 40 von der mehrteiligen Baugruppeneinheit 50, 60 umgeben, welche mit dem Rumpfteil 10, welches das eigentliche Durchführungsgehäuse bildet, im montierten Zustand verbunden ist. In den dargestellten Beispielen ist die Überwurfmutter 60 mit dem Rumpfteil 10 verschraubt. Hier kann allerdings auch eine Verklebung, Verrastung oder andere Verbindungsart vorgesehen sein.
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Bezug nehmend auf 6 bis 8 ist der Strombalken 32 an seinem freien Ende seitlich um die Klemmstelle 454 herum ausgeschnitten und mündet somit in einem flachen Kontaktstreifen 33. Das abisolierte Ende 9 des Leiters 8 wird mittels der Klemmkante 432 des Klemmschenkels 424 von unten gegen den Kontaktstreifen 33 des Strombalkens 32 geklemmt. Somit bilden der Kontaktstreifen 33 mit der Klemmkante 432 des Klemmschenkels 424 die Klemmstelle 454 für das Leiterende 9.
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Im Unterschied zu der Ausführungsform aus 1 bis 8 zeigt die Ausführungsform in 9 bis 10 und 13 bis 16 einen Steckverbinder 1' zum paarenden Verbinden mit einem Gegensteckverbinder. Das Klemmfederelement 41, die Ausgestaltung des Strombalkens 32 im Bereich des freien Endes an dem Federkraftklemmanschluss und somit die Federkraftanschlussklemme 40 sind bei beiden Ausführungsformen des Verbinders 1, 1' gleich. Bei den beiden Ausführungsformen unterscheidet sich lediglich der Strombalken 32 jenseits der Federkraftanschlussklemme 40, wie am besten durch einen Vergleich der 8 und 10 zu sehen ist.
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Bezug nehmend auf beide Ausführungsformen 1, 1' und die 8 bis 12 wird im Folgenden die Federkraftanschlussklemme 40 genauer erläutert.
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Die Federkraftanschlussklemme 40 wird gebildet aus einem separaten integralen Klemmfederelement 41, welches in 11 und 12 einzeln dargestellt ist, und dem Strombalken 32. Das Klemmfederelement 41 ist ein einstückig aus Federmetallblech gestanztes und geformtes Teil, welches an dem freien Ende 32a des Strombalkens 32 befestigt wird, wie am besten in 8 bis 10 zu sehen ist. Das Klemmfederelement 41 umfasst die Klemmfeder 42 und einen integral mit der Klemmfeder ausgebildeten Ringkorpus 430.
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Die Klemmfeder 42 umfasst einen Basisschenkel 422, einen Klemmschenkel 424, einen Federbogen 426, welcher den Basisschenkel 422 und den Klemmschenkel 424 federnd miteinander verbindet sowie einen Betätigungsabschnitt 428 an dem in 8 bis 11 freien oberen Ende des Klemmschenkels 424.
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Der Klemmschenkel 424 weist im oberen Bereich, entfernt von dem Federbogen 426 einen Durchbruch 452 auf, durch welchen sich der Strombalken 32 hindurch erstreckt, um die Klemmstelle 454 zu bilden. Der Durchbruch 452 ist an seiner Unterseite durch die Klemmkante 432 an den beiden Seiten durch die seitlichen Stege 456, 458 sowie an der Oberseite durch den Betätigungsabschnitt 428 begrenzt. Der Betätigungsabschnitt 428 verbindet somit steigbügelartig die beiden seitlichen Stege 456, 458 auf der der Klemmkante 454 gegenüberliegenden Seite des Strombalkens 32.
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In dem in 8 bis 10 dargestellten Normalzustand ohne Leiter 8 und ohne Kraftbeaufschlagung ist die Klemmkante 432 von unten gegen den Kontaktstreifen 33 des Strombalkens 32 vorgespannt. Die Klemmfeder 42 ist im wesentlich V-förmig ausgestaltet, so dass die Klemmkante 432, der Federbogen 426 und der Basisschenkel 422 auf derselben Seite des Kontaktstreifens 33 bzw. der Klemmstelle 454 angeordnet sind (in 8 bis 10 unterhalb).
