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Die Erfindung betrifft einen Stecker und ein an dem Stecker angeordnetes Elektrokabel gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Die
DE 197 12 915 C2 offenbart einen Klinkenstecker bei dem der zentrale Litzenleiter mittels einer Lötpasta an die Kontaktzwiebel angeschlossen wird. Bei der
US 4 572 605 A wird der zentrale Leiter mittels einer Krimpstelle im Bereich der frei liegenden Kontaktnadel an diese angeschlossen.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist in der
DE 38 34 172 A1 gezeigt. Problematisch ist bei solchen Anordnungen aus einem Stecker und einem an dem Stecker angeordneten Elektrokabel immer die Frage, wie man effektiv und sicher den ersten Leiter des Elektrokabels an die Kontaktnadel des Steckers anschließt. In der
DE 38 34 172 A1 ist dies gelöst, indem im Außenmantel Öffnungen vorgesehen sind, durch die Presskolben hindurchtreten können, um die innen liegende Kontaktnadel plastisch zu verformen und damit die Kontaktierung mit dem ersten Leiter herzustellen. Nachteil dieses Standes der Technik ist es, dass Öffnungen in dem Außenmantel vorgesehen sind, welche separat zu verschließen sind und immer die Gefahr eines Eintritts von Feuchtigkeit oder Schmutz in das Steckerinnere mit sich bringen. Darüber hinaus kann nur mit relativ filigranen Presskolben gearbeitet werden, da die Öffnungen im Außenmantel relativ klein gehalten werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative gattungsgemäße Anordnung aus einem Stecker und einem an dem Stecker angeordneten Elektrokabel zur Verfügung zu stellen, bei der die genannten Nachteile beseitigt sind.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einem Stecker und einem an dem Stecker angeordneten Elektrokabel, gemeinsam nachfolgend auch Anordnung genannt, gemäß Patentanspruch 1 erreicht. Es ist somit vorgesehen, dass der Außenmantel und die Isolierhülse zum Anschließen des ersten Leiters an die Kontaktnadel in einem Krimpbereich des ersten Leiters, vorzugsweise gemeinsam mit der Kontaktnadel, plastisch verformt, vorzugsweise zusammengequetscht, sind.
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Bei Steckern der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich bevorzugt um Klinkenstecker.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es möglich, mit einem Werkzeug von außen an den Außenmantel anzugreifen. Dies ist insbesondere auch bei einer Massenfertigung in einfacher aber verlässlicher Art und Weise möglich. Darüber hinaus können auch relativ große Prägewerkzeuge bzw. Presskolben zur plastischen Verformung des Außenmantels und der Isolierhülse verwendet werden. Eine Verbindung von zwei Bauteilen durch plastische Verformung ist an sich bekannt und wird beim Stand der Technik auch als Krimpen bezeichnet. Daher wird auch der Bereich, in dem diese plastische Verformung an Außenmantel und der Isolierhülse durchgeführt wird, als Krimpbereich bezeichnet. Durch diesen Verformvorgang kommt es jedenfalls zu einer Kontaktierung, vorzugsweise zu einem Formschluss, zwischen der im Inneren des Außenmantels und der Isolierhülse angeordneten Kontaktnadel und dem ersten Leiter. Durch diese Art des Anschließens des ersten Leiters an die Kontaktnadel kommt es zum elektrisch leitenden Kontakt. Bei der Kontaktnadel kann es sich um einen Stift oder ein Rohr handeln. Die Kontaktnadel muss dabei nicht spitz zulaufen. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Kontaktnadel durch Krafteinwirkung von außen zusammen mit dem Außenmantel und der Isolierhülse plastisch verformt bzw. zusammengequetscht wird. Dabei können der erste und der zweite Leiter, wie an sich bekannt, z. B. aus einem Drahtgeflecht mit jeweils mehreren Litzen aufgebaut sein. Der erste und der zweite Leiter können aber z. B. auch jeweils nur aus einem Draht bestehen. Günstigerweise handelt es sich bei dem Elektrokabel um ein Koaxialkabel. In diesem Sinn ist es dann günstig, wenn der erste Leiter der Innenleiter des Koaxialkabels ist und/oder der zweite Leiter ein den ersten Leiter vorzugsweise umfangsgeschlossen und/oder konzentrisch umgebener Außenleiter bzw. elektrischer Schirm ist.
