DE102020116380A1

DE102020116380A1 - Klemmeneinrichtung zum Anschließen eines elektrischen Leiters

Info

Publication number: DE102020116380A1
Application number: DE102020116380.0A
Authority: DE
Inventors: Marcel Wittek
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2020-06-22
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2021-12-23
Also published as: CN114122752A

Abstract

Eine Klemmeneinrichtung (1) zum Anschließen eines elektrischen Leiters (2) umfasst ein Gehäuseteil (11), das eine Stecköffnung (10) zum Einstecken eines elektrischen Leiters (2) aufweist. An dem Gehäuseteil (11) ist ein Federelement (14) angeordnet, das einen Klemmschenkel (142) zum Einwirken auf einen in die Stecköffnung (10) eingesteckten elektrischen Leiter (2) und einen Stützschenkel (141) zum Abstützen des Federelements (14) relativ zu dem Gehäuseteil (11) aufweist. Ein Betätigungselement (12) dient zum Verstellen des Klemmschenkels (142) zu dem Stützschenkel (141) zwischen unterschiedlichen Stellungen. Dabei ist vorgesehen, dass das Federelement (14) ein Spannelement (144) aufweist, das an dem Klemmschenkel (142) oder dem Stützschenkel (141) geformt ist und bei einem Verstellen des Klemmschenkels (142) relativ zu dem Stützschenkel (141) elastisch verformbar ist, um eine elastische Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel (142) und dem Stützschenkel (141) zu bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmeneinrichtung zum Anschließen eines elektrischen Leiters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Klemmeneinrichtung umfasst ein Gehäuse, das eine Stecköffnung zum Einstecken eines elektrischen Leiters aufweist. An dem Gehäuse ist ein Federelement angeordnet, das einen Klemmschenkel zum Einwirken auf einen in die Stecköffnung eingesteckten elektrischen Leiter und einen Stützschenkel zum Abstützen des Federelements relativ zu dem Gehäuseteil aufweist. Ein Betätigungselement, das zum Beispiel händisch oder unter Verwendung eines Werkzeugs durch einen Nutzer zu dem Gehäuseteil verstellt werden kann, dient zum Verstellen des Klemmschenkels zu dem Stützschenkel zwischen unterschiedlichen Stellungen.
Eine solche Klemmeneinrichtung ermöglicht das Anschließen eines elektrischen Leiters in einfacher, komfortabler, gegebenenfalls werkzeugloser Weise. Eine solche Klemmeneinrichtung kann beispielsweise als Blockklemme zur Potentialverteilung dienen. Eine solche Klemmeneinrichtung kann aber auch an einem anderen elektrischen oder elektronischen Gerät, zum Beispiel einer Reihenklemme oder dergleichen, zum Einsatz kommen.
Bei einer Klemmeneinrichtung der beschriebenen Art kann das Federelement durch Betätigung des Betätigungselements betätigt und zwischen unterschiedlichen Stellungen verstellt werden. Ein Nutzer kann hierzu auf das Betätigungselement einwirken und dadurch das Betätigungselement zwischen einer Klemmstellung und einer Freigabestellung verstellen, sodass in der Klemmstellung ein in die Stecköffnung eingesteckter elektrischer Leiter verklemmt und somit mechanisch arretiert und elektrisch kontaktiert werden kann, in der Freigabestellung hingegen ein Leiter kraftlos in die Stecköffnung eingesteckt oder - wenn ein Leiter bereits in die Stecköffnung eingesteckt worden ist - der Leiter wieder aus der Stecköffnung entfernt werden kann.
Bei einer aus der DE 10 2015 104 625 A1 bekannten Klemmeneinrichtung ist ein Betätigungselement um eine Achse schwenkbar an einem Gehäuse gelagert und kann betätigt werden, um auf diese Weise einen Klemmschenkel eines Federelements zwischen unterschiedlichen Stellungen zu verstellen.
Bei einer aus der DE 10 2016 108 826 A1 bekannten Klemmeneinrichtung ist ein Betätigungselement in Form eines Hebels schwenkbar an einem Gehäuse gelagert und mit einem Schenkel eines Federelements verbunden derart, dass der Schenkel bei Verstellen des Betätigungselements verstellt wird.
Bei einer solchen Klemmeneinrichtung soll der Klemmschenkel in seiner Klemmstellung bei angeschlossenem elektrischem Leiter eine hinreichende, definierte Klemmkraft zur Verfügung stellen, um eine zuverlässige elektrische Kontaktierung des elektrischen Leiters in angeschlossener Stellung und zudem eine feste mechanische Arretierung zu gewährleisten. Das Federelement ist über den Stützschenkel an dem Gehäuseteil abgestützt, wobei durch Betätigen des Betätigungselements der Klemmschenkel elastisch relativ zu dem Stützschenkel verstellt werden kann. Aufgrund der Elastizität des Federelements wirkt der Klemmschenkel unter elastischer Vorspannung auf einen an die Klemmeneinrichtung angesteckten elektrischen Leiter ein, um auf diese Weise den elektrischen Leiter elektrisch zu kontaktieren und mechanisch zu arretieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klemmeneinrichtung zur Verfügung zu stellen, die bei kompakter Bauform einfach und kostengünstig aufgebaut und komfortabel und zuverlässig betätigt werden kann und zudem eine zuverlässige Klemmkraft bei eingestecktem elektrischem Leiter bereitstellen kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach weist das Federelement ein Spannelement auf, das an dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel geformt ist und bei einem Verstellen des Klemmschenkels relativ zu dem Stützschenkel elastisch verformbar ist, um eine elastische Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel zu bewirken.
