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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung mit einer Spielausgleichseinrichtung, insbesondere eine elektrische RJ-Steckverbindung, aufweisend einen Steckverbinder und einen Gegenverbinder.
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In der Elektronik und/oder Elektrotechnik sind eine große Anzahl von elektrischen Kontakt-, Stift- und/oder Buchsenverbinder – im Folgenden als (elektrische) Steckverbinder bzw. (elektrische) Gegenverbinder bezeichnet – bekannt, welche dazu dienen, elektrische Leistung und/oder Signale mit einer größtmöglichen Bandbreite von Spannungen, Strömen, Frequenzen und Datenraten zu übertragen. Solche Steck- bzw. Gegenverbinder können an einem Kabel oder einer anderen elektrischen Einrichtung, wie z. B. einer Leiterplatte, oder an/in einem Gehäuse bzw. Stützkragen eines elektrischen bzw. elektronischen Geräts vorgesehen sein. Befindet sich ein Steck- bzw. Gegenverbinder an einem Kabel so spricht man meist von einem Stecker oder einer Kupplung, befindet er sich an/in einer elektrischen/elektronischen Einrichtung so spricht man meist von einem Einbaustecker oder einer (Einbau-)Buchse. Ferner wird ein Gegenverbinder oft auch als Steckeraufnahme bezeichnet, vor allem dann, wenn ein Gegenverbinder einen Stützkragen aufweist, der eine robustere Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegenverbinder gewährleisten soll.
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Die elektrischen Steck- bzw. Gegenverbinder müssen dauerhaft eine einwandfreie Übertragung von elektrischen Signalen und elektrischer Leistung gewährleisten, wobei zueinander korrespondierende Steck- und Gegenverbinder meist Befestigungs- oder Verriegelungseinrichtungen zum dauerhaften aber in der Regel lösbaren Befestigen oder Verriegeln des Steckverbinders im/am Gegenverbinder aufweisen. Eine vorteilhafte Befestigung eines Steckverbinders in oder an einem Gegenverbinder erfolgt durch eine Verrastung, wobei die gegenseitige Verbindung beim Einstecken des Steckverbinders in den Gegenverbinder in der Regel automatisch erfolgt, indem eine Rasteinrichtung des Steckverbinders und eine Rasteinrichtung des Gegenverbinders ineinander greifen. In der Regel ist eine solche Verrastung ohne weiteres wieder lösbar, wobei die Rasteinrichtung des Steckverbinders gegenüber der korrespondierenden Rasteinrichtung des Gegenverbinders quer zu einer Einsteckrichtung des Steckverbinders in den Gegenverbinder verschoben wird, sodass die beiden Rasteinrichtungen nicht mehr in Eingriff sind. Über die Verrastung ist in einem Steckzustand des Steckverbinders im Gegenverbinder eine zugfeste Verbindung zwischen den beiden Verbindern auf eine einfache Weise schnell herstellbar und zeitlich daran anschließend wieder lösbar.
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Die
DE 295 05 601 U1 offenbart eine elektromagnetische Schirmung eines Steckverbinders in Form eines Schirmblechs innerhalb eines Gehäuses des Steckverbinders. Das Schirmblech ist hierbei mittels daran ausgebildeter umgebogener Lamellen zwischen einem Tüllen- und einem Anbaugehäuse des Steckverbinders bzw. des Steckverbindergehäuses gehaltert, wobei die Lamellen zwischen einander zugehörigen Randbereichen des Tüllen- und des Anbaugehäuses aufgenommen sind. – Ferner offenbart die
DE 10 2004 002 402 B3 eine hochstrombelastbare Kontakthülse mit einer Vielzahl von radial federnden Federlamellen zur elektrischen Vielpunktkontaktierung für einen elektrischen Stiftstecker. Beim Einstecken des Stiftsteckers bewegen sich die nach innen gebogenen Federlamellen nach außen und liegen somit eng am Stiftstecker an. Für eine Verbesserung einer Kontaktkraft sitzt im Bereich der nach innen gebogenen Abschnitte der Federlamellen ein Federring außen an.
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Die
DE 10 2004 038 123 A1 offenbart einen elektrischen Steckverbinder, einen elektrischen Gegenverbinder und einen Stützkragen für den Gegenverbinder, welche zusammen eine robuste Verbindung zwischen dem Steckverbinder und dem Gegenverbinder ermöglichen. Hierbei dient der dem eigentlichen als Buchse ausgebildeten Gegenverbinder vorgelagerte Stützkragen einem verbesserten Halt des Steckverbinders im Gegenverbinder. Hierfür weist der Steckverbinder zusätzlich zu einem mit einem Rastelement des Gegenverbinders korrespondierenden Rastelement, ein weiteres in diesem Fall zu einem Rastelement des Stützkragens korrespondierendes zweites Rastelement auf, welche zusammen eine zweite Verrastung ausbilden. Durch diese zweite Verrastung zwischen dem Steckverbinder und dem Stützkragen wird eine mechanische Verbindung zwischen den beiden Verbindern verstärkt. Der Stützkragen ist bevorzugt außerhalb einer Wandung eines Gehäuses eines elektrischen oder elektronischen Geräts angeordnet, wobei der Stützkragen auf das Gehäuse in Steckrichtung aufgerastet oder mit dem Gehäuse verschraubt ist.
