EP3743961B1

EP3743961B1 - Baukastensystem zum herstellen eines elektrischen geräts und klemmeneinrichtung

Info

Publication number: EP3743961B1
Application number: EP19700290.0A
Authority: EP
Inventors: Ralf Geske; Simon FOLLMANN
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2023-06-28
Anticipated expiration: 2039-01-11
Also published as: BE1025936A1; US20200343667A1; CN111989826A; DE202019005921U1; US11289845B2; WO2019141597A1; EP3743961A1; TW201937812A; CN111989826B; BE1025936B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Baukastensystem zum Herstellen eines elektrischen Geräts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Baukastensystem zum Herstellen eines elektrischen Geräts umfasst mehrere an einer Leiterplatte anordbare Klemmeneinrichtungen zum Anschließen elektrischer Leiter an die Leiterplatte. Die Klemmeneinrichtungen weisen jeweils ein Gehäuse mit einer Anschlussseite, an der eine Stecköffnung zum Einstecken eines elektrischen Leiters angeordnet ist, und zwei entlang einer Breitenrichtung zueinander beabstandeten Seitenflanken, zwischen denen die Anschlussseite erstreckt ist, auf.
Mittels einer Klemmeneinrichtung können ein oder mehrere elektrische Leiter an eine Leiterplatte angeschlossen werden. Ein Leiter kann hierzu in die Stecköffnung an dem Gehäuse eingesteckt werden und wird in eingestecktem Zustand in dem Gehäuse derart arretiert, dass der elektrische Leiter mechanisch in dem Gehäuse gehalten und zudem elektrisch mit der Klemmeneinrichtung und darüber mit der Leiterplatte kontaktiert ist.
Eine solche Klemmeneinrichtung kann zum Beispiel über Kontaktbeine von Kontaktelementen an Kontaktöffnungen der Leiterplatte angesetzt und durch Löten mit der Leiterplatte verbunden werden.
Herkömmliche Klemmeneinrichtungen sind als Federkraftklemme oder als Schraubklemme ausgebildet. Über Federkraftklemmen werden elektrische Leiter mittels einer Feder arretiert und elektrisch kontaktiert. Bei Schraubklemmen werden elektrische Leiter über Schraubelemente verklemmt und darüber elektrisch kontaktiert.
Bei einem aus der DE 102 53 486 A1 bekannten elektrischen Schalt- oder Steuergerät ist eine schraubenlose Anschlussklemme zum Klemmen abisolierter elektrischer Leiter als Einsatz zum Einstecken in eine Kastenklemme ausgebildet.
Aus der DE 198 13 753 A1 ist eine Kontaktklemme bekannt, die einen Klemmenrahmen mit einer eine Gewindebohrung aufweisenden Rahmenseite, in die eine Klemmschraube eingreift, aufweist. An einer der Gewindebohrung gegenüberliegenden Rahmenseite ist eine Steckereinheit angeordnet, die wenigstens eine Einstecköffnung zum Aufnehmen eines elektrischen Leiters aufweist. Der Einstecköffnung ist eine Rastfeder zum Arretieren eines eingesteckten elektrischen Leiters zugeordnet.
Ein aus der DE 10 2010 037 518 A1 bekannter Klemmenblock weist einerseits eine Federzugklemme und andererseits eine Schraubklemme auf.
Aus der DE 10 2012 110 895 A1 ist eine Federkraftklemme mit einem Federelement und einem Betätigungselement zum Einwirken auf das Federelement bekannt.
Die WO 97/33347 A1 offenbart einen Steckverbinder mit einem Halterahmen, in welchen PE-Module eingesetzt werden können. In die PE-Buchsenmodule kann auf der einen Seite ein PE-Leiter eingesteckt werden und auf der anderen Seite sind die PE-Buchsenmodule über ein federndes Kontaktelement mit einer an dem Rahmen angeordneten, elektrisch leitfähigen Brücke kontaktiert.
