Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters, mit einem Grundkörper (1), mit einem Schließelement (2) mit einem Aufnahmebereich (3) zur Aufnahme des Leiters, mit einer im Grundkörper (1) gehaltenen Schneidklemme (4) mit einem Kontaktbereich (5), wobei das Schließelement (2) von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung bezüglich des Grundkörpers (1) linear bewegbar ist, wobei die Schneidklemme (4) derart angeordnet ist, dass sich ihr Kontaktbereich (5) bezüglich des in der Öffnungsstellung befindlichen Schließelements (2) außerhalb des Aufnahmebereichs (3) und bezüglich des in der Schließstellung befindlichen Schließelements (2) innerhalb des Aufnahmebereichs (3) befindet. Zur Verbesserung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass ein Wippelement (6) und ein Betätigungselement (7) vorgesehen sind, wobei das Wippelement (6) im Grundkörper (1) derart beweglich gelagert und bezüglich Schließelement (2) und Betätigungselement (7) derart angeordnet ist, dass eine lineare Bewegung des Schließelements (2) von der Öffnungsstellung in die Schließstellung in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Betätigungselements (7) umsetzbar ist und dass eine lineare Bewegung des Betätigungselements (7) in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Schließelements (2) von der Schließstellung in die Öffnungsstellung umsetzbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters, mit einem Grundkörper, mit einem Schließelement mit einem Aufnahmebereich zur Aufnahme des Leiters, mit einer im Grundkörper gehaltenen Schneidklemme mit einem Kontaktbereich, wobei das Schließelement von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung bezüglich des Grundkörpers linear bewegbar ist, wobei die Schneidklemme derart angeordnet ist, dass sich ihr Kontaktbereich bezüglich des in der Öffnungsstellung befindlichen Schließelements außerhalb des Aufnahmebereichs und bezüglich des in der Schließstellung befindlichen Schließelements innerhalb des Aufnahmebereichs befindet.

[0002] Eine derartige Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters ist aus DE 100 39 963 C2 bekannt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters anzugeben.

[0003] Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters ein Wippelement und ein Betätigungselement vorgesehen, wobei das Wippelement im Grundkörper derart beweglich gelagert und bezüglich Schließelement und Betätigungselement derart angeordnet ist, dass eine lineare Bewegung des Schließelements von der Öffnungsstellung in die Schließstellung in eine in gegenläufige Richtung gerichtete Bewegung des Betätigungselements umgesetzt wird und dass eine lineare Bewegung des Betätigungselements in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Schließelements von der Schließstellung in die Öffnungsstellung umgesetzt wird.

[0004] Im Vergleich zu herkömmlichen Schneidklemmvorrichtungen kann die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders platzsparend ausgeführt werden. Dadurch kann eine Klemme in Schneidklemmtechnik realisiert werden, welche keine größeren Abmessungen als eine übliche Klemme in konventioneller Schraub- oder Federtechnik aufweist.

[0005] Weitere vorteilhafte Ausführungen und bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0006] Die Kontaktierung eines elektrischen Leiters kann besonders zuverlässig erfolgen, wenn die Schneidklemme eine Stahlüberfeder aufweist. Diese Stahlüberfeder dient der Stabilisierung der Schneid- und Kontaktbereiche der Schneidklemme und ermöglicht eine Erhöhung des durch diese auf den eingeführten Leiter ausgeübten Drucks.

[0007] Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung zur 1 bis n-reihigen Anordnung in einem Klemmenaufnahmegehäuse vorgesehen (mit n = natürliche Zahl).

[0008] Zum Schutz der eingeführten Leiter wird vorteilhafterweise ein dem Aufnahmebereich vorgelagerter Kabelstauraum vorgesehen.

[0009] Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.

[0010] Es zeigen:

FIG 1

jeweils eine Schneidklemmvorrichtung in geöffnetem bzw. geschlossenem Zustand,

FIG 2

eine weitere Schneidklemmvorrichtung in geschlossenem Zustand und

FIG 3

eine Schneidklemme.