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Bevorzugt wird durch die plastische Verformung des Außenmantels, der Isolierhülse und gegebenenfalls der Kontaktnadel jedenfalls eine derart dauerhafte elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leiter und der Kontaktnadel erreicht, dass zusätzlich zu diesem Krimpen auf weitere Maßnahmen zur Verbindung bzw. Kontaktierung, wie z. B. Verlöten, verzichtet werden kann. Günstigerweise handelt es sich somit bei der erfindungsgemäßen Maßnahme um die einzige Verbindungsmaßnahme die zum Verbinden des ersten Leiters mit der Kontaktnadel notwendig ist.
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In einer besonders bevorzugten Variante ist vorgesehen, dass die Kontaktnadel einen in ihr innenliegend angeordneten Aufnahmeraum aufweist, in den der erste Leiter eingeschoben und in diesem an die Kontaktnadel durch plastisches Verformen, insbesondere Zusammenquetschen, der Kontaktnadel elektrisch und/oder mechanisch angeschlossen ist. In diesem Zusammenhang ist es dann wiederum günstig, dass der Krimpbereich des ersten Leiters zumindest teilweise im Bereich des Aufnahmeraums der Kontaktnadel angeordnet ist, und die Wandung des Aufnahmeraums beim plastischen Verformen gemeinsam mit dem Außenmantel und der Isolierhülse zum Kontaktieren des ersten Leiters plastisch verformt wird. Günstig ist es auch, wenn der Außenmantel zum Anschließen des zweiten Leiters an den Außenmantel in einem Krimpbereich des zweiten Leiters plastisch verformt, vorzugsweise zusammengequetscht, ist. Wobei dann bevorzugt vorgesehen ist, dass der Krimpbereich des zweiten Leiters außerhalb des Krimpbereichs des ersten Leiters, vorzugsweise benachbart zum Krimpbereich des ersten Leiters, angeordnet ist. Günstigerweise reicht dabei die Kontaktnadel und die Isolierhülse nicht in den Krimpbereich des zweiten Leiters hinein.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Stecker an seinem vom Elektrokabel abgewandten Ende eine, vorzugsweise mit der Kontaktnadel elektrisch leitend verbundene, Kontaktzwiebel aufweist.
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Bei einem Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Anordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Außenmantel und die Isolierhülse zum Anschließen des ersten Leiters an die Kontaktnadel in einem Krimpbereich des ersten Leiters, vorzugsweise gemeinsam mit der Kontaktnadel, plastisch verformt, vorzugsweise zusammengequetscht, wird. Hierzu reicht es also aus, ein Werkzeug von außen am Außenmantel angreifen zu lassen um durch Druck von außen, vorzugsweise durch Zusammenquetschen, den Außenmantel, die Isolierhülse und gegebenenfalls auch die Kontaktnadel plastisch zu verformen. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Außenmantel zum Anschließen des zweiten Leiters an den Außenmantel in dem bzw. einem Krimpbereich des zweiten Leiters gleichzeitig und/oder in einem gemeinsamen Verfahrensschritt mit dem plastischen Verformen des Außenmantels und der Isolierhülse zum Anschließen des ersten Leiters an die Kontaktnadel plastisch verformt, vorzugsweise zusammengequetscht, wird.
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Erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele sind in den beigelegten Zeichnungen dargestellt.
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Dabei zeigen:
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Die 1 bis 5 ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel in verschiedenen Darstellungen und 6 einen Längsschnitt durch eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsvariante.
