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Die Erfindung betrifft eine Kontaktfederanordnung mit einer Tragstruktur die eine Stützwand aus einem leitfähigen Material aufweist, einer Kontaktfeder, die einen in Bezug auf die Stützwand ortsfest gehaltenen Basisschenkel und einen Klemmschenkel aufweist, der zusammen mit der Stützwand eine sich in Einsteckrichtung verjüngende Steckaufnahme für eine Ader eines elektrischen Leiters bildet, und mit einem Löseorgan, das in Bezug auf die Stützwand in der Einsteckrichtung verschiebbar in einem Führungskörper geführt ist und einen Betätigungsarm aufweist, der in einer Lösestellung an einer der Steckaufnahme zugewandten Flanke des Klemmschenkels angreift und den Klemmschenkel entgegen der Federkraft in einer gegen den Basisschenkel zurückgebogenen Position hält.
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Ein Beispiel einer Kontaktfederanordnung dieser Art wird in
DE 20 2006 009 460 U1 beschrieben. Die Stützwand kann Teil einer leitfähigen Struktur sein, beispielsweise einer Stromschiene oder eines Steckverbinderkontakts. Um die Ader des Leiters mit dieser Struktur in Kontakt zu bringen, wird ein abisoliertes Ende der Ader (z.B. einer Kupferader) in die Steckaufnahme eingesteckt. Das Ende der Ader gleitet dabei auf die Flanke des Klemmschenkels auf und lenkt diesen Klemmschenkel aus. Aufgrund der elastischen Rückstellkraft der Feder krallt sich eine am freien Ende des Klemmschenkels gebildete Greifkante in die Umfangsfläche der Kupferader ein. Wenn man nun versucht, den Leiter zurückzuziehen, so hat die von der Ader auf die Greifkante ausgeübte Kraft die Tendenz, den Klemmschenkel weiter in Richtung auf die Stützwand zu verschwenken und noch fester gegen die Ader anzudrücken, so dass die Ader selbsthemmend in Position gehalten wird.
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Um den Kontakt wieder zu lösen, wird das Löseorgan in Einsteckrichtung verschoben, so dass sein Betätigungsarm auf die Flanke des Klemmschenkels aufläuft und diesen zurückbiegt. Dadurch wird die Ader des Leiters freigegeben, so dass der Leiter aus der Steckaufnahme zurückgezogen werden kann.
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Es ist bekannt, z.B. aus
US 10 297 930 B2 , den Federweg der Kontaktfeder durch Stützstrukturen zu begrenzen, damit eine Überdehnung der Feder verhindert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktfederanordnung zu schaffen, bei der die Kontaktfeder sicherer gegen Überdehnung geschützt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Tragstruktur einen Anschlag bildet, der den Bewegungsbereich des Löseorgans der Einsteckrichtung begrenzt.
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Da die herkömmlichen Stützstrukturen unmittelbar an der Kontaktfeder angreifen und der Betätigungsarm an anderer Stelle an der Kontaktfeder angreift, kann es, wenn eine hohe Kraft auf das Löseorgan ausgeübt wird, immer noch zu einem großen Beigemoment und damit zu einer Überdehnung des Teils der Kontaktfeder kommen, der diesem Beigemoment ausgesetzt ist. Erfindungsgemäß wird das durch das Löseorgan ausgeübte Biegemoment dadurch begrenzt, dass der Anschlag den Bewegungsbereich des Löseorgans so einschränkt, dass es gar nicht erst zu einer übermäßigen Auslenkung der Feder kommen kann. Stützstrukturen, die unmittelbar an der Feder angreifen, sind dann nicht mehr erforderlich. Damit wird zugleich der Aufbau der Kontaktfederanordnung verinfacht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Kontaktfederanordnung gemäß der Erfindung;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Löseorgans der Kontaktfederanordnung aus einem anderen Blickwinkel;
- 3 einen axialen Teilschnitt durch die Kontaktfederanordnung im montierten Zustand:
- 4 eine Ansicht eines Führungskörpers und des Löseorgans aus Richtung der Pfeile IV-IV in 3;
- 5 einen axialen Schnitt der Kontaktfederanordnung mit einem durch die Kontaktfeder geklemmten elektrischen Leiter;
- 6 eine Ansicht des Führungskörpers und des Löseorgans aus Richtung der Pfeile VI-VI in 5;
- 7 einen Axialschnitt durch die Kontaktfederanordnung in einem maximal geöffneten Zustand; und
- 8 eine Ansicht des Führungskörpers und des Löseorgans aus Richtung der Pfeile VIII-VIII in 7.