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Insbesondere bei mechanischen Schock- und/oder Schwingbelastungen ist das verbleibende Spiel innerhalb einer solchen Verbindung aus Steckverbinder und Gegenverbinder zu groß, wobei sich eine Bewegung eines der beiden Verbinder gegenüber dem anderen Verbinder bis zu einer elektrischen Kontaktierung innerhalb einer aus den beiden Verbindern etablierten Steckverbindung fortpflanzen kann. Dies ist nachteilig für eine Dauerhaltbarkeit einer Kontaktverbindung zwischen den betreffenden elektrischen Kontakteinrichtungen, sowie für eine mechanische Verbindung des Steckverbinders mit dem Gegenverbinder. Hierbei sollte ein einfaches und sicheres Einrichten der innerhalb der Verbinder herzustellenden elektrischen Verbindungen, also zwischen den Kontakteinrichtungen des Steckverbinders – z. B. elektrische Pin-, Buchsen-, Flach-/Lamellenverbinder oder Kontaktfedern – und den Kontakteinrichtungen des Gegenverbinders – z. B. ebenfalls elektrische Buchsen-, Pin-, Flach-/Lamellenverbinder oder Kontaktfedern – gewährleistet sein.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Steckverbindung anzugeben. Gemäß der Erfindung soll ein Spiel- bzw. Toleranzausgleich für die Steckverbindung, insbesondere eine elektrische RJ-Steckverbindung, angegeben werden, welche einen Steckverbinder und einen dazu korrespondierenden Gegenverbinder aufweist. Hierbei soll das mechanische Spiel zwischen den Verbindern in drei Dimensionen, d. h. Orientierungen oder Richtungen reduziert und nach Möglichkeit auf Null herabgesetzt werden können, sodass sich mechanische Belastungen auf die Steckverbindung nicht bis zu einer elektrischen Kontaktierung innerhalb der Steckverbindung fortpflanzen können.
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Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer Steckverbindung, insbesondere einer elektrischen RJ-Steckverbindung, mit Spielausgleichseinrichtung, wobei die Steckverbindung einen Steckverbinder und einen Gegenverbinder aufweist, gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäße Steckverbindung mit einer Spielausgleichseinrichtung weist einen Steckverbinder und einen Gegenverbinder auf. Die Spielausgleichseinrichtung weist eine Spielausgleichsfeder auf, wobei die Spielausgleichsfeder wenigstens drei Federabschnitte derart besitzt, dass mittels der Federabschnitte ein Spiel- bzw. ein Toleranzausgleich des Steckverbinders gegenüber dem Gegenverbinder in wenigstens drei Dimensionen, Orientierungen oder Richtungen realisierbar ist. Hierbei ist der Steckverbinder in eine Einsteckrichtung in den Gegenverbinder einsteckbar und mittels der Spielausgleichsfeder gegen einen Federabschnitt der Spielausgleichsfeder oder gegen einen Anschlag des Gegenverbinders drückbar bzw. verlagerbar, wobei jeweils wenigstens ein Federabschnitt der Spielausgleichsfeder für einen Spielausgleich in einer bestimmten Orientierung, d. h. einer der drei Dimensionen, vorgesehen ist. Die Spielausgleichsfeder sitzt dabei fest in einem betreffenden Abschnitt der Steckverbindung, insbesondere dem Gegenverbinder, wobei es bevorzugt ist, dass die Spielausgleichsfeder in einem Stützkragen für hohe mechanische Anforderungen untergebracht, insbesondere verrastet und/oder geklemmt, ist.
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Die bevorzugt einstückige und einzelne Spielausgleichsfeder drückt bzw. verlagert den Steckverbinder im Gegenverbinder in drei Dimensionen, Orientierungen oder Richtungen. Hierfür besitzt die Spielausgleichsfeder jeweils wenigstens einen Federabschnitt für eine bestimmte Dimension, Orientierung oder Richtung. Dies kann z. B. eine Axial-, eine Horizontal- und/oder eine Vertikalrichtung sein; hierbei kann ein jeweiliger Horizontalausgleich Anteile für einen Vertikalausgleich besitzen und umgekehrt, was insbesondere dann sinnvoll ist, wenn einer Steckverbindung die Begriffe horizontal und vertikal nicht eindeutig zugeordnet werden können. Mittels der Federabschnitte ist ein Spielausgleich des Steckverbinders gegenüber dem Gegenverbinder insbesondere in drei bevorzugt aufeinander senkrecht stehenden Dimensionen, Orientierungen oder Richtungen realisierbar.
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Gemäß der Erfindung kann eine mechanische Schock- und/oder Schwingbelastung einer elektrischen Steckverbindung gegenüber dem Stand der Technik signifikant erhöht werden, wobei eine elektrische Verbindung innerhalb der Steckverbindung bis zu einem gewissen Grad kräftefrei gehalten werden kann, was eine Dauerhaltbarkeit der elektrischen Steckverbindung erhöht, d. h. erfindungsgemäß wird ein Abrieb von elektrischen Kontakteinrichtungen, insbesondere elektrischen Kontaktfedern wenigstens minimiert, bevorzugt vermieden.
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Erfindungsgemäß ist ein mechanisches Spiel bzw. eine Abmessungstoleranz des Steckverbinders gegenüber dem Gegenverbinder bzw. des Gegenverbinders gegenüber dem Steckverbinder in wenigstens zwei, bevorzugt jedoch drei Dimensionen, Orientierungen oder Richtungen, insbesondere im Wesentlichen auf Null reduzierbar. Dies kann gemäß der Erfindung mit einem geringen Investitionsaufwand erfolgen, da z. B. bestehende Stützkrägen lediglich mit einer einzelnen Spielausgleichsfeder ausgerüstet werden müssen, um den erfindungsgemäßen Effekt zu erreichen. D. h. die Erfindung ist auf alle bestehenden und auch neuen Stützkrägen anwendbar.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist ein betreffender Federabschnitt der Spielausgleichsfeder ein flacher Federabschnitt. Hierbei kann der betreffende Federabschnitt eine Tellerfeder, eine Federlasche, eine Blattfeder, oder eine konkave oder eine konvexe Wölbung aufweisen bzw. im Wesentlichen vollständig als Tellerfeder, Federlasche, Blattfeder, oder konkave oder konvexe Wölbung ausgebildet sein. Ein Querschnitt der Spielausgleichsfeder ist bevorzugt annähernd L-förmig, U-förmig oder geschlossen ausgebildet und/oder abschnittsweise teilkreis- oder teilellipsenförmig. Hierbei ist die Spielausgleichsfeder bevorzugt als eine einstückige Käfigfeder ausgelegt, die an ihren beiden Stirnseiten und bevorzugt auch an ihrer Deckenseite offen ist. Die Federabschnitte sind derart innerhalb der Spielausgleichsfeder angeordnet, dass damit ein Spielausgleich des Steckverbinders im Gegenverbinder realisierbar ist. D. h. der jeweilige Federabschnitt drückt bzw. verlagert den gesamten Steckverbinder in der betreffenden Dimension, Orientierung oder Richtung gegen einen betreffenden anderen Federabschnitt der Spielausgleichsfeder oder gegen den betreffenden Anschlag im/am Gegenverbinder.
