Schraubenlose Anschluss- oder Verbindungsklemme für elektrische Leiter

Abstract

 Dargestellt und beschrieben ist eine schraubenlose Anschluss- oder Verbindungsklemme für elektrische Leiter mit einem Kontaktrahmen, der ein U-Profil mit einem U-Steg und parallel zueinander ausgerichteten U-Schenkeln beinhaltet, und einer mit dem Kontaktrahmen zusammenwirkenden Klemmfeder, die einen Klemmfedersteg und Federschenkel aufweist, deren Klemmfedersteg mit dem U-Profil des Kontaktrahmens verbunden ist und deren Federschenkel mit ihren Klemmkanten an Widerlagern des Kontaktrahmens anliegen. Die erfindungsgemäße Besonderheit besteht darin, dass einige oder alle U-Schenkel des U-Profils des Kontaktrahmens über den U-Steg des U-Profils Fortsätze aufweisen, die nach auswärts verformt sind und die zur Anlage der Klemmkanten der Federschenkel bestimmten Widerlager des Kontaktrahmens ausbilden, und dass der Klemmfedersteg der Klemmfeder am U-Profil des Kontaktrahmens angreift und Arme aufweist, die nach auswärts über die Kanten der U-Schenkel des U-Profils des Kontaktrahmens geführt sind und an ihren Enden die Federschenkel tragen, welche durch Umbiegung zwischen die Widerlager des Kontaktrahmens geführt sind und deren freie, die Klemmkanten ausbildenden Enden zurück nach innen weisen. Eine derartige Klemme verfügt über völlig unabhängige Klemmstellen, die sich hinsichtlich der Klemmkräfte nicht gegenseitig beeinflussen. Weiterhin wird durch den quasi skelettartigen Aufbau sowohl des Kontaktrahmens als auch der Klemmfeder ein überaus geringer Materialverschnitt erreicht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine schraubenlose Anschluss- oder Verbindungsklemme für elektrische Leiter

• mit einem Kontaktrahmen, der ein U-Profil mit einem U-Steg und parallel zueinander ausgerichteten U-Schenkeln beinhaltet,
• und einer mit dem Kontaktrahmen zusammenwirkenden Klemmfeder,
• die einen Klemmfedersteg und Federschenkel aufweist,
• deren Klemmfedersteg mit dem U-Profil des Kontaktrahmens verbunden ist und deren Federschenkel mit ihren Klemmkanten an Widerlagern des Kontaktrahmens anliegen.

[0002] Klemmen dieser Art sind vornehmlich deshalb zweiteilig aufgebaut, weil von ihnen einerseits eine hohe Stabilität und gute elektrische Leitfähigkeit verlangt werden, was durch eine z.B. aus Kupfer bestehenden Kontaktrahmen erfüllt wird, und andererseits zuverlässige Klemmkräfte, die eine Klemmfeder bereitstellt, die auch unter Temperatureinwirkung optimale Federkräfte ausübt. Deshalb besteht eine solche Klemmfeder aus angepasstem Material, z.B. aus einer CrNi-Legierung.

[0003] Auch die in DE 22 49 614 C2 beschriebene schraubenlose Klemme, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist zweiteilig ausgebildet. Ihr Kontaktrahmen besteht insgesamt aus einem U-Profil, und die Klemmfeder ist derart zwischen den beiden U-Schenkeln eingespannt, dass ihr Klemmfedersteg mit einem der beiden U-Schenkel fest verbunden ist, während ihre im spitzen Winkel abgebogenen und zueinander weisenden Klemmschenkel den gegenüberliegenden U-Schenkel des Kontaktrahmens zur Bildung von Klemmstellen beaufschlagen. Soweit ersichtlich, haben sich derartige schraubenlose Anschluss- oder Verbindungsklemmen entsprechend dieser im Jahre 1973 eingereichten Patentanmeldung bis zum heutigen Tage bewährt.

[0004] Gleichwohl gibt es Verbesserungsbedarf, und zwar vornehmlich hinsichtlich des materialsparenden Umgangs mit dem Werkstoff für den Kontaktrahmen. Diesen zu senken ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Klemme so auszubilden, dass ihre Klemmstellen sich nicht gegenseitig beeinflussen können.

