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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Federkraftklemmanschluss zur elektrischen Steckkontaktierung mit einem elektrischen Leiter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.
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Ein derartiger Federkraftklemmanschluss ist beispielsweise aus der
EP 1 860 738 A1 bekannt, bei welchem in der Stromschiene eine Öffnung mit einem Lochkragen ausgebildet ist, wobei der Lockkragen zwei sich gegenüberliegende Kragenseiten aufweist, wobei in Steckrichtung gesehen, die eine Kragenseite länger ist als die andere Kragenseite.
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Ferner ist ein Federkraftklemmanschluss beispielsweise aus der
EP 1 391 965 A1 bekannt. Der bekannte Federkraftklemmanschluss zur elektrischen Steckkontaktierung mit einem elektrischen Leiter weist eine Stromschiene auf, in der eine Öffnung mit einem in Steckrichtung des elektrischen Leiters verlaufenden Kragen ausgebildet ist. Der Kragen ist hier als ein viereckiger Materialdurchzug an der Stromschiene ausgeführt und weist mindestens zwei sich diametral gegenüberliegende Kragenseiten auf, nämlich eine erste und eine zweite Kragenseite. Ferner umfasst der bekannte Federkraftklemmanschluss eine Feder, die derart zu der ersten Kragenseite angeordnet ist, dass der zwischen Feder und der ersten Kragenseite eingesteckte elektrische Leiter von der Feder und der ersten Kragenseite kraftschlüssig gehalten ist.
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Ein weiterer Federkraftklemmanschluss, bei welchem in der Stromschiene eine Öffnung mit einem Lochkragen vorgesehen ist, um den elektrischen Leiter mittels einer Feder gegen die Lochkragen zu klemmen, ist aus der
DE 10 2008 024 366 A1 bekannt.
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Die
DE 10 2005 045 596 B3 offenbart eine Ausgestaltung eines Federkraftklemmanschlusses bei welchem in der Stromschiene eine Öffnung mit einer herausgebogenen Lasche vorgesehen ist, wobei eine Klemmung des Leiters mittels einer Feder gegen die Lasche erfolgt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Federkraftklemmanschluss anzugeben, bei dem der elektrische Übergangswiderstand zwischen dem elektrischen Leiter und dem Federkraftklemmanschluss stabilisiert ist.
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Diese Aufgabe wird durch einen Federkraftklemmanschluss mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Federkraftklemmanschlusses liegt insbesondere darin, dass der elektrische Übergangswiderstand zwischen dem elektrischen Leiter und dem Federkraftklemmanschluss stabilisiert ist. Durch die vergrößerte elektrische Kontaktfläche zwischen dem elektrischen Leiter und dem Federkraftklemmanschluss, nämlich der ersten Kragenseite, ist der elektrische Kontakt zwischen dem elektrischen Leiter und der Stromschiene verbessert, was zu einer Stabilisierung des elektrischen Übergangswiderstands führt. Auf diese Weise ist ein unzulässig schwankender Übergangswiderstand wirksam vermieden. Gleichzeitig bleibt der erforderliche Kraftaufwand beim Einstecken des elektrischen Leiters in den Federkraftklemmanschluss gering.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass die Ausdehnung der ersten Kragenseite in Steckrichtung mehr als das 1,5-fache, insbesondere mehr als das 3-fache der Ausdehnung der zweiten Kragenseite in Steckrichtung beträgt. Hierdurch ist die Stabilisierung des elektrischen Übergangswiderstandes weiter verbessert.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass der Kragen der Öffnung in der Stromschiene lediglich zwei sich diametral gegenüberliegende Kragenseiten aufweist. Entsprechend wäre die Öffnung dann an den beiden anderen Seiten lediglich durch die Materialstärke der Stromschiene begrenzt. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass der Kragen als ein umlaufender Kragen ausgebildet ist. Auf diese Weise ist der Kragen auf besonders einfache Weise, beispielsweise durch Stanzbiegen, als Materialdurchzug oder als Ausscherung aus der Stromschiene, herstellbar. Als gleichwertige Alternative zu der letztgenannten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Ausdehnung der zweiten Kragenseite des umlaufenden Kragens in Steckrichtung des elektrischen Leiters im Wesentlichen auf die Materialstärke der Stromschiene oder auf deren Materialstärke begrenzt ist.