[0011] Figur 1 zeigt zwei Schneidklemmvorrichtungen in einem gemeinsamen Grundkörper 1. Die auf der rechten Seite von Figur 1 gezeigte Schneidklemmvorrichtung befindet sich im geöffneten Zustand, die auf der linken Seite von Figur 1 gezeigte Schneidklemmvorrichtung befindet sich hingegen im geschlossenen Zustand. Die Schneidklemmvorrichtungen weisen jeweils ein Schließelement 2 auf, welches innerhalb des Grundkörpers 1 linear bewegbar ist. Dieses Schließelement 2 weist einen Aufnahmebereich 3 zur Aufnahme eines elektrischen Leiters 8, 9 auf. Im Grundkörper 1 wird jeweils eine Schneidklemme 4 mit einem Kontaktbereich 5 ortsfest gehalten. Den Aufbau einer solchen Schneidklemme 4 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3. Ein Wippelement 6 ist im Grundkörper 1 derart gelagert bzw. geführt, dass es einerseits ein Ende des Schließelements 2 und andererseits ein Ende eines Betätigungselements 7 berührt. Das Wippelement 6 ist bezüglich Schließelement 2 und Betätigungselement 7 derart angeordnet, dass eine lineare Bewegung des Schließelements 2 von der Öffnungsstellung in die Schließstellung in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Betätigungselements 7 umgesetzt wird und dass eine lineare Bewegung des Betätigungselements 7 in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Schließelements 2 von der Schließstellung in die Öffnungsstellung umgesetzt wird.

[0012] Zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters 8, 9 wird dieser in den Aufnahmebereich 3 des Schließelements 2 eingeführt. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist dieser Aufnahmebereich 3 derart ausgestaltet, dass der Leiter 8, 9 gezwungen ist, beim Einführen eine zweifache Richtungsänderung durchzuführen. Die jeweils optimale Geometrie des Aufnahmebereichs 3 des Schließelements 2 ist dabei abhängig von der Ausführung des zu kontaktierenden Leiters 8, 9, insbesondere von dessen Flexibilität und dessen Aufbau. Der Aufnahmebereich 3 ist räumlich klar begrenzt, so dass der elektrische Leiter 8, 9 einerseits eindeutig geführt wird und andererseits nur bis zu einem gewissen Anschlag eingeführt werden kann. Ist ein elektrischer Leiter 8, 9 in der Öffnungsstellung des Schließelements 2 in den Aufnahmebereich vollständig eingeführt worden, kann das Schließelement 2 mitsamt dem eingeführten Leiter 8, 9 von der Öffnungsstellung linear in die Schließstellung bewegt werden, um den Leiter 8, 9 zu kontaktieren. Diese lineare Bewegung des Schließelements 2 von einer Öffnungs- in eine Schließstellung wird durch entsprechenden Druck auf das obere Ende des Schließelements 2 bzw. den Leiter 8, 9, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs verursacht. Als Betätigungswerkzeug kann z. B. ein handelsüblicher Schraubendreher verwendet werden. Das Schließelement 2 ist derart ausgebildet, dass es in einem unteren Bereich das Wippelement 6 berührt. Die lineare Bewegung des Schließelements 2 von oben nach unten führt daher zu einer Bewegung des Wippelements 6. Das Wippelement 6 ist im Grundkörper 1 derart gelagert bzw. geführt, dass die durch das Schließelement 2 verursachte lineare Bewegung des Berührungspunkts zwischen Schließelement 2 und einem Endbereich des Wippelements 6 zu einer linearen Bewegung des Berührungspunkts zwischen dem entgegengesetzten Endbereich des Wippelements 6 und Betätigungselement 7 in die entgegengesetzte Richtung führt. In dem Maße, wie das Schließelement 2 linear in eine Richtung bewegt wird, wird also durch die Umsetzung der Bewegung durch das Wippelement 6 das Betätigungselement 7 linear in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Die linearen Bewegungen des Schließelements 2 und des Betätigungselements 7 sind somit über das Wippelement 6 gegensinnig gekoppelt. Das Wippelement 6 gemäß Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist als Teil eines Hohlzylinders ausgeführt und innerhalb des Grundkörpers 1 derart beweglich gelagert, dass es eine kreisförmige Bewegung um den gedachten Mittelpunkt des Hohlzylinders ausführen kann. Ebenso sind andere Ausgestaltungen des Wippelements möglich, z. B. in der Form einer an einem Drehpunkt drehbar gelagerten Wippe mit zwei Schenkeln bzw. Hebelarmen, deren Ende jeweils das Schließelement 2 bzw. das Betätigungselement 7 berühren. Bei einer Wippe mit ungleich langen Hebelarmen lässt sich das Verhältnis zwischen Weg und Kraft jeweils für Schließ- und Öffnungsvorgang optimal einstellen.