[0005] Das Ziel der Erfindung wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht. Danach ist die Erfindung insbesondere dadurch gekennzeichnet,

• dass einige oder alle U-Schenkel des U-Profils des Kontaktrahmens über den U-Steg des U-Profils Fortsätze aufweisen, die nach auswärts verformt sind und die zur Anlage der Klemmkanten der Federschenkel bestimmten Widerlager des Kontaktrahmens ausbilden,
  und dass der Klemmfedersteg der Klemmfeder am U-Profil des Kontaktrahmens angreift und Arme aufweist, die
• nach auswärts über die Kanten der U-Schenkel des U-Profils des Kontaktrahmens geführt sind
  • und an ihren Enden die Federschenkel tragen,
    • welche durch Umbiegung zwischen die Widerlager des Kontaktrahmens geführt sind
    • und deren freie, die Klemmkanten ausbildenden Enden zurück nach innen weisen.

[0006] Mit den Merkmalen der Erfindung wird im Prinzip sowohl bezüglich des Kontaktrahmens als auch bezüglich der Klemmfeder jeweils ein skelettartiger Aufbau erreicht, der zu einer außerordentlichen Stabilität der beiden Bauteile führt und die Klemmstellen so anordnet, dass jeder Federschenkel der Klemmfedern in jeder Beziehung unabhängig von den anderen Federschenkeln seine Federkräfte ausüben kann.

[0007] Die Erfindung zeichnet sich des weiteren dadurch aus, dass die nach ihr konzipierte Klemme Anschlussklemmenblöcke ermöglicht, in denen die Leiter aus mehreren unterschiedlichen Richtungen zugeführt werden können. Bei dem in Bezug genommenen Stand der Technik ist dies nur aus zwei definierten einander entgegengesetzten Richtungen möglich.

[0008] Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen zeigen, jeweils in erheblich vergrößertem Maßstab:

Fig. 1

eine perspektivische Ansicht des Kontaktrahmens der schraubenlosen Anschluss- oder Verbindungsklemme entsprechend der Erfindung,

Fig. 2

eine Stirnansicht mit Seitenansicht und Aufsicht des Kontaktrahmens der Fig. 1,

Fig. 3

eine Aufsicht auf den noch flachen Materialzuschnitt, aus dem der Kontaktrahmen nach Fig. 1 erzeugt wird,

Fig. 4

eine perspektivische Ansicht der zugehörigen Klemmfeder in lagegerechter Zuordnung zu dem in Fig. 1 gezeigten Kontaktrahmen,

Fig. 5

eine Frontalansicht der in Fig. 4 gezeigten Klemmfeder mit Seitenansicht und Aufsicht,

Fig. 6

eine Aufsicht auf den noch ebenen Zuschnitt, aus dem die Klemmfeder nach Fig. 4 erzeugt wird,

Fig. 7

eine perspektivische Darstellung von Kontaktrahmen und Klemmfeder in lagegerechter Zuordnung vor ihrem Zusammenfügen,

Fig. 8

eine Ansicht auf die Verbindungsklemme in Richtung des Pfeiles VIII in Fig. 7,

Fig. 9

eine schaubildliche Darstellung einer in einem Isolier-Klemmengehäuse befindlichen Klemme entsprechend der Erfindung und

Fig. 10

eine Ansicht dazu in Richtung des Ansichtspfeiles X in Fig. 9.

[0009] Eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete schraubenlose Anschluss- oder Verbindungsklemme für nicht dargestellte elektrische Leiter umfasst einen Kontaktrahmen 11 und eine Klemmfeder 12.

[0010] Der Kontaktrahmen 11 besteht aus einem Material von hoher elektrischer Leitfähigkeit und großer Eigensteifigkeit, vorzugsweise aus Kupfer. Demgegenüber besteht die Klemmfeder 12 aus einem hervorragende Federeigenschaften und Temperaturbeständigkeit aufweisenden Material, vorzugsweise aus CrNi-Stahl.

[0011] Der Aufbau eines Kontaktrahmens 11 sei anhand der Fig. 1 bis 3 erläutert. In Fig. 3, die den streifenförmigen Materialzuschnitt zeigt, sind entsprechende Partien des Kontaktrahmens mit dengleichen Bezugsziffern bezeichnet, die jedoch um ein Apostroph erweitert sind.

[0012] Entsprechend den Figuren umfasst ein Kontaktrahmen 11 zunächst ein zentrales U-Profil 13 mit einem U-Steg 14 und parallel zueinander ausgerichteten U-Schenkeln 15.

[0013] Der in den Zeichnungen beispielhaft dargestellte Kontaktrahmen 11 ist für vier Hauptklemmstellen eingerichtet und verfügt dementsprechend über vier Fortsätze 16, die an den jeweils vier Enden der U-Schenkel angebunden und nach außen gebogen sind, wie dies sehr deutlich die Fig. 1 und 2 zeigen.