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass eine oder jede Kragenseite des Kragens in einem Winkel gleich 90 Grad zu einer der Hauptausdehnungsrichtungen der Stromschiene angeordnet ist/sind. Zweckmäßigerweise ist mindestens eine der Kragenseiten des Kragens in einem Winkel ungleich 90 Grad zu einer der Hauptausdehnungsrichtungen der Stromschiene angeordnet. Sofern die Stromschiene bandartig ausgebildet ist weist diese zwei Hauptausdehnungsrichtungen, nämlich Längs- und Breitseite, auf. Die Ausdehnung der Stromschiene in Richtung der dritten Ausdehnungsrichtung ist gegenüber den beiden Hauptausdehnungsrichtungen deutlich geringer.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die erste Kragenseite in Steckrichtung zumindest über eine Teillänge mit einer der Hauptausdehnungsrichtungen der Stromschiene einen Winkel von kleiner 90 Grad, insbesondere kleiner oder gleich 75 Grad, einschließt. Hierdurch ist die Stabilität der mechanischen Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Federkraftklemmanschluss verbessert. Durch die definierte Anlage des eingesteckten elektrischen Leiters und der ersten Kragenseite des Federkraftklemmanschlusses ist eine ungewünschte Relativbewegung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Federkraftklemmanschluss wirksam verhindert. Dies ist besonders für Anwendungen mit einer erhöhten Schwingungsbelastung, wie beispielsweise bei Schienenfahrzeugen, wichtig.
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Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform sieht vor, dass die Teillänge am freien Ende der ersten Kragenseite angeordnet ist. Auf diese Weise ist die mechanische Stabilität der Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und dem Federkraftklemmanschluss aufgrund der breiteren Abstützung weiter verbessert.
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Grundsätzlich ist die Öffnung mit Kragen in der Stromschiene nach Art, Größe, Anordnung und Ausrichtung in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Hierzu kann der Fachmann je nach den konkreten Anforderungen aus den ihm bekannten und geeigneten Herstellungsverfahren frei auswählen. Beispielsweise ist eine Möglichkeit der Herstellung die sogenannte Stanz-Biege-Technik. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Öffnung mit Kragen als ein Materialdurchzug an der Stromschiene ausgebildet ist. Gegenüber der Stanz-Biege-Technik ist dieses Herstellungsverfahren einfacher und damit kostengünstiger. Zwar ist die Verwendung dieses Herstellungsverfahrens bereits aus dem genannten Stand der Technik bekannt, jedoch ist der Materialdurchzug bei dem bekannten Federkraftklemmanschluss -wie üblichsymmetrisch ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße asymmetrische Ausbildung des Materialdurchzugs, nämlich durch eine im Vergleich zu der diametral gegenüberliegenden zweiten Kragenseite in Steckrichtung des elektrischen Leiters wesentlich länger ausgebildeten ersten Kragenseite, sind die bereits erläuterten vorteilhaften Wirkungen erzielbar. Ein anderes vorteilhaftes Herstellungsverfahren sieht vor, dass die Öffnung mit Kragen ganz oder teilweise aus der Stromschiene ausgeschert ist. Vorteil dieses Herstellungsverfahrens ist, dass ein Freischneiden der Stromschiene auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten nicht erforderlich ist. Unter Umständen ist hier nur ein Schlitz ausreichend.
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Anhand der beigefügten, grob schematischen Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1 ein erstes nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht,
- 2 ein zweites nicht zur Erfindung gehördendes Ausführungsbeispiel in einer zur 1 analogen Seitenansicht,
- 3 die in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele in einer Draufsicht,
- 4a ein weiteres nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel in teilweiser und geschnittener Darstellung,
- 4b ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung in teilweiser und geschnittener Darstellung, und
- 4c ein weiteres nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel in teilweiser und geschnittener Darstellung.
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In 1 ist ein nicht zur Erfindung gehörendes Ausführungsbeispiel eines Federkraftklemmanschlusses zur elektrischen Steckkontaktierung mit einem elektrischen Leiter 1 dargestellt. Zur besseren Veranschaulichung ist der Federkraftklemmanschluss auf der in der Blattebene linken Seite der 1 in einem Vertikalschnitt und auf der in der Blattebene rechten Seite der 1 in einer nicht geschnittenen Seitenansicht dargestellt.
