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Die
Erfindung betrifft einen Schneidklemmanschluss mit mindestens einem
Schneidklemmelement mit einem eine Isolierung eines mit dem Schneidklemmelement
elektrisch zu kontaktierenden elektrischen Leiters durchschneidenden
Halteschlitz in einem Hülsenkörper, wobei sich
der Halteschlitz von einer Einführöffnung durchgehend
in eine Längsrichtung des Hülsenkörpers
erstreckt und der Hülsenkörper einen Steg hat,
an dessen Enden sich zwei einander gegenüberliegende Federschenkel
integral anschließen, die an ihrem dem Steg gegenüberliegenden
Ende in aufeinander zu weisend abgewinkelte Schenkelenden zur Bildung
des Halteschlitzes durch die freien Längsseitenkanten der
Schenkelenden übergehen, so dass unterhalb des Halteschlitzes
ein durch die Federschenkel und den Steg begrenzter Leiteraufnahmeraum
geschaffen wird.
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Derartige
Schneidklemmanschlüsse haben den Vorteil, dass dadurch
ein Anschließen eines isolierten elektrischen Leiters ohne
dessen vorherige Abisolation möglich wird. Beim Einführen
des elektrischen Leiters wird die Isolierungsschicht aufgeschlitzt
und der derart freigelegte elektrische Leiter an den aufeinander
zu weisenden Kanten der den Halteschlitz bildenden Schenkelenden
elektrisch mit dem Schneidklemmelement kontaktiert. Die Schenkelenden
sind mit Hilfe der über einen Steg miteinander verbundenen,
einander gegenüberliegenden Federschenkel federnd gelagert,
so dass sie beim Einführen des elektrischen Leiters voneinander
weg gedrückt werden und durch die mit Hilfe der Federschenkel
aufgebrachten Federkraft an den elektrischen Leiter angepresst werden.
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Die
DE 2 339 800 offenbart ein
hülsenförmiges Klemmelement zum abisolierfreien
Anschluss elektrischer Leiter, bei dem der Klemmschlitz durch zumindest
einen senkrecht zu ihm verlaufenden Einschnitt in wenigstens zwei
Schnittbereiche unterteilt ist. Damit können an ein einziges
hülsenförmiges Klemmelement zwei oder mehr elektrische
Leiter angeklemmt werden, ohne dass sich diese gegenseitig beeinflussen.
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Die
DE 32 39 708 C2 offenbart
einen elektrischen Klemmenblock mit einem Verbindungsstück, das
zwei gegenüberliegende, einen Halteschlitz bildende Lippen
hat. Jede Lippe des Halteschlitzes eines Verbindungsstücks
ist durch einen Hilfsschlitz in zwei Teile gespalten, um zwei separate
Klemmstellen zu bilden.
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Aus
DE 89 14 739 U1 und
DE 35 41 371 A1 ist
eine andere Ausführungsform von Schneid-Klemmkontakten
bekannt, bei denen sich zwei Schneidblätter parallel auf
einer Ebene von einem gemeinsamen Steg zu einem offenen Ende hin erstrecken
und einen Kontaktierschlitz begrenzen. Die aus einem flachen Blechstück
herausgearbeiteten Schneidblätter tragen jeweils schlitzartige
Ausnehmungen, sodass zwischen dem Kontaktierschlitz und jeder Ausnehmung
Schneid-Klemmstege erzeugt werden, die mit Schneid-Klemmkanten den Kontaktierschlitz
begrenzen. Beim Drücken eines Leiters gegen den Kontaktierschlitz
können die Schneid-Klemmkontaktschenkel mit ihren freien
Enden etwas auseinanderweichen, wodurch sich der Kontaktierschlitz
an seinem offenen Ende dem Durchmesser des Leiters anpassen kann.
Beim Eindrücken des Leiters in den Kontaktierschlitz geben die
Schneid-Klemmstege in Abhängigkeit von dem durch den Leiter
auf diese ausgeübten Druck nach und verbiegen sich geringförmig
nach außen unter Verringerung der Breite der Ausnehmungen.
