[0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Federklemme zum Kontaktieren von wenigstens
zwei elektrischen Leitern. Die Federklemme weist dazu wenigstens eine Feder und ein
Stromführungselement mit zwei Seitenwänden auf, sodass in die Federklemme ein zu kontaktierender
elektrischer Leiter zwischen jeweils ein Federende und eine Seitenwand einschiebbar
ist.
[0002] Elektrische Federklemmen, bei denen ein elektrischer Leiter mittels einer Feder geklemmt
wird, sind aus dem Stand der Technik bekannt.
[0003] Beispielsweise zeigt die
US 2,988,726 eine in einem Topf eingefasste und von einer verstellbaren Schraube gehaltene Feder.
Zu kontaktierende elektrische Leiter werden zwischen einem gebogenen Abschnitt der
Feder und der Außenwand des Topfes hineingeschoben und durch den damit verstärkten
Federdruck festgeklemmt.
[0004] Erfindungsgemäß wird eine Verbindungsklemme zur elektrischen Verbindung von wenigstens
zwei elektrischen Leitern bereitgestellt, die wenigstens ein Stromführungselement,
eine im Wesentlichen W-förmige Feder und eine Federaufnahme umfasst. Das Stromführungselement
weist wenigstens zwei Seitenwände auf, die auf ihren einander zugewandten Innenseiten
jeweils wenigstens eine elektrische Kontaktfläche aufweisen. Die Form der Feder ist
so gewählt, dass die äußeren Schenkel der Feder über jeweils eine Schulter mit einer
zwischen den Schenkeln angeordneten Schleife der Feder verbunden sind. Dabei umfasst
die Federaufnahme drei Widerlager, wobei ein Widerlager in die Schleife und jeweils
ein Widerlager in jeweils eine Schulter der Feder eingreift. Außerdem ist die Feder
zwischen den Seitenwänden und sind die Schenkel schräg zu der jeweils benachbarten
Seitenwand angeordnet. Außerdem sind die Federenden als Zugsicherungskante ausgebildet.
So ist ein elektrischer Leiter zwischen einem Federende und einer Seitenwand einführbar
und wird durch die Federkraft an die Kontaktfläche gepresst.
[0005] Die erfindungsgemäße Verbindungsklemme ermöglicht so eine relativ einfache Montage
und einen sicheren Halt von zu kontaktierenden elektrischen Leitern. Außerdem ist
ein einfaches und voneinander unabhängiges Lösen von kontaktierten elektrischen Leitern
möglich.
[0006] Bevor eine konkrete Ausführungsform der Verbindungsklemme anhand der Figuren detailliert
beschrieben wird, werden zunächst einige allgemeine Betrachtungen vorangestellt.
[0007] Federklemmen ermöglichen im Gegensatz zu Schraubklemmen in der Regel ein recht einfaches
Einsetzen der zu kontaktierenden elektrischen Leiter und erlauben daher eine komfortable
und schnelle Montage. Bei Steck-Federklemmen, d.h. Federklemmen für das Einsetzen
von Leitern ohne weitere Hilfswerkzeuge, ist allerdings die Klemmkraft aufgrund der
begrenzten Federkraft der Federn für eine werkzeuglose Montage regelmäßig limitiert.
Für gute Eigenschaften des elektrischen Kontakts zwischen anzuschließenden elektrischen
Leitern und der Klemme ist jedoch ein ausreichender Klemmdruck notwendig. Bei höherer
Federkraft ist jedoch (abhängig von der Beschaffenheit der Leiteradern) zum Öffnen
der Feder für das Einsetzen des Leiters meist wieder der Einsatz eines Hilfswerkzeugs
nötig (was jedoch regelmäßig immer noch weniger aufwendig als das Anschließen einer
Schraubklemme ist). Das Spannen von Federn mittels Hilfswerkzeugen benötigt wiederum
Platz an der Klemme. In diesem Spannungsfeld der verschiedenen konkurrierenden Einflussfaktoren
(Klemmdruck, einfache und schnelle Montage, Platzbedarf) schlägt die vorliegende Erfindung
eine verbesserte Lösung vor.
