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Die Erfindung geht aus von einer Klemmfederkontakteinrichtung nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
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Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Steckverbindereinsatz mit mindestens einer Klemmfederkontakteinrichtung gemäß Anspruch 1.
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Derartige Klemmfederkontakteinrichtungen werden benötigt, um einen in einer Einführrichtung darin eingeführten elektrischen Leiter elektrisch leitend mit einer Stromschiene der Klemmfederkontakteinrichtung zu kontaktieren und den elektrischen Leiter gleichzeitig mechanisch an der Stromschiene zu halten, d. h. ihn zumindest gegen ein Hinausziehen entgegen seiner Einführrichtung zu hindern.
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Der besagte Steckverbindereinsatz kann dazu geeignet sein, direkt in ein Steckverbindergehäuse, beispielsweise ein Tüllen-, Anbau- oder Sockelgehäuse, eingebaut (also „eingesetzt“) zu werden. Es kann sich bei dem Steckverbindereinsatz aber auch um ein sogenanntes „Steckverbindermodul“ handeln, das mit anderen Steckverbindermodulen als Bestandteil eines Steckverbindermodularsystems gemeinsam in einem Steckverbindermodularrahmen angeordnet (also „eingesetzt“) wird, wobei der Steckverbindermodularrahmen in einem Steckverbindergehäuse oder an einem Wanddurchbruch befestigt werden kann. Dabei können die anderen Steckverbindermodule des Steckverbindermodularsystems je nach gewünschter Funktion für den jeweiligen Einsatz individuell zusammengestellt werden, z. B. zur optischen und/oder elektrischen analogen und/oder digitalen Signalübertragung, elektrischen Energieübertragung, Übertragung von Gasen und Druck (Pneumatik), oder auch zu Strom-, Spannungs-, Temperaturmess- und Auswertungs- und Datenverarbeitungszwecken.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind, beispielsweise aus den Druckschriften
DE 10 2005 028 063 B3 ,
EP 0 336 139 B1 ,
US 8,251,738 B2 und
US 10,297,930 B2 etliche Klemmfederkontakteinrichtungen bekannt, bei denen eine Klemmfeder einen elektrischen Leiter zu seiner elektrischen Kontaktierung gegen eine Stromschiene presst und gegen ein anschlussseitiges Herausziehen verklemmt. Zum Lösen des Leiters von der Stromschiene ist die Klemmfeder betätigbar. Um die Klemmfeder bei der Betätigung vor einer Überdehnung zu schützen, besitzt die Klemmfederkontakteinrichtung einen Anschlag für die Klemmfeder, der beispielsweise in einer ausgestanzten und umgebogenen Lasche der Stromschiene oder einem separaten, eingefügten Stoppkörper bestehen kann.
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Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist der damit verbundene Herstellungsaufwand. Außerdem hat sich gezeigt, dass die Klemmfeder bei ihrer Betätigung durch den Anschlag unnötig belastet wird, was ihre Funktion langfristig beeinträchtigen kann.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Klemmfederkontakteinrichtung mit einem Überdehnschutz anzugeben, die möglichst unaufwändig herstellbar ist. Insbesondere soll der Überdehnschutz die Klemmfeder bei deren Betätigung durch einen Betätiger nicht belasten.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Eine Klemmfederkontakteinrichtung weist Folgendes auf:
- - Eine Stromschiene zum elektrischen Kontaktieren eines elektrischen Leiters;
- - eine an der Stromschiene gehaltene Klemmfeder zum Verklemmen und elektrischen Verbinden des elektrischen Leiters mit einem Kontaktbereich der Stromschiene in einem unbetätigten Zustand der Klemmfeder;
- - einen mittelbar oder unmittelbar an der Stromschiene gehaltenen Betätiger zur Überführung der Klemmfeder von dem unbetätigten Zustand in einen betätigten Zustand zum Freigeben des elektrischen Leiters; sowie
- - einen Überdehnschutz zur Vermeidung einer Überdehnung der Klemmfeder bei ihrer Betätigung durch den Betätiger, wobei erfindungsgemäß
- - der Überdehnschutz in einem Anschlag des Betätigers an die Stromschiene besteht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung angegeben.
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Die Klemmfederkontakteinrichtung ist äußerst unaufwändig herstellbar.
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Die Klemmfederkontakteinrichtung hat weiterhin den Vorteil, dass die Klemmfeder bei ihrer Betätigung nicht durch den Betätiger gegen einen Anschlag gedrückt und dabei belastet und langfristig irreversibel verformt wird.