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Die in 1 gezeigte Kontaktfederanordnung weist eine Kontaktfeder 10 aus Metall und eine elektrisch leitfähige Tragstruktur 12 auf, die im gezeigten Beispiel einen Buchsenkontakt 14 sowie einen axial daran anschließenden Käfig 16 bildet, der auch als Stromschiene bezeichnet wird. Die Kontaktfeder 10 weist einen Klemmschenkel 18 und einen Basisschenkel 20 auf, der über einen U-Bogen mit dem Klemmschenkel 18 verbunden ist und am entgegengesetzten Ende in einen flachen Halteschenkel 22 übergeht.
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Mit ihrem Halteschenkel 22 ist die Kontaktfeder 10 so am Käfig 16 gehalten, dass der Klemmschenkel 18 schräg in das Innere des Käfigs hineinragt und mit einer der Kontaktfeder gegenüberliegenden Stützwand 24 des Käfigs eine Steckaufnahme 26 für einen elektrischen Leiter 28 (5) bildet, der auf diese Weise mechanisch in dem Käfig fixiert und elektrisch mit der Tragstruktur 12 verbunden wird. Der Leiter 28, beispielsweise eine Kupferader eines Kabels 29, wird klemmend zwischen dem Klemmschenkel 18 und der Stützwand 24 gehalten und, da der Klemmschenkel schräg an dem Leitet angreift, wird der Leiter selbsthemmend in dem Käfig fixiert, wenn eine Zugkraft in Auszugsrichtung auf den Leiter 28 wirkt.
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Der Käfig 16 bildet auf der der Stützwand 24 gegenüberliegenden Seite einen Aufnahmeschacht 30, der sich in Einsteckrichtung der Steckaufnahme 24 erstreckt und in den der gabelförmig gestaltete Halteschenkel 22 der Kontaktfeder 10 von oben in 1 eingesteckt ist. Der Aufnahmeschacht 30 wird durch zwei parallele Nuten in den Außenflächen des Käfigs 16 gebildet, die auf der von der Steckaufnahme abgewandten Seite durch eine Konsole 32 begrenzt werden. Diese Konsole ist mit dem Hauptteil des Käfigs 16 lediglich über einen Steg 34 verbunden, der sich durch einen Schlitz 36 zwischen den Gabelarmen des Halteschenkels 22 erstreckt. Die Kontaktfeder kann auf irgendeine geeignete Weise, beispielsweise durch Vernietung, an der Tragstruktur fixiert sein. In dem hier gezeigten Beispiel bilden die Gabelarme des Halteschenkels 22 jeweils im Bereich ihres freien Endes zwei aufeinander zu gerichtete Rastnasen 38, die den Steg 34 untergreifen und so den Halteschenkel 22 verrastend im Aufnahmeschacht 30 fixieren.
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Die Kontaktfederanordnung bildet in dem hier gezeigten Beispiel einen sogenannten Push-In Kontakt, bei dem der zwischen der Stützwand 24 und dem Klemmschenkel 18 geklemmte Leiter selbsthemmend in der Klemmposition gesichert ist. Zum Lösen der Klemmung ist deshalb ein besonderes Löseelement 40 vorgesehen, das in der Richtung parallel zu der durch die Steckaufnahme 26 definierten Einsteckrichtung (in der Zeichnung vertikal) verschiebbar ist und einen Betätigungsarm 42 aufweist, der zwei Gabelarme und einen die Gabelarme endseitig verbindenden Federkontaktbalken 56 besitzt. Wenn das Löseelement abwärts bewegt wird, läuft der Federkontaktbalken 56 auf den Klemmschenkel 18 der Kontaktfeder auf und biegt diesen Klemmschenkel 18 in Richtung auf den Basisschenkel 20 zurück, so dass der Leiter 28 freigegeben wird.