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1 zeigt zunächst eine Seitenansicht auf das erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel. Bei dem hier gezeigten Stecker 1 handelt es sich um einen sogenannten Klinkenstecker. Dessen Griffteil 16, welches auch als Handgriff zum Bedienen des Steckers dient, ist lediglich gestrichelt angedeutet, da seine konkrete Ausführung für die vorliegende Erfindung nicht relevant ist. In den nachfolgenden Figuren ist das Griffteil 16 entsprechend auch nicht dargestellt. Bei dem Griffteil 16 kann es sich um alle beim Stand der Technik bekannten Arten von solchen Teilen handeln. Z. B. können dies gegossene oder angespritzte Teile oder über Verschraubung oder Klemmverbindung zusammenfügbare Halbschalen oder aufschiebbare Hülsen oder dgl. sein. Bei der Ausgestaltung des Griffteils 16 bestehen somit verschiedenste Möglichkeiten.
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Der gezeigte Klinkenstecker 1 weist einen männlichen Steckerteil 12 auf. Hierunter ist der Teil des Steckers 1 zu verstehen, der in eine hier nicht dargestellte, aber beim Stand der Technik an sich bekannte entsprechend ausgeformte weibliche Aufnahmebuchse eingeschoben wird. Er endet im vorliegenden Fall am am Außenmantel 6 angeordneten bzw. einstückig angeformten ringförmigen Bund 17. An seinem vom Elektrokabel 2 abgewandten Ende weist der Stecker 1 eine an sich ebenfalls bekannte Kontaktzwiebel 11 auf. Diese bildet den vorderen Teil der äußeren Kontaktfläche 13 des männlichen Steckerteils 12 und ist mittels der in den 2 und 3 besser erkennbaren Isolierhülse 7 elektrisch gegen den Außenmantel 6 isoliert. Der Außenmantel 6 bildet dabei ebenfalls einen Teilbereich der äußeren Kontaktfläche 13 des Steckers 1. Über die Kontaktzwiebel 11 und den Außenmantel 6 wird der elektrische Kontakt mit der hier nicht dargestellten weiblichen Aufnahmemuffe hergestellt. Wie gezeigt, sind die Kontaktzwiebel 11 und der Außenmantel 6 dieses Ausführungsbeispiels zumindest im Bereich des männlichen Steckerteils 12 bezüglich ihrer Längsachse rotationssymmetrisch ausgeführt. Hierzu kann der Außenmantel in dem genannten Bereich eine zylindermantel- oder kegelstumpfförmige Umfangsfläche aufweisen. Dies muss aber nicht so sein. Es sind auch andere Formen der Außenkontur der Kontaktzwiebel 11 und des Außenmantels 6 möglich.
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Wie bereits in 1 zu erkennen, sind der Krimpbereich 8 des ersten Leiters 3 und der Krimpbereich 10 des zweiten Leiters 5 in diesem Beispiel außerhalb des männlichen Steckerteils 12 angeordnet. Sie liegen beide auf der zur männlichen Steckerteil 12 entgegengesetzten Seite der Wulst 17. Der Krimpbereich 10 liegt günstigerweise, wie hier gezeigt, am elektrokabelseitigen Ende des Steckers 1. Der Krimpbereich 8 des ersten Leiters 3 kann, in Längsrichtung des Steckers 1 gesehen, zwischen der Zwiebel 11 und dem Krimpbereich 10 des zweiten Leiters 5 bzw. wie hier vorzugsweise dargestellt, zwischen der Wulst 17 bzw. dem männlichen Steckerteil 12 und dem Krimpbereich 10 liegen.
