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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steckereinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Steckereinheiten sind jeweils so gestaltet bzw. konstruiert, dass die Aufnahme für eine Gegensteckereinheit entweder senkrecht oder in gerader Linie zur Kabeldurchführung der Steckereinheit verläuft. Dies ist nicht nur erheblicher konstruktiver sondern auch baulicher Aufwand, da jeder Typ Steckereinheit gesondert konstruiert und hergestellt werden muss.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steckereinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die in einfacher Weise sowohl für eine gewinkelte als auch eine geradlinig ausgeführte Steckerverbindereinheit aus Steckereinheit und Gegensteckereinheit vewendet werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Steckereinheit der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.
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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist erreicht, dass es das unter 45° geteilte Gehäuse der Steckereinheit gestattet, mit zwei dabei entstehenden Gehäuseteilen sowohl eine gewinkelte als auch eine geradlinige Steckereinheit herzustellen, so dass die Gegensteckereinheit entweder unter einem rechten Winkel oder in geradliniger Verlängerung zur Kabeldurchführung mit der Steckereinheit steckend verbunden werden kann. Hierzu ist es lediglich notwendig, den einen oder anderen der beiden Gehäuseteile gegenüber dem jeweils anderen zu wenden.
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Mit den Merkmalen nach Anspruch 2 ist erreicht, dass der Messerkontakt entweder mit einer seiner der Durchführung benachbarten Längskanten oder mit seiner der Durchführung abgewandt angeordneten Querkante zur die Gegensteckereinheit aufnehmenden Öffnung gewandt ist. Auf diese Weise kann der Messerkonktakt eine stets gleiche Ausrichtung im einen Gehäuseteil aufweisen.
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Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 3 ist eine zusätzliche Fixierung des Messerkontakts und dessen Berührungsschutzes innerhalb des einen Gehäuseteils vorgesehen. Eine Verbindungsführung beim Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile ergibt sich, dann, wenn die Merkmale gemäß Anspruch 4 vorgesehen sind.
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In bevorzugter Weise können die beiden Gehäuseteile gemäß einem der Merkmale nach Anspruch 5 zusammengefügt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführung und Anwendung der Gehäuseteilung ergibt sich dann, wenn gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 eine Verschlusseinrichtung vorgesehen ist, die eine aktive Steckverbindung zwischen der Steckereinheit und der Gegensteckereinheit vornimmt.
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In bevorzugter Weise ist gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 die Steckereinheit einpolig ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann nach den Merkmalen des Anspruchs 8 die Steckereinheit auch mehrpolig sein. Dabei sind gemäß den Merkmalen der Ansprüche 9 und/oder 10 entsprechende Ausgestaltungen der Gehäuseteile von Steckereinheit und Gegensteckereinheit vorgesehen.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steckverbindervorrichtung bestehend aus einer der vorgenannten Steckereinheiten sowie aus einer in die betreffende Steckereinheit steckbar passenden Gegensteckereinheit.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Darstellung eine erste (weibliche) Steckereinheit sowie eine zweite (männliche) Steckereinheit einer Steckverbindervorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,
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2 einen Schnitt längs der Linie II-II der ersten Steckereinheit der 1,
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3 einen Schnitt längs der Linie III-III der ersten Steckereinheit der 1,
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4 in perspektivischer und aufgebrochener Darstellung die zweite Steckereinheit zur Darstellung eines Antriebsmechanismus für eine kraftschlüssige Steckverbindung der beiden Steckereinheiten,
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5 in perspektivischer Darstellung einen Vorverbindungsschritt beim elektrisch leitenden Steckverbinden von erster und zweiter Steckereinheit der Steckverbindervorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung nach 1,
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6 einen Schnitt längs der Line VI-VI der 5, jedoch in vollständig zusammengestecktem Zustand von erster und zweiter Steckereinheit,
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7A und 7B in jeweils perspektivischer Darstellung zwei Varianten eines zweiten Ausführungsbeispiels einer zweiten Steckereinheit mit einem zweigeteilten Gehäuse,
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8A und 8B in perspektivischer Darstellung jeweils eines der beiden Teile des Gehäuses der zweiten Steckereinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
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9A und 9B in jeweils perspektivischer Darstellung zwei Varianten eines dritten Ausführungsbeispiels einer zweiten Steckereinheit ähnlich den 7A und 7B, jedoch bei einer mehrpoligen Ausführung,
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10A und 10B in perspektivischer Darstellung jeweils eines der beiden Teile des Gehäuses der zweiten Steckereinheit gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel und
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11 eine erste Steckereinheit in mehrpoliger Ausführung zur elektrisch leitenden Steckverbindung mit einer der zweiten Steckereinheiten der 9A und 9B.
