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Die Erfindung betrifft einen Direktsteck-Druckfederanschluss für Leiterenden, insbesondere für Litzenleiterenden, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner schafft die Erfindung auch ein elektrisches Gerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20.
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Ein gattungsgemäßer Direktsteck-Druckfederanschluss ist aus der
EP 2 989 685 B1 bekannt.
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Direktsteck-Druckfederanschlüsse (auch „Push-In-Klemmen“ genannt) unterscheiden sich vor allem aufgrund ihrer Anwendung beispielsweise in Abhängigkeit von der benötigten Stromtragfähigkeit der Stromschiene, der Federkraft der Klemmfeder und/oder ihren Einbauverhältnissen, insbesondere ihrer Baugröße. Dabei sind eine einfache Montage, eine kostengünstige Herstellung, eine kompakte Bauart sowie eine dauerhaft zuverlässige Klemmwirkung grundlegende Anforderungen an solche Anschlüsse.
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Fachgerecht verdrahtete Direktsteck-Druckfederanschlüsse mit einer Klemmfeder müssen ein hohes Maß an Kontaktsicherheit bieten. Dazu gehören eine zuverlässige Klemmung und Kontaktierung des Leiters. Zu diesem Zweck werden beispielsweise Prüfungen nach IEC 60947-7-1 mit starren und flexiblen Leiterenden durchgeführt. Dabei wird ein Direktsteck-Druckfederanschluss mit Klemmfeder mit einem Leiter beschaltet. Sodann wird der Anschluss mit dem Leiter so angeordnet, dass der kontaktierte Leiter mit seinem anderen Ende nach unten aus dem Anschluss vorsteht. Am Ende des Leiters wird ein Prüfgewicht aufgehängt. Durch eine außermittig liegende Öffnung einer rotierenden Scheibe wird der Leiter geführt und vielfach um die eigene Achse bewegt. Dabei dürfen keine Beschädigungen im Klemmbereich am Leiter auftreten.
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Der Direktsteck-Druckfederanschluss mit einer Klemmfeder muss zudem in der Regel auch anschließend eine Leiterauszugsprüfung bestehen. Zur Prüfung der Zugbelastbarkeit muss der Direktsteck-Druckfederanschluss mit einer Klemmfeder über eine vorgegebene Zeit einer vorgegebenen, querschnittsabhängigen Zugkraft standhalten. Der Leiter muss ohne Beschädigungen in der Klemmstelle halten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den gattungsgemäßen Direktsteck-Druckfederanschluss mit einer Klemmfeder hinsichtlich derartiger Prüfanforderungen auf einfache Weise zu verbessern.
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Die Aufgabe wird mit einem Direktsteck-Druckfederanschluss nach Anspruch 1 gelöst, also durch einen Direktsteck-Druckfederanschluss zum Anschluss eines Leiterendes, insbesondere zum Anschluss eines Litzenleiterendes, der folgendes aufweist:
- - einen Klemmkäfig mit einer Stromschiene und einer Klemmfeder zum Kontaktieren des in den Direktsteck-Druckfederanschluss in einen Leitereinführbereich des Klemmkäfigs eingeführten elektrischen Leiterendes,
- - wobei der Klemmkäfig wenigstens eine Wand - Grundwand genannt - aufweist, die sich parallel zu einer Schwenkrichtung der Klemmfeder erstreckt,
- - wobei der Klemmkäfig ferner wenigstens eine oder mehr Seitenwände aufweist, so dass sich für den Klemmkäfig senkrecht zu einer Einsteckrichtung für das Leiterende ein L-förmiger, U-förmiger oder rechteckiger Querschnitt ergibt,
- - wobei an der Stromschiene oder dem Klemmkäfig wenigstens eine erste Kontaktzone zum elektrischen Kontaktieren des eingeführten elektrischen Leiterendes vorgesehen ist,
- - und wobei der Klemmkäfig im Leitereinführbereich an der wenigstens einen Wand wenigstens eine Erhebung aufweist, die sich aus der Wand in den Aufnahmeraum des Klemmkäfigs erstreckt, so dass das eingeführte und kontaktierte Leiterende an ihr seitlich - insbesondere am Außenumfang - anliegen kann.
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Derart wird ein Direktsteck-Druckfederanschluss mit einer Klemmfeder geschaffen, der mit einem konstruktiv einfachen und fertigungstechnisch ebenso einfach herstellbaren Mittel die Sicherheit der Kontaktierung des Leiterendes vorteilhaft verbessert. Durch die Erhebung werden die möglichen Bewegungsfreiheitsgrade des Leiterendes im Klemmkäfig eingeschränkt. Insbesondere wird ein Bewegungsfreiheitsgrad des Leiterendes, nämlich eine Bewegung des Leiterendes senkrecht zur Bewegungsrichtung des Klemmschenkels der Klemmfeder durch eine einfache konstruktive Maßnahme erheblich eingeschränkt oder ganz unterbunden. Die Schwenkrichtung der Klemmfeder definiert eine Ebene, in welcher sich der Klemmschenkel beim Schwenken bewegt. Parallel zu dieser Ebene liegt die Grundwand, also seitlich neben dem Klemmschenkel. Sie begrenzt dort den Bereich, in den ein Leiterende sich an dieser Seite bewegen kann. Sie liegt vorzugsweise unmittelbar seitlich neben dem Klemmschenkel.
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Die Stromschiene kann ein zur Klemmfeder separates Bauteil sein, dass in den Klemmkäfig eingesetzt oder mit diesem einstückig ausgebildet ist. Die Klemmfeder besteht in der Regel aus Stahl. Die Stromschiene besteht in der Regel aus einem gut leitenden Metall. Der Klemmkäfig besteht zudem in der Regel ebenfalls aus Metall, wobei dies gut leitend ist, wenn Stromschiene und Klemmkäfig einstückig ausgebildet sind. Der Klemmkäfig und die Stromschiene können insofern auch einstückig ausgebildet sein.