Der Klemmschenkel ist zum Beispiel über einen gekrümmten Verbindungsabschnitt mit dem Stützschenkel verbunden. Der Klemmschenkel kann hierbei elastisch unter Biegung insbesondere an dem Verbindungsabschnitt zu dem Stützschenkel ausgelenkt werden, beispielsweise unter Verwendung des Betätigungselements, um den Klemmschenkel aus einer geschlossenen Klemmstellung in eine geöffnete Freigabestellung zu überführen, in der ein elektrischer Leiter im Wesentlichen kraftlos in die Stecköffnung des Gehäuseteils eingesteckt werden kann.
Herkömmlich wird eine Klemmkraft bei angeschlossener elektrischer Leitung über die Elastizität im Bereich des Verbindungsabschnitts bereitgestellt, sodass bei angeschlossenem elektrischem Leiter der Klemmschenkel aus einer elastischen Stellung ausgelenkt ist und mit einer elastischen Vorspannkraft auf den Leiter einwirkt, um diesen elektrisch zu kontaktieren und mechanisch zu arretieren. Um die Klemmkraft des Federelements bei angeschlossenem elektrischem Leiter zu vergrößern, weist das Federelement vorliegend ein Spannelement auf, das zusätzlich zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel wirkt, um eine unterstützende elastische Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel bereitzustellen, wenn der Klemmschenkel relativ zu dem Stützschenkel ausgelenkt ist. Wird der Klemmschenkel aus einer (zumindest weitestgehend) entlasteten Stellung zum Beispiel in die Freigabestellung ausgelenkt, so wird das Spannelement zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel elastisch verspannt und stellt dadurch eine zusätzliche Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel bereit.
Durch Bereitstellen eines solchen Spannelements an dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel kann die Klemmkraft bei geschlossener Klemmeneinrichtung vergrößert werden. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Klemmkraft bei angeschlossenem elektrischem Leiter mit einem nominellen Leitungsquerschnitt, zum Beispiel 1,5 mm², 2,5 mm², 4 mm² oder 6 mm², zum Beispiel zuverlässig größer 15 N, beispielsweise größer 20 N, bereitgestellt werden,
Der Klemmschenkel und der Stützschenkel sind integral miteinander ausgestaltet und über einen insbesondere gekrümmten Verbindungsabschnitt derart miteinander verbunden, dass der Klemmschenkel elastisch zu dem Stützschenkel auslenkbar ist, unter elastischer Verformung an dem Verbindungsabschnitt. Das Federelement kann beispielsweise als Stanzbiegeteil aus einem Federstahl ausgebildet sein.
Das Spannelement kann integral mit dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel geformt oder auch als gesondertes Element an dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel angeordnet sein.
In einer Ausgestaltung ist das Spannelement als Lasche an dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel geformt. Das Spannelement kann auf diese Weise mit einem Ende mit dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel verbunden sein und mit einem anderen Ende von dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel in Richtung des jeweils anderen Schenkels vorstehen. Bei einem Auslenken des Klemmschenkels relativ zu dem Stützschenkel wirkt das Spannelement auf diese Weise zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel und wird derart zu dem Schenkel, an dem das Spannelement angeordnet ist, verstellt, dass das Spannelement eine zusätzliche Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel bereitstellt.
Das als Lasche geformte Spannelement kann beispielsweise aus dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel freigeschnitten sein. In dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel ergibt sich somit eine zu dem Spannelement komplementäre Aussparung, wobei das Spannelement zu dem Klemmschenkel oder dem Stützschenkel umgebogen ist und mit einem freien Ende in Richtung des jeweils anderen Schenkels weist.
