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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontaktierung elektrischer Leiter mit je einer Schneidklemme, um jeden der elektrischen Leiter zu kontaktieren. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Bussystem insbesondere für ein Fahrzeug mit mehreren Busteilnehmern und einem Bus, an dem die mehreren Busteilnehmer jeweils mit einer derartigen Vorrichtung anschließbar sind.
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Aus der Druckschrift
EP 1 139 609 A2 ist ein Bussystem mit mehreren Busteilnehmern bekannt, wobei jeder Busteilnehmer an wenigstens zwei Anschlussleitungen angeschlossen ist. Jedem Busteilnehmer ist ein elektronisches Schaltungsteil zugewiesen, das in unterschiedlichen Anschlusskombinationen mit den Anschlussleitungen verbindbar ist. Das Schaltungsteil erkennt die jeweilige Anschlusskombination der angeschlossenen Anschlussleitungen und codiert abhängig von der erkannten Anschlusskombination den Busteilnehmer.
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Des Weiteren ist in der Druckschrift
DE 10 2007 043 517 A1 eine Vorrichtung zur Kontaktierung elektrischer Leiter mittels einer unterbrechungslosen Kontaktierung beschrieben. Die unterbrechungslose Kontaktierung ist in einem feuchtigkeitsdichten Gehäuse untergebracht und vorzugsweise als Schneidklemmkontaktierung ausgeführt.
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In Fahrzeugen werden heute sehr viele elektronische Komponenten verbaut. Diese sind entsprechend anzusteuern bzw. abzurufen. Dies erfolgt üblicherweise über Bussysteme (LIN, CAN etc.). Die Busteilnehmer erhalten ihre Adresse durch Ablegen in einem internen Speicher, feste Verdrahtung im Teilnehmer, Autoadressierung oder Codierung über den Anschlussstecker.
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Beispielsweise verfügt ein Fahrzeug über ein Fahrerassistenzsystem, das mehrere Ultraschallwandler zur Überwachung der Umgebung des Fahrzeugs aufweist. Die einzelnen Ultraschallwandler sind baugleich. In diesem Fall ist es günstig, die Codierung über die Anschlussstecker vorzunehmen, so dass die einzelnen Ultraschallwandler gegebenenfalls ausgetauscht werden können, ohne dass man sich über die Codierung Gedanken machen müsste. Dieses Beispiel ist natürlich auf andere Busteilnehmer, z. B. Stellmotoren, Sensoren und dergleichen übertragbar.
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Wie die Codierung über Anschlussstecker in bekannter Weise erfolgt, ist in 1 beispielhaft wiedergegeben. Es ist ein Bus 1 mit vier Busleitungen 2, 3, 4 und 5 dargestellt. Eine Busleitung 2 ist beispielsweise in einem Fahrzeug an den positiven Batteriepol angeschlossen und führt daher das positive Batteriepotential (kurz Batteriespannung: Ubat). Eine zweite Busleitung 5 ist an die Masse des Fahrzeugs geklemmt. Die beiden übrigen Busleitungen 3 und 4 stellen den eigentlichen Datenbus dar und sind im Beispiel von 1 als CAN+ und CAN– bezeichnet. Es wird nun ein erster Anschlussstecker 6 an den Bus 1 angeschlossen. Der Stecker 6 besitzt hier acht Pins, von denen vier zur Signalübertragung dienen. Diese sind auch direkt mit den Busleitungen 2 bis 5 verbunden. Diese Verbindungen werden über kurze Leitungen realisiert. Der Anschlussstecker 6 verfügt über vier weitere Pins, die als Codierpins genutzt werden. Im vorliegenden Beispiel sind sie mit keiner der Busleitungen 2 bis 5 verbunden.
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Ein zweiter Stecker 7 ist ebenfalls mit seinen linken vier Pins an die Busleitungen 2 bis 5 angeschlossen. Darüber hinaus sind aber auch zwei der vier Codierpins über Masseleitungen 11 mit der Busleitung 5 verbunden, d. h. auf Masse gelegt. Bei dem weiteren, ebenfalls in 1 dargestellten Anschlussstecker 8 sind wiederum die vier Pins auf der linken Seite des Steckers mit den Busleitungen 2 bis 5 verbunden. Die vier Pins auf der rechten Seite des Steckers 8, die zur Codierung verwendet werden, sind hier alle jeweils mit einer Masseleitung 11 mit der Busleitung 5 verbunden und auf Masse gelegt.
