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Die vorliegende Erfindung betrifft
einen bistabilen Verbinder zum Anschluss wenigstens eines Leiters
an ein mit diesem Verbinder ausgerüstetes elektrisches Gerät. Wie der
Name sagt, kann dieser Verbinder zwei stabile Zustände einnehmen,
die der Klemmung bzw. der Lösung
der Klemmung des oder der Leiter entsprechen. Der Zustandsunterschied wird
tatsächlich
durch eine an Steuermitteln des Verbinders vorgenommene Einwirkung
mit drehendem Verlauf entsprechend einem Weg, der einer halben Umdrehung
nahe kommt, erreicht.
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Die Tatsache, dass die Position oder
der Zustand durch Ausüben
einer halben Umdrehung, im Allgemeinen mittels eines Werkzeugs und
unterschiedslos in der einen oder in der anderen Richtung, verändert werden
kann, verleiht dem Verbinder der Erfindung eine gute Handlichkeit
und verbessert die Ergonomie dieses Typs eines bistabilen Verbinders wesentlich.
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Tatsächlich sind bistabile Verbinder,
die die Verbindung von Leitern mit elektrischen Geräten ermöglichen,
insbesondere im Bereich des Starkstroms bereits bekannt (siehe Dokument
US 4 416 500 , das dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 entspricht). So beschreibt beispielsweise das Dokument DE-198
17 924 einen Verbindungsanschluss, der durch eine Schraubenspindel
gesteuert wird, die sich zur Befestigung bzw. Freigabe der Leiter
zwischen zwei Positionen drehen kann. Genauer, dieser Anschluss
ist in Form einer Art von Bügel
konfiguriert und ermöglicht
die Befestigung eines Leiters zwischen einer Schiene, die in Steckrichtung
des Leiters verläuft,
und einem inneren Rücken
des Bügels,
dessen obere, horizontale Platte zudem mit dem Ende einer Rückstellfeder,
deren anderes Ende an der Schiene anliegt, zusammenwirkt.
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Die Schraubenspindel setzt die durch
ein Werkzeug vermittelte Drehbewegung in einen axialen Hub um, der
das Öffnen
oder das Schließen
des Verbindungsanschlusses ermöglicht.
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Der Positionsunterschied zwischen
der geöffneten
und der geschlossenen Position, die beide stabil sind, entspricht
im vorliegenden Fall einer vollständigen Umdrehung der Schraubenspindel.
Es ist anzumerken, dass bei dieser Konfiguration die Stabilität in der
Position, die dem Schließen
des Anschlusses entspricht, durch die Rückstellkraft der Feder erreicht
wird. In der anderen Position, die im Gegensatz dazu dem Zusammendrücken der
Feder entspricht, ermöglicht
ein Mitnehmer bei zusammengedrückter Feder
das Halten der Schraubenspindel in der unteren Position. Das Öffnen des
Anschlusses wird folglich durch eine doppelte Einwirkung erreicht,
nämlich eine
erste rotatorische Einwirkung mittels eines Werkzeugs, die durch
eine zweite Einwirkung abgeschlossen wird, die darauf abzielt, die
Schraubenspindel mittels des Mitnehmers in der unteren Position
zu blockieren. Im Gegensatz dazu hat die Freigabe des Mitnehmers
das Heben der Schraubenspindel unter der Wirkung der Rückstellkraft
der Feder zur Folge.
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Der Anschlussverbinder der Erfindung
führt dazu,
die oben angeführte
Funktionsweise wesentlich zu vereinfachen, da nur ein einziger Vorgang
erforderlich ist, um den Zustand des Anschlusses zu verändern, und
zwar eine Drehung um eine halbe Umdrehung und unabhängig von
dem der Drehung verliehenen Richtungssinn. Die Umkehrbarkeit des Drehsinns
stellt im Übrigen
einen weiteren Unterschied gegenüber
der oben genannten Vorrichtung aus der deutschen Patentanmeldung
DE-198 17 924 dar. Bei der in jenem Dokument beschriebenen Konfiguration
erzwingt das Vorhandensein des Außengewindes, mit dem die Drehspindel
versehen ist, zugleich den Drehsinn für das Schließen und
für das Öffnen des
Kontakts.
