EP2491619B1

EP2491619B1 - Federkraftanschlussklemme

Info

Publication number: EP2491619B1
Application number: EP10711546.1A
Authority: EP
Inventors: Jürgen Brand; Manuel Camino; Ralph Hoppmann; Holger Steinhage
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: WO2011047740A1; EP2491619A1; JP5579860B2; US8858269B2; ES2527171T3; JP2013508898A; CN102640356B; DE102009050367A1; CN102640356A; US20120264339A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Federkraftanschlussklemme mit einer Stromschiene und einer Schenkelfeder zum Anschließen eines abisolierten Leiterendstücks eines elektrischen Leiters mit den gattungsbildenden Merkmalen des
Patentanspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Derartige Federkraftanschlussklemmen besitzen einen elektrischen Leiterstreifen, welcher den Strom trägt und der üblicherweise als Stromschiene oder Strombalken bezeichnet wird. Diese Stromschiene besitzt eine oder mehrere Öffnungen zum Einstecken eines oder mehrerer abisolierter Leiterendstücke. Hierzu besteht die Stromschiene typischerweise aus einem Metallblechstreifen, in welchen die Öffnungen in Form von Materialdurchzügen eingestanzt sind. Das abisolierte Leiterendstück wird typischerweise durch eine Gehäuseöffnung in die von dem Materialdurchzug gebildete Öffnung in der Stromschiene eingesteckt und mit einer Schenkelfeder gegen den Rand der Stromschienenöffnung geklemmt.
Derartige Federkraftanschlussklemmen werden z. B. für die so genannte Direktstecktechnik DTI (Direct Terminals for Installation) verwendet, wobei die Anordnung und Kontur der Schenkelfeder eine werkzeuglose Verdrahtung der elektrischen Leiter ermöglicht. Bei einer DTI-Klemme öffnet die Feder selbsttätig beim Einschieben des Leiterendstücks, welches die Schenkelfeder betätigt. Hierzu können z.B. starre Einzeldrahtleiter oder vorkonfektionierte Litzen mit einer Aderendhülse verwendet werden.
In der EP 1 391 965 B1 ist ein elektrischer Federkraftklemmanschluss mit viereckigem Materialdurchzug beschrieben, der als Leiterdurchstecköffnung dient und einen Lochkragen besitzt. Die dortige Lochkrageninnenwandfläche bildet eine gegen den elektrischen Leiter vorstehende und sich quer zur Leiterdurchsteckrichtung erstreckende Querkante, welche insbesondere durch die untere Randkante des Lochkragens des Materialdurchzugs gebildet wird. Hierdurch soll ein Kontaktpunkt als Kreuzungspunkt zwischen dem elektrischen Leiter und der vorstehenden Querkante an der Lochkrageninnenwandfläche gebildet werden, wodurch die Kontaktanlagefläche zwischen dem elektrischen Leiter und dem Lochkragen des Materialdurchzugs auf eine kleinere definierte Kontaktanlagefläche minimiert werden und eine maximal mögliche Kontaktkraft aufgebracht werden soll. Dies verbessere die Stromübergänge und Kontaktsicherheit in der Klemmstelle.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde allerdings herausgefunden, dass sich bei einer solchen Klemme der Leiter aufgrund des Querverlaufs der Querkante des Materialdurchzugs relativ leicht in der Klemmstelle verdrehen lässt, wobei mit jeder drehenden Bewegung die Querkante in das Leiterendstück einschneidet. Hierdurch kann insbesondere bei dünnen Leitern die Stabilität des Leiterendstücks beeinträchtigt werden.
Derartige Federkraftklemmanschlüsse sind typischerweise mehrfach verwendbar, so dass der Leiter mehrfach eingesteckt und wieder herausgenommen werden kann. Insbesondere bei jedem Einsteck- und Entnahmevorgang wird der Leiter bewegt, was typischerweise auch mit einer Drehung einhergeht. Allerdings kann auch jede sonstige Berührung oder Bewegung des Leiters zu einem Verdrehen führen, was insbesondere in Schaltschränken der Fall ist, in denen eine große Vielzahl solcher Klemmen und zughörigen Leitern vorhanden sind, so dass jeder Zugriff auf irgendeinen der Federkraftklemmanschlüsse auch häufig zu einer Berührung oder einer Bewegung einer Vielzahl der anderen Leiter führt.
