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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Federkraftklemme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es ist eine Vielzahl an verschiedensten Federkraftklemmen bekannt, die zum Anschluss eines elektrischen Leiters an eine elektrische Komponente, beispielsweise an eine elektrische Leiterplatte vorgesehen sind. Maßgeblich für solche Federkraftklemmen ist es, dass sie ein leichtes und schnelles Befestigen eines elektrischen Leiters in der Federkraftklemme und gegebenenfalls ein ebenso leichtes und schnelles Lösen des elektrischen Leiters aus der Federkraftklemme ermöglichen. Die Federkraftklemmen müssen einen sicheren Kontakt des elektrischen Leiters mit der elektrischen Komponente gewährleisten. Zudem besteht die Tendenz, dass elektrische Komponenten immer kleiner gebaut werden, so dass der für die Federkraftklemmen zur Verfügung stehende Bauraum immer kleiner wird. Die Federkraftklemmen sollen daher möglichst wenig Bauraum einnehmen.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 025 930 A1 offenbart eine Federkraftklemme mit einer Öffnereinrichtung, mit der ein Klemmschenkel einer Klemmfeder so verschwenkbar ist, dass ein in der Federkraftklemme verklemmter elektrischer Leiter dieser entnehmbar ist. Die Öffnereinrichtung weist Schenkel auf, die seitlich des Klemmschenkels geführt sind. Zum Entnehmen des elektrischen Leiters sind daher seitliche Verbreiterungen des Klemmschenkels erforderlich, an die die Öffnereinrichtung beim Öffnen der Klemmfeder angreift. Die Bautiefe dieser Federkraftklemme ist daher durch die Verbreiterungen bestimmt und breiter als der Klemmschenkel.
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Zum Stand der Technik sei ferner die
WO 2010/049197 A1 genannt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Federkraftklemme zu schaffen, die ein leichtes und sicheres sowie auch schnelles Befestigen und Lösen eines elektrischen Leiters in der Federkraftklemme ermöglicht, einen sicheren Kontakt gewährleistet, und die eine möglichst kleine Bautiefe erfordert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Federkraftklemme zum Anschluss eines elektrischen Leiters, mit einem Federkäfig, der einen Anschlussraum begrenzt, in dem eine Klemmfeder zum Verklemmen des elektrischen Leiters im Bereich einer Klemmstelle angeordnet ist, welche einen Klemmfederarm aufweist, mit welcher der Leiter im Bereich der Klemmstelle gegen den leitenden Federkäfig oder eine Stromschiene drückbar ist, wobei die Federkraftklemme ein Betätigungsmittel zum Betätigen der Klemmfeder umfasst, welches durch Drücken eines Betätigungskopfes in einer Betätigungsrichtung den Anschlussraum öffnet, wobei ferner das Betätigungsmittel eine längliche, vorzugsweise rechteckige sowie vorzugsweise umfangsgeschlossene Durchführung aufweist, durch die der Leiter in den Anschlussraum und dessen Klemmstelle einführbar ist, wobei zudem das Betätigungsmittel eine Anlagefläche aufweist, mit der es beim Betätigen der Klemmfeder an dieser vorzugsweise flächig anliegt und welche winklig in einem Winkel α zur Leitereinführrichtung ausgerichtet ist, und wobei die Durchführung eine winklig in einem Winkel β zur Leitereinführrichtung ausgerichtete Fläche aufweist, über welche Leiter eines Mindestquerschnitts beim Einführen in die Klemmstelle auf den Klemmfederarm drücken, wodurch sich die Klemmstelle öffnet, so dass der Leiter bis in die Klemmstelle führbar ist.
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Da das Betätigungsmittel vorzugsweise flächig, insbesondere vollflächig, an der Klemmfeder anliegt, ist die Bautiefe dieser Federkraftklemme sehr schmal baubar und sehr kompakt ausgestaltet, so dass in Richtung der Schwenkachse auf relativ dichtem Raum viele der Anschlussvorrichtungen unterbringbar sind, beispielsweise in einem Stecker oder einer Klemme, insbesondere auch in einer Anschlussleiste.
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Zudem erfolgt stets ein sicheres Öffnen. Das Öffnen kann durch den Leiter selbst erfolgen oder durch Druck auf den Betätiger. Wenn der Leiter selbst zum Öffnen der Klemmstelle genutzt wird, ist vorteilhaft, dass er über die Fläche der Durchführung auf den Klemmfederarm wirkt und diesen bewegt. Dies ermöglicht es, die Anlagefläche sehr nah an das freie Ende des Klemmschenkels heranzulegen, so dass der Hebelarm am Klemmfederarm beim Betätigen zum Lösen der Klemmstelle beim Entnehmen des Leiters recht lang sein kann. Die Anlagefläche kann sich derart bis sehr nah an die Klemmstelle heran erstrecken.