[0013] Durch die lineare Bewegung des Schließelements 2 bzw. des Leiters 8, 9 bewegt sich der Aufnahmebereich 3 des Schließelements 2 im Verhältnis zur ortsfesten Schneidklemme 4 derart, dass der Kontaktbereich 5 der Schneidklemme 4 in den Aufnahmebereich 2 und damit in den Leiter 8, 9 eindringt. Die linke Seite von Figur 1 zeigt einen Leiter 9 innerhalb des Aufnahmebereichs 3 eines Schließelements 2 in geschlossenem Zustand. Der elektrische Leiter 9 ist von dem Kontaktbereich 5 der Schließklemme 4 kontaktiert. Um einen elektrischen Kontakt zwischen Kontaktbereich 5 der Schneidklemme 4 und dem Innenleiter bzw. den Innenleitern des elektrischen Leiters 8, 9 zu erreichen, weist die Schneidklemme einen Schneidbereich zur Durchdringung der Isolierung des elektrischen Leiters 8, 9 sowie einen Kontaktbereich 5 zur elektrischen Kontaktierung des bzw. der Innenleiter auf. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Schneidklemme 4 zeigt Figur 3. Der elektrische Leiter 8, 9 wird somit im geschlossenen Zustand der Schneidklemmvorrichtung sicher elektrisch kontaktiert.

[0014] Um die Kontaktierung des elektrischen Leiters 8, 9 wieder aufzuheben und den elektrischen Leiter 8, 9 aus der Schneidklemmvorrichtung herausnehmen zu können, wird während eines Öffnungsvorgangs das Betätigungselement 7 linear in die entgegengesetzte Richtung im Vergleich zum zuvor beschriebenen Schließvorgang bewegt. Diese Bewegung des Betätigungselements 7 wird durch Druck auf das obere Ende des Betätigungselements 7, gegebenenfalls mit Hilfe eines entsprechenden Werkzeugs, verursacht. Analog zur Umsetzung der linearen Bewegung beim Schließvorgang wird wiederum durch das Wippelement 6 die nun in entgegengesetzte Richtung verlaufende lineare Bewegung des Betätigungselements 7 in eine in entsprechende gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Schließelements 2 von der Schließstellung in die Öffnungsstellung umgesetzt. Dabei wird die Kontaktierung des elektrischen Leiters 8, 9 mit der Schneidklemme 4 wieder gelöst und der elektrische Leiter 8, 9 kann am Endes des Öffnungsvorgangs aus dem Aufnahmebereich 3 des Schließelements 2 entnommen werden. Am Ende Öffnungsvorgangs befindet sich die Schneidklemmvorrichtung wiederum in der Öffnungsstellung.

