用来直接插连接导体端部的连接装置以及具有这种连接装置的电气设备

摘要

本发明涉及一种用来连接去除绝缘层的导体端部(2)的连接装置(1)，具有至少一个作为压力簧片作用在导体端部上的簧片(4，53)，用于将导体端部(2)夹紧在一触轨(3)上，其中簧片(4，53)这样设计和设置在触轨(4，53)上，使得在没有操作工具的情况下就能直接将导体端部(2)插入箝位点(5)中，其中，所述触轨构造成一个槽式的U形的槽(9)，其具有一底边(39)和两条纵边(12，13)，并且所述簧片(4，53)是这样构成和设置的，即，一导体能从垂直于槽(9)底边(39)的方向插入到槽(9)中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的连接装置以及一种具有这种连接装置的电气设备。

背景技术

很久以来在直插式接线技术中就已知用于单股线或多股线的电导体的接线端子，其中一簧片嵌入一具有缺口和凸缘的触轨中，其一方面易于安装，但另一方面也带来这样的问题，即在插入和接通导体时，会有很大的力从簧片直接传递到作为支座的绝缘外壳的元件上。DE 28 25 291C1以及EP 1 391 965 A1示出了这类现有技术。

发明内容

相对于上述文献中提到的已知的现有技术，应该创造一种制作尽可能简单又功能可靠的直插式接线技术的连接装置。此外，触轨还应该保证对较强电流的可靠传导。

本发明根据权利要求1的主题实现了此目的。

据此，触轨构造成一个槽式的U形槽，其具有一个底边和两个纵边。簧片是这样设置的，即，导体要能从垂直于槽底边的方向插入到槽中。

在成本最低、可简单操作接通与断开功能的同时，这种端子具有很高的功能安全性。

在一定程度上，这种连接装置的使用范围是不受限制的，因为它适用于所有类型的电气设备，如接线板(端子排)或接触器。

在触轨槽轴向自由端，导体从与底边平行的方向上被插入，对于这种解决方案，所述连接装置的一个非常特别的优点在于，借助于本发明可以轻易实现具有多个箝位点的连接装置。这一点是这样实现的，即在触轨纵向延伸方向上在一唯一的槽形触轨上相互错位地设置多个同向和/或反向的簧片，因而在唯一的一个触轨中构成了多个箝位点。

特别优选的是，簧片和触轨都可以简单地由片材制成的冲压/折弯件便宜地生产。

此外，这个连接装置从一侧无须借助工具就可以与导体端部接通，然而所述导体在没有工具的情况下却不能克服弹簧的作用再从箝位点处拔出。而且，这个槽形的触轨还可以安全地传导更强的电流，因为至少在一个槽壁上设置有足够大的导体横截面，这是一个特别大的优点。与其它的构造设计不同的是，这个U形触轨需要两块相对狭长的侧壁，因而这种结构特别稳定。尽管有两块侧壁，还是可以意想不到地实现连接以及特别是具有这种连接的接线板，相对于导体的宽度，所述侧壁设置得非常狭长，因而也非常适合传输更强的电流或功率，而不会像已知的现在技术那样在某些关键部位过热。

按第一种构造宽度小、制造成本低的优选方案，簧片设计成具有两条纵边的U形或V形的形式，这两条纵边通过一个折弯部分相连接，其中簧片在槽内这样设置和定向，即，两条簧片边的自由端嵌进触轨槽内，并且在与触轨槽底边相背离的开口侧处的折弯部分或顶部从触轨槽向上凸起。

因此，这个优选护圈式包围簧片的触轨能承受接通和断开过程中的作用力。

另一可选的方案是，簧片设计成具有两条纵边的封闭环圈。这样簧片就能自己基本承受在插接时作用它身上的力。

这两种实施形式的变型方案将在下文和从属权利要求中说明。

优选地，簧片用简单的方式仅仅在其第一簧片边处固定在触轨上，尤其固定在触轨槽的侧壁上，所述触轨构成为由导电性能良好的金属片材制成的冲压件/折弯件。

簧片的固定是通过一种简单的方式得以实现的，即，从具有两条纵边的触轨的底边裁出一凸耳，它要么平行于触轨底边定向，要么与底边垂直向上或折弯成Z形，这样就会在槽底边上形成首个窗形的缺口，其中第一簧片边直接或以一缺口支承在凸耳上。