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Die als Käfigfeder ausgelegte Spielausgleichsfeder weist bevorzugt zwei, insbesondere jedoch drei Schenkel auf, wobei bei Vorhandensein von zwei oder mehr Schenkeln diese bevorzugt annähernd aufeinander senkrecht stehen. Ein jeder der Schenkel weist wenigstens einen Federabschnitt für die Spielausgleichsfeder auf bzw. der jeweilige Federabschnitt ist durch den betreffenden Schenkel realisiert. Die oben genannten Ausgestaltungen der jeweiligen Federabschnitte sind gemäß der Erfindung in einer beliebigen Art und Weise an/in einer betreffenden Spielausgleichsfeder realisierbar, bzw. der betreffende Federabschnitt der Spielausgleichsfeder kann eine einzelne oder eine Mehrzahl der oben genannten Federn aufweisen. Ferner ist es möglich, eine Spielausgleichsfeder mit vier oder mehr Schenkeln auszustatten, wobei die Spielausgleichsfeder in einer Umfangsrichtung geschlossen sein kann.
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Statt eindeutig ausgeprägten Schenkeln kann die Spielausgleichsfeder wenigstens abschnittsweise oder sogar vollständig gerundet ausgestaltet sein. Eine Zuordnung der Federabschnitte kann in einem solchen Fall über den betreffenden Spielausgleich erfolgen. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Spielausgleichsfeder derart konfiguriert, dass der Steckverbinder beim Einstecken in den Gegenverbinder bzw. beim Durchstecken durch die Spielausgleichsfeder gegenüber dem Gegenverbinder zentrierbar ist. Des Weiteren kann die bevorzugt metallische Spielausgleichsfeder derart konfiguriert sein, dass sie elektromagnetische Schirmaufgaben über nimmt. D. h. die Spielausgleichsfeder kann ein Abschnitt einer Schirmung sein, wofür sie bevorzugt in Umfangsrichtung geschlossen ist. Ferner kann mit der Spielausgleichsfeder eine Schirmkontaktierung herstellbar sein, d. h. über die Spielausgleichsfeder ist eine elektrisch leitende Verbindung zweier Schirmungen etablierbar.
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In Ausführungsformen der Erfindung weist die Spielausgleichsfeder eine Bodenwandung auf, wobei sich von der Bodenwandung eine einzelne Seitenwandung bevorzugt in einem annähernd rechten Winkel wegerstreckt, oder sich an zwei einander gegenüberliegenden Enden der Bodenwandung zwei Seitenwandungen bevorzugt jeweils in einem annähernd rechten Winkel wegerstrecken. D. h. im ersten Fall ist die Spielausgleichsfeder im Querschnitt angenähert L-förmig und im zweiten Fall angenähert U-förmig ausgelegt. Bevorzugt weist dabei die Bodenwandung eine Tellerfeder auf oder ist als eine Tellerfeder ausgebildet. Ferner kann die Bodenwandung als Blattfeder oder wenigstens abschnittsweise als Federlasche ausgebildet sein. Eine Seitenwandung kann dabei wenigstens teilweise als nach innen gewölbte Blattfeder ausgebildet sein. Ferner ist statt einer Blattfeder wiederum eine Federlasche anwendbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Spielausgleichsfeder im Querschnitt annähernd U-förmig ausgelegt. Die Bodenwandung weist dabei eine Tellerfeder auf, welche mit ihrem Grund in einer Ausnehmung des Gegenverbinders bzw. des Stützkragens lagerbar ist. Die beiden Seitenwandungen der Spielausgleichsfeder sind dabei wenigstens teilweise als nach innen gewölbte Blattfedern ausgebildet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Spielausgleichsfeder im Querschnitt wiederum annähernd U-förmig ausgelegt. Die Bodenwandung ist jedoch als eine Blattfeder ausgebildet oder weist zwei miteinander bevorzugt stofflich einstückig verbundene Federlaschen auf. Die Bodenwandung weist dabei eine Verrastungsausnehmung auf, mit der die Spielausgleichsfeder an einem Vorsprung einer Wandung im Gegenverbinder bzw. im Stützkragen gelagert ist. Die beiden Seitenwandungen sind wiederum wenigstens teilweise als nach innen gewölbte Blattfedern ausgebildet.
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Bei beiden Ausführungsformen können insbesondere die gebundenen Enden der Seitenwandungen, also ein Bereich eines jeweiligen Übergangs von der betreffenden Seitenwandung in die Bodenwandung, derart ausgebildet sein, dass die Spielausgleichsfeder mit diesen Bereichen geklemmt im Gegenverbinder bzw. Stützkragen sitzt; bzw. dementsprechend ist der Gegenverbinder bzw. der Stützkragen in einem betreffenden Bereich ausgestaltet. Dies kann auch auf die freien Enden der Seitenwandungen der Spielausgleichsfeder angewendet werden; wobei dann wenigstens in einem montierten aber nicht anderweitig belasteten Zustand der Spielausgleichsfeder, also einem Nichtsteckzustand des Steckverbinders, die freien Enden der Seitenwandungen die Spielausgleichsfeder geklemmt im Gegenverbinder bzw. Stützkragen halten. D. h. die freien Enden und die Bodenwandung halten die Spielausgleichsfeder geklemmt im Gegenverbinder bzw. Stützkragen.