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Nach einer Variante kann der Klemmkäfig zwei Wände aufweisen, die sich parallel zur Schwenkebene des Klemmschenkels erstrecken. Die Wände bilden dann zwei Grundwände, also eine erste Grundwand und eine zweite Grundwand. Dabei kann die erste Grundwand als eine Art Rückwand und die zweite Grundwand als Abdeckung ausgebildet sein kann, so dass der Klemmkäfig durch die zwei Grundwände und die Seitenwände und ggf. eine Stromschiene bezogen auf seine Einführrichtung rundum begrenzt ist, wobei an einer oder beiden der Grundwände jeweils eine Erhebung im Leitereinführbereich ausgebildet ist, an welcher das eingeführte Leiterende im eingesteckten und kontaktierten Zustand seitlich am Außenumfang anliegen kann.
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Dabei kann die wenigstens eine Erhebung als länglicher Steg ausgeführt sein. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Erhebung einstückig mit der Wand ausgebildet ist oder dass sie an diese angesetzt oder in diese eingesetzt ist, insbesondere kraft und/oder form- und/oder stoffschlüssig mit dieser verbunden ist.
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Dabei kann nach einer bevorzugten Variante vorgesehen sein, dass die erste Grundwand und/oder die zweite Grundwand und die wenigstens zwei Seitenwände einstückig aus Metall ausgebildet sind. Dies ist besonders vorteilhaft, zumal die Erhebung besonders langfristig sicher wirkt, wenn sie aus Metall besteht. Die Erhebung kann dann vorteilhaft als Prägung ausgebildet sein.
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Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die erste Grundwand und/oder die zweite Grundwand und die wenigstens zwei Seitenwände mehrstückig ausgebildet sind. Dann können eine oder beide Grundwände zwar wiederum aus Metall bestehen und eine oder beide Grundwände können die Erhebung aufweisen. Es kann aber auch zweckmäßig vorgesehen sein, dass eine oder beide der Grundwände aus Kunststoff bestehen und dass die Erhebung an einer Grundwand aus Kunststoff ausgebildet ist, so auch an der zweiten Grundwand, wenn diese als Abdeckung aus Kunststoff ausgebildet ist.
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Es kann weiter vorgesehen sein, dass die jeweilige Erhebung aus der jeweiligen Grundwand senkrecht zu der Schwenkrichtung des Klemmschenkels der Klemmfeder vorsteht.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante kann die Erhebung als länglicher Steg Grundwand ausgebildet sein, die sich ausgehend von der Grundwand zum Inneren des Klemmkäfigs - in Richtung eines kontaktierten Leiters - erstreckt. Dadurch ergibt sich eine robuste sowie fertigungstechnisch einfach herstellbare Ausbildung der Erhebung. Es kann dabei auch besonders bevorzugt vorgesehen sein, wenn sich die Sicke senkrecht zur Leitereinführrichtung erstreckt. Dazu kann vorgesehen sein, dass der Klemmkäfig die Grundwand aufweist und zwei dazu senkrechte Seitenwände, wobei die Grundwand die beiden Seitenwände in einer Richtung X senkrecht zur Leitereinführrichtung verbindet und wobei sich die als Steg ausgebildete Erhebung in dieser Richtung X - in den Aufnahmeraum vorstehend - an der Grundwand erstreckt.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Option der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Erhebung vorzugsweise im Bereich eines freien Endes des Klemmschenkels der Klemmfeder angeordnet ist ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass ein abisolierter Endbereich des Leiterendes ganz oder abschnittsweise abgesehen von der Erhebung von der Grundwand des Klemmkäfigs beabstandet gehalten wird/abgestützt wird.
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Der Anschlag kann von einem Stromschienenabschnitt oder einen Steg eines übergeordneten Kunststoffgehäuses oder dgl. gebildet werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist die Erhebung derart ausgebildet, dass die Bewegungsfreiheit derart eingeschränkt wird, das für das kontaktierte Leiterende im Wesentlichen nur eine Bewegung im Klemmkäfig parallel zur Bewegungsrichtung des Klemmschenkels der Klemmfeder im Klemmkäfig möglich ist. Dadurch wird auch eine durch in verschiedenen Richtungen auf das Leiterende wirkende Zugkräfte mit Querkraftkomponente auslösbare kreisförmige Bewegung des Leiterendes im Klemmkäfig erheblich eingeschränkt oder ganz unterbunden. Die Bewegung parallel zur Bewegungsrichtung der Klemmfeder ist durch die auf das Leiterende wirkende Federkraft des Klemmschenkels der Klemmfeder sicher beherrschbar.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Erhebung in Leitereinführrichtung eine Einführschräge für das Leiterende aufweist, so dass ein Leiter nicht beim Einführen auf ihr zur Auflage kommt, was eine sichere Kontaktierung beeinträchtigen könnte.
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Nach Varianten, mit denen die Leiterenden jeweils gut gegen ein „Auswandern“ gesichert sind, kann vorgesehen sein, dass die Erhebung einen sich gerade oder im Wesentlichen sich gerade erstreckenden Steg ausbildet oder dass die Erhebung einen sich bogenförmig erstreckenden Steg ausbildet. Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Erhebung winklig in einem Winkel von 10° bis 90° bzw. 10 bis 180° zur Leitereinführrichtung ausgerichtet ist, insbesondere senkrecht zur Leitereinführrichtung ausgebildet ist.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass sich die Erhebung quer zur Leitereinführrichtung bis ganz oder nahe an die Stromschiene erstreckt, so dass der Leiter nicht zwischen Stromschiene und Erhebung vorbei führbar und hier direkt an die Grundwand anlegbar ist, was die Wirkung der Erhebung beeinträchtigen könnte.
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Es kann nach einer vorteilhaften Variante weiter vorgesehen sein, dass das Leiterende einen abisolierten Endbereich aufweist, welcher an der Erhebung und am Anschlag zum Begrenzen des Leitereinführweges anliegt und welcher aufgrund der Erhebung zumindest in deren Bereich oder vollständig beabstandet zur Grundwand ist. Denn derart wird ein Lösen des Leiters wiederum gut verhindert.
