Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit wenigstens einem elektrischen Leiter.

STAND DER TECHNIK Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Kabel- oder Verbindungsklemmen bekannt, die zum einen zur Übertragung von Information in Form eines Signals dienen oder, wie bei der vorliegenden Erfindung, zur Leistungsübertragung in Form von elektrischem Strom eingesetzt werden. Im Allgemeinen kann zwischen Schraubklemmen, Schneidklemmen und Federklemmen unterschiedenen werden. Beim Element welches geklemmt und verbunden wird handelt es sich um ein metallisches Kabel mit Ummantelung, wie ein Litzenkabel oder ein Kabel aus Massivdraht. Massivdrahtleiter sind billig und eigenen sich aufgrund ihrer Steifigkeit gut für Federklemmen. Massivdrahtleiter sind primär bei Hausinstallationen vertreten. Litzendrahtleiter bestehen aus einer Vielzahl einzelner feiner Drähte, beispielsweise aus Kupfer. Durch diesen Aufbau sind Litzendrahtleiter beweglicher als Massivdrahtleiter und brechen weniger.

Bei den Schraubklemmen handelt es sich um eine einfache Möglichkeit im Rahmen einer Elektroinstallation Kabel bzw. Drähte miteinander zu verbinden. Diese Klemmen stellen eine feste Verbindung zwischen zwei Drähten her, die mit Hilfe eines Schraubenziehers wieder lösbar ist. Schraubklemmen sind auch unter dem Begriff der Lüsterklemmen bekannt. Die Lüsterklemme besteht aus einem isolierenden

Kunststoff- oder Keramikgehäuse, dieses umgibt ein rohrförmiges Profil aus einem stromleitenden Material. Das Profil ist mit einer oder zwei Gewindebohrungen versehen, in die einfach- oder kreuzgeschlitzte Stiftschrauben, die als Klemmschrauben dienen, eingedreht werden. In diesem Hohlprofil werden die abisolierten Enden der einzelnen Leitungen eingelegt und durch Schrauben befestigt.

Bei Schneidklemmen handelt es sich um eine Verbindungstechnik in der Elektrotechnik insbesondere für isolierte Kupferdrähte. Mit einem speziellen Werkzeug, wird das Kabel bestehend aus Isoliermantel und Metallleiter mitsamt Isolierung in eine so genannte Schneidklemme gepresst. Die Schneidklemme, welche in der Regel aus Metall gefertigt ist, stellt dabei einen scharfen Kontakt dar, welcher den Isoliermantel durchtrennt und gleichzeitig eine elektrische Verbindung hergestellt. Diese Verbindungstechnik funktioniert ohne Löten, Schrauben und Abisolieren des Kabels. Schneidklemmen eigenen sich primär für Massivdrahtleiter und kommen beispielsweise bei Flachbandkabeln bei der Signalübertragung zum Einsatz.

Ein vergleichbares Prinzip zur Schneidklemme kommt auch bei Kabeln zur Stromübertragung zum Einsatz. So sei an dieser Stelle, die aus dem Stand der Technik bekannte Verbindungsklemme der Fa. POENIX Modell QT QUICKON, angeführt. Bei diesem Modell kommt eine stumpfe Schneidklemme zum Einsatz, welche den Isolationsmantel durchdringt und in Kontakt mit dem darunterliegenden Leiter tritt. Um den Leiter zwischen die beiden Hälften der Metallklemme einschieben zu können bedarf es zwingender Weise eines Werkzeugs und eines Widerlagers. Der Aufbau dieser Klemmen ist entsprechend komplex.