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Ferner ist es möglich, an einer Einstecköffnung des Gegenverbinders bzw. des Stützkragens für den Steckverbinder, einen oder eine Mehrzahl von Stegen vorzusehen, hinter welchen die Spielausgleichsfeder im Gegenverbinder bzw. im Stützkragen montierbar ist. In einem montierten Zustand hält der Steg die Spielausgleichsfeder in Axialrichtung im Gegenverbinder bzw. im Stützkragen, wobei in einer Stirnseitenansicht auf den Gegenverbinder bzw. den Stützkragen wenigstens ein Abschnitt der Spielausgleichsfeder wenigstens teilweise hinter dem Steg verschwindet. D. h. die Spielausgleichsfeder kann in Axialrichtung, entgegen der Einsteckrichtung des Steckverbinders in den Gegenverbinder nicht mehr aus dem Gegenverbinder bzw. dem Stützkragen herausfallen, da der Steg eine Hinterschneidung für die Spielausgleichsfeder bildet.
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Eine Seitenwandung oder beide Seitenwandungen der Spielausgleichsfeder weist bzw. weisen eine bevorzugt daraus ausgeschnittene bzw. ausgestanzte Federlasche auf. Eine solche Federlasche ist seitlich nach innen in die Spielausgleichsfeder hineingeklappt, wobei ein gebundenes Ende der Federlasche mit der betreffenden Seitenwandung, einer vorderen Stirnseite der Federlasche benachbarter ist, als ihr freies Ende, das sich schräg nach innen und nach hinten in die Spielausgleichsfeder hineinerstreckt. Hierdurch ist der Steckverbinder mittels der Federlasche entgegen seiner Einsteckrichtung drückbar, in welcher er in den Gegenverbinder einsteckbar ist. Bevorzugt wird dabei eine Rasteinrichtung des Steckverbinders an eine Rasteinrichtung im Gegenverbinder gedrückt bzw. der Steckverbinder in diese Richtung verlagert. Es ist jedoch auch möglich, hierfür einen Anschlag im Gegenverbinder bzw. dem Stützkragen vorzusehen.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weist die Spielausgleichsfeder wenigstens eine davon nach außen wegstehende Einführlasche für ein einfaches Einstecken des Steckverbinders in den Gegenverbinder bzw. ein einfaches Durchstecken des Steckverbinders durch die Spielausgleichsfeder auf. Die Einführlasche ist bevorzugt an der vorderen Stirnseite der Spielausgleichsfeder an einer Seitenwandung seitlich nach außen wegstehend vorgesehen, wobei bevorzugt beide Seitenwandungen insbesondere mittig jeweils eine Einführlasche aufweisen. Es ist natürlich je nach einer Konfiguration der Spielausgleichsfeder und des Gegenverbinders bzw. des Stützkragens möglich, Einführlaschen an anderen Positionen der Spielausgleichsfeder vorzusehen. So ist es möglich, eine oder eine Mehrzahl von Einführlaschen an einer Bodenwandung oder, falls vorhanden, an einer Deckenwandung der Spielausgleichsfeder vorzusehen bzw. auszubilden. Bevorzugt ist eine betreffende Einführlasche stofflich einstückig mit der Spielausgleichsfeder verbunden.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der detaillierten Zeichnung zeigen:
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1 in einer perspektivischen Darstellung einen Stützkragen gemäß dem Stand der Technik für eine elektrische Steckverbindung;
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2 in einer Perspektivdarstellung einen erfindungsgemäßen Stützkragen mit einer darin vorgesehenen erfindungsgemäßen Spielausgleichsfeder gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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3 in einer zur 2 analogen 3D-Darstellung die erfindungsgemäße Spielausgleichsfeder vor einer Montage im Stützkragen;
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4 in einer perspektivischen Darstellung das Einrichten einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckverbindung aus einem Steckverbinder und einem Gegenverbinder, der den erfindungsgemäßen Stützkragen aufweist;
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5 in einer stirnseitig geschnittenen Darstellung eine mechanische Reaktion einer Bodenwandung der Spielausgleichsfeder beim Durchstecken des Steckverbinders durch diese;
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6 in einer zur 5 analogen Darstellung eine mechanische Reaktion der beiden Seitenwandungen der Spielausgleichsfeder beim Durchstecken des Steckverbinders durch diese;
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7 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die eingerichtete Steckverbindung, wobei ein Axialspielausgleich mittels der Spielausgleichsfeder dargestellt ist;
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8 eine Frontansicht auf den Stützkragen, wobei ein Horizontal- und ein Vertikalspielausgleich mittels der Spielausgleichsfeder dargestellt ist;
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9 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der eingerichteten erfindungsgemäßen Steckverbindung aus dem Steckverbinder und dem Gegenverbinder; und
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10 in einer perspektivischen Darstellung eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spielausgleichsfeder.
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Ferner zeigen die schematischen 11 bis 18 der Zeichnung weitere Ausführungsformen von Spielausgleichsfedern, wobei noch eine Vielzahl anderer Konfigurationen der Spielausgleichsfeder möglich sind, welche in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind.
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Die 1 zeigt einen Stützkragen 31 gemäß dem Stand der Technik an einer Gehäusewandung 30 eines elektrischen bzw. elektronischen Geräts oder einer elektrischen bzw. elektronischen Einrichtung. Der Stützkragen 31 dient bevorzugt einer Sekundärverrastung eines elektrischen Steckverbinders in einem elektrischen Gegenverbinder, wobei der Stützkragen 31 Bestandteil des Gegenverbinders bzw. diesem zugeordnet ist. Hierfür weist der Stützkragen 31 von einer Deckenwandung 352 ausgehend wenigstens eine bevorzugt als ein Rasthaken 350 ausgebildete Rasteinrichtung 350 auf, die sich nach innen in den Stützkragen 31 hinein erstreckt. Korrespondierend dazu weist der Steckverbinder eine bevorzugt als eine Rastlasche ausgebildete Rasteinrichtung auf, wobei in einem Steckzustand des Steckverbinders im Gegenverbinder, die Rastlasche 100 mit einem Abschnitt am Rasthaken 350 mit einem Spiel anliegt und so den Steckverbinder im Gegenverbinder verrastet.