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In einer weiteren optionalen Ausführungsform der Erfindung kann an der Stromschiene eine zweite Kontaktzone zum Kontaktieren des elektrischen Leiterendes vorgesehen sein. Es kann dabei vorteilhaft vorgesehen sein, dass die zweite Kontaktzone von der ersten Kontaktzone beabstandet und in einer Leitereinführrichtung Y des elektrischen Leiterendes hinter der ersten Kontaktzone angeordnet ist. Durch die zweite Kontaktzone wird die Sicherheit des Kontakts weiter verbessert.
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Ferner wird die Aufgabe auch durch ein elektrisches Gerät, insbesondere eine Reihenklemme oder einen Steckverbinder, nach Anspruch 20 gelöst, welches ein Gehäuse und einen oder mehrere Direktsteck-Druckfederanschlüsse nach einem der auf diesen bezogenen Ansprüche aufweist, wobei für den einen oder die mehreren Direktsteck-Druckfederanschluss/-anschlüsse jeweils ein Aufnahmefach im Gehäuse ausgebildet ist.
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Dabei kann dann vorgesehen sein, dass das jeweilige Aufnahmefach parallel zur Grundwand des Klemmkäfigs auf der von der Grundwand abgewandten Seite durch eine Rückwand des Gehäuses begrenzt ist. Das Gehäuse kann aber auch eine Abdeckung aufweisen. Dann können die Grundwand und/oder die Abdeckung die Erhebung aufweisen oder jeweils eine der Erhebungen aufweisen.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass das jeweilige Aufnahmefach nach unten durch den Anschlag begrenzt ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. Die Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auch in anderer Weise wortsinngemäß oder auch in anderer Weise äquivalent realisiert werden. Es zeigt:
- 1: einen Ausschnitt im Schnitt eines erfinderischen Direktsteck-Druckfederanschlusses mit Klemmfeder;
- 2: eine Seitenansicht im Schnitt des erfinderischen Direktsteck-Druckfederanschlusses mit Klemmfeder aus 1;
- 3: eine räumliche Ansicht des Kontaktkäfigs des Direktsteck-Druckfederanschlusses mit Klemmfeder aus 1;
- 4: eine räumliche Ansicht einer Reihenklemme mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Direktsteck-Druckfederanschlüssen mit Klemmfeder;
- 5: eine Vorderansicht der Reihenklemme mit einer Mehrzahl von erfindungsgemäßen Direktsteck-Druckfederanschlüssen mit Klemmfeder aus 4;
- 6: in a) bis c) jeweils räumliche Ansichten eines Kontaktkäfigs von Varianten des Direktsteck-Druckfederanschlusses mit Klemmfeder aus 1;
- 7: in a) und b) perspektivische Ansichten von Abschnitten von Reihenklemmen mit weiteren Varianten von Direktsteck-Druckfederanschlüssen mit Klemmfeder aus 1;
- 8: eine räumliche Ansicht eines Direktsteck-Druckfederanschlusses mit Klemmfeder nach dem Stand der Technik.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung werden verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben. Die einzelnen Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können vorteilhaft in Kombination mit den jeweiligen weiteren Merkmalen der Ausführungsbeispiele verwendet werden. Sie können aber auch mit anderen gezeigten oder nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kombiniert werden und eignen sich auch jeweils als vorteilhafte Ausgestaltungen der in einzelnen oder mehreren der in den Haupt- und Unteransprüchen beschriebenen Gegenstände.
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In 8 ist ein Direktsteck-Druckfederanschlusses 1 mit Klemmfeder 3 nach dem Stand der Technik dargestellt.
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Der Direktsteck-Druckfederanschluss 1 mit Klemmfeder 3 umfasst einen Klemmkäfig 2 mit einer Stromschiene 21, sowie die Klemmfeder 3, die zum Verklemmen eines in die Direktsteck-Druckfederanschlusses 1 eingeführten elektrischen Leiterendes 5 vorgesehen ist. Bei dem Leiterende 5 kann es sich um ein Leiterende 5 eines verhältnismäßig starren Vollleiters als auch insbesondere um ein Leiterende 5 eines biegsamen, feinadrigen Litzenleiters handeln.
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Der Klemmkäfig 2 weist hier eine im Wesentlichen U-förmige Querschnittsgeometrie auf. Der U-förmige Querschnitt wird durch die Grundwand 20 sowie durch eine Seitenwand 211, die hier die Stromschiene 21 bildet, und eine weitere Seitenwand, hier gebildet durch einen Anschlag 24, ausgebildet. Wie eingangs bereits zu Anspruch 1 ausgeführt, sind andere Ausgestaltungen denkbar.
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Der Klemmkäfig 2 ist hier einstückig aus einem Blechstreifen durch Stanzen und Biegen geformt. Zudem bildet der Klemmkäfig 2 die Seitenwände, die Seitenwand 211, hier auch die Stromschiene 21 aus. Die Grundwand 20 erstreckt sich parallel zu einer durch eine Erstreckungsrichtung X und eine Leitereinführrichtung Y aufgespannten Ebene. Die Seitenwand 211 bzw. die Stromschiene 21 ist quer zur Grundwand 20 des Klemmkäfigs 2 angeordnet und erstreckt sich daher parallel einer durch eine Querrichtung Z und die Leitereinführrichtung Y aufgespannten Ebene. Die Stromschiene 21a kann als Verlängerungsabschnitt auch in einer Ebene, die durch die Erstreckungsrichtung X und die Querrichtung Z aufgespannt ist, aus dem eigentlichen Klemmkäfig 2 herausgeführt sein, wie dies bei einer anderen Ausgestaltung in 3 dargestellt ist.
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An der Stromschiene 21 kann eine erste Kontaktzone 22 zum elektrischen Kontaktieren des eingeführten elektrischen Leiterendes 5 vorgesehen sein. Alternativ kann die erste Kontaktzone 22 auch am Klemmkäfig 2 ausgebildet sein. Der Direktsteck-Druckfederanschlusses 1 kann an der Stromschiene 21 in der Leitereinführrichtung Y versetzt eine zweite Kontaktzone 23 aufweisen. Die eine oder mehreren Kontaktzonen 22, 23 können als Erhebungen in der Stromschiene 21 ausgebildet sein, welche sich zum Leiter hin bzw. zum Inneren des Klemmkäfigs hin erstrecken.