[0014] Wie aus der Frontalansicht der Fig. 2 erkennbar ist, bildet der U-Steg 14 des U-Profils 13 zusammen mit den Fortsätzen 16 etwa eine H- bzw. I- oder Doppel-T-Form aus. Während die bezüglich Fig. 2 unteren beiden Fortsätze 16 mit dem U-Profil 13 bzw. der Längsmittelachse L einen rechten Winkel ausbilden, ist der Winkel w, den die oberen Fortsätze 16 zur Längsmittelachse L einschließen, geringer und beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 60°. An dieser Stelle sei bemerkt, dass die Winkelstellungen den Erfordernissen entsprechend eingestellt sein werden und dass auch asymmetrische Anordnungen selbstverständlich möglich sind, wenn diese fallweise gewünscht oder erforderlich sein sollten.

[0015] Aus den Fig. 1 bis 3 ist des weiteren noch ersichtlich, dass aus den U-Schenkeln jedem Fortsatz 16 benachbart jeweils ein Lappen 17 ausgeklinkt ist, der sich - wie die Fortsätze 16 - vom zentralen U-Profil und dessen U-Schenkeln 15 aus nach außen erstreckt. Sowohl die Fortsätze 16 als auch die Lappen 17 befinden sich dabei alle parallel zu einer Ebene - bei der Aufsicht nach Fig. 2 entsprechend dem Ansichtspfeil II in Fig. 1 ist dies die Zeichenebene.

[0016] Im zentralen U-Steg 14 des Kontaktrahmens 13 befinden sich noch zwei von der Außenseite des U-Stegs 14 her eingeprägte, warzenartige Ausdrückungen 18, die auf der Innenseite des U-Stegs zwei nebeneinander liegende Erhebungen ausbilden.

[0017] Ein Vergleich der Fig. 1 bzw. der Hauptansicht in Fig. 2 mit der Darstellung des Zuschnitts nach Fig. 3 zeigt, dass die U-Stege 15 durch jeweils eine 90°-Umbiegung um die Biegelinien B₁ erzeugt werden und die abstehenden Fortsätze 16 durch zusätzliches Biegen um die Biegelinien, die in Fig. 3 mit B₂ bezeichnet sind.

[0018] Der Aufbau einer Klemmfeder 12 sei anhand der Fig. 4 bis 6 erläutert. In Fig. 6, die ihren streifenförmigen Materialzuschnitt zeigt, sind entsprechende Partien der Klemmfeder mit dengleichen, jedoch mit Apostroph ergänzten Bezugsziffern gekennzeichnet.

[0019] Entsprechend Fig. 4 weist die Klemmfeder 12 einen zentralen Klemmfedersteg 19 auf. An ihn schließen sich in voneinander wegstrebender Anordnung sowie in gleicher Ebene liegend, zwei Arme 20 an. Der zentrale Klemmfedersteg 19 und die Arme 20 sind, wie dies insbesondere Fig. 4 und die unmittelbar darüber befindliche Aufsicht in Fig. 5 zeigen, um etwa doppelte Wandstärke gegeneinander verprägt.

[0020] An den jeweils äußeren Enden der Stege 20 befinden sich durch Umbiegungen 21 freigestellte Federschenkel 22. Die den Umbiegungen 21 zugehörigen Biegelinien sind in Fig. 6 mit B₃ bezeichnet. Nach dem Umbiegen sind die Federschenkel 22 noch schräg bzw. geneigt voneinander wegstrebend nach außen in die Konfiguration aufgebogen, die die Fig. 4 und die Frontalansicht der Fig. 5 in Richtung des Ansichtspfeiles V der Fig. 4 zeigen.

[0021] Die Fig. 4 bis 6 zeigen weiterhin im unteren Bereich des zentralen Federsteges 19 bzw. im Übergangsbereich zu den Armen 20 zwei aus deren Randbereich umgebogene hakenförmige Rastnasen 23, eine zentrale Zunge 24 und zwei krallenartige Lappen 25. Diese Elemente 23 bis 25 weisen vom Zentralsteg 19 aus in die gleiche Richtung wie die aus der Ebene der Arme abgebogenen Federschenkel 22, also, wie dies Fig. 7 verdeutlicht, zum Kontaktrahmen 11 hin.

[0022] Die beschriebenen Einzelteile bzw. einzelnen Abschnitte oder Partien der Klemmfeder 12 sind derart geschickt im Zuschnitt gemäß Fig. 6 angeordnet, dass - wie sich daraus ergibt, praktisch kaum Abfall anfällt. Dies rührt wesentlich daher, dass sämtliche Partien im Zuschnitt jeweils nur durch eine Schnittlinie voneinander getrennt sind. Die geringfügigen, im wesentlichen dreieckigen Abfallbereiche sind in Fig. 6 mit X bezeichnet.

