DE102018127284A1

DE102018127284A1 - Klemmfeder für eine schraubenlose Anschlussklemme

Info

Publication number: DE102018127284A1
Application number: DE102018127284.7A
Authority: DE
Inventors: Andreas Ramm
Original assignee: Bals Elektrotechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Bals Elektrotechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-04-30
Also published as: EP3874562A1; BR112021008317A2; PL3874562T3; CN112997363A; US20210376497A1; EP3874562B1; ES2932608T3; US11336035B2; WO2020089277A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemmfeder für eine schraubenlose Anschlussklemme zum Anklemmen eines Leiters. Die Klemmfeder weist einen Klemmschenkel, einen Anlageschenkel und einen Spannschenkel auf, wobei der Spannschenkel mit dem Klemmschenkel und dem Anlageschenkel verbunden ist und Klemmschenkel und Anlageschenkel als sich kreuzende Schenkel ausgebildet sind. In dem Klemmschenkel ist eine Klemmöffnung vorgesehen, durch die der Anlageschenkel hindurchreicht, so dass der Anlageschenkel vorgespannt an einem von dem Spannschenkel entfernten Rand der Klemmöffnung anliegt und mit dem Anlageschenkel ein frei gelegtes Aderende eines Leiters an eine Kontaktfläche eines Kontaktelements einer schraublosen Anschlussklemme festklemmbar ist. Ferner verfügt der Klemmschenkel über einen Klemmfortsatz mit einer Klemmfläche. Dieser Klemmfortsatz erstreckt sich zunächst ausgehend von dem in Bezug auf den Spannschenkel entfernten freien Ende des Klemmschenkels von dem Spannschenkel weg, erstreckt sich dann in im Wesentlichen gebogener Form in Richtung des Spannschenkels zurück und ist schließlich in Richtung des Anlageschenkels ausgerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klemmfeder für eine schraubenlose Anschlussklemme zum Anklemmen eines Leiters, insbesondere für eine elektrische Steckverbindervorrichtung.
Klemmfedern für schraubenlose Anschlussklemmen, häufig auch in Art von Käfigzugfedern, weisen bekanntermaßen den Vorteil auf, dass ein elektrisch anzuschließender Leiter ohne die Verwendung von Verschraubungsmitteln montiert werden kann. Klemmfedern haben, wie der Name schon sagt, die Funktion, die Aderenden eines anzuschließenden Leiters, welcher grundsätzlich auch ein ein- oder mehradriges Stromkabel mit einer Litzenleitung, einem Massivdraht oder einem in eine Aderendhülse eingebrachten Leiter sein kann, an ein Kontaktelement zu klemmen. Dabei erfolgt eine automatische Anpassung an den jeweiligen Querschnitt des Leiters, so dass ein und dieselbe Anschlussklemme vorteilhafterweise für flexible Leitungen und Kabel verschiedener Abmessungen und Ausführungen einsetzbar ist. Anschlussklemmen mit Klemmfedern der beschriebenen Art kommen u.a. in für Dreh- und/oder Wechselstrom ausgelegte elektrische Steckverbindersysteme, welche aus einem Steckerteil und einem Kupplungsteil oder einer Wandsteckdose bestehen, beispielsweise Gerätestecker, Flanschgerätestecker, Aufbaugerätestecker, Anbaudosen und Steckdosen, deren Anforderungen ferner in den Normen IEC 60309-1,-2 und EN 60309-1,-2 beschrieben sind, zum Einsatz.
Eine aus der EP 2 442 403 A1 der Anmelderin bekannte schraubenlose Anschlussklemme weist ein Kontaktelement und eine an diesem vorgespannt montierte, bevorzugt als Käfigzugfeder ausgebildete Klemmfeder auf. Das Kontaktelement umfasst einen Anschlussabschnitt mit einer elektrischen Kontaktfläche zum Herstellen eines elektrischen Kontakts mit dem anzuschließenden Leiter und die Klemmfeder sorgt für ein Klemmen des Leiters an die Kontaktfläche des Kontaktelements und somit für eine Fixierung des Leiters. In der bevorzugten Ausführung als Käfigzugfeder weist die Klemmfeder einen Anlageschenkel, einen Klemmschenkel und einen Spannschenkel auf, der den Anlageschenkel mit dem Klemmschenkel verbindet. Der Klemmschenkel verfügt über eine Klemmöffnung, durch welche die Aderenden des Leiters zur Klemmbefestigung geführt werden und der Anlageschenkel überkreuzend hindurchragt. Darüber hinaus verfügt der Klemmschenkel über einen im Wesentlichen parallel zur Kontaktfläche des Kontaktelements ausgerichteten Leiterklemmfortsatz mit einer Klemmfläche. Der anzuschließende Leiter soll zwischen einem Flächenabschnitt der Klemmfläche des Leiterklemmfortsatzes und der Kontaktfläche des Kontaktelements eingeklemmt werden. Der Leiterklemmfortsatz dient hierbei dazu, die Funktion der Querschnittsfläche eines Klemmschenkels in der Klemmöffnung von herkömmlichen Klemmfedern zu verbessern. Beispielsweise bewirkt dieser Leiterklemmfortsatz im Falle eines Leiters mit mehreren flexiblen Leiteradern, wie z.B. bei einer Litzenleitung, eine Flachpressung des Leiteradernprofils, wodurch die elektrische Kontaktoberfläche vergrößert wird und folglich u.a. eine Verringerung des ohmschen Widerstands des Kontaktwiderstands erreicht wird.
Gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Klemmfeder für eine schraubenlose Anschlussklemme herzustellen, welche sowohl die Übertragung des Stromes weiter verbessert und mechanisch stabiler ausgestaltet ist als auch einfach in der Herstellung ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst und durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche zweckmäßig ausgestaltet und weiterentwickelt.
Die erfindungsgemäße Klemmfeder für eine schraubenlose Anschlussklemme ist zunächst gemäß dem eingangs genannten Stand der Technik dahingehend ausgebildet, dass die Klemmfeder einen Klemmschenkel, einen Anlageschenkel und einen Spannschenkel aufweist. Der Spannschenkel ist sowohl mit dem Klemmschenkel als auch mit dem Anlageschenkel verbunden, wobei sich der Klemmschenkel und der Anlageschenkel überkreuzen. Diese Überkreuzung ist derart ausgestaltet, dass der Klemmschenkel eine Klemmöffnung aufweist, durch welche der Anlageschenkel hindurchreicht. Dadurch liegt der Anlageschenkel vorgespannt an einem von dem Spannschenkel entfernten Rand der Klemmöffnung an, so dass ein frei gelegtes Aderende des anzuschließenden Leiters mit Hilfe des Anlageschenkels an eine Kontaktfläche eines Kontaktelements einer schraublosen Anschlussklemme festgeklemmt werden kann. Zwar umfasst die erfindungsgemäße Klemmfeder ähnlich wie in dem eingangs genannten Stand der Technik einen Klemmfortsatz mit einer Klemmfläche. Jedoch ist der erfindungsgemäße Klemmfortsatz gegenüber dem Stand der Technik gänzlich anders und vorteilhafter ausgebildet. Der Klemmfortsatz geht von dem in Bezug auf den Spannschenkel entfernten freien Ende des Klemmschenkels aus und erstreckt sich von dem Spannschenkel zunächst weg, erstreckt sich dann aber in im Wesentlichen gebogener Form in Richtung des Spannschenkels zurück und ist erst dann schließlich in Richtung des Anlageschenkels ausgerichtet.
Eine derartige Ausgestaltung des Klemmfortsatzes der Klemmfeder weist gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik u.a. den Vorteil auf, dass sich das frei gelegte Aderende eines elektrischen Leiters mit der erfindungsgemäßen Klemmfeder durch eine bessere Verteilung des Drucks auf das frei gelegte Aderende effektiver, insbesondere deutlich stabiler und effizienter, festklemmen lässt. Im Gegensatz zu dem Stand der Technik, bei dem ein einziger Druckbereich mit einer größeren Druck beaufschlagten Fläche d.h. der Klemmfläche des Klemmfortsatzes, ausgebildet ist, ist die erfindungsgemäße Klemmfeder mit zwei Druckbereichen ausgestattet. Der erste Druckbereich befindet sich an dem Rand der Klemmöffnung des Klemmschenkels, in welcher das frei gelegte Aderende eingeklemmt wird, d.h. die Drückausübung infolge der Klemmung erfolgt auf eine kleine Fläche. Vorteilhaft hierbei ist, dass sich die kleine Druck beaufschlagte Fläche tiefer in Litzen und insbesondere im Falle von einer an dem frei gelegten Aderende des Leiters angeordnete Aderendhülse in entsprechende Kerben einschneiden kann, so dass das frei gelegte Aderende an dieser Stelle besonders stark festgeklemmt wird, eine sehr hohe Zugfestigkeit in Einführrichtung des Leiters bzw. entlang des Leiters gegeben ist und ein unbeabsichtigtes Lösen aus der festgeklemmten Position nahezu unmöglich ist. Da die kleine Druck beaufschlagte Fläche aufgrund ihres geringen Querschnitts und ihrer daraus resultierenden einschneidenden Wirkung mit einer Messerklinge vergleichbar ausgebildet ist, wird sie im Folgenden als Messerkante bezeichnet. Ein weiterer sich ergebender Vorteil der an dem Rand der Klemmöffnung ausgebildeten Messerkante ist, dass die Messerkante aufgrund ihrer starken Klemmkraft und ihrer entsprechend bereitgestellten hohen Zugfestigkeit für die Auszugskräfte der Klemmfeder hauptzugentlastend ist. Der zweite Druckbereich befindet sich an dem freien Ende des Klemmfortsatzes, d.h. in dem Bereich des Klemmfortsatzes, der sich an den gebogenen Bereich des Klemmfortsatzes anschließt und im Wesentlichen in Richtung des Anlageschenkels ausgerichtet ist, und wird im Folgenden als Klemmfläche bezeichnet. Die frei gelegten Aderenden eines Leiters und insbesondere