为进一步支承簧片，符合目的的是，在两个纵边的自由端处分别在第一簧片边从触轨槽出发向上伸出的区域内，冲压的凸耳从触轨槽出发向内折弯，所述凸耳嵌入第一簧片边相应的缺口内，并将其支承和固定在触轨上。

为了构成一个箝位点，第二簧片边以其与触轨槽的底边成一角度的自由端斜着伸入触轨槽里面，其中第二簧片的自由端紧贴在一与触轨槽一体连接的触轨件上。

若触轨件是从U形槽两个纵边中的一个朝着槽内的方向向内弯曲，则在触轨的轴向自由端就能形成上述触轨件。

在触轨的轴向自由端之间，这样的结构也是有利的，即，触轨件从触轨槽底边沿多面裁开并从触轨槽的底边向上折弯。

符合目的的是，在簧片和触轨件之间的箝位点的下方，触轨槽底边具有或通过其它的冲孔方式形成另外一个缺口，它用来接纳或引导导体端部。

本发明还可实现一种设有一个或多个本发明连接装置的电气设备，尤其是接线板、电路板、接触器或类似设备。

其它有利的结构可从其它的从属权利要求中获取。

附图说明

下面根据附图借助实施例进一步描述本发明。其中：

图1第一个连接装置在非接通状态时的透视图；

图2图1中连接装置在非接通状态时的剖视图；

图3图1中连接装置在接通状态时的剖视图；

图4用于图1中连接装置的簧片的透视图；

图5用于图1中连接装置的触轨的透视图；

图6在同一触轨上具有多个箝位点和簧片的连接装置的透视图；

图7图6中只示出部分触轨的连接装置的另一透视图；

图8部分端子外壳的透视图，其具有根据图1的在非接通状态时的连接装置；

图9端子外壳，其带有图8中的处于接通状态时的连接装置；

图10另一个为装配电路板端子的连接装置；

图11另一个为支承轨道连接接地电极的连接装置；

图12另一个连接装置在非接通状态时的透视图，它示出了把簧片固定在触轨槽上的第一个可选方案；

图13图12中连接装置在非接通状态时的剖视图；

图14另一个连接装置在非接通状态时的透视图，它示出了把簧片固定在触轨槽上的另一个可选方案；

图15图14中连接装置在非接通状态时的剖视图；

图16带有卡扣的槽形触轨的透视图；

图17另一个连接装置在非接通状态时的透视图，它具有环圈式的簧片；

图18-20按本发明的另外一个连接装置的不同视图。

具体实施方式

图1示出了连接装置1的第一个实施例，利用所谓的无工具直插式接线方式，实现了一导体的去除绝缘层的导体端部2的连接(图3)。

此连接装置设置有一个触轨3，它构成为一个槽9的形式，一个作为压力簧片在导体端部2起作用的V形簧片4被设置在触轨3上，用来把导体端部2夹紧在触轨3上。触轨3这样设置，使得导体端部2可以无工具地被直接导入到簧片4和触轨之间的箝位点5中。

这个由带形片料折弯而成的V形簧片4(见图2)，具有一条与U形触轨槽9底边垂直的第一簧片边6，以及一条相对于第一簧片边6折弯的、通过一折弯部分与第一簧片边6连接的第二簧片边7，亦即接触边，其与第一簧片边6之间的角度优选为30°到60°，在此约为45°。

所以，两个簧片边6，7的自由端都朝着触轨槽9底部的底边，用来连接两个簧片边6，7的折弯部分27或顶部从触轨槽9向上凸起。

此簧片4通过它的第一簧片边6固定在触轨3上，触轨是由导电性能良好的金属片材冲压/折弯而成。

为制造触轨3，首先要将近似矩形的金属片8折弯成U形或者槽形，从而形成一个槽9，其带有两条纵边12，13和一条与它们垂直的底边39。随后，源自槽9的底边39的一U形的凸耳10沿三面裁开并且从槽底部向上折弯约90°，从而在槽底边39上形成一个窗形的缺口11。

第一簧片边6的自由端至少支承在凸耳10上，必要时还要补充固定(如通过铆钉固定和/或冲压固定)，所以第一簧片边6就垂直于触轨槽的底边39从触轨槽出发向上凸起。

在此，触轨槽9的宽度基本上与簧片4的宽度相配，所以簧片在触轨槽内塞满开口的U形横截面，并从一纵边12延伸至另一纵边13。还有一点可能的是，簧片比触轨槽稍宽，在插入簧片时将触轨槽9扩张少许，这样簧片就能卡紧在触轨槽中了。