In einer Ausgestaltung wirkt das Spannelement nicht stets zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel, sondern lediglich wenn der Klemmschenkel aus einer (zumindest weitestgehend) entlasteten Stellung (entsprechend zum Beispiel einer geschlossenen Stellung des Federelements bei leerer, also nicht mit einem Leiter bestückter Klemmeneinrichtung) um einen gewissen Weg in Richtung des Stützschenkels verstellt und somit dem Stützschenkel angenähert ist. Beispielsweise kann der Klemmschenkel zwischen einer Freigabestellung, in der ein elektrischer Leiter in die Stecköffnung einsteckbar ist, und einer Klemmstellung zum Einwirken auf einen in die Stecköffnung eingesteckten elektrischen Leiter verstellbar sein. Das Spannelement ist hierbei vorzugsweise dazu ausgestaltet, insbesondere in der Freigabestellung eine elastische Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel zu bewirken. Während beispielsweise in einer (weitestgehend) entlasteten Stellung des Klemmschenkels, beispielsweise wenn die Klemmeneinrichtung geschlossen ist, aber kein elektrischer Leiter in die Stecköffnung eingesteckt ist, das Spannelement nicht mit einer Kraft beaufschlagt ist und somit nicht elastisch verspannend zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel wirkt, wird das Spannelement bei Verstellen des Klemmschenkels aus der entlasteten Stellung heraus ab einer gewissen Stellung des Klemmschenkels bei Annäherung an den Stützschenkel verformt, sodass über das Spannelement eine zusätzliche Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel und dem Stützschenkel bereitgestellt wird. In der Freigabestellung ist die über das Spannelement bereitgestellte Spannkraft hierbei am größten, wobei auch in einer Klemmstellung bei angeschlossenem elektrischem Leiter und bei Einwirken des Klemmschenkels auf den angeschlossenen elektrischen Leiter das Spannelement zum Bereitstellen einer zusätzlichen Spannkraft wirkt und somit die Klemmkraft der Klemmeneinrichtung zum Einwirken des Klemmschenkels auf den elektrischen Leiter vergrößert.
Das Spannelement ist in einer Ausgestaltung an dem Stützschenkel geformt, zum Beispiel als in Richtung des Klemmschenkels vorstehende Lasche. Das Spannelement kann alternativ aber auch an dem Klemmschenkel geformt sein. Denkbar und möglich ist aber auch, sowohl an dem Stützschenkel als auch an dem Klemmschenkel ein Spannelement, zum Beispiel nach Art einer Lasche, vorzusehen.
In einer Ausgestaltung ist das Betätigungselement durch ein Hebelelement ausgestaltet, das zu dem Gehäuseteil schwenkbar ist und einen Betätigungsabschnitt zum Einwirken auf den Klemmschenkel des Federelements sowie einen Hebelkopf aufweist. Das Betätigungselement kann zum Verstellen des Klemmschenkels zu dem Gehäuseteil zwischen einer ersten Schwenkstellung und einer zweiten Schwenkstellung entlang einer Schwenkrichtung verschwenkt werden, um auf diese Weise den Klemmschenkel zwischen der Klemmstellung (in der der Klemmschenkel klemmend auf einen in die Stecköffnung eingesteckten elektrischen Leiter einwirken kann) und der Freigabestellung (in der ein Aufnahmeraum innerhalb des Gehäuseteils zum Einstecken oder Lösen eines elektrischen Leiters freigegeben ist) zu verstellen.
In einer Ausgestaltung weist die Klemmeneinrichtung eine an dem Gehäuseteil angeordnete Führungseinrichtung auf, die eine entlang der Schwenkrichtung erstreckte Führungsfläche ausbildet. Das Betätigungselement weist einen an dem Hebelkopf geformten Gleitführungsabschnitt auf, der gleitend an der Führungsfläche der Führungseinrichtung geführt ist derart, dass der Gleitführungsabschnitt sich bei einem Verschwenken des Betätigungselements zwischen der ersten Schwenkstellung und der zweiten Schwenkstellung entlang der Schwenkrichtung an der Führungsfläche bewegt.
Bei einer solchen Ausgestaltung ist das Betätigungselement über den Hebelkopf an einer Führungsfläche der Führungseinrichtung geführt. Die Führungsfläche definiert somit eine Bewegungsbahn für den Hebelkopf und damit eine Schwenkbewegung des Betätigungselements. Bei einem Verstellen des Betätigungselements wird der Hebelkopf gleitend entlang der Führungsfläche bewegt, wodurch das Betätigungselement verschwenkt und der Betätigungsabschnitt zum Verstellen des Klemmschenkels des Federelements verstellt wird.
Dadurch, dass eine Führung des Betätigungselements über die Führungsfläche der Führungseinrichtung am Hebelkopf erfolgt, kann auf eine Schwenklagerung des Betätigungselements über eine Lagerachse verzichtet werden. Eine Bewegungsbahn des Betätigungselements ist durch die Führungsfläche der Führungseinrichtung vorgegeben, sodass das Betätigungselement bei einem Verschwenken unter gleitender Führung des Hebelkopfs bewegt wird. Weil das Betätigungselement keine Lagerachse aufweisen muss, die an dem Gehäuseteil gelagert ist, kann die Klemmeneinrichtung kompakt aufgebaut sein, ohne dass das Betätigungselement beispielsweise in einen Aufnahmeraum, in dem ein in die Stecköffnung eingesteckter elektrischer Leiter aufgenommen ist, hineinragt.
Über den Hebelkopf kann beispielsweise eine (werkzeuglose) Betätigung durch einen Nutzer erfolgen. An dem Hebelkopf kann beispielsweise ein Nutzer anfassen, um das Betätigungselement zwischen einer ersten Schwenkstellung und einer zweiten Schwenkstellung zu dem Gehäuseteil zu verstellen.