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Stattdessen wird bereits der Betätiger in seiner eigenen Bewegung durch seinen Anschlag an der Stromschiene begrenzt. Eine Überdehnung der Klemmfeder, deren Federkraft dem Betätiger naturgemäß Widerstand entgegensetzt, findet durch diesen Anschlag des Betätigers gegen die Stromschiene nicht mehr statt.
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Der Herstellungsaufwand der Klemmfederkontakteinrichtung wird dadurch verringert, da kein separater Anschlag für die Klemmfeder geschaffen werden muss.
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Es wird so vorteilhafterweise vermieden, dass sich die Klemmfeder durch den mechanischen Druck durch den Betätiger und ihrem eigenen gleichzeitig erfolgenden Anschlag an die Stromschiene irreversibel verformt.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Klemmfeder im betätigten Zustand eine rückstellende Kraft auf den Betätiger ausübt. Insbesondere kann die Klemmfeder einen Buckel besitzen, der mit dem Betätiger in dessen betätigter Position in Kontakt tritt, um die rückstellende Kraft zu verstärken und so eine mögliche Haftreibung zu überwinden.
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Von besonderem Vorteil ist es weiterhin, wenn die Stromschiene einen umlaufenden Käfig ausbildet, in dem die Klemmfeder zumindest teilweise angeordnet ist.
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Insbesondere kann es sich bei der Stromschiene um ein Stanzbiegeteil handeln, das bevorzugt mehrfach rechtwinklig abgebogen und so insbesondere zu dem umlaufenden Käfig geformt ist.
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Die Klemmfeder kann einstückig und insbesondere im Wesentlichen V-förmig ausgeführt sein und einen Klemmschenkel sowie einen Halteschenkel besitzen, die über einen Federbogen miteinander verbunden sind. Mit dem Halteschenkel kann sie an einer ersten Käfigwand befestigt sein oder sich zumindest, insbesondere flächig, daran abstützen. Mit dem Klemmschenkel kann sie gegen eine zweite Käfigwand drücken oder den eingeführten elektrischen Leiter gegen diese pressen und daran verklemmen. Dabei kann die zweite Käfigwand den Kontaktbereich der Stromschiene ausbilden. Insbesondere kann die zweite Käfigwand der ersten Käfigwand gegenüberliegen. Der besagte Buckel der Kontaktfeder kann gegebenenfalls im Klemmschenkel angeordnet sein.
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Die erste Käfigwand kann mit der zweiten Käfigwand über mindestens eine Seitenwand verbunden sein. Bevorzugt ist die erste Käfigwand mit der zweiten Käfigwand durch zwei Seitenwände verbunden.
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Der Betätiger kann zumindest eine Anschlagkante aufweisen. Die Stromschiene kann zumindest eine Gegenanschlagkante aufweisen.
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Der Anschlag des Betätigers an der Stromschiene kann an zumindest einer Seitenwand des Käfigs erfolgen. Dazu kann die Seitenwand eine Gegenanschlagkante aufweisen. Wenn der Käfig zwei Seitenwände besitzt, kann eine der beiden Seitenwände die Anschlagkante aufweisen. Bevorzugt können aber beide Seitenwände je eine Gegenanschlagkante aufweisen und der Betätiger kann zwei Anschlagkanten aufweisen, mit denen er gegen jeweils eine Gegenanschlagkante einer der Seitenwände anschlägt.
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Zumindest eine Seitenwand kann eine Abstufung aufweisen, durch welche die Anschlagkante dieser Seitenwand gebildet ist. Insbesondere können beide Seitenwände je eine solche Abstufung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass einerseits die Führung des Klemmschenkels über einen ausreichend großen Federweg gewährleistet ist. Andererseits kann die Höhe der Abstufung, und damit die Höhe der Anschlagkante, gemessen in Bewegungsrichtung des Betätigers davon unabhängig gewählt werden. Die Höhe der Anschlagkante kann nun nämlich so gewählt werden, dass ein optimaler Kompromiss aus zulässiger elastischer Verformung der Klemmfeder zum Zweck des Einlasses eines entsprechend großen elektrischen Leiters und einer Verhinderung der besagten Überdehnung der Klemmfeder zur Verhinderung ihrer plastischen Verformung einstellbar ist. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die Klemmfeder durch den Anschlag nicht belastet wird.