Bei einer weiteren, insbesondere aus der Stromübertragung bekannten Vorrichtung, handelt es sich um die sogenannte Federklemme. Stellvertretend sei hier die Klemme der Firma WAGO, Modell S 2273 genannt. Die sogenannten WAGO- Klemmen sind für Massivdrähte und für Litzendrähte vorgesehen. Der Kontakteinsatz solcher Klemmen besteht üblicherweise aus einem Stück Federstahlblech und einer allen Klemmstellen gemeinsamen Stromschiene, die aus einem elektrisch gut leitfähigen Material gefertigt ist. Aus dem Stück Federstahlblech sind entsprechend der Anzahl der Klemmstellen mehrere Blattfedern in der Form von Blattfederzungen freigeschnitten oder freigestanzt. Der Kontakteinsatz ist in der Regel in einem zumindest teilweise durchsichtigen Gehäuse, vorzugsweise aus Kunststoff angeordnet. Der elektrische Leiter, zum Beispiel der vorgängig ab isolierte Kupferdraht, wird in den Kontakteinsatz über eine Öffnung im Gehäuse eingeschoben. Mit Hilfe der Blattfederzungen wird dieser gegen die Stromleitschiene gedrückt und selbsthemmend festgeklemmt. Nachteilig an den WAGO Klemmen ist, dass der Isolationsmantel des Leiters vor dem Einführen in die Verbindungsklemme mit einem separaten Werkzeug, zum Beispiel einer speziellen Zange, entfernt werden muss. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mindestens einen aus dem Stand der Technik bekannten Nachteil zu vermeiden.

Ein Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung liegt darin, dass der elektrische Leiter nicht vorgängig abisoliert werden muss. Die Entfernung des Isolationsmantels und das anschliessende Kontaktieren erfolgen in einer Vorrichtung ohne die zu Hilfenahme eines zusätzlichen Werkzeugs oder anders ausgedrückt, das Abisolieren ist in die Vorrichtung integriert.

Die erfindungsgemässe Verbindungsvorrichtung weist hierzu ein Gehäuse zur Aufnahme von mindestens einem elektrischen Leiter auf. Das Gehäuse hat hierzu eine Öffnung, in welche der elektrische Leiter, beispielsweise ein handelsüblicher Massivdraht mit einer Kunststoffummantelung eingeschoben wird. Ein solches Gehäuse hat in der Regel mehr als eine Öffnung beispielsweise fünf um eine entsprechende Anzahl von elektrischen Leitern miteinander verbinden zu können. Die Leiter werden im Gehäuse selbsthemmend fixiert, d.h. es ist ein gewisser Kraftaufwand notwendig, um diese wieder aus der Öffnung ziehen zu können. Das der elektrische Leiter wieder entfernt werden kann ist vorgesehen, zum einen damit die erfindungsgemässe Vorrichtung auch mehrfach verwendet werden kann und zum anderen um eine falschen Montage korrigieren zu können. Zur selbsthemmenden Fixierung wird eine Federkraftklemme genutzt. Der elektrische Leiter tritt dabei durch eine Mündung ein und wird durch eine mit der Mündung verbundene Federzunge gegen eine Stromleitschiene gedrückt. Auf diese Weise erfolgt das Kontaktieren. Dieses Prinzip ist grob gesprochen, aus dem Stand der Technik «WAGO- Klemme» bekannt. Die erfindungsgemässe Vorrichtung weist nun zusätzlich eine Schneide auf, welche den Isolationsmantel des Leiters abschält, bevor dieser von der Federkraftklemme erfasst und in Kontakt mit der Stromleitschiene tritt.

Das Abisolieren bevor der elektrische Leiter in die Verbindungsvorrichtung eingeführt wird entfällt somit.

Die Schneide ist federnd gelagert und entfernt den Isoliermantel. Die Entfernung des Isolationsmantels erfolgt in Form eines Spans entlang der Längsachse des elektrischen Leiters. In einer Einschubrichtung gesehen liegt die Schneide vor der Stromleitschiene und der Federklemme.

Im Wesentlichen bedingt durch die federnde Lagerung der Klinge, gräbt sich diese beim Einschieben des elektrischen Leiters in den Isoliermantel ein, nicht aber in den darunterliegenden Metalldraht.

In einer Ausführungsform der Erfindung liegt der elektrische Leiter auf einer Auflage auf bzw. wird gegen eine solche Auflage gedrückt. Die Auflage ist einer Einschubrichtung gesehen der Schneide vorgelagert. In einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist das federnde Lager aus einem ersten und einem zweiten Schenkel ausgebildet. Die Schenkel sind aneinandergekoppelt.