die Litzen bzw. Feindrähte werden durch die Klemmfläche des Klemmfortsatzes flächig auf eine Kontaktfläche eines Kontaktelements angepresst. Durch die große Klemmfläche des Klemmfortsatzes kommt die durch die frei gelegten Aderenden beanspruchte Kontaktoberfläche auf nahezu der gesamten nutzbaren elektrischen Kontaktfläche des Kontaktelements zum Aufliegen, sodass die Übertragung des Stroms zwischen frei gelegtem Aderende des Leiters und Kontaktfläche des Kontaktelements gegenüber einer kleineren Außenfläche deutlich verbessert ist, denn größere elektrische Kontaktflächen sind mit geringen elektrischen Verlusten geschaffen. Die erfindungsgemäße Klemmfeder mit einer Kombination aus den zuvor beschriebenen zwei Druckbereichen, d.h. der an dem Rand der Klemmöffnung ausgebildeten Messerkante und der Klemmfläche des Klemmfortsatzes, führt zu einer schnellen, sicheren sowie kontrollierten elektrischen und auch mechanischen Verbindung mit einem Leiter. Insbesondere ermöglicht sie gleichzeitig eine verbesserte Übertragung des Stroms über eine große Fläche bedingt durch den zweiten Druckbereich in Form der Klemmfläche des Klemmfortsatzes sowie eine stärkere Klemmwirkung mit hoher Zugfestigkeit in Einführrichtung des Leiters bzw. entlang des Leiters, insbesondere im Fall von einer an dem frei gelegten Aderende angebrachten Aderendhülse, und infolgedessen eine Hauptzugentlastung für die Auszugskräfte der Klemmfeder, bedingt durch den als Messerkante ausgebildeten ersten Druckbereich. Im Gegensatz zu einer Klemmfeder mit einem Klemmfortsatz gemäß dem Stand der Technik, an dem lediglich ein Druckbereich ausgebildet ist, ist die erfindungsgemäße Klemmfeder in Folge der zwei Druckbereiche somit insbesondere dahingehend weiterentwickelt, dass diese von vorneherein sowohl für eine gute Übertragung des Stromes und für eine hohe Zugfestigkeit in Einführrichtung des Leiters bzw. entlang des Leiters ausgeprägt ist. Zudem sorgt die Kombination der zwei Druckbereiche dafür, dass sich das frei gelegte Aderende beim Einführen in die Klemmöffnung nicht verbiegt, wie es im Fall von lediglich einem Druckbereich möglich ist, da die zwei vorstehend diskutierten Druckbereiche gleichzeitig für ein Festklemmen des frei gelegten Aderendes sorgen.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Klemmfortsatzes der Klemmfeder gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik dadurch, dass der Klemmfortsatz direkt von dem in Bezug auf den Spannschenkel entfernten freien Ende des Klemmschenkels ausgeht, einerseits viel einfacher und kostengünstiger herzustellen, insbesondere im Falle einer einstückigen Ausgestaltung von Klemmschenkel und Klemmfortsatz, und andererseits mechanisch stabiler. Bei dem eingangs genannten Stand der Technik wird der Klemmfortsatz aus einem Teilabschnitt des Klemmschenkels, nämlich aus der aus dem Klemmschenkel ausgestanzten Klemmöffnung, geformt, und zwar entweder durch Biegen eines zugunsten der Klemmöffnung herausgetrennten, jedoch noch an einer Seite mit dem Klemmschenkel verbundenen Teilabschnitts des Klemmschenkels in eine Position parallel zum Anlageschenkel, oder aber durch vollständiges Herausstanzens dieses Teilabschnitts und anschließendes Anbringen an den Klemmschenkel. Ein derart hergestellter Klemmfortsatz ist gemäß der EP 2 442 403 A1 als Klemmplatte oder Blechfahne ausgebildet. Im Gegensatz dazu ist der Klemmfortsatz der erfindungsgemäßen Klemmfeder nicht aus einem zunächst inneren Teilabschnitt des Klemmschenkels geformt, sondern kann gewissermaßen als Verlängerung des Klemmschenkels betrachtet werden. Der Klemmfortsatz der erfindungsgemäßen Klemmfeder kann somit eine gegenüber der EP 2 442 403 A1 größere, mit dem Klemmschenkel vergleichbare Querschnittsfläche aufweisen und dadurch massiver und mechanisch stabiler ausgestaltet sein.