ПРУЖИННОЕ КЛЕММНОЕ СОЕДИНЕНИЕ И СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ КЛЕММА ДЛЯ ПРОВОДА
SPRING TERMINAL CONNECTION AND CONNECTION TERMINAL FOR WIRE

Изобретение касается пружинного клеммного соединения для зажима электрических проводов, имеющего зажимную пружину и токовую шину, при этом зажимная пружина имеет опорную полку, присоединяющуюся к опорной полке пружинную дугу и присоединяющуюся к пружинной дуге зажимную полку, а зажимная полка имеет зажимную кромку для образования места зажима с расположенной рядом токовой шиной для зажимаемого электрического провода. Пружинное клеммное соединение имеет, кроме того, рамочный элемент, который выполнен в виде части, отдельной от зажимной пружины и токовой шины, и имеет базовый участок, присоединяющийся к базовому участку изогнутый участок и удаленный от базового участка удерживающий участок. Опорная полка зажимной пружины зафиксирована на удерживающем участке.
Изобретение касается также соединительной клеммы для провода, имеющего корпус из изоляционного материала и такое пружинное клеммное соединение в корпусе из изоляционного материала.
В DE 102010024809 A1 раскрывается соединительная клемма, имеющая пружинный зажимной узел, который имеет зажимную пружину и токовую шину. Тогда на токовой шине могут быть установлены отдельные скобы, которые охватывают токовую шину снизу и фиксируют на противолежащем конце опорной полки на зажимной пружине. Токовая шина располагается в направлении вставления провода и на конце корпуса из изоляционного материала загнута для образования приемного кармана для свободного конца вставляемого электрического провода.
US 5454730 описывает соединительную клемму, имеющую U-образно согнутую зажимную пружину, которая, если смотреть в направлении вставления провода, за местом зажима загнута в направлении токовой шины и охватывает ее. Токовая шина перед местом зажима загнута вверх в направлении пружинной дуги зажимной пружины и имеет загнутый в направлении вставления провода свободный конец, на который опирается пружинная дуга присоединяющимся к ней участком опорной полки. Тем самым создается самонесущая конструкция.
Исходя из этого задачей настоящего изобретения является создать самонесущее пружинное клеммное соединение.
Задача решается с помощью пружинного клеммного соединения с признаками п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
У такого рода пружинного клеммного соединения, имеющего рамочный элемент, выполненный в виде отдельной части, предлагается, чтобы удерживающий участок проходил в продолжение направления прохождения опорной полки, изогнутый участок в направлении вставления зажимаемого провода за местом зажима ограничивал приемное пространство для провода, предназначенное для размещения свободного конца электрического провода, и базовый участок проходил от изогнутого участка в направлении свободного конца базового участка противоположно направлению вставления зажимаемого электрического провода.
В отличие от традиционной поперечной скобы, проходящей поперек направления прохождения токовой шины, для фиксации зажимной пружины ее опорной полкой на токовой шине рамочный элемент проходит в продолжение опорной полки. Это значит, что отдельная рамочная часть за местом зажима образует приемное пространство для провода. Для этого базовый участок проходит в направлении изогнутого участка в направлении вставления провода. Тогда изогнутый участок отогнут вверх от плоскости токовой шины, и присоединяющийся к нему удерживающий участок проходит в основном направлении прохождения опорной полки, так что опорная полка продлевается удерживающим участком, и при этом опорная полка зафиксирована на удерживающем участке.
При этом такая U-образная рамка не просто выполнена в виде одной детали из токовой шины. В соответствии с настоящим изобретением рамка изготавливается как часть, отдельная от зажимной шины и токовой шины, т.е. не цельно с токовой шиной и/или зажимной шиной. Это имеет то преимущество, что для каждого функционального элемента может выбираться оптимальный с технических и экономических точек зрения материал и оптимальная структура. Так, токовая шина должна изготавливаться из материала, обладающего очень хорошей электропроводностью, в частности из медного материала, чтобы обеспечивать хорошую передачу тока при низких сопротивлениях передачи. Медный материал очень дорог и относительно мягок. Зажимная пружина, напротив, должна изготавливаться из пружинного листового материала, который обладает менее хорошей электропроводностью, чем медный лист, и пружинит. Для рамочного элемента, напротив, требуется как можно более жесткий, не пружинящий материал. К рамочному элементу не предъявляется основное требование электрической проводимости. Однако он должен был бы быть по возможности недорогим, так как рамочный элемент составляет существенную долю расхода материала пружинного клеммного соединения. Рамочный элемент может быть выполнен, например, из недорогого простого стального листа.