In einer Ausgestaltung ist das Betätigungselement um eine Schwenkachse zu dem Gehäuseteil verschwenkbar. Der Hebelkopf ist hierbei radial zur Schwenkachse außerhalb des Betätigungsabschnitts angeordnet und somit radial zum Betätigungsabschnitt beabstandet. Der Hebelkopf kann beispielsweise an einem von dem radial inneren Betätigungsabschnitt abliegenden Ende des Betätigungselements geformt sein.
In einer Ausgestaltung ist die Führungsfläche, an der der Gleitführungsabschnitt des Hebelkopfs geführt ist, um die Schwenkachse gekrümmt. Die Führungsfläche gibt somit eine Bewegungsbahn um die Schwenkachse vor, entlang derer sich der Hebelkopf bei einem Verstellen des Betätigungselements unter gleitender Führung über den Gleitführungsabschnitt bewegt.
Der Hebelkopf kann beispielsweise an einer von dem Betätigungsabschnitt weg weisenden Seite der Führungsfläche angeordnet sein. Die Führungsfläche kann beispielsweise an einem äußeren Wandungsabschnitt des Gehäuseteils geformt sein und nach außen weisen. Der Hebelkopf kann beispielsweise außerhalb des Gehäuseteils angeordnet sein, sodass der Hebelkopf einfach und komfortabel durch einen Nutzer betätigt und zum Verstellen des Klemmschenkels des Federelements bewegt werden kann.
In einer Ausgestaltung weist der Hebelkopf eine Rastung zum Verrasten mit einer an der Führungseinrichtung geformten Gegenrastung in der ersten Schwenkstellung oder der zweiten Schwenkstellung auf. Das Betätigungselement kann somit in der ersten Schwenkstellung oder zweiten Schwenkstellung verrasten, indem die Rastung des Hebelkopfes mit der Gegenrastung der Führungseinrichtung in (formschlüssigen) Eingriff gelangt. Die rastende Verbindung kann hierbei lösbar sein, indem ein Nutzer mit einer Kraft auf den Hebelkopf einwirkt, die eine vorbestimmte Lösekraft übersteigt, sodass das Betätigungselement zwar in der jeweiligen Schwenkstellung rastend gehalten ist, die rastende Verbindung aber durch einen Nutzer ohne weiteres für ein Verstellen des Betätigungselements und somit des Klemmschenkels des Federelements gelöst werden kann.
In einer Ausgestaltung ist der Betätigungsabschnitt des Betätigungselements in einer an dem Klemmschenkel geformten Aufnahmetasche aufgenommen. Der Betätigungsabschnitt wirkt dadurch in definierter Weise auf den Klemmschenkel ein, indem der Betätigungsabschnitt bei einem Verstellen des Betätigungselements in der Aufnahmetasche bewegt wird. Die Aufnahmetasche kann beispielsweise durch einen gekrümmten, zum Beispiel V-förmigen Abschnitt des Klemmschenkels geformt sein, an dem der Klemmschenkel beispielsweise um einen Winkel zwischen 60° und 120°, zum Beispiel näherungsweise 90° umgebogen ist und in den der Betätigungsabschnitt eingreift, sodass der Betätigungsabschnitt bei einem Verschwenken des Betätigungselements in der Aufnahmetasche drehbar ist.
In einer Ausgestaltung weist das Betätigungselement einen von dem Hebelkopf abliegenden Endabschnitt auf, der an einem Gehäuseabschnitt des Gehäuseteils abgestützt ist. Der Endabschnitt kann beispielsweise an einem radial inneren Ende des Betätigungselements geformt sein und eine Abstützung gegenüber dem Gehäuseteil schaffen, ohne dass der Endabschnitt jedoch notwendigerweise eine Schwenklagerung bereitstellt.
In einer Ausgestaltung ist an dem Gehäuseteil ein Kontaktierungselement angeordnet, das auch als Strombalken bezeichnet wird und zum Kontaktieren mit einem in die Stecköffnung eingesteckten elektrischen Leiter dient. Ist ein elektrischer Leiter in die Stecköffnung eingesteckt, so wirkt der Klemmschenkel des Federelements in einer Klemmstellung auf den elektrischen Leiter ein, um diesen mit dem Kontaktierungselement zu verklemmen, sodass der elektrische Leiter mechanisch in der Stecköffnung arretiert und zudem elektrisch mit dem Kontaktierungselement kontaktiert ist. Über das Kontaktierungselement kann beispielsweise eine Potenzialverteilung zwischen unterschiedlichen Anschlüssen der Klemmeneinrichtung bereitgestellt werden. Mit dem Kontaktierungselement kann zusätzlich oder alternativ ein elektrisches Kontaktelement zum Herstellen einer Steckverbindung elektrisch verbunden sein, sodass ein in die Stecköffnung eingesteckter elektrischer Leiter durch Kontaktierung mit dem Kontaktierungselement elektrisch mit dem Kontaktelement verbunden werden kann.