In nachteiliger Weise kann sich die notwendige Steckkraft beim Einstecken des Leiters in den Federkraftklemmanschluss durch eine Querkante erhöhen. Ferner kann die Querkante aufgrund des Stanzprozesses eine gewisse Rauhigkeit aufweisen, wodurch die Steckkraft noch weiter erhöht werden und der Einsteckvorgang kratzig und ruckelig sein kann. Bei solchen Federkraftklemmanschlüssen wird demnach eine grundsätzlich erwünschte hohe Klemmkraft mit einer grundsätzlich unerwünschten großen Einsteckkraft bezahlt. Dies kann bis zum Vernicken des Leiters beim Einstecken führen, insbesondere bei dünnen Leitern.
Weiter wird auf das Dokument EP 1 860 735 A1 verwiesen, welches die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 zeigt.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Federkraftanschlussklemme mit einer Stromschiene und einer Schenkelfeder bereit zu stellen, welche die gegensätzlichen Zielsetzungen einer hohen Klemmkraft und einer geringen Einsteckkraft möglichst gut miteinander in Einklang bringt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Federkraftanschlussklemme bereit zu stellen, welche einen festen Sitz, insbesondere gegen Verdrehung des Leiters in der Federkraftanschlussklemme gewährleistet.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Federkraftanschlussklemme mit dauerhafter Kontaktsicherheit auch bei vielfachem Einstecken und wieder Herausziehen des Leiters bereit zu stellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Federkraftanschlussklemme umfasst eine Stromschiene und eine Schenkelfeder und ist zum Anschließen eines abisolierten Leiterendstücks eines elektrischen Leiters ausgebildet. Die elektrische Federkraftanschlussklemme ist als eine Steckklemme ausgebildet, in welche das abisolierte Leiterendstück eingesteckt bzw. eingeschoben wird. Derartige Federkraftanschlussklemmen werden z.B. für die Gebäudeinstallation oder in Schaltschränken zur Stromleitung verwendet und weisen z.B. ein Anschlussvermögen von einigen Zehntel bis einigen Quadratmillimeter bei einem Maximalstrom in der Größenordnung bis zu einigen Ampere oder einigen zehn Ampere oder mehr auf. Die Federkraftanschlussklemme kann z.B. als eine Klemme mit Direktstecktechnik (sogenannte DTI-Klemme) hergerichtet sein, so dass das abisolierte Leiterendstück werkzeuglos in die Federkraftanschlussklemme eingesteckt werden kann. Hierbei wird ausschließlich mit der über den Leiter in Einsteckrichtung des Leiters aufgebrachten Einsteckkraft das aus Stromschiene und Schenkelfeder gebildete Klemmelementepaar aufgedrückt. DTI-Klemmen können z.B. zum Anschluss von starren abisolierten (Einzel-) Drähten oder von mit Aderendhülsen vorkonfektionierten Litzen verwendet werden.
Die Stromschiene ist aus einem flachen Metallblech hergestellt, z.B. gestanzt und weist eine oder mehrere Materialdurchzüge auf. Der Materialdurchzug bildet eine Einstecköffnung oder ein Einsteckloch in der Stromschiene in welche bzw. durch welche das abisolierte Leiterendstück eingesteckt bzw. durchgesteckt wird. Der Materialdurchzug ist typischerweise in die Stromschiene eingestanzt und bildet einen ringförmigen und sich in der Einsteckrichtung erstreckenden Metallkragen, so dass an der der Leiter-Einstecköffnung zugewandten Innenseite des Metallkragens zweidimensional ausgedehnte Metallkragen-Innenwandflächen gebildet werden.
Die Schenkelfeder weist einen Klemmschenkel mit einer Klemmstelle auf, welche in den Materialdurchzug eintaucht. Vorzugsweise wird die Klemmstelle von der stirnseitigen Endkante des Klemmschenkelendes gebildet, welche sich quer zur Einsteckrichtung erstreckt. Die Stromschiene, manchmal auch als Strombalken bezeichnet, und die Schenkelfeder sind insbesondere in einem dielektrischen Anschlussgehäuse, z.B. einem flachen Modulgehäuse eingebaut und in diesem befestigt.