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Der Anschlag 24 dient als Anschlag für die Klemmfeder 3. Er erstreckt sich ebenfalls quer zur Grundwand 20 und parallel zur Stromschiene 21. Dadurch ist zwischen dem Anschlag 24 und der Stromschiene 21 ein Aufnahmeraum 200 für die Klemmfeder 3 und für das Leiterende 5 ausgebildet.
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Die Klemmfeder 3 weist im Wesentlichen eine V-Form auf. Sie weist einen Halteschenkel 31 auf, mit dem sie sich an der einen Seitenwand, hier an dem Anschlag 24, abstützt, sowie einen Klemmschenkel 32, der zum Festklemmen des elektrischen Leiterendes 5 an der Stromschiene 21 vorgesehen ist. Die beiden Schenkel 31, 32 sind über eine Biegung - eine Art Quersteg 30 - miteinander verbunden. In diesem Bereich kann die Klemmfeder im montierten Zustand in einem Gehäuse aus Kunststoff oder dergleichen über einen Stift gelegt sein.
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Der Halteschenkel 31 kann sich etwa in Leitereinführrichtung Y erstrecken. Der Klemmschenkel 32 kann eine Biegestelle 33 aufweisen. In diesem Bereich kann optional ein Betätigungsmittel wie ein Drücker in einem Gehäuse auf sie einwirken.
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Dadurch umfasst die Klemmfeder 3 einen ersten Bereich 301, der sich vom Halteschenkel 31 bis zur Biegestelle 33 erstreckt, und in dem die Klemmfeder 3 etwa u-förmig ausgebildet ist. In diesem ersten Bereich 301 erstrecken sich die Schenkel 31, 32 etwa in Leitereinführrichtung Y. Das heißt, dass sie bei nicht eingeführtem elektrischen Leiterende 5 etwa parallel zur Leitereinführrichtung Y oder in einem flachen Winkel zur Leitereinführrichtung Y angeordnet sind. Zudem kann die Klemmfeder 3 einen zweiten Bereich 302 umfassen. Die Biegestelle 33 ist so vorgesehen, dass sich der Klemmschenkel 32 im zweiten Bereich 302 etwa quer zur Leitereinführrichtung Y erstreckt, vorzugsweise in einem Winkel von 70° - 90° zur Leitereinführrichtung Y. Dadurch ist ein offenes Ende 34 des Klemmschenkels 32 bei nicht eingeführtem elektrischem Leiterende 5 zwischen der ersten Kontaktzone 22 und der zweiten Kontaktzone 23 angeordnet.
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Das offene bzw. freie Ende 34 des Klemmschenkels 32 dient zum Kontaktieren eines eingeführten Leiterendes, dass hier in Richtung der Stromschiene gedrückt wird. Zwischen dem freien Ende 34 und der Stromschiene 21 ist der Leitereinführbereich L ausgebildet. In bzw. an der Seite dieses Leitereinführbereiches L liegt die Erhebung, die so gestaltet sein soll, dass ein eingeführter Leiter an ihr anliegen kann. Der Leitereinführbereich L liegt hier unterhalb der Leitereinführöffnung 81 und bildet quasi deren Verlängerung im Bereich des Klemmkäfigs.
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Der Quersteg 30 ist hier abgerundet ausgebildet. Es ist alternativ auch denkbar, dass zwischen den Schenkeln 31, 32 ein gerader Quersteg 30 vorgesehen ist. Zudem ist eine Ausführungsform denkbar, bei die Klemmfeder 3 keinen Quersteg 30 aufweist, sondern die Schenkel 31, 32 unmittelbar miteinander verbunden sind.
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Die abgerundete Ausbildung des Querstegs 30 bewirkt, dass der Klemmschenkel 32 beim Einführen des elektrischen Leiterendes 5 um eine Federachse 6 in eine Schwenkrichtung 61 zum Halteschenkel 31 hin verschwenkt wird. Der Halteschenkel 31 stützt sich dabei am Anschlag 24 bzw. einem entsprechenden Widerlager ab. Beim Einführen des elektrischen Leiterendes 5 wird der Klemmschenkel 32 in die Leitereinführrichtung Y gedrückt und gegen seine Rückstellkraft in die Schwenkrichtung 61 verschwenkt.
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Zwischen der ersten Kontaktzone 22 und der zweiten Kontaktzone 23 ist hier eine Freimachung 25 für die Klemmfeder 3 vorgesehen. Im Bereich der Freimachung 25 ist ein freies Verschwenken des Klemmschenkels 32 in und gegen die Schwenkrichtung 61 möglich.
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Zudem ist hier zwischen der ersten Kontaktzone 22 und der zweiten Kontaktzone 23 ein Federanschlag 222 für die Klemmfeder 3 vorgesehen, der das Verschwenken des Klemmschenkels 32 gegen die Schwenkrichtung 61 begrenzt.
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Die erste Kontaktzone 22 und die zweite Kontaktzone 23 sind hier an gegenüberliegen-den Enden 201, 202 der Stromschiene 2 angeordnet oder nur geringfügig von den beiden Enden 201, 202 der Stromschiene 2 beabstandet. Und zwar ist hier die erste Kontaktzone 22 am ersten Ende 201 und die zweite Kontaktzone 23 am zweiten Ende 202 der Stromschiene 2 angeordnet. Da die Stromschiene 21 seitlich am Klemmkäfig 2 angebunden ist, ist sie an ihren gegenüberliegenden Enden 201, 202 jeweils frei gestaltbar.
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Zwischen der ersten Kontaktzone 22 und der zweiten Kontaktzone 23 kann eine dritte Kontaktzone 28 vorgesehen sein. Die dritte Kontaktzone 28 ist in Leitereinsteckrichtung Y des Direktsteck-Druckfederanschlusses 1 von der ersten und der zweiten Kontaktzone 22, 23 beabstandet. Wesentlich ist, dass wenigstens eine erste Kontaktzone vorgesehen ist.