Damit kann sich der Kontaktierschlitz auf Leiter unterschiedlichen
Durchmessers selbsttätig einstellen.
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Ein
derartiges, durchgehend bis zum Halteschlitz in zwei separate Klemmbereiche
aufgetrenntes Schneidklemmelement ist auch aus
US 4,466,682 A1 bekannt.
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In
DE 199 09 825 C5 wird
vorgeschlagen, die Gestaltung eines hülsenförmigen
Klemmelements unter Berücksichtigung des Biegespannungsverlaufs im
Klemmzustand dadurch zu optimieren, dass der Querschnitt zumindest
eines der Federschenkel des Klemmelementes bis zur Klemmstelle hin
verjüngt wird. Hierdurch kann ein gleichmäßiger
Verlauf der mechanischen Spannung in den Federschenkeln erreicht
werden, der im Biegebereich verlängert wird. Der Rückstellweg
kann auf diese Weise vergrößert werden.
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Ausgehend
hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Schneidklemmanschluss zu schaffen, bei dem durch konstruktive Maßnahmen
der Biegespannungsverlauf und damit die Federkennlinie an die jeweiligen
Erfordernisse angepasst ist.
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Die
Aufgabe wird mit dem Schneidklemmanschluss der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass die Federschenkel jeweils mindestens
eine unter Belastung eines in Längsrichtung durchgehenden
Längsseitenkante der Schenkelenden sich vom Steg in Richtung
Schenkelende erstreckende Schlitzausnehmung haben, deren Breite über
die Erstreckungsrichtung an die Breite der Federschenkel so angepasst
ist, dass sich eine von dem Steg zur Längsseitenkante der
Schenkelenden hin verjüngende effektive Breite der Federschenkel
in Längsrichtung ergibt.
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Es
wird vorgeschlagen, die Federkennlinie nicht durch eine Veränderung
der Materialdicke im Querschnitt der Federschenkel herbeizuführen,
sondern in den Federschenkeln eine Schlitzausnehmung vorzusehen
und mit Hilfe dieser Schlitzausnehmung die Federkennlinie anzupassen.
Es wird ausgenutzt dass die Federkennlinie u. a. nicht notwendigerweise von
der Materialstärke der Federschenkel abhängig ist,
sondern auch von der effektiven Breite der Federschenkel in Längsrichtung,
die durch eine Schlitzausnehmung angepasst werden kann. Zudem bietet
die Schlitzausnehmung Raum zur Aufnahme von Isoliermaterial.
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Die
Schlitzausnehmung ist somit gemäß der Lehre der
vorliegenden Erfindung hinsichtlich ihrer Länge und Form
so angepasst, dass sich eine optimale Federkennlinie und damit ein
optimaler, vorzugsweise gleichmäßiger Verlauf
der mechanischen Spannung in den Federschenkeln ergibt.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Schenkelenden der Schneidklemmelemente
in Längsrichtung kürzer als der Steg mit den sich
daran anschließenden Enden der Federschenkel sind. Die
effektive Breite der Federschenkel nimmt hierdurch vom Steg in Richtung
Schenkelenden hin bereits durch diese Verkürzung der Schenkelenden
ab. Durch die Schlitzausnehmung wird der Effekt der in Richtung
Schenkelende abnehmenden effektiven Breite der Federschenkel weiter
verstärkt.
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Die
Federschenkel sind vorzugsweise trapezförmig – in
der Draufsicht – ausgestaltet und können hierbei
ggf. an mindestens einer Seitenkante der Federschenkel einen Knick
aufweisen, an dem sich die vom Steg in Richtung Schenkelende zur
Ausbildung der Trapezform schräg verlaufende Seitenkante
in einen bis zum Schenkelende durchgehenden, in Bezug auf die Stegebene
annähernd senkrechten Abschnitt übergeht. Die
Trapezform bedingt somit nicht notwendigerweise einen kontinuierlichen
Verlauf der Seitenkanten der Federschenkel. Auch ein gebogener oder
geknickter Verlauf der Seitenkanten der Federschenkel ist zur grundsätzlichen
Ausgestaltung der Trapezform denkbar.