Die Schenkelfeder ist insbesondere als eine, z.B. U-förmig gebogene, Blattfeder ausgebildet und besitzt insbesondere auf der dem U-Bogen gegenüber liegenden Seite des Klemmschenkels einen Halteschenkel. Der U-Bogen bewirkt die Vorspannung für die Klemmung des Leiters, wobei sich der Halteschenkel an dem Gehäuse abstützt. Beim Einstecken des abisolierten Leiterendstücks in die Leiter-Einstecköffnung der Stromschiene wird der Klemmschenkel mittels der aufgebrachten Einsteckkraft gegen die Vorspannung der Schenkelfeder aufgedrückt und das Leiterendstück zwischen der Klemmstelle der Schenkelfeder und einer der Metallkragen-Innenwandflächen bis in die finale Klemmposition eingesteckt, in der das Leiterendstück von der Federkraft der Schenkelfeder mittels des Klemmschenkels festgeklemmt wird. Der Klemmschenkel erstreckt sich hierbei in der Einsteckrichtung, so dass die Klemme selbstschließend ist. Mit anderen Worten wird das quer zur Stromschiene in den Materialdurchzug eingesteckte Leiterendstück zwischen der Klemmstelle des Klemmschenkels und der dem Klemmschenkel gegenüber liegenden ersten Metallkragen-Innenwandfläche mittels der Federkraft der Schenkelfeder geklemmt.
Im Gegensatz zu dem in der Einleitung beschriebenen Federkraftklemmanschluss gemäß EP 1 391 965 B1 , wird die Kontaktstelle bei der vorliegenden Erfindung nicht von einer schmalen quer zur Einsteckrichtung verlaufenden Querkante, z.B. der Randkante des Lochkragens, gebildet, sondern die erste Metallkragen-Innenwandfläche bildet eine sich nicht nur quer, sondern auch entlang der Längsachse des geklemmten Leiterendstücks erstreckende, also eine zweidimensional ausgedehnte Kontaktfläche, um die elektrische stromtragende Verbindung zwischen dem Leiter und der Stromschiene herzustellen. Die erfindungsgemäße Federkraftanschlussklemme ist also so konstruiert, dass das abisolierte Leiterendstück in der Klemmposition über eine gewisse ausgedehnte Länge des abisolierten Leiters an der besagten ersten Metallkragen-Innenwandfläche anliegt. Hierzu verläuft die von der ersten Metallkragen-Innenwandfläche gebildete Kontaktfläche insbesondere parallel zur Einsteckrichtung des Leiters.
Weiter erfindungsgemäß weist die Kontaktfläche in Richtung des Klemmschenkels vorstehende und sich parallel entlang der Längssachse des geklemmten Leiterendstücks erstreckende Kontaktrippen auf, derart dass das abisolierte Leiterendstück in der Klemmposition über eine ausgedehnte Länge entlang seiner Längsachse an den Kontaktrippen anliegt und mit diesen in elektrischem Kontakt steht, so dass insbesondere ein zweidimensional ausgedehntes Kontaktgebiet entsteht, dahingehend dass das zweidimensional ausgedehnte Kontaktgebiet zwischen der Kontaktfläche der Stromschiene und dem Leiterendstück von zumindest zwei nebeneinander verlaufenden Kontaktlinien gebildet wird. Es wird demnach ein aus mehreren nebeneinander angeordneten und sich entlang des Leiters erstreckenden Linien bestehendes in Einsteckrichtung verlaufendes linienförmiges Kontaktmuster gebildet.
Dadurch dass die die Kontaktlinien bildenden Kontaktrippen sich in Richtung des Leiters bzw. der Leitereinsteckrichtung erstrecken, wird die notwendige Einsteckkraft beim Einführen des Leiterendstücks in die Klemme zwischen der Schenkelfeder und der Kontaktfläche der Stromschiene relativ gering gehalten. Die Kontaktrippen wirken ferner als Führung beim Einstecken des Leiterendstücks. Andererseits kann eine ausreichende Kontaktkraft oder Flächenpressung an der Kontaktstelle erzielt werden. Mit der Erfindung können also in vorteilhafter Weise diese zwei grundsätzlich gegensätzlichen Anforderungen miteinander vereint werden.
Die Erfindung hat aber noch weitere Vorteile. Aufgrund der Längserstreckung der Kontaktrippen wird einer Verdrehung des Leiters in der Klemmposition entgegengewirkt. Hierdurch kann das ringförmige Einschneiden in den Leiter verhindert oder zumindest vermindert werden. Trotzdem wird das Leiterendstück durch die Klemmkante des Klemmschenkels mit einer hohen Haltekraft gegen ein Herausziehen des Leiterendstücks in der Klemme gehalten. Die beiden Klemmelemente beidseits der Klemmung (Klemmkante des Klemmschenkels und Kontaktfläche der Stromschiene) verlaufen nämlich senkrecht zueinander, so dass in verschiedenen Kraftrichtungen ein starker Reibschluss erzeugt wird.