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Wie sich die Verbindung der einzelnen Codierpins mit Masse auf die Adressierung auswirkt, wird im Zusammenhang mit 2 deutlich. Jeder Busteilnehmer weist intern vier Adressleitungen 9 auf, von denen jede über eine separate Impedanz 10 an das Batteriespannungspotential Ubat angeschlossen ist. Sämtliche Adressleitungen 9 liegen daher auf dem Batteriepotential Ubat. Da die Codierpins in dem Beispiel des Steckverbinders 6 nicht an Masse angeschlossen sind, ändert sich an dem Potential der Adressleitungen 9 nichts. Wird nun das Batteriepotential Ubat als logische „1” gewertet, so ergibt sich für den Busteilnehmer, der an dem Steckverbinder 6 angesteckt wird, die Adresse „1111” (vgl. 2 links).
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Ein anderer Busteilnehmer, der an den Steckverbinder 7 angesteckt wird, erhält gemäß 2 Mitte die Adresse „1100”. Auch hier sind zwar sämtliche Adressleitungen 9 über jeweilige Impedanzen 10 an das Batteriepotential Ubat angeschlossen, aber die unteren beiden Adressleitungen in dem dargestellten Beispiel sind über die Masse Leitungen 11 mit Masse verbunden, wie dies bei dem Steckverbinder 7 von 1 der Fall ist.
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Analog hierzu wird ein Busteilnehmer, der an dem Steckverbinder 8 angesteckt ist, für sich die Adresse „0000” ermitteln, denn bei ihm sind sämtliche Adressleitungen 9 wegen der Masseleitungen 11 zu sämtlichen Codierpins an Masse gelegt. Das Massepotential interpretiert als logische „0” führt also zur entsprechenden Adresse.
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Eine derartige Codierung mit separaten Leitungen ist verhältnismäßig aufwendig bei der Herstellung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung zur Kontaktierung elektrischer Leiter vorzuschlagen, bei der die Codierung einfacher realisiert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Kontaktierung elektrischer Leiter mit einem Gehäuse und je einer Schneidklemme, um jeden der elektrischen Leiter zu kontaktieren, die in das Gehäuse eingefügt ist, sowie umfassend mindestens eine weitere, zur Adresskodierung bedarfsweise in das Gehäuse einsetzbare Schneidklemme, die ebenfalls an einen der elektrischen Leiter klemmbar ist.
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In vorteilhafter Weise können eine oder mehrere Schneidklemmen somit je nach vorgegebenem Code in die Vorrichtung, d. h. einer von mehreren vorgegebenen Positionen ihres Gehäuses, eingesetzt werden. Die Codierung lässt sich also durch Einsetzen oder Weglassen von Schneidklemmen realisieren und es müssen nicht separate Leitungen an den Steckverbindern verlegt werden.
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Vorzugsweise sind die elektrischen Leiter der Vorrichtung Komponenten eines Flachbandkabels. Die Schneidklemmen sind dann im Abstand der Adern des Flachbandkabels angeordnet und der Klemmvorgang kann für sämtliche Adern in einem Schritt erfolgen.
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Insbesondere kann es sich um ein vieradriges Flachbandkabel handeln, wovon ein Leiter für Masse, ein Leiter für Batteriespannung und die mittleren beiden Leiter für Datenleitungen bestimmt sind. Damit lässt sich die vorliegende Erfindung insbesondere für typische Datenbusse in Kraftfahrzeugen nutzen.
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Darüber hinaus kann das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung mindestens zwei Steckplätze für Schneidklemmen zur Adresscodierung aufweisen, welche Steckplätze zwei der mehreren elektrischen Leiter zugeordnet sind. Damit müssen, wenn das Gehäuse mehrere Kopierschneidklemmen aufweist, diese nicht alle linear hintereinander in Richtung des korrespondierenden Leiters verlaufen. Vielmehr können Sie dann in mindestens zwei Reihen parallel zueinander angeordnet sein.
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Falls die mehreren elektrischen Leiter einen Leiter für ein erstes Gleichspannungspotential (z. B. Masse) und einen Leiter für ein zweites Gleichspannungspotential (z. B. Batteriespannung) aufweisen, kann die mindestens eine Schneidklemme zur Adresscodierung an den Leiter für Masse und eine zusätzliche Schneidklemme zur Adresscodierung an den Leiter für Batteriespannung klemmbar sein. Damit können zwei verschiedene Versorgungspotentiale für die Adressierung herangezogen werden.