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Um eine optimale Rückstellkraft auf den Betätiger auszuüben, kann der Klemmschenkel der Klemmfeder, wie bereits angedeutet, den besagten Buckel aufweisen, der in dem Moment mit dem Betätiger in Kontakt tritt, während die Anschlagkante des Betätigers auf die Gegenanschlagkante der Seitenwand trifft. Die besonders große rückstellende Kraft, welche der Buckel des Klemmschenkels in diesem Moment auf den Betätiger ausübt, dient dazu, die größere Haftreibung des Betätigers an seiner - wie auch immer gearteten - Führung im betätigten Zustand zu überwinden, um wieder in seine unbetätigte Position zurückzukehren, während selbstverständlich auch die Klemmfeder, welche die Rückstellkraft ausübt, in ihren unbetätigten Zustand zurückkehrt.
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Die besagte Führung des Betätigers kann, zumindest teilweise, Bestandteil eines Isolierkörpers sein, in welchem die Klemmfederkontakteinrichtung aufgenommen ist. Zusätzlich kann der Betätiger auch mittels der Stromschiene geführt werden.
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Eine Anordnung aus einem Isolierkörper und mindestens einer darin eingefügten Klemmfederkontakteinrichtung kann bevorzugt Bestandteil eines Steckverbinders sein. Insbesondere kann es sich dabei um einen Steckverbindereinsatz mit einer Vielzahl von Klemmfederkontakteinrichtungen handeln, die in Anschlusskammern eines Anschlussbereichs des Isolierkörpers aufgenommen sind.
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Steckseitig kann der Isolierkörper einen Steckbereich mit Kontaktkammern besitzen, in denen Steckkontakte angerordnet sind. Jede Kontaktkammer kann mit je einer im Anschlussbereich angeordneten Anschlusskammer verbunden sein. Jeder Steckkontakt kann mit je einer in der jeweiligen Anschlusskammer angeordneten Klemmfederkontakteinrichtung elektrisch leitend verbunden und befestigt, insbesondere daran vernietet, sein. Dazu kann die Stromschiene der jeweiligen Klemmfederkontakteinrichtung einen senkrecht zur Steckrichtung des Steckkontakts abgewinkelten Verbindungsabschnitt mit einer Durchgangsbohrung besitzen, an dem der Steckkontakt vernietet oder verschraubt ist.
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Wie eingangs bereits erwähnt, kann der Steckverbindereinsatz dazu geeignet sein, unmittelbar in ein Steckverbindergehäuse, beispielsweise ein Tüllen-, Anbau- oder Sockelgehäuse, eingebaut (also „eingesetzt“) zu werden. Es kann sich bei dem Steckverbindereinsatz aber auch um ein Steckverbindermodul der eingangs erwähnten Art handeln, das mit anderen Steckverbindermodulen als Bestandteil eines Steckverbindermodularsystems gemeinsam in einem Steckverbindermodularrahmen angeordnet (also „eingesetzt“) wird, wobei der Steckverbindermodularrahmen - im Folgenden auch als Halterahmen bezeichnet - in einem Steckverbindergehäuse oder an einem Wanddurchbruch befestigt werden kann.
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Dazu kann der Isolierköper des Steckverbindermoduls gegebenenfalls Rastnasen aufweisen, welche im eingebauten Zustand zur Befestigung in Rastfenster des Halterahmens eingreifen. Der Isolierkörper kann im Wesentlichen quaderförmig ausgeführt sein. Die Rastnasen können dann insbesondere an seinen einander gegenüberliegenden Schmalseiten angeordnet sein. Die Rastnasen können sich in ihrer Form unterscheiden und können insbesondere senkrecht zur Steckrichtung eine unterschiedliche Breite aufweisen. Dies dient ihrer Polarisation, d. h. korrekten Ausrichtung innerhalb des Halterahmens, welcher dann ebenfalls unterschiedliche, insbesondere unterschiedlich breite, Rastfenster aufweist.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1a - 1d eine Klemmfederkontakteinrichtung in einer Querschnittsdarstellung im unbetätigten und im betätigten Zustand ohne und mit einem Isolierkörper;
- 2a, b die Klemmfederkontakteinrichtung ohne Isolierkörper im unbetätigten und im betätigten Zustand in einer 3D-Darstellung.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
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Die 1a und 1b zeigen eine Klemmfederkontakteinrichtung im Querschnitt, aufweisend eine elektrisch leitende Stromschiene 1 mit einem Käfig, eine daran gehaltene Klemmfeder 3 in ihrem unbetätigten Zustand, und einen Betätiger 2, der, damit korrespondierend, in seiner unbetätigten Position gezeigt ist. Steckseitig, d. h. in der Zeichnung unten, ist ein Steckkontakt 5 dargestellt, der mit der Stromschiene 1 über einen Verbindungsabschnitt 105 der Stromschiene 1 mechanisch und elektrisch verbunden ist. Bei dem gezeigten Steckkontakt 5 handelt es sich beispielhaft um einen Buchsenkontakt. In einer anderen Ausführung kann es sich dabei aber auch um einen anderen Kontakt, beispielsweise um einen Stiftkontakt, handeln.