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Das Löseorgan 40 weist einen quaderförmigen Schiebekörper 44 auf, der in einem Führungsschacht 46 eines Führungskörpers 48 verschiebbar geführt ist. An zwei gegenüberliegenden Wänden des Aufnahmeschachtes 46 sind zwei keilförmige, sich nach unten verjüngende Rastfedern oder Rastnasen 50 gebildet, die im montierten zustand in zwei Aufnahmevertiefungen 52 in den Seitenwänden des Schiebekörpers 44 eingreifen. Jede Aufnahmevertiefung 52 wird in der Richtung quer zur Schieberichtung durch einen Fixierungssteg 54 begrenzt, der in Abstand zu einer seitlichen Kante der zugehörigen Rastnase 50 verläuft.
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Wie bereits erwähnt, weist der Betätigungsarm 42 die beiden besagten Gabelarme auf, die vom unteren Ende des Schiebekörpers 44 vorspringen und die mit den Seitwänden des Käfigs 16 bündig sind und die Kontaktfeder 10 jochartig übergreifen. Am freien Ende sind die Gabelarme durch den Federkontaktbalken 56 verbunden, der sich quer über den Klemmschenkel 18 der Kontaktfeder erstreckt und somit in der Lage ist, ein Biegemoment auf den Klemmschenkel auszuüben. Der Betätigungsarm 42 ist gegenüber dem Schiebekörper 44 schräg angewinkelt und tritt somit nach unten aus dem Querschnitt des Führungsschachtes 46 heraus und hintergreift einen am Führungskörper 48 gebildeten Hinterschnitt 58. Dadurch wird der Bewegungsspielraum des Löseorgans 40 nach oben in 1 begrenzt.
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Am oberen Ende des Schiebekörpers 44 ist eine Werkzeughandhabe 60 in der Form eines Schlitzes für eine Schraubendreherklinge gebildet, mit der sich das Löseorgan 40 entgegen der Kraft der Kontaktfeder 10 tiefer in den Führungsschacht 46 drücken lässt.
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Der Führungskörper 48 ist aus elektrisch isolierendem Material hergestellt und bildet eine parallel zu dem Führungsschacht 46 verlaufende Kabelführung 62 für den Leiter, 28, der durch die Kontaktfeder 10 kontaktiert werden soll.
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Bei der Montage wird das Löseorgan 40 in einer linearen Bewegung parallel zur Einsteckrichtung der Steckaufnahme 26 von unten in den Führungsschacht 46 eingeführt. Die keilförmig ausgebildeten Rastnasen 50 bzw. die sie tragenden Wände werden dabei vorübergehend elastisch verformt, bis die Rastnasen in den Aufnahmevertiefungen 52 einrasten. Das Löseorgan ist dann beweglich aber unverlierbar am Führungskörper 48 gehalten. In einem weiteren Montageschritt werden dann die Tragstruktur 12 und der Führungskörper 48 durch ein Verbindungsmittel, das hier nicht gezeigt ist, so miteinander verbunden, dass die Steckaufnahme 26 mit der Kabelführung 62 ausgerichtet ist und sich unmittelbar an diese anschließt. Dadurch wird zugleich sichergestellt, dass das Löseorgan 40 in der Ebene quer zur Einsteckrichtung die korrekte Position relativ zu der Kontaktfeder 10 einnimmt.
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2 zeigt das Löseorgan 40 aus etwas anderer Perspektive, so dass der Federkontaktbalken 56 deutlicher zu erkennen ist.
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In 3 ist die Kontaktfederanordnung (ohne den Buchsenkontakt) im montierten Zustand gezeigt, wobei allerdings aus Gründen der Deutlichkeit die Kontur des Löseorgans 40 nur strichpunktiert angedeutet ist. Lediglich der Federkontaktbalken 56 ist im Schnitt dargestellt.