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In einer speziellen Ausführungsform ist jede Schneidklemme einteilig mit einem Steckerpin ausgebildet, so dass die Vorrichtung insgesamt als Stecker realisiert ist. Ein jeweiliger Busteilnehmer muss dann lediglich mit einer Steckerbuchse an den Bus angeschlossen werden. Es ist natürlich umgekehrt auch möglich, dass eine Schneidklemme einteilig mit einer Pinbuchse ausgebildet ist und die gesamte Vorrichtung dann als mehrpolige Buchse realisiert ist.
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Des Weiteren kann die Schneidklemme am jeweiligen Steckerpin auch derartig asymmetrisch angeordnet sein, dass die Achse des Steckerpins durch die Mitte zwischen zwei der elektrischen Leiter verläuft, welche in einem vorgegebenen Abstand parallel zueinander verlaufen. Durch diese asymmetrische Gestaltung der Steckerpins kann gewährleistet werden, dass selbst bei einem vieradrigen Flachbandkabel die Steckerpins in zwei parallelen Reihen angeordnet werden können.
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Wie bereits angedeutet wurde lässt sich mit der genannten Vorrichtung ein Bussystem insbesondere für ein Fahrzeug mit mehreren Busteilnehmern und einem Bus, an dem die mehreren Busteilnehmer jeweils mit einer solchen Vorrichtung individuell codiert anschließbar sind, realisieren. Damit kann die Fertigung derartiger Bussysteme in Fahrzeugen wesentlich vereinfacht werden.
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Speziell kann der Bus das oben genannte vierpolige Flachbandkabel aufweisen und jeder Busteilnehmer mindestens zwei Adressleitungen aufweisen, von denen unabhängig von etwaigen Schneidklemmen zur Adresscodierung eine über eine elektrische Impedanz an Masse und die andere über eine elektrische Impedanz an die Batteriespannung angeschlossen ist. Damit erhalten die Adressleitungen ohne eingesetzte Schneidklemmen ein vorbestimmtes Potential.
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Ferner kann jeder Busteilnehmer mit seiner jeweiligen Vorrichtung zur Kontaktierung so verbunden sein, dass allein durch Einsetzen und entsprechendes Verklemmen einer Schneidklemme in die/der Vorrichtung die über eine elektrische Impedanz an Masse angeschlossene Adressleitung direkt an die Batteriespannung und/oder die über eine elektrische Impedanz an die Batteriespannung angeschlossene Adressleitung direkt an Masse legbar ist. Damit liegt die Adressleitung im nicht eingesetzten Fall einer Schneidklemme beispielsweise an Batteriespannung und im eingesetzten Fall an Masse oder umgekehrt.
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Die vorliegende Erfindung ist anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
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1 ein Anschlussdiagramm von codierten Anschlusssteckern gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine konventionelle Schaltung der Codierung;
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3 eine Prinzipskizze einer Busverbindung mit Codierung der Adresse im Steckverbinder gemäß der vorliegenden Erfindung;
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4 Schaltbilder zur Codierung von Wandlern;
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5 ein symmetrischer Schneidklemm-Steckerpin und
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6 ein asymmetrischer Schneidklemm-Steckerpin.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf den Gedanken, dass eine einfache Verkabelung aller an einem Bus hängenden Busteilnehmer sich ergibt, wenn sie durch Einpressen eines Flachbandkabels in Schneidklemmverbinder (z. B. Schneidklemm-Steckerpins) realisiert wird. Die (Steck)-Verbindung und die Elektronik ist dann so zu modifizieren, dass durch einfaches Hinzufügen oder Weglassen der Schneidklemmverbinder (Codierpins) jede Verbindung bzw. jeder Stecker eine andere Codierung erhält. Dabei werden keine zusätzlichen kurzen Leitungen mehr benötigt. Es ergibt sich somit ohne zusätzliche Maßnahmen eine eindeutige Zuordnung der Adresse zum Einbauort vorzugsweise in einem Fahrzeug.
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In dem Beispiel von 4 ist wiederum ein vieradriger CAN-Bus mit den vier Busleitungen 2 (Ubat), 3 (CAN+), 4 (CAN–) und 5 (Masse) gewählt. Selbstverständlich kann dieses Prinzip auch für andere Busse, insbesondere auch für Busse mit anderer Aderzahl verwendet werden. Der CAN-Bus ist vorzugsweise in Form eines vieradrigen Flachbandkabels realisiert.