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Die in der Zeichnung gemäß mehreren Ausführungsbeispielen dargestellte elektrische Steckverbindervorrichtung 10, 110 bzw. 210 dient insbesondere für Steckverbindungen hoher Übertragungsleistung bzw. hoher spezifischer Leistungsdichte, wie dies beispielsweise bei elektrisch betriebenen Kraftfahrzeugen der Fall ist.
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1 sowie die 2 und 3 zeigen eine erste bzw. weibliche Steckereinheit 11, die sowohl bei einer Steckverbindervorrichtung 10 gemäß den 1 sowie 5 und 6 als auch bei einer Steckverbindervorrichtung 110 gemäß den 7 und 8, und zwar in Verbindung mit einer zweiten bzw. männlichen Steckereinheit 12 (1 und 4) bzw. 112 (7 und 8) Verwendung finden kann.
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Die erste Steckereinheit 11 besitzt ein offenes Gehäuse 13 aus an sich beliebigem Material, das bei Vorsehen einer elektromagnetischen Schirmung aus elektrisch leitfähigem Material ist oder mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist, wobei dessen Gehäusekörper 14 in einer Stirnansicht A U-förmig ausgebildet und zur Durchsteckmontage an einem ortsfesten Bauteil mit einem Außengewindeansatz 15 einstückig versehen ist. Der Gehäusekörper 14 besitzt einen Boden 16, an dessen zwei gegenüberliegenden Längsseiten jeweils ein senkrecht abstehendes Wandteil 17, 18 identischer Ausführung einstückig absteht. Die beiden parallelen Wandteile 17, 18 sind jeweils dem Boden 16 zugewandt mit einer hier trapez- bzw. dreieckförmigen Durchgangsöffnung 19 sowie oberhalb dieser Durchgangsöffnung 19 mit von den Außenseiten ausgehenden Vertiefungen 21, 22 versehen. Den beiden Wandteilen 17 und 18 abgewandt ist der Boden 16 an seiner Unterseite mit dem einstückigen Außengewindeansatz 15 versehen.
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In die beiden Durchgangsöffnungen 19 ist jeweils ein Rastlappen 23 bzw. 24 aus bspw. Kunststoff eingebracht, der die Kontur der Durchgangsöffnung 19 besitzt. Der Basisbereich 25 jedes Rastlappens 23, 24 ist in der Durchgangsöffnung 19 verrastend gehalten und über eine Hohlkehle 26 in seiner Dicke zur Bildung eines filmartigen Scharniers geschwächt, so dass der dreieckförmige Bereich 27 oberhalb des Basisbereichs 25 elastisch federnd auslenkbar gehalten ist. Im Scheitelbereich des Rastlappens 23 bzw. 24 ist ein nach innerhalb des Gehäusekörpers 14 weisender Rastnocken 28 jeweils angeformt.
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Innerhalb des Gehäusekörpers 14 ist ein elektrischer Isolierstoffkörper 30 angeordnet, der der Aufnahme einer weiblichen Kontaktanordnung 35 aus elektrisch leitendem Material dient und der über einen wesentlichen Längenbereich der beiden Wandteile 17 und 18 des Gehäusekörpers 14 mittig zwischen diesen beiden angeordnet ist und Aussparungen 31, 32 und 33 sowohl im Boden 16 als auch im Außengewindeansatz 15 sowie in einer auf dem Boden 16 liegenden Gummidichtung 20 durchdringt und mit seinem den Wandteilen 17, 18 abgewandten Ende mit der Ringstirn des Außengewindeansatzes 15 im Wesentlichen bündig abschließt. Der Isolierstoffkörper 30 kann zwischen den Wandteilen 17 und 18 durch die Aussparungen 31 bis 33 geschoben und zwischen Außengewindeansatz 15 und Dichtung 20 verrastend gehalten werden.