Vorzugsweise ist die Klemmstelle des Klemmschenkels in Richtung der Längsachse des Leiterendstücks in der Mitte oder in der Nähe der Mitte der Kontaktfläche der Stromschiene bzw. der ersten Metallkragen-Innenwandfläche positioniert, wenn das Leiterendstück in der Klemmposition geklemmt ist. Dadurch wird eine gleichmäßige Kontakt- oder Normalkraft über die Erstreckung der Kontaktfläche entlang des Leiterendstücks und eine sichere flächige Anlage gewährleistet.
Vorzugsweise weisen die Kontaktrippen quer zur Längsachse des Leiters einen dreieckigen Querschnitt auf, so dass die dem Leiterendstück zugewandten Oberkanten der Kontaktrippen etwas in den Leiter, welcher typischerweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht, definiert eindringen können. Insbesondere weist die Kontaktfläche quer zur Längsachse des geklemmten Leiterendstücks einen Zick-Zack-Querschnitt auf, in dem zwischen zwei Kontaktrippen jeweils eine Riefe mit z. B. ebenfalls dreieckigem Querschnitt vorgesehen ist, so dass der Kontakt zwischen dem Leiterendstück und der Kontaktfläche entlang mehrerer Linien entlang der Längsachse des geklemmten Leiterendstücks gebildet wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kontaktfläche eben und die Kontaktrippen verlaufen entlang der Längsachse des geklemmten Leiterendstücks geradlinig. Das Leiterendstück verläuft in der Klemmposition parallel zu der Kontaktflächenebene. Dadurch wird eine große Kontaktlänge entlang der Längsachse des geklemmten Leiterendstücks erzielt.
Alternativ kann die Kontaktfläche entlang der Längsachse des geklemmten Leiterendstücks in Richtung des Klemmschenkels bzw. des Leiterendstücks konvex gewölbt sein. Bei dieser Ausführungsform werden vorzugsweise der Wölbungsradius so groß und die Kanten der Kontaktrippen so scharfkantig ausgebildet, dass die Kontaktrippen entlang der Längsachse des geklemmten Leiterendstücks über eine ausgedehnte Länge entlang seiner Längsachse etwas in das Leiterendstücks eindringen. Je nach Anwendung kann es aber erwünscht sein, die Kontaktlänge des Leiterendstücks durch die Wölbung zu verkürzen. Es kann ggf. auch vorteilhaft sein, die Kontaktfläche ballig (zweidimensional konvex) oder sattelförmig auszubilden.
Versuche haben ergeben, dass der Rasterabstand zwischen den Kontaktrippen etwa in Bereich zwischen einem Drittel und einem Zwanzigstel des Maximaldurchmessers des elektrischen Leiters, für den die Federkraftanschlussklemme dimensioniert ist, beträgt. Die Anzahl der Kontaktrippen kann dabei vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 5 und etwa 50 betragen. Dies sorgt für eine ausreichende Kontaktkraft einerseits und einen ausreichenden Reibschluss gegen Verdrehen des Leiters andererseits. Es soll aber nicht ausgeschlossen sein, dass ggf. mindestens zwei oder drei Kontaktrippen vorgesehen sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das dielektrische Anschlussgehäuse einen Leitereinführtrichter auf, welcher die Einführrichtung des Leiters beim Einstecken vorgibt und den Leiter in der Klemmposition gegen grobes Verkippen abstützt. Hierdurch kann die korrekte Anlage des Leiterendstücks an der Kontaktfläche unterstützt werden. Insbesondere verläuft der Einführkanal parallel zu der Kontaktfläche.
Ferner bevorzugt bildet das dielektrische Anschlussgehäuse auf der der Einführseite entgegen gesetzten Seite des Materialdurchzugs eine geschlossene Tasche, in welche das Leiterendstück jenseits der Klemmung eintaucht. Die Tasche besitzt einen Boden, welcher einen Anschlag für das stirnseitige Ende des Leiterendstücks beim Einstecken bildet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.