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Der Klemmkäfig 2 ist mit der Stromschiene 21 und mit dem Anschlag 24 hier einstückig gefertigt. Denkbar sind aber auch Ausführungsformen, in denen der Anschlag 24 und/oder die Stromschiene 21 getrennt vom Klemmkäfig 2 hergestellt und an diesem befestigt sind.
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Bei einstückiger Herstellung des Klemmkäfigs 2 wird dieser bevorzugt als Stanz- Biegeteil aus einem Blech, vorzugsweise einem elektrisch gut leitenden Blech, besonders bevorzugt aus einem mit Kuper legiertem Blech, gefertigt. Eine mehrstückige Herstellung, bei der die Stromschiene 21 getrennt hergestellt ist, hat den Vorteil, dass nur die Stromschiene 21 aus verhältnismäßig teurem kupferhaltigem Blech hergestellt werden kann, während der übrige Klemmkäfig 2 aus einem im Verhältnis dazu kostengünstigeren, elektrisch schlechter leitenden Werkstoff, wie z.B. Stahl herstellbar sein kann.
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An seinem ersten Ende 201 kann der Klemmkäfig 2 eine Einführfase 26 aufweisen.
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Die Kontaktzone 22 zum Kontaktieren des Leiters - hier die erste Kontaktzone - kann durch eine linienförmige Kante eines sich in die Querrichtung Z erstreckenden Steges gebildet sein. Der Steg ist durch eine Verformung/Prägung der Stromschiene 21 gebildet. Im Querschnitt ist er etwa nasenförmig, so dass er an seiner in Leitereinführrichtung Y Oberseite eine Einführflanke 221 aufweist, die das Leiterende 5 beim Einführen zur ersten Kontaktzone 22 führt. Ein in den Direktsteck-Druckfederanschluss 1 eingeführtes elektrisches Leiterende 5 liegt bevorzugt an der Spitze der Nase an. Die Nase ist quasi scharfkantig ausgebildet. Das heißt, dass sie einen kleinen Radius aufweist, um durch einen Linienkontakt die Flächenpressung, also den Kontaktdruck des elektrischen Leiterendes 5 an die erste Kontaktzone 22, zu erhöhen. Die Unterseite der Nase dient als Federanschlag 222. Bei nicht eingeführtem elektrischem Leiterende 5 liegt der Klemmschenkel 32 der Klemmfeder 3 am Federanschlag 222 an. Diese Ausführungsform verhindert, dass sich das offene Ende 34 des Klemmschenkels 32 in die Stromschiene 21 eingräbt. Dadurch werden Beschädigungen der Klemmfeder 3 und der Stromschiene 21 vermieden und eine zu große Betätigungskraft verhindert.
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Als eine optionale zweite Kontaktzone 23 weist die Stromschiene 21 hier eine Rampe 233 auf, die durch einen Knick 211 der Stromschiene 21 gebildet ist, und an der zudem ein etwa halb-kreisförmig ausgebildeter Ausschnitt 231 vorgesehen ist. Ein in den Direktsteck-Druckfederanschluss 1 eingeführter Litzenleiter 5 wird dadurch nicht nur entlang der Rampe 233 geführt, sondern in dem Ausschnitt 231 gebündelt. Auch die zweite Kontaktzone 23 weist eine scharfkantig ausgebildete, linienförmige Kante auf, mit einem kleinen Radius, um die Kontaktkraft zu erhöhen.
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Zwischen der ersten und der zweiten Kontaktzone 22, 23 kann hier optional eine dritte Kontaktzone 28 vorgesehen sein, die in Leitereinführrichtung Y von der ersten und zweiten Kontaktzone 22, 23 beabstandet ist. Der Abstand 7 ist zwischen der ersten und zweiten Kontaktzone 22, 23 überall gleich vorgesehen, so dass das offene Ende 34 des Klemmschenkels 32 in diesem Bereich frei verschwenkt werden kann und dieser Bereich gleichzeitig die Freimachung 25 bildet.
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Ein in den Direktsteck-Druckfederanschluss 1 eingeführter, ausreichend starrer elektrischer Leiter 5 wird mit dem offenen Ende 34 des Klemmschenkels 32 gegen die erste und zweite Kontaktzone 22, 23 gedrückt und liegt im montierten Zustand mechanisch an diesen an. Das offene Ende 34 des Klemmschenkels 32 ist dabei sowohl in Leitereinführrichtung Y als auch in Erstreckungsrichtung X von der ersten Kontaktzone 22 und der zweiten Kontaktzone 23 beabstandet. Diese drei mechanischen Anlagezonen sind daher in einem Dreieck zueinander angeordnet. Dadurch ist nicht nur der elektrische Kontakt, sondern auch die mechanische Fixierung des starren elektrischen Leiterendes 5 in dem Direktsteck-Druckfederanschluss 1 gewährleistet.
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Ein in den Direktsteck-Druckfederanschluss 1 eingeführter, biegsamer elektrischer Litzenleiter 5 wird mit dem offenen Ende 34 des Klemmschenkels 32 gegen die dritte und zweite Kontaktzone 28, 23 gedrückt und liegt im montierten Zustand mechanisch an diesen an. Das offene Ende 34 des Klemmschenkels 32 ist dabei etwa auf Höhe der dritten Kontaktzone 28 angeordnet, aber in Erstreckungsrichtung X sowohl von der dritten Kontaktzone 28 als auch von der zweiten Kontaktzone 23 beabstandet. Daher sind auch hier die drei mechanischen Anlagezonen in einem Dreieck zueinander angeordnet.
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In 1 ist ein beispielhafter erfindungsgemäßer Direktsteck-Druckfederanschluss 1 dargestellt.
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Der Direktsteck-Druckfederanschluss 1 weist auch hier einen Klemmkäfig 2 mit einer Stromschiene 21 auf. Er kann - bis auf eine noch zu beschreibende Erhebung wie der Anschluss 1 aus 8 ausgebildet sein, kann aber dabei auch nur eine Stromschiene mit einer einzigen Kontaktzone zum Kontaktieren des Leiters aufweisen.