Die Klemmeneinrichtung kann ein oder mehrere Stecköffnungen und entsprechend ein oder mehrere Federelemente und ein oder mehrere Betätigungselemente aufweisen, wobei vorzugsweise jeder Stecköffnung ein Federelement und ein Betätigungselement zugeordnet ist. Weist die Klemmeneinrichtung mehrere Stecköffnungen und entsprechend mehrere Federelemente und Betätigungselemente auf, so können mehrere elektrische Leiter an die Klemmeneinrichtung angeschlossen werden, um zum Beispiel über die Klemmeneinrichtung eine Potenzialverteilung zur Verfügung zu stellen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Klemmeneinrichtung zum Anschließen eines elektrischen Leiters, in einer ersten Schwenkstellung eines Betätigungselements;
2 eine Ansicht des Betätigungselements zusammen mit einem Federelement der Klemmeneinrichtung, in der ersten Schwenkstellung des Betätigungselements;
3 eine gesonderte Ansicht des Federelements;
4 eine Ansicht der Klemmeneinrichtung, in einer zweiten Schwenkstellung des Betätigungselements; und
5 eine Ansicht des Betätigungselements zusammen mit dem Federelement, in der zweiten Schwenkstellung des Betätigungselements.

Bei einem in 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Klemmeneinrichtung 1 ist ein elektrischer Leiter 2 entlang einer Steckrichtung E in eine Stecköffnung 10 eines Gehäuseteils 11 einsteckbar, um den elektrischen Leiter 2 mit einem (abisolierten) Leiterende 20 elektrisch an die Klemmeneinrichtung 1 anzuschließen und mechanisch an der Klemmeneinrichtung 1 festzulegen.
Die Klemmeneinrichtung 1 weist ein an dem Gehäuseteil 11 angeordnetes Federelement 14 auf, das mit einem Stützschenkel 141 an dem Gehäuseteil 11 abgestützt und darüber an dem Gehäuseteil 11 festgelegt ist und mit einem Klemmschenkel 142 in einen an die Stecköffnung 10 anschließenden Aufnahmeraum 17 erstreckt ist. Der Klemmschenkel 142 ist über einen gekrümmten Verbindungsabschnitt 140 mit dem Stützschenkel 141 verbunden und ist elastisch unter Verformung insbesondere im Bereich des Verbindungsabschnitts 140 zu dem Stützschenkel 141 auslenkbar, sodass der Klemmschenkel 142 innerhalb des Aufnahmeraums 17 elastisch verstellbar ist.
Ein Betätigungselement 12 ist schwenkbar an dem Gehäuseteil 11 angeordnet und dazu über einen Hebelkopf 120 mit einem Gleitführungsabschnitt 122 innenseitig des Hebelkopfs 120 an einer gekrümmten Führungsfläche 131 einer an dem Gehäuseteil 11 geformten Führungseinrichtung 13 geführt. Das Betätigungselement 12 kann zwischen unterschiedlichen Schwenkstellungen zu dem Gehäuseteil 11 verschwenkt werden, um auf den Klemmschenkel 142 des Federelements 14 einzuwirken und diesen zwischen einer Klemmstellung (1 und 2) und einer Freigabestellung (4 und 5) zu verstellen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Kontaktierungselement 16 an dem Gehäuseteil 11 festgelegt, das elektrisch mit einem Kontaktelement 18 in Form eines Kontaktstifts verbunden ist. In die Stecköffnung 10 des Gehäuseteils 11 kann ein elektrischer Leiter 2 eingesteckt werden, um den elektrischen Leiter 2 über die Klemmeneinrichtung 1 an das Kontaktelement 18 anzuschließen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Betätigungselement 12 einen Schenkel 123 auf, der den Hebelkopf 120 mit einem Betätigungsabschnitt 125 verbindet. Der Hebelkopf 120 und der Betätigungsabschnitt 125 sind jeweils als Vorsprung an dem Schenkel 123 geformt und sind in Wirkverbindung mit der Führungseinrichtung 13 bzw. dem Klemmschenkel 142 des Federelements 14. Das Betätigungselement 12 ist somit einseitig offen, wobei der Schenkel 123 die an dem Gehäuseteil 11 geformte Führungseinrichtung 13 umgreift und auf diese Weise den außerhalb der Führungseinrichtung 13 angeordneten Hebelkopf 120 mit dem innerhalb der Führungseinrichtung 13 angeordneten Betätigungsabschnitt 125 verbindet.
Die Führungseinrichtung 13 gibt über die daran geformte Führungsfläche 131 eine Bewegungsbahn zum Verschwenken des Betätigungselements 12 entlang einer Schwenkrichtung V vor. Die Führungsfläche 131 ist hierzu gekrümmt ausgebildet und erstreckt sich um eine (virtuelle) Schwenkachse S des Betätigungselements 12 (siehe zum Beispiel 2) herum.