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Bei
der geknickten Ausführungsform mindestens einer Seitenkante
der Federschenkel ist es zur Vergleichmäßigung
der mechanischen Spannung in den Federschenkeln vorteilhaft, wenn
die Schlitzausnehmung vom Schenkelende in Richtung Steg bis annähernd
zur Höhe des Knicks eine konstante Breite hat und von dort
in Richtung des Anschlusses des Federschenkels an den Steg verjüngt ist.
Die Schlitzausnehmung ist somit hinsichtlich ihrer Breite an die
auf der jeweiligen Ebene vorhandene effektive Breite des verbleibenden
Federschenkelmaterials, d. h. an die Form der Seitenkanten der Federschenkel
angepasst.
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Für
einen optimalen Biegespannungsverlauf ist es zudem vorteilhaft,
wenn sich die Schlitzausnehmungen teilweise in die abgewinkelten
Schenkelenden hinein erstre cken, so dass auch die Federkennlinie,
insbesondere im Übergang der Federschenkel zu den Schenkelenden
hin, zur Gewährleistung möglichst hoher Rückstellkräfte
angepasst ist. Damit wird zudem der Ausnahmeraum für Isoliermaterial
vergrößert, das in die Schlitzausnehmung eintauchen
kann.
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Die
Befestigung und/oder elektrische Anbindung der Schneidklemmeelemente
kann in vielfältiger, an sich aus dem Stand der Technik
bekannter Weise erfolgen. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte
Ausführungsformen hierzu beschrieben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1 – perspektivische
Ansicht eines Schneidklemmelementes;
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2 – Schnittansicht
des Schneidklemmelementes mit eingestecktem Leiter;
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3 – Frontansicht
des Schneidklemmelementes mit Schlitzausnehmung in einem Federschenkel;
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4 – Draufsicht
auf das Schneidklemmelement aus 1;
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5 – perspektivische
Ansicht des Schneidklemmelementes aus 1 mit eingestecktem
Leiter;
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6 – perspektivische
Ansicht eines Schneidklemmelementes mit abgewinkelter Anschlussfahne;
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7 – Ansicht
der Abwicklung des Schneidklemmelementes mit beidseitigen Anschlussfahnen;
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8 – perspektivische
Ansicht eines Schneidklemmelementes mit zur Tasche umgebogenen Anschlussfahnen;
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9 – Ansicht
einer Abwicklung des Schneidklemmelementes aus 8.
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10 – perspektivische
Ansicht eines Schneidklemmelementes mit vom Steg abgebogenem Anschlussgin;
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11 – Abwicklung
des Schneidklemmelementes aus 10 mit
beidseits des Steges angeordneten Anschlusspins;
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12 – perspektivische
Ansicht eines Schneidklemmelementes mit an ihrem Enden beidseits
zur Tasche umgefalteten Anschlussfahne;
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13 – Ansicht
einer Abwicklung des Schneidklemmelementes aus 12;
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14 – perspektivische
Ansicht eines Schneidklemmelementes mit geschützter Anschlussfahne;
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15 – Ansicht
einer Abwicklung des Schneidklemmelementes aus 14;
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16 – Seitenansicht
eines Schneidklemmelementes mit aus dem Steg herausgebogener Anschlusslaschen;
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17 – Ansicht
der Abwicklung des Schneidklemmelementes aus 16.
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1 lässt
eine perspektivische Ansicht eines Schneidklemmelementes 1 erkennen,
das aus einem Hülsenkörper besteht, der durch
einen Steg 2 mit sich daran anschließenden Federschenkeln 3a, 3b und
sich an die Federschenkel 3a, 3b anschließenden
Schenkelenden 4a, 4b gebildet ist. Der Steg 2 ist
U-förmig gekrümmt und integral an den beiden durch
eine gestrichelte Linie jeweils gekennzeichneten Enden mit einem
sich daran anschließenden Federschenkel 3a, 3b verbunden.