Weitere Klemmeneinrichtungen sind aus der WO 94/03941 A und der US 2016/049737 A1 bekannt. Die WO 94/03941 A offenbart den Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Wünschenswert ist ein Baukastensystem, das es einem Nutzer ermöglicht, an einer Leiterplatte unterschiedliche Klemmeneinrichtungen, die gegebenenfalls unterschiedliche Anschlusstechnologien, nämlich eine Federkraftanschlusstechnologie oder eine Schraubanschlusstechnologie, verwirklichen, in beliebiger Weise miteinander zu kombinieren. Herkömmliche Systeme sind üblicherweise auf eine Anschlusstechnologie festgelegt. Das Verwenden einer anderen Anschlusstechnologie erfordert eine vergleichsweise umfassende Anpassung von Schnittstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Baukastensystem zur Verfügung zu stellen, das in flexibler Weise die Verwendung unterschiedlicher Anschlusstechnologien ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach ist eine erste Klemmeneinrichtung als Federkraftklemme und eine zweite Klemmeneinrichtung als Schraubklemme ausgebildet, wobei das Gehäuse der ersten Klemmeneinrichtung und das Gehäuse der zweiten Klemmeneinrichtung, gemessen entlang der Breitenrichtung, die gleiche Breite aufweisen, wobei das Gehäuse der ersten Klemmeneinrichtung und das Gehäuse der zweiten Klemmeneinrichtung mit einer Unterseite an die Leiterplatte ansetzbar ist und wobei die erste Klemmeneinrichtung und die zweite Klemmeneinrichtung jeweils zumindest ein elektrisches Kontaktelement mit zumindest einem von der Unterseite vorstehenden Kontaktbein zum elektrischen Kontaktieren mit der Leiterplatte aufweisen.
Das Baukastensystem weist somit mehrere unterschiedliche Klemmeneinrichtungen auf, die vorzugsweise modular in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können. erste Klemmeneinrichtungen verwirklichen hierbei eine Federkraftanschlusstechnologie, während zweite Klemmeneinrichtungen eine Schraubanschlusstechnologie bereitstellen. Jede Klemmeneinrichtung weist, unabhängig von der verwendeten Anschlusstechnologie, ein Gehäuse auf, das in seiner Breite dem Gehäuse einer anderen, eine andere Anschlusstechnologie verwirklichenden Klemmeneinrichtung entspricht.
Dadurch, dass die Gehäuse der Klemmeneinrichtungen in ihrer Breite aufeinander abgestimmt sind, können die Klemmeneinrichtungen in modularer Weise miteinander kombiniert werden. So kann an einem Montageplatz an der Leiterplatte wahlweise eine erste Klemmeneinrichtung oder eine zweite Klemmeneinrichtung verwendet werden, um an diesem Montageplatz eine gewünschte Anschlusstechnologie zur Verfügung zu stellen.
Die Seitenflanken, zwischen denen die Anschlussseite des Gehäuses einer (ersten oder zweiten) Klemmeneinrichtung erstreckt ist, sind vorzugsweise parallel zueinander erstreckt. Beispielsweise weisen die Gehäuse der ersten Klemmeneinrichtungen und der zweiten Klemmeneinrichtungen jeweils eine Grundform in Form eines Quaders auf.
In einer Ausgestaltung weist das Gehäuse einer jeden Klemmeneinrichtung mehrere Stecköffnungen auf, die entlang der Breitenrichtung aneinander angereiht sind und somit eine Reihe von Stecköffnungen an der Anschlussseite bereitstellen. An einer ersten Klemmeneinrichtung und an einer zugeordneten zweiten Klemmeneinrichtung können hierbei gleichviele und gleich dimensionierte Stecköffnungen zum Einstecken von elektrischen Leitern mit gleichem Leitungsquerschnitt angeordnet sein. An die unterschiedlichen Klemmeneinrichtungen können somit gleichartige Leiter angesteckt werden, wobei sich die Klemmeneinrichtungen jedoch in ihrer Anschlusstechnologie voneinander unterscheiden.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass unterschiedliche erste Klemmeneinrichtungen und unterschiedliche zweite Klemmeneinrichtungen vorliegen. So können sich erste Klemmeneinrichtungen untereinander in der Anzahl der Stecköffnungen und in der Dimensionierung der Stecköffnungen unterscheiden. Unterschiedliche erste Klemmeneinrichtungen können beispielsweise zum Einstecken unterschiedlicher Leiter mit unterschiedlichem Leiterquerschnitt ausgebildet sein. So kann eine erste Klemmeneinrichtung beispielsweise zum Einstecken von elektrischen Leitern mit einem vergleichsweise großen Leiterquerschnitt, zum Beispiel 16 mm², ausgebildet sein, während eine andere erste Klemmeneinrichtung zum Einstecken elektrischer Leiter mit einem vergleichsweise kleinen Leiterquerschnitt, zum Beispiel 2,5 mm² oder 4 mm², ausgebildet ist. Zu einer jeden ersten Klemmeneinrichtung kann eine entsprechende zweite Klemmeneinrichtung vorliegen, die zum Einstecken entsprechender elektrischer Leiter mit entsprechendem Leitungsquerschnitt ausgebildet ist.