[0008] Die erfindungsgemäße Verbindungsklemme ist als eine Federklemme für die elektrische
Kontaktierung von wenigstens zwei elektrischen Leitern ausgestaltet. Sie umfasst hierzu
wenigstens ein Stromführungselement, eine im Wesentliche W-förmige Feder und eine
Federaufnahme.
[0009] Das Stromführungselement weist wenigstens zwei Seitenwände auf, die auf ihren einander
zugewandten Innenseiten jeweils wenigstens eine elektrische Kontaktfläche aufweisen.
Dabei ist das Stromführungselement nicht-federnd und aus einem elektrisch leitenden
Material wie beispielsweise Kupfer gefertigt und stellt so über die Kontaktflächen
die elektrische Verbindung zwischen den anzuschließenden Leitern sicher. Auch außerhalb
der Kontaktflächen kann das Stromführungselement elektrisch unisoliert ausgebildet
sein, beispielsweise ist es einstückig aus Metall hergestellt.
[0010] Charakteristisch für die Verbindungsklemme ist auch der Aufbau von Feder und Federaufnahme.
Die im Wesentlichen W-förmige Feder besitzt beidseitig angeordnete äußere Schenkel,
die über jeweils eine Schulter mit einer zwischen den Schenkeln angeordneten Schleife
der Feder verbunden sind. Dabei wird die Feder von der Federaufnahme mit zumindest
drei Widerlagern geführt, indem ein Widerlager in die Schleife und jeweils ein Widerlager
in jeweils eine Schulter eingreift, sodass die Feder serpentinenartig um die Widerlager
verläuft. So lassen sich mit den äußeren Schenkeln ― im Wesentlichen unabhängig voneinander
― jeweils beidseitig der Feder Federkräfte zum Klemmen zweier elektrischer Leiter
erzeugen.
[0011] Zum Klemmen der elektrischen Leiter ist die Feder in einer Projektion zwischen den
Seitenwänden und sind die Schenkel der Feder jeweils schräg zu der jeweils benachbarten
Seitenwand angeordnet. Dabei sind die Federenden als Zugsicherungskante ausgebildet.
Durch die Kante sind eingeklemmte Leiter gegen (gewaltsames) Herausziehen oder sonstige
unbeabsichtigte Lockerung gesichert. Die Zugsicherungsfunktion beruht auf dem Prinzip
der Selbstsperrung, indem sich die kantig ausgestalteten Federenden durch den Klemmdruck
aufgrund der Federkraft (zumindest geringfügig) in die Oberfläche des eingeklemmten
Leiters eingraben. Durch die Schrägstellung der Schenkel, nämlich indem der Winkel
zwischen einem eingesetzten Leiter und dem Schenkel weniger als 90° beträgt, wird
ein Herausziehen des Leiters ohne Zugentlastung der Feder ohne Zerstörung oder Beschädigung
des Leiters bzw. der Feder verhindert. Die Selbstsperrungsfunktion kann auch durch
eine (wider)hakenförmige Ausgestaltung des Federendes noch verstärkt werden. Für das
Lösen eines Leiters kann die Selbstsperrung durch Zugentlastung der Feder mittels
eines Hilfswerkzeugs aufgehoben werden.
[0012] Insgesamt ist die erfindungsgemäße Verbindungsklemme also dazu ausgelegt, einen elektrischen
Leiter festzuklemmen und elektrisch zu kontaktieren, indem er zwischen einem Federende
und einer Seitenwand eingeführt und durch die Federkraft an die Kontaktfläche gepresst
wird.
[0013] Gemäß der Erfindung lassen sich zumindest zwei elektrische Leiter mit nur einer Feder,
die insbesondere einteilig ausgebildet sein kann, kontaktieren. Bei einer Ausgestaltung
der Verbindungsklemme erstreckt sich das in der Schleife der Feder angeordnete Widerlager
der Federaufnahme im Wesentlichen über einen Innendurchmesser der Schleife, sodass
die Feder mit geringem Spiel oder in zumindest einer Richtung von einem Federende
zu dem gegenüberliegenden Federende im Wesentlichen spielfrei gelagert ist.