Kurzbeschreibung der Figuren

Es zeigen:

Fig. 1: eine Querschnittsdarstellung durch die Federkraftanschlussklemme mit in der Klemmposition eingestecktem Leiterendstück,
Fig. 2: eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3: eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung entlang der Linie 3-3 in Fig. 1,
Fig. 4: eine ausschnittsweise perspektivische Querschnittsdarstellung entlang der Linie 3-3 in Fig. 1 ohne Leiter,
Fig. 5: eine ausschnittsweise perspektivische Querschnittsdarstellung entsprechend Fig. 4 einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6: eine ausschnittsweise Querschnittsdarstellung ähnlich Fig. 2 der Ausführungsform aus Fig. 5,
Fig. 7: eine Querschnittsdarstellung wie Fig. 1 mit einem dünneren Leiter,
Fig. 8: eine Querschnittsdarstellung wie Fig. 1 ohne Leiter,
Fig. 9: eine Querschnittsdarstellung durch die Federkraftanschlussklemme gemäß einer weiteren Ausführungsform mit in der Klemmposition eingestecktem Leiterendstück,
Fig. 10: eine Querschnittsdarstellung durch die Federkraftanschlussklemme gemäß einer weiteren Ausführungsform mit in der Klemmposition eingestecktem Leiterendstück,
Fig. 11: eine dreidimensionale Darstellung des Materialdurchzugs der Ausführungsform aus Fig. 10,
Fig. 12: eine dreidimensionale Darstellung eines Federkraftanschlussklemmenmoduls mit zwei Klemmstellen,
Fig. 13: eine dreidimensionale Darstellung der Stromschiene aus Fig. 12.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Bezug nehmend auf Fig. 1 ist der Leiter 12 mit Kabelummantelung 14 und von der Kabelummantelung 14 abisoliertem Leiterendstück 16 in der Federkraftanschlussklemme 10 dargestellt. Die Federkraftanschlussklemme 10 weist eine Stromschiene 22 auf, welche senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Die Stromschiene 22 weist einen Materialdurchzug 24 mit einem umlaufenden Metallkragen 26 auf. Typischerweise ist der Materialdurchzug 24 mit dem Metallkragen 26 aus einem Metallblech, aus dem die Stromschiene 22 einstückig hergestellt ist, herausgestanzt. Der Metallkragen 26 ist in diesem Beispiel ringförmig geschlossen, im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet und erstreckt sich von dem flachen Stromschienenstreifen 28 im Großen und Ganzen in Einführrichtung E (in der Fig. 1 von oben nach unten). Der rechteckig umlaufende Metallkragen 26 weist umlaufende Metallkragen-Innenwandflächen 30a bis 30d auf, von denen die Metallkragen-Innenwandflächen 30a und 30c senkrecht zur Zeichenebene verlaufen.
Die Metallkragen-Innenwandfläche 30a liegt der Schenkelfeder 42 gegenüber und bildet die Kontaktfläche 52 der Stromschiene 22 für das abisolierte elektrische Leiterendstück 16.
Die Schenkelfeder 42 besitzt einen Klemmschenkel 44 mit einem unteren Klemmschenkelende, welches die Klemmstelle 46 gegen das Leiterendstück 16 bildet. Die als im Wesentlichen U-förmig gebogene Blattfeder ausgebildete Schenkelfeder 42 weist noch einen Bogenfederbereich 48 und einen Halteschenkel 50 auf. Die Schenkelfeder 42 ist mit einem Halteauge 54 des dielektrischen Anschluss- oder Klemmengehäuses 5 im Bereich des Federbogens 48 und einer bogenförmigen Einhausung 56 in dem Kunststoff-Anschlussgehäuse 5 festgelegt. Der Halteschenkel 50 taucht in den Materialdurchzug 24 ein und stützt sich an dem Metallkragen 26 bzw. der Metallkragen-Innenwandfläche 30c ab. Die Schenkelfeder 42 klemmt mit ihrem Klemmschenkel, genauer dem die Klemmstelle 46 bildenden Ende des Klemmschenkels 44 das abisolierte Leiterendstück 16 gegen die Kontaktfläche 52. Hierzu taucht der Klemmschenkel 44 in den Materialdurchzug 24 ein, und zwar in Richtung der Einsteckrichtung E (in der Fig. 1 von oben). Demnach erstreckt sich der Klemmschenkel 44 in dieselbe Richtung wie der Metallkragen 26 der Stromschiene 22.
Das elektrische Anschlussgehäuse 5 weist ferner eine geschlossene Tasche 58 unterhalb des Metallkragens 26 auf, welche das stirnseitige Ende 16a des abisolierten Leiterendstücks 16 aufnimmt bzw. umgibt. Hierbei bildet der Boden 60 der Tasche 58 einen Anschlag für das Leiterendstück 16 beim Einstecken des Leiters 12.
Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, verläuft das Leiterendstück 16 parallel zu der Kontaktfläche 52 und liegt in diesem Beispiel über einen Großteil der Erstreckung des Metallkragens 26 entlang der Längsachse A des Leiters 12 an der in diesem Beispiel ebenen Kontaktfläche 52 an, um diese zu kontaktieren. Die Kontaktfläche 52 besitzt eine mit Kontaktrippen 62 versehene gerippte Oberfläche 64, wie am besten in den Fig. 2 bis 6 dargestellt ist.
Das Anschlussgehäuse 5 weist ferner einen Leitereinstecktrichter 57 auf, welcher den Leiter 12 beim Einstecken und in der Klemmposition führt und im Wesentlichen die Einsteckrichtung E vorgibt. Der Leitereinstecktrichter 57 verläuft hierzu im Wesentlichen parallel zur Kontaktfläche 52. In diesem Beispiel verläuft die Einsteckrichtung E bzw. die Achse A des Leiters 12 sowie die Kontaktfläche 52 in einem schrägen Winkel zu dem Stromschienenstreifen 28.
Der Klemmschenkel 44 weist eine dem Leiter 12 zugewandte Vorwölbung 72 auf. Zum Lösen des Leiters aus der Federkraftanschlussklemme 10 wird ein Werkzeug, z.B. ein Schraubendreher durch die Werkzeugöffnung 59 des Anschlussgehäuses 5 eingeführt und die Klemme mit dem Werkzeug geöffnet, wobei die Vorwölbung 72 beim Zubiegen der Schenkelfeder 42 hilft.
Bezug nehmend auf Fig. 2 besitzen die Kontaktrippen 62 einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt und erstrecken sich entlang der Achse A des Leiters 12. Die Kontaktrippen 62 bilden mit den dazwischen liegenden im Wesentlichen ebenfalls dreieckigen Riefen 66 die eindimensional gerippte Oberfläche 64, welche demnach einen regelmäßigen Zick-Zack-förmigen Querschnitt quer zur Achse A des Leiters 12 aufweist. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, liegt das Leiterendstück 16 in der Klemmposition typischerweise an zumindest zwei der Kontaktrippen 62 linienförmig an. Je nach Andruckkraft der Schenkelfeder 42, Weichheit des Leitermaterials und der Größe und Scharfheit der Kontaktrippen 62 graben sich die Kontaktrippen 62 mehr oder weniger in das Leiterendstück 16 ein, so dass eine Anlage auch an mehr als zwei der Kontaktrippen 62 möglich ist. Dadurch bildet sich ein Kontaktbereich mit mehreren nebeneinander verlaufenden Kontaktlinien zwischen dem Leiterendstück 16 und der Kontaktfläche 52 aus.
Bezug nehmend auf Fig. 3 erstrecken sich die Kontaktrippen 62 über einen wesentlichen Teil der Länge entlang der Achse A des Leiters 12 über den Metallkragen 26 bzw. dessen Metallkragen-Innenwandfläche 30a.
Die Dimensionierung der Kontaktrippen 62 und der Riefen 66 ist am besten in Fig. 4 zu erkennen. Im Beispiel in Fig. 4 weist die gerippte Oberfläche 64 der Kontaktfläche 52 zwölf Kontaktrippen 62 auf, welche durch Einprägung der dazwischen liegenden Riefen 66 an der Metallkragen-Innenwandfläche 30a gebildet werden.
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform mit sechs Kontaktrippen 62, welche etwas kürzer ausgebildet sind, als in Fig. 4. Ferner haben die Riefen 66 zwischen den Kontaktrippen 62 einen größeren Abstand als in Fig. 4, so dass der Rasterabstand R der Kontaktrippen 62 größer ist als bei der Ausführungsform in Fig. 4.
Bezug nehmend auf Fig. 6 haben die Kontaktrippen 62 einen trapezförmigen Querschnitt.
Wie an einem Vergleich der Fig. 1 und 7 zu sehen ist, hängt bei der Federkraftanschlussklemme 10 aufgrund der Schwenkbewegung des Klemmschenkels 44 die vertikale Position der Klemmstelle 46 von der Dicke des elektrischen Leiters ab. Bei einem kleineren Durchmesser des elektrischen Leiters (Fig. 7) liegt die Klemmstelle 46 höher als bei einem größeren Durchmesser (Fig. 1). Die Federkraftanschlussklemme 10 ist für ein gewisses Intervall von Leiterdurchmessern konstruiert und zugelassen, z.B. für Leiterdurchmesser im Bereich von 0,5 mm bis 4 mm. Hierbei liegt die Klemmstelle 46 zumindest bei Leiterdurchmessern die kleiner sind als der maximal zugelassene Leiterdurchmesser oberhalb der Unterkante 52a der Kontaktfläche 52.