So kann zu einer ersten Klemmeneinrichtung, die zum Einstecken elektrischer Leiter mit einem bestimmten (zum Beispiel vergleichsweise großen) Leitungsquerschnitt ausgebildet ist und dazu eine bestimmte Anzahl von Stecköffnungen aufweist, eine entsprechende zweite Klemmeneinrichtung vorliegen, die eine entsprechende Anzahl von entsprechend dimensionierten Stecköffnungen zum Einstecken entsprechender elektrischer Leiter aufweist und dabei in ihren Abmessungen der ersten Klemmeneinrichtung gleicht.
Erfindungsgemäß weisen das Gehäuse der ersten Klemmeneinrichtung und auch das Gehäuse der zugeordneten zweiten Klemmeneinrichtung jeweils eine Unterseite auf, mit der das jeweilige Gehäuse an die Leiterplatte angesetzt werden kann. Die Unterseiten der Gehäuse der ersten Klemmeneinrichtung und der zweiten Klemmeneinrichtung können sich hierbei in ihren Abmessungen gleichen, sodass die Klemmeneinrichtungen eine gleich große Fläche an der Leiterplatte einnehmen, wenn sie an die Leiterplatte angesetzt sind.
In einer Ausgestaltung können das Gehäuse der ersten Klemmeneinrichtung und das Gehäuse der zweiten Klemmeneinrichtung, gemessen entlang einer Höhenrichtung senkrecht zur Anschlussseite, die gleiche Höhe aufweisen. Die Gehäuse der Klemmeneinrichtungen gleichen sich somit auch in ihrer Höhe.
Weisen das Gehäuse der ersten Klemmeneinrichtung und das Gehäuse der zweiten Klemmeneinrichtung jeweils die Grundform eines Quaders auf, so sind die Gehäuse der ersten Klemmeneinrichtung und der zweiten Klemmeneinrichtung in ihren Außenabmessungen vorzugsweise gleich groß. Es werden somit modulare Klemmeneinrichtungen zur Verfügung gestellt, die sich in ihren Abmessungen gleichen und auf diese Weise an einer Leiterplatte in einfacher Weise miteinander kombiniert werden können.
Die Klemmeneinrichtungen werden jeweils über die Unterseite des Gehäuses an die Leiterplatte angesetzt und sie werden darüber auch elektrisch mit der Leiterplatte kontaktiert. Hierzu weist eine jede Klemmeneinrichtung ein elektrisches Kontaktelement auf, das ein oder mehrere Kontaktbeine ausbildet, die an der Unterseite von dem Gehäuse vorstehen und zum elektrischen Kontaktieren mit Kontaktöffnungen der Leiterplatte in Eingriff gebracht werden können, um zum Beispiel Lötverbindungen mit der Leiterplatte herzustellen. Erfolgt die elektrische Kontaktierung der Klemmeneinrichtungen mit der Leiterplatte über solche Kontaktbeine, so weisen die erste Klemmeneinrichtung und die zweite Klemmeneinrichtung vorzugsweise ein gleiches Muster von Kontaktbeinen an der Unterseite auf, das in ein zugeordnetes Muster von Kontaktöffnungen an der Leiterplatte eingesteckt werden kann. Dadurch, dass die Kontaktbeine der ersten Klemmeneinrichtung und der zweiten Klemmeneinrichtung jeweils am gleichen Ort an der jeweiligen Unterseite angeordnet sind und dadurch die Klemmeneinrichtungen gleiche Muster von Kontaktbeinen ausbilden, können die Klemmeneinrichtungen in austauschbarer Weise an die Leiterplatte angesetzt werden, ohne dass hierzu eine Anpassung der Leiterplatte, insbesondere ein Anbringen anderer Bohrungen zum Ausbilden von Kontaktöffnungen an der Leiterplatte, erforderlich ist.
Die zweite Klemmeneinrichtung verwirklicht eine Schraubklemmenanschlusstechnologie und weist hierzu ein Schraubelement auf, das zum Verklemmen eines elektrischen Leiters in der Stecköffnung zum Beispiel in einen Schraubkäfig eingeschraubt werden kann, um auf diese Weise den elektrischen Leiter in dem Schraubkäfig zu verklemmen. Das Schraubelement kann hierbei beispielsweise auf einen Abschnitt des Kontaktelements einwirken, um diesen in pressende Anlage mit einem in die Stecköffnung eingesteckten elektrischen Leiter zu bringen, sodass auf diese Weise der elektrische Leiter mechanisch in der Stecköffnung arretiert und zudem elektrisch mit der Klemmeneinrichtung kontaktiert wird.
