ЗАЖИМНОЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2013 года по МПК H01R4/48 

Изобретение относится к зажимному конструктивному элементу, содержащему корпус из изолирующего материала и по меньшей мере один пружинный зажим для зажимания электрического провода, при этом пружинный зажим имеет участок сборной шины и проходящую в продольном направлении свободным зажимным концом в направлении участка сборной шины и пружинящую с образованием места зажима для электрического провода с участком сборной шины зажимную пружину, и при этом в корпусе из изолирующего материала находится по меньшей мере одно ведущее к соответствующему месту зажима отверстие ввода провода и расположенный рядом с отверстием ввода провода и предусмотренный для ввода исполнительного инструмента и открывания соответствующей зажимной пружины с помощью исполнительного инструмента исполнительный канал.

Такие зажимные конструктивные элементы сами по себе достаточно известны, например, в качестве блоков зажимов или в качестве соединяемых с полевыми приборами через пружинные зажимы входных/выходных модулей систем полевых шин, и используются, в частности, в технике автоматизации. Пружинные зажимы своей зажимной пружиной обеспечивают устойчивый во времени, вибростойкий контакт для электрических проводов. Однако для размыкания места зажима необходимо манипулирование зажимной пружиной против возвратной силы пружины.

Для манипулирования зажимными пружинами, например, из DE 29915515 U1, EP 0335093 B1, GB 1593321, AT 376524 B и DE 2826978 C2 известны интегрированные в корпус из изолирующего материала исполнительные рычаги, которые нажимают на зажимные пружины в направлении ширины зажимных пружин рядом с местами зажима для электрического провода. При этом манипуляционное направление исполнительного рычага отличается от направления ввода проводов, так что пружинные зажимы занимают относительно большую конструктивную ширину.

Например, из DE 2724354 C2 и DE 7911182 U1 известны зажимные конструктивные элементы, в которых косо к отверстию ввода провода предусмотрены исполнительные каналы для манипулирования зажимной пружиной. Проходящие через главные оси отверстий ввода проводов и исполнительного канала и пересекающие зажимную пружину в зоне места зажима поперек продольного направления по ширине плоскости находятся под углом друг к другу. Это приводит к тому, что согласованные с отверстиями ввода проводов исполнительные каналы занимают относительно большое пространство.

В DE 19504092 В4 раскрыт пружинный зажим для электрического провода, в котором отверстие ввода провода в направлении отклонения пружины растяжения расположено параллельно исполнительному каналу. В то время как отверстие ввода провода входит в участок зажима на свободном конце пружины растяжения, исполнительный канал направлен к противоположному, примыкающему к пружинной дуге исполнительному участку пружины растяжения, с целью открывания оттуда пружины растяжения с помощью нажимного штифта.

Такое манипулирование сзади известно также для изогнутой U-образно зажимной пружины из DE 29915512 U1.

Исходя из этого, задачей данного изобретения является создание улучшенного зажимного конструктивного элемента, который при возможно меньшем конструктивном пространстве обеспечивает возможность простого и надежного манипулирования пружинным зажимом с помощью вводимого в исполнительный канал исполнительного инструмента.

Задача решена с помощью зажимного конструктивного элемента указанного в начале вида тем, что исполнительный канал оканчивается в примыкающем поперек продольного направления к месту зажима для электрического провода исполнительном участке зажимной пружины, так что место зажима и исполнительный участок лежат рядом друг с другом по ширине зажимной пружины, и что заданные главными осями отверстий ввода проводов и исполнительного канала и пересекающие поперек продольного направления зажимных пружин в зоне места зажима ширину зажимной пружины плоскости приблизительно параллельны друг другу.

За счет расположения исполнительного канала и отверстия ввода провода рядом друг с другом так, что, если смотреть в поперечном сечении пружинного зажима, исполнительный канал и отверстие ввода провода находятся приблизительно на одной линии, требуется минимальное пространство для исполнительного канала. При этом возможно, что исполнительный канал и отверстие ввода провода совпадают и в принципе используется одно и то же отверстие. Однако отверстие ввода провода и исполнительный канал могут быть отделены друг от друга по меньшей мере частично узкой стенкой.

