DE10239273A1 - Federkraftklemmanschluß für einen elektrischen Leiter - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Federkraftklemmanschluß zum Anschluß eines elektrischen Leiters, der gattungsgemäß ein Stromschienenstück mit einem viereckigen Materialdurchzug aufweist, in den das Klemmschenkelende einer Blattfeder eintaucht, derart, daß das Klemmschenkelende mit einer Lochkrageninnenwandfläche des Materialdurchzugs eine Klemmstelle für den elektrischen Leiter bildet. Es wird vorgeschlagen, für die Lochkrageninnenwandfläche des Materialdurchzugs eine neue Formgebung mit einer Querkante/Randkante zu verwenden und die Klemmstelle für den elektrischen Leiter in der Tiefe des Materialdurchzugs anzuordnen, wodurch zugleich eine metallgefaßte Leiter-Vorfangtasche gebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen elektrischen Federkraftklemmanschluß gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
  • Ein wesentliches Gattungsmerkmal solcher Federkraftklemmanschlüsse ist ein viereckiger Materialdurchzug durch das aus einem flachen Material gefertigte Stromschienenstück, der als Leiterdurchstecköffnung dient und der einen in die Leiterdurchsteckrichtung sich erstreckenden Lochkragen besitzt, so daß zwischen der Lochkrageninnenwandfläche und einem in den Materialdurchzug sich hineinerstreckenden Ende einer Blattfeder eine Klemmstelle für einen elektrischen Leiter gebildet ist (siehe DE 28 25 291 C2 ).
  • Solche Stromschienenstücke können mit einem, aber auch mit mehreren Materialdurchzügen versehen sein, die bevorzugt in einer Linie angeordnet sind, um eine möglichst schmale Bauform des Stromschienenstücks (z.B. in Art eines ausgestanzten Materialstreifens) zu erhalten, wie dies z.B. für die Durchgangsstromschienen eng benachbarter Reihenklemmenanordnungen verlangt wird. Solche besonders schmalen Stromschienenstücke besitzen im Bereich der Materialdurchzüge lediglich schmale, in Stromschienenrichtung verlaufende Randstege, deren Stromleitungsquerschnitte im Regelfall nicht ausreichend sind. Dieser Nachteil wird durch die Lochkragen der Materialdurchzüge ausgeglichen, deren Lochkragenquerschnitte zugleich auch Stromleitungsquerschnitte sind, so daß in der Summe die Querschnitte der Randstege und die Lochkragenquerschnitte einen genügend großen Stromleitungsquerschnitt in Richtung des Stromschienenstücks zur Verfügung stellen.
  • Jedoch, die bekannten Federkraftklemmanschlüsse dieser Art haben den Nachteil, daß die Stromübergangswerte zwischen der Lochkrageninnenwandfläche und dem geklemmten elektrischen Leiter nur schwach ausreichend sind. Praktische Versuche, dieses Problem durch eine Erhöhung der Klemmkräfte der Blattfeder zu lösen, waren unbefriedigend, da höhere Klemmkräfte die manuell aufzubringenden Einsteckkräfte für die Klemmung des elektrischen Leiters ungünstig beeinflussen.
  • Die Aufgabe der Erfindung bestand deshalb darin, die gattungsgemäßen Vorteile eines Federkraftklemmanschlusses, der in seiner Stromschiene einen Materialdurchzug mit einem Lochkragen besitzt, beizubehalten, jedoch die Stromübergangswerte in der Klemmstelle zu verbessern, ohne dabei die Leitereinsteckkräfte zu erhöhen oder in anderer Weise den Leitereinsteckvorgang zu verschlechtern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Lochkrageninnenwandfläche, die mit dem Klemmschenkelende einer Blattfeder die Klemmstelle bildet, eine gegen den elektrischen Leiter vorstehende und quer zur Leiterdurchsteckrichtung sich erstreckende Querkante vorhanden ist und daß der Klemmschenkel der Blattfeder derart bemessen und geformt ist, daß die endseitige Klemmkante des Klemmschenkelendes in der Position der Klemmung des elektrischen Leiters in etwa der an der Lochkrageninnenwandfläche gebildeten Querkante gegenüberliegt. Dabei kann die Querkante in verschiedenen Anordnungspositionen entlang der in Leiterdurchsteckrichtung verlaufenden Erstreckung des Lochkragens angeordnet sein, jedoch sieht eine sehr vorteilhafte und fertigungstechnisch äußerst kostengünstige Ausführungsform der Erfindung vor, daß die Querkante durch die in Leiterdurchsteckrichtung untere Randkante des Lochkragens des Materialdurchzugs gebildet ist.