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Klemmfortsatz ausgehend von dem in Bezug auf den Spannschenkel entfernten freien Ende des ersten Schenkels zunächst im Wesentlichen halbkreisförmig mit einer von dem Spannschenkel wegzeigenden Wölbung ausgebildet, bevor er dann bogenförmig übergeht in einen Bereich, in dem der Klemmfortsatz im Wesentlichen parallel zu dem Anlageschenkel ausgerichtet ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Klemmfortsatz einstückig an dem Klemmschenkel angeformt. Eine einstückige Ausbildung von Klemmschenkel und Klemmfortsatz ist mechanisch sehr stabil. Zudem entfallen durch die einstückige Ausbildung von Klemmschenkel und Klemmfortsatz weitere Bearbeitungsschritte wie ein Verschrauben, Löten oder Fügen, sodass ein solcher Klemmfortsatz auch schneller und damit kostengünstiger hergestellt werde kann.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Klemmfortsatz nicht einstückig an dem Klemmschenkel angeformt, sondern mittels eines Fügens an den Klemmschenkel angebracht. Das Fügen umfasst dabei auch einen stoffschlüssigen Anfügevorgang wie Anschweißen oder Anlöten. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Klemmschenkel und der Klemmfortsatz aus verschiedenen Materialien geschaffen sind. Vorzugsweise wird für die Herstellung des Klemmfortsatzes ein Metall oder ein Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit und einer hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass der Klemmfortsatz dasselbe Material wie die Klemmfeder aufweist. Dies ermöglicht eine einstückige Ausbildung von Klemmschenkel und Klemmfortsatz, welche mechanisch betrachtet sehr stabil ist. Darüber hinaus haben Klemmschenkel und Klemmfortsatz durch eine Herstellung aus demselben Material auch die gleichen Materialeigenschaften wie beispielsweise eine gleiche elektrische Leitfähigkeit, ein gleicher spezifischer Widerstand und eine gleiche Wärmeleitfähigkeit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Klemmfläche des Klemmfortsatzes zumindest teilweise eine Oberflächenprofilierung auf. Diese Oberflächenprofilierung kann eine Oberflächenstrukturierung ähnlich wie bei einem Zangenprofil aufweisen, so dass der anzuschließende Leiter mit verbesserter Reibschlüssigkeit aufliegt. Dadurch ist einerseits der elektrische Kontaktwiderstand und der Wärmeübergangswiderstand durch ein Eindrücken dieser Oberflächenstrukturen in die Aderenden des Leiters weiter verringert. Andererseits wird eine besonders wirksame mechanische Verbindung mit hohen Zugfestigkeiten zwischen den Aderenden des Leiters und dem Klemmfortsatz auch in dem zweiten Druckbereich der Klemmfeder erreicht. Somit werden die Aderenden des Leiters nicht nur in dem als Messerkante ausgebildeten ersten Druckbereich zwischen dem in Bezug auf den Spannschenkel entfernten Rand der Klemmöffnung und der Kontaktfläche eines Kontaktelements mit einer hohen Zugfestigkeit festgeklemmt werden, sondern zusätzlich durch die Oberflächenprofilierung des Klemmfortsatzes auch mit Hilfe von dessen profilierter Klemmfläche mit einer hohen Zugfestigkeit an die Kontaktfläche eines Kontaktelements gedrückt.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Klemmfeder und/ oder der Klemmfortsatz als Ganzes als ein einziges Stanz-Biege-Teil ausgebildet. Die zum Anschluss des Leiters an ein Kontaktelement verwendete erfindungsgemäße Klemmfeder wird dabei aus einem geeigneten elektrisch leitfähigen Material, üblicherweise aus Metall, in einem Stanz-Biege-Verfahren hergestellt. Um eine erfindungsgemäße Klemmfeder mit entsprechender Formgebung zu erhalten, wird während des Herstellungsprozesses der Klemmfeder ein zusätzlicher Verfahrensschritt angewendet, bei dem vorzugsweise ebenfalls ein Stanz-Biege- Verfahren zur Anwendung kommt. Dabei wird der Klemmfortsatz unmittelbar aus einem im Vergleich zu herkömmlichen Klemmschenkeln von Klemmfedern deutlich verlängerten Endabschnitt des Klemmschenkels der Klemmfeder geformt, indem dieser verlängerte Endabschnitt derart gebogen und ausgerichtet wird, dass sich der verlängerte Endabschnitt des Klemmschenkels gemäß der vorliegenden Erfindung zunächst von dem Spannschenkel weg erstreckt, sich dann in im Wesentlichen gebogener Form in Richtung des Spannschenkels zurück erstreckt und sich schließlich in Richtung des Anlageschenkels erstreckt bzw. im montierten Zustand an ein Kontaktelement im Wesentlichen parallel zur Kontaktfläche des Kontaktelements ausgerichtet ist.