Fig. 8 zeigt die Federkraftanschlussklemme 10 aus den Fig. 1 und 7 vor dem Einschieben des Leiters, wobei der Klemmschenkel 44 aufgrund der Vorspannung der Schenkelfeder 42 an der Kontaktfläche 52 anliegt.
Der Leiter 12 ist zwar durch den Leitereinführtrichter 57 relativ gut geführt, es verbleibt aber dennoch etwas Spiel, insbesondere bei dünnen Leitern, so dass der Leiter 12 in begrenztem Maße einer Verkippung unterliegen kann. Bei der in Fig. 1, 7 und 8 dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann bei einer Verkippung des Leiters das Leiterendstück daher kurzfristig hauptsächlich mit der Unterkante 52a der Kontaktfläche 52 in Kontakt stehen, wenngleich dies grundsätzlich unerwünscht ist.
Fig. 9 zeigt eine Federkraftanschlussklemme 10 gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, nämlich mit entlang der Längsachse A konvex gewölbter Kontaktfläche 52. Der Wölbungsradius r der Kontaktfläche 52 ist so groß bemessen, dass aufgrund der Weichheit des Leiters (typischerweise Kupfer oder eine Kupferlegierung) das Leiterendstück 16 auf einer finiten Länge L entlag der Längsachse A mit der Kontaktfläche 52 in elektrischem Kontakt steht. Die Länge L sollte mindestens einige Zehntel Millimeter, besser noch einen Millimeter oder mehr betragen. Die Wölbung der Kontaktfläche 52 hat den Vorteil, dass bei einem leichten Verkippen des Leiters 12 trotzdem ein großflächiger elektrischer Kontakt zwischen dem Leiterendstück 16 und der Kontaktfläche 52 erhalten bleibt und das Leiterendstück gerade nicht von der Unterkante 52a beschädigt wird. Die Kontaktfläche 52 kann eindimensional, aber auch zweidimensional gewölbt sein. Die zweidimensionale Wölbung kann entweder ballig, d.h. in beiden Dimensionen der Ebene der Kontaktfläche 52 konvex geformt oder sattelförmig, d.h. entlang der Längsachse A konvex und quer zur Längsachse A konkav geformt sein.
Letzteres kann die Größe der Anlagefläche des Leiterendstücks 16 an der Kontaktfläche 52 weiter vergrößern.
Fig. 10 zeigt eine Federkraftanschlussklemme 10 gemäß einer weiteren abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, nämlich mit verlängerter Kontaktfläche 52. Hierbei ist die der Schenkelfeder 42 gegenüberliegende Metallkragen-Innenwandfläche 30a nach unten verlängert. Die Metallkragen-Innenwandfläche 30a, bzw. die Kontaktfläche 52 ragen damit in Einsteckrichtung E über den übrigen Metallkragen 26 hinaus. Dadurch wird in vorteilhafter Weise einer Verkippung des Leiterendstück 16 entgegengewirkt und gewährleistet, dass das Leiterendstück 16 auf einer großen Länge L an der Kontaktfläche 52 anliegt. Dadurch wird ein Einschneiden der Unterkante 52a in das Leiterendstück 16 weitgehend vermieden und die Kontaktfläche vergrößert. Bei dieser Ausführungsform liegt die Klemmstelle 46 sogar bei dem maximal zugelassenen Leiterdurchmesser noch oberhalb der Unterkante 52a der Kontaktfläche 52. Fig. 11 zeigt einen Abschnitt der zugehörigen Stromschiene 22 mit dem Materialdurchzug 24 und der Schenkelfeder 42 in dreidimensionaler Darstellung.
Fig. 12 zeigt eine Federkraftanschlussklemme 10 zum modularen Aufstecken auf eine Montageschiene (nicht dargestellt). Wie dem Fachmann bekannt ist, werden eine Vielzahl dieser Module 10 z.B. in der Gebäudeinstallationstechnik nebeneinander auf die Montageschiene gesteckt.
Fig. 13 zeigt die Stromschiene 22 der Federkraftanschlussklemme 10 aus Fig. 12 in gewinkelter Form und mit zwei vertikal versetzt angeordneten Materialdurchzügen 24.