Даже если из-за большого количества деталей трудоемкость монтажа и трудоемкость изготовления выше, то он, тем не менее, предоставляет существенные преимущества в отношении стоимости материала и, в частности, принимая во внимание, что рамочный элемент при оптимальном выборе материала может быть выполнен очень жестким.
Рамочный элемент может состоять из материала большей толщины, чем зажимная пружина, и не зависит от толщины зажимной пружины. В области рамочного элемента имеются более низкие требования к прочности, чем в области зажимной пружины, так что там может использоваться структура более низкой стоимости. Так как жесткость на изгиб зависит от толщины материала нелинейно, отдельный рамочный элемент предоставляет ту или иную степень свободы при реализации.
С помощью рамочного элемента в продолжение токовой шины в направлении вставления провода образуется приемное пространство для провода, так что рамочный элемент обеспечивает не только удержание и фиксацию опорной полки зажимной пружины, но и направление свободного конца электрического провода, зажатого в месте зажима, при вставлении в пружинное клеммное соединение.
Для фиксации опорной полки зажимной пружины на удерживающем участке в одном из предпочтительных вариантов осуществления удерживающий участок отдельного рамочного элемента имеет выступающий центрирующий выступ, который входит в центрирующее отверстие опорной полки зажимной пружины.
Центрирующий выступ может быть выполнен особенно простым и недорогим образом, например, в виде штампованного углубления из листового материала рамочного элемента. Для этого при деформации листового материала для изготовления рамочного элемента с помощью чеканочного штампа листовой материал выдавливается из плоскости рамочного элемента на нижней стороне, чтобы образовать там, например, круглый центрирующий выступ.
Такое штампованного углубление может производиться в процессе изготовления, например, когда на свободном конце удерживающего участка создается параллельное смещение относительно присоединяющейся к изогнутому участку части удерживающего участка, так что свободный конец удерживающего участка захватывает опорный участок, и при этом опорный участок лежит примерно в плоскости присоединяющейся к изогнутому участку части удерживающего участка.
Альтернативно или дополнительно к центрирующему выступу удерживающего участка возможно, чтобы опорная полка зажимной пружины имела выступающий центрирующий выступ, который входит в центрирующее отверстие удерживающего участка рамочного элемента и фиксирует зажимную пружину на удерживающем участке. Вследствие различных материалов, причем зажимная пружина выполнена из тонкого пружинного стального материала, а рамочный элемент, как правило, из более толстого легко деформируемого стального листа, предлагается, однако, вариант выполнения центрирующего выступа из листового материала рамочного элемента.
Альтернативно или дополнительно центрирующим выступам, опорная полка зажимной пружины может быть приварена, припаяна, приклепана, прикреплена зажимом, подвергнута прессованию, приклеена или привинчена к удерживающему участку. Допустимы другие возможности крепления опорной полки к удерживающему участку рамочного элемента, причем, как правило, должны учитываться различные материалы рамочного элемента и зажимной пружины.
При этом опорная полка может быть расположена на стороне удерживающего участка, обращенной в направлении токовой шины, так чтобы опорная полка находилась внутри, а рамочный элемент находился снаружи. Это способствует получению самонесущей конструкции. Но допустимо также, чтобы опорная полка опиралась на удерживающий участок на той стороне удерживающего участка, которая находится напротив токовой шины. Возможно также, чтобы свободный конец удерживающего участка был разжат для размещения опорной полки между двумя вилками удерживающего участка.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления токовая шина опирается на базовый участок рамочного элемента. При этом рамочный элемент образует не только крепление для опорной полки зажимной пружины, но и для токовой шины, так что сила зажима зажимной пружины через вставленный электрический провод действует на токовую шину и воспринимается находящимся под ней базовым участком.