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Die Busanschlüsse sind hier als Schneidklemm-Steckverbinder 12, 13 und 14 ausgeführt. Der in 3 linke Schneidklemm-Steckverbinder 12 besitzt ein Gehäuse 120, mit acht Plätzen für einzelne Schneidklemmen. In die linken vier der im Wesentlichen in zwei Reihen angeordneten Plätzen ist jeweils eine asymmetrische Schneidklemme 15 (vgl. 6) eingesetzt. Die Schneidklemme 15 links oben (bezogen auf die Darstellung von 3) im Schneidklemm-Steckverbinder 12 stellt also den Kontakt zu der Busleitung 2 her. Die Schneidklemme 15 rechts davon stellt die Verbindung zur Busleitung 3 her und die Schneidklemmen 15 unter diesen beiden stellen die Verbindungen zu den Busleitungen 4 und 5 her. Damit ist der anzuschließende Busteilnehmer mit allen Signalleitungen des CAN-Busses verbunden. Die vier Plätze 121 auf der rechten Seite des Schneidklemm-Steckverbinders 12 sind für die Adresscodierung vorgesehen. In diese Plätze können je nach einzustellendem Code Schneidklemmen eingesetzt werden, welche dann eine Verbindung zu der Busleitung 2 (Ubat) oder zu der Busleitung 5 (Masse) herstellen. Im vorliegenden Fall sind sämtliche Plätze 121 unbesetzt, d. h. es ist keine Verbindung zur Batteriespannung des Fahrzeugs oder zur Masse hergestellt.
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Der in der Mitte von 3 dargestellte Schneidklemm-Steckverbinder 13 besitzt in der linken Hälfte seines Gehäuses 130 die gleichen Schneidklemmen 15 wie der Schneidklemm-Steckverbinder 12. Er ist demnach ebenso an sämtliche Signalleitungen des CAN-Busses angeschlossen. Er verfügt ebenfalls über vier Plätze 131, in die Schneidklemmen eingesetzt werden können. In diesem Fall sind in die linken beiden der vier Plätze 131 Schneidklemmen 15 eingesetzt. Durch die obere Schneidklemme ist daher eine Verbindung zu der Busleitung 2 und durch die untere Schneidklemme 15 eine Verbindung zu der Busleitung 5 hergestellt.
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In dem in 3 rechts dargestellten Schneidklemm-Steckverbinder 14 sind wie in den anderen beiden Schneidklemm-Steckverbindern 12 und 13 sämtliche Busleitungen über Schneidklemmen 15 angeschlossen. Die zur Codierung im Gehäuse 140 vorgesehenen Plätze 141 für Schneidklemmen 15 sind vollständig besetzt. Es wird also für die Adresscodierung zweimal Kontakt zur Batteriespannung und zweimal Kontakt zu Masse aufgenommen.
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Im Zusammenhang mit 4 wird nun erläutert, wie sich die Besetzung der Codierplätze 121, 131, 141 mit Schneidklemmen 15 auf die Codierung auswirkt. Wie in dem Beispiel von 2 ist jeder Busteilnehmer mit vier Adressleitungen 9 ausgestattet. Zwei dieser Adressleitungen (die in 4 oben dargestellten) sind über elektrische Impedanzen 10 an Masse und zwei der Adressleitungen 9 (in 4 unten dargestellt) sind über elektrische Impedanzen 10 an die Batteriespannung Ubat angeschlossen. Das Schaltbild in 4 auf der linken Seite zeigt auch den Einfluss des Schneidklemm-Steckverbinders 12 (angedeutet durch das Bezugszeichen „(12)”). In dem Schneidklemm-Steckverbinder 12 ist für die Codierung keine Schneidklemme in die Plätze 121 eingesetzt, und damit wird keine direkte Verbindung zwischen einer der Adressleitungen 9 und der Batteriespannung Ubat bzw. Masse hergestellt. Die oberste der vier Adressleitungen 9 liegt somit über die Impedanz 10 auf Masse, ebenso die direkt darunterliegende Adressleitung 9. Die beiden untersten Adressleitungen liegen über Impedanzen 10 an der Batteriespannung Ubat. Dementsprechend ergibt sich mit der gleichen Interpretation wie bei 2 die Adresse „0011” (von oben nach unten gelesen).
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In der Mitte von 4 ist ein Ausschnitt der Codierschaltung eines weiteren Busteilnehmers dargestellt. Diese Schaltung besitzt den gleichen Aufbau wie diejenige Schaltung des soeben geschilderten Busteilnehmers. Dieser Busteilnehmer ist jedoch mit dem Schneidklemm-Steckverbinder 13 an den CAN-Bus angeschlossen. Dies bedeutet, dass dort die linken beiden der Schneidklemmplätze 131 mit Schneidklemmen 15 besetzt sind. Mit diesen Codierschneidklemmen, in 4 angedeutet durch das Bezugszeichen „(15)”, wird hier eine Verbindung zwischen der Batteriespannung Ubat und der zweiten Adressleitung 9 von oben hergestellt. Dadurch wird die Spannung der Adressleitung auf die Batteriespannung gezogen, so dass sich ihr logischer Wert auf „1” ändert. Durch eine weitere Schneidklemme 15 wird die unterste Adressleitung 9 auf Masse gezogen, so dass sich ihr logischer Wert auf „0” ändert. Damit ergibt sich die Adresse „0110”.