Das Schneidklemmelement 1 ist einstückig aus einem
Material, insbesondere einem elektrisch leitenden Metall, wie beispielsweise
einer Chrom-Nickel-Legierung, einer Kupferlegierung oder einem kupferbeschichteten
Federmetall gebildet. Die Federschenkel 3a, 3b erstrecken
sich vom Steg in etwa die gleiche Richtung nach oben und sind durch
den Steg 2 voneinander beabstandet angeordnet. An die oberen
Enden der Federschenkel 3a, 3b schließt
sich im Winkel über eine Krümmung jeweils ein
Schenkelende 4a, 4b an, die aufeinander zu weisen,
sodass die freien Längskan ten der Schenkelenden 4a, 4b einen
Halteschlitz 5 für einen in diesen einzuführenden
elektrischen Leiter bilden. Die Schenkelenden 4a, 4b stehen
leicht schräg zueinander, sodass die sich gegenüberliegenden
Außenwinkel der Seitenkanten als scharfkantiges Schneidelement
zum Auftrennen einer den elektrischen Leiter umhüllenden
Isolatorschicht genutzt werden kann.
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Es
ist weiterhin erkennbar, dass die Federschenkel 3a, 3b im
Wesentlichen trapezförmig derart ausgebildet sind, dass
die Schenkelenden 4a, 4b in Längsrichtung
L kürzer als der Steg 2 mit dem sich daran anschließenden
Enden der Federschenkel 3a, 3b ist. Die vom Steg 2 in
Richtung Schenkelende 4a, 4b verlaufenden Seitenkanten 6a, 6b der
Federschenkel 3a, 3b verlaufen in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel schräg, wobei die gegenüberliegenden
Seitenkanten 7a, 7b bei Bedarf einen Knick 8 aufweisen
können, von dem aus sich die Seitenkanten 7a, 7b senkrecht
zum Schenkelende 4a, 4b erstrecken. Gleichermaßen
ist es aber auch denkbar, dass Seitenkanten 6a, 6b gerade
verlaufen. Die Ausgestaltung hängt im Wesentlichen von
der Einbausituation in ein Isolierstoffgehäuse ab.
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In
die Fläche der Federschenkel 3a, 3b ist
jeweils eine Schlitzausnehmung 9a, 9b eingebracht, die
nicht vollständig durch die Schenkelenden 4a, 4b hindurch
gehen, so dass der Halteschlitz 5 ohne Unterbrechung durchgehend
ausgestaltet ist. Das Schneidklemmelement 1 ist somit nicht
in zwei voneinander getrennte Klemmbereiche aufgeteilt.
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Die
Schlitzausnehmungen 9a, 9b sind hinsichtlich ihrer
Breite, die in Erstreckungsrichtung der Schlitzausnehmung 9a, 9b nicht
konstant ist, derart an die effektive Breite der Federschenkel 3a, 3b in der
jeweiligen Ebene angepasst, dass eine gewünschte Federkennlinie,
d. h. ein gewünschter Verlauf der mechanischen Spannung
in den Federschenkeln 3a, 3b erreicht wird. Dieser
gewünschte Verlauf kann beispielsweise gleichmäßig
sein.
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In
dem Ausführungsbeispiel ist bei den trapezförmigen
Federschenkeln 3a, 3b vorgesehen, dass die Schlitzausnehmung
im oberen Bereich in die Krümmung zwischen Federschenkel 3a, 3b und Schenkelende 4a, 4b hineinragt.
Im unteren Bereich ver jüngt sich die Schlitzausnehmung 9a, 9b,
in Richtung Steg 2 und läuft teilkreisförmig
an ihrem Ende aus.
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2 lässt
eine Ansicht des Schneidklemmelementes 1 aus 1 im
Schnitt A-A mit einem eingesteckten Leiter 10 erkennen.
Es wird deutlich, dass das Isoliermaterial des Leiters 10 teilweise
in die Schlitzausnehmungen 9a, 9b eintaucht, dies
hat den Vorteil, dass das Schneidklemmelement 1 nicht durch
das Isolierstoffmaterial 10 auseinander gedrückt
wird, was zu einer Verringerung der Federklemmkraft führen
würde. Die Baubreite des Schneidklemmelementes 1 kann
somit im Vergleich zur Schneidklemmelemente ohne Schlitzausnehmung 9a, 9b um
die mögliche Eintauchtiefe des Isolierstoffmaterials in
die Schitzausnehmung 9a, 9b reduziert werden.