An dem Gleitführungsabschnitt 122 ist innenseitig des Hebelkopfs 120 eine Rastung 127 in Form einer nach innen vorspringenden Rastausnehmung geformt, die in der in der jeweiligen Endstellung des Betätigungselements 12, entsprechend der ersten Schwenkstellung gemäß 1 und 2 und der zweiten Schwenkstellung gemäß 4 und 5, mit einer jeweils zugeordneten Gegenrastung 132, 133 in Form eines nach außen vorspringenden Rastvorsprungs an der Führungsfläche 131 der Führungseinrichtung 13 in Eingriff ist und das Betätigungselement 12 somit mit der Führungseinrichtung 13 verrastet. Das Betätigungselement 12 ist somit in der jeweiligen Endstellung zur Führungseinrichtung 13 arretiert, wobei ein Nutzer auf das Betätigungselement 12 einwirken und das Betätigungselement 12 durch Aufbringen einer hinreichenden Kraft aus der Raststellung lösen kann.
Über einen Endabschnitt 124 an dem Schenkel 123 ist das Betätigungselement 12 zusätzlich an einem Gehäuseabschnitt 110 des Gehäuseteils 11 abgestützt, wie dies aus 1 in Zusammenschau mit 4 ersichtlich ist.
Das Betätigungselement 12, das in 2 zusammen mit dem Federelement 14 gezeigt ist, ist mit seinem Hebelkopf 120 außerhalb des Gehäuseteils 11 angeordnet ist, wie dies beispielsweise aus 1 ersichtlich ist. Der Hebelkopf 120 ist über den Schenkel 123 mit dem quer zu dem Schenkel 123 erstreckten Betätigungsabschnitt 125 verbunden, der zum Einwirken auf den Klemmschenkel 142 des Federelements 14 ausgebildet ist und dazu, wie aus 2 und 5 ersichtlich ist, in einer V-förmigen Aufnahmetasche 145 am Klemmschenkel 142 einliegt.
Der Hebelkopf 120 ist an der Führungseinrichtung 13 gleitend geführt, sodass über die Führungseinrichtung 13 eine Bewegungsbahn entlang einer Verstellrichtung V des Betätigungselements 12 zu dem Gehäuseteil 11 vorgegeben ist. Der Hebelkopf 120 ist radial zur Schwenkachse S von dem Betätigungsabschnitt 125 beabstandet. Die Führungsfläche 131 der Führungseinrichtung 13 weist nach außen, und der Hebelkopf 120 ist gleitend außerhalb des Gehäuses geführt, sodass ein Nutzer auf den Hebelkopf 120 einwirken kann, um das Betätigungselement 12 zu dem Gehäuse zu verstellen.
Durch Verschwenken des Betätigungselements 12 kann der Klemmschenkel 142 des Federelements 14 aus einer Klemmstellung (1 und 2) in eine Freigabestellung (4 und 5) verschwenkt werden, indem bei Verschwenken des Betätigungselements 12 der Betätigungsabschnitt 125 auf den Klemmschenkel 142 einwirkt und diesen aus dem Bereich des Aufnahmeraums 17 innerhalb des Gehäuseteils 11 bewegt, sodass ein elektrischer Leiter 2 über die Stecköffnung 10 in den Aufnahmeraum 17 eingesteckt oder ein eingesteckten Leiter aus dem Aufnahmeraum 17 entfernt werden kann.
Durch Zurückschwenken des Betätigungselements 12 kann der Klemmschenkel 142, zum Beispiel nach Einstecken eines elektrischen Leiters 2, wiederum freigegeben werden, sodass der Klemmschenkel 142 auf den in die Stecköffnung 10 und den damit fluchtenden Aufnahmeraum 17 eingesteckten elektrischen Leiter 2 einwirken und diesen in elektrisch kontaktierende Anlage mit dem Kontaktierungselement 16 drücken sowie mechanisch in dem Aufnahmeraum 17 arretieren kann.
Bei einem Verschwenken des Betätigungselements 12 bewegt sich der Betätigungsabschnitt 125 in der an dem Klemmschenkel 142 geformten Aufnahmetasche 145, indem der Betätigungsabschnitt 125 in der Aufnahmetaschen 145 verschwenkt und aufgrund der Lageänderung des Betätigungsabschnitts 125 durch Verschwenken des Betätigungselements 12 den Klemmschenkel 142 bewegt. Bei einem Verschwenken ist das Betätigungselement 12 zudem über seinen Endabschnitt 124 an dem Schenkel 123 an dem Gehäuseabschnitt 110 des Gehäuseteils 10 abgestützt.