Благодаря использованию базового участка рамочного элемента в качестве опоры для токовой шины базовый участок дополнительно к токовой шине может также обеспечивать передачу тока и охлаждению. Даже если не предъявляется основного требования к электрической проводимости рамочного элемента, электрическая проводимость рамочного элемента позволяет применять токовую шину, имеющую меньшее поперечное сечение. Выполненная обычно из электролитической меди токовая шина имеет существенно более высокую проводимость, чем простая сталь и, в частности, чем пружинная сталь. При выполнении рамочного элемента из стали даже электрическая проводимость примерно 10-20% токовой шины вследствие большего в процентном отношении поперечного сечения и относительно большой поверхности приводит к достаточной передаче тока и снижению температуры, так что токовая шина может быть выполнена с меньшим поперечным сечением. За счет опирания токовой шины на базовый участок рамочного элемента обеспечивается также преимущество более высокой стойкости при коротких замыканиях, так как рамочный элемент по сравнению с токовой шиной предоставляет значительно большую массу проводящего материала.
Особенно предпочтительно, если токовая шина имеет выемки для размещения и направления электрического провода к месту зажима. Эти выемки предпочтительно, если смотреть в направлении вставления провода, расположены перед местом зажима и служат для улучшения направления электрического провода к месту зажима и оттуда через рамочный элемент, ограничивающий пространство для вставления провода, внутрь.
Токовая шина в одном из предпочтительных вариантов осуществления не просто только опирается на базовый участок, а зафиксирована на базовом участке. Тем самым создается узел из рамочного элемента и токовой шины, выполненных из отличающихся материалов.
Для разжима места зажима, образованного зажимной пружиной и токовой шиной, зажимная полка имеет предпочтительно по меньшей мере один приводной язычок, расположенный сбоку в краевой области зажимной полки. Тогда на этот язычок можно воздействовать с приводным усилием с помощью приводного инструмента, с помощью встроенного в корпус из изоляционного материала, опертого с возможностью поворота приводного рычага или с помощью линейно смещающейся приводной кнопки. При этом зажимная полка для разжимания места зажима отодвигается от токовой шины.
Задача решается также с помощью соединительной клеммы для провода, имеющего корпус из изоляционного материала, в который встроен описанный выше пружинное клеммное соединение.
Ниже изобретение поясняется подробнее с помощью прилагаемых чертежей, на которых показано:
фиг. 1 - вид сбоку пружинного клеммного соединения;
фиг. 2 - вид сбоку в сечении пружинного клеммного соединения с фиг. 1;
фиг. 3 - вид в перспективе пружинного клеммного соединения с фиг. 1 и 2;
фиг. 4 - вид сбоку в сечении соединительной клеммы для провода, имеющей встроенное в корпус из изоляционного материала пружинное клеммное соединение с фиг. 1-3, с разомкнутым приводным рычагом;
фиг. 5 - вид сбоку в сечении соединительной клеммы для провода, имеющей встроенное в корпус из изоляционного материала пружинное клеммное соединение с фиг. 1-3, с замкнутым рычагом привода.
На фиг. 1 показан вид сбоку пружинного клеммного соединения 1, которое состоит из трех частей. Пружинное клеммное соединение 1 имеет зажимную пружину 2 из пружинного стального листа. Пружинная сталь - это сталь с повышенной прочностью, т.е. значительно более высоким, по сравнению, например, с конструкционной сталью пределом упругости. Отношения предела текучести к пределу прочности на растяжение у пружинных сталей обычно лежит в области более 85%. Зажимные пружины изготавливаются, например, из хромоникелевой пружинной стали, т.е. из сплава, содержащего хром и никель. Зажимная пружина 2 выполнена в принципе U-образно и имеет опорную полку 3, присоединяющуюся к ней пружинную дугу 4 и присоединяющуюся к пружинной дуге 4 зажимную полку 5. Зажимная полка 5 за счет силы зажимной пружины 2, которая создается, в частности, пружинной дугой 4, отжимается от опорной полки 3 в направлении токовой шины 6. Токовая шина 6 является второй частью пружинного клеммного соединения 1. Обычно она выполнена из электролитического медного материала и предпочтительно луженая. При этом обеспечивается хорошая проводимость электрического тока при низких переходных сопротивлениях.