在与第二簧片边7相背离的那一侧上，第一簧片边6支承在凸耳10上。触轨槽9的宽度基本上与簧片边的宽度相配。另一个簧片边7也支承在触轨延长部分18上，这样整个簧片就牢牢固定在触轨槽9上了。

从触轨槽9的两个纵边12，13，在纵边12，13的自由端处分别在第一簧片边6从槽中伸出的区域里，冲孔旁的凸耳14，15从触轨向内折弯，所述凸耳嵌入第一簧片边6上的相应缺口处16，17(例如倒圆的冲孔)。由此这个第一簧片边6得以稳固，并支承和固定在触轨槽上。

第二簧片边7以其与触轨槽底边39成角度的自由端向着触轨槽9的底边39倾斜延伸。此簧片边贴靠触轨件18，触轨件是其中一个纵边12的延长部分，它从U形槽9两个纵边之一出发朝着槽内部垂直地向内弯曲。

在第二簧片边7的自由端与触轨延长部分18之间构成箝位点5，导体端部2能够利用直插式接线方式无工具地从触轨槽的开口一侧插入箝位点5中。因为触轨3的位于箝位点5下方的底边39上设有另一缺口19(图3)，它是这样构成的，即，另外一个源自触轨底边39的触轨件22沿三面裁开并且向一纵边下方的平面区域内弯曲，从而导体端部2能穿过触轨槽9的底边39插进箝位点处，其中导体端部2接触在触轨延长部分18上的两个接触隆起部20，21上(见图3)。触轨延长部分18在各接触隆起部上面具有一突起点。

这样，用最简单的措施实现了一个以简单的方式可以无工具地接通的直插式接线技术的连接装置，所述连接装置以其构造简单见长，但其功能稳定性很高，特别是因为此槽形触轨3基本上能承受箝位点5上所有的力，并且基于它的几何形状也允许有足够的电流传输能力。

簧片4的接触边7的自由端这样构成和设置(平坡28；图4)，即，导体在接通位置能很好地压在触轨上，并能自锁地防止它从箝位点处拔出。

在此连接装置1的基础上，在一个相应更长的单个槽形触轨3上可以实现多个连接。在这个加长的槽形触轨9上，在多个轴向上相互偏置的位置上设置各簧片4。

因此一方面可能的是，即在槽形触轨的两个自由端上分别构造一个如图1所示的连接装置1，其中两个簧片4的接触边7以相反的方向设置。此种类型的设置如图11所示。

在两端的簧片4之间还可以再加入另外的簧片4，其中这些的另外簧片4分别以其第一簧片边6按图1所示固定在触轨上，箝位点处的触轨延长部分18在触轨槽9的底边39内分别沿三面裁开并且基本上与触轨槽9底部垂直地向上折弯。

用这种方式，在一个连接装置1上能以同向和/或以反向地实现任意多个连接。

触轨上可选的冲孔23是用于横向连接设备或检测抽头(Pruefabgriff)的插头24(图6和7)。

此触轨3能够毫无问题地设置在不同的电气设备上，尤其在具有绝缘外壳25的接线板(见图8和9)或接触器(此处没有示出)或类似设备或在电路板26上(见图10)。

在绝缘外壳25内，桥接片29a，29b可以在触轨边之间设置，目的是，例如在松开时为簧片和螺丝起子构造止挡(桥接片29b)，或构造簧片支架(桥接片29a，其把簧片边6固定在桥接片29a与绝缘外壳的另外一个桥接片29c之间的一条狭缝内)。

在绝缘外壳中，在箝位点上方设置有第一个开口30，以便使得一导体(图8、图9)能够无工具地插到箝位点处，并且在接触边上方在箝位点侧面设有第二个开口31，例如借助一螺丝起子32穿过该第二个开口31将簧片4的接触边7往下压，使导体端部2从箝位点处松开，这样导体就能从绝缘外壳25中拔出来了。

图10示出了一种方案，例如在触轨3上设置两个与触轨3一体构成的焊接接头33，它们可以插进电路板26上的孔34内，因而此连接装置也可以应用到电路板中。一具有开口36，37的用来接通或断开的上壳35可通过此连接装置放置在电路板26上。

