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Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontakteinsetzanordnung zum lösbar befestigbaren Einsetzen in eine einen Stecker und eine Buchse aufweisende elektrische Steckverbinderanordnung, mit einem in den Stecker oder in die Buchse modular einsetzbaren ersten Kontakteinsatz und einem in die Buchse bzw. in den Stecker modular einsetzbaren zweiten Kontakteinsatz. Die Erfindung betrifft weiter eine elektrische Steckverbinderanordnung, mit dem Stecker, der Buchse und der Kontakteinsetzanordnung.
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Kontakteinsätze sind aus dem Stand der Technik bekannt und ermöglichen die individuelle Gestaltung von Steckverbindern für die konkrete Verwendung dadurch, dass die Steckverbinder mit für den Anwendungsfall passenden modularen Kontakteinsätzen konfektioniert werden können, die hinsichtlich der benötigten Parameter, wie beispielsweise Polzahl, Anschlussquerschnitt, Bemessungsspannung und/oder -strom ausgestaltet sind. Dazu sind die Kontakteinsätze in die Stecker lösbar befestigbar einsetzbar und ermöglichen, je nach konkreter Ausgestaltung, die Konnektierung von Strömen und Spannungen, Koaxialleitungen, Busleitungen, D-Sub etc. Zum Anschließen der Kontakteinsätze an in die Steckverbinder hineinführte Kabel werden oftmals Schraub-, Crimp-, Zugfeder-, Push-In- und/oder weitere Anschlussmittel verwendet.
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Wird eine unter elektrischer Last stehende Steckverbindung getrennt, kann dies zur Gefährdung von Anlagen und Personen führen, beispielsweise wenn unter Spannung stehende Teile des Steckverbinders mit Personen in Berührung kommen und dadurch die Personen einen elektrischen Schlag erleiden. Ebenfalls können beim unbefugten Trennen von unter Last stehenden Steckverbindern Lichtbögen entstehen, die ebenfalls zu Sach- und/oder Personenschäden führen können.
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Jedenfalls ist es notwendig, ein derart unbefugtes Trennen der Steckverbinder zu verhindern, was im Stand der Technik oftmals durch mechanische Verriegelungen, Hebel, Rastnasen oder dergleichen verhindert werden soll. Derartige Mittel benötigen jedoch außerordentlich viel Platz, der in Schaltschränken oder an Maschinen nicht selten stark begrenzt oder überhaupt nicht verfügbar ist.
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Andere Ausgestaltungen zum Verhindern des ungeplanten Lösens der Steckverbinder sind nur mit Spezialwerkzeugen bedienbar, was zu einer aufwändigen Handhabung führt. Weitere Realisierungen verzichten gar auf vorgenannte mechanische Verriegelungen, wenn der Bauraum derart gering ist, dass keine funktionierende Lösung implementierbar ist. Obwohl in solchen Fällen Warnhinweise platziert werden, kann auch dadurch die vorab beschriebene Gefahr des Entstehens von Lichtbögen nicht gebannt werden.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zur Verriegelung von Steckverbindern im gesteckten Zustand anzugeben, die selbst bei sehr beengten Platzverhältnissen in äußerst flexibler Weise implementierbar ist.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Demnach wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine Kontakteinsetzanordnung zum lösbar befestigbaren Einsetzen in eine einen Stecker und eine Buchse aufweisende elektrische Steckverbinderanordnung, mit einem in den Stecker oder in die Buchse modular einsetzbaren ersten Kontakteinsatz und einem in die Buchse bzw. in den Stecker modular einsetzbaren zweiten Kontakteinsatz, wobei der erste Kontakteinsatz einen ersten elektrischen Kontakt und eine Verriegelungseinrichtung aufweist, der zweite Kontakteinsatz einen zweiten elektrischen Kontakt aufweist, der zweite elektrische Kontakt ein Verriegelungselement aufweist, der erste elektrische Kontakt und der zweite elektrische Kontakt jeweils derart in dem ersten Kontakteinsatz bzw. in dem zweiten Kontakteinsatz angeordnet und ausgestaltet sind, dass bei einem Zusammenstecken des ersten Kontakteinsatzes mit dem zweiten Kontakteinsatz eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten elektrischen Kontakt und dem zweiten elektrischen Kontakt hergestellt wird, und die Verriegelungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass im zusammengesteckten Zustand der Kontakteinsätze ein Anlegen einer elektrischen Spannung an die Verriegelungseinrichtung ein Verriegeln oder Entriegeln der Verriegelungseinrichtung mit dem Verriegelungselement bewirkt, so dass die Kontakteinsätze nicht voneinander bzw. voneinander trennbar sind.
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Es ist also ein wesentlicher Punkt der Erfindung, dass wenigstens ein elektrischer Kontakt eines Kontakteinsatzes nicht nur zur elektrischen Kontaktierung zwischen den beiden Kontakteinsätzen verwendet wird, sondern auch im Zusammenspiel mit der Verriegelungseinrichtung eine Verriegelung bzw. Entriegelung zwischen den zusammengesteckten Kontakteinsätzen bzw. der Buchse und dem Stecker bewirkt, damit also eine „Doppelfunktion“