  • Diese untere Randkante des Lochkragens ist zumindest mit dem Teilbereich, der mit dem Klemmschenkelende der Blattfeder die Klemmstelle für den elektrischen Leiter bildet, in Richtung gegen den elektrischen Leiter vorgestellt, was fertigungstechnisch besonders einfach z.B. durch Anstauchen oder Drücken oder Formpressen des zugeordneten Lochkragenwandbereichs erfolgen kann. Die anderen Lochkragenwandbereiche, die zur Bildung der Klemmstelle nichts beitragen, sind von dieser Maßnahme nicht betroffen, können jedoch gleichfalls verformt sein, wenn dies die fertigungstechnischen Arbeitsabläufe bei der Herstellung und Formung des Materialdurchzugs und des Lochkragens erleichtern sollte.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ist für Federkraftklemmanschlüsse, die in ihrem Stromschienenstück einen Materialdurchzug mit einem Lochkragen aufweisen, neu und verbessert die Stromübergänge und die Kontaktsicherheit in der Klemmstelle ganz erheblich. Dies ergibt sich zum einen aus dem Vorteil der Bildung eines Kontaktpunktes, der sich als Kreuzungspunkt zwischen dem elektrischen Leiter und der vorstehenden Querkante an der Lochkrageninnenwandfläche darstellt und der geometrisch die Kontaktanlagefläche zwischen dem elektrischen Leiter und dem Lochkragen des Materialdurchzugs auf eine kleinere definierte Kontaktanlagefläche minimiert, in Kombination mit einer maximal möglichen Kontaktkraftaufbringung, die sich daraus ergibt, daß der Klemmschenkel der Klemmfeder derart bemessen und geformt ist, daß die endseitige Klemmkante des Klemmschenkelendes in der Position der Klemmung des elektrischen Leiters nahezu direkt auf die geometrisch minimierte Kontaktanlagefläche einwirkt, indem die Klemmkante des Klemmschenkelendes in etwa der an der Lochkrageninnenwandfläche gebildeten Querkante gegenüberliegt. Daraus resultiert eine hohe spezifische Flächenpressung in der Kontaktanlagefläche, die die Stromübergänge verbessert und zudem einen gasdichten Kontakt gewährleistet.
  • Die Positionierung des Klemmschenkelendes der Blattfeder in etwa gegenüberliegend der Querkante an der Lochkrageninnenwandfläche hat den weiteren Vorteil, daß auf den geklemmten elektrischen Leiter keine aus der Klemmkraft der Blattfeder resultierenden Kippmomente ausgeübt werden.
  • Ist in bevorzugter Weise die "vorstehende Querkante" an der Lochkrageninnenwandfläche durch die "vorgestellte untere Randkante" des Lochkragens des Materialdurchzugs gebildet, dann verlagert sich die Klemmstelle für den elektrischen Leiter maximal in die Tiefe des Materialdurchzugs hinein, woraus sich weitere erhebliche Vorteile ergeben.
  • Zum einen kann gemäß Anspruch 3 der Bereich der Lochkrageninnenwandfläche, der in Leitersteckrichtung der Klemmstelle vorgelagert ist, als relativ große und mit weichen Übergängen stoßfrei geformte (vorzugsweise plan geformte) Schrägfläche ausgebildet sein, die beim Einsteckvorgang das vorlaufende Ende des elektrischen Leiters weich und gleitend (d.h. ohne "hart" stoßende Übergänge) führt, so daß die Leitereinsteckkräfte verringert sind und ggf. vorhandene Oberflächenbeschichtungen, wie z.B. eine Zinnbeschichtung an der Lochkrageninnenwandfläche und im Bereich der Klemmstelle, gegen unerwünschte Abschabungen geschont werden.
  • Zum anderen hat die in der Tiefe des Materialdurchzugs positionierte Klemmstelle den Vorteil, daß eine allseits metallgefaßte Leiter-Vorfangtasche entsteht, die gemäß Anspruch 4 optimierbar ist in der Weise, daß sich bei unbelegter und geschlossener Klemmstelle ein endseitiges Teilstück des Klemmschenkels der Blattfeder innerhalb der Kontur des Materialdurchzugs befindet, und zwar mit einer Flächenerstreckung des Teilstücks, die gleich oder größer als der Nennquerschnitt des zu klemmenden Leiters ist derart, daß die ringförmig geschlossenen Lochkrageninnenwandflächen mit dem endseitigen Teilstück des Klemmschenkels eine metallgefaßte Leiter-Vorfangtasche für das vorlaufende Ende des einzusteckenden elektrischen Leiters bilden.