In einer Ausführungsform ist an einem der beiden Schenkel die Schneide angeord¬

5 net. Der zweite Schenkel ist derart ausgestaltet, dass er als Auflage für den elektrischen Leiter dient. Vorzugsweise sind in dieser Ausführungsform beide Schenkel zueinander beweglich. Mit Hilfe der Auflage wird die Eindringtiefe der Schneide in den Isolationsmantel reguliert. Die Auflage verhindert in dieser Ausführungsform, dass die Schneide sich zu tief eingräbt und damit im darunterliegenden Metalldraht0 verhakt.

In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung dient der zweite Schenkel zur Aufnahme der Stromleitschiene. Die Auflage ist dann durch einen Bereich innerhalb des Gehäuses gebildet. In dieser Ausführungsform ist ein Schenkel, vorzugsweise jener an welchem die Schneide angeordnet ist, relativ zum zweiten Schenkel, wel5 cher starr ist, beweglich. Es handelt sich um eine Art «Schwenkbewegung». Sobald der elektrische Leiter auf die Schneide trifft, gräbt sich diese mit fortschreitender Bewegung des Leiters in Einschubrichtung immer tiefer in den Isolationsmantel ein.

Unabhängig von der Ausgestaltung der Auflage, ist im Wesentlichen gegenüberliegend zu dieser Auflage ein Widerlager vorgesehen. Der elektrische Leiter verläuft0 zwischen der Auflage und dem Widerlager, passiert die Schneide, wird von der Fe- derkraftklemme selbsthemmend fixiert, bevor der von der Schneide freigelegte Bereich des Leiters die Stromleitschiene kontaktiert. Durch Widerlager und Auflage gelingt es unter anderem den elektrischen Leiter mit der gewünschten Kraft gegen die Schneide zu drücken, sodass sich diese in der gewünschten Tiefe in den Isolati- onsmantel eingräbt.

Als Widerlager kann ein weiteres zusätzliches Federelement vorgesehen sein oder alternativ kann das Widerlager ein Teil des Gehäuses selbst und somit starr ausgebildet sein.

Vorteilhaft an der Ausbildung als zusätzliches Federelement ist, dass damit eine An- passung an verschiedene Leiterdurchmesser erfolgen kann.

Die Schneide weist eine Klinge auf, welche keilförmig ausgebildet ist. Als Keilwinkel für ein gutes Resultat beim Entfernen des Isolationsmantels hat sich ein Wert zwischen 10 und 25 Grad, vorzugsweise zwischen 1 5 und 25 Grad, erwiesen.

Bevorzugt, ist die Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung für einen Lei- tungsquerschnitt zwischen 1 .5 mm2 und 2.5 mm2.

In einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung wird die Klinge durch Stanzen hergestellt. In dieser Ausführungsform ist die Federkraftklemme, das federnde Lager und die Schneide mit der Klinge aus einem stückgefertigt, vorzugsweise aus einer Metallplatte gestanzt. In einer alternativen Ausführungsform ist die Klinge geschliffen. Schneide mit

Klinge sind in dieser Ausführungsform als separates Teil hergestellt.

Bevorzugt wird in der erfindungsgemässen Vorrichtung als elektrischer Leiter ein Kabel aus Massivdraht eingesetzt.

Die erfindungsgemässe Verbindungvorrichtung ist stromtragfähig bei 450V (Volt) und 24 A (Ampere), was gemäss IEC 60998- 1 einem Temperaturanstieg in der erfindungsgemässen Vorrichtung von 45° C bei 24 A entspricht.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN

Fig. 1 zeigt teilweise eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben,

Fig. 2 zeigt teilweise die erste Ausführungsform der Erfindung in einer Schnitt - darstellung von der Seite,

Fig. 3 zeigt den Teil der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung von der Seite,

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt A aus der Darstellung im Hinblick auf die federnd gelagerte Schneide.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung in einer Schnittdarstellung von der Seite,

Fig. 6 zeigt einen Teil der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung von der Seite, Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung,