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Problematisch hierbei ist ein axiales, horizontales und vertikales Spiel bzw. eine axiale, horizontale und vertikale Toleranz innerhalb einer elektrischen Steckverbindung; also ein Spiel bzw. eine Toleranz des Steckverbinders gegenüber dem Gegenverbinder in drei Dimensionen. Hierdurch eignet sich eine solche Steckverbindung nicht für dynamische Einsatzbedingungen, bei welcher Kräfte auf die Steckverbindung in deren herkömmlichen Einsatz einwirken. D. h. auf die Steckverbindung sollten möglichst keine mechanischen Schock- und/oder Schwingbelastungen einwirken, weil die Steckverbindung anderweitig vergleichsweise schnell defekt würde.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer Spielausgleichseinrichtung bzw. einer Spielausgleichsfeder für einen Stützkragen eines als Buchsenverbinder ausgebildeten Gegenverbinders einer Steckverbindung, insbesondere einer RJ-Steckverbindung, näher erläutert. Die Erfindung soll jedoch nicht auf eine solche Steckverbindung beschränkt sein, sondern kann überall dort angewendet werden, wo in einer Steckverbindung ein Spiel- und/oder Toleranzausgleich für die teilnehmenden Verbinder notwendig ist. Ferner soll die Erfindung nicht auf eine Spielausgleichseinrichtung bzw. eine Spielausgleichsfeder für einen Stützkragen einer Steckverbindung beschränkt sein. Die erfindungsgemäße Spielausgleichseinrichtung bzw. die erfindungsgemäße Spielausgleichsfeder kann auch an/in einem Steckverbinder oder an/in einem Gegenverbinder ohne Stützkragen, oder in einer Gehäusewandung vorgesehen sein. Ein Steckverbinder bzw. ein Gegenverbinder kann dabei ein Stecker, ein Einbaustecker, eine Kupplung eine (Einbau-)Buchse oder dergleichen sein.
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Die 2 bis 4 zeigen die erfindungsgemäße Spielausgleichseinrichtung 3, die die z. B. als eine Käfigfeder 20 bzw. ein Federblech 20 ausgebildete erfindungsgemäße Spielausgleichsfeder 20 und entsprechende Montageabschnitte an/in einem Gegenverbinder 2 bzw. dessen Stützkragen 31 umfasst. Die Spielausgleichseinrichtung 3 bzw. die Spielausgleichsfeder 20 ist dabei derart konstruiert, dass ein Spiel bzw. eine Toleranz eines Steckverbinders 1 im Gegenverbinder 2 in drei Dimensionen, Orientierungen oder Richtungen auf im Wesentlichen bzw. angenähert auf Null reduzierbar ist. Hierfür umgibt die Spielausgleichsfeder 20 den Steckverbinder 1 in seinem Einsteckzustand im Gegenverbinder 2 wenigstens abschnittsweise an einem Umfang und drückt bzw. verlagert den Steckverbinder 1 gegen einen Abschnitt der Spielausgleichsfeder 20 oder gegen einen Abschnitt innerhalb des Gegenverbinders 2 bzw. des Stützkragens 31.
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Hierbei ist die Spielausgleichsfeder 20 im Gegenverbinder 2 bzw. im Stützkragen 31 festgelegt, bevorzugt geklemmt untergebracht, wobei sich der Steckverbinder 1 gegenüber dem Gegenverbinder 2 erst nach Überwinden einer jeweiligen Federkonstante eines Federabschnitts 210, 220, 230 (siehe 5 und 6) der Spielausgleichsfeder 20 bewegen kann. Es ist auch möglich, die Spielausgleichsfeder 20 auf eine andere Weise im im Gegenverbinder 2 bzw. im Stützkragen 31 unterzubringen. So ist es z. B. möglich, die Spielausgleichsfeder 20 schon bei einem Gießprozess in einem Gehäuse, im Stützkragen 31 oder in einem Gehäuse für den Gegenverbinder 2 vorzusehen, oder diese zu verschrauben, zu vernieten, zu verclipsen oder zu verkleben. Bevorzugt sind die jeweiligen Federabschnitte 210, 220, 230 der Spielausgleichsfeder 20 flach ausgebildet, wofür sich z. B. jeweils eine Tellerfeder, eine Federlasche, eine Blattfeder, eine konkave oder konvexe Wölbung einer bzw. in einer betreffenden Wandung 212, 222 eignet.
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Bevorzugt weist der Gegenverbinder 2 bzw. der Stützkragen 31 einen vorderen Steg 310 bzw. Anschlag 310, und einen hinteren Steg 311 bzw. Anschlag 311 für eine Montage der Spielausgleichsfeder 20 auf. In einem montierten Zustand halten der vordere Steg 310 bzw. Anschlag 310, und der hintere Steg 311 bzw. Anschlag 311 die Spielausgleichsfeder 20 wenigstens in axialer Dimension fest, also einer Einsteck- und einer Abziehrichtung des Steckverbinders 1 in bzw. aus dem Gegenverbinder 2. Hierbei sitzt die Spielausgleichsfeder 20 mit ihrer betreffenden Stirnseite 241, 242 wenigstens abschnittsweise am betreffenden Steg 310, 311 bzw. Anschlag 310, 311 an. Bevorzugt kann die Spielausgleichsfeder 20 von einem oder einer Mehrzahl von betreffenden Stegen 310, 311 bzw. Anschlägen 310, 311 im Gegenverbinder 2 bzw. Stützkragen 31 geklemmt sein. Hierbei und auch bei anderen Ausführungsformen ist es bevorzugt, dass die Federabschnitte 220 nicht im Gegenverbinder 2 bzw. Stützkragen 31 geklemmt sind, sodass sie sich horizontal bewegen, insbesondere schwenken können.
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Eine Spielausgleichsfeder 20 kann dabei wenigstens einen einzigen, bevorzugt zwei und insbesondere drei solcher Federabschnitte 210, 220, 230 für jeweils einen Spiel- bzw. Toleranzausgleich für eine einzige betreffende Dimension, Orientierung oder Richtung aufweisen. Hierbei kann ein einzelner Federabschnitt 210, 220, 230, d. h. ein Federabschnitt 210, 220, 230 für einen Spiel- bzw. Toleranzausgleich in einer einzigen betreffenden Dimension, Orientierung oder Richtung mehrfach, z. B. zweifach, an/in der Spielausgleichsfeder 20 vorgesehen sein kann, wie es im nachfolgenden Ausführungsbeispiel bei den Federabschnitten 220, 230 der Fall ist. Es ist ferner auch möglich, jeweils nur einen einzigen Federabschnitt 210; 220; 230–210, 220; 210, 230; 220, 230–210, 220, 230 vorzusehen oder alle diese Federabschnitte 210; 220; 230–210, 220; 210, 230; 220, 230–210, 220, 230 doppelt an/in der Spielausgleichsfeder 20 auszubilden.