[0015] Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schneidklemmvorrichtung. Die Schneidklemmvorrichtung ist in Figur 2 in geschlossenem Zustand dargestellt. Elemente der Schneidklemmvorrichtung in Figur 2 und Figur 1, mit gleicher Funktion, wurden jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, auch wenn die jeweilige konstruktive Ausgestaltung unterschiedlich ist. Das Schließelement 2 weist einen Aufnahmebereich 3 auf. Der Aufnahmebereich 3 ist diesem Fall derart ausgestaltet, dass ein elektrischer Leiter 10 ohne Verbiegung in den Aufnahmebereich 3 eingeführt werden kann. Dies bietet insbesondere Vorteile bei relativ starren elektrischen Leitern 10. Die Richtung, in welcher der elektrische Leiter 10 in den Aufnahmebereich 3 eingeführt wird, ist in diesem Fall senkrecht zur Richtung, in welche sich Schließelement 2 bzw. Betätigungselement 7 bewegen. Das Schließelement 2 bzw. das Betätigungselement 7 sind im Grundkörper 1 der Schneidklemmvorrichtung derart angeordnet, dass jeweils eine lineare Bewegung möglich ist. Eine lineare Bewegung des Schließelements 2 wird dabei durch das entsprechend angeordnete und gelagerte Wippelement 6 in eine entsprechend entgegengesetzte lineare Bewegung des Betätigungselements 7 umgesetzt und umgekehrt. In einer in Figur 2 nicht dargestellten Öffnungsstellung der Vorrichtung kann der Leiter 10 in den Aufnahmebereich 3 des Schließelements 2 eingeführt werden. Nach vollständiger Einführung des elektrischen Leiters 10 wird zur Kontaktierung des elektrischen Leiters 10 das Schließelement 2 zusammen mit dem im Aufnahmebereich 3 befindlichen elektrischen Leiter 10 linear nach unten bewegt. Mit der Bewegung des Aufnahmebereichs 3 nach unten dringt die im Grundkörper 1 gehaltene Schneidklemme 4 bzw. deren Kontaktbereich 5 in den Aufnahmebereich 3 ein. Ein Schneidbereich 11 der Schneidklemme 4 durchdringt dabei die Isolierung des elektrischen Leiters 10 und ermöglicht so die Kontaktierung des elektrischen Leiters 10 durch den Kontaktbereich 5 der Schneidklemme 4. Im in Figur 2 dargestellten geschlossenen Zustand der Vorrichtung ist somit der elektrische Leiter 10 sicher elektrisch kontaktiert. Um die Kontaktierung des elektrischen Leiters 10 aufzuheben und den elektrischen Leiter 10 aus der Vorrichtung bewegen zu können, wird durch entsprechende Betätigung des Betätigungselements 7 ein Öffnungsvorgang veranlasst. Beim Öffnungsvorgang bewegen sich die Teile Betätigungselement 7, Wippelement 6, sowie Schließelement 2 in umgekehrter Richtung im Vergleich zum zuvor beschriebenen Schließvorgang.

[0016] Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schneidklemme 4. Die Elemente gleicher Funktion der in den Vorrichtungen gemäß Figur 1 und Figur 2 eingebauten Schneidklemmen 4 sind in Figur 1, 2 bzw. 3 jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Schneidklemme 4 weist einen Schneidbereich 11 sowie einen Kontaktbereich 5 auf. Der Schneidbereich 11 dient beispielsweise zur Durchtrennung einer Isolierung eines elektrischen Leiters, wohingegen der Kontaktbereich 5 zur elektrischen Kontaktierung der bzw. des Innenleiters eines elektrischen Leiters dient. Um den erforderlichen Druck zur Durchtrennung der Isolierung mittels des Schneidbereichs 11 bzw. zur Kontaktierung des/der Innenleiter mittels des Kontaktbereichs 5 zu erreichen, werden die zungenförmig ausgeformten Teile des Schneidbereichs 11 bzw. des Kontaktbereichs 5 durch ein Federelement 12 gegeneinander gepresst. Das Federelement 12 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 als Stahlüberfeder ausgebildet. Der Kontaktbereich 5 ist über ein Zwischenelement 13 elektrisch verbunden mit Kontaktelementen 14 der Schneidklemme 4. Die Kontaktelemente 14 sind im Grundkörper 1 gemäß Figur 1 und Figur 2 derart angeordnet, dass jeweils eine Buchse zum Anschluss von elektrischen Verbindungsmitteln gebildet wird.

[0017] Bei der beschriebenen Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters handelt es sich insbesondere um eine sogenannte abisolierfreie Anschlussklemme. Derzeit benötigt eine abisolierfreie Anschlussklemme mit dem gleichen Anschlussprinzip ca. 60 % mehr Einbauhöhe als eine Schraub- oder Federklemme. Weist eine handelsübliche Schraub- oder Federklemme eine typische Bauhöhe von 12,2 mm auf, so weist eine Schneidklemme üblicherweise eine typische Bauhöhe von 19,9 mm auf, ist also deutlich höher als eine Schraub- oder Federklemme. Die hier vorgeschlagene Schneidklemmvorrichtung kann hingegen mit einer Bauhöhe von 12,2 mm realisiert werden. Dadurch kann die Vorrichtung so platzsparend untergebracht werden, dass sie bezüglich Einbauhöhe und -breite, bei gleichen anschließbaren Leiterquerschnitten, in den Abmessungen einer Topklemme ( Schraub- oder Federtechnik ) untergebracht werden kann. Durch das unter der Schneidklemme 4 eingelegte Wippelement 6 wird der Betätigungsweg des Schließelements 2 zum An- bzw. Abschließen des Leiters in der vertikalen Richtung ausgeführt. Dadurch ist es möglich die Bauhöhe der Schneidklemmvorrichtung auf die Maße einer üblichen Schraub- oder Federklemme zu bringen. Die vorgeschlagene Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters eignet sich wegen ihrer kompakten Bauform insbesondere zur 1 bis n-reihigen Anordnung in einem Klemmenaufnahmegehäuse. Eine solche Anordnung kann z. B. als Frontstecker für Baugruppen der industriellen Automatisierungstechnik Verwendung finden.