[0014] Bei manchen Ausgestaltungen sind die Widerlager der Federaufnahme in einem Scheitelbereich
der Schulter bzw. der Schleife angeordnet, sodass die W-förmig gekrümmte Feder im
Bereich der Scheitel der Krümmung gelagert ist. Zu kleine Biegeradien oder ein Knicken
der Feder lassen sich verhindern, indem ein Widerlager der Federaufnahme (zumindest
teilweise) einen Radius aufweist, der im Wesentlichen dem minimalen (gewünschten)
Krümmungsradius der Feder im Bereich des Widerlagers entspricht.
[0015] Bei einer speziellen Ausgestaltung weist die Feder im Scheitelbereich der Schultern
und der Schleife einen Krümmungsradius von mindestens einem Zehntel der Länge der
Schenkel auf.
[0016] Die W-Form der Feder kann bei manchen Ausgestaltungen so realisiert sein, dass die
Widerlager im Bereich der Schultern um etwa 50° bis 60° oder auch mehr als 90° umschlungen
werden. Dabei oder auch alternativ kann das Widerlager im Bereich Schleife um etwa
170° bis 190° von der Feder umschlungen werden.
[0017] Bei manchen Ausgestaltungen liegen die Federenden in einem Zustand ohne eingeführten
Leiter an den Seitenwänden an. Dabei kann die Feder eine gewisse Vorspannung aufweisen,
um eine Mindest-Federkraft zu gewährleisten.
[0018] Bei manchen Ausgestaltungen der Verbindungsklemme ist die Federkraft nach einem Einführen
und Einklemmen der elektrischen Leiter nicht mehr verstellbar. Die Verbindungsklemme
weist also keine Nachstellvorrichtungen, beispielsweise für eine Verstärkung der Federkraft
der Federn nach einem Einsetzen der Leiter auf. Vielmehr wird die für ein sicheres
Klemmen der elektrischen Leiter notwendige Federkraft allein durch Komprimierung der
Feder beim Einführen des Leiters erreicht. Hierdurch wird eine schnelle Montage (eine
Nachstellung oder Justierung des Klemmdrucks ist nicht notwendig) erreicht.
[0019] In einer speziellen Ausgestaltung ist die Feder der Verbindungsklemme hinsichtlich
der Federkraft unverstellbar in der Federaufnahme angeordnet. Demnach weist die Verbindungsklemme
kein Stellelement oder sonstige Anordnung auf, mit welchem die Federkraft der Feder,
sowohl im Rahmen der Herstellung oder Vormontage der Verbindungsklemme selbst als
auch im Zuge des Anschlusses von elektrischen Leitern im späteren Einsatz der Klemme,
verändert wird (eine Variation der Federkraft kann dennoch durch die Wahl unterschiedlicher
Arten von Federn möglich sein). Die Verbindungsklemme zeichnet sich hiermit durch
einen einfachen Aufbau mit nur wenigen, relativ einfachen Bauteilen aus.
[0020] Bei manchen Ausgestaltungen ist die Feder in Längsrichtung symmetrisch ausgebildet
und symmetrisch zu den Kontaktflächen des Stromführungselements angeordnet. Dies führt
dazu, dass die beiden Federenden grundsätzlich den gleichen Klemmdruck aufweisen und
so für den Anschluss gleichartiger Leiter, insbesondere Leiter gleichen Querschnitts,
geeignet sind. Sollen die Federaufnahmen für den Anschluss verschiedener Leiter, insbesondere
Leiter verschiedenen Querschnitts, zugeschnitten sein, so kann der hierfür nützliche
verschiedene Klemmdruck beider Federenden durch eine asymmetrische Ausbildung der
Feder und/oder asymmetrische Anordnung der Feder (bezogen auf die Seitenwände) erreicht
werden.
[0021] Bei manchen Ausgestaltungen können die Seitenwände, insbesondere die Kontaktflächen,
des Stromführungselement im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein. Eine
strenge Parallelität in dem Sinne, dass die Seitenwände über ihre vollständige Höhe
und Tiefe zueinander parallel sind, ist dabei nicht gefordert (sie können also beispielsweise
abschnittsweise, beispielsweise an ihren Längsenden, jeweils nach außen gebogen sein,
so dass sie in diesen Abschnitten nicht parallel zueinander verlaufen). Die Seitenwände
bzw. zumindest die Kontaktflächen des Stromführungselements sind jedoch zumindest
in Teilbereichen jeweils parallel zueinander. So lassen sich auch zwei zu kontaktierenden
Leiter im Wesentlichen parallel zueinander in die Verbindungsklemme einführen.