[0023] Fig. 7 veranschaulicht die bauliche Zuordnung der Klemmfeder 12 zum Kontaktrahmen 11. Weiteres Verständnis lässt sich aus der Ansicht der Fig. 8 gewinnen. Sie zeigt zunächst sehr schön den insgesamt skeletthaften Aufbau der gesamten Anschlussklemme, da sowohl bezüglich des Kontaktrahmens 11 als auch bezüglich der Klemmfeder 12 von jeweils skelettartiger Konfiguration gesprochen werden kann. Weiterhin zeigt Fig. 8 dennoch eine gewisse Rahmenkonstruktion des Kontaktrahmens insoweit, als sämtliche Elemente, insbesondere die Klemmfeder mit ihren Federschenkeln 22 zwischen den Fortsätzen 16 eingeschlossen sind.

[0024] Weiterhin zeigt Fig. 8 die Funktion der Fortsätze 16 als Klemm-Widerlager für die Federschenkel 22, die unter Federdruck an den Innenseiten der Fortsätze 16 anliegen. Da in den Figuren keine Leiter eingezeichnet sind, veranschaulichen Pfeile in Fig. 8 Leitereinsteckrichtungen R₁ bis R₄. Gleichzeitig wird deutlich, dass die Lappen 17 das vordere abisolierte Leiterende fangen und gegen das jeweilige Widerlager 16 lenken können.

[0025] Aus Fig. 7 in Verbindung mit Fig. 8 wird weiterhin die Bedeutung der Lappen 25 deutlich. Sie dienen als Zentrierhilfen beim Zusammenfügen von Klemmfeder 12 und Kontaktrahmen 11, indem sie die U-Schenkel 15 des U-Profils 13 im Bereich zwischen jeweils einem unteren Lappen 17 und dem benachbarten Fortsatz 16 zwischen sich fassen. Die Verankerung der Klemmfeder 12 am Kontaktrahmen 11 erfolgt mittels der Rastnasen 23, die in die Freischnitte 26 eingreifen, die durch das Ausklinken der unteren Lappen 17 in den U-Schenkeln 15 entstanden sind.

[0026] Die schräggestellte Zunge 24 im zentralen Bereich des Klemmfedersteges 19 bildet zusammen mit der Innenfläche des zentralen U-Steges 14 des Kontaktrahmens 11 eine Neben-Klemmstelle aus. Für Leiter, die in Richtung R₅ von unten her eingeführt werden. Für deren abisolierte Leiterenden bildet das Tal zwischen den warzenartigen Prägungen 18 eine Führung aus.

[0027] Zu den Fig. 9 und 10 ist aufgrund der vorangegangenen ausführlichen Beschreibung der schraubenlosen Anschluss- oder Verbindungsklemme für elektrische Leiter nicht mehr viel auszuführen, da sich deren Funktion nunmehr von selbst ergibt. Dargestellt ist ein Anschlussklemmenblock 27 mit einem glockenartigen Gehäusekörper 28 und einem diesen unterseitig verschließenden Boden 29.

[0028] Der Anschlussklemmenblock 27 umfasst eine Reihe von parallel neben- bzw. hintereinander angeordneten Klemmen der erfindungsgemäßen Art. Da jede Klemme vier Haupt-Klemmstellen bereithält, sind dementsprechend aus vier Richtungen zugängliche Reihen von Leitereinführungsöffnungen 30 vorhanden. Die vom Boden 29 her mit einem Leiter in Einsteckrichtung R₅ zu bestückende Neben-Klemmstelle kann beispielsweise dem Anschluss eines Erdleiters dienen.

[0029] Erwähnt seien noch die Randausklinkungen 31 an den beiden oberen Fortsätzen 16 des Kontaktrahmens 11. Diese verschmälern das betreffende Klemmfeder-Widerlager 16 und bilden eine Art Fenster, durch welches ein Werkzeug wie Schraubendreher od.dgl. eingeführt werden kann, um in Richtung R₆ (Fig. 10) durch Niederdrücken des darunter befindlichen Federschenkels 22 bei einsteckendem Leiter die betreffende Klemmstelle zu öffnen und um die Leiter entfernen zu können.

[0030] Eingangs der Beschreibung der Figuren wurde die vergrößerte Darstellung des Erfindungsgegenstandes erwähnt. In weiterer Erläuternd hierzu sei angemerkt, dass sich die dargestellte und beschriebene Klemme hervorragend für Kontakte mit 5 mm Kontaktabstand des RAST5-Standards eignet, der sich insbesondere im Bereich der sog. 'weißen Ware' durchgesetzt hat. Unter diesen Warenoberbegriff fallen Haushaltsgeräte wie Waschmaschinen, Wäschetrockner, Waschtrockner, Herde u.dgl.