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Diese
an die effektive Breite der Federschenkel 3a, 3b in
der jeweiligen Ebene quer zur Längsrichtung L angepasste
Form der Schlitzausnehmung 9a, 9b wird in der 3 deutlicher.
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4 zeigt
eine Draufsicht des Schneidklemmelementes 1 aus 1.
Es ist erkennbar, dass die aufeinander zuweisend abgewinkelten Schenkelenden 4a, 4b leicht
winklig zueinander stehen, so dass die untere Kante der Seitenkanten
der Schenkelenden 4a, 4b eine scharfkantigen Halteschlitz 5 bilden,
mit dem eine Isolierung eines in den Halteschlitz 5 eingeführten
elektrischen Leiters aufgetrennt werden kann. Es ist auch sichtbar,
dass die Schlitzausnehmungen 9a, 9b nicht durch
die Schenkelenden 4a, 4b hindurchgehen, sodass
der Halteschlitz 5 ohne Unterbrechung durchgehend ist.
Erkennbar ist auch, dass die Länge des Halteschlitzes 5 kleiner
als die Länge des Steges 2 ist. Durch die gekrümmten
Enden der Schenkelenden 4a, 4b wird der bereits
erwähnte trichterförmige Einführungsbereich für
einen elektrischen Leiter geschaffen.
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5 lässt
eine perspektivische Ansicht des Schneidklemmelementes 1 aus
den 1 bis 4 mit einem eingesteckten Leiter 10 erkennen.
Es wird deutlich, dass das Schneidelement durch den in den Haltschlitz 5 eingeführten
Leiter 10 aufgebogen ist. Hierdurch wird eine Federkraft
auf den im Isolierstoffmaterial des Leiters 10 befindlichen
elektrischen Leiters ausgeübt und eine elektrische Kontaktierung
des Schneidklemmelementes 1 mit dem Leiter 10 sichergestellt.
Durch den Halteschlitz 5 ist das Isolierstoffmaterial im
Bereich des Halteschlitzes aufgetrennt.
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6 lässt
eine Skizze einer Ausführungsform des Schneidklemmelementes
erkennen, bei dem integral mit dem Steg 2 eine Anschlussfahne 11 angeformt
ist, die sich in einem ersten Abschnitt vom Steg 2 in Längsrichtung
L wegerstreckt und in einem zweiten Abschnitt quer zur Längsrichtung
L gebogen ist, wobei der zweite Abschnitt parallel zu der durch den
Steg 2 aufgespannten Ebene liegt. An das freie Ende des
zweiten Abschnittes wird schließlich ein nach unten von
dem Schneidklemmanschluss 1 wegweisender Abschnitt an,
der gekrümmt gefaltet sein kann und ein Lötbeinchen
zum elektrischen Anschluss der Schneidklemme uns/oder zur mechanischen
Befestigung bildet.
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7 lässt
den Schneidklemmanschluss 1 aus 6 in der
Abwicklung erkennen. Es wird deutlich, dass die Anschlussfahne nicht
nur auf einer Seite des Steges 2 vorgesehen sein kann,
sondern optional auch beidseitig zur durch die gestrichelte Darstellung
der abgewickelten Anschlussfahne soll angedeutet werden, dass die
Lötbeinchen aus gleicher oder gegensinniger Richtung her
gebogen werden können.
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Die
Ausbildung von zwei Lötbeinchen pro Seite ist ebenfalls
möglich.
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8 lässt
eine Skizze einer anderen Schneidanschlussklemme mit einer anderen
Ausführungsform mit der elektrischen Anbindung erkennen. Es
ist erkennbar, dass die Anschlussfahne 2 sich quer zur
Längsrichtung L erstreckende Abschnitte hat, deren Enden
aufeinander zuweisen umgebogen sind und einen Aufnahmeschlitz beispielsweise
für eine Stromschiene bilden, die in diesen hineingesteckt
werden kann. Die Anschlussfahnen 11 können vollflächig
oder verschachtelt auf mindestens einer Ebene gebogen werden.