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Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spielausgleichsfeder 20 anhand der 2 bis 6 näher erläutert, wobei die Spielausgleichsfeder 20 drei Federabschnitte 210, 220, 230 für einen Spiel- und/oder Toleranzausgleich in drei Dimensionen besitzt. Hierbei ist der Federabschnitt 210 einfach und es sind die Federabschnitte 220, 230 doppelt vorgesehen, wobei die Federabschnitte 220, 230 symmetrisch gegenüber dem Federabschnitt 210 angeordnet sind und stofflich einstückig mit diesem ausgebildet sind. Ferner ist ein jeweiliger Federabschnitt 230 stofflich einstückig mit einem Federabschnitt 220 verbunden und symmetrisch innerhalb der Spielausgleichsfeder 20 vorgesehen. Hierbei bilden der einzige Federabschnitt 210 und die beiden Federabschnitte 220 einen Steg 210, der auch als ein Schenkel 210 der Spielausgleichsfeder 20 bezeichnet werden kann, und zwei davon wegstehende Schenkel 220, wobei sich annähernd ein U-förmiger Querschnitt (siehe 5 und 6) ergibt. Dieser U-förmige Querschnitt erstreckt sich in Steckrichtung S des Steckverbinders nach hinten in den Stützkragen 31 hinein (siehe 1).
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Der erste Federabschnitt 210 bildet eine Bodenwandung 212, die beiden zweiten Federabschnitte 220 bilden zwei Seitenwandungen 222 und die beiden dritten Federabschnitte 230 bilden aus den Seitenwandungen 222 freigeschnittene Seitenwandungsbereiche der Spielausgleichsfeder 20, die nach innen in die käfigartige Spielausgleichsfeder 20 hinein stehen. An einer vorderen Stirnseite 241 und an einer hinteren Stirnseite 242, sowie an einer Deckenseite 251 ist die käfigartige Spielausgleichsfeder 20 bevorzugt wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, offen. Der jeweilige Federabschnitt 210, 220, 230 weist dabei eine bevorzugt flache Feder auf bzw. ist selbst als eine bevorzugt flache Feder ausgebildet. Ein jeweiliger, auch einzelner Federabschnitt 210, 220, 230 übernimmt einen Spiel- und/oder Toleranzausgleich in vertikaler – Federabschnitt 210 –, horizontaler – Federabschnitt 220 – und axialer – Federabschnitt 230 – Dimension. Hierbei sind die Federwege der jeweiligen Federabschnitte 210, 220, 230 wenigstens derart bemessen, dass ein auftretendes maximales Spiel- und eine zusätzlich auftretende maximale Toleranz in der entsprechenden Dimension vollständig kompensierbar ist.
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Die Bodenwandung 212 der Spielausgleichsfeder 20 weist für den Spiel- bzw. Toleranzausgleich eine Tellerfeder 213 auf, welche mit ihrem Grund 214 in einer Ausnehmung 314 in einer Bodenwandung 312 des Stützkragens 31 sitzt bzw. dort gelagert ist. D. h. die Spielausgleichsfeder 20 ist über die Tellerfeder 213 mit dem Stützkragen 31 mechanisch verbunden bzw. gekoppelt. Eine jeweilige Seitenwandung 222 ist wenigstens abschnittsweise als eine nach innen gewölbte Seitenwandung 222 ausgebildet, wodurch die Seitenwandungen 222 Blattfedern 223 bilden. Ferner kann man die Seitenwandungen 222 als Federlaschen 223 betrachten, die an der Bodenwandung 212 gelagert sind. Der dritte Federabschnitt 230 ist vorliegend als aus dem jeweiligen zweiten Federabschnitt 220 heraus getrennte Federlasche 231 ausgebildet, wobei die jeweilige Federlasche 231 nach innen in die Spielausgleichsfeder 20 schräg hinein steht.
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Wird der Steckverbinder 1 in den Gegenverbinder 2 eingesteckt (siehe 2), so passieren ein Steckgesicht und ein dahinter liegender Abschnitt des Steckverbinders 1 zunächst eine Einstecköffnung 32 des Stützkragens 31 und darauf folgend innen die Spielausgleichsfeder 20, wobei sich beim Einrichten eines Steckverbinderkörpers 10 im Stützkragen 31 die Spielausgleichsfeder 20, wie in den 5 bis 8 mit den Pfeilen angedeutet, bewegt bzw. bevorzugt plastisch verformt. Hierbei ist es bevorzugt, dass ein vorderer Abschnitt bzw. Querschnitt des Steckverbinders 1 kleiner als ein innerer Querschnitt der Spielausgleichsfeder 20 ist, sodass der Steckverbinder 1 die Spielausgleichsfeder 20 problemlos und wie erwünscht verformen kann, wobei die Spielausgleichsfeder 20 Kräfte (Pfeile) auf den Steckverbinderkörper 10 bzw. den Steckverbinder 1 derart ausübt, dass diese den Steckverbinder 1 gegenüber dem Gegenverbinder 2 spiel- und toleranzfrei in wenigstens einer Dimension, Orientierung oder Richtung positionieren.