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Das rechte Beispiel von 4 bezieht sich auf einen Busteilnehmer, der mit dem Schneidklemm-Steckverbinder 14 an den CAN-Bus angeschlossen ist. Es sind dort auf die Codierplätze 141 sämtliche Schneidklemmen 15 gesetzt. Dies bedeutet, dass sämtliche Adressleitungen 9 mit einer der Versorgungsleitungen 2, 5 des Busses verbunden sind. Konkret sind also die beiden oberen Adressleitungen 9 mit Batteriespannung und die beiden unteren Adressleitungen 9 mit Masse verbunden. Dementsprechend ergibt sich die Adresse „1100”. Durch das Einsetzen einer Schneidklemme in den vorgesehenen Platz in dem jeweiligen Steckergehäuse 120, 130, 140 wird also das Potential und somit auch der logische Wert einer Adressleitung 9 geändert. Auf einfache Weise kann dadurch eine Codierung allein durch Einsetzen oder Weglassen von Schneidklemmen in vorgesehene Anschlusssteckerplätze realisiert werden.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel können 16 Busteilnehmer (z. B. Ultraschallwandler) mit eigenen Adressen (0 bis 15) an den Bus angeschlossen werden. Sind mehr als 16 Busteilnehmer an den Bus auf diese Weise anzuschließen, so können in einem Steckergehäuse entsprechend mehr Plätze für Codierschneidklemmen vorgesehen sein. Dies gilt auch umgekehrt, wenn weniger Busteilnehmer auf diese Art codiert werden sollen.
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In 5 ist ein symmetrischer Schneidklemm-Steckerpin 16 dargestellt. Er besitzt einen Schneidklemmabschnitt 160 und einen Steckerpin 161. Beide Abschnitte sind einteilig miteinander verbunden. Dieses Multifunktionsbauteil besitzt also sowohl die Funktion der Schneidklemme als auch die eines Pins eines ein- oder mehrpoligen Steckers. In den Schneidklemmabschnitt 160 kann beispielsweise eine Ader eines Flachbandkabels mit vorausgehendem Durchschneiden der Isolierung eingeklemmt werden. Eine derartige symmetrische Schneidklemme ist direkt unter die jeweilige Ader des Flachbandkabels zu platzieren. Damit ergeben sich für symmetrische Schneidklemmen bei einem vieradrigen Flachbandkabel vier verschiedene Pinpositionen entsprechend den Positionen der Adern.
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Um für ein vieradriges Flachbandkabel einen Stecker mit zwei Pinreihen realisieren zu können wird daher ein asymmetrischer Schneidklemm-Steckerpin 15 gemäß 6 vorgeschlagen. Er besitzt einen Schneidklemm-Abschnitt 150 und einen Steckerpin 151. Die Achse des Steckerpins 115 verläuft nicht durch das Zentrum des Schneidklemmenabschnitts 150, wie dies in 5 der Fall ist.
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Aus 3 ist ersichtlich, wie die asymmetrischen Schneidklemmen angeordnet werden können, damit sich ein achtpoliger Stecker mit zwei Pinreihen ergibt. Die Steckerpins 151 der jeweiligen Schneidklemmen 15 befinden sich nicht unmittelbar unter einer Busleitung, sondern immer in der Mitte zwischen zwei der Busleitungen. Je nachdem, in welche Richtung der Schneidklemmabschnitt 150 von dieser Mitte aus ragt, kann die eine oder andere der beiden Busleitungen erreicht werden. Im vorliegenden Beispiel ragen die Schneidklemmabschnitte 150 zur Kontaktierung der Busleitungen 2 und 5 jeweils an den Außenrand des Steckverbinders, während die Schneidklemmabschnitte 150 zur Kontaktierung der Busleitungen 3 und 5 in die Mitte des Steckverbinders ragen. Somit kann trotz der unterschiedlichen vier Aderpositionen des Flachbandkabels ein zweireihiger Anschlussstecker zur Verfügung gestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1139609 A2 [0002]
- DE 102007043517 A1 [0003]