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Der bistabile Anschlussverbinder
der Erfindung, der insbesondere einen Käfig zur Aufnahme wenigstens
eines Leiters und eine Platte, die einen leitenden Anschluss bildet,
der einer relativen Verlagerung unterworfen werden kann, um die
Verbindung des oder der Leiter durch Ausüben einer Klemmung zwischen
einer Wand des Käfigs
und dem Anschluss zu ermöglichen,
umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass er Mittel zum Zurückstellen
des Anschlusses in einen Kontakt mit der Wand des Käfigs sowie Mittel
zum Steuern der Position des Anschlusses zwischen zwei stabilen
Positionen, einer ersten stabilen Position zum Klemmen des oder
der Leiter in Kontakt mit der Wand und eine zweite stabile Position
zum Lösen
der Klemmung des oder der Leiter in einen Abstand hiervon umfasst,
wobei die Positionsdifferenz durch eine schraubenlinienförmige Bewegung
der Steuermittel in der Größenordnung
einer halben Ganghöhe
erhalten wird.
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Derjenige Abschnitt des Verbinders,
der den eigentlichen Kontakt herstellt, ist von herkömmlicher Machart,
wobei Käfig
und Anschluss zu einer translatorischen Relativbewegung angetrieben
werden, die die Klemmung/Lösung
der Klemmung des Leiters in dem Verbinder ermöglichen.
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Genauer ist der Käfig durch einen Rahmen mit
Umfangswänden
definiert, in denen zwei gegenüberliegende
Fenster ausgebildet sind, in die eine Platte eingepasst ist, die
einen zu zwei gegenüberliegenden
Wänden
des Rahmens parallelen Verlauf hat und den eigentlichen Anschluss
bildet, wobei die Platte und der Käfig zu einer Relativbewegung
in einer Richtung parallel zu den beiden anderen Seiten des Rahmens
angetrieben werden.
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Außerdem bestehen die Rückstellmittel
aus einer Feder, die zwischen der Platte und einer der Wände, die
zu ihr parallel ist, angeordnet ist.
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Dieser mechanische Aufbau, der in
seiner Konzeption ziemlich herkömmlich
ist, ist jedoch im Rahmen der Erfindung wesentlich, da er in engem Zusammenhang
mit den Steuermitteln für
die Positionsänderung
des Verbinders steht, deren Definition er ferner ermöglicht.
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Somit sind diese Mittel zum Steuern
der Klemmung/Lösung
der Klemmung durch einen Mechanismus gebildet, der eine durch ein
Werkzeug auf einen Betätigungskopf
dieser Mittel ausgeprägte schraubenlinienförmige Bewegung
in eine auf den Käfig
rückwirkende
translatorische Bewegung transformiert.
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Gerade die Forderung nach einer translatorischen
Bewegung verbunden mit der Notwendigkeit der Klemmung des oder der
Leiter zieht den Rückgriff auf
eine herkömmliche
Konfiguration mit Käfig,
Anschluss und Feder nach sich.
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Tatsächlich umfasst der Steuermechanismus genauer
ein zentrales Organ, das in Bezug auf zwei Endelemente, mit denen
dieses zentrale Organ verbunden ist, rotatorisch beweglich ist,
wobei die Verlagerung des Organs um eine halbe Ganghöhe der Schraubenlinie
eine axiale Ausdehnung des Mechanismus ermöglicht, der über eines
der Endteile mit der Wand des Käfigs,
an der die Rückstellmittel
anliegen, verbunden ist, wobei der Betätigungskopf auf Höhe des anderen
Endelements zugänglich
ist.
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Damit die Ausdehnung in einer Richtung
und in einem bestimmten Richtungssinn stattfindet, muss dass andere
Endteil in Bezug auf ein Bezugssystem selbstverständlich fest
sein.
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In diesem Stadium besteht das wichtige
Konzept in der axialen Ausdehnung, wobei die Ausdehnung verwendet
wird, um die Relativbewegung zwischen dem Käfig und dem Klemmanschluss
zu verwirklichen. Dies ist der Grund, weshalb eines der Endteile
des Mechanismus, das dem Organ entspricht, dem eine translatorische
Bewegung aufgeprägt
wird, mit dem Käfig
verbunden sein muss.
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Gemäß einer noch genaueren Konfiguration umfasst
der Mechanismus einen zentralen Drehzapfen, der in eine ebenfalls
zylindrische Hülse
eingeschoben ist, die durch zwei gleiche und parallele Unterteilungen
in drei Teile unterteilt ist, die jeweils die Form von zwei schraubenlinienförmigen,
verbundenen Abschnitten, die zwei aufeinander folgenden halben Ganghöhen der
Schraubenlinie entsprechen, die auf derselben Höhe angeordnet sind und durch
abgerundete Abschnitte verbunden sind, annehmen, wobei der mittlere
Teil der Hülse
zudem mit dem zentralen Drehzapfen fest verbunden ist.