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Beim Einstecken des Steckverbinders 1 in den Gegenverbinder 2 gleitet ersterer mit einer Deckenwandung des Steckverbinderkörpers 10 innen an der Deckenwandung 352 des Stützkragens 31 ab. Ferner kann ein innerer Steg 323 einer Seitenwandung 322 des Stützkragens 31 in eine bevorzugt seitliche Nut 123 des Steckverbinderkörpers 10 eingreifen. Hierbei wird die Tellerfeder 213 der Bodenwandung 212 von einer Bodenwandung 112 des Steckverbinders 1 bzw. des Steckverbinderkörpers 10 komprimiert und die Deckenwandung des Steckverbinderkörpers 10 gegen die Deckenwandung 352 des Stützkragens 31 gedrückt bzw. verlagert. Alternativ oder zusätzlich wird eine Begrenzung der Nut 123 des Steckverbinderkörpers 10 gegen den inneren Steg 323 der betreffenden Seitenwandung 322 gedrückt bzw. verlagert. Hierdurch ist ein Spielausgleich in einer Dimension, vorliegend in vertikaler Dimension, erreicht. Siehe hierzu insbesondere die 5 und 8.
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Die Spielausgleichsfeder 20 ist derart konzipiert, dass sich beim Einstecken des Steckverbinderkörpers 10 bzw. des Steckverbinders 1, die beiden Federabschnitte 220 der Spielausgleichsfeder 20 nach innen zusammen ziehen. Durch einen festen Sitz der Spielausgleichsfeder 20 im Stützkragen 31 ist hierdurch ein Spielausgleich in einer weiteren Dimension, vorliegend in horizontaler Dimension, erreicht, wobei ferner aufgrund der symmetrischen Lage der Federabschnitte 220 ein Zentrieren des Steckverbinders 1 gegenüber dem Gegenverbinder 2 erfolgt. Siehe hierzu insbesondere die 6 und 8, wobei sich die Seitenwandungen 222 der Spielausgleichsfeder 20 an die Seitenwandungen 122 des Steckverbinders 1 bzw. des Steckverbinderkörpers 10 anlegen und diese zwischen sich einklemmen. Die Spielausgleichsfeder 20 kann darüber hinaus auch derart konzipiert sein, dass sich die beiden Federabschnitte 220 beim Einstecken des Steckverbinders 1 nicht oder nur geringfügig nach innen zusammen ziehen; eine entsprechend größere Wölbung der beiden Federabschnitte 220 kann dies kompensieren, sodass obiger Effekt trotzdem erzielbar ist.
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Für einen Spiel- und/oder Toleranzausgleich in einer Steck- bzw. Einsteckrichtung S des Steckverbinders 1 gegenüber dem Gegenverbinder 2 – also einen Axialausgleich – weist die Spielausgleichsfeder 20 an ihren Seitenwandungen 222 und dort bevorzugt an den federnden Bereichen der beiden Seitenwandungen 222 die Federabschnitte 230 auf. D. h. die Federabschnitte 230 bewegen sich bei einem Zusammenziehen oder einem Aufweiten der Spielausgleichsfeder 20 in horizontaler Richtung mit. Vorliegend ist ein einzelner Federabschnitt 230 als eine Federlasche 231 ausgelegt, die bevorzugt integral mit der betreffenden Seitenwandung 222 ausgebildet ist. Hierbei ist die Federlasche 231 aus der betreffenden Seitenwandung 222 heraus geschnitten bzw. heraus gestanzt, besteht also bevorzugt aus einem Abschnitt der betreffenden Seitenwandung 222 und erstreckt sich in Richtung ihres freien Endes in Steckrichtung S des Steckverbinders 1 und wenigstens abschnittsweise schräg nach innen in die Spielausgleichsfeder 20 hinein.
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Kommt ein Angriffsbereich 131 des Steckverbinders 1 oder des Steckverbinderkörpers 10 für den Federabschnitt 230 bzw. die Federlasche 231, in Kontakt mit dem Federabschnitt 230 bzw. der Federlasche 231, so drückt der Steckverbinder 1 bzw. der Steckverbinderkörper 10 die Federabschnitte 230 bzw. die Federlaschen 231 auseinander, die ihrerseits dann eine Kraft entgegen der Einsteckrichtung S des Steckverbinders 1, auf den Steckverbinder 1 bzw. den Steckverbinderkörpers 10 ausüben. Hierfür greifen die Federlaschen 131 schräg am betreffenden Angriffsbereich 131 an. Hierdurch ist ein Spielausgleich in einer zusätzlichen Dimension, vorliegend in axialer Dimension, erreicht. Hierbei kann der Angriffsbereich 131 als ein Vorsprung 131 oder eine Schulter 131 am Steckverbinder 1 bzw. am Steckverbinderkörper 10 ausgebildet sein. Siehe hierzu insbesondere die 7. Ferner ist es beim Axialausgleich bevorzugt, dass sich ein betreffender dritter Federabschnitt 230 mit einem anderen Federabschnitt 210, 220 der Spielausgleichsfeder 20 mitbewegt, d. h. bevorzugt an diesem vorgesehen ist.
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Nach dem Verrasten des Steckverbinders 1 im Gegenverbinder 2, siehe hierzu insbesondere die 9, was bevorzugt durch eine Primär-(siehe unten) und eine Sekundärverrastung (siehe oben) erfolgt, wird der Steckverbinder 1 mit einer Rasteinrichtung 110, 100 für die Primär- und/oder Sekundärverrastung gegen eine dazu korrespondierende Rasteintrichtung 410, 350 in einer Buchse 40 bzw. dem Stützkragen 31 permanent gedrückt. Hierdurch entsteht ein Abstand A oder eine Luft A zwischen einem freiem Ende 11 des Steckverbinders 1 und einem Anschlag 41 innerhalb der Buchse 40. Ebenso wird der Steckverbinder 1 durch die Tellerfeder 213 der Bodenwandung 212 der Spielausgleichsfeder 20 permanent zur Deckenwandung 352 und/oder gegen den Steg 323 gedrückt bzw. verlagert, und durch die gewölbten Seitenwandungen 222 der Spielausgleichsfeder 20 in dieser geklemmt, die selbst wiederum fest im Stützkragen 31 eingerichtet ist. Die Buchse 40 ist dabei auf einem Untergrund 4, wie z. B. einer Leiterplatte 4, montiert.