Манипулирование зажимной пружиной с помощью исполнительного инструмента через исполнительный канал, если смотреть по ширине зажимной пружины, рядом с электрическим проводом, а не как в большинстве случаев выше или ниже места зажима, приводит к тому, что зажимная пружина открывается узкими боковыми поверхностями отвертки, а не как обычно широкой клиновой поверхностью. Это приводит к тому, что манипулирование выполняется значительно надежней и уменьшается опасность изгиба исполнительного инструмента.

Такое манипулирование с помощью узких боковых поверхностей отвертки обеспечивает также возможность того, что поперечное сечение исполнительного канала поперек продольного направления свободного конца зажимной пружины в направлении ширины зажимной пружины может быть более узким, чем поперек ширины зажимной пружины. За счет этого дополнительно уменьшается конструктивный размер.

Особенно предпочтительно, когда по меньшей мере одна зажимная пружина, исходя от проходящего по существу параллельно главной оси отверстия ввода провода и прилегающего к корпусу из изолирующего материала плеча прилегания, изогнута с образованием пружинной дуги. В этом случае зажимное плечо проходит в направлении сборной шины, которая примыкает к пружинной дуге. Такая изогнутая, в отличие от клеточной пружины растяжения, по существу просто U-образно зажимная пружина закреплена с помощью плеча прилегания, которое лежит противоположно зажимному плечу, в корпусе из изолирующего материала и при необходимости на или в сборной шине. При этом свободный конец прилегающего плеча может быть вставлен, например, в отверстие в сборной шине.

Зажимное плечо по меньшей мере одной зажимной пружины может быть в зоне окачивания исполнительного канала отогнуто обратно в направлении плеча прилегания, в то время как соседний в направлении ширины зажимной пружины зажимной участок зажимной пружины для электрического провода проходит от плеча прилегания.

Таким образом, если смотреть по ширине зажимной пружины в зоне места зажима, зажимная пружина разделена на две части и имеет оптимизированный для зажима электрического провода зажимной участок и оптимизированный для манипулирования с помощью исполнительного инструмента через исполнительный канал исполнительный участок. За счет отгибания обратно (назад) плеча прилегания в зоне исполнительного участка можно ограничивать отклонение пружины. Отогнутый обратно (назад) участок плеча прилегания образует тем самым защиту от перегрузки за счет того, что он в приведенном в действие состоянии зажимной пружины упирается в плечо прилегания или в корпус из изолирующего материала. Кроме того, за счет отгибания обратно зажимного плеча достигается улучшенное направление исполнительного инструмента, так что уменьшается опасность заклинивания (зажимания) исполнительного инструмента зажимной пружиной.

Соответствующим образом на корпусе из изолирующего материала или участке сборной шины предусмотрен защищающий от перегрузки упор, который так согласован с образующим место зажима зажимным концом зажимной пружины, что при попытке чрезмерного отклонения зажимной пружины электрическим проводом свободный зажимной конец упирается в защищающий от перегрузки упор.

Зажимной конструктивный элемент может быть активным или пассивным конструктивным элементом. Так, например, два или больше пружинных зажима могут быть просто соединены друг с другом общей сборной шиной, с целью электрического соединения за счет этого зажатых в пружинных зажимах проводов.

Однако возможно также, что в корпусе из изолирующего материала расположены электрически соединенные по меньшей мере с одним пружинным зажимом электрические и/или электронные (активные и/или пассивные) конструктивные элементы. Такой зажимной конструктивный элемент может быть, например, модулем ввода/вывода для подключения полевых приборов, при этом на боковых поверхностях корпуса из изолирующего материала расположены подключающие контакты для создания шины передачи данных и/или снабжения электроэнергией, когда два или больше зажимных конструктивных элемента установлены с непосредственным примыканием друг к другу на U-образной (монтажной) шине. При этом предпочтительно, когда корпус из изолирующего материала имеет фиксаторные крюки для фиксации зажимного конструктивного элемента на наружной шине.