Wie insbesondere aus der gesonderten Ansicht des Federelements 14 gemäß 3 ersichtlich, weist das Federelement 14 ein an dem Stützelement 14 geformtes Spannelement 144 in Form einer aus dem Stützschenkel 141 freigeschnitten Lasche auf. Das Spannelement 144 ist mit einem Ende 147, das einem von dem Klemmschenkel 142 abgewandten Ende 143 des Stützschenkels 141 zugewandt ist, mit dem Stützschenkel 141 integral verbunden und steht mit einem freien Ende 146 in Richtung des Klemmschenkels 142, insbesondere der an dem Klemmschenkel 142 geformten Aufnahmetasche 145, vor. In dem Stützschenkel 141 ergibt sich eine zu dem Spannelement 144 komplementäre Aussparung 148, aus der das Spannelement 144 beispielsweise im Rahmen eines Stanz-Biege-Prozesses freigeschnitten ist.
Das Spannelement 144 dient dazu, eine zusätzliche Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel 142 und dem Stützschenkel 141 bereitzustellen, wenn der Klemmschenkel 142 aus der Stellung gemäß 1 und 2 herausbewegt ist, also der Klemmstellung bei leerer Klemmeneinrichtung 1, entsprechend einer weitestgehend entlasteten Stellung des Klemmschenkels 142. Bei leerer Klemmeneinrichtung 1 ist der Klemmschenkel 142 hierbei, wie aus 2 ersichtlich, nicht in Anlage mit dem Spannelement 144, sodass das Spannelement 144 in entlasteter Stellung des Klemmschenkels 142 bei leerer Klemmeneinrichtung 1 keine Wirkung entfaltet.
Wird der Klemmschenkel 142 aus der Klemmstellung gemäß 1 und 2 heraus in Richtung der Freigabestellung gemäß 4 und 5 verstellt, so gelangt das Spannelement 144 mit seinem freien Ende 146 im Bereich der Aufnahmetasche 145 in Anlage mit dem Klemmschenkel 142. Bei Verstellen des Klemmschenkels 142 wird das Spannelement 144 somit ab einem vorbestimmten Verstellwinkel elastisch gespannt, sodass in der Freigabestellung gemäß 4 und 5 das Spannelement 144 eine zusätzliche Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel 142 und dem Stützschenkel 141 bewirkt.
Das Auslenken des Klemmschenkels 142 relativ zu dem Stützschenkel 141 erfolgt unter elastischer Biegung insbesondere im Bereich des gekrümmten Verbindungsabschnitts 140. Die durch die Biegung bewirkte elastische Spannung des Verbindungsabschnitts 140 wird durch Auslenkung des Spannelements 144 unterstützt, sodass über das Spannelement 144 eine zusätzliche Spannkraft zur Erhöhung der Klemmkraft des Klemmschenkels 142 bei eingestecktem elektrischem Leiter 2 zur Verfügung gestellt wird. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass bei eingestecktem elektrischem Leiter 2 der Klemmschenkel 142 mit einer hinreichenden Klemmkraft auf den elektrischen Leiter 2 einwirkt und diesen somit zuverlässig in elektrisch kontaktierende Anlage mit dem Kontaktierungselement 16 drückt und zudem mechanisch in dem Aufnahmeraum 17 arretiert.
Beispielweise kann durch Unterstützung des Spannelements 144 eine solche Klemmkraft an dem Klemmschenkel 142 bei eingestecktem elektrischem Leiter eines nominellen Leiterquerschnitts, zum Beispiel 1,5 mm², 2,5 mm², 4 mm² oder 6 mm², eine Klemmkraft größer 15 Newton, vorzugsweise 20 Newton, eingestellt werden.
Weil das Spannelement 144 integral mit dem Stützschenkel 141 und somit mit dem Federelement 14 geformt ist, ergibt sich eine einfache, kostengünstige Fertigung. Das Spannelement 144 kann bei Fertigung des Federelements 14 in einem Stanz-Biege-Prozess integral in einem Arbeitsgang mit dem Federelement 14 geformt werden.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch in anderer Weise verwirklichen.
Eine Klemmeneinrichtung der beschriebenen Art kann in ganz unterschiedlicher Weise verwendet werden, um einen elektrischen Leiter an eine zugeordnete Baugruppe anzuschließen. Eine solche Klemmeneinrichtung kann beispielsweiseeine Blockklemme verwirklichen, kann aber auch an anderen elektrischen Geräten, beispielsweise Reihenklemmenoder dergleichen, zum Einsatz kommen.