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Die beim dargestellten Ausführungsbeispiel verwendete weibliche Kontaktanordnung 35 besteht aus zwei im Abstand nebeneinander angeordneten Paketen aus mehreren metallischen Federkontakten 36. Die Federkontakte 36, die beim Ausführungsbeispiel identisch aus flachem Blech geschnitten ausgebildet sind, besitzen jeweils zwei parallele, elastisch auslenkbare Schenkel 37, die U-förmig sind und damit zwischen sich einen Aufnahmeschlitz 44 bilden und an einer Basis 38 gehalten sind, die mit einer Durchgangsbohrung 39 versehen ist. Mittels der Durchgangsbohrungen 39 sind die jeweils mit Kontaktpunkten 36' versehenen, nebeneinander angeordneten Federkontakte 36 auf einem rohrförmig metallischen Träger 40 aufgereiht und paketweise eng aneinanderliegend aufgefädelt befestigt sind. Auf dem rohrförmigen Träger 40 ist mittig zwischen den beiden Paketen an Federkontakten 26 ein Ende eines Halters 41 ortsfest gehalten, dessen anderes Ende 43 als Außengewindezapfen ausgebildet ist. Zwischen den beiden Enden 42 und 43 ist einstückig ein Ringbund 47 vorgesehen, mittels dem die Kontaktanordnung 35 innerhalb des unteren Bereichs des Isolierstoffkörpers 30 geführt ist. Zwischen den beiden benachbarten Paketen an Federkontakten 36 ist auf dem rohrförmigen Träger 40 jeweils ein Verriegelungshaken 46 befestigt, der der Verriegelung der Kontaktanordnung 35 innerhalb des Isolierstoffkörpers 30 dient.
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Die 1 und 4 bis 6 zeigen die zweite bzw. männliche Steckereinheit 12 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem etwa quaderförmigen Gehäuse 50, das an einer Seitenwand oder an einer Stirnwand zur Aufnahme der ersten bzw. weiblichen Steckereinheit 11 mit einer Einstecköffnung 53 versehen ist. An einer zweiten Stirnseite ist das Gehäuse 50 mit einer Durchführung 51 sowie einer Kabelzugentlastung 52 beispielsweise in Form einer Verschraubung zur Aufnahme einer mit dem abisolierten Kabelende zu verbindenden bzw. verbundenen Anschlusseinheit einer zweiten bzw. männlichen elektrischen Kontaktanordnung 55, die beim Ausführungsbeispiel in Form eines Messerkontaktes 56 ausgebildet ist, bestückt.
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Das Gehäuse 50 besitzt einen hohlen Gehäusekörper 49 aus an sich beliebigem Material, das bei Vorsehen einer elektromagnetischen Schirmung aus elektrisch leitendem Material ist oder mit einer elektrisch leitfähigen Schicht versehen ist, der im Falle der elektrischen Leitfähigkeit innenseitig mit einem nicht im Einzelnen dargestellten Isoliermaterial ausgekleidet ist und der an zwei gegenüberliegenden Längsseitenwänden 58 und 59 sowie an einer die beiden Längsseitenwänden 58 und 59 verbindenden Stirnwand 60 jeweils eine Ausnehmung 61, 62 bzw. 63 aufweist, in die ein Zahnrad 64, 65 bzw. 66 rotationsbeweglich eingesetzt ist. Vorzugsweise sind die Ausnehmungen 61, 62, 63 als in die betreffende Wand eingearbeitete Lagerschalen ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel sind die Zahnräder 64 bis 66 als Kronräder mit nach innerhalb des Gehäusekörpers 49 weisenden Zahnkränzen 64', 65', 66' ausgebildet. Die beiden gegenüberliegenden parallel angeordneten Zahnräder 64 und 65, die auch als Abtriebszahnräder bezeichnet werden können, sind in ihrem Zahnkranz durchmessergrößer als das stirnseitig angeordnete Antriebszahnrad 66, dessen Zahnkranz sowohl mit dem einen Zahnrad 64 als auch mit dem anderen Zahnrad 65 kämmt, so dass die beiden baugleichen Abtriebszahnräder 64 und 65 gemäß den Pfeilen B und C gegenläufig drehen, wenn das Antriebszahnrad 66 in Richtung D bewegt wird (und umgekehrt). Somit bilden die Zahnräder 64 bis 66 ein Untersetzungsgetriebe.
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Das Antriebszahnrad 66, das in axialer Richtung beweglich sein kann, besitzt außenseitig eine Werkzeugaufnahme 69, über die mittels eines vorzugsweise Spezialwerkzeugs das Antriebszahnrad 66 in die eine (Pfeil D) oder andere (entgegen Pfeil D) Richtung verdreht werden kann. Die beiden Abtriebszahnräder 64 und 65 besitzen an ihrer nach außen gewandten Scheibenfläche 68 jeweils eine Kurven- bzw. Nockenbahn 67 identischer Ausgestaltung. Die Kurvenbahn 67 dient der Aufnahme des jeweiligen Rastnockens 28 der Rastlappen 23, 24 im Gehäusekörper 14 der ersten bzw. weiblichen Steckereinheit 11, wie dies noch anhand der 1 und 5 sowie 6 zu beschreiben sein wird. Die Kurvenbahn 67 besitzt einen Zugangsbereich 71, der in einer Ausgangs-Drehposition des Zahnrads 64, 65 mit einer von einer Längskante der betreffenden Seitenwand 58, 59 ausgehenden Nut 72 fluchtet. Daran schließt sich ein Bereich 73 relativ geringer Steigung und danach ein Bereich 74 etwas größer Steigung an. Die Kurvenbahn 67 endet in einem geradlinigen Bereich 75, der als Anschlag dient. Auf diese Weise dienen die Zahnräder 64 und 65 einem doppelten Zweck.