Die erste Klemmeneinrichtung weist demgegenüber, in einer Ausgestaltung, ein Federelement auf, das zum Arretieren des elektrischen Leiters in dem Gehäuse dient, wenn der elektrische Leiter in eine Stecköffnung des Gehäuses eingesteckt ist. Das Federelement weist beispielsweise einen Klemmschenkel auf, der elastisch verstellt werden kann, um einen in die Stecköffnung eingesteckten Leiter mechanisch zu arretieren und elektrisch zu kontaktieren und zudem auch um den Leiter wieder aus der Stecköffnung zu lösen. Der Klemmschenkel ist beispielsweise zu einem Stützschenkel des Federelements umgebogen und elastisch zu dem Stützschenkel deformierbar. Über den Stützschenkel ist das Federelement an dem Gehäuse abgestützt und somit zu dem Gehäuse gehalten.
In einer Ausgestaltung weist die erste Klemmeneinrichtung ein Betätigungselement auf, das ein Nutzer betätigen kann, um auf diese Weise auf den Klemmschenkel des Federelements einzuwirken. Durch Betätigen des Betätigungselements kann der Klemmschenkel beispielsweise aus dem Bereich der Stecköffnung herausgebracht werden, sodass ein elektrischer Leiter ohne großen Kraftaufwand in die Stecköffnung eingesteckt oder ein in die Stecköffnung eingesteckter Leiter wieder aus der Stecköffnung gelöst werden kann. In ausgelenkter Stellung gibt der Klemmschenkel den Bereich der Stecköffnung somit zumindest weitestgehend frei. Ist das Betätigungselement nicht betätigt, ist der Klemmschenkel einem Kontaktierabschnitt des in dem Gehäuse angeordneten Kontaktelements angenähert, sodass dadurch ein in die Stecköffnung eingesteckter elektrischer Leiter unter elastischer Vorspannung gegen den Kontaktierabschnitt gedrückt wird.
Das Federelement ist beispielsweise um einen Lagerabschnitt des Gehäuses herum erstreckt, wobei der Stützschenkel des Federelements an dem Gehäuse abgestützt ist und der Klemmschenkel ausgehend von dem Lagerabschnitt in den Bereich der Stecköffnung weist. Das Betätigungselement umgreift vorzugsweise das Federelement im Bereich des Lagerabschnitts und erstreckt sich hierzu mit einem Wirkabschnitt um das Federelement im Bereich des Lagerabschnitts herum. Ist das Betätigungselement zum Beispiel über einen in einer Lageröffnung aufgenommenen Körper drehbar an dem Gehäuse gelagert, so kann durch Verdrehen des Betätigungselements zu dem Gehäuse der Wirkabschnitt in Wirkverbindung mit dem Klemmschenkel gebracht werden, um diesen elastisch zu verstellen und dadurch aus dem Bereich der Stecköffnung herauszubringen, zum Beispiel um einen elektrischen Leiter in die Stecköffnung einzustecken oder einen eingesteckten Leiter aus der Stecköffnung zu entfernen.
Dadurch, dass der Wirkabschnitt unmittelbar im Bereich des Lagerabschnitts auf den Klemmschenkel einwirkt, ergibt sich in Zusammenspiel mit der drehbaren Lagerung des Betätigungselements eine günstige Krafteinleitung in das Federelement zum Verstellen des Klemmschenkels. Das Betätigungselement kann durch einen Nutzer händisch oder unter Verwendung eines Werkzeugs in einfacher, komfortabler Weise betätigt werden, um dadurch den Klemmschenkel auszulenken und einen elektrischen Leiter in die Stecköffnung einzustecken oder einen eingesteckten Leiter aus der Stecköffnung zu entfernen. Nach Betätigung des Betätigungselements wird das Betätigungselement dann aufgrund der elastischen Vorspannung des Federelements selbsttätig zurück in Richtung seiner nicht betätigten Stellung bewegt.
Über den Körper wird eine drehbare Lagerung des Betätigungselements an dem Gehäuse bereitgestellt. Der Wirkabschnitt kann sich hierbei entlang der Breitenrichtung von dem Körper erstrecken, um mit dem Klemmschenkel des Federelements wechselzuwirken.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine Übersichtsansicht von unterschiedlichen Klemmeneinrichtungen eines Baukastensystems zum Bereitstellen unterschiedlicher Anschlusstechnologien;
Fig. 2: eine frontale Ansicht einer Anschlussseite einer Klemmeneinrichtung zur Verwirklichung einer Federkraftanschlusstechnologie;
Fig. 3A: eine Schnittansicht entlang der Linie A-A gemäß Fig. 2;
Fig. 3B: eine Schnittansicht entlang der Linie B-B gemäß Fig. 2;
Fig. 4: eine Schnittansicht einer Klemmeneinrichtung zur Verwirklichung einer Schraubanschlusstechnologie; und
Fig. 5: eine schematische Ansicht einer Leiterplatte mit daran angeordneten Kontaktöffnungen zum Kontaktieren mit Kontaktbeinen von Kontaktelementen einer Klemmeneinrichtung.