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Der Federkraftklemmanschluss weist eine Stromschiene 2 auf, in der eine Öffnung 4 ausgebildet ist. Die Stromschiene 2 ist hier bandartig ausgeformt, und weist deshalb eine als Längsseite ausgebildete erste Hauptausdehnungsrichtung und eine senkrecht dazu angeordnete und als Breitseite ausgebildete zweite Hauptausdehnungsrichtung auf. Die Ausdehnung der Stromschiene 2 senkrecht zu den beiden Hauptausdehnungsrichtungen ist wesentlich geringer. Die Ausdehnungsrichtungen der Stromschiene 2 sind in 1 bis 4 mit x für die erste Hauptausdehnungsrichtung, mit y für die zweite Hauptausdehnungsrichtung und mit z für die dritte Ausdehnungsrichtung bezeichnet.
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Die Darstellung auf der rechten Seite von 1 ist, bezogen auf die Darstellung auf der linken Seite, um 180 Grad um eine parallel zur z-Achse verlaufenden Achse gedreht.
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Die Öffnung 4 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch einen umlaufenden Kragen 6 begrenzt. Der Kragen 6 erstreckt sich in Steckrichtung des elektrischen Leiters 1. Die Steckrichtung ist in 1, 2 und 4 durch einen Pfeil 8 symbolisiert. Der Kragen 6 ist hier als ein viereckiger Materialdurchzug aus der Stromschiene 2 ausgeformt und weist zwei sich diametral gegenüberliegende Kragenseiten auf, nämlich eine erste Kragenseite 6.1 und eine zweite Kragenseite 6.2.
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Da der Kragen 6 hier umlaufend ausgebildet ist, weist dieser ferner zwei weitere sich diametral gegenüberliegende Kragenseiten, nämlich eine dritte Kragenseite 6.3 und eine vierte Kragenseite 6.4 auf, von denen in 1 lediglich die vierte Kragenseite 6.4 dargestellt ist. Ferner weist der Federkraftklemmanschluss eine Feder 10 auf, wobei die Feder 10 hier als eine Blattfeder aus Metall ausgebildet ist, die über einen Haltedorn 12 aus Kunststoff an dem nicht näher dargestellten Rest des Federkraftklemmanschlusses auf dem Fachmann bekannte Weise gehalten ist. Die erste Kragenseite 6.1 und ein Klemmschenkel 10.1 der Feder 10 sind derart zueinander angeordnet, dass der zwischen Feder 10, genauer dem Klemmschenkel 10.1, und der ersten Kragenseite 6.1 eingesteckte elektrische Leiter 1 durch die durch das Einstecken erzeugte Rückstellkraft der Feder 10 kraftschlüssig gehalten ist.
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Wie aus 1 hervorgeht, ist der Materialdurchzug asymmetrisch ausgebildet, derart, dass sich die erste Kragenseite 6.1 in Steckrichtung 8 weiter als die zweite Kragenseite 6.2 erstreckt. Vorteilhafterweise beträgt die Ausdehnung der ersten Kragenseite 6.1 in Steckrichtung 8 mehr als das 1,5-fache, insbesondere mehr als das 3-fache der Ausdehnung der zweiten Kragenseite 6.2 in Steckrichtung 8.
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Die erste Kragenseite 6.1 ist hier in einem Winkel ungleich 90 Grad zu einer der Hauptausdehnungsrichtungen der Stromschiene 2, nämlich der ersten Hauptausdehnungsrichtung x der Stromschiene 2, angeordnet. Hierzu schließt die erste Kragenseite 6.1 mit der Hauptausdehnungsrichtung x einen Winkel von kleiner 90 Grad, insbesondere kleiner oder gleich 75 Grad ein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel etwa 75 Grad und zwar über die gesamte Ausdehnung der ersten Kragenseite 6.1 in Steckrichtung 8.