  • Für die geometrische Form der vorgenannten Leiter-Vorfangtasche ist es zweckmäßig, das endseitige Teilstück des Klemmschenkels der Blattfeder möglichst flachliegend innerhalb der Lochkragenkontur anzuordnen, so daß sich eine möglichst stumpfe Anlage der Stirnseite des Klemmschenkelendes gegen die Oberfläche des elektrischen Leiters ergibt, wodurch beim Auftreten von Leiterauszugskräften eine scharfkantige Leiterklemmung vermieden ist und auch empfindlichere feindrähtige elektrische Leiter beschädigungsfrei geklemmt werden können.
  • Die Leiter-Vorfangtasche als solche bündelt mehrdrähtige Leiter und hat für alle Arten von elektrischen Leitern den Vorteil, daß bei einem Steckanschluß das vordere Ende des elektrischen Leiters zunächst kraftfrei in die Leiter-Vorfangtasche einzustecken ist und infolgedessen gegen Ausweichbewegungen fixiert ist, bevor mittels einer manuell auf den Leiter aufgebrachten Axialkraft das Öffnen der Klemmstelle eingeleitet wird.
  • Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federkraftklemmanschlusses ist darauf gerichtet, die bevorzugt in der Tiefe des Materialdurchzuges positionierte Klemmstelle mittels eines Werkzeuges, z.B. eines Schraubendrehers, öffnen zu können, wie dies zum Lösen eines geklemmten elektrischen Leiters oder zum Klemmen nicht-steckbarer elektrischer Leiter erforderlich ist. Bei Federkraftklemmanschlüssen der gattungsgemäßen Art ist es immer ein Problem, zum Öffnen der Klemmstelle den Klemmschenkel der Blattfeder so weit entgegen seiner Federkraft zurückdrücken zu können, daß die Klemmstelle optimal, d.h. vollständig geöffnet ist. Insbesondere gilt das dann, wenn aufgrund einer kompakten Verdrahtungssituation die Notwendigkeit besteht, daß das Werkzeug (Schraubendreher) nur axial vorgeschoben werden kann, um die Klemmstelle zu öffnen.
  • Dieses Problem wird gemäß Anspruch 5 dadurch gelöst, daß ein außerhalb der Kontur des Materialdurchzugs liegendes mittleres Teilstück des Klemmschenkels der Blattfeder eine Vorwölbung in Richtung der Federklemmkraft des Klemmschenkels aufweist derart, daß ein an dieser Vorwölbung und im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Stromschienenstücks angesetztes Druckwerkzeug den Klemmschenkel bis in eine Position zurückdrückt, in der die Klemmstelle vollständig geöffnet ist.
  • Grundsätzlich ist darauf hinzuweisen, daß ein nach der Lehre der Erfindung konzipierter Federkraftklemmanschluß sowohl in der Bauart mit einer spiegelbildlich ausgeführten Blattfeder für zwei in einem Stromschienenstück benachbart angeordnete Materialdurchzüge verwirklicht werden kann (siehe hierzu die Bauart in DE 28 25 291 C2 ) als auch in einer Bauart mit einer Blattfeder, die einen Anlageoder Halteschenkel besitzt, der in beliebiger Weise an dem Stromschienenstück festgelegt sein kann (z.B. durch Vernieten oder Verpressen), oder es wird eine Bauart gewählt, bei der die Blattfeder gemäß Anspruch 6 der vorliegenden Anmeldung U-förmig gebogen ist und an ihrem dem Klemmschenkel entgegengesetzten Ende einen Anlageschenkel besitzt, der sich mit dem Klemmschenkel der Blattfeder in denselben Materialdurchzug des Stromschienenstücks hineinerstreckt und der an der Lochkrageninnenwandfläche anliegt, die der Lochkrageninnenwandfläche, die die Klemmstelle bildet, gegenüberliegt.
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 und einen Federkraftklemman-2a + 2b schluß gemäß der Erfindung,
  • 3, 4, 5 Funktionsabläufe des Federkraftklemmanschlusses nach 1 bei Verwendung als Steckanschluß,
  • 6 den Federkraftklemmanschluß nach 1 beim Öffnen der Klemmstelle.
  • Dargestellt ist (siehe 1) ein Stromschienenstück 10 mit einem viereckigen Materialdurchzug 11, wie dieser genauer aus der Abbildung in 2a (Längsschnitt) und 2b (Draufsicht) entnehmbar ist. Das in 2a und 2b dargestellte Stück der Stromschiene 10 zeigt auch, daß solche Materialdurchzüge in beliebiger Anzahl eng benachbart zueinander in einer Reihe positioniert werden können. Für die Stromschiene kann die Form eines schmalen Materialstreifens gewählt werden, der im Bereich der Materialdurchzüge Randstege 12 mit einer geringen Breite aufweist.