最后，图11还示出了一种方案，其中，在另一连接装置1的触轨上设置有两个箝位点和两个簧片4，在触轨3上还成型或放置了另一触轨38，它可以用于直接或通过接触弹簧或类似装置来连接一支承轨道。这样的话，例如利用这种简单设备就能实现一种PE连接。

图12和13示出了相对于图1的第一个变型方案，其中第一簧片边6在其嵌入触轨槽9中的端部区域具有一个窗形缺口41，一从触轨槽底边39上裁出的并折弯的、Z形弯曲的凸耳42伸进此缺口中。因此，簧片一方面支承在凸耳42上，另一方面以第二簧片边支承在触轨延长部分18上。

从触轨出发向内折弯的凸耳14，15既可简单地充当触轨的支架，也可嵌入第一簧片边6上的相应缺口16，17中，在此也可以附加设置凸耳14，15。在这个方案中，可能的是，这两个凸耳可以取消，因为Z形凸耳已经防止拔出簧片。触轨延长部分18也提供了进一步的支承。至此，第一簧片边6就以最简单的方式稳稳地固定在触轨槽内。

图14示出了相对于图1的另一个变型方案，其中第一簧片边6上具有一缺口44，它位于触轨槽底部的高度上，所以第一簧片边6稍微越过触轨槽9的底边39向下或向外凸出。一凸耳43或触轨槽9底边39的一部分延伸进这个缺口中。但此凸耳不折弯，而是在触轨槽9底边39内沿三面裁开，从而第一簧片边6以其在触轨槽9底边39的平面内的缺口44被推到凸耳43上。所以，簧片一方面支承在凸耳43上，另一方面支承在触轨上。也可以附加地设置从触轨出发向内折弯的凸耳14，15或者也可以取消，如图中所示。无论如何，此簧片4就以最简单的方式稳稳地固定在触轨槽内。

图16示出了触轨延长部分18是如何从一条纵边12中折弯出来并延伸到另一个纵边上的，其中，触轨或相对应纵边上相应的一凹口46与一突出部分45彼此锁合地卡扣在一起，从而形成一个稳定的护圈或框架，簧片可以可靠地支承在其上。

图17示出了另一连接装置在非接通状态时的透视图，它具有一个环圈形的簧片53。在触轨槽9上面—此处是指在其开口侧上—设置簧片53，用于将导体端部夹紧在触轨延长部分18上，它这样设置，使得无须借助操作工具导体端部就可以直接插入簧片4和触轨延长部分18之间的箝位点55中。

所述簧片53具有一第一簧片边56，此簧片边设有一个窗形的缺口57。夹紧簧片在具有窗形缺口57的簧片边56处设置在作为触轨的槽9上。所述夹紧簧片在槽9的开口侧上放置在纵边12，13的边缘上，其中夹紧簧片被触轨延长部分18的突起40穿过，突起40如此弯曲，以确保环圈式簧片53不会在箝位点55处从触轨槽中拔出。

簧片以其簧片边56平行于触轨定向、平放和/或固定在触轨槽上。簧片形成一个封闭的环圈58，在触轨槽外面的环圈58内所述簧片反伸到窗形的缺口57处，并且环圈58以一自由的夹紧边59穿过缺口57-此簧片边在此只有与缺口一样的宽度。此自由的夹紧边59将导体端部压在触轨延长部分18上。

环圈58具有一种拉长的形状，基本上是朝着导体插入方向倾斜，特别是这样，即，夹紧边与导体插入方向L-在此从上垂直下来—之间的角度α小于45°，特别是小于30°。

因此簧片/夹紧簧片53令人意想不到具有一几何形状，它使人想起所谓的拉力弹簧连接。但它是这样设置的，即，导体能够从环圈58的相反侧无工具地导入箝位点处。此夹紧簧片最特别的优点在于，一方面它允许直插式连接，因为导体能够容易地导入其中，但却不容易再从箝位点55处的边缘拔出。为此使用者应当需要一种工具。此外，另一方面所述夹紧簧片作为一自身封闭系统还有一优点，即，此夹紧簧片53能自己承受导体端部和夹紧簧片53之间所有的力。对于这一点，只需要把具有缺口57的簧片边56固定在触轨或触轨槽9上即可。