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Wenn dem Betätigungskopf, mit dem das Ende
des zentralen Drehzapfens versehen ist, eine schraubenlinienförmige Bewegung
aufgeprägt
wird, gleitet der mittlere Teil der Hülse, die mit ihm verbunden
ist, mittels ihrer schraubenlinienförmigen Flächen, die durch die Unterteilungen
entstanden sind, auf den entsprechenden Flächen der beiden Endteile der
Hülse,
bis nach einer halben Umdrehung eine maximale axiale Ausdehnung
erreicht ist, die gleich einer Ganghöhe der Schraubenlinie ist.
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Damit diese Ausdehnung stattfindet,
muss selbstverständlich
einer der beiden Endteile fest sein, während der andere in der Drehung
blockiert ist. Dieser Punkt wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das
Einsetzen eines solchen Verbinders in eine bestimmte Einrichtung
näher untersucht.
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Gemäß einer möglichen Konfiguration sind der
obere bzw. der untere Endabschnitt von zwei Flächen, die sich aus den Unterteilungen
ergeben, die den mit dem zentralen Drehzapfen verbundenen mittleren
Teil der Hülse
begrenzen, mit einer abgerundeten Aussparung versehen.
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Durch dieses geometrische Merkmal
kann der Gesamtheit tatsächlich
die in der ausgedehnten Phase erforderliche Stabilität verliehen
werden. In der zurückgezogenen
Phase sind die Schraubenflächen,
die die drei Teile der Hülse
begrenzen, natürlich
miteinander in Kontakt, was der zurückgezogenen Konfiguration eine
große
Stabilität
verleiht. In der ausgedehnten Phase wäre nach der Drehung des zentralen
Drehzapfens und folglich des mittleren Teils der Hülse der
Kontakt zwischen den Schraubenflächen,
die die drei Teile begrenzen, bei Fehlen solcher Aussparungen linienförmig. Diese
ermöglichen jedoch
das Verwirklichen einer Verkeilung in der gespreizten Phase.
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Vorzugsweise sind die Mittel zum
Steuern der Klemmung/Lösung
der Klemmung der Leiter und die Rückstellmittel koaxial angeordnet,
wobei der Anschluss und die Wände
des Käfigs,
die zu dem Anschluss parallel sind, zu der Achse senkrecht und auf diese
zentriert sind.
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Bistabile Verbinder wie die oben
beschriebenen können
selbstverständlich
bei einer großen
Anzahl elektrischer Geräte
und gemäß der Erfindung insbesondere
bei modularen elektrischen Geräten des
Typs Schaltautomat oder dergleichen eingesetzt werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
folglich auch ein modulares Gerät,
das mit einem bistabilen Anschlussverbinder, wie er oben angeführt worden ist,
versehen ist und dadurch gekennzeichnet ist, dass der Klemm-/Klemmlösungsanschluss
in Bezug auf das Gehäuse
des Geräts
fest ist, wobei an dem Gehäuse
außerdem
die Steuermittel befestigt sind, wobei der Käfig zu einer translatorischen
Bewegung angetrieben wird, die durch einen Aufnahmesitz, der für den Verbinder
in dem Gehäuse
ausgebildet ist, und durch den Anschluss geführt wird, wobei die Seitenwand
des Gehäuses,
die eine der Wände
des Aufnahmesitzes bildet, mit einer Öffnung versehen ist, deren
zur Längsachse
der Wand parallele Abmessung etwa gleich dem Abstand ist, der den
Anschluss in der Klemmlösungsstellung
des Leiters oder der Leiter von der Wand des Käfigs trennt.
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Die Befestigung der Steuermittel
an dem Gehäuse
des Geräts
impliziert selbstverständlich
nicht deren Unbeweglichkeit in Bezug auf das Gehäuse. Tatsächlich zielt diese Befestigung
darauf ab, ein Bezugssystem für
die axiale Ausdehnungsbewegung zu erhalten, die dem Käfig eine
translatorische Verlagerung aufprägt, und betrifft nicht die
Teile, die gespreizt werden können.
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Das modulare Gerät weist ferner in seiner für den Benutzer
zugänglichen
Vorderseite eine Öffnung auf,
die den Zugang zu den Mitteln für
die Steuerung der relativen Position des Käfigs und des Anschlusses ermöglicht.