Ниже приводится более подробное пояснение изобретения на основании примеров выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1а-d - частичный поперечный разрез зажимного конструктивного элемента в не приведенном в действие состоянии, при манипулировании с помощью отвертки, после вставки электрического провода и в конечном состоянии зажимания;

фиг.2 - частичный поперечный разрез зажимного конструктивного элемента с отогнутым обратно в направлении плеча прилегания зажимным плечом в зоне исполнительного участка;

фиг.3 - частичный продольный разрез зажимного конструктивного элемента, согласно фиг.2;

фиг.4 - зажимные конструктивные элементы, согласно фиг.1-3, в зоне места зажима, на виде сверху;

фиг.5 - традиционный зажимной конструктивный элемент в зоне места зажима, на виде сверху.

На фиг.1а-1d показана на частичном поперечном разрезе зажимного конструктивного элемента 1 последовательность манипуляционных операций.

На фиг.1а показан в частичном разрезе зажимной конструктивный элемент 1 в исходном состоянии. Можно видеть, что в корпусе 2 из изолирующего материала выполнено отверстие 3 ввода провода, которое ведет к пружинному зажиму 4, который самим по себе известным образом образован из участка 5 сборной шины и изогнутой по существу U-образно зажимной пружины 6. Зажимная пружина 6 имеет закрепленный в корпусе 1 из изолирующего материала и/или в участке 5 сборной шины участок 7 прилегания, примыкающую к нему пружинную дугу 8 и примыкающее к пружинной дуге 8 зажимное плечо 9, свободный конец 10 которого в расслабленном состоянии прилегает к выступу 11 участка 5 сборной шины и образует в этой зоне место зажима для электрического провода.

Можно также видеть, что зажимное плечо 9 по ширине зажимной пружины 6, т.е. в поперечном сечении в направлении поперек продольного направления L зажимного плеча 9 и поперек пружинного направления F зажимной пружины 6, разделено на две части так, что образующий место зажима и прилегающий к участку сборной шины зажимной участок свободного конца 10 проходит в направлении участка 5 сборной шины, в то время как соседний по ширине зажимной пружины 6 исполнительный участок 12 слегка отогнут обратно (назад) в направлении плеча 7 прилегания. Можно видеть, что отклонение происходит на угол примерно 15-45° от продольного направления образующего место зажима свободного конца 10. При этом свободный конец исполнительного участка не должен указывать в исходном состоянии зажимной пружины 6 на плечо 7 прилегания, однако тем не менее отогнут обратно по сравнению со свободным концом 10 в направлении плеча прилегания.

В соответствии с этим, на корпусе 2 из изолирующего материала или на участке 5 сборной шины предусмотрен защищающий от перегрузки упор U, который согласован с образующим место зажима свободным концом 10 зажимной пружины 6 так, что при попытке чрезмерного отклонения зажимной пружины 6 электрическим проводом свободный зажимной конец 10 упирается в защищающий от перегрузки упор U. Тем самым достигается также защита от перегрузки электрическим проводом, например, вследствие недопустимо изогнутого конца провода или слишком большого поперечного сечения провода.

На фиг.1b показано состояние зажимного конструктивного элемента 1 при манипулировании с помощью отвертки 13, которая введена в расположенный рядом с отверстием 3 ввода провода и проходящий относительно показанного поперечного разреза на одной линии исполнительный канал 14. Исполнительный канал 14 проходит так далеко, что свободный конец отвертки 13 может достигать исполнительного участка 12 и отдавливать зажимное плечо 9 узкой боковой поверхностью отвертки 13 в направлении плеча 7 прилегания. Противоположная исполнительному участку 12 узкая боковая кромка отвертки 13 прилегает при этом к корпусу 2 из изолирующего материала.

Можно видеть также, что за счет отгибания обратно зажимного плеча 9 в зоне исполнительного участка 12 свободный конец исполнительного участка 12 прилегает примерно параллельно к узкой боковой кромке отвертки 13 и проходит примерно параллельно противоположной стенке корпуса 2 из изолирующего материала в зоне исполнительного канала 14, когда зажимная пружина 6 полностью отклонена. За счет этого можно уменьшать опасность зажимания отвертки 13 зажимной пружиной 6.

Можно также видеть, что образующий место зажима свободный конец 10 зажимного плеча 9 проходит позади отвертки 13 и, например, слегка выступает под нижним концом отвертки 13. Таким образом, отвертка 13 действует в качестве исполнительного инструмента по ширине зажимной пружины 6 в зоне исполнительного участка, в то время как примыкающий зажимной участок с местом зажима остается свободным для подлежащего зажиму электрического провода.