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Bezug nehmend auf 8 bis 12 sind an dem Basisschenkel 422 seitliche Befestigungslaschen 434, 436 abgewinkelt und hochgebogen, welche mit Rastnasen 444 und 446 seitlich an dem Strombalken verrastet sind. Von dem Basisschenkel 422 sind seitlich die Befestigungslaschen 434, 436 abgewinkelt, welche oberhalb des Kontaktstreifens 33 wieder zusammengebogen sind, um den einstückig mit der Klemmfeder 42 hergestellten Ringkorpus 430 zu bilden. Das Klemmfederelement 41 ist mittels des Ringkorpus 430 auf dem freien Ende 32a des Strombalkens 32 montiert, z. B. verrastet. Der Ringkorpus 430 ist als ein im Wesentlichen geschlossener rechteckiger Ring ausgebildet. Der Ringkorpus 430 wird gebildet von dem Basisschenkel 422, den seitlichen Befestigungslaschen 434, 436, welche an den Seitenkanten 422a, 422b des Basisschenkels 422 abgewinkelt sind, und oberen Deckabschnitten 464, 466, welche an den oberen Enden der seitlichen Befestigungslaschen 434, 436 nach innen abgewinkelt sind. Der einstückig mit der Klemmfeder 42 ausgebildete Ringkorpus 430 umgibt ringförmig den Klemmschenkel 424 zwischen dem Federbogen 426 und der Klemmkante 432 sowie den Kontaktstreifen 33. Der Klemmschenkel 424 erstreckt sich dabei schräg in Einführrichtung durch den Ringkorpus 430 hindurch. Somit liegen der Federbogen 426 und die Klemmstelle 454 auf in Einführrichtung E gegenüberliegenden Seiten des Ringkorpus 430.
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Das Klemmfederelement 41 ist demnach in zwei quer zueinander verlaufenden Dimensionen gebogen, nämlich longitudinal zu dem Strombalken 32, um die V-förmige Klemmfeder 42 zu bilden und quer zu dem Strombalken 32, um den Ringkorpus 430 zu bilden, Das Stanzteil, aus welchem das Klemmfederelement 41 gebogen wird ist hierfür kreuzförmig gestanzt, wobei sich der Basisschenkel 422, der Federbogen 426 und der Klemmschenkel 424 in einer Ebene parallel zur Längsachse (= Einführrichtung E) erstrecken. Die seitlichen Befestigungslaschen 434, 436 und die Deckabschnitte 464, 466 erstrecken sich wieder in einer Ebene quer zu der Längsachse. Somit bildet der Basisschenkel 422 auch die Unterseite des Ringkorpus 430.
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Bezug nehmend auf 9 und 10 weist der Strombalken 32 an seinem freien Ende 32a seitlich nach unten gebogene Haltelaschen 36, 38 auf. Die seitlichen Befestigungslaschen 434, 436 liegen außen an den Haltelaschen 36, 38 an, um den Ringkorpus 430 an dem Strombalken 32 zu befestigen. Die oberen Deckabschnitte 464, 466 des Ringkorpus 430 umgreifen die Oberseite 33b des Kontaktstreifens 33 und liegen ebenfalls an dieser an. Der Strombalken 32 ist im Wesentlichen als eine nach unten offene U-Form ausgebildet. Koaxial innerhalb der U-Form erstreckt sich der Klemmschenkel 424 vom freien Ende 32a in Richtung des Inneren der U-Form, Der Ringkorpus 430 umgreift die U-Form des Strombalkens 32 einschließlich der seitlichen Haltelaschen 36, 38.