Fig. 8 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Figur 1 zeigt teilweise eine erste Ausführungsform der erfindungsgemässen Verbindungsvorrichtung 1 in einer perspektivischen Ansicht von schräg oben. Dargestellt sind exemplarisch fünf Federkraftklemmen 61 wobei jede Federkraftklemme 61 dazu eingerichtet ist, einen elektrischen Leiter 2, beispielsweise einen mit einer PVC-Schicht ummantelten Kupferdraht aufzunehmen. In Figur 1 ist der Isoliermantel mit 21 bezeichnet und der darunterliegende Metalldraht mit 22. Eine Federkraftklemme 61 umfasst eine Mündung 62 und eine mit dieser Mündung verbundenen Federzunge 63. Der Benutzer führt den elektrische Leiter 2 über eine Öffnung 3 in die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ein, ohne diesen vorgängig abisolieren zu müssen. Dieser wird zunächst gegen eine Auflage 10, welche Teil des Gehäuses 4 ist (Gehäuse in Figur 1 nur teilweise sichtbar) gepresst. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist hierfür ein dieser Auflage 10 gegenüberliegend angeordnetes, weiteres Federelement 8 vorgesehen. Dieses ermöglicht unter anderem auch, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 für verschiedene Leiterquerschnitte einsetzbar ist. Vorzugsweise beträgt der Querschnitt zwischen 1 .5 und 2.5 mm2. Zum Abisolieren des elektrischen Leiters 2 ist erfindungsgemäss eine federnd gelagerte Schneide 7 vorgesehen. Diese Schneide 7 ist in einer Einschubrichtung ER gesehen, einer Stromleitschiene 5 vorgelagert angeordnet. Bedingt durch die federnde Lagerung ist die Schneide 7 beim Einführen des elektrischen Leiters flexibel und ihre Eindringtiefe in den Isoliermantel 21 variabel. Wie in Fig. 1 gut sichtbar entfernt die Klinge 71 den Isolationsmantel 21 des elektrischen Leiters 2 in Form eines Spans, bevor dieser die Mündung 62 der Federkraftklemme 61 passiert und die Stromleitschiene 5 kontaktiert. Durch die Federkraftklemme 61 wird der elektrische Leiter 2 in der Verbindungsvorrichtung 1 selbsthemmend fixiert. Dieser kann nur durch Aufbringen einer gewissen Zugkraft wieder aus der Verbindungsvorrichtung entfernt werden.

Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung 1 , in einer Schnittdarstellung. Der elektrische Leiter 2 ist in einer Einschubrichtung ER in der Federkraftklemme 61 verankert. In Figur 2 schematisch dargestellt, ist die Bewegungsrichtung des Weiteren Federelements 8, welches den elektrischen Leiter 2 gegen die Auflage 10 drückt. Das weitere Federelement 8 und die Auflage 10 sind innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet. Im Zuge des Einschiebens des elektrischen Leiters 2 in Richtung ER bewegt sich die auf der Schneide 7 angeordnete Klinge 71 , von der Oberfläche des Isoliermantels 21 in Richtung des darunterliegenden Metalldrahtes 22 (Metalldraht 22 in Figur 1 sichtbar) und legt diesen, bevor die Kontaktierung mit der Stromleitschiene 5 eintritt, frei.

In Figur 3 ist ein Teil der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung von der Seite gezeigt. Der elektrische Leiter ist nicht eingeführt. Dargestellt ist die Federkraftklemme 61 mit der Mündung 62 und der Federzunge 63. Ebenfalls gezeigt, ist das federnde Lager 1 1 , welches einen ersten Schenkel 1 1 a und einen zweiten Schenkel 1 1 b aufweist. In der Ausführungsform gemäss Figur 3 ist die Schneide 7 mit der Klinge 71 ein separates Teil, welches mit dem zweiten Schenkel 1 1 b verbunden ist. Es handelt sich um eine geschliffene Klinge 71 . Am ersten Schenkel 1 1 a ist die Stromleitschiene 5 angeordnet.