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Wie bereits in 1 zu sehen, wurde der Außenmantel 6 in den Krimpbereichen 8 und 10 mittels eines im Öffnungsquerschnitt polygonförmigen, hier sechseckförmigen, Präge- bzw. Verformungswerkzeug plastisch verformt. Dies ist im Sinne einer gleichmäßigen Verformung günstig, aber nicht die einzig mögliche Variante. Beispielsweise wäre es auch denkbar, die beim Zusammendrücken verdrängten Materialbereiche in eine seitlich ausgebildete Wulst oder dergleichen zu pressen. Günstig ist jedenfalls eine möglichst rotationssymmetrische Druckbeaufschlagung des Außenmantels von außen, um das Krimpen bzw. plastische Verformen bzw. das Zusammenquetschen herbeizuführen.
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2 zeigt nun einen Längsschnitt durch das erste erfindungsgemäße Beispiel einer Anordnung aus Stecker 1 und Elektrokabel 2. Letzteres ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als ein sogenanntes Koaxialkabel ausgeführt. Der erste Leiter 3 bildet den Innenleiter, der zweite Leiter 5 bildet den Außenleiter des Koaxialkabels. Letzterer wird auch häufig als Schirm bezeichnet. Für den Innenleiter 3 und den Außenleiter 5 kommen alle beim Stand der Technik bekannten Materialien in Frage. Dies sind insbesondere Metalle wie Kupfer und dergleichen. Üblicherweise sind sowohl der erste Leiter 3 als auch der zweite Leiter 5 aus jeweils einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Litzen aufgebaut. Insbesondere der zweite Leiter 5 kann dabei in Form eines rohrförmigen Geflechts aufgebaut sein. Er umgibt im gezeigten Ausführungsbeispiel den im Inneren der ersten Isolierung 14 angeordneten ersten Leiter 3 und die erste Isolierung 14, welche dazu dient, einen elektrischen Kontakt zwischen dem ersten Leiter 3 und dem zweiten Leiter 5 zu vermeiden. Außen herum um den zweiten Leiter 5 ist die zweite Isolierung 15 vorgesehen, die das gesamte Elektrokabel 2 nach außen hin elektrisch isoliert. Wie bei Koaxialkabeln üblich, weisen die erste Isolierung 14, der zweite Leiter 5 und die zweite Isolierung 15 im Querschnitt jeweils eine Ringform auf, wie dies vor allem in 3 und 4 gut zu sehen ist.
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In dem in 2 dargestellten Schnitt ist besonders gut zu sehen, dass die Kontaktnadel 4 mit der Kontaktzwiebel 11 elektrisch leitend verbunden ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dies durch eine einstückige Ausbildung von Kontakzwiebel 11 und Kontaktnadel 4 umgesetzt. Zwischen der Kontaktnadel 4 und dem Außenmantel 6 ist zur elektrischen Isolierung der beiden genannten Teile voneinander die Isolierhülse 7 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Isolierhülse 7, wie besonders gut in 3 zu sehen, um einen umfangsgeschlossenen, hier rohrförmig ausgebildeten Körper, der aus elektrisch nicht leitfähigem Material wie z. B. Kunststoff gefertigt ist. Die zentrale Aufgabe dieser Isolierhülse 7 ist es, einen elektrischen Kurzschluss zwischen Außenmantel 7 und Kontaktnadel 4 zu unterbinden. Im Rahmen dessen, bleibt es dem Fachmann überlassen, eine anderweitige konkrete Ausgestaltungsform vorzunehmen. Wie ebenfalls besonders gut in 3 zu sehen, ist der Außenmantel 6 im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet, auch wenn der Durchmesser über die Längserstreckung des Außenmantels 6 variiert. In die, in der Explosionsdarstellung gemäß 3 gezeigte, innere Öffnung des Außenmantels 6 werden die Isolierhülse 7 und die Kontaktnadel 4 eingeschoben. Auch der Außenmantel 6 muss nicht zwingend rohrförmig und umfangsgeschlossen sein. Es sind auch andere Querschnittsformen abweichend vom runden Querschnitt denkbar.
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Auch die Umfangsgeschlossenheit von Isolierhülse 7 und Außenmantel 6 muss nicht zwingend gegeben sein, solange die Kontaktierungsmöglichkeit des Außenmantels 6 nach außen und die elektrische Isolierung gegen die Kontaktnadel 4 nach innen ausreichend sichergestellt sind.