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9 lässt
wiederum die Abwicklung des Schneidklemmelemtens 1 aus 8 erkennen. Durch
die gestrichelte Linie ist die vollflächige Ausführungsform
und durch die durchgezogene Linie die verschachtelte Ausführungsform
angedeutet.
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10 lässt
eine Skizze eines Schneidklemmelementes 1 in perspektivischer
Ansicht mit einem Lötpin 12 erkennen, der einstückig
aus dem Steg 2 herausgeformt ist und unterhalb der durch
den Steg 2 gebildeten Ebene vom Schneidklemmelement 1 weg
nach unten gebogen ist.
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11 lässt
eine Skizze einer Abwicklung des Schneidklemmelementes 1 aus 10 erkennen.
Dabei wird deutlich, dass der Lötpin 12 nicht
nur wie in der 10 dargestellt einseitig, sondern
auch beidseitig an einem Steg 2 vorgesehen sein kann.
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12 lässt
einen Schneidklemmanschluss 1 mit einer weiteren Ausführungsform
mit einer Anschlusslasche 13 erkennen, die ebenfalls mit
dem Steg 2 geformt ist und einen ersten, sich in Längsrichtung
L erstreckenden Abschnitt hat, an den sich ein beidseits quer zur
Längsrichtung L erstreckender Quersteg 14 anschließt.
An den Enden des Querstegs 14 sind Finger vorgesehen, die
nach unten unterhalb des Stegs 2 umgefaltet. Die umgefalteten
Finger können beispielsweise mit einer Stromschiene verbunden
sein.
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Denkbar
ist eine ähnliche Ausführungsform, bei der der
mittig angeordnete Lötpin aus der in der 10 dargestellten
Ausführungsform in der in 12 skizzierten
Weise zur Tasche gekrümmt ist.
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13 lässt
eine Skizze einer Abwicklung des Schneidklemmelementes 1 aus 12 erkennen.
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14 lässt
eine Skizze eines Schneidklemmelementes 1 mit einer weiteren
Ausführungsform eine Anschlussfahne 15 erkennen,
die einen unten offenen Schlitz 16 aufweist. Die ebenfalls
einstückig mit dem Steg 2 geformte Anschlussfahne 15 ist
nach unten unter die durch den Steg 2 gebildete Ebene weggebogen.
Die geschlitze Anschlussfahne 15 kann in einen angepassten
Schlitz in einer Stromschiene hineingesteckt werden und damit durch Pressverbindung
mechanisch und elektrisch angebunden sein. Auch ein nachträgliches
Verlöten ist denkbar.
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15 lässt
eine Skizze einer Abwicklung des Schneidklemmenelementes 1 aus 14 erkennen.
Deutlich sichtbar ist, dass der Schlitz 16 im vorderen
Einführbereich eine Vereengung aufweist, die zur Verriegelung
der Anschlussfahne 15 genutzt wird.
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16 lässt
eine Seitenansicht eines Schneidklemmelementes 1 mit einer
anderen Ausführungsform der Anbindung erkennen. Aus dem Steg 2 ist
eine Befestigungslasche 16 nach unten unterhalb durch den
Steg 2 gebildeten Ebene herausgebogen. Die Befestigungslasche
ist einem Materiallappen des Steges 2 gebildet, der freigestanzt
oder freigeschnitten ist. Dies wird in der 17 nochmals deutlicher,
die eine Skizze einer Abwicklung des Schneidklemmelementes aus 16 zeigt.
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Denkbar
ist in diesem Zusammenhang auch eine ganz einfache Ausfürhungsform,
bei der im Steg 2 eine Bohrung gebildet ist, in die ein
Anschlussgin hineingesteckt und ggf. in der Bohrung verlötet
ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 2339800 [0003]
- - DE 3239708 C2 [0004]
- - DE 8914739 U1 [0005]
- - DE 3541371 A1 [0005]
- - US 4466682 A1 [0006]
- - DE 19909825 C5 [0007]