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Abweichend zu der Darstellung in 8 ist hier ein Gehäuse 8 eines übergeordneten elektrischen Gerätes 100 (siehe beispielhaft dazu 5) mit dargestellt, dass wenigstens ein Aufnahmefach 80 aufweist, in dass der wenigstens eine Direktsteck-Druckfederanschluss 1 eingesetzt ist. Das Gehäuse 8 weist eine Leiteröffnung 81 auf, in die ein abisolierter Endbereich 51 des Leiterendes 5 in Leitereinführrichtung Y eingesteckt ist bzw. werden kann. Ferner weist das Gehäuse 8 eine Rückwand 82 auf, die im Bereich des Klemmkäfigs 2 mit dem Klemmkäfig 2 gemeinsam den Aufnahmeraum 200 begrenzt. Das Gehäuse 8 bildet hier auch einen Anschlag 89 auf, der das Einführen des Leiters in Leitereinführrichtung Y begrenzt. Das Leiterende 5 ist mit seinem Endbereich 51 bis auf den Anschlag 89 in den Klemmkäfig 2 bzw. in den Aufnahmeraum 200 eingesteckt. In dem Gehäuse 8 kann optional ein Aufnahmekanal 87 für einen Betätiger, insbesondere einen Drücker 88 vorgesehen sein, mit dem die Klemmfeder 3 niedergedrückt werden kann, um einen Leiter wieder aus dem Direktsteck-Druckfederanschluss 1 zu lösen und dann herausnehmen zu können. Ist kein Drücker 88 vorgesehen, kann auch ein Lösen durch den Aufnahmekanal 87 mit einem Schraubendreher erfolgen.
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In 2 ist der Direktsteck-Druckfederanschluss 1 aus 1 in einer Seitenansicht im Schnitt dargestellt. Es stützt sich der Halteschenkel 31 der Klemmfeder 3 an einem Anschlag 83 ab, der durch das Gehäuse 8 ausgebildet ist. Ferner stützt sich hier der Quersteg 30 der Klemmfeder 3 im Gehäuse 8 auf einem Stützsteg 84 ab, so dass die Federachse 6, um die sich der Klemmschenkel 32 in der Schwenkrichtung 61 bewegt, hier im Gehäuse 8 liegt. Die Stromschiene 21 bzw. die erste Seitenwand 211 des Klemmkäfigs 2 stützt sich hier an einem ersten Gehäusevorsprung 85 ab, ebenso stützt sich die zweite Seitenwand 212 des Klemmkäfigs 2 an einem zweiten Gehäusevorsprung 86 ab, wodurch der Klemmkäfig 2 im Gehäuse 8 gut gehalten ist und gegen eine Bewegung entgegen der Leitereinführrichtung Y gesichert ist. Das Gehäuse 8 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffwerkstoff hergestellt. Die Grundwand 20 verbindet die beiden Seitenwände 211 und 212 in einer Richtung X senkrecht zur Leitereinführrichtung Y. In dieser Richtung X erstreckt sich vorzugsweise auch die Erhebung 203, die zudem eine Höhe aufweist, mit der sie aus der Grundwand 20 vorsteht.
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Der Direktsteck-Druckfederanschluss 1 weist eine Kontaktzone 22 auf, die in 2 dargestellt ist. Er kann - muss aber nicht - auch eine oder mehrere weitere Kontaktzonen aufweisen. Der Klemmschenkel 32 der Klemmfeder 3 drückt den abisolierten Endbereich 51 hier in positiver Leitereinführrichtung Y unterhalb der Kontaktzone 22 gegen die Stromschiene 2. Dadurch erfährt der Leiter 5 ein gegen die Uhrzeigerrichtung wirkendes Drehmoment.
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Um auch bei starken Zugkräften mit kreisförmig umlaufenden oder reversierenden Querkraftkomponenten, die in Erstreckungsrichtung X oder in Querrichtung Z auf das Leiterende 5 (z.B. bei einem Test nach der Norm IEC 60947-7-1) wirken - einen sicheren Halt und damit eine sichere Kontaktierung insbesondere eines Litzenleiterendes 5 in dem Direktsteck-Druckfederanschluss 1 zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Grundwand 20 des Klemmkäfigs 2 wenigstens eine Erhebung 203 aufweist, wie dies in 1 und -besser erkennbar- in 3 dargestellt ist.
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Die Erhebung 203 kann als Prägung, insbesondere als längliche Sicke, die senkrecht zur Leitereinführrichtung Y in der Klemmkäfig 2 vorstehet und sich quer zur Leitereinführrichtung Y länglich an der Grundwand 20 erstreckt, ausgeführt sein.
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Dabei kann die Erhebung 203 als Sicke geschlossen ausgebildet sein (3). Die Erhebung kann aber auch an einer oder mehreren ihrer Seiten offen ausgeführt sein (siehe die Erhebung der 3a). Die Öffnung der jeweiligen Seite(n) der als Sicke ausgebildeten Erhebung 203 kann durch Ausschneiden oder Ausstanzen einer Aussparung oder durch Einschneiden an der jeweiligen Seite der Sicke erzeugt werden.
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In einer weiteren alternativen Ausführung der Erhebung 203 kann die Erhebung auch durch Aufbringen eines Zusatzelements, wie z.B. einem Materialstreifen aus Metall durch einen Fügeprozess, wie z.B. durch Widerstandsschweißen erzeugt sein.
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Die Erhebung 203 kann einen im Wesentlichen gerade geformten Steg ausbilden (siehe 3). Dabei kann sich die Erhebung vorzugsweise senkrecht zur Leitereinführrichtung Y erstrecken (3, 6a). Die Erhebung kann aber auch schräg zur Leitereinführrichtung y ausgerichtet sein, vorzugsweise in einem Winkel von 30 bis 150° winklig zur Leitereinführrichtung. In 6b ist beispielhaft eine Variante gezeigt, in welcher die Erhebung 203 in einem Winkel β von ca. 70° zur Leitereinführrichtung Y ausgerichtet ist. Nach einer weiteren Variante kann vorgesehen sein, dass die Erhebung nicht einen geraden sondern einen bogen- bzw. kurvenförmigen Steg ausbildet (siehe 6c).