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Die 1c und 1d zeigen jeweils die gleiche Anordnung, bei der sich jedoch der Betätiger 2 in seiner betätigten Position und die Klemmfeder 3 demzufolge in ihrem betätigten Zustand befindet. Der betätigte Zustand der Klemmfeder 3 zeichnet sich dadurch aus, dass ihr Klemmschenkel 32 gegenüber ihrem unbetätigten Zustand in Steckrichtung verschwenkt ist.
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Aus den 1b und 1d geht hervor, dass der Betätiger 2 durch einen, in den 1a und 1c aus Übersichtlichkeitsgründen nicht gezeigten Isolierkörper 4 gehalten und sowohl seiner unbetätigten (1b) als auch in seiner betätigten Position (1d) versenkt darin angeordnet ist.
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Der Isolierkörper 4 besitzt einen Anschlussbereich 41 mit mindestens einer Anschlusskammer 410 (hier nur eine gezeigt) sowie einen Steckbereich 45, der mindestens eine Kontaktkammer 450 (hier nur eine gezeigt) besitzt, die mit der jeweiligen Anschlusskammer 410 verbunden ist. In jeder Anschlusskammer 410 ist eine Klemmfederkontakteinrichtung der vorgenannten Art aufgenommen. Der damit verbundene Steckkontakt 5 ist in die mit dieser Anschlusskammer 410 verbundenen Kontaktkammer 450 des Steckbereichs 45 aufgenommen.
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Der Betätiger 2 besitzt zwei Betätigungsarme 22 mit je einer endseitigen Anschlagkante 21 und einen die Betätigungsarme 22 endseitig verbindenden Steg 223 zu Betätigung des Klemmschenkels 32 der Klemmfeder 3.
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Aus einem Vergleich der 1a und 1c ist besonders gut ersichtlich, dass der Betätiger 2 bei seiner Betätigung (in der Zeichnung erfolgt diese von oben nach unten) mit seinem Steg 223 an einer Gleitkante 13 der Stromschiene 1 entlanggleitet, und dass er in seinem betätigten Zustand (1c) mit seiner Anschlagkante 21 an eine Gegenanschlagkante 11 der Stromschiene 1 anschlägt.
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Dadurch ist der Bewegungsbereich des Betätigers 2 in Steckrichtung, in der Zeichnung nach unten hin, begrenzt. Somit erfährt die Klemmfeder 3 bei ihrer Betätigung durch den Betätiger 2 keine Überdehnung. Durch die Länge der Gleitkante 13 und der daraus resultierenden Position der Gegenanschlagkante 11 kann die maximale Verformung der Klemmfeder 3 sehr genau eingestellt werden, so dass die Klemmfeder 3 bei ihrer Betätigung durch eine geeignete Anordnung der Anschlagkante ausschließlich eine reversible, elastische Verformung erfährt. Die Gleitkante 13 und die Gegenanschlagkante bilden gemeinsam in der jeweiligen Seitenfläche 103, 104 eine Abstufung 113 (vergl. 2b).
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Die Klemmfeder 3 ist im Wesentlichen V-förmig ausgeführt. Sie besitzt einen Halteschenkel 31 und einen Klemmschenkel 32, die über einen Federbogen 33 miteinander verbunden sind. Die Klemmfeder 3 stützt sich mit ihrem Halteschenkel 31 flächig an einer ersten Käfigwand 101 ab. In weiteren Ausführungen kann der Halteschenkel 31 an der ersten Käfigwand zusätzlich befestigt, z. B. verschraubt, vernietet oder verrastet oder zumindest in Steckrichtung (in der Zeichnung in vertikaler Richtung) durch mindestens eine Halteausnehmung oder Haltevertiefung des Halteschenkels 31, sowie einem darin eingreifenden Haltevorsprung/ eine ausgestanzte Haltelasche o. ä. der ersten Seitenwand 101, an der Stromschiene 1 gehalten sein.
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Gleichzeitig drückt die Klemmfeder 3 mit ihrem Klemmschenkel 32 gegen eine zweite Käfigwand 102, die käfiginnenseitig einen Kontaktbereich ausbildet. Die zweite Käfigwand 102 liegt der ersten Käfigwand 101 gegenüber und ist mit ihr durch zwei Seitenwände 103, 104 verbunden, von denen in dieser Schnittdarstellung jedoch nur eine, nämlich aus dieser Ansicht die hintere, Seitenwand 103 zu sehen ist. Auch ohne eingeführten elektrischen Leiter befindet sich die Klemmfeder 3 im Käfig in einem vorgespannten Zustand. Dies trägt - je nach Art der Befestigung ihres Halteschenkels 31 - zu durch die Vorspannung der Klemmfeder 3 gewährleistet, dass elektrische Leiter mit beliebig kleinen Querschnitten mittels dieser Kontaktfedereinrichtung kontaktierbar sind.