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Wie den vorstehenden konstruktiven Ausführungen zu den beiden Steckereinheiten 11 und 12 zu entnehmen ist, können die Steckereinheiten 11 und 12 in- bzw. übereinander gebracht zu der Steckverbindervorrichtung 10 verbunden werden, wobei das Zusammenfügen und kraftschlüssige Zusammenhalten mittels einer Verschlusseinrichtung 45 erfolgt, die durch ineinandergreifende Bauelemente 23, 24, 28 sowie 64, 65, 67 an der ersten Steckereinheit 11 bzw. an der zweiten Steckereinheit 12 gebildet ist.
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Ausgehend von 1, in der der Ausgangszustand für den Steckverbindungsvorgang der beiden Steckereinheiten 11 und 12 dargestellt ist, wird in einem ersten Schritt gemäß 5 bei beispielsweise ortsfest gehaltener erster bzw. weiblicher Steckereinheit 11 zwischen deren beide Wandteile 17 und 18 und über den Isolierstoffkörper 30 die zweite bzw. männliche Steckereinheit 12 mit der offenen Seite 53 des Gehäusekörpers 50 gebracht. Dabei werden die beiden mit den Zahnrädern 64 und 65 bestückten Längsseitenwände 58 und 59 in die Räume zwischen Isolierstoffkörper 30 und Wandteile 17, 18 geschoben, derart, dass die beiden Rastnocken 28 in den Wandteilen 17 und 18 über die Seitenwandnut 72 in den daran anschließenden geradlinigen Zugangsbereich 71 der in entsprechender Position befindlichen Kurvenbahn 67 gelangt. Die Rastnocken 28 liegen dabei elastisch vorgespannt am Grund der Kurvenbahn 67 an. In diesem in 5 gezeigten vorbereitenden Steckzustand befinden sich sind die vorderen freien Enden der Federkontakte 36 noch im eingangsseitigen Bereich des Gehäusekörpers 49 und sind damit noch ohne Berührung mit dem Messerkontakt 56.
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Zur elektrisch leitenden Verbindung der beiden bzw. dem Vollenden des Steckvorganges zwischen den beiden Steckereinheiten 11 und 12 wird an der zweiten bzw. männlichen Steckereinheit 12 mit Hilfe eines vorzugsweise Spezialwerkzeugs das Antriebszahnrad 66 über die Werkzeugaufnahme 69 in die entsprechende Richtung D gedreht. Dies führt dazu, dass aufgrund der bewegungsschlüssigen Führung der Rastnocken 28 innerhalb der Kurvenbahnen 67 eine weitere Einsteckbewegung der zweiten bzw. männlichen Steckereinheit 12 in die erste bzw. weibliche Steckereinheit 11 solange erfolgt, bis die in den Kurvenbahnen 67 geführten Rastnocken 28 am geraden Ende 75 der Kurvenbahnen 67 anschlägt. Aufgrund der Form der Kurvenbahnen 67 ergibt sich eine Art in die Ebene projizierter Bajonettverschluss bei entsprechender kraftschlüssiger Endverriegelung. In dieser Position ist der Messerkontakt 56, der durch eine Schlitzanordnung 34 im Isolierstoffkörper 30 in diesen eindringt, vollständig zwischen den beiden Paketen an Federkontakten 36 bzw. deren federnd vorgespannten Kontaktpunkten 36' gehalten.
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Durch eine materialmäßige Ausgestaltung der Gehäusekörper 14 und 49 der beiden Steckereinheiten 11 und 12 und der Dichtung 20 aus oder mit elektrisch leitfähigem Material bzw. Schicht ist im Endzustand der Steckverbindung eine elektromagnetische Abschirmung der Kontaktierung erreicht.
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Ein Lösen der Steckverbindung erfolgt in entsprechend umgekehrter Weise, das heißt durch Gegendrehen des Antriebszahnrads 66, was zu einem Lösen der elektrischen Kontaktierung zwischen elektrischem Messerkontakt 56 und elektrischen Federkontakten 36 führt.