Fig. 1 bis 4 zeigen Klemmeneinrichtungen 1A-1F eines Baukastensystems zum Anschließen elektrischer Leiter 3 an eine Leiterplatte 2.
Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, kann eine jede Klemmeneinrichtung 1A-1F mit einer Unterseite 106 eines Gehäuses 10 an die Leiterplatte 2 angesetzt und mit Kontaktbeinen 120 von Kontaktelementen 12 mit der Leiterplatte 2 elektrisch kontaktiert und zum Beispiel über Lötverbindungen auch mechanisch mit der Leiterplatte 2 verbunden werden.
Das Baukastensystem umfasst ganz unterschiedliche Klemmeneinrichtungen 1A-1F, die unterschiedliche Anschlusstechnologien verwirklichen. Eine jede Klemmeneinrichtung 1A-1F weist ein Gehäuse 10 mit einer quaderförmigen Grundform auf, das mit einer Unterseite 106 auf eine zugeordnete Leiterplatte 2 aufgesetzt werden kann. An einer senkrecht zur Unterseite 106 zwischen Seitenflanken 105 erstreckten Anschlussseite 104 sind, entlang einer Breitenrichtung X aneinander angereiht, Stecköffnungen 100 gebildet, in die elektrische Leiter 3 mit - je nach Ausgestaltung der Klemmeneinrichtung 1A-1F - unterschiedlichem Leitungsquerschnitt eingesteckt werden können.
Die Klemmeneinrichtungen 1A-1F verwirklichen einerseits Federkraftklemmen und andererseits Schraubklemmen. Erste Klemmeneinrichtungen 1A, 1C, 1E verwirklichen hierbei Federkraftklemmen, zweite Klemmeneinrichtungen 1B, 1D, 1F hingegen Schraubklemmen. Charakteristisch ist hierbei, dass einer jeden Federkraftklemme 1A, 1C, 1E, an die elektrische Leiter 3 mit vorbestimmtem Leitungsquerschnitt angesteckt werden können und deren Stecköffnungen 100 entsprechend dimensioniert sind, eine zugeordnete, in der Baugröße entsprechende Schraubklemme 1B, 1D, 1F, an die elektrische Leiter 3 mit entsprechendem Leitungsquerschnitt angesteckt werden können und deren Stecköffnungen 100 entsprechend den Stecköffnungen 100 der jeweils zugeordneten Federkraftklemme 1A, 1C, 1E dimensioniert sind, zugeordnet ist, sodass in der Baugröße gleiche Klemmeneinrichtungen 1A-1F sowohl für die Federkraftanschlusstechnologie als auch für die Schraubanschlusstechnologie vorliegen.
Insbesondere ist eine erste Klemmeneinrichtung 1A in Form einer Federkraftklemme beispielsweise zum Anschließen von vier elektrischen Leitern 3 mit einem vergleichsweise großen Leitungsquerschnitt, zum Beispiel 16 mm², ausgebildet. Eine entsprechende, zugeordnete Schraubklemme 1B gleicht in den Abmessungen des Gehäuses 10 den Abmessungen des Gehäuses 10 der Federkraftklemme 1A, und auch die Stecköffnungen 100 der Schraubklemme 1B sind entsprechend den Stecköffnungen 100 der Federkraftklemme 1A dimensioniert.
Weil die Klemmeneinrichtungen 1A, 1B die gleiche Breite B entlang der Breitenrichtung X sowie auch die gleiche Tiefe T entlang der Tiefenrichtung Y und die gleiche Höhe H entlang der Höhenrichtung Z aufweisen, können die Klemmeneinrichtungen 1A, 1B in austauschbarer Weise an einer Leiterplatte 2 eingesetzt werden. Auf diese Weise kann ein Nutzer wahlweise eine Klemmeneinrichtung 1A, 1B nach der Federkraftanschlusstechnologie oder der Schraubanschlusstechnologie verwenden, ohne dass hierfür Schnittstellen der Leiterplatte 2 in besonderer Weise angepasst werden müssen.