Bezugszeichenliste

1: Klemmeneinrichtung
10: Stecköffnung
11: Gehäuseteil
110: Gehäuseabschnitt
12: Betätigungselement (Hebelelement)
120: Hebelkopf
122: Gleitführungsabschnitt
123: Schenkel
124: Endabschnitt
125: Betätigungsabschnitt
127: Rastung
13: Führungseinrichtung
131: Führungsfläche
132: Gegenrastung
133: Gegenrastung
14: Federelement
140: Verbindungsabschnitt
141: Stützschenkel
142: Klemmschenkel
143: Ende
144: Spannelement
145: Aufnahmetasche
146, 147: Ende
148: Aussparung
16: Kontaktierungselement
17: Aufnahmeraum
18: Kontaktelement
2: Elektrischer Leiter
20: Leiterende
E: Steckrichtung
S: Schwenkachse
V: Schwenkrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102015104625 A1 [0005]
DE 102016108826 A1 [0006]

Claims

Klemmeneinrichtung (1) zum Anschließen eines elektrischen Leiters (2), mit einem Gehäuseteil (11), das eine Stecköffnung (10) zum Einstecken eines elektrischen Leiters (2) aufweist, einem an dem Gehäuseteil (11) angeordneten Federelement (14), das einen Klemmschenkel (142) zum Einwirken auf einen in die Stecköffnung (10) eingesteckten elektrischen Leiter (2) und einen Stützschenkel (141) zum Abstützen des Federelements (14) relativ zu dem Gehäuseteil (11) aufweist, und einem Betätigungselement (12) zum Verstellen des Klemmschenkels (142) zu dem Stützschenkel (141) zwischen unterschiedlichen Stellungen, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (14) ein Spannelement (144) aufweist, das an dem Klemmschenkel (142) oder dem Stützschenkel (141) geformt ist und bei einem Verstellen des Klemmschenkels (142) relativ zu dem Stützschenkel (141) elastisch verformbar ist, um eine elastische Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel (142) und dem Stützschenkel (141) zu bewirken.
Klemmeneinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (144) als Lasche an dem Klemmschenkel (142) oder dem Stützschenkel (141) geformt ist.
Klemmeneinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (144) an einem Ende (147) mit dem Klemmschenkel (142) oder dem Stützschenkel (141) verbunden ist und an einem anderen Ende (146) ausgebildet ist, mit dem jeweils anderen von dem Klemmschenkel (142) und dem Stützschenkel (141) wechselzuwirken.
Klemmeneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmschenkel (142) zwischen einer Freigabestellung, in der ein elektrischer Leiter (2) in die Stecköffnung einsteckbar ist, und einer Klemmstellung zum Einwirken auf einen in die Stecköffnung (10) eingesteckten elektrischen Leiter (2) verstellbar ist, wobei das Spannelement (144) ausgebildet ist, in der Freigabestellung eine elastische Spannkraft zwischen dem Klemmschenkel (142) und dem Stützschenkel (141) zu bewirken.
Klemmeneinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (14) durch ein zu dem Gehäuseteil (11) verschwenkbares Hebelelement (12) ausgebildet ist, das einen Betätigungsabschnitt (125) zum Einwirken auf den Klemmschenkel (142) des Federelements (14) und einen Hebelkopf (120) aufweist, wobei das Betätigungselement (12) zum Verstellen des Klemmschenkels (142) zu dem Gehäuse zwischen einer ersten Schwenkstellung und einer zweiten Schwenkstellung entlang einer Schwenkrichtung (V) verschwenkbar ist.
Klemmeneinrichtung (1) nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine an dem Gehäuseteil (11) angeordnete Führungseinrichtung (13), die eine entlang der Schwenkrichtung (V) erstreckte Führungsfläche (131) aufweist, wobei das Betätigungselement (12) einen an dem Hebelkopf (120) geformten Gleitführungsabschnitt (122) aufweist, der gleitend an der Führungsfläche (131) der Führungseinrichtung (13) geführt ist derart, dass der Gleitführungsabschnitt (122) sich bei einem Verschwenken des Betätigungselements (12) zwischen der ersten Schwenkstellung und der zweiten Schwenkstellung entlang der Schwenkrichtung (V) an der Führungsfläche (131) bewegt.
Klemmeneinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) um eine Schwenkachse (S) zu dem Gehäuseteil (11) verschwenkbar ist, wobei der Hebelkopf (120) radial zur Schwenkachse (S) außerhalb der Führungsfläche (131) angeordnet ist.
Klemmeneinrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (131) um die Schwenkachse (S) gekrümmt ist.
Klemmeneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelkopf (120) an einer von dem Betätigungsabschnitt (125) weg weisenden Seite der Führungsfläche (131) angeordnet ist.
Klemmeneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitführungsabschnitt (122) an einer dem Betätigungsabschnitt (125) zugewandten Fläche des Hebelkopfes (120) geformt ist.
Klemmeneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebelkopf (120) eine Rastung (127) zum Verrasten mit einer an der Führungseinrichtung (13) geformten Gegenrastung (133) in der ersten Schwenkstellung oder der zweiten Schwenkstellung aufweist.
Klemmeneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (125) in einer an dem Klemmschenkel (142) geformten Aufnahmetasche (145) aufgenommen ist.
Klemmeneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (12) einen von dem Hebelkopf (120) abliegenden Endabschnitt (124) aufweist, der an einem Gehäuseabschnitt (110) des Gehäuseteils (11) abgestützt ist.
Klemmeneinrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an dem Gehäuseteil (11) angeordnetes elektrisches Kontaktierungselement (16), wobei der Klemmschenkel (142) ausgebildet ist, in einer Klemmstellung einen in die Stecköffnung (10) eingesteckten elektrischen Leiter (2) mit dem Kontaktierungselement (16) zu verklemmen.