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Genauer, wenn die Steuermittel die
Form des zentralen Drehzapfens annehmen, der von einer dreiteiligen
Hülse umgeben
ist, ist der Betätigungskopf
des Drehzapfens über
die Öffnung
zugänglich.
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Unter dieser Annahme ist das nicht
mit dem Käfig
verbundene Endteil des Steuermechanismus am Gehäuse des Geräts befestigt.
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Die Erfindung wird nun näher beschrieben, wobei
Bezug genommen wird auf die beigefügten Figuren, unter denen:
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1 eine
aufgeschnittene Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Anschlusses
in der geschlossenen Position ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht desselben Anschlusses ist, der sich wiederum
in der geschlossenen Position befindet;
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3 eine
aufgeschnittene Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Anschlusses
in der geöffneten
Position ist;
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4 den
geöffneten
Anschluss von 3 in einer
Perspektive zeigt;
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5 ein
modulares elektrisches Gerät zeigt,
das mit einem erfindungsgemäßen Anschluss versehen
ist, wobei sich der Anschluss in der geschlossenen Position befindet;
und
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6 der
vorhergehenden Figur gleichwertig ist, wobei der Anschluss jedoch
in der geschlossenen Position gezeigt ist.
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In 1 sind
die Verbindungsorgane aus einem Käfig (1), einer Platte
(2), die den leitenden Anschluss des mit dem Verbinder
der Erfindung versehenen elektrischen Geräts bildet, und einer Feder
(3) zusammengesetzt, wobei die Letztere die Platte oder den
Anschluss (2) gegen die untere Wand des Käfigs (1)
belastet. Die Platte (2) ist durch einen vertikalen Abschnitt
(4) verlängert,
der dazu vorgesehen ist, in dem Gehäuse des mit dem Anschluss der
Erfindung versehenen elektrischen Geräts befestigt zu werden. Die
obere Wand des Käfigs
(1) ist mit einer Nase (S) versehen, die die Zentrierung
und den Halt der Feder (3) ermöglicht.
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Die untere Wand ist ebenso wie das
freie Ende (7) des Anschlusses (2) mit abgerundeten
Rippen (6) versehen, die vor allem die Aufgabe haben, die
Führung
und die Klemmung in der Verriegelungsphase zu unterstützen.
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Die Steuermittel erscheinen im oberen
Teil des Käfigs
(1) auf. Der in den 1 und 2 sichtbare Teil ist aus
einer Hülse
(8) gebildet, die in drei Teile (8a, 8b, 8c),
einen oberen, mittleren bzw. einen unteren Teil, unterteilt ist.
Die Unterteilung zur Trennung dieser Teile ist gemäß einer
Kurve ausgeführt,
die eigentlich die Verbindung von zwei Schraubenlinienabschnitten
ist, die jeweils eine Ganghöhe
repräsentieren,
wobei diese Abschnitte auf dieselbe Höhe gesetzt sind. Die Kontaktfläche, die
sich aus dieser Unterteilung ergibt, nimmt die Form einer Schraubenfläche an,
die ein relatives Gleiten der verschiedenen Teile ermöglicht,
wie im Folgenden noch näher
gezeigt wird. Eine in dem oberen Ende des Teils (8b) ausgebildete
Aussparung (10) sorgt für
die Stabilität in
der gespreizten Position, wie im Folgenden noch näher erläutert wird.
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In 2 erscheint
der obere Teil des Abschnitts (8a) hohl, was hervorhebt,
dass die Hülse
(8) ein Hohlzylinder ist, wobei die obere Öffnung (9)
einen Zugang zu dem Betätigungskopf
ermöglicht.
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Die 3 und 4 zeigen den Verbinder der Erfindung
in der geöffneten
Position, wobei die Einführungsrichtung
der Leiter durch den Pfeil, der links in 3 erscheint, angedeutet ist. Die Steuermittel sind
hier in einem ausgedehnten Zustand und führen zu der Öffnung des
Anschlusses. Die drei Teile (8a, 8b, 8c)
der Hülse
(8), die mittels eines Werkzeugs, das am Betätigungskopf
(11) des zentralen Drehzapfens (12), der mit dem
mittleren Teil (8b) verbunden ist, angesetzt worden ist,
eine relative Drehung in der Größenordnung
von 180° erfahren
haben, sind voneinander getrennt. Das Gleiten der Schraubenflächen um
eine halbe Umdrehung führt
zu einer Übereinstimmung
der oberen bzw. unteren Enden der mittleren Teile (8c, 8b, 8a).