Neben der erfindungsgemäßen Klemmfeder an sich umfasst die vorliegende Erfindung auch eine schraubenlose Anschlussklemme zum Anschluss eines elektrischen Leiters mit der erfindungsgemäßen Klemmfeder gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Die schraubenlose Anschlussklemme weist neben der erfindungsgemäßen Klemmfeder zudem ein Kontaktelement auf, an dem der Leiter elektrisch anzuschließen ist und welches einen Anschlussabschnitt und eine Kontaktfläche besitzt. Der anzuschließende Leiter wird zwischen einem Flächenabschnitt der Klemmfläche des Klemmfortsatzes der Klemmfeder und der Kontaktfläche des Kontaktelements eingeklemmt. Eine solche schraubenlose Anschlussklemme weist dieselben Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf, wie dies für die erfindungsgemäße Klemmfeder der Fall ist.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen schraubenlosen Anschlussklemme weist die Klemmfläche des Klemmfortsatzes und/ oder die Kontaktfläche des Kontaktelements zumindest teilweise eine Oberflächenprofilierung auf. Wie bereits geschildert, kann diese Oberflächenprofilierung eine Oberflächenstrukturierung ähnlich wie bei einem Zangenprofil aufweisen mit der Folge, dass der anzuschließende Leiter mit verbesserter Reibschlüssigkeit aufliegt. Anstatt einer Oberflächenprofilierung der Klemmfläche des Klemmfortsatzes kann auch die Kontaktfläche des Kontaktelements eine Oberflächenprofilierung aufweisen und zu den gleichen Vorteilen führen, wie sie bereits hinsichtlich einer Oberflächenprofilierung der Klemmfläche des Klemmfortsatzes erläutert wurden. Eine Oberflächenprofilierung der Kontaktfläche des Kontaktelements zusätzlich zu einer Oberflächenprofilierung der Klemmfläche des Klemmfortsatzes sorgt für eine noch weiter verbesserte Reibschlüssigkeit bei dem Aufliegen des Leiters, da die Außenfläche des Leiters, die mit einer oberflächenprofilierten Klemmfläche festgeklemmt wird, in diesem Fall größer ist. Es entsteht somit eine besonders wirksame mechanische Verbindung mit sehr hohen Zugfestigkeiten zwischen den Aderenden des Leiters und dem Klemmfortsatz sowie dem Kontaktelement.
Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung ferner auch eine elektrische Steckverbindung, welche zumindest eine wie zuvor genannte, erfindungsgemäße schraubenlose Anschlussklemme mit einer erfindungsgemäßen Klemmfeder aufweist. Eine elektrische Steckverbindung mit einer erfindungsgemäßen Anschlussklemme und insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Klemmfeder weist dieselben Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf, wie dies für die erfindungsgemäße Klemmfeder der Fall ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen davon sowie der dazugehörigen Figuren deutlich.

1A bis 1D: zeigen eine Ausführungsform einer Klemmfeder in der Profilansicht (1A), in einer Ansicht von unten in Richtung des Pfeils C auf die Klemmfeder (1B), in einer seitlichen Ansicht in Richtung des Pfeils A auf die Klemmfeder gemäß 1A und in der Perspektive (1D),
2A bis 2C: zeigen ein als Kontakthülse und ein als Kontaktstift ausgebildetes Kontaktelement mit jeweils einer Klemmfeder gemäß 1A bis 1D, die mechanisch ineinander eingesteckt und elektrisch verbunden sind, in der Profilansicht, Seitenansicht, Draufsicht und in der Perspektive,
3A bis 3D: zeigen eine Kontakthülse als Kontaktelement mit einer Klemmfeder gemäß 1A bis 1D in der Profilansicht, Seitenansicht, Draufsicht und in der Perspektive,
4A bis 4D: zeigen einen Kontaktstift als Kontaktelement mit einer Klemmfeder gemäß 1A bis 1D in der Profilansicht, Seitenansicht, Draufsicht und in der Perspektive.