图18到20还描述了本发明的另一优选实施例。

在这些图中示出的连接装置都具有一个触轨3，它设计成槽9的形式，V形的簧片4设置于其中。

此V形簧片4也是由带形片料折弯而成，具有第一簧片边6，它垂直于U形触轨槽9放置，它还具有第二簧片边7，亦即接触边，其倾斜定向并且通过一折弯部分与第一簧片边6连接在一起。两个簧片边6，7的自由端都朝着触轨槽9底部的底边定向，并且用来连接两个簧片边6，7的折弯部分27或折弯顶部从触轨槽9向上凸起。

如图1所示的一样，簧片4以其第一簧片边6固定在触轨3内。此外在触轨槽底边39上再设置一窗形缺口—此处用附图标记11标出。缺口19使导体能穿过触轨槽9的底部39。在触轨槽9底部上在两个缺口11，19之间有一个壁68。

在折弯处，簧片的宽度基本上与触轨槽9的宽度相配，也就是说，在这个区域内，可供支配的空间都已被充分利用到了。这一点尤其可以从图20的构造情形看出。而在嵌入触轨槽的地方，簧片4的边6，7逐渐变细基本上至触轨槽9的内宽度。触轨槽9的宽度基本上与簧片4的宽度相配，因而簧片就能塞满触轨槽的U形开口横截面并且从纵边12延伸到另一纵边13上。因此可利用夹紧边的总宽度来插入具有最大与这个宽度相当的直径的导体。在触轨槽9的侧壁上，导体不会偏离并且稳固地固定。夹紧边7紧贴在触轨延长部分18上，为优化接触，在其上设置有一带夹紧边61的冲裁件60，它能优化导体的接触。

在两个纵边12，13的自由端处分别在第一簧片边6嵌入触轨槽的区域内，冲压的凸耳14，15从触轨槽9的纵边12，13出发向内折弯(在图18中，只可以看到两个凸耳中的一个)。

凸耳14，15在此处分别与狭缝66相连接，簧片4以其在这个区域内的整个宽度在边缘区域内嵌入狭缝中，因此在这个实施例中簧片4主要是固定和支承在狭缝66的区域内。插入过程中所有的力几乎都支承在这个区域中。向内折弯的凸耳14，15在此起稳定作用，并在优选的多功能结构中，附加地固定和支承在触轨槽内轴向连接的下一个触轨件18(图19)。触轨件18以其从触轨中伸出的部位附加地支承在绝缘材料外壳上，如接线板外壳(图19)，它有一个支承棱62。

位于纵边12，13或触轨槽19侧壁上的冲压部63，嵌入其中一条簧片边上相应的侧向缺口64内，避免其不小心从触轨槽9中向上拔出。下方的狭长端部区域65进一步阻止了簧片4围着它在触轨槽的侧壁或纵边12，13内的狭缝内的支承区域进行无意的扭转，所述端部区域65嵌入槽9的底边的下开口中并且优选不突出于底边的下边缘，其中簧片4被牢牢地固定住，也支持在插入导体时起作用的力。

因为有两个大面积的侧壁，所以与其它的例如在触轨槽底部带有通孔的结构不同，触轨槽9底边39的位置没那么重要。侧壁或纵边12，13已经可以保证足够的载流能力，也能承担起稳固功能和防拔功能。尽管该功能在结构方面给了纵边一些限制。但这一点在这里是不重要的，因为纵边12，13提供了足够的横截面积。

最后还要提到的是，簧片4的边6上设置有一个台阶67，它大大简化了自动安装工作，因为它形成了不同的特征，有利于区分不同结构的簧片边—夹紧边和固定边-6，7，因而在安装时更容易对簧片4进行定向。

附图标记清单

连接装置          1

导体端部          2

触轨              3

簧片              4

箝位点            5

簧片边            6

簧片边            7

金属片            8

槽                9

凸耳              10

缺口              11

纵边              12，13

凸耳              14，15

缺口              16，17

触轨延长部分      18

缺口              19

接触隆起部        20，21

冲孔              23

插头              24

绝缘外壳          25

电路板            26

折弯部分          27

平坡              28

桥接片            29a，b

开口             30，31

螺丝起子         32

焊接接头         33

孔               34

上壳             35

开口             36，37

触轨             38

底边             39

突起             40

缺口             41

凸耳             42

凸耳             43

缺口             44

凸出部分         45

凹口             46

簧片             53

箝位点           55

第一簧片边       56

缺口             57

环圈             58

夹紧边           59

冲裁件           60

夹紧边           61

支承棱           62

冲压部           63

缺口             64

端部区域         65

台阶             67

壁               68