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Betrachtet man nun den Krimpbereich 8 zur Befestigung, zum Anschluss, bzw. zur elektrischen Kontaktierung des ersten Leiters 3 mit der Kontaktnadel 4, so ist hier zunächst der – hier in Form einer Bohrung – im zum Elektrokabel 2 gewandten Ende der Kontaktnadel 4 angeordnete Aufnahmeraum 9 zu sehen. In diesen ist der erste Leiter 3 – hier zusammen mit der ihn umgebeneden ersten Isolierung 14 – eingeschoben. Um einen möglichst guten elektrischen Kontakt zwischen dem ersten Leiter 3 und der Kontaktnadel 4 zu ermöglichen, ist der erste Leiter 3 um das vordere Ende der ersten Isolierung 14 umgebogen, um so zwischen der Kontaktnadel 4 bzw. der Innenwandung des Aufnahmeraums 9 und der ersten Isolierung 14 eingeklemmt zu werden. Dieses Umbiegen des ersten Leiters 3 ist besonders gut in der Explosionsdarstellung gemäß 3 zu sehen. Dabei kann der erste Leiter 3, wie dargestellt, mit allen Litzen in eine Richtung umgebogen sein. Es ist aber auch möglich, die einzelnen Litzen über die gesamte Umfangsfläche der ersten Isolierung gleichmäßig oder ungleichmäßig radial zu verteilen. Der Vollständigkeit halber sei im Zusammenhang mit diesem Ausführungsbeispiel darauf hingewiesen, dass der Aufnahmeraum 9 nicht zwingend sacklochförmig begrenzt ausgebildet sein muss. Es kann sich bei der Kontaktnadel 4 natürlich auch zumindest bereichsweise oder vollständig um eine Hohlnadel handeln. Nachdem der erste Leiter 3 zusammen mit der ersten Isolierung 14 in der geschilderten Art und Weise in den Aufnahmeraum 9 eingeschoben ist, kann durch entsprechende Krafteinwirkung von außen, vorzugsweise mittels eines entsprechend geformten Werkzeuges die gemeinsame plastische Verformung von Außenmantel 6, Isolierhülse 7 und im gezeigten Ausführungsbeispiel auch der Kontaktnadel 4, also insbesondere der Außenwandung des Aufnahmeraums 9, im Krimpbereich 8 vorgenommen werden. Durch diese plastische Verformung kommt es im gezeigten Ausführungsbeispiel zum Formschluss zwischen den genannten Bauteilen, womit im Inneren eine lang haltbare und zuverlässige elektrische und mechanische Kontaktierung zwischen dem ersten Leiter 3 und der Kontaktnadel 4 erreicht wird, womit letztendlich ein elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktzwiebel 11 und dem ersten Leiter 3 hergestellt ist.
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Zusätzlich zu dem genannten Krimpen zum Anschluss des ersten Leiters 3 wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel auch die Verbindung zwischen dem zweiten Leiter 5 und dem Außenmantel 6 durch Krimpen hergestellt. Wie besonders gut in den 2 und 3 zu sehen, endet hierzu die zweite Isolierung 15 am steckerseitigen Ende des Elektrokabels 2 außerhalb des Krimpbereiches 8. Auch hier ist günstigerweise vorgesehen, dass der zweite Leiter 5 zur Kontaktierung mit dem Außenmantel 6 um die zweite Isolierung 15 umgebogen ist, und zwischen dem Außenmantel 6 und der zweiten Isolierung 15 eingeklemmt wird. Auch hier können die einzelnen Litzen des Außenleiters 5 radialsymmetrisch, oder auf eine oder mehrere Seiten verteilt, umgeklappt werden. Zur sicheren mechanischen und elektrischen Kontaktierung des zweiten Leiters 5 mit dem Außenmantel 6 wird letzterer im Krimpbereich 10 wiederum durch ein entsprechend von außen angreifendes Werkzeug plastisch verformt, bzw. zusammengedrückt, sodass es vorzugsweise zum Formschluss zwischen dem zweiten Leiter 5 und dem Außenmantel 6 in diesem Bereich kommt. Durch die beiden beschriebenen Krimpbereiche 8, 10 wird aber günstigerweise nicht nur die elektrische Kontaktierung, sondern auch eine ausreichende Zugfestigkeit bei der Befestigung des Elektrokabels 2 im Stecker 1 erreicht. Das Krimpen bzw. Verformen der Krimpbereiche 8 und 10 kann bei entsprechend ausgeformten Krimpwerkzeugen gleichzeitig, bzw. in einem Verfahrensschritt oder aber auch unabhängig voneinander oder nacheinander geschehen.