На фиг.1с показано состояние манипулирования зажимным конструктивным элементом 1, в котором зажимная пружина 6 открыта с помощью отвертки, как показано на фиг.1b, и введен электрический провод 15 лишенным изоляции на конце свободным концом провода в канал 3 ввода провода. За счет отгибания обратно зажимного плеча 9 против силы пружины в направлении плеча 7 прилегания образующий место зажима свободный конец 10 зажимного плеча 9 отжимается из зоны ввода провода настолько, что можно без проблем вводить электрический провод 15 в корпус 2 из изолирующего материала и в пружинный зажим 4.

На фиг.1d показано конечное зажимное состояние, в котором отвертка 13 вытянута из исполнительного канала 14 и тем самым освобожден исполнительный участок 12. Можно видеть, что за счет этого зажимная пружина 6 может снова отклоняться своим зажимным плечом 9 в направлении участка сборной шины, так что образующий место зажима свободный конец 10 прилегает к лишенному изоляции свободному концу электрического провода 15 и прижимает его к сборной шине 5 и, в частности, к выступу 11 сборной шины 5. За счет выступа 11 сборной шины 5 обеспечивается заданная точка контакта с возможно меньшей поверхностью контакта, так что имеющаяся сила пружины концентрируется на этой возможно меньшей контактной поверхности, что само по себе известно.

Зажимной конструктивный элемент 1 за счет проходящего, если смотреть в поперечном сечении, параллельно продольному направлению исполнительного канала 14 и наличия исполнительного участка в направлении ширины зажимной пружины 6 обеспечивает возможность сильно экономящего место выполнения. Дополнительно к этому для исполнительного канала 14 и отверстия 3 ввода провода можно в принципе использовать одно и то же отверстие. Однако возможно также предусмотреть между исполнительным каналом 14 и отверстием 3 ввода провода (тонкую) стенку из изолирующего материала, которая изготовлена за одно целое с корпусом 2 из изолирующего материала.

Кроме того, за счет бокового отгиба под углом зажимного плеча 9 в зоне исполнительного участка можно обеспечивать ограничение отклонения зажимной пружины 6. Это показано лучше на фиг. 2, на которой показан частичный поперечный разрез зажимного конструктивного элемента 1 с отклоненным в исходном положении зажимным плечом 9 и отогнутым назад в положении манипулирования в направлении плеча 7 прилегания зажимным плечом 9. Из показанного в левой половине положения манипулирования следует, что согнутый в направлении плеча 7 прилегания исполнительный участок 12 прилегает своим свободным концом зажимного плеча 9 к плечу 7 прилегания, когда отвертка 13 введена в исполнительный канал 14. За счет этого предотвращается дальнейшее отклонение и перегрузка зажимной пружины 6.

Кроме того, можно видеть, что плечо 7 прилегания зажимной пружины 6 входит своим свободным концом в отверстие участка 5 сборной шины с целью фиксации зажимной пружины 6 на участке 5 сборной шины. Кроме того, можно видеть, что сам участок 5 сборной шины изогнут приблизительно U-образно, с целью обеспечения на своем дне упорной поверхности для электрического провода 15 и с помощью своего отогнутого вверх свободного конца - места зажима.

На фиг.3 показан в частичном продольном разрезе зажимной конструктивный элемент 1, согласно фиг.2. При этом можно видеть, что в показанном варианте выполнения отверстие 3 ввода провода пространственно отделено промежуточной стенкой 16 из изолирующего материала корпуса 2 из изолирующего материала от исполнительного канала 14. Дополнительно к этому показано, что исполнительный канал в поперечном сечении, т.е. при рассматривании в направлении ширины зажимной пружины 6, проходит на одной линии с отверстием 3 ввода провода, в то время как главная ось исполнительного канала 16 в продольном разрезе (смотри фиг.3) слегка наклонена под углом (5-25°) к главной оси отверстия 3 ввода провода. Кроме того, можно видеть, что исполнительный канал выполнен в продольном разрезе с коническим сужением от верхнего отверстия вниз к пружинному зажиму 4 и тем самым согласован с конически сужающимся контуром традиционной отвертки 13.