Пружинное клеммное соединение 1 имеет, кроме того, рамочный элемент 7, выполненный в виде части, отдельной от зажимной пружины 2 и токовой шины 6. Он выполнен, например, из стального листа. Листовой материал должен быть как можно более жестким и в отличие от зажимной пружины 2 обладать как можно меньшей упругостью. Рамочный элемент 7 предпочтительно изготовлен из так называемой основной стали, которая является низколегированной и только частично термообработанной. Но допустимо также, чтобы рамочный элемент 7 создавался из инструментальной стали или тому подобного или, при определенных обстоятельствах, также из волокнистого композитного материала или тому подобного. В любом случае он должен быть как можно более жестким на изгиб, так чтобы при зажиме электрического провода и обусловленном этим давлении силы упругости рамочный элемент 7 не расширялся.
Рамочный элемент 7 может предпочтительно состоять из материала большей толщины, чем зажимная пружина 2, и не зависит от толщины зажимной пружины 2. При этом без необходимости более высоких затрат возможно достигнуть более высокие прочности по сравнению с использованием пружинной стали. Так как прочность на изгиб нелинейно зависит от толщины материала, отдельный рамочный элемент 7 предоставляет ту или иную степень свободы при реализации, независимо от расчета зажимной пружины 2 в отношении характеристик упругости и независимо от выполнения токовой шины 6 в отношении характеристики передачи тока.
Рамочный элемент 7 имеет удерживающий участок 8, проходит в продолжение направления прохождения опорной полки 3, на котором зафиксирована опорная полка 3 зажимной пружины 2. К удерживающему участку 8 присоединяется изогнутый участок 9, который, например, согнут посредством двух изгибов или, соответственно, продольных изгибов вниз в направлении плоскости токовой шины 6. К изогнутому участку 9 присоединяется базовый участок 10. Базовый участок 10 охватывает снизу своим свободным концом токовую шину 6, которая таким образом опирается на базовый участок 10. Токовая шина 6 может быть при этом также зафиксирована на базовом участке 10, при этом токовая шина 6 вставлена в свободный конец базового участка 10, приварена к нему, припаяна, приклепана или привинчена.
Кроме того, в боковой области зажимной полки 5 зажимной пружины 2 от зажимной полки 5 может выдаваться приводной язычок 11. Тогда на этот приводной язычок 11 можно воздействовать с помощью приводного инструмента, такого как, например, отвертка или предпочтительно с помощью приводного элемента, выполненного с возможностью поворота или линейного движения в корпусе из изоляционного материала, чтобы смещать зажимную полку 5 против силы зажима зажимной пружины 2 в направлении опорной полки 3. При этом разжимается место зажима для зажима электрического провода, образованное между зажимной кромкой 12 на свободном конце зажимной полки 5 и контактной кромкой 13 на токовой шине 6, так что зажатый электрический провод может извлекаться из пружинного клеммного соединения 1.
Направление вставления зажимаемого электрического провода определяется не только отверстием для ввода провода в окружающем пружинное клеммное соединение 1 корпусе из изоляционного материала соединительной клеммы для провода, но и местом зажима с присоединяющимися к нему, наклоненными под углом друг к другу зажимной полкой 5 и токовой шиной 6. Так, отверстие для ввода провода примерно соответствует показанному на виде сбоку направлению ширины токовой шины 6 или направлению прохождения зажимной полки 5 в направлении зажимной кромки 12 зажимной пружины 2 при разомкнутом месте зажима, когда зажимная полка 5 примыкает к опорной полке 3.