Die 1A bis 1D zeigen eine Ausführungsform einer gebogenen Klemmfeder 1 in einer Profilansicht (1A), in einer Ansicht von unten in Richtung des Pfeils C auf die Klemmfeder 1 (1B), in einer Ansicht in Richtung des Pfeils A auf die Klemmfeder gemäß 1A und in der Perspektive (1D), wobei die Klemmfeder 1 bei der dargestellten bevorzugten Ausführung als Käfigzugfeder 1 ausgebildet ist, vorzugsweise aus Metall hergestellt ist und einen Klemmschenkel 7, einen Anlageschenkel 8 und einen Spannschenkel 9 aufweist. Der Klemmschenkel 7 und der Anlageschenkel 8 sind über den Spannschenkel 9 miteinander verbunden, wie in 1A und 1D dargestellt. In dem Klemmschenkel 7 der Käfigzugfeder 1 ist eine Klemmöffnung 6 ausgespart (1D), welche eine Überkreuzung des Klemmschenkels 7 und des Anlageschenkels 8 ermöglicht. Durch die Klemmöffnung 6 der Käfigzugfeder 1 können die frei gelegten Aderenden 2a eines Leiters 2, der in 1A bis 1D jedoch nicht gezeigt ist, in der in 1A dargestellten Einführrichtung E eingeführt werden. Die frei gelegten Aderenden 2a eines in die Klemmöffnung 6 eingeführten Leiters 2 liegen dann an dem in Bezug auf den Spannschenkel 9 entfernten Rand der Klemmöffnung 6, der einen ersten Druckbereich mit geringem Querschnitt darstellt und aufgrund seiner einschneidenden Wirkung in die frei gelegten Aderenden 2a als Messerkante 12 bezeichnet ist, an (1D). Der Klemmschenkel 7 weist ferner einen Klemmfortsatz 10 mit einer Klemmfläche 11 auf, wobei die Klemmfläche 11 einen zweiten flächigen Druckbereich ausbildet. Der Klemmfortsatz 10 ist in der dargestellten Ausführungsform einstückig an dem Klemmschenkel 7 angeformt, weist dasselbe Material wie der Klemmschenkel 7 auf und kann als Verlängerung des Klemmschenkels 7 betrachtet werden. Wie in den 1A und 1D dargestellt, geht der Klemmfortsatz 10 von dem in Bezug auf den Spannschenkel 9 entfernten freien Ende des Klemmschenkels 7 aus und erstreckt sich zunächst von dem Spannschenkel 9 weg, um sich dann in im Wesentlichen gebogener Form wieder in Richtung des Spannschenkels 9 zurückzuerstrecken, und ist schließlich sich in Richtung des Anlageschenkels 8 erstreckend ausgerichtet. In einer weiteren Ausführungsform ist die im Wesentlichen gebogene Form des Klemmfortsatzes halbkreisförmig ausgestaltet. Die Klemmfläche 11 des Klemmfortsatzes 10 ist dabei stets im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche des Anlageschenkels 8 orientiert und erstreckt sich somit in Einführrichtung E eines elektrisch anzuschließenden Leiters 2 (nicht in 1A bis 1D gezeigt).
2A bis 2D stellen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine an einem schraubenlosen Anschlusselement angebrachte Klemmfeder 1, hier als Käfigzugfeder 1 gemäß den 1A bis 1D mit Klemmschenkel 7, Anlageschenkel 8 und Spannschenkel 9 ausgebildet, mit jeweils einem Kontaktelement 5 in Gestalt eines Kontaktstifts 5 und einer Kontakthülse bzw. -buchse 5 dar, welche mechanisch ineinander eingesteckt und elektrisch verbunden sind. Sowohl der Kontaktstift 5 als auch die Kontakthülse 5 weisen jeweils einen Anschlussabschnitt 3 mit einer Kontaktfläche 4 auf, welche mit einem Leiter 2 mittels dessen frei gelegten Aderenden 2a elektrisch verbunden sind. 2B zeigt einen Längsschnitt der in 2A gezeigten Anordnung, 2C eine perspektivische Ansicht und 2D einen Querschnitt. Die frei gelegten Aderenden 2a des Leiters 2 werden durch die Klemmfläche 11 des Klemmfortsatzes 10 einerseits flächig auf die Kontaktflächen 4 der jeweiligen Kontaktelemente 5 angepresst, wie in 2B dargestellt. Durch die große Klemmfläche 11 des Klemmfortsatzes 10 kommt die durch die frei gelegten Aderenden 2a beanspruchte Kontaktoberfläche auf nahezu der gesamten nutzbaren elektrischen Kontaktfläche 4 des jeweiligen Kontaktelements 5 zum Aufliegen (2D). Dies führt zu einer sehr guten Übertragung des Stroms zwischen frei gelegtem Aderende 2a des Leiters 2 und Kontaktfläche 4 des jeweiligen Kontaktelements 5, da größere elektrische Kontaktflächen