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Auf die Explosionsdarstellung gemäß 3 wurde schon mehrfach Bezug genommen, sodass weitere Erläuterungen nicht notwendig erscheinen. Hingewiesen wird lediglich darauf, dass die Bauteile hier im Zustand vor dem Krimpen, bzw. der plastischen Verformung in den Bereichen 8 und 10 dargestellt sind.
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4 zeigt die Anordnung dieses Ausführungsbeispieles aus Stecker 1 und Elektrokabel 2 in einer teilweise geschnittenen Darstellung der Krimpbereiche 8 und 10. 5 zeigt den Ausschnitt 18 aus 4. Besonders gut zu sehen sind hier die steckerseitige konzentrische Abfolge von Außenmantel 6, Isolierhülse 7 und Kontaktnadel 4, sowie die umgebogenen Litzen des ersten Leiters 3 und des zweiten Leiters 5. Die 4 und 5 zeigen den Zustand nachdem die plastische Verformung bzw. das Krimpen in den Bereichen 8 und 10 vorgenommen wurde.
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6 zeigt noch eine alternative erfindungsgemäße Ausgestaltungsvariante in einem Längsschnitt analog zu 2. Erläutert werden hier nur die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel. Alles andere entspricht den bisherigen Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel.
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Der wesentliche Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist, dass der erste Leiter 3 und die erste Isolierung 14 bei dieser Variante gemäß 6 nicht in die Kontaktnadel 4 hineinreichen. Bei dieser Variante ist vielmehr vorgesehen, dass der erste Leiter 3 außen an der Kontaktnadel 4 anliegt und zwischen Kontaktnadel 4 und Isolierhülse 7 eingeklemmt wird. Das Festklemmen erfolgt wiederum wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch plastische Verformung des Außenmantels 8 und der Isolierhülse 7, wodurch es günstigerweise wiederum zum Formschluss kommt. Eine plastische Verformung der Kontaktnadel 4 ist bei diesem Ausführungsbeispiel nicht zwingend notwendig, kann bei entsprechender Materialwahl aber auch gemeinsam mit der plastischen Verformung des Außenmantels 6 erfolgen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann jedenfalls auf den Aufnahmeraum 9 in der Kontaktnadel 4 verzichtet werden.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht zwingend auf Klinkenstecker und die hier gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere ist die Erfindung auch zum Anschluss von Elektrokabeln mit mehr als zwei, insbesondere konzentrisch angeordneten, Leitern an einen entsprechenden Stecker umsetzbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stecker
- 2
- Elektrokabel
- 3
- erster Leiter
- 4
- Kontaktnadel
- 5
- zweiter Leiter
- 6
- Außenmantel
- 7
- Isolierhülse
- 8
- Krimpbereich des ersten Leiters
- 9
- Aufnahmeraum
- 10
- Krimpbereich des zweiten Leiters
- 11
- Kontaktzwiebel
- 12
- männlicher Steckerteil
- 13
- äußere Kontaktfläche
- 14
- erste Isolierung
- 15
- zweite Isolierung
- 16
- Griffteil
- 17
- ringförmiger Bund
- 18
- Ausschnitt