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Eine Primärverrastung des Steckverbinders 1 im Gegenverbinder 2 erfolgt vorliegend bevorzugt in dem als Buchse 40 ausgebildeten Teil des Gegenverbinders 2, die sich in Steckrichtung S des Steckverbinders 1 bevorzugt direkt an den Stützkragen 31 anschließt. Hierfür weisen der Steckverbinder 1 und der Gegenverbinder 2 bzw. die Buchse 40 wiederum zueinander korrespondierende Rasteinrichtungen 110, 410 auf, die vorliegend bevorzugt als Rastlasche 110 des Steckverbinders 1 und Rasthaken 410 bzw. Rastschulter 410 des Gegenverbinders 2 ausgebildet sind. Hierbei ist es bevorzugt, dass bei intaktem Spiel- und/oder Toleranzausgleich mittels der Spielausgleichsfeder 20 die beteiligten Rasteinrichtungen 110, 410 bzw. die beteiligten Rastschultern der Primärverrastung nicht, aber die der Sekundärverrastung an einander anliegen (siehe 9).
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Ferner kann die Spielausgleichsfeder 20 oder der Stützkragen 31 an seiner Einstecköffnung 32 (nicht dargestellt) Einführlaschen 200 aufweisen, die ein Ein- bzw. teilweises Durchstecken des Steckverbinders 1 in und durch die Spielausgleichsfeder 20 erleichtern. Hierbei ist eine Einführlasche 200 an der vorderen Stirnseite 241 der Spielausgleichsfeder 20 vorgesehen und erstreckt sich von ihrer Anbindung an der Spielausgleichsfeder 20 nach vorne und außen weg, sodass sie den einzusteckenden Steckverbinder 1 gegenüber der Spielausgleichsfeder 20 wenigstens teilweise zentriert. Bevorzugte Positionen von Einführlaschen 200 sind die Seitenwandungen 222 der Spielausgleichsfeder 20. Aber auch an einer Bodenwandung 212 oder, falls vorhanden, an einer Deckenwandung 252 (siehe 14 und 17) können eine oder eine Mehrzahl von Einführlaschen 200 vorgesehen sein (siehe auch unten). Ferner sind die betreffenden Einführlaschen 200 bevorzugt mittels eines Radius nach außen weggebogen.
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Die 10 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spielausgleichsfeder 20, wobei die Federabschnitte 220, 230 wie bei der ersten Ausführungsform ausgebildet sind. Die Bodenwandung 212 dieser Spielausgleichsfeder 20 weist jedoch keine Tellerfeder auf, sondern ist als eine Blattfeder 215 ausgebildet. Für eine Montage im Gegenverbinder 2 oder im Stützkragen 31 weist die Spielausgleichsfeder 20 eine bevorzugt als Durchgangsausnehmung 217 ausgestaltete Verrastungsausnehmung 217 bevorzugt in ihrer Bodenwandung 212 auf, wobei im Montagezustand der Spielausgleichsfeder 20 im Gegenverbinder 2 bzw. im Stützkragen 31 ein Vorsprung bzw. ein Zapfen (nicht dargestellt) in die Verrastungsausnehmung 217 eingreift. Hierbei ist es bevorzugt, dass die Blattfeder 215 in einem Mittenabschnitt eben ausgebildet ist, sodass die Spielausgleichsfeder 20 mit diesen Abschnitt flächig im Gegenverbinder 2 bzw. im Stützkragen 31 sitzen kann. Hierbei können die sich nach außen von dem flachen Mittenabschnitt weg erstreckenden Abschnitte der Bodenwandung 212 auch als Federlaschen 216 aufgefasst werden. Ferner ist es z. B. möglich, die Bodenwandung 212 als eine gewölbte Wandung, wie z. B. eine Seitenwandung 222 auszubilden, allerdings ohne einen dritten Federabschnitt 230 (nicht dargestellt).
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Statt den eben genannten Federtypen für die Federabschnitte 210, 220, 230 der beiden erläuterten Ausführungsformen sind auch die weiter oben genannten Federtypen einsetzbar. Siehe hierzu auch die folgenden Erläuterungen zu den 11 bis 18, wobei die 11, 15, 16 und 18 keine erfindungsgemäßen Spielausgleichsfedern 20 repräsentieren. So zeigen die 11, 15, 16 und 18 Spielausgleichsfedern 20 für einen Spiel- und/oder Toleranzausgleich für zwei Dimensionen, wohingegen die 12 bis 14 und 17 Spielausgleichsfedern 20 für einen Spiel- und/oder Toleranzausgleich für drei Dimensionen zeigen. Hierbei ist es nahezu beliebig die oben genannten Federtypen an einem Federabschnitt 210, 220, 230 anzuwenden bzw. diesen als eine solche Feder auszubilden. Es ist lediglich derart, dass sich Tellerfedern eher weniger für einen Axialausgleich eignen, als Federlaschen. Ferner sind eine Vielzahl zusätzlicher Kombinationen möglich, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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So zeigen ferner die 11 bis 14 Spielausgleichsfedern 20, deren Wandungen eine konkave Wölbung besitzen, wobei bei den 12 bis 14 Federlaschen an einer betreffenden konkaven Wandung einen Axialausgleich übernimmt. Darüber hinaus zeigen die 12 bis 14 Einführlaschen 200 an einer Bodenwandung (12), an den Seitenwandungen (13) oder an allen Wandungen (14). Die 15 bis 17 zeigen Spielausgleichsfedern 20 mit gemischten Wandungen, wobei wenigstens eine Wandung eine konkave und wenigstens eine andere Wandung eine konvexe Wölbung besitzt. Hierbei können die konvexen Abschnitte der betreffenden Wandungen als Tellerfedern ausgebildet sein. Hierbei kann wiederum ein Axialausgleich (17) bzw. Einführlaschen 200 vorgesehen sein (16 und 17). 18 zeigt eine einzelne gewölbte Wandung mit einem Axialausgleich und einer Einführlasche 200. Darüber hinaus ist es z. B. denkbar, dass ein Federabschnitt 210, 220 als eine Federlasche ausgebildet ist oder dass eine Bodenwandung oder eine Deckenwandung als gewölbte Wandung ausgebildet ist (nicht dargestellt).