Ansprüche

1. Schraubenlose Anschluss- oder Verbindungsklemme (10) für elektrische Leiter

- mit einem Kontaktrahmen (11), der ein U-Profil (13) mit einem U-Steg (14) und parallel zueinander ausgerichteten U-Schenkeln (15) beinhaltet,

- und einer mit dem Kontaktrahmen (11) zusammenwirkenden Klemmfeder (12),

- die einen Klemmfedersteg (19) und Federschenkel (22) aufweist,

- deren Klemmfedersteg (19) mit dem U-Profil (13) des Kontaktrahmens (11) verbunden ist und deren Federschenkel (22) mit ihren Klemmkanten an Widerlagern des Kontaktrahmens (11) anliegen,
dadurch gekennzeichnet,

- dass einige oder alle U-Schenkel (15) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) über den U-Steg (14) des U-Profils (13) hervorragende Fortsätze (16) aufweisen, die nach auswärts verformt sind und die zur Anlage der Klemmkanten der Federschenkel (22) bestimmten Widerlager des Kontaktrahmens (11) ausbilden,
und dass der Klemmfedersteg (19) der Klemmfeder (12) am U-Profil (13) des Kontaktrahmens (11) angreift und Arme (20) aufweist, die

- nach auswärts über die Kanten der U-Schenkel (15) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) geführt sind

- und an ihren Enden die Federschenkel (22) tragen,

- welche durch Umbiegung (21) zwischen die Fortsätze (16) des Kontaktrahmens (11) geführt sind

- und deren freie, die Klemmkanten ausbildenden Enden zurück nach innen weisen.

2. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie vier Haupt-Kontaktstellen und mit Blick auf eine der flachen Seiten des U-Steges (14) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) im wesentlichen eine H- oder I-(Doppel-T)-Form aufweist.

3. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Haupt-Kontaktstellen und mit Blick auf eine der flachen Seiten des U-Steges (14) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) im wesentlichen die Form eines S, Z oder T aufweist.

4. Klemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei Haupt-Kontaktstellen und mit Blick auf eine der flachen Seiten des U-Steges (14) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) im wesentlichen eine um einen Schenkel reduzierte H- oder I-bzw. Doppel-T-Form aufweist.

5. Klemme nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel (W) zwischen den Schenkeln der in Ansicht T-, S-, Z- oder I- bzw. Doppel-T-Form und der Längsachse (L) des U-Steges (14) unterschiedlich bzw. wahlfrei einrichtbar sind.

6. Klemme nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart den Widerlager-Fortsätzen (16) aus den U-Schenkeln (15) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) Lappen (17) ausgeprägt sind, die mit den Widerlager-Fortsätzen (16) eine trichterförmige Führung für ein in die Klemmstelle einzusteckendes Leiterende dienen.

7. Klemme nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Klemmfedersteg (19) Verankerungsnasen (23) zum verriegelnden Angriff am U-Profil (13) des Kontaktrahmens (11) ausgeformt sind.

8. Klemme nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verankerungsnasen (23) die U-Schenkel (15) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) teilumgreifen und dass in den U-Schenkeln (15) Aussparungen vorhanden sind, in die die Verankerungsnasen (23) eingreifen.

9. Klemme nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen von Freischnitten (26) gebildet sind, die durch das Ausprägen der Lappen (17) in den U-Schenkeln verbleiben.

10. Klemme nach Anspruch 1 oder einem der vorhergehenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Klemmfedersteg (19) die U-Schenkel (15) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) überbrückt und zwischen sich und der Innenseite des U-Steges (14) einen Freiraum für eine Nebenklemmstelle belässt.

11. Klemme nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Klemmfedersteg (19) eine Nebenklemmstellen-Federzunge (24) ausgeschnitten ist.

12. Klemme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der U-Steg (14) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) mit nach innen weisenden Ausdrückungen (18) versehen ist, die zwischen sich eine Leiterführung für die Nebenklemmstelle bereitstellen.

13. Klemme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerlager (16) mit randlichen Freischnitten (31) zur Betätigung der Federschenkel (22) mit einem Klemmstellenöffnungswerkzeug wie Schraubendreher o.ä. versehen sind.

14. Klemme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass U-Stege (14) des U-Profils (13) des Kontaktrahmens (11) mit ihren Außenseiten Leitereinschubanschläge bilden.

Zeichnung