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Der Basisschenkel 422 liegt unterseitig an den Unterkanten oder Stirnseiten 36a, 38a der seitlichen Haltelaschen 36, 38 an und verschließt somit die nach unten offene U-Form des Strombalkens 32. An den Unterkanten 36a, 38a der seitlichen Haltelaschen 36, 38 und dem Basisschenkel 422 sind komplementäre Rastmittel 476, 478, 486, 488 vorgesehen welche das Klemmfederelement 41 longitudinal an den Haltelaschen 36, 38 verrasten. Bezug nehmend auf 10 weist hierfür das Ausführungsbeispiel an den Unterkanten 36a, 38a der seitlichen Haltelaschen 36, 38 Rastvorsprünge 476, 478 auf, welche in seitliche Aussparungen 486, 488 in dem Basisschenkel 422 eingreifen. Die Rastvorsprünge 476, 478 weisen schräge Aufschubflächen in Einführrichtung E auf, so dass das Klemmfederelement 41 parallel zum Strombalken 32 in Einführrichtung E auf den Strombalken 32 aufgeschoben werden kann und die seitlichen Aussparungen 486, 488 über den Rastvorsprüngen einrasten.
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Vertikal und in seitlicher Richtung ist der Ringkorpus 430 durch das formschlüssige Umgreifen des Strombalkens 32 an diesem festgelegt. Ferner verrasten die Rastnasen 444, 446 in den seitlichen Befestigungslaschen 434, 436 den Ringkorpus 430 vertikal an den seitlichen Haltelaschen 36, 38.
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Dadurch ist der Ringkorpus 430 gegen ein Verrutschen, sowohl nach der Montage, als auch bei der Betätigung in horizontaler und vertikaler Richtung zum Strombalken 32 gesichert.
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Zum Einführen des Leiterendes 9 in die Federkraftanschlussklemme 40 wird der Betätigungsabschnitt 428 gegen die Vorspannung des Federbogens 426 durch Druck kraftbeaufschlagt, so dass der Klemmschenkel 424 in Richtung des Basisschenkels 422 nach unten schwenkt und sich die Klemmkante 432 von der Unterseite des Strombalkens 32 entfernt, um die Klemmöffnung 450 freizugeben.
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Nach Entlastung des Betätigungsabschnitts 428 klemmt die Klemmkante 432 vorgespannt durch den Federbogen 426 das Leiterende 9 gegen die Unterseite des Kontaktstreifens 33. Der Klemmschenkel 424 besitzt beidseits bogenförmige Einschnürungen 451 zwischen dem Federbogen 426 und der Klemmkante 432. Ferner ist der Klemmschenkel 424, gesehen von der Einführrichtung E, leicht konkav gewölbt.
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Am oberen Ende der Einschnürungen 451 verbreitert sich der Klemmschenkel 424 wieder. Unterhalb des Durchbruchs 452 weist der Klemmschenkel 424 daher einen Querträger 433 auf, dessen Oberkante die Klemmkante 432 und untere Begrenzung des. Durchbruchs 452 bildet, Die seitlichen Haltelaschen 36, 38 weisen zum freien Ende 32a hin offene U-förmige Ausschnitte 37, 39 auf, durch welche sich der Querträger 433 quer zur Einführrichtung E hindurch erstreckt. Wenn das Klemmfederelement 41 auf dem Strombalken 32 montiert ist, werden die seitlichen U-förmigen Ausschnitte 37, 39 einführseitig durch die Befestigungslaschen 434, 436 des Klemmfederelements 41 begrenzt und geschlossen, so dass sich der Querträger 433 zwischen den Befestigungslaschen 434, 436 und den in Einführrichtung E gesehen hinteren Ende der U-förmigen Ausschnitte 37, 39 quer durch die U-förmigen Ausschnitte 37, 39 hindurch unterhalb des Kontaktstreifens 33 erstreckt. Der Klemmschenkel 424 ist an den Einschnürungen 451 soweit verjüngt, dass er zwischen beiden seitlichen Haltelaschen 36, 38 verläuft. Somit erfüllen die Einschnürungen 451 eine Doppelfunktion, nämlich einerseits wird die Spannungsverteilung in der Klemmfeder 42 verbessert und andererseits hat der Klemmschenkel 424 eine Breite, die hinreichend klein ist, um zwischen die beiden Haltelaschen 36, 38 zu passen und dort ausgelenkt zu werden, wenn die Klemmfeder 42 betätigt wird. Die Unterkante der U-förmigen Ausschnitte 37, 39 bildet einen Anschlag für den Querträger 433 bei der Betätigung.