[0022] Bei manchen Ausgestaltungen können die Seitenwände des Stromführungselements eine
Auswölbung aufweisen, vorzugsweise wobei zumindest eine Kontaktfläche im Bereich der
Auswölbung angeordnet ist. Auch lässt sich ein übermäßiges Öffnen der Feder mittels
der Auswölbung als eine Anschlagfläche für das Federende verhindern.
[0023] Bei manchen Ausgestaltungen der Verbindungsklemme ist vorgesehen, die Feder mit Hilfe
eines Hilfswerkzeugs zu spannen, d.h. für das Einsetzen oder Lösen elektrischer Leiter
zu öffnen. Als Hilfswerkzeug kommt beispielsweise ein handelsüblicher Schraubendreher
oder jegliches andere geeignete, insbesondere stabähnliche, Werkzeug in Frage. Die
Verbindungsklemme ist vorzugsweise so gestaltet, dass das Hilfswerkzeug in etwa aus
der Richtung eines einzusetzenden Leiters, beispielsweise parallel zur Längsrichtung
des Leiters, einführbar ist, um durch ein Herunterdrücken eines Schenkels der Feder
einen Zwischenraum zwischen dem entsprechenden Federende und der Seitenwand, insbesondere
der Kontaktfläche, zum Einführen des Leiters zu bilden. Dementsprechend lässt sich
auch das Federende mit der Zugsicherungskante von einem zuvor eingeführten und festgeklemmten
Leiter abheben, um diesen zerstörungsfrei aus der Verbindungsklemme zu lösen. Dabei
muss mit dem Hilfswerkzeug lediglich auf die Feder selbst, nicht jedoch auf andere
Bauteile der Verbindungsklemme eingewirkt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die
Feder für das Spannen durch das Hilfswerkzeug noch weiter ausgeformt ist, beispielsweise
durch eine Kerbe, in welche mit dem Hilfswerkzeug aufgesetzt werden kann. Durch den
Zugang von (etwa) der Leiterlängsrichtung ist ein platzsparender Einsatz der Verbindungsklemme
möglich.
[0024] Für das (zerstörungsfreie) Lösen eines eingeklemmten Leiters ist aufgrund der zugsichernden
Selbstsperrung der Feder in der Regel der beschriebene Einsatz eines Hilfswerkzeugs
notwendig. Ob dies auch für das Einsetzen von Leitern gilt, hängt von der Federkraft
und der Beschaffenheit des jeweiligen Leiters ab. Bei manchen Ausgestaltungen der
Verbindungsklemme ist die Federkraft so (groß) bemessen, dass die Feder bei noch nicht
eingelegtem Leiter für das Einsetzen eines Leiters mit dem Hilfswerkzeug geöffnet
werden muss. Durch die große Federkraft wird eine noch bessere und sichere elektrische
Verbindung ermöglicht. Für die Montage der Leiter ist allerdings in diesem Falle ein
zusätzlicher Schritt notwendig.
[0025] Bei anderen Ausgestaltungen ist die Federkraft dagegen so bemessen, dass solide Leiter
ohne den Einsatz eines Hilfswerkzeugs eingesetzt werden können. Die Federkraft ist
also etwas geringer, sodass sich die Feder im Zuge des Einlegens eines solchen festen
Drahtleiters durch den Leiter selbst öffnet, indem der Leiter in Richtung der Seitenwand
eingeführt wird und hierbei so auf den dazu schräg verlaufenden Schenkel der Feder
wirkt, dass diese durch die über den Leiter übertragene Kraft gespannt wird und ein
Zwischenraum zwischen der Seitenwand, insbesondere der Kontaktfläche, und dem Federende
entsteht. Weichere Leiter, z.B. mehrdrähtige, verdrillte Litzenleiter, bieten bei
diesen Ausgestaltungen aber gegebenenfalls zu wenig Materialwiderstand, sodass der
beim Einführen dieser Leiter entstehende Druck auf die Feder ihre Federkraft nicht
überwindet. Für den Anschluss solcher weichen Mehrdraht-Leiter (welcher regelmäßig
unter Verwendung von Adernendhülsen vorgenommen wird) wird daher die Feder mit dem
Hilfswerkzeug gespannt.