Очевидно, что базовый участок 10 от своего свободного конца в направлении изогнутого участка 9 проходит примерно в направлении L вставления провода. При этом речь не идет о точном угловом положении направления L вставления провода и направления прохождения базового участка 10. Важно, чтобы базовый участок 10 не располагался по существу поперек направления вставления провода.
Тогда на изогнутом участке 9 рамочный элемент 7 отогнут вверх от плоскости базового участка поперек направления L вставления провода в плоскость опорной полки 3, так что изогнутый участок 9 располагается по существу поперек направления L вставления провода, и приемное пространство 14 для провода, находящееся за местом зажима, образованным зажимной кромкой 12 зажимной пружины 2 и контактной кромкой 13 токовой шины 6, если смотреть в направлении L вставления провода, на конце ограничено изогнутым участком 9. Тогда к изогнутому участку 9 присоединяется удерживающий участок 8, который в направлении его свободного конца проходит противоположно направлению L вставления провода. Очевидно, что удерживающий участок 8 и базовый участок 10 от изогнутого участка 9 каждый к своему свободному концу проходит противоположно направлению L вставления провода, чтобы таким образом образовать с изогнутым участком 9 U-образный в сечении рамочный элемент 7.
К присоединяющейся к изогнутому участку 9 первой части 15 удерживающего участка 8 присоединяется свободная концевая область 16 удерживающей части 8. Эта свободная концевая область 16 за счет изгиба смещена от плоскости первой части 15 удерживающего участка 8. Свободный конец опорной полки 3 прилегает к обращенной к базовому участку 10 внутренней стороне свободного конца 16 удерживающего участка 8. Тогда за счет смещения плоскостей опорная полка 3 лежит по существу в той же плоскости, что и присоединяющаяся к изогнутому участку 9 первая часть 15 удерживающего участка 8.
На фиг. 2 показан вид сбоку в сечении пружинного клеммного соединения 1 с фиг. 1. Дополнительно к уже описанной на фиг. 1 конфигурации поясняется, что свободный конец 16 удерживающего участка 8 имеет штампованный центрирующий выступ 17. Этот центрирующий выступ 17 образует, например, круглую шишечку, которая выдается от обращенной к базовому участку 10 внутренней стенки свободного конца 16 удерживающего участка 8 в направлении базового участка 10. При этом центрирующий выступ 17 входит в ответное этому центрирующему выступу 17 центрирующее отверстие 18 в свободном конце опорной полки 3 зажимной пружины 2. Тем самым опорная полка 3 фиксируется на удерживающем участке 8.
Кроме того, показано, что токовая шина, если смотреть в направлении L вставления провода, перед стенкой в области на верхней стороне имеет выемку 19 для размещения и направления электрического провода к месту зажима, образованному зажимной кромкой 12 и контактной кромкой 13.
На фиг. 3 показан вид в перспективе пружинного клеммного соединения 1 с фиг. 1 и 2. При этом поясняется, что три зажимные пружины 2 расположены в ряд друг возле друга и удалены друг от друга промежуточным пространством Z. Показана одна общая токовая шина 6 для этих трех зажимных пружин 2, которая проходит в направлении ряда зажимных пружин 2 и поперек направления L вставления провода.
Рамочный элемент 7 для всех трех зажимных пружин 2 также выполнен цельно из одной листовой части. При этом предусмотрена опорная пластина 20, на которую оперта токовая шина 6 и которая тоже проходит поперек направления L вставления провода и в направлении ряда зажимных пружин 2. От этой общей опорной пластины 20 для каждой зажимной пружины 2 отходит по базовому участку 10, который проходит в направлении L вставления провода. Тогда к базовому участку 10 описанным выше образом присоединяется изогнутый участок 9, который на расстоянии от соответствующего базового участка 10 переходит в удерживающий участок 8.
Благодаря выполнению для каждой зажимной пружины 2 по отдельному базовому участку 10, изогнутому участку 9 и удерживающему участку 8, достигается, что эти участки удалены друг от друга промежуточным пространством Z. Тогда это промежуточное пространство Z может использоваться для размещения частей элемента привода.