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Der Klemmschenkel 32 besitzt einen Buckel 323, der mit dem Betätiger 2, genauer mit dem Steg 223 des Betätigers 2, in dessen betätigtem Zustand (vergl. 1c) in Kontakt tritt. Dadurch kann eine besonders starke rückstellende Kraft von der Klemmfeder 3 auf den sich in seiner unbetätigten Position befindlichen Betätiger 2 aufgebracht werden. Dies ist zur Rückstellung des Betätigers 2 in seine unbetätigte Position besonders vorteilhaft. Schließlich hilft diese besonders große Rückstellkraft, die Haftreibung zwischen dem Betätiger 2 einerseits und der Gleitkante 13 der Stromschiene 1 und/ oder dem Isolierkörper 4, in dem der Betätiger 2 gehalten ist andererseits, zu überwinden.
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Der Käfig der Stromschiene 1 ist anschlussseitig, also in der Zeichnung nach oben, offen ausgeführt. Dadurch kann nicht nur der Betätiger 2, sondern auch ein in der Zeichnung nicht gezeigter elektrischer Leiter, z. B. eine Ader eines elektrischen Kabels, aus anschlussseitiger Richtung (in der Zeichnung von oben kommend) in den Käfig eingeführt werden. Dabei kann der elektrische Leiter zwischen dem Kontaktschenkel 32 der Klemmfeder 3 und der zweiten Käfigwand 102 eingeführt und dort gegen ein anschlussseitiges Herausziehen (in der Zeichnung nach oben) verklemmt werden. Die zweite Käfigwand 102 bildet dabei innenseitig einen elektrischen Kontaktbereich der Stromschiene 1 für den elektrischen Leiter aus. Die Klemmfeder 3 drückt den eingeführten elektrischen Leiter mit ihrem Klemmschenkel 32 gegen den Kontaktbereich, d. h. von innen gegen die zweite Käfigwand 102, um ihn elektrisch leitend mit der Stromschiene 1, und dadurch auch mit dem jeweiligen Steckkontakt 5, zu verbinden.
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Die 2a und 2b zeigen die Anordnung aus den 1a und 1c jeweils in einer 3D-Darstellung. Der Käfig der Stromschiene 1 ist umlaufend ausgeführt und besitzt zwei Seitenwände 103, 104, welche die erste 101 und die zweite 102 Käfigwand miteinander verbinden. Jede Seitenwand 103, 104 besitzt eine Abstufung 113 mit der in Betätigungsrichtung (in der Zeichnung vertikal) verlaufenden Gleitkante 13, an welcher der Betätiger bei der Betätigung mit seinem Steg 223 entlanggleitet, und der rechtwinklig dazu angeordneten Gegenanschlagkante 11, gegen die der Betätiger 2 in seinem betätigten Zustand mit seiner Anschlagkante 21 anschlägt.
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Seinen Anschlagskanten 21 gegenüberliegend (also in der Zeichnung oben dargestellt) besitzt der Betätiger 2 außerdem eine Betätigungsfläche 23 mit einer Betätigungskontur, die zum Ansetzen eines Schlitzschraubendrehers geeignet ist, um den versenkt im Isolierkörper 4 angeordneten Betätiger 2 komfortabel betätigen zu können.
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Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stromschiene
- 101, 102
- erste, zweite Käfigwand
- 103, 104
- Seitenwände
- 105
- Verbindungsabschnitt
- 11
- Anschlagkante
- 113
- Abstufung
- 13
- Gleitkante
- 2
- Betätiger
- 21
- Anschlagkanten
- 22
- Betätigungsarme
- 223
- Steg
- 23
- Betätigungsfläche
- 3
- Klemmfeder
- 31
- Halteschenkel
- 32
- Klemmschenkel
- 323
- Buckel
- 33
- Federbogen
- 4
- Isolierkörper
- 40
- Anschlusskammer
- 41
- Anschlussbereich
- 410
- Anschlusskammer
- 45
- Steckbereich
- 450
- Kontaktkammer
- 5
- Steckkontakt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005028063 B3 [0005]
- EP 0336139 B1 [0005]
- US 8251738 B2 [0005]
- US 10297930 B2 [0005]