[0026] Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Verbindungsklemme zudem ein Klemmengehäuse
aus isolierendem Material auf, sodass ein sicherer Einsatz der Klemme gewährleistet
ist. Für den Anschluss der elektrischen Leiter und den Zugang des Hilfswerkzeugs zu
der Feder weist das Klemmengehäuse an den entsprechenden Zugangsstellen Ausnehmungen
auf. Bei manchen Ausführungsformen umfasst das Klemmengehäuse zumindest zwei der zuvor
beschriebenen Stromführungselemente einschließlich zugehöriger Feder und Federaufnahme.
So lassen sich mit einer Verbindungsklemme zumindest vier elektrische Leiter elektrisch
verbinden, indem die zumindest zwei Stromführungselemente elektrisch leitend verbunden
sind. Bei einer besonderen Ausführungsform können die zumindest zwei Stromführungselemente
auch einteilig ausgebildet sein, beispielsweise an zwei Enden eines zusammenhängenden
Metallkörpers.
[0027] Ausführungsbeispiele der Verbindungsklemme werden anhand der folgenden Zeichnungen
beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Draufsicht einer Verbindungsklemme mit (halboffenem) Klemmengehäuse,
- Fig. 2
- die Verbindungsklemme gemäß Fig. 1 mit einem eingeführten Hilfswerkzeug,
- Fig. 3
- eine perspektivische Ansicht einer Verbindungsklemme zum Kontaktieren von vier elektrischen
Leitern,
- Fig. 4
- eine Draufsicht einer weiteren Verbindungsklemme mit (halboffenem Klemmengehäuse)
mit eingeführtem Leiter und
- Fig. 5
- eine Draufsicht einer weiteren Verbindungsklemme mit (halboffenem) Klemmengehäuse.
[0028] Die Verbindungsklemme 1 in Fig.1 ist zur elektrischen Kontaktierung von zwei elektrischen
Leitern (in der Figur nicht dargestellt) nach einem Federklemmenprinzip ausgebildet.
Die Leiter lassen sich in Ausnehmungen 2 eines Klemmengehäuses 3 der Verbindungsklemme
1 (in der Fig. 1 in etwa vertikaler Richtung von oben) einführen. Dazu ist die Verbindungsklemme
1 zum Festklemmen und elektrischen Kontaktieren eines eingeführten Leiters mit einem
Stromführungselement 4 und einer Feder 5 ausgebildet. Auch ist sie von dem Klemmengehäuse
3 aus Kunststoff, z.B. PVC, umgeben.
[0029] Das Stromführungselement 4 ist für eine gute Stromleitfähigkeit einteilig als Biege-Stanz-Teil
aus einem Kupferblech gefertigt und weist zwei zueinander parallele Seitenwände 7
auf, die insbesondere an ihren innen liegenden, einander zugewandten Seiten als Kontaktfläche
7a (siehe Fig. 2) für die elektrischen Leiter dienen, sodass zwei eingeführte Leiter
parallel zueinander verlaufen. Durch die insgesamt metallische Oberfläche ist allerdings
bei jeglichem Kontakt des Leiters mit dem Stromführungselement 4 eine gute elektrische
Verbindung sichergestellt. Neben der Form der Ausnehmungen 2 dienen zusätzliche Fortsätze
14 der Seitenwände 7 mit einer innen liegenden Auswölbung 15 als Führungshilfe beim
Einführen des Leiters. Die Auswölbung 15 dient auch als eine Kontaktfläche 7a zur
Herstellung eines guten elektrischen Kontakts mit einem einzuführende Leiter. Außerdem
bildet die Auswölbung 15 eine Anschlagfläche für die Feder 5, sodass deren Bewegung,
also eine Bewegung der Schenkel 8 in Richtung der Ausnehmungen 2, begrenzt wird.