In Figur 4 ist ein Detail A dargestellt. Ferner in Figur 4 gezeigt ist der Keilwinkel (Alpha) der Klinge 71 . Das federnde Lager 1 1 für die Schneide 7 mit der Klinge 71 ist in der Ausführungsform nach Figur 4, wie folgt ausgeführt: Es umfasst einen ersten Schenkel 1 1 A und einen zweiten Schenkel 1 1 B. Die beiden Schenkel 1 1 A und 1 1 B sind miteinander verbunden und in einem Abstand A gegenüberliegend zu einander angeordnet. In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ist der erste Schenkel 1 1 A im Anschluss an die Mündung 62 der Federkraftklemme 61 angeordnet. Ferner ist die Stromleitscheine 5 mit diesem ersten Schenkel 1 1 A verbunden. Die Länge des ersten Schenkels 1 1 A entspricht in etwa der Breite der Stromschiene 5. Der erste Schenkel 1 1 A ist kürzer als der zweite Schenkel 1 1 B. Am zweiten Schenkel 1 1 B ist die Schneide 7 mit der Klinge 71 angeordnet. Dieser Schenkel kann gegenüber dem ersten Schenkel 1 1 A bewegt werden. Es handelt sich um eine Art Schwenkbewegung S die in Figur 6 mit dem Doppelpfeil S angedeutet ist. In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform ergibt sich die Beweglichkeit des zweiten Schenkels 1 1 B zum ersten Schenkel 1 1 A durch die Biegefestigkeit des verwendeten Materials, vorzugsweise eines Metalls. Insbesondere beim zweiten Schenkel 1 1 B, wird die Biege- oder Verdrehelastizität des Werkstoffs für Bewegungen innerhalb eines begrenzten Bereiches ausgenutzt. Die Schneide 7 mit der Klinge 71 gräbt sich in den Isoliermantel 21 ein wenn der elektrische Leiter 2 in Einschubrich- tung ER bewegt wird. Auf diese Weise wird entlang der Längsrichtung L der Isoliermantel 21 in Form eines Spans abgeschält, bevor die Kontaktierung mit der Stromleitschiene 5 eintritt.

Bei Figur 5 und Figur 6 zeigen in einer Schnittdarstellung von der Seite eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Es handelt sich dabei um die gleichen Ansichten, wie sie bereits für die erste Ausführungsform in Figur 2 und Figur 3 gewählt wurden. Es wurde die gleichen Bezugszeichen verwendet. Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass das in Figur 6 dargestellte Teil der erfindungsgemässen Vorrichtung bis auf die Stromleitschiene 5 aus einem Stück gefertigt ist. Es handelt sich um ein Stanzteil und somit eine Klinge 71 die durch Stanzen hergestellt wird.

Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform umfasst das federnde Lager 1 1 ' einen ersten Schenkel 1 1 A' und einen zweiten Schenkel 1 1 B', wobei an einem zweiten Schenkel 1 1 B' die Schneide 7' angeordnet ist und der erste Schenkel 1 1 A' als Auflage 10' für den elektrischen Leiter 2 dient. Der elektrische Leiter 2 wird in das Gehäuse 4 in Einschubrichtung ER einführt und zunächst zwischen einem Widerlager 1 2 und der Auflage 10' klemmend festgehalten. Dann passiert der elektrischen Leiter 2 die Klinge 7', welche den Isolationsmantel 21 abschält, den Metalldraht 22 freilegt bevor dieser in Kontakt mit der Stromleitschiene 5 tritt und von der Federkraftklemme 61 gehalten wird. Die Auflage 10' ist an die Klinge 7' gekoppelt und verhindert, dass die die Schneide 7 zu tief in den Isolationsmantel 21 eindringt und sich im darunterliegenden Metalldraht 22 verkeilt (Metalldraht in Fig. 7 nicht sichtbar).

In Figur 8 ist eine alternative Ausführungsform zur Figur 7 dargestellt. Im Unterschied zur Figur 7 ist das Widerlager 1 2 als weiteres Federelement 8' ausgebildet.

LISTE DER BEZUGSZEICHEN

I Verbindungsklemme

I I Federndes Lager

1 1 A, 1 1 A' Erster Schenkel

1 1 B, 1 1 B' Zweiter Schenkel

1 2 Widerlager

2 elektrischer Leiter

21 Isoliermantel

22 Metalldraht

3 Öffnung

ER Einschubrichtung

4 Gehäuse

5 Stromleitschiene

61 Federkraftklemme

62 Mündung

63 Federzunge

7,7' Schneide

71 Klinge

8, 8' weiteres Federelement

Alpha Anstellwinkel der Klinge

L Längsachse des elektrischen Leiters (Längsrichtung)

10, 10' Auflage (Gehäuse) s Schwenkbewegung