Auch zu den Federkraftklemmen 1C, 1E für elektrische Leiter 3 mit anderen Leitungsquerschnitten liegt jeweils eine zugeordnete Schraubklemme 1D, 1F vor, sodass auch die Klemmeneinrichtungen 1C, 1D, 1E, 1F für elektrische Leiter 3 mit anderen Leitungsquerschnitten in austauschbarer Weise verwendet werden können.
Eine jede Klemmeneinrichtung 1A-1F weist, unabhängig von der verwendeten Anschlusstechnologie, ein Kontaktelement 12 (siehe Fig. 3A, 3B und 4) auf, das mit Kontaktbeinen 120 an der Unterseite 106 vorsteht und zum elektrischen Kontaktieren und auch zur mechanischen Befestigung an der Leiterplatte 2 dient. Die einander zugeordneten Klemmeneinrichtungen 1A-1F der unterschiedlichen Anschlusstechnologien weisen hierbei jeweils das gleiche Muster von Kontaktbeinen 120 an der Unterseite 106 auf, sodass die einander entsprechenden Klemmeneinrichtungen 1A-1F in das gleiche Muster von Kontaktöffnungen 20 der Leiterplatte 2 eingesteckt werden können, wie dies schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Die Anordnung von Kontaktöffnungen 20 an der Leiterplatte 2 ist somit nicht abhängig von der verwendeten Anschlusstechnologie anzupassen.
Die Klemmeneinrichtungen 1A, 1C, 1E verwirklichen Federkraftklemmen, bei denen in dem Gehäuse 10 für eine jede Stecköffnung 100 ein Federelement 13 angeordnet ist. Das Federelement 13 weist einen Stützschenkel 131, über den das Federelement 13 an dem Gehäuse 10 abgestützt ist, und einen elastisch zu dem Stützschenkel 131 verstellbaren Klemmschenkel 130 auf. Das Federelement 13 ist um einen zapfenförmigen Lagerabschnitt 101 in dem Gehäuse 10 herumverlegt derart, dass der Klemmschenkel 130 in einer Ausgangsstellung ohne einen in die Stecköffnung 100 eingesteckten elektrischen Leiter 3 sich in einen an die Stecköffnung 100 anschließenden Kontaktierraum 14 innerhalb des Gehäuses 10 hinein erstreckt und mit einem Kontaktierabschnitt 121 des Kontaktelements 12 in Anlage ist, wie dies in Fig. 3B dargestellt ist. Der Klemmschenkel 130 kann aus dieser Ausgangsstellung heraus verstellt werden, wie dies in Fig. 3A dargestellt ist, um einen elektrischen Leiter 3 in eine Einsteckrichtung E in die Stecköffnung 100 einzustecken und mit einem (abisolierten) Leiterende in den Bereich des Kontaktierraums 14 zu bringen oder um einen bereits in die Stecköffnung 100 eingesteckten elektrischen Leiter 3 wiederum aus der Stecköffnung 100 zu entfernen. In eingesteckter Stellung wird das (abisolierte) Leiterende 30 des Leiters 3 über den Klemmschenkel 130 unter elastischer Vorspannung gegen den Kontaktierabschnitt 121 gedrückt, darüber elektrisch mit dem Kontaktelement 12 kontaktiert und zudem mechanisch in dem Gehäuse 10 arretiert.
Zum Verstellen des Klemmschenkels 130 ist ein Betätigungselement 11 in Form eines Schwenkhebels mit einem Körper 114 schwenkbar in einer Lageröffnung 102 des Gehäuses 10 gelagert. Das Betätigungselement 11 greift mit einem Wirkabschnitt 112 in dem Bereich des Lagerabschnitts 101 um das Federelement 13 herum und ist über den Wirkabschnitt 112 großflächig mit dem Klemmschenkel 130 in Anlage derart, dass bei Verschwenken des Betätigungselements 11 in eine Schwenkrichtung S das Betätigungselement 11 um den (zur Lageröffnung 102 konzentrischen) Lagerabschnitt 101 verschwenkt wird, mit seinem Wirkabschnitt 112 auf den Klemmschenkel 130 einwirkt und diesen aus seiner Ausgangsstellung heraus in Richtung einer Freigabestellung, wie in Fig. 3A dargestellt, verschwenkt.
Fig. 3A zeigt das Betätigungselement 11 in seiner betätigten Stellung. Fig. 3B hingegen zeigt das Betätigungselement 11 in der nicht betätigten Stellung.