[0030] Zur elektrischen Kontaktierung und mechanischen Festklemmen wird der elektrische
Leiter mit der Feder 5 gegen die Seitenwand 7, insbesondere die Kontaktfläche 7a,
geklemmt. Dazu sind an der Feder 5 beidseitig Schenkel 8 mit einer Zugsicherungskante
9 am Federende 9 ausgebildet. Bei einem eingesetzten elektrischen Leiter drückt sich
aufgrund der Federkraft der Feder 5 die Zugsicherungskante 9 in die Oberfläche des
Leiters ein (in den Figuren nicht gezeigt). Dadurch und durch den Winkel < 90° zwischen
Leiter und Schenkel 8 wird der eingesetzte Leiter gegen Herausziehen aus der Verbindungsklemme
1 zuggesichert. Wenn kein Leiter eingesetzt ist, liegt das Federende 9 in Richtung
der Ausnehmung 2 an der Seitenwand 7 im Bereich des Fortsatzes 14 an, sodass auch
bei dünnen Drähten eine Mindestspannung der Feder 5 gewährleistet ist.
[0031] Zum Einführen des Leiters muss die Feder 5 aufgrund ihrer hohen Federkraft mit einem
stabförmigen Hilfswerkzeug 10, beispielsweise einem Schraubendreher, vorgespannt werden,
wobei für das Hilfswerkzeug 10 weitere Ausnehmungen 11 im Klemmengehäuse 3 vorgesehen
sind. Dabei kann, wie in der Fig. 2 dargestellt, der Schenkel 8 der Feder 5 unmittelbar
mit dem Hilfswerkzeug 10 ausgelenkt werden, um einen Zwischenraum zwischen dem Federende
9 und der Seitenwand 7 aus Richtung des einzuführenden Drahtes ― hier also in etwa
vertikaler Richtung ― freizugeben. Im Übrigen ist die Handhabung der Verbindungsklemme
1 dadurch vereinfacht, dass das Hilfswerkzeug 10 im Wesentlichen parallel zu einem
elektrischen Leiter einführbar ist.
[0032] Dementsprechend ist das Hilfswerkzeug 10 auch zum zerstörungsfreien Lösen eines zuvor
eingeführten und festgeklemmten Leiters notwendig, indem das Federende 9 mit der Zugsicherungskante
9 von dem Leiter abgehoben wird, um den Leiter freizugeben.
[0033] Die Feder 5 ist W-förmig und entlang ihrer Längsachse symmetrisch ausgebildet, wobei
die Schenkel 8 jeweils über eine Schulter 12 mit einer Schleife 13 verbunden sind.
Dabei wird die Feder 5 von einer Federaufnahme gehalten und auch geführt, die im Wesentlichen
drei Widerlager 6a, 6b, 6c, die als Vorsprünge einer Gehäusewand des Klemmengehäuses
3 ausgebildet sind, und einen Bereich der Gehäusewand selbst umfasst. Auch ist die
Feder 5 teilweise von dem Stromführungselement 4 überdeckt und wird so durch dieses
geführt. Außerdem ist die Feder 5 symmetrisch zu dem Stromführungselement 4 angeordnet.
[0034] Somit ist das gezeigte Ausführungsbeispiel besonders für den Anschluss von Leitern
gleichen Querschnitts geeignet. Andere denkbare Ausführungsbeispiele, die für die
Kontaktierung von Leitern unterschiedlicher Querschnitte ausgelegt sind, weisen eine
asymmetrische Feder 5 (also etwa Schenkel 8 unterschiedlicher Länge) und/oder eine
asymmetrische Anordnung der Feder 5 bezüglich des Stromführungselements 4 auf.
[0035] Im Übrigen ist das Widerlager 6b bezüglich seines Querschnittsprofils in den der
Feder 5 zugewandten Bereichen im Wesentlichen entsprechend einem minimalen gewünschten
Krümmungsradius der Feder 5 ausgebildet, um eine übermäßige Biegung der Feder 5 zu
verhindern. Ferner werden die Widerlager 6a, 6c im Bereich der Schultern 12 von der
Feder 5 um mehr als 90° umschlossen und das Widerlager 6b im Bereich der Schleife
13 um etwa 180°, wobei das Widerlager 6b den Innenradius der Schleife 13 im Wesentlichen
vollständig ausfüllt, um die Feder mit vernachlässigbarem Spiel zu positionieren.