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Im Unterschied dazu beträgt der Winkel zwischen der ersten Kragenseite 6.1 und der Hauptausdehnungsrichtung x bei dem in der 2 dargestellten zweiten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel über eine erste Teillänge 6.1.1 etwa 90 Grad und über eine zweite Teillänge 6.1.2 etwa 75 Grad, wobei die zweite Teillänge 6.1.2 am freien Ende der ersten Kragenseite 6.1 angeordnet ist. Im Übrigen weisen die beiden nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiele keine weiteren Unterschiede auf, so dass hier auf die obigen Ausführungen zu dem ersten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann. Gleiches gilt für die Darstellung des zweiten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiels in 2.
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In 3 sind die beiden nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiele jeweils in einer Draufsicht dargestellt, wobei, bezogen auf die Blattebene, auf der linken Seite das erste nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsbeispiel und auf der rechten Seite das zweite nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
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Analog zur 1 und 2 ist die Darstellung auf der rechten Seite von 3, bezogen auf die Darstellung auf der linken Seite, um 180 Grad um eine parallel zur z-Achse verlaufenden Achse gedreht.
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4 zeigt drei weitere Ausführungsbeispiele jeweils in einer teilweisen und geschnittenen Darstellung, wobei die 4b ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zeigt und die 4a und 4c jeweils weitere nicht zur Erfindung gehörende Ausführungsbeispiele zeigen. Der Übersichtlichkeit wegen wurde bei diesen Ausführungsbeispielen jeweils nur die Stromschiene 2 im Bereich der Öffnung 4 dargestellt. Die übrigen Bauteile und das funktionale Zusammenspiel der einzelnen Bauteile ist analog zu den beiden erstgenannten Ausführungsbeispielen, so dass hier auf diese verwiesen wird.
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Das dritte Ausführungsbeispiel gemäß 4a, welches nicht zu der Erfindung gehört, ist ähnlich dem ersten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsbeispiel, jedoch ist hier, die zweite Kragenseite 6.2 im Wesentlichen reduziert auf die Materialstärke der Stromschiene 2. Auf diese Weise ist die Herstellung weiter vereinfacht und die Länge der ersten Kragenseite 6.1 in Steckrichtung 8 des hier nicht dargestellten elektrischen Leiters 1 vorteilhaft vergrößert.
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Im Unterschied dazu weist die erste Kragenseite 6.1 des Ausführungsbeispiels gemäß der 4b, welches die Erfindung zeigt, etwa in deren Mitte bezogen auf die Steckrichtung 8 des hier nicht dargestellten elektrischen Leiters 1 eine Vertiefung 6.1.3, wie beispielsweise eine Sicke oder dergleichen, auf. Hierdurch ist die Stabilität der ersten Kragenseite 6.1 in dem bei dem Einstecken des elektrischen Leiters 1 in die Stromschiene 2 mechanisch besonders beanspruchten Teils des Kragens 6 erhöht.
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Eine hinsichtlich der Herstellung besonders einfache Ausführungsform, welche nicht zur Erfindung gehört, ist in 4c gezeigt. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß 4a ist hier die erste Kragenseite 6.1 in einem Winkel von im Wesentlichen 90 Grad zu den Hauptausdehnungsrichtungen x und y der Stromschiene 2 angeordnet.
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Die Erfindung ist nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele begrenzt. Beispielsweise ist die Wahl der Feder 10 und die Ausbildung der Öffnung 4 sowie die Halterung 12 der Feder 10 und die relative Ausrichtung von Feder 10 und Öffnung 4 bzw. Kragen 6 zueinander, je nach den Erfordernissen des speziellen Anwendungsfalls, in weiten geeigneten Grenzen frei wählbar. Die genannten Dimensionen, Ausrichtungen und Materialien sind rein beispielhaft.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrischer Leiter
- 2
- Stromschiene
- 4
- Öffnung
- 6
- Kragen
- 6.1
- Erste Kragenseite
- 6.1.1
- Erste Teillänge
- 6.1.2
- Zweite Teillänge
- 6.1.3
- Vertiefung
- 6.2
- Zweite Kragenseite
- 6.3
- Dritte Kragenseite
- 6.4
- Vierte Kragenseite
- 8
- Steckrichtung
- 10
- Feder
- 10.1
- Klemmschenkel
- 12
- Haltedom