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Die Erhebung 203 erhebt sich also in negativer Querrichtung Z mit einer Höhe Z1 erhaben aus der sich in einer durch die Erstreckungsrichtung X und der Leitereinführrichtung Y aufgespannten Ebene der Grundwand 20 nach innen in den Aufnahmeraum 200 des Klemmkäfigs 2 bzw. senkrecht zu der Schwenkrichtung 61 des Klemmschenkels 32 der Klemmfeder 3.
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Die Grundwand 200 verbindet die beiden Seitenwände 211 und 212 in einer Richtung X senkrecht zur Leitereinführrichtung Y. In dieser Richtung X erstreckt sich vorzugsweise auch die als stegartige Sicke ausbildete Erhebung 203 mit einer Breite X1. Zudem weist die Erhebung in Leitereinführrichtung eine Erstreckung Y1 in der Tiefe auf.
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Vorzugsweise sind die Abmaße X1 und Y1 der Erhebung 203 so gewählt, dass sie einen Federweg der Klemmfeder 3 und deren Wirkung nicht beeinflussen. Vorzugsweise ist die Höhe Z1 so gewählt, dass ein maximal nutzbarer Leiterquerschnitt der Klemme nicht beeinflusst oder verringert wird.
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In Leitereinführrichtung Y kann die Erhebung 203 angeschrägt mit zunächst in dieser Richtung eine von Null nicht sprungartig sondern stetig zunehmender Höhe aus der Grundwand 20 vorstehen, so dass eine Art Einführschräge 203a gebildet wird, auf welcher das Leiterende 5 entlanggleiten kann, damit das Einführen des Leiterendes 5 in diesem Bereich nicht durch die Erhebung 203 behindert wird. Denn ansonsten könnte das Leiterende 5 beispielsweise auf der Erhebung 203 beim Einführen anschlagen, ohne weiter an dieser vorbei bis zum Anschlag 89 eingeführt zu sein.
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Die Erhebung 203 erstreckt sich vorzugsweise in X-Richtung senkrecht zur Leitereinführrichtung Y. Dabei kann vorgesehen sein, dass sie eine solche Erstreckung und Anordnung aufweist, dass ein Leiterende nicht an ihr vorbeirutschen kann. So kann die Erhebung 203 an einer Seite bis an die Stromschiene 21 herangeführt sein. Auf der anderen Seite hin ist sie so lang, dass hier ein Leiterende ebenfalls nicht an ihr vorbeigleiten kann, sondern seitlich an ihr zur Anlage kommen kann.
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Durch die Erhebung 203 werden die möglichen Bewegungsfreiheitsgrade des Leiterendes 5 im Klemmkäfig 2 eingeschränkt (siehe dazu auch 1 und 2). Insbesondere wird ein Bewegungsfreiheitsgrad des Leiterendes 5, nämlich eine Bewegung des Leiterendes 5 parallel zu einer durch die Leitereinführrichtung Y und der Querrichtung Z aufgespannten Ebene oder senkrecht zur Schwenkrichtung 61 des Klemmschenkels 32 durch die Erhebung 203 eingeschränkt. Insbesondere werden auch kreisförmige Bewegung des Leiterendes 5 im Klemmkäfig 2, welche dieses lockern könnten, erheblich eingeschränkt oder ganz unterbunden.
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Durch die Erhebung 203 ist im Wesentlichen nur noch eine Bewegung des abisolierten und zu kontaktierenden bzw. kontaktierten Leiterendes 5 im Klemmkäfig 2 parallel zur Schwenkrichtung 61 des Klemmschenkels 32 der Klemmfeder 3 möglich, die aber durch die auf das Leiterende 5 , genauer auf den abisolierten Endbereich 51 des Leiterendes 5 wirkende Federkraft des Klemmschenkels 32 der Klemmfeder 3 sicher beherrschbar ist.
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Die Erstreckungsrichtung der Erhebung 203 liegt auf der Grundwand 20 senkrecht zur ersten Seitenwand 211 bzw. zur Stromschiene 21 des Klemmkäfigs 2 oder quer zur Leitereinsteckrichtung Y bzw. parallel zu der Erstreckungsrichtung X. Die Erhebung 203 erstreckt sich vorzugsweise etwa quer zur Leitereinführrichtung Y und somit auch quer oder im Wesentlichen quer zum Leiterende 5.
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Damit die Erhebung 203 die Bewegungsmöglichkeit des Leiterendes 5 im Klemmkäfig 2 in einer Ebene, die von der Leitereinführrichtung Y und der Querrichtung Z auf gespannt wird bzw. in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsebene der Klemmfeder 3 möglichst wirksam einschränken kann, ist die Erhebung 203 vorzugsweise an oder im Bereich des freien Endes 34 des Klemmschenkels 32 der Klemmfeder 3 bzw. einer Klemmstelle (bei eigeführtem Leiter) in der Grundwand 20 angeordnet, wie dies in 1 dargestellt ist, so dass eine maximal eingeführter Leiter im Bereich des abisolierten Endbereichs 51 an der Erhebung 203 anliegt.
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Dadurch wird erreicht, dass der abisolierte Endbereichs 51 des Leiterendes 5 jedenfalls abschnittsweise - oder vollständig - von der Grundwand 20 des Klemmkäfig 2 beabstandet ist. Der abisolierte Endbereich 51 des Leiterendes 5 liegt an der Erhebung 203 an. Der Anschlag 89 kann zumindest teilweise als Stromschiene 21a ausgeführt sein, wie dies in 3 dargestellt ist.
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Dargestellt ist in 1 bzw. in 3 jeweils lediglich eine einzelne Erhebung 203. Es können aber auch mehrere derartiger Erhebungen 203 an der Grundwand 20 vorgesehen sein.