  • Der Materialdurchzug 11 besitzt einen von der Oberseite des Stromschienenstücks durchgezogenen, ringförmig geschlossenen Lochkragen 13 mit den Lochkrageninnenwandflächen 14 und 15. Die Übergänge von der Oberseite des Stromschienenstücks auf die Lochkrageninnenwandflächen können als Einführungsrundungen oder Einführungsschrägen 16 und 17 ausgebildet sein.
  • In dem Materialdurchzug ist eine im wesentlichen U-förmig gebogene Blattfeder eingesetzt, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit ihrem rückwärtigen Federbogen auf einem Kunststoffdorn 18 eines Isolierstoffgehäuses, in den solche Federkraftklemmanschlüsse eingebaut werden können, aufsitzt und dadurch zusätzlich lagefixiert ist. Die Blattfederbreite entspricht zumindest im Bereich des in dem Materialdurchzug sich hineinerstreckenden Anlageschenkels 19 und des in den Materialdurchzug eintauchenden Klemmschenkels 20 der Breite des viereckigen Durchzugs. Statt der zusätzlichen Lagefixierung durch den Kunststoffdorn 18 können z.B. auch andere Hilfsmittel, wie an der Oberseite des Stromschienenstücks anliegende Anschlagschultern des Anlageschenkels 19 und/oder z.B. ein Preßsitz des Anlageschenkels in dem Materialdurchzug zur zusätzlichen Lagefixierung der Blattfeder dienen. Jedoch kann in vielen Anwendungsfällen eine solche zusätzliche Lagefixierung der Blattfeder auch ganz entfallen, da die Vorspannung der U-förmigen Blattfeder auch eine Selbsthaltung der Blattfeder in dem Materialdurchzug gewährleistet.
  • Die endseitige Klemmkante 21 des Klemmschenkels 20 liegt bei unbelegter und geschlossener Klemmstelle an der Lochkrageninnenwandfläche 15 an und ist somit in dem Materialdurchzug anschlag-fixiert gehalten.
  • Gemäß der Lehre der Erfindung ist an der Lochkrageninnenwandfläche 15 eine gegen den elektrischen Leiter, d.h. in Richtung des Zentrums des Materialdurchzugs vorstehende und quer zur Leiterdurchsteckrichtung durch den Materialdurchzug sich erstreckende Querkante ausgebildet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die untere Randkante 22 des Lochkragens 13 gebildet ist, die zu diesem Zweck in Richtung des Zentrums des Materialdurchzugs vorgestellt ist.
  • Weiterhin ist gemäß der Lehre der Erfindung der Klemmschenkel 20 der Blattfeder derart bemessen und geformt, daß er in der Position der Klemmung des elektrischen Leiters 23 (siehe hierzu 5) maximal in die Tiefe des Materialdurchzugs eintaucht, wodurch seine endseitige Klemmkante 21 bei der Klemmung des elektrischen Leiters in etwa der unteren Randkante 22 des Lochkragens gegenüberliegt, so daß der elektrische Leiter 23 frei von Kippmomenten in der Klemmstelle 21/22 geklemmt ist.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel realisiert auch die Bildung einer sogenannten Leiter-Vorfangtasche 24 (siehe hierzu 3). Diese entsteht dadurch, daß sich bei unbelegter und geschlossener Klemmstelle das endseitige Teilstück 25 des Klemmschenkels 20 innerhalb der Kontur des Materialdurchzugs befindet, und zwar mit einer Flächenerstreckung, die gleich oder größer als der Nennquerschnitt des zu klemmenden Leiters 23 ist (vergl. 3). Die allseitig metallgefaßte Leiter-Vorfangtasche 24 erlaubt zunächst ein kraftfreies Einstecken des vorlaufenden Endes des elektrischen Leiters in die Vorfangtasche und verhindert sodann unerwünschte Ausweichbewegungen des vorderen Endes des Leiters, wenn auf diesen manuell eine Axialkraft zum Einstecken des Leiters in die Klemmstelle aufgebracht wird (sogenannter Steckanschluß).
  • Den Funktionsablauf beim Einstecken des elektrischen Leiters in die Klemmstelle demonstrieren die 4 und 5, wobei die Formgebung der Lochkrageninnenwandfläche 15 als stoßfrei und plan ausgebildete Schrägfläche die für den Steckanschluß auf den elektrischen Leiter aufzubringende Axialkraft verringert.
  • Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Federkraftklemmanschlusses berücksichtigt auch, daß gefordert ist, Federkraftklemmanschlüsse dieser Art ebenfalls für nicht-steckbare elektrische Leiter (z.B. für feindrähtige flexible Leiter) verwenden zu können und/ oder einen geklemmten elektrischen Leiter wieder aus der Klemmstelle lösen zu können. Zu diesem Zweck besitzt der Klemmschenkel 20 der Blattfeder eine Vorwölbung 26 (vergl. 5), die außerhalb der Kontur des Materialdurchzugs angeordnet ist derart, daß ein an dieser Vorwölbung und im wesentlichen senkrecht zur Oberseite des Stromschienenstücks angesetztes Druckwerkzeug 27 den Klemmschenkel bis in eine Position zurückdrückt, in der die Klemmstelle vollständig geöffnet ist (siehe
  • 6).

Claims (6)

  1. Federkraftklemmanschluß mit einem Stromschienenstück und einer Blattfeder zum Anschluß eines elektrischen Leiters, – das Stromschienenstück ist aus einem flachen Material gefertigt und besitzt eine Leiterdurchstecköffnung in Form eines viereckigen Materialdurchzugs, der einen in Leiterdurchsteckrichtung sich erstreckenden Lochkragen besitzt, – die Blattfeder besitzt einen Klemmschenkel, dessen Ende in den Durchzug eintaucht derart, daß er mit einer Lochkrageninnenwandfläche des Materialdurchzugs eine Klemmstelle für den elektrischen Leiter bildet, dadurch gekennzeichnet, – daß an der Lochkrageninnenwandfläche (15), die mit dem Klemmschenkelende die Klemmstelle bildet, eine gegen den elektrischen Leiter (23) vorstehende und quer zur Leiterdurchsteckrichtung sich erstreckende Querkante (22) ausgebildet ist – und daß der Klemmschenkel der Blattfeder derart bemessen und geformt ist, daß die endseitige Klemmkante (21) des Klemmschenkelendes in der Position der Klemmung des elektrischen Leiters in etwa der an der Lochkrageninnenwandfläche gebildeten Querkante gegenüberliegt.
  2. Federkraftklemmanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – daß die Querkante an der Lochkrageninnenwandfläche (15) durch die in Leiterdurchsteckrichtung untere Randkante (22) des Lochkragens des Materialdurchzugs gebildet ist, die zu diesem Zweck gegen den zu klemmenden elektrischen Leiter vorgestellt ist.
  3. Federkraftklemmanschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – daß die Lochkrageninnenwandfläche des Bereichs des Lochkragens, dessen Randkante (22) mit dem Klemmschenkelende der Blattfeder die Klemmstelle bildet, als eine mit weichen Übergängen stoßfrei geformte Schrägfläche (15) ausgebildet ist.
  4. Federkraftklemmanschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – daß sich bei unbelegter und geschlossener Klemmstelle ein endseitiges Teilstück (25) des Klemmschenkels der Blattfeder innerhalb der Kontur des Materialdurchzugs befindet, und zwar mit einer Flächenerstreckung des Teilstücks, die gleich oder größer als der Nennquerschnitts des zu klemmenden Leiters ist – derart, daß die ringförmig geschlossenen Lochkrageninnenwandflächen mit dem end seitigen Teilstück des Klemmschenkels eine metallgefaßte Leiter-Vorfangtasche (24) für das vorlaufende Ende des einzusteckenden elektrischen Leiters bilden.
  5. Federkraftklemmanschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – daß ein außerhalb der Kontur des Materialdurchzugs liegendes mittleres Teilstück des Klemmschenkels der Blattfeder eine Vorwölbung (26) in Richtung der Federklemmkraft des Klemmschenkels der Blattfeder aufweist – derart, daß ein an dieser Vorwölbung und im wesentlichen senkrecht zur Oberseite des Stromschienenstücks angesetztes Druckwerkzeug (27) den Klemmschenkel bis in eine Position zurückdrückt, in der die Klemmstelle vollständig geöffnet ist.
  6. Federkraftklemmanschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, – daß die Blattfeder im wesentlichen U-förmig gebogen ist und an ihrem den Klemmschenkel entgegengesetzten Ende einen Anlageschenkel (19) besitzt, der sich mit dem Klemmschenkel (20) der Blattfeder in denselben Materialdurchzug des Stromschienenstücks hineinerstreckt und der an der Lochkrageninnenwandfläche (14) anliegt, die der Lochkrageninnenwandfläche (15), die die Klemmstelle bildet, gegenüberliegt.
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