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Der Klemmschenkel 424 schließt im Bereich der Klemmkante 432 in dem Normalzustand ohne Leiterende 9 einen Winkel von etwa 60 Grad ein, um die Klemmstelle 454 zugschließend auszubilden. Auf Höhe des Strombalkens 32 sind die seitlichen Stege 456 und 458 entgegen der Einführrichtung E abgewinkelt, so dass der Klemmschenkel sowohl unterhalb als auch oberhalb des Strombalkens 32 mit dem Strombalken einen Winkel von kleiner als 90 Grad, gesehen von der Einführrichtung E, einschließt. Dadurch wird einerseits die zugschließende Wirkung an der Klemmkante 432 erreicht und andererseits über den Schwenkbereich der Klemmfeder 42 eine relativ gute senkrechte Ausrichtung des Klemmschenkels 424 im Bereich des Durchbruchs 452 erzielt. Ferner ist die Klemmfeder 42 in Einführrichtung E selbst- oder schuböffnend ausgebildet, d. h. die Klemmstelle 454 öffnet automatisch durch Einschieben des Leiterendes 9 gegen die Klemmstelle 454 mit hinreichender Kraft. Hierfür ist der Leiter 8 entweder ein starrer Draht oder das Leiterende 9 ist mit einer Aderendhülse versteift. Die Federkraftanschlussklemme 40 ist also sowohl durch manuelle Betätigung des Betätigungsabschnitts 428 öffenbar, wobei das Leiterende 9 in die geöffnete Klemmstelle 454 eingeschoben wird als auch ohne manuelle Betätigung des Betätigungsabschnitts 428, wobei die Klemmstelle 454 durch die Schubkraft auf den Leiter 8 in Einführrichtung automatisch von dem Leiterende 9 aufgedrückt wird (Doppelfunktion).
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Der Betätigungsabschnitt 428 ist am oberen Ende der seitlichen Stege 456 und 458 in Einführrichtung E abgewinkelt, um die Auflagefläche für die manuelle Betätigung zu vergrößern.
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Bezug nehmend auf die 13 bis 16 ist das Anschlusselement 30 für einen wassergeschützten Steckverbinder 1' für Außenanwendungen ausgebildet und weist an dem dem Klemmfederanschluss gegenüberliegenden freien Ende 32b des Strombalkens 32 einen zweiten Anschluss 35 in Form eines Steckerstifts (männlich) oder einer Steckerhülse (weiblich) auf, welche komplementär ineinander steckbar sind. Das männliche und weibliche Anschlusselement 30 ist jeweils in einem zugehörigen mehrteiligen dielektrischen Verbindergehäuse 6 beherbergt. Die beiden komplementären Steckverbinder 1' sind mit dem Fachmann bekannten Rastmitteln miteinander verrastet, wenn die Steckverbinder 1' verbunden sind.
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Bezug nehmend auf 16 kann der Leiter 8 mit dem abisolierten Leiterende 9 bei geschlossenem Verbindergehäuse 6 und ggf. sogar verbundenen Steckverbindern 1' von hinten in das jeweilige Steckverbindergehäuse 6 und die Federkraftanschlussklemme 40 eingeschoben werden. In diesem vormontierten Zustand (16) ist das Überwurfteil 60 bereits auf das Rumpfteil 10 aufgesetzt und in dem vorliegenden Beispiel mit diesem zumindest teilweise verschraubt. Anschließend wird der Leiter 8 in das vormontierte Verbindergehäuse eingeschoben und die Klemmstelle wird automatisch von dem Leiterende 9 aufgedrückt. Ggf. wird danach lediglich noch die Überwurfmutter 60 angezogen. Wenn die beiden paarenden Steckverbinder 1' miteinander verbunden sind, ist die Anordnung jeweils an der Einführung des Leiters 8 abgedichtet und die die beiden Steckhülsen 7 der Verbindergehäuse 6 sind ebenfalls gegeneinander abgedichtet, so dass die Verbinderanordnung wassergeschützt und für Außenanwendungen, z. B. für Photovoltaikanlagen geeignet ist. Diese Direktstecktechnik bei vormontiertem geschlossenem Verbindergehäuse ist auch bei der Verbinder 1 möglich.
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Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne die Erfindung zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.