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Wenn auch beim dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel eine zweite bzw. männliche Steckereinheit 12 beschrieben ist, bei der ein rechter Winkel zwischen Kabeldurchführung 51 und Einstecköffnung 53 für die erste bzw. weibliche Steckereinheit 11 besteht, versteht es sich, dass die zweite bzw. männliche Steckereinheit 12 auch geradlinig ausgebildet sein kann, so dass statt einer rechtwinkligen eine in gerader Flucht verlaufende Steckverbindervorrichtung 10 vorgegeben ist.
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Die 7 und 8 zeigen ein weiteres (zweites) Ausführungsbeispiel einer zweiten bzw. männlichen Steckereinheit 112, bei der der Gehäusekörper 149 des einseitig offenen quaderförmigen Gehäuses 150 zweiteilig ausgebildet ist, derart, dass zwei unter einem Winkel von 45° geteilte Gehäuseteile 181 und 182 entstehen. Die Teilungsebene 180 des Gehäusekörpers 149 steht senkrecht auf dessen Mittellängsebene 179 und verläuft unter 45° diagonal zwischen zwei Eckkanten. Je nach Zusammenfügen der Gehäuseteile verlaufen die Richtung der ein Kabel aufnehmenden Durchführung 151 und die Steckrichtung bzw. die Richtung der Einstecköffnung 153 für die erste bzw. weibliche Steckereinheit bzw. Gegensteckereinheit 11 entweder gemäß 7A senkrecht zueinander oder gemäß 7B in gerader bzw. 180°-Anordnung.
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Gemäß 8A ist das Gehäuseteil 181 mit der Durchführung 151 versehen und besitzt innerhalb mittig ein Rahmenteil 183 als Berührungsschutz, innerhalb dem der hier nicht dargestellte Messerkontakt 56 aufgenommen ist. Der Rahmenteil 183 dient ferner zur führenden Aufnahme des in 8B dargestellten zweiten Gehäuseteils 182, das entsprechende Führungsnuten 184 für das Rahmenteil 183 und die Einstecköffnung 153 besitzt. Damit ist der rechteckige Messerkontakt 56 entweder mit seiner Längskante (7A) oder mit einer freien Stirnkante (7B) der Einstecköffnung 153 zugewandt.
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Die Ausnehmungen 161 und 162 für die nicht dargestellten Zahnräder 64 und 65 sind entsprechend angedeutet und in Form von Lagerschalen eingeformt. Die Ausnehmung für das Antriebszahnrad ist entweder an einer Stirnseite 160 (7A) oder an einer Längsseite 158 (7B) zwischen den Ausnehmungen 161, 162 vorgesehen.
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Die 9 und 10 zeigen ein weiteres (drittes) Ausführungsbeispiel einer zweiten bzw. männlichen Steckereinheit 212 für eine mehrpolige Steckerverbindervorrichtung 210. Diese mehrpolige zweite Steckereinheit 212 ist grundsätzlich durch seitliches Aneinanderreihen einpoliger zweiter Steckereinheiten 12 gebildet, wobei die hier dargestellte mehrpolige zweite Steckereinheit 212 durch Aneinanderreihen von mehreren, hier drei, der zweiten Steckereinheiten 112 gemäß den 7 und 8 gebildet ist. Mit anderen Worten, diese mehrpolige zweite Steckereinheit 212 ist wie die einpolig ausgeführte zweite Steckereinheit 112 in ihrem Gehäusekörper 249 in zwei Gehäuseteile 281 und 282 längs der Teilungsebene 280 unter 45 derart geteilt, dass gemäß den 9A und 9B wiederum die Wahl besteht, ob die Richtung der Kabeldurchführungen 251 und die Richtung des Einsteckens bzw. der Einstecköffnung 253 einer ersten bzw. weiblichen Steckereinheit 211 bzw. Gegensteckereinheit (11) senkrecht zueinander oder in gerader Richtung (180°) erfolgen sollen.
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11 zeigt eine mehrpolige erste bzw. weibliche Steckereinheit 211, die grundsätzlich aus der Ineinanderreihung von mehreren ersten bzw. weiblichen Steckereinheiten 11 vorzugsweise auf einer gemeinsamen Basisplatte 286 ohne Wandteile aufgebaut ist. Die mehrpolige erste Steckereinheit 211 ist die Gegensteckereinheit für die vorgenannte mehrpolige zweite Steckereinheit 212.