Claims

Federkraftanschlussklemme (10) mit einer Stromschiene (22) und einer Schenkelfeder (42) zum Anschließen eines abisolierten Leiterendstücks (16) eines elektrischen Leiters (12),
wobei die Stromschiene (22) aus einem flachen Metallblech hergestellt ist und zumindest einen Materialdurchzug (24) aufweist, welcher eine Einstecköffnung für das abisolierte Leiterendstück (16) bildet,
wobei der Materialdurchzug (24) einen ringförmigen und sich in der Einsteckrichtung erstreckenden Metallkragen (26) aufweist, welcher an seiner der Einstecköffnung zugewandten Innenseite Metallkragen-Innenwandflächen (30a-30d) aufweist,
wobei die Schenkelfeder (42) einen Klemmschenkel (44) mit einer Klemmstelle (46) aufweist, welche in den Materialdurchzug (24) eintaucht,
wobei das quer zur Stromschiene (22) in den Materialdurchzug (24) eingesteckte Leiterendstück (16) zwischen der Klemmstelle (46) des Klemmschenkels (44) und der gegenüberliegenden Metallkragen-Innenwandfläche (30a) mittels der Federkraft der Schenkelfeder (42) geklemmt ist,
wobei die der Klemmstelle (46) des Klemmschenkels (44) gegenüberliegende Metallkragen-Innenwandfläche (30a) eine sich entlang der Längsachse (A) des geklemmten Leiterendstücks (16) erstreckende Kontaktfläche (52) für das Leiterendstück (16) bildet,
dadurch gekennzeichnet
dass die Kontaktfläche (52) in Richtung des Klemmschenkels (44) vorstehende und sich entlang der Längsachse (A) des geklemmten Leiterendstücks (16) erstreckende Kontaktrippen (62) aufweist, derart dass das abisolierte Leiterendstück (16) in der Klemmposition über eine ausgedehnte Länge entlang seiner Längsachse (A) an den Kontaktrippen (62) anliegt und mit diesen in elektrischem Kontakt steht.
Federkraftanschlussklemme (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Klemmstelle (46) des Klemmschenkels (44) in Richtung der Längsachse (A) des Leiterendstücks (16) in der Mitte oder in der Nähe der Mitte der Kontaktfläche (52) positioniert ist, wenn das Leiterendstück (16) in der Klemmposition geklemmt ist.
Federkraftanschlussklemme (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktrippen (62) einen dreieckigen, trapezförmigen, rechteckigen oder wellenförmigen Querschnitt aufweisen.
Federkraftanschlussklemme (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen zwei Kontaktrippen (62) jeweils eine Riefe (66) vorgesehen ist, so dass die Kontaktfläche quer zur Längsachse (A) des geklemmten Leiterendstücks (16) eine Zick-Zack-förmige Oberfläche (64) aufweist.
Federkraftanschlussklemme (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktrippen (62) entlang der Längsachse (A) des geklemmten Leiterendstücks (16) geradlinig verlaufen.
Federkraftanschlussklemme (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (52) entlang der Längsachse (A) des geklemmten Leiterendstücks (16) in Richtung des Klemmschenkels (44) konvex gewölbt ist.
Federkraftanschlussklemme (10) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wölbungsradius so groß und die Kanten der Kontaktrippen (62) so scharfkantig sind, dass die Kontaktrippen (62) entlang der Längsachse des geklemmten Leiterendstücks über eine ausgedehnte Länge entlang seiner Längsachse (A) in das Leiterendstück (16) eindringen.
Federkraftanschlussklemme (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rasterabstand (R) der Kontaktrippen (62) zwischen einem Drittel und einem Zwanzigstel des Durchmessers des elektrischen Leiters, für den die Federkraftanschlussklemme (10) dimensioniert ist, beträgt.
Federkraftanschlussklemme (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraftanschlussklemme (10) ein dielektrisches Anschlussgehäuse (5) umfasst, in welchem die Stromschiene (22) und die Schenkelfeder (42) befestigt sind, wobei das dielektrische Anschlussgehäuse (5) einen Leitereinführtrichter (57) aufweist, welcher die Einführrichtung (E) des Leiters (12) vorgibt und den Leiter (12) in der Klemmposition gegen grobes Verkippen abstützt.
Federkraftanschlussklemme (10) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das dielektrische Anschlussgehäuse (5) auf der der Einführseite entgegen gesetzten Seite des Materialdurchzugs (24) eine geschlossene Tasche (58) bildet, in welche das stirnseitige Ende (16a) des Leiterendstücks (16) in der Klemmposition eintaucht.
Federkraftanschlussklemme (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Klemmschenkel (44) gegenüberliegende Metallkragen-Innenwandfläche (30a) in Einsteckrichtung (E) über den Metallkragen (26) hinaus ragt.