Die Stabilität
ist vor allem durch das Vorhandensein der Aussparung (10') sichergestellt,
die in dem unteren Ende des Teils (8b) ausgebildet ist
und die Endzone des Teils (8c) aufnimmt. Unter der Annahme,
dass der Endteil (8a) fest ist, führt die Ausdehnung der Hülse (8)
zu einem Zurückstoßen des
Teils (8b) und des Teils (8c) um einen Abstand
nach unten, der gleich einer Ganghöhe der Schraubenlinie ist.
Diese Verlagerung wirkt auf den Käfig (1) zurück, der
mit dem Teil (8c) verbunden ist. Da der Anschluss (2)
zudem in Bezug auf dasselbe Bezugssystem wie der Teil (8a)
fest ist, wird die Feder (3) zwischen ihm und der oberen
Wand des Käfigs
(1) zusammengedrückt.
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Um den bistabilen Anschluss der Erfindung beispielsweise
in einem modularen elektrischen Gerät, wie es in den 5 und 6 gezeigt ist, zu verwenden, ist es selbstverständlich wichtig,
den Endteil (8a) in Bezug auf das Gehäuse (B) des Geräts zu fixieren und
eine translatorische Führung
des Käfigs
(1) und auch der Teile (8a, 8c) zuzulassen.
Der Aufnahmesitz (L) des Käfigs
(1), der sich im oberen Teil bis zur Vorderseite (F) des
modularen Produkts erstreckt, ist so gestaltet, das eine solche
Führung
möglich
ist.
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Selbstverständlich muss das Gehäuse (B) eine Öffnung aufweisen,
die sich in der (nicht gezeigten) Vorderseite (F) befindet, um den
Zugang zu dem Betätigungskopf
(11) des Drehzapfens (12) zu ermöglichen.
Diese Öffnung
muss mit der Öffnung
(9), die in dem oberen Teil (8a) der Hülse (8)
erscheint, korrespondieren.
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Das Gehäuse muss in seiner Seitenfläche (A)
eine Öffnung
(13) aufweisen, die gegenüber dem zwischen dem Anschluss
(2) und der unteren Wand des Käfigs (1) ausgebildeten
Volumen angeordnet ist, wenn der Verbinder geöffnet ist. Die Höhe dieser Öffnung ist
so vorgesehen, dass dann, wenn der Verbinder geschlossen ist, wie
in 5 gezeigt ist, sich die
untere Wand des Käfigs
(1) auf Höhe
des oberen Rands der Öffnung
(13) befindet.
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Die Funktionsweise ist folgende:
Wenn ein Benutzer mittels eines Werkzeugs eine schraubenlinienförmige Bewegung
auf den zentralen Drehzapfen (12) ausübt, erfolgt durch das Gleiten
der Schraubenflächen,
die die Teile (8a, 8b, 8c) trennen, eine Ausdehnung
der Hülse
(8). Diese Ausdehnung bewirkt die Verlagerung des in dem
Aufnahmesitz (L) translatorisch geführten Käfigs (1) nach unten
und das Öffnen
des Verbinders durch Herstellen eines freien Volumens zwischen dem
in Bezug auf das Gehäuse
(B) festen Anschluss (2) und der unteren Wand des Käfigs (1).
Es ist dann möglich, über die
in der Seitenfläche
(A) des Gehäuses
(B) ausgebildete Öffnung
(13) einen Leiter einzuführen. Diese Öffnungsposition
ist stabil, da das untere abgerundete Ende des Teils (8a)
in die Aussparung (10) des Teils (8b) einpasst
ist, während
das obere abgerundete Ende des Teils (8c) in die in dem
unteren Ende des mittleren Teils (8b) ausgebildete Aussparung
(10') einpasst
ist.
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Das Ausführen einer zusätzlichen
halben Umdrehung, ganz gleich in welchem Richtungssinn, führt zu einem
erneuten Schließen
des Verbinders durch Zusammenziehen der Hülse (8). Diese Position
ist ebenfalls stabil, da die schraubenlinienförmigen Flächen, die die Teile (8a, 8b, 8c)
der Hülse
(8) begrenzen, miteinander in Kontakt sind.
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Die obige Beschreibung stellt selbstverständlich nur
ein Beispiel der Erfindung dar, das diese nicht einschränkt. Die
Erfindung umfasst im Gegenteil alle möglichen Varianten hinsichtlich
der Konfiguration und der Form, die im Bereich des Wissens des Fachmanns
liegen.