Insgesamt wird durch diese Federaufnahme eine Unabhängigkeit bezüglich der Federwirkung
der beiden Schenkel 8 erzielt, sodass mit der einzigen Feder 5 wahlweise ein und/oder
zwei Leiter unabhängig voneinander festgeklemmt oder gelöst werden können. Dabei ist
die Feder 5 hinsichtlich der Federkraft unverstellbar angeordnet, sodass die Verbindungsklemme
1 besonders einfach, insbesondere ohne zusätzliche Stellelemente, ausgeführt ist.
Es ist jedoch denkbar, Federn 5 unterschiedlicher Federhärte einzusetzen.
[0036] Ferner umfasst die Verbindungsklemme 1 eine Schraubklemme 16, die über einen elektrisch
leitenden Verbindungssteg 17 elektrisch leitend mit dem Stromführungselement 4 verbunden
ist. Mittels der Schraubklemme 16 kann ein weiterer Leiter elektrisch kontaktiert
werden.
[0037] Eine weitere Verbindungsklemme 20 gemäß Fig. 3 ist für die elektrische Verbindung
von vier Leitern vorgesehen. Hierzu unterscheidet sie sich von der Verbindungsklemme
1 gemäß Fig. 1 dadurch, dass sie zwei der zuvor beschriebenen Stromführungselemente
4 mit entsprechenden Federn 5 sowie die entsprechenden Ausnehmungen 2, 11 zum Einführen
der Leiter und des Hilfswerkzeugs umfasst. Dabei sind die beiden Stromführungselemente
4 durch einen Verbindungssteg 21 aus Kupfer elektrisch leitend verbunden, sodass alle
kontaktierten elektrischen Leiter miteinander elektrisch verbindbar sind. Dabei kann
der Verbindungssteg 21 gemeinsam mit den beiden Stromführungselementen 4 einteilig
hergestellt sein. Alternativ können der Verbindungssteg 21 und die Stromführungselemente
5 auch miteinander verschweißt sein.
[0038] Eine weitere, alternative Verbindungsklemme 30 gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von
der in Fig. 1 dargestellten dadurch, dass die Federhärte der Feder 5 geringer ist,
nämlich so gering, dass die Federkraft durch den elektrische Leiter 31 aufgebracht
werden kann und folglich kein Hilfswerkzeug 10 zum Einführen des Leiters notwendig
ist. Dementsprechend sind in der Verbindungsklemme 30 nur Ausnehmungen 2 für den Leiter
31 vorgesehen. Auch zum zerstörungsfreien Entfernen des Leiters 31 aus der Verbindungsklemme
30 wird kein Hilfswerkzeug 10 benötigt, da aufgrund der reduzierten Federkraft keine
Wesentliche Beschädigung des Leiters 31 durch die Zugsicherungskante 9 auftritt. Zur
besseren Übersicht wurden bei der Darstellung in Fig. 4 nur die Seitenwände 7 des
Stromführungselements 4 dargestellt. Außerdem zeigt Fig. 4, dass durch die Auswölbung
15 bei der Kontaktierung des elektrischen Leiters 31 jeweils zumindest zwei Kontaktflächen
7a pro Leiter 31, nämlich auf der Auswölbung 15 und an einem Ende der Seitenwand 7
festgelegt sind, sodass eine zuverlässige elektrische Verbindung sichergestellt ist.
[0039] Eine weitere Verbindungsklemme 40 gemäß Fig. 5 unterscheidet sich von der zuvor in
Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Verbindungsklemme 1 im Wesentlichen dadurch, dass sie
zum Einführen von elektrischen Leitern 31 unter einem Winkel von jeweils etwa 45°
gegenüber einer in der Fig. 3 vertikalen Symmetrieachse ausgebildet ist, wobei die
Leiter relativ zueinander etwa unter 90° einführbar sind. Dies wird erreicht, indem
die Schleife 41 der Feder 42 etwa einen Öffnungswinkel von 56° aufweist, sodass die
beiden Schenkel 44 in einem Zustand ohne eingeführten Leiter einen kleinen Winkel
von etwa 0° bis 10° einschließen. Entsprechend sind die Seitenwände 43 der Stromführungselements
45 nicht parallel angeordnet, sondern aufeinander zulaufend, und zwar etwa unter einem
Winkel von 80°-100°.
1. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) zur elektrischen Verbindung von wenigstens zwei
elektrischen Leitern (31), umfassend
- wenigstens ein Stromführungselement (4, 45) mit wenigstens zwei Seitenwänden (7,
43), die auf ihren einander zugewandten Innenseiten jeweils wenigstens eine elektrische
Kontaktfläche (7a) aufweisen,
- wenigstens eine im Wesentlichen W-förmige Feder (5, 42), wobei die äußeren Schenkel
(8, 44) der Feder (5, 42) über jeweils eine Schulter (12) mit einer zwischen den Schenkeln
(8, 44) angeordneten Schleife (13, 41) der Feder (5, 42) verbunden sind, und
- wenigstens eine Federaufnahme mit zumindest drei Widerlagern (6a, 6b, 6c), wobei
ein Widerlager (6b) in die Schleife (13, 41) und jeweils ein Widerlager (6a, 6c) in
jeweils eine Schulter (12) eingreift,
wobei
- die Feder (5, 42) zwischen den Seitenwänden (7, 43) angeordnet ist,
- die Schenkel (8, 44) der Feder (5, 42) jeweils schräg zu der jeweils benachbarten
Seitenwand (7, 43) angeordnet sind, und
- die Federenden (9) als Zugsicherungskante (9) ausgebildet sind,
sodass ein elektrischer Leiter (31) zwischen einem Federende (9) und einer Seitenwand
(7, 43) einführbar ist, wobei der Leiter (31) durch die Federkraft an die Kontaktfläche
(7a) gepresst wird.
2. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 1, wobei sich das in der Schleife
(13, 41) angeordnete Widerlager (6b) der Federaufnahme über einen Innendurchmesser
der Schleife (13, 41) erstreckt.
3. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Widerlager (6a,
6b, 6c) der Federaufnahme in einem Scheitelbereich der Schulter (12) bzw. der Schleife
(13, 41) angeordnet sind.
4. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei
ein Querschnittprofil eines Widerlagers (6a, 6b, 6c) der Federaufnahme jeweils einen
Radius aufweist, der im Wesentlichen einem minimalen Krümmungsradius der Feder (5,
42) in dem Bereich des Widerlager (6a, 6b, 6c) entspricht.
5. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei
die Feder (5, 42) im Scheitelbereich der Schultern (12) und der Schleife (13, 41)
einen Krümmungsradius von mindestens einem Zehntel der Länge der Schenkel (8, 44)
aufweist.
6. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei
die Feder (5, 42) hinsichtlich der Federkraft unverstellbar angeordnet ist.
7. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei
die Feder (5, 42) in Längsrichtung symmetrisch ausgebildet und symmetrisch zu den
Kontaktflächen (7a) des Stromführungselements (4, 45) angeordnet ist.
8. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 7, wobei vorzugsweise die Seitenwände
(7, 43) des Stromführungselements (4, 45) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet
sind.
9. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei
die Feder (5, 42) zum Einführen und/oder Lösen elektrischer Leiter (31) mit Hilfe
eines Hilfswerkzeugs (10) spannbar ist.
10. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 9, wobei jeweils ein Schenkel (8,
44) unmittelbar durch das Hilfswerkzeug (10) beaufschlagbar ist.
11. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die Federkraft der
Feder (5, 42) so stark ist, dass zum Einführen und/oder Lösen elektrischer Leiter
(31) das Spannen der Feder (5, 42) nur mit Hilfe des Hilfswerkzeugs (10) möglich ist.
12. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend
ein Klemmengehäuse (3) aus elektrisch isolierendem Material.
13. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 12, wobei das Klemmengehäuse (3)
Ausnehmungen (2, 11) für das Einführen von elektrischen Leitern (31) und des Hilfswerkzeugs
(10) aufweist.
14. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß Anspruch 13 und einem der Ansprüche 9 bis
11, wobei das Hilfswerkzeug (10) zum Spannen der Feder (5, 42) im Wesentlichen parallel
zu einem einzuführenden Leiter (31) in das Klemmengehäuse (3) einführbar ist.
15. Verbindungsklemme (1, 20, 30, 40) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Klemmengehäuse
(3) zumindest zwei Stromführungselemente (4, 45) und zugehörige Federn (5, 42) und
Federaufnahmen umfasst, wobei die Stromführungselemente (4, 45) elektrisch leitend
verbunden sind.