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In dem in 3 gezeigten Zustand liegt der Federkontaktbalken 56 lose auf dem Klemmschenkel 18 der Kontaktfeder auf, so dass die Kontaktfeder mit ihrem freien Ende unter leichter Spannung an der Stützwand 24 anliegt. Der Klemmschenkel 18 fällt schräg zur Stützwand 24 hin ab und begrenzt die Steckaufnahme 26 sowohl zur Seite als auch nach unten. Die Rastnasen 50 liegen in diesem Zustand mit Spiel sowohl nach oben als auch nach unten in den Aufnahmevertiefungen 52, wie auch in der Frontansicht in 4 zu erkennen ist.
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Die Seitenwände des Käfigs 16 haben am oberen Ende eine abgestufte Kontur und bilden somit eine vertikale Führung 64 und einen Anschlag 66 für die Gabelarme des Betätigungsarms 42. Durch den Anschlag 66 wird die Bewegung des Löseorgans 40 nach unten begrenzt. Die Rastnasen 50 sind nicht an der Begrenzung dieses Bewegungsspiels beteiligt und werden somit nicht belastet.
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5 zeigt die Kontaktfederanordnung in einem Zustand, in dem der Leiter 28 durch die Kabelführung des Führungskörpers 48 hindurch in die Steckaufnahme 26 eingeführt worden ist und den Klemmschenkel 18 der Kontaktfeder 10 zurückgebogen hat. Die Kontaktfeder 10 wird beim Einführen des Leiter spätestens dann an einer Mitbewegung nach unten gehindert, wenn der Steg 34 das obere Ende des Schlitzes 36 erreicht hat. Nachdem das freie Ende des Leiters 28 das Ende des Klemmschenkels 18 passiert hat, krallt sich der Klemmschenkel 18 mit seiner in 5 unteren Kante in die Umfangswand der Kupferader ein. Wenn man nun versucht, den Leiter 28 nach oben zurückzuziehen, so hat der Klemmschenkel 18 die Tendenz, nach oben zu schwenken und dabei die Steckaufnahme weiter zu verengen, so dass der Leiter selbsthemmend in der Klemmposition gehalten wird.
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Das Löseorgan 40 ist in 5 zu Illustrationszwecken in seiner maximal angehobenen Position gezeigt. Eine weitere Aufwärtsbewegung wird dadurch verhindert, dass der Betätigungsarm 42 an dem Hinterschnitt 58 anliegt. Die Rastnasen 50 haben dagegen auch in dieser Stellung noch einen gewissen Abstand zu den unteren Rändern der Aufnahmevertiefungen (siehe auch Fig, 6).
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Wenn der Benutzer den Leiter 28 aus der Steckaufnahme 26 lösen möchte, so führt er eine Schraubendreherklinge oder ein anderes Werkzeug von oben in den Führungsschacht 46 des Führungskörpers 48 ein und schiebt das Löseorgan 40 nach unten, so dass dieses mit seinem Federkontaktbalken 56 auf den Klemmschenkel 18 drückt und diesen weiter umbiegt, so dass die Kante am freien Ende des Klemmschenkels den Leiter 28 wieder freigibt.
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7 und 8 zeigen den Zustand, in dem der Leiter 28 wieder herausgezogen wurde und das Löseorgan 40 seine unterste Endlage erreicht hat, in der Anschlagkanten 67 an den Enden der Gabelarme des Betätigungsarms an dem Anschlag 66 anliegen.
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Das Bewegungsspiel des Löseorgans 40 wird auf diese Weise so begrenzt, dass eine zu starke Biegung und damit Überdehnung und Schwächung der Kontaktfeder 10 sicher verhindert wird.
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Im gezeigten Beispiel bildet der Klemmschenkel 18 der Kontaktfeder an der Stelle, an der in 7 der Federkontaktbalken 56 am Klemmschenkel angreift, einen Buckel 68. Das hat den Vorteil, dass die elastische Rückstellkraft, die die Kontaktfeder 10 auf die untere Kante des Federkontaktbalkens 56 ausübt, eine sehr große vertikale Komponente und kaum eine horizontale Komponente hat, so dass das Löseorgan 40 sicher und verkantungsfrei wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben wird, wenn die Kontaktfeder 10 in ihre neutrale Position zurückfedert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006009460 U1 [0002]
- US 10297930 B2 [0004]