Dadurch, dass das Betätigungselement 11 mit seinem Wirkabschnitt 112 und einem dem Wirkabschnitt 112 diametral gegenüberliegenden Stützabschnitt 111, die gemeinsam eine den Lagerabschnitt 101 umgreifende Lageraufnahme 113 ausbilden, das Federelement 13 im Bereich des Lagerabschnitts 101 des Gehäuses 10 umgreifen und der Wirkabschnitt 112 bei Verschwenken des Betätigungselements 11 in die Schwenkrichtung S flächig auf den Klemmschenkel 130 einwirkt, ergibt sich eine für einen Nutzer komfortable Bedienung zum Verstellen des Klemmschenkels 130. So kann ein Nutzer händisch oder unter Verwendung eines Werkzeugs auf einen Kopf 110 des Betätigungselements 11, der von außen zugänglich ist, einwirken, um dadurch das Betätigungselement 11 zu verschwenken und den Klemmschenkel 130 unter elastischer Deformation relativ zu dem Stützschenkel 131 zu verstellen, sodass ein elektrischer Leiter 3 ohne großen Kraftaufwand in die Stecköffnung 100 eingesteckt oder ein bereits eingesteckter Leiter 3 aus der Stecköffnung 100 entfernt werden kann.
Die Klemmeneinrichtungen 1A, 1C, 1E, die Federkraftklemmen verwirklichen, sind in ihrer funktionalen, mechanischen Ausgestaltung identisch. Die Klemmeneinrichtungen 1A, 1C, 1E unterscheiden sich lediglich in der Dimensionierung insbesondere der Stecköffnungen 100 und in den Abmessungen des Gehäuses 10, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Die Klemmeneinrichtungen 1B, 1D, 1F, die Schraubklemmen verwirklichen, weisen jeweils, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, ein Schraubelement 15 auf, auf das über eine Schrauböffnung 103 im Gehäuse 10 mittels eines Werkzeugs, zum Beispiel eines Schraubendrehers, zugegriffen werden kann und das in Gewindeeingriff mit einem Schraubkäfig 150 steht. Das Schraubelement 15 wirkt mit einem seinem Kopf abgewandten Ende auf das Kontaktelement 12 ein und stützt sich an dem Kontaktelement 12 ab, sodass durch Einschrauben des Schraubelements 15 in den Schraubkäfig 150 ein mit einem abisolierten Leiterende 30 in die Stecköffnung 100 eingesteckter elektrischer Leiter 3 in dem zwischen Schraubkäfig 150 und Kontaktelement 12 gebildeten Kontaktierraum 14 verklemmt und dadurch elektrisch mit dem Kontaktelement 12 kontaktiert wird.
Dadurch, dass einer jeden Klemmeneinrichtung 1A, 1C, 1E, die eine Federkraftanschlusstechnologie verwirklicht, eine in der Baugröße entsprechende Klemmeneinrichtung 1B, 1D, 1F, die eine Schraubanschlusstechnologie verwirklicht, zugeordnet ist, und dadurch, dass die einander zugeordneten Klemmeneinrichtungen 1A-1F sich sowohl in den Abmessungen des Gehäuses 10, der Anordnung und Dimensionierung der Stecköffnungen 100 sowie auch im Muster der von der Unterseite 106 vorstehenden Kontaktbeine 120 entsprechen, können die einander zugeordneten Klemmeneinrichtungen 1A-1F unterschiedlicher Anschlusstechnologien in beliebiger Weise gegeneinander ausgetauscht werden. Dies ermöglicht eine freie Verwendbarkeit unterschiedlicher Anschlusstechnologien an einer Leiterplatte 2, wobei die unterschiedlichen Anschlusstechnologien in einfacher Weise miteinander kombiniert werden können, indem an einer Leiterplatte 2 sowohl Klemmeneinrichtungen 1A, 1C, 1E der einen als auch Klemmeneinrichtungen 1B, 1D, 1F der anderen Anschlusstechnologie zum Einsatz kommen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich grundsätzlich auch in gänzlich andersgearteter Weise verwirklichen.
Insbesondere sind andere Anordnungen und Dimensionierungen von Stecköffnungen denkbar und möglich, wobei auch denkbar ist, dass an einer Klemmeneinrichtung unterschiedliche Stecköffnungen für elektrische Leiter mit unterschiedlichem Leitungsquerschnitt vorgesehen sind.
Mittels des vorgestellten Baukastensystems können Klemmeneinrichtungen in modularer Weise miteinander kombiniert werden, sodass Anordnungen von Klemmeneinrichtungen unterschiedlicher Anschlusstechnologien an einer Leiterplatte bereitgestellt werden können.