На фиг.4 показан вид сверху зажимного конструктивного элемента 1, согласно фиг.1-3, в зоне места зажима. Можно видеть, что за счет манипулирования пружинным зажимом с помощью вертикально введенной отвертки и обеспечиваемого за счет этого расположения исполнительного канала 14 в направлении ширины зажимной пружины 6 рядом с отверстием 3 ввода провода обеспечивается возможность сбалансированного по длине и ширине, приблизительно квадратного распределения места. В противоположность этому, в показанном на фиг.5 традиционном зажимном конструктивном элементе 1 требуется различное по длине и ширине пространство. Зажимной конструктивный элемент 1, согласно изобретению, за счет сбалансированного распределения зажимной пружины 6, исполнительного канала 14 и отверстия 3 ввода провода обеспечивает возможность позиционирования пружинных зажимов с равномерным растром. За счет большей ширины зажимной пружины 6 по сравнению с показанным на фиг.5 традиционным вариантом выполнения можно уменьшать толщину пружинного листа, за счет чего можно уменьшать также радиус пружинной дуги, без уменьшения пружинной силы. Это приводит к сокращению конструктивных размеров.

Зажимной конструктивный элемент 1 может быть, например, блоком зажимов, в котором два или больше места зажима соединены друг с другом через сборные шины 5. Такие блоки зажимов сами по себе достаточно известны. Они могут быть снабжены также электрическими и/или электронными конструктивными элементами, такими как реле, предохранители и т.д., с целью образования тем самым так называемых функциональных зажимов, таких как, например, разделительные и измерительные зажимы, предохранительные зажимы, клеммы преобразователя не электрических величин в электрические величины, клеммы исполнительных механизмов, диодные зажимы, зажимы для светодиодов и т.д. Однако возможно также, что зажимные конструктивные элементы являются модулями для техники автоматизации, такими как, например, соединитель полевой шины и соединенные с ним модули ввода/вывода, которые через пружинные зажимы соединены с полевыми приборами. При этом предпочтительно, когда на боковых стенках корпуса из изолирующего материала выступают два подключающих контакта для образования шины передачи данных и/или снабжения электроэнергией, когда зажимные конструктивные элементы насажены с примыканием друг к другу на U-образной шине (смотри DE 4402002 В4).

Зажимной конструктивный элемент (1) содержит корпус (2) из изолирующего материала и по меньшей мере один пружинный зажим (4) для электрического провода (15). Зажим (4) имеет участок (5) сборной шины, а также зажимную пружину (6), проходящую в продольном направлении (L) свободным зажимным концом (11) в направлении участка (5) сборной шины и пружинящую с образованием места зажима для электрического провода (15) с участком (5) сборной шины. В корпусе (2) находятся по меньшей мере одно ведущее к соответствующему месту зажима отверстие (3) ввода провода, а также расположенный рядом с отверстием (3) исполнительный канал (14) для ввода исполнительного инструмента (13) и открывания соответствующей зажимной пружины (6). Канал (14) оканчивается в примыкающем поперек продольного направления (L) к месту зажима для электрического провода (15) исполнительном участке (12) зажимной пружины (6). Место зажима и исполнительный участок (12) лежат рядом друг с другом по ширине зажимной пружины (6). Заданные главными осями отверстия (3) ввода провода и исполнительного канала (14) и пересекающие поперек продольного направления зажимной пружины (6) в зоне места зажима ширину зажимной пружины (б) плоскости приблизительно параллельны друг другу. Технический результат - обеспечение простого и надежного манипулирования пружинным зажимом с помощью вводимого в исполнительный канал исполнительного инструмента при возможно меньшем конструктивном пространстве. 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Зажимной конструктивный элемент (1), содержащий корпус (2) из изолирующего материала и по меньшей мере один пружинный зажим (4) для зажимания электрического провода (15), при этом пружинный зажим (4) имеет участок (5) сборной шины и проходящую в продольном направлении (L) свободным зажимным концом (11) в направлении участка (5) сборной шины и пружинящую с образованием места зажима для электрического провода (15) с участком (5) сборной шины зажимную пружину (6), и при этом в корпусе (2) из изолирующего материала находится по меньшей мере одно ведущее к соответствующему месту зажима отверстие (3) ввода провода и расположенный рядом с отверстием (3) ввода провода и предусмотренный для ввода исполнительного инструмента (13) и открывания соответствующей зажимной пружины (6) с помощью исполнительного инструмента (13) исполнительный канал (14), отличающийся тем, что исполнительный канал оканчивается в примыкающем поперек продольного направления (L) к месту зажима для электрического провода (15) исполнительном участке (12) зажимной пружины (6), так что место зажима и исполнительный участок (12) лежат рядом друг с другом по ширине зажимной пружины (6), и что заданные главными осями отверстия (3) ввода провода и исполнительного канала (14) и пересекающие поперек продольного направления зажимной пружины (6) в зоне места зажима ширину зажимной пружины (6) плоскости приблизительно параллельны друг другу.