mit geringen elektrischen Verlusten geschaffen sind. Andererseits werden die frei gelegten Aderenden 2a des Leiters 2 durch den Klemmfortsatz 10 zwischen dem in Bezug auf den Spannschenkel 9 entfernten, als Messerkante 12 ausgebildeten Rand der Klemmöffnung 6 des Klemmschenkels 7 und der Kontaktfläche 4 des jeweiligen Kontaktelements 5 festgeklemmt, indem der Klemmfortsatz 10 auf den in Bezug auf den Spannschenkel 9 entfernten, als Messerkante 12 ausgebildeten Rand der Klemmöffnung 6 des Klemmschenkels 7 Druck ausübt (2C). Dabei kann sich die kleine Druck beaufschlagte Fläche am Rand der Klemmöffnung 6, die aufgrund ihres geringen Querschnitts und ihrer daraus resultierenden einschneidenden Wirkung als Messerkante 12 bezeichnet ist, tiefer in Litzen und im Falle von einer an dem frei gelegten Aderende 2a des Leiters 2 angeordnete Aderendhülse in entsprechende Kerben einschneiden, so dass das frei gelegte Aderende 2a besonders stark festgeklemmt wird, eine große Zugfestigkeit in Einführrichtung E des Leiters 2 gegeben ist und folglich ein unbeabsichtigtes Lösen aus der festgeklemmten Position in Einführrichtung E des Leiters 2 nicht möglich ist. Zudem ist die Messerkante 12 aufgrund ihrer starken Klemmkraft und ihrer entsprechend bereitgestellten hohen Zugfestigkeit für die Auszugskräfte der Klemmfeder 1 hauptzugentlastend. Durch das Vorhandensein von zwei Druck beaufschlagten Flächen, nämlich der Klemmfläche 11 des Klemmfortsatzes 10 und der Messerkante 12 am Rand der Klemmöffnung 6, mit denen der elektrische Kontakt zwischen den frei gelegten Aderenden 2a eines Leiters 2 und der Kontaktfläche 4 des jeweiligen Kontaktelements 5 sichergestellt wird, ist neben den bereits genannten Vorteilen gewährleistet, dass sich das frei gelegte Aderende 2a des Leiters 2 beim Einführen in die Klemmöffnung 6 nicht verbiegt, da die zwei oben diskutierten Druck beaufschlagten Flächen gleichzeitig für ein Festklemmen des frei gelegten Aderendes 2a sorgen. Weiterhin hat das gleichzeitige Festklemmen des frei gelegten Aderendes 2a an zwei Druck beaufschlagten Flächen den Vorteil, dass mit ein und derselben Klemmfeder 1 sowohl eine gute Übertragung des Stromes als auch eine hohe Zugfestigkeit in Einführrichtung E des Leiters 2 bei gleichzeitiger Hauptzugentlastung durch die ausgebildete Messerkante 12 ermöglicht wird, während ein Klemmfortsatz 10 gemäß dem Stand der Technik mit lediglich einem ausgebildeten Druckbereich entweder für eine gute Übertragung des Stromes oder für eine hohe Zugfestigkeit in Einführrichtung E des Leiters 2 ausgeprägt sein kann.
In 3A bis 3D sowie in den 4A bis 4D ist jeweils eine Ausführungsform einer an einem schraubenlosen Anschlusselement angebrachten Klemmfeder 1, die als Käfigzugfeder 1 gemäß den 1A bis 1D mit Klemmschenkel 7, Anlageschenkel 8 und Spannschenkel 9 ausgebildet, mit einem im Fall von den 3A bis 3D als Kontakthülse 5 und im Fall von den 4A bis 4D als Kontaktstift 5 ausgebildetes Kontaktelement 5 dargestellt. 3B und 4B zeigen jeweils einen Längsschnitt der in den entsprechenden 3A und 4A dargestellten Anordnung, 3C und 4C eine perspektivische Ansicht und 3D und 4D einen Querschnitt. Die Käfigzugfeder 1 ist jeweils an dem Kontaktelement 5 vorgespannt montiert. Bei der Montage der Käfigzugfeder 1 wird der hervorstehende Teilabschnitt des Anschlusselements 3 der Kontakthülse 5 (3A bis 3C) bzw. des Kontaktstifts 5 (4A bis 4C) derart durch die Klemmöffnung 6 hineingeführt, dass der hervorstehende Teilabschnitt des Anschlusselements 3 zumindest teilweise an dem Anlageschenkel 8 der Käfigzugfeder 1 anliegt und der Klemmfortsatz 10 ebenfalls mit dessen Klemmfläche 11 an dem hervorstehenden Teilabschnitt des Anschlusselements 3 anliegt, sofern noch kein Leiter eingeführt ist. Zudem liegt der Klemmschenkel 7 der Klemmfeder 1 an der Stirnseite des Kontaktelementes 1 an. Somit entsteht eine kraftschlüssige Verbindung sowie eine Fixierung der Käfigzugfeder 1 an dem Kontaktelement 5.