Bezugszeichenliste

1A-F: Klemmeneinrichtung
10: Gehäuse
100: Stecköffnung
101: Lagerabschnitt
102: Lageröffnung
103: Öffnung
104: Anschlussseite
105: Seitenflanke
106: Grundfläche
11: Betätigungselement
110: Kopf
111: Stützabschnitt
112: Wirkabschnitt
113: Lageraufnahme
114: Körper
12: Kontaktelement
120: Kontaktbeine
121: Kontaktierabschnitt
13: Federelement
130: Klemmschenkel
131: Stützschenkel
14: Kontaktierraum
15: Schraubelement
150: Schraubkäfig
2: Leiterplatte
20: Kontaktöffnungen
3: Leiter
4: Elektrisches Gerät
30: Leiterende
B: Breite
E: Einsteckrichtung
H: Höhe
S: Schwenkrichtung
T: Tiefe
X: Breitenrichtung
Y: Tiefenrichtung
Z: Höhenrichtung

Claims

Baukastensystem zum Herstellen eines elektrischen Geräts (4), mit mehreren an einer Leiterplatte (2) anordbaren Klemmeneinrichtungen (1A-1F) zum Anschließen elektrischer Leiter (3) an die Leiterplatte (2), wobei die Klemmeneinrichtungen (1A-1F) jeweils ein Gehäuse (10) mit einer Anschlussseite (104), an der eine Stecköffnung (100) zum Einstecken eines elektrischen Leiters (3) angeordnet ist, und zwei entlang einer Breitenrichtung (B) zueinander beabstandeten Seitenflanken (105), zwischen denen die Anschlussseite (104) erstreckt ist, aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) als Federkraftklemme und eine zweite Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F) als Schraubklemme ausgebildet ist, wobei das Gehäuse (10) der ersten Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) und das Gehäuse (10) der zweiten Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F), gemessen entlang der Breitenrichtung (X), die gleiche Breite (B) aufweisen, wobei das Gehäuse (10) der ersten Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) und das Gehäuse (10) der zweiten Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F) mit einer Unterseite (106) an die Leiterplatte (2) ansetzbar ist und wobei die erste Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) und die zweite Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F) jeweils zumindest ein elektrisches Kontaktelement (12) mit zumindest einem von der Unterseite (106) vorstehenden Kontaktbein (120) zum elektrischen Kontaktieren mit der Leiterplatte (2) aufweisen.
Baukastensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflanken (105) parallel zueinander erstreckt sind.
Baukastensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) der ersten Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) und das Gehäuse (10) der zweiten Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F) jeweils quaderförmig ausgebildet sind.
Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) mehrere an der Anschlussseite (104) angeordnete, entlang der Breitenrichtung (X) aneinander angereihte Stecköffnungen (100) aufweist.
Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (106) des Gehäuses (10) der ersten Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) und die Unterseite (106) des Gehäuses (10) der zweiten Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F) gleich groß sind.
Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) der ersten Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) und das Gehäuse (10) der zweiten Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F), gemessen entlang einer Höhenrichtung (H) senkrecht zur Anschlussseite (106), die gleiche Höhe (H) aufweisen.
Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Kontaktbein (120) des zumindest einen Kontaktelements (12) der ersten Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) und das zumindest eine Kontaktbein (120) des zumindest einen Kontaktelements (12) der zweiten Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F) am gleichen Ort an der jeweiligen Unterseite (106) angeordnet sind.
Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Klemmeneinrichtung (1B, 1D, 1F) ein Schraubelement (15) zum Verklemmen des elektrischen Leiters (2) in der Stecköffnung (100) aufweist.
Baukastensystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) ein Federelement (13) zum Arretieren des elektrischen Leiters (2) in dem Gehäuse (10) in einem in die Stecköffnung (100) eingesteckten Zustand aufweist.
Baukastensystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13) einen elastisch verstellbaren Klemmschenkel (130) zum Arretieren des elektrischen Leiters (2) in der Stecköffnung (100) aufweist.
Baukastensystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Klemmeneinrichtung (1A, 1C, 1E) ein Betätigungselement (11) zum elastisch Verstellen des Klemmschenkels (130) aufweist.
Baukastensystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13) um einen Lagerabschnitt (101) des Gehäuses (10) herum erstreckt ist, wobei das Betätigungselement (11) einen Wirkabschnitt (112) aufweist, der das Federelement (13) im Bereich des Lagerabschnitts (101) umgreift.
Baukastensystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (11) einen Körper (114) aufweist, von dem der Wirkabschnitt entlang der Breitenrichtung (B) erstreckt ist und der drehbar in einer Lageröffnung (102) des Gehäuses (10) gelagert ist.