2. Зажимной конструктивный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что поперечное сечение исполнительного канала (14) поперек продольного направления (L) в направлении ширины зажимной пружины (6) является более узким, чем поперек ширины зажимной пружины (6).

3. Зажимной конструктивный элемент (1) по п.1 или 2, отличающийся тем, что по меньшей мере одна зажимная пружина (6), исходя от проходящего, по существу, параллельно главной оси отверстия (3) ввода провода и прилегающего к корпусу (2) из изолирующего материала плеча (7) прилегания, изогнута с образованием пружинной дуги (8), и примыкающее к пружинной дуге (8) зажимное плечо (9) проходит в направлении участка (5) сборной шины.

4. Зажимной конструктивный элемент (1) по п.3, отличающийся тем, что плечо (7) прилегания по меньшей мере одной зажимной пружины (6) закреплено на участке (5) сборной шины.

5. Зажимной конструктивный элемент (1) по п.3, отличающийся тем, что зажимное плечо (9) в зоне оканчивания исполнительного канала (14) отогнуто обратно в направлении плеча (7) прилегания, в то время как соседний в направлении ширины зажимной пружины (6) участок места зажима зажимной пружины (6) для электрического провода (15) проходит от плеча (7) прилегания.

6. Зажимной конструктивный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что предусмотрен согласованный так с образующим место зажима свободным зажимным концом (10) зажимной пружины (6) защищающий от перегрузки упор (U) на корпусе (2) из изолирующего материала или участке (5) сборной шины, что предотвращается чрезмерное отклонение зажимной пружины (6) электрическим проводом (15) за счет упора свободного зажимного конца (10) в защищающий от перегрузки упор (U).

7. Зажимной конструктивный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что в корпусе (2) из изолирующего материала расположены электрически соединенные по меньшей мере с одним пружинным зажимом (4) электрические и/или электронные конструктивные элементы.

8. Зажимной конструктивный элемент (1) по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одна зажимная пружина (6), исходя от проходящего, по существу, параллельно главной оси отверстия (3) ввода провода и прилегающего к корпусу (2) из изолирующего материала плеча (7) прилегания, изогнута с образованием пружинной дуги (8), и примыкающее к пружинной дуге (8) зажимное плечо (9) проходит в направлении участка (5) сборной шины, причем плечо (7) прилегания по меньшей мере одной зажимной пружины (6) закреплено на участке (5) сборной шины, и при этом зажимное плечо (9) в зоне оканчивания исполнительного канала (14) отогнуто обратно в направлении плеча (7) прилегания, в то время как соседний в направлении ширины зажимной пружины (6) участок места зажима зажимной пружины (6) для электрического провода (15) проходит от плеча (7) прилегания, причем предусмотрен согласованный так с образующим место зажима свободным зажимным концом (10) зажимной пружины (6) защищающий от перегрузки упор (U) на корпусе (2) из изолирующего материала или участке (5) сборной шины, что предотвращается чрезмерное отклонение зажимной пружины (6) электрическим проводом (15) за счет упора свободного зажимного конца (10) в защищающий от перегрузки упор (U).

9. Зажимной конструктивный элемент (1) по п.8, отличающийся тем, что поперечное сечение исполнительного канала (14) поперек продольного направления (L) в направлении ширины зажимной пружины (6) является более узким, чем поперек ширины зажимной пружины (6).