[0018] Die Schneidklemmtechnik bietet gegenüber herkömmlicher Anschlusstechnik (mittels Schraub- oder Federklemme) eine Zeitersparnis von bis zu 66% bei der Verdrahtung. Da es sich um eine abisolierfreie Anschlusstechnik handelt, ist zum Anschluss von elektrischen Leitern kein Sonderwerkzeug (z. B. Abisolierwerkzeug) erforderlich.

[0019] Zusammengefasst betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters, mit einem Grundkörper 1, mit einem Schließelement 2 mit einem Aufnahmebereich 3 zur Aufnahme des Leiters, mit einer im Grundkörper 1 gehaltenen Schneidklemme 4 mit einem Kontaktbereich 5, wobei das Schließelement 2 von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung bezüglich des Grundkörpers 1 linear bewegbar ist, wobei die Schneidklemme 4 derart angeordnet ist, dass sich ihr Kontaktbereich 5 bezüglich des in der Öffnungsstellung befindlichen Schließelements 2 außerhalb des Aufnahmebereichs 3 und bezüglich des in der Schließstellung befindlichen Schließelements 2 innerhalb des Aufnahmebereichs 3 befindet. Zur Verbesserung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass ein Wippelement 6 und ein Betätigungselement 7 vorgesehen sind, wobei das Wippelement 6 im Grundkörper 1 derart beweglich gelagert und bezüglich Schließelement 2 und Betätigungselement 7 derart angeordnet ist, dass eine lineare Bewegung des Schließelements 2 von der Öffnungsstellung in die Schließstellung in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Betätigungselements 7 umsetzbar ist und dass eine lineare Bewegung des Betätigungselements 7 in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Schließelements 2 von der Schließstellung in die Öffnungsstellung umsetzbar ist.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Kontaktierung eines elektrischen Leiters, mit einem Grundkörper (1), mit einem Schließelement (2) mit einem Aufnahmebereich (3) zur Aufnahme des Leiters, mit einer im Grundkörper (1) gehaltenen Schneidklemme (4) mit einem Kontaktbereich (5), wobei das Schließelement (2) von einer Öffnungsstellung in eine Schließstellung bezüglich des Grundkörpers (1) linear bewegbar ist, wobei die Schneidklemme (4) derart angeordnet ist, dass sich ihr Kontaktbereich (5) bezüglich des in der Öffnungsstellung befindlichen Schließelements (2) außerhalb des Aufnahmebereichs (3) und bezüglich des in der Schließstellung befindlichen Schließelements (2) innerhalb des Aufnahmebereichs (3) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wippelement (6) und ein Betätigungselement (7) vorgesehen sind, wobei das Wippelement (6) im Grundkörper (1) derart beweglich gelagert und bezüglich Schließelement (2) und Betätigungselement (7) derart angeordnet ist, dass eine lineare Bewegung des Schließelements (2) von der Öffnungsstellung in die Schließstellung in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Betätigungselements (7) umsetzbar ist und dass eine lineare Bewegung des Betätigungselements (7) in eine in gegenläufige Richtung gerichtete lineare Bewegung des Schließelements (2) von der Schließstellung in die Öffnungsstellung umsetzbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidklemme (4) ein Federelement (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur 1 bis n-reihigen Anordnung in einem Klemmenaufnahmegehäuse vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Aufnahmebereich (3) vorgelagerter Kabelstauraum vorgesehen ist.

Zeichnung