Es wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, die sich einem Fachmann aus der vorliegenden Beschreibung, den Figuren ergeben, auch wenn diese Merkmale nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammensetzungen mit anderen der in der vorliegenden Erfindung offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht explizit ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Zugunsten der Kürze und der Lesbarkeit der Beschreibung wurde eine umfassende, ausdrückliche Beschreibung sämtlicher möglicher Kombinationen von Merkmalen vermieden. Der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die in der Beschreibung und den Zeichnungen im Detail dargestellten und lediglich als Beispiel dienenden Ausführungsformen der Erfindung beschränkt. Abwandlungen der offenbarten Ausführungsformen sind für den Fachmann aus den Zeichnungen, der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich. Das in den Patentansprüchen aufgeführte Wort „aufweisen“ schließt andere Elemente oder Schritte nicht aus. Der unbestimmte Artikel „eine“ oder „ein“ schließt eine Mehrzahl nicht aus. Die Kombination von Merkmalen, die in verschiedenen Patentansprüchen beansprucht sind, ist nicht ausgeschlossen.
Bezugszeichenliste

1: Klemmfeder
2: elektrischer Leiter
2a: frei gelegtes Aderende eines elektrischen Leiters
3: Anschlussabschnitt
4: Kontaktfläche
5: Kontaktelement
6: Klemmöffnung
7: Klemmschenkel
8: Anlageschenkel
9: Spannschenkel
10: Klemmfortsatz
11: Klemmfläche
12: Messerkante
E: Einführrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2442403 A1 [0003, 0008]

Claims

Klemmfeder (1) für eine schraubenlose Anschlussklemme zum Anklemmen eines Leiters (2), wobei die Klemmfeder (1) einen Klemmschenkel (7), einen Anlageschenkel (8) und einen Spannschenkel (9) aufweist, wobei der Spannschenkel (9) mit dem Klemmschenkel (7) und mit dem Anlageschenkel verbunden ist und Klemmschenkel (7) und Anlageschenkel (8) als sich kreuzende Schenkel ausgebildet sind, wobei der Klemmschenkel (7) eine Klemmöffnung (6) aufweist, durch welche der Anlageschenkel (8) hindurchreicht, so dass der Anlageschenkel (8) vorgespannt an einem von dem Spannschenkel (9) entfernten Rand der Klemmöffnung (6) anliegt, so dass mit dem Anlageschenkel (8) ein frei gelegtes Aderende des Leiters (2) an eine Kontaktfläche (4) eines Kontaktelements (5) einer schraublosen Anschlussklemme festklemmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmschenkel (7) einen Klemmfortsatz (10) mit einer Klemmfläche (11) aufweist, wobei sich der Klemmfortsatz (10) zunächst ausgehend von dem in Bezug auf den Spannschenkel (9) entfernten freien Ende des Klemmschenkels (7) von dem Spannschenkel (9) weg erstreckend, dann in im Wesentlichen gebogener Form in Richtung des Spannschenkels (9) zurück erstreckend ausgebildet ist und schließlich in Richtung des Anlageschenkels (8) ausgerichtet ist.
Klemmfeder (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmfortsatz (10) ausgehend von dem in Bezug auf den Spannschenkel (9) entfernten freien Ende des Klemmschenkels(7) zunächst im Wesentlichen halbkreisförmig mit einer von dem Spannschenkel (9) wegzeigenden Wölbung ausgebildet ist und dann bogenförmig übergehend im Wesentlichen parallel zu dem Anlageschenkel (8) ausgerichtet ist.
Klemmfeder (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmfortsatz (10) einstückig an dem Klemmschenkel (7) angeformt ist.
Klemmfeder (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmfortsatz (10) mittels eines Fügens an den Klemmschenkel (7) angebracht ist, wobei das Fügen auch ein stoffschlüssiger Anfügevorgang wie Anschweißen oder Anlöten sein kann.
Klemmfeder (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmfortsatz (10) dasselbe Material wie die Klemmfeder (5) aufweist.
Klemmfeder (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche (11) des Klemmfortsatzes (10) zumindest teilweise eine Oberflächenprofilierung aufweist.
Klemmfeder (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfeder (5) und/ oder der Klemmfortsatz (10) als Ganzes als ein einziges Stanz-Biege-Teil ausgebildet ist.
Schraubenlose Anschlussklemme zum Anschluss eines elektrischen Leiters mit einer Klemmfeder (1) gemäß einem der Ansprüche 1-7, wobei die Anschlussklemme ein Kontaktelement (5) aufweist, an welchem der Leiter (2) elektrisch anzuschließen ist und welches einen Anschlussabschnitt (3) und eine Kontaktfläche (4) aufweist, wobei der anzuschließende Leiter (2) zwischen einem Flächenabschnitt der Klemmfläche (11) des Klemmfortsatzes (10) und der Kontaktfläche (4) des Kontaktelements (5) einzuklemmen ist.
Schraubenlose Anschlussklemme gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmfläche (11) des Klemmfortsatzes (10) und/ oder die Kontaktfläche (4) des Kontaktelements (5) zumindest teilweise eine Oberflächenprofilierung aufweist.
Elektrische Steckverbindung, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest eine schraublose Anschlussklemme nach Anspruch 8 oder 9 umfasst.