Но в ином случае допустимо также, чтобы для нескольких зажимных пружин 2 был предусмотрен только один общий базовый участок 10, изогнутый участок 9 и удерживающий участок 8.
На фиг. 4 показан вид сбоку в сечении соединительной клеммы 21 для провода, имеющей корпус 22 из изоляционного материала, в который встроен описанное выше пружинное клеммное соединение 1. Поясняется, что корпус 22 из изоляционного материала с передней стороны имеет пружинное клеммное соединение 1 и отверстие 23 для ввода провода, которое определяет направление L вставления зажимаемого электрического провода в основном направлении прохождения.
Показано, что в корпусе 22 из изоляционного материала приводной рычаг 24 для каждого пружинного клеммного соединения 1 соответственно оперт с возможностью поворота. При этом участок приводного рычага 24, входящий в корпус 22 из изоляционного материала, предпочтительно находится сбоку рядом с пружинным клеммным соединением, чтобы таким образом через приводной контур 25 воздействовать на приводной язычок 11 на зажимной полке 5 каждой соответствующей зажимной пружины 2. В изображенном открытом положении приводного рычага 24 зажимная кромка 12 зажимной полки 5 смещена от токовой шины 6 вверх в направлении опорной полки 3, чтобы таким образом открывать место зажима, образованное зажимной кромкой 12 и контактной кромкой 13. При этом электрический провод может легко вводиться в соединительную клемму 21 для провода, или зажатый электрический провод может извлекаться.
Поясняется, что проходящий в направлении L вставления провода рамочный элемент 7 за местом зажима ограничивает приемное пространство 14 для провода сверху, снизу и сзади. Благодаря этому обеспечивается также надежное направление изолированного конца вставленного электрического провода. Одновременно рамочный элемент 7 способствует тому, чтобы зажимная пружина 2 удерживалась в устойчивом положении относительно токовой шины 6, так что пружинное клеммное соединение 1 образует самонесущую структуру, у которой на корпус из изоляционного материала действуют как можно меньше возможных сил. При этом предпочтительно рычаг 24 привода своей поворотной опорой 24a опирается на базовый участок 10 рамочного элемента 7.
Показано, кроме того, что корпус 22 из изоляционного материала выполнен из двух частей и имеет зажимную корпусную часть 28 и застопоренную с ней крышечную часть 27. Тем самым пружинное клеммное соединение 1 и приводной рычаг 24 могут сначала встраиваться в зажимную корпусную часть 28, и затем корпус 22 из изоляционного материала может закрываться путем стопорения крышечной части 27 на зажимной корпусной части 28.
На фиг. 5 показана соединительная клемма 21 для провода с фиг. 4 в закрытом положении. При этом место зажима, образованное зажимной кромкой 12 на зажимной полке 5 зажимной пружины 2 и контактной кромкой 13 токовой шины 6, закрыто. В изображенной позиции без зажатого электрического провода зажимная кромка 12 и контактная кромка 13 примыкают друг к другу.
При этом зажимная полка 5 силой упругости зажимной пружины 2 прижимается в направлении токовой шины 6. При этом приводной участок 25 приводного рычага 24 больше не воздействует на приводной язычок 11 зажимной полки 5, так что зажимная полка 5 теперь уже без каких-либо воздействий может двигаться приводным рычагом 24 с использованием силы упругости зажимной пружины 2.
Поясняется, что пружинное клеммное соединение 1 является при этом самонесущим. При этом зажимная пружина 2 создает направленную к токовой шине 6 силу зажима, которая передается посредством опирания токовой шины 6 на базовый участок 10 рамочного элемента 7. Противоположно направленная удерживающая сила зажимной пружины 2 передается от опорной полки 3 на удерживающий участок 8. Тем самым благодаря относительно жесткому варианту осуществления рамочного элемента 7, противоположные силы компенсируются посредством рамочного элемента 7, и предотвращается воздействие значительных сил на корпус 22 из изоляционного материала.