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Nach 3 und 6a bis 6c ist jeweils vorteilhaft und einfach vorgesehen, dass die Grundwand 20 und die wenigstens zwei Seitenwände 211, 212 einstückig ausgebildet sind. Sie bestehen dann vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere einem gut leitenden Metall, insbesondere, wenn eine der Seitenwände auch eine stromleitende Funktion übernimmt bzw. eine Stromschiene bildet. Insofern könnte in einen Klemmkäfig aber auch eine separate Stromschiene eingesetzt sein (hier nicht dargestellt).Diese ist bei verschiedensten Ausführungsbeispielen realisierbar und nicht nur bei den in 3 und 6a - c dargestellten.
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Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die erste Grundwand 20 und/oder die zweite Grundwand 20' und die wenigstens zwei Seitenwände mehrstückig ausgebildet sind. So kann auch vorgesehen sein, dass die Grundwand 20 aus Kunststoff gefertigt ist und es kann auch eine der Seitenwände aus Kunststoff bestehen. Lediglich eine der Seitenwände muss als Stromschiene 21 ausgebildet sein. Realisierbar ist dies beispielsweise an einem Kunststoffgehäuse, das dann die Stromschiene aufnimmt. Dargestellt ist dies beispielhaft in 7. Die Klemmfeder 3 ist hier im Bereich ihrer oberen Biegung und an ihrem Halteschenkel 31 im Gehäuse 8 aus Kunststoff abgestützt. Sie kann aber am Halteschenkel auch an einer metallischen Seitenwand eines Klemmkäfigs abgestützt sein.
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Die Grundwand 20 ist damit als die Rückwand des Gehäuses 8 ausgebildet und aus Kunststoff gefertigt. An ihr kann dann die Erhebung 203 ausgebildet sein.
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Die Erhebung 203 kann in verschiedenster Art ausgebildet sein, beispielsweise geometrisch nach Art der 3 oder nach Art einer der 6a bis 6c. Die Wirkung entspricht dann der Wirkung von einem dieser Ausführungsbeispiele. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in 7a dargestellt, allerdings ohne Klemmfeder 3. Die Klemmfeder 3 ist in 7b dargestellt und kann in 7a so ausgestaltet und abgestützt sein wie in 7b.
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In 7b ist dargestellt, dass auch eine zweite Grundwand 20' vorgesehen sein kann. Diese zweite Grundwand ist hier vorteilhaft eine Art Abdeckung, die parallel zur ersten Grundwand 20 ausgebildet ist. In 7b ist sie in einem aufgeklappten Zustand vor der Montage gezeigt. Zur Montage dienen hier Zapfen 204, 205 zum Eingriff in korrespondierende Löcher 801, 802 des Gehäuses 8.
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Alternativ oder ergänzend kann auch an dieser Abdeckung eine Erhebung 203 ausgebildet sein. Ein solches Ausführungsbeispiel zeigt die 7b. Die zweite Grundwand 20' kann alternativ auch einstückig als Teil des Gehäuses 8 ausgebildet sein.
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In 4 und 5 ist jeweils ein elektrisches Gerät, hier ausgebildet als eine Reihenklemme 100, dargestellt, die auf eine Tragschiene, hier eine Hutschiene 10 aufgesetzt ist, und eine Mehrzahl - hier fünf - erfindungsgemäßer Direktsteck-Druckfederanschlüsse 1 aufweist.
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In dem Gehäuse 8 des Gerätes, hier in der Reihenklemme 100 (oder in einem Steckverbinder oder dgl.) ist ein oder sind mehrere Aufnahmefächer 80 ausgebildet, in welche jeweils einer der Direktsteck-Druckfederanschlüsse 1 eingesetzt ist. Das Gehäuse 8 begrenzt dabei im Bereich des jeweiligen Aufnahmefaches 80 auch den Aufnahmeraum 200 des jeweiligen Direktsteck-Druckfederanschlusses 1 parallel zur Grundwand 20 des Klemmkäfigs 2 des jeweiligen Direktsteck-Druckfederanschluss 1 mit seiner Rückwand 82. Das jeweilige Aufnahmefach 80 ist hier somit an insgesamt -senkrecht zur Leitereinsteckrichtung Y- drei Seiten von dem Klemmkäfig 2 umschlossen und an einer Seite von dem Gehäuse 8 begrenzt. Das jeweilige Aufnahmefach 80 ist nach unten durch den Anschlag 89 begrenzt. Das jeweilige Aufnahmefach 80 kann auch eine der Grundwände 20,20' ausbilden und die jeweilige Erhebung 203 aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Direktsteck-Druckfederanschluss
- 10
- Hutschiene
- 100
- Reihenklemme
- 2
- Klemmkäfig
- 20
- Grundwand
- 200
- Aufnahmeraum
- 201
- Ende
- 202
- Ende
- 203
- Erhebung
- 203a
- Einführschräge
- 204
- Zapfen
- 205
- Zapfen
- 21
- Stromschiene
- 21a
- Stromschiene
- 211
- Seitenwand
- 212
- Seitenwand
- 22
- Kontaktzone
- 221
- Einführflanke
- 222
- Federanschlag
- 23
- Kontaktzone
- 231
- Ausschnitt
- 233
- Rampe
- 24
- Anschlag
- 25
- Freimachung
- 26
- Einführfase
- 27
- Oberkante
- 28
- Kontaktzone
- 3
- Klemmfeder
- 30
- Quersteg
- 31
- Halteschenkel
- 32
- Klemmschenkel
- 33
- Biegestelle
- 34
- offenes Ende
- 5
- Leiterende
- 51
- abisolierter Endbereich
- 6
- Federachse
- 61
- Schwenkrichtung
- 7
- Abstand
- 8
- Gehäuse
- 80
- Aufnahmefach
- 81
- Leiteröffnung
- 82
- Rückwand
- 83
- Anschlag
- 84
- Stützsteg
- 85
- Gehäusevorsprung
- 86
- Gehäusevorsprung
- 87
- Aufnahmekanal
- 88
- Drücker
- 89
- Anschlag
- 801
- Loch
- 802'
- Loch
- L
- Leitereinführbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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