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Der Klemmfederarm ist dabei von dem Grundzustand, in dem der elektrische Leiter in die Federkraftklemme in eine Einsschieberichtung einschiebbar ist, in den Klemmzustand, in dem der elektrische Leiter in der Federkraftklemme verklemmt ist, in eine Schwenkrichtung verschwenkbar. Das Verschwenken des Klemmfederarms in die Schwenkrichtung ist bevorzugt durch einen Anschlag, der am Federkäfig vorgesehen ist, begrenzt.
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Besonders bevorzugt umfasst das Betätigungsmittel einen Betätigungsarm mit einem ersten Armteil, der in einem ersten Winkel zum Klemmfederarm der Klemmfeder ist. Ganz besonders bevorzugt beträgt der erste Winkel etwa 75°–90°, vorzugsweise 85°–90°, so dass der Klemmfederarm etwa orthogonal zu m ersten Armteil des Betätigungsmittels angeordnet ist, was eine vorteilhafte Krafteinleitung erlaubt.
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Weiterhin bevorzugt weist der Betätigungsarm einen zweiten Armteil auf, der in einem zweiten Winkel zum ersten Armteil angeordnet ist. Dadurch ist die Federkraftklemme so baubar, dass die Anlagefläche beim Betätigen auf etwa der halben Länge des Klemmfederarms angreift.
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Diese Anordnungen ermöglichen zudem besonders einfach die Einstellung eines geeigneten Winkels zwischen der Betätigungsrichtung des Betätigungsmittels und der Einschieberichtung des elektrischen Leiters in die Federkraftklemme. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Betätigungsrichtung in einem rechten oder jedenfalls etwa rechten Winkel zur Einschieberichtung angeordnet.
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Zum Betätigen des Betätigungsmittels insbesondere zum Herausnehmen eines Leiters weist der Betätigungsarm einen Betätigungskopf auf. Vorzugsweise ist am Betätigungskopf ein Eingriff für ein Betätigungsmittel, insbesondere einen Schraubendreher vorgesehen. Das Anpassen des ersten und/oder zweiten Winkels ermöglicht eine Einstellung der Betätigungshöhe des Betätigungsmittels relativ zur Bauhöhe der Federkraftklemme.
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Die Anordnung des zweiten Armteils in einem zweiten Winkel zum ersten Armteil oder bewirkt, dass die Durchführung größer wählbar ist im Vergleich zu einem Betätigungsmittel, das nur den ersten etwa orthogonal zum Klemmfederarm angeordneten Armteil aufweist. Dadurch sind elektrische Leiter mit größerem Leiterquerschnitt in der Federklemme anordbar.
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Weiterhin bevorzugt weist die Federkraftklemme eine Stromschiene mit einer Kontaktzunge auf, die an einer Seitenwand des Federkäfigs angeordnet ist. Die Stromschiene ist bevorzugt aus einem gut leitfähigen Material hergestellt. Besonders bevorzugt ist ein in den Anschlussraum eingeschobener Leiter im Klemmzustand zwischen der Klemmfeder und der Kontaktzunge verklemmt, so dass ein sicherer Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter und der Stromschiene hergestellt ist. Hierzu ragt die Kontaktzungen vorzugsweise bis in die Durchführung hinein.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei weitere Vorteile der Erfindung deutlich werden. Es zeigt:
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1 in (a) und (b) verschiedene perspektivische Ansichten des Federkäfigs mit der Klemmfeder und dem Betätigungsmittel, und in (c) eine schematische Seitenansicht der Klemmfeder und des Betätigungsmittels;
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2 verschiedene perspektivische Ansichten des Federkäfigs mit der Klemmfeder, der Stromschiene und dem Betätigungsmittel, wobei die Klemmfeder in (a)–(c) im Grundzustand, im Klemmzustand und im Lösezustand gezeigt ist;
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3 in (a)–(c) eine perspektivische Ansicht der Federkraftklemme im Grundzustand, im Klemmzustand sowie im Lösezustand der Klemmfeder.
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In 1 ist der bevorzugte Federkäfig 1 dargestellt. Er ist im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildet und weist eine Rückwand 11 und quer zur Rückwand 11 jeweils zwei Seitenwände 12, 13 auf, die über die Rückwand 11 miteinander verbunden sind. Zudem weist er quer zu den Seitenwänden 12, 13 eine vorteilhafte, optionale Unterwand 14 auf. Die Rückwand 11, Seitenwände 12, 13 und Unterwand 14 begrenzen einen Anschlussraum 16 des Federkäfigs 1.
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An einer Seitenwand 13 des Federkäfigs 1 ist eine Klemmfeder 2 festgelegt. Die Klemmfeder 2 ist etwa V-förmig ausgebildet. Sie ist im Bereich einer Biegung um eine Schwenkachse 20 geboten und weist einen Befestigungsarm 21 auf, mit dem sie an der Seitenwand 13 angeordnet ist, sowie einen Klemmfederarm 22, der in den Anschlussraum 16 hineinragt.
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Der Klemmfederarm 21 ist um die Schwenkfederachse 20 in und gegen eine Schwenkrichtung 63 verschwenkbar. Dabei wird der Klemmfederarm 22 beim Verschwenken in die Schwenkrichtung 63 gegen seine Rückstellkraft verstellt, während er beim Verschwenken gegen die Schwenkrichtung 63 zurückgestellt wird.
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Dargestellt ist zudem ein Betätigungsmittel 3, das eine Anlagefläche 31 aufweist, mit der es bei einem Betätigen vollflächig am Klemmfederarm 22 anliegt. Das Betätigungsmittel 3 weist einen Betätigungsarm 32 auf, der einen Betätigungskopf 33, an dem das Betätigungsmittel 3 betätigbar ist, mit der Anlagefläche 31 verbindet. Der Betätigungsarm 32 weist einen ersten Armteil 321 auf, der in einem ersten Winkel 91 zum Klemmfederarm 22 angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste Armteil 321 und der Klemmfederarm 22 etwa orthogonal zueinander angeordnet.
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Zudem weist der Betätigungsarm 32 einen zweiten Armteil 322 auf, der in einem zweiten Winkel 92 zum ersten Armteil 321 angeordnet ist.
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In diesem zweiten Armteil 322 ist eine Durchführung 34 vorgesehen, durch die ein elektrischer Leiter 4 in einer Einführrichtung/Einsteckrichtung 61 in den Anschlussraum 16 des Federkäfigs 1 einschiebbar ist.
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Im Anschlussraum 16 wird er im Bereich einer Klemmstelle gegen eine Stromschiene 5 oder direkt gegen den Federkäfig gedrückt, der im letzteren Fall aus einem gut leitenden Material, insbesondere Metall, besteht.
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Am Betätigungskopf 33 ist hier bzw. vorzugsweise ein Eingriff vorgesehen, der das Betätigen des Betätigungsmittels 3 mit einem Betätigungswerkzeug (nicht gezeigt), beispielsweise einem Schraubendreher, vereinfacht.
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Der gezeigte elektrische Leiter 4 weist eine Ader 41 auf, die als Vollleiter ausgebildet ist. Außerdem weist er eine Ummantelung 42 auf.
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Die Erfindung eignet sich aber auch für elektrische Leiter 4, die als Litzenleiter ausgebildet sind. Werden Volleiter verwendet bzw. kontaktiert, kann mit ihnen selbst die Klemmstelle geöffnet werden.
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In 1(c) ist die Anordnung der Klemmfeder 2 und des Betätigungsmittels 3 schematisch gezeigt.
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Sichtbar ist, dass die etwa lotrechte Anordnung des ersten Armteils 321 zum Klemmfederarm 22 sowie der zweite Winkel 92 zwischen dem ersten Armteil 321 und zweiten Armteil 322 die Einstellung eines Winkels (nicht gezeigt) zwischen der Betätigungsrichtung 7 des Betätigungsmittels 3 und der Einschieberichtung 61 des elektrischen Leiters 4 in die Federkraftklemme 1 ermöglicht.
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Der Winkel zwischen der Einschieberichtung 61 und dem Armteil 321 ist hier kleiner als ein rechter Winkel. Vorteilhaft liegt dieser Winkel zwischen 50° und 60°, hier bei 55°.
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Weiterhin ermöglicht der zweite Winkel 92 zwischen dem ersten und zweiten Armteil 321, 322, dass die Federkraftklemme 1 so baubar ist, dass die Anlagefläche 31 beim Betätigen auf etwa der halben Länge L des Klemmfederarms 22 angreift.
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Die 2 zeigt den elektrischen Leiter 4 beim Einschieben in die Federkraftklemme 10, den in der Federkraftklemme 10 verklemmten elektrischen Leiter 4, sowie den elektrischen Leiter 4 beim Entnehmen aus der Federkraftklemme 10.
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Gegenüber der 1 ist in der 2 am Federkäfig 1 zudem eine Stromschiene 5 angeordnet.
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Die Stromschiene 5 ist einstückig gebildet und weist eine Grundfläche 51 und eine Kontaktzunge 52 auf, sowie hier zwei Kontaktfüße 53. Die Grundfläche 51 erstreckt sich etwa parallel der Unterwand 14 des Federkäfigs 1, während die Kontaktzunge 52 quer zur Grundfläche 51 vorgesehen ist, und im Anschlussraum 16 an der der Klemmfeder 2 gegenüber liegenden Seitenwand 12 des Klemmkäfigs 1 angeordnet ist.
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2(a) zeigt das Einschieben des elektrischen Leiters 4 in die Federkraftklemme 10. Die Klemmfeder 2 befindet sich dabei zunächst im Grundzustand G. Das Einschieben erfolgt in eine Einschieberichtung 61.
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Dabei wird der elektrische Leiter 4 durch die Durchführung 34 des Betätigungsmittels 3 geführt. Die Durchführung 34 liegt in Steckrichtung vor bzw. oberhalb des Klemmfederarms 2.
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Ist der Leiterdurchmesser entsprechend bzw. sehr klein, kann er durch die Durchführung 34 hindurch geführt werden und direkt auf den Klemmfederarm 22 einwirken, wobei er den Klemmfederarm herunterdrückt, wodurch sich die Klemmstelle öffnet.
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Dabei wird der Klemmfederarm 22 gegen seine Rückstellkraft in die Schwenkrichtung 63 verschwenkt, bis er zwischen einem offenen Ende 221 (s. 1(b)) des Klemmfederarms 22 und der Kontaktzunge 52 angeordnet ist. Aufgrund der Rückstellkraft der Klemmfeder 2 wird der elektrische Leiter 4 in diesem Klemmzustand K gegen die Schwenkrichtung 63 zwischen dem Klemmfederarm 22 und der Kontaktzunge 52 verklemmt. Dabei liegt er an der Kontaktzunge 52 an und kontaktiert diese elektrisch.
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Ist der Durchmesser des Leiters 34 dagegen so groß, dass er nicht direkt durch die Durchführung 34 führbar ist, trifft der Leiter 4 zunächst beim Einschieben auf eine winklig in einem Winkel β zur Leitereinführrichtung 61 ausgerichtete Fläche 35 der Durchführung 34 auf, über welche der Leiter 4 dann „indirekt“ auf den Klemmfederarm 22 drückt, wodurch dieser herunter gedrückt wird, wodurch sich die Klemmstelle öffnet, so dass der Leiter 4 weiter in die Klemmstelle führbar ist. Dabei wird das Betätigungsmittel 3 vom Leiter 4 mit bewegt. Diese Funktionalität ist besonders vorteilhaft. Die Durchführung 34 ist vorzugsweise umfangsgeschlossen, so dass sie besonders stabil ist. Dies ist aber nicht zwingend. Der Steg 30 begrenzt sie an der vom Betätigungskopf 33 abgewandten liegenden Seite des Betätigungsmittels 3.
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2(a) zeigt den in der Federkraftklemme 10 verklemmten elektrischen Leiter 4. Die Klemmfeder 2 befindet sich dabei im Klemmzustand K. Der Winkel β liegt vorzugsweise – aber nicht zwingend – zwischen 15 und 50°. Hie r liegt er bei 32°.
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Analoges gilt für den Winkel α zwischen der Anlagefläche 31 des Steges zum Klemmfederarm 22 hin und der Einsteckrichtung 61. Vorzugsweise soll dieser Winkel dem Neigungswinkel des Klemmfederarmes 22 zur Einführrichtung des Leiters (61) entsprechen. Es kann also auch vorteilhaft gelten: α = β. Dann ist der entsprechende Steg 30 an der Durchführung 34 mit den beiden Flächen 31 und 35 ein Flachsteg.
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Auch zum Entnehmen des elektrischen Leiters 4 aus der Federkraftklemme 10 ist das Betätigungsmittel 3 vorgesehen. 2(c) zeigt das Entnehmen beim Betätigen des Betätigungsmittels 3. Die Klemmfeder 2 ist dabei gegen ihre Rückstellkraft in die Schwenkrichtung 63 verschwenkt und befindet sich daher im Lösezustand Ö. Sichtbar ist, dass das Verschwenken durch einen Anschlag 15 des Federkäfigs 1, der in den Anschlussraum 16 hineinragt, begrenzt ist.
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Im Lösezustand Ö liegt das offene Ende 221 des Klemmfederarms 22 nicht mehr am elektrischen Leiter 4 an, so dass dieser der Federkraftklemme 10 in eine Entnahmerichtung 62 gegen die Einschieberichtung 61 entnehmbar ist.
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3 zeigt einen Innenraum 81 eines Gehäuses 8 der Federkraftklemme 1. Im Innenraum 81 sind der Federkäfig 1, die Klemmfeder 2, die Stromschiene 5 und das Betätigungsmittel 3 der 2 angeordnet.
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Zum Einführen des elektrischen Leiters 4 ist eine Einführöffnung 82 vorgesehen. Zudem weist das Gehäuse 8 einen Führungskanal 83 für das Betätigungsmittel 3 auf. Weiterhin ist an der Einführöffnung 82 eine Zunge 84 angeordnet, die ein Verschieben des Betätigungsmittels 3 begrenzt, so dass die Durchführung 34 im Grundzustand G der Klemmfeder 2 unterhalb der Einführöffnung 82 angeordnet ist. Dadurch wird der elektrische Leiter 4 beim Einschieben in die Federkraftklemme 10 automatisch durch die Durchführung 34 geführt.
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Die Klemmfeder 2 weist überall etwa dieselbe Breite B (s. 2(a)) auf. Diese Breite B ist daher für die Bautiefe T der Federkraftklemme 10 maßgeblich.
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Wie ferner zu erkennen, weist die Stromschiene 5 an ihrem freien Ende die Kontaktzunge 52 auf, die an einer Seitenwand des Federkäfigs 1 angeordnet, wobei die Kontaktzunge 52 und/oder die Seitenwand des Federkäfigs in die Durchführung 34 hinein ragen. Vorzugsweise sind dabei die Baubreite der Kontaktzunge 52 und der Seitenwand des Federkäfigs 1, jeweils in dem Bereich, der in die Durchführung 34 hinein oder durch diese hindurch ragt, kleiner als jeweils unterhalb der Durchführung 34 liegt. Die Durchführung 34 kann derart gut an der Kontaktzunge 52 gleiten und das Betätigungselement bzw. -mittel 3 in diesem Bereich mit führen. Vorzugsweise weist die Durchführung dazu zwei parallele zueinander ausgerichtete Stege 36, 37 auf, welche durch den Steg 30 einerseits und durch den übrigen Betätigungsarm 32 andererseits miteinander verbunden sind.
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Wie zu erkennen, ragt die Klemmfeder 2 vorzugsweise mit ihrer Biegung über den hier oberen Rand des Klemmkäfigs bzw. Federkäfigs 1 hinaus, so dass dieser in Einsteckrichtung relativ kurz ausgestaltet werden kann.
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Sichtbar ist zudem, dass eine Betätigungshöhe H des Betätigungskopfes 33 durch Anpassen des ersten und/oder zweiten Winkels 91, 92 anpassbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Federkäfig
- 11
- Rückwand
- 12, 13
- Seitenwände
- 14
- Unterwand
- 15
- Anschlag
- 16
- Anschlussraum
- 2
- Klemmfeder
- 20
- Schwenkachse
- 21
- Befestigungsfederarm
- 22
- Klemmfederarm
- G
- Grundzustand der Klemmfeder
- K
- Klemmzustand der Klemmfeder
- Ö
- Lösezustand der Klemmfeder
- 3
- Betätigungsmittel
- 30
- Steg
- 31
- Anlagefläche
- 32
- Betätigungsarm
- 321
- Erster Armteil
- 322
- Zweiter Armteil
- 33
- Betätigungskopf
- 331
- Eingriff
- 34
- Durchgriff
- 35
- Fläche
- 36, 37
- Steg
- 4
- Elektrischer Leiter
- 41
- Ader
- 42
- Ummantelung
- 5
- Stromschiene
- 51
- Grundfläche
- 52
- Kontaktzunge
- 53
- Kontaktfüße
- 61
- Einsteckrichtung
- 62
- Entnahmerichtung
- 64
- Schwenkrichtung
- 7
- Betätigungsrichtung
- 8
- Gehäuse
- 81
- Innenraum
- 82
- Einstecköffnung
- 83
- Führungskanal
- 84
- Zunge
- 91
- Erster Winkel
- 92
- Zweiter Winkel
- 93
- Dritter Winkel
- 10
- Federkraftklemme
- T
- Bautiefe der Federkraftklemme
- H
- Betätigungshöhe
- L
- Länge der Klemmfeder
- α
- Winkel
- β
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010025930 A1 [0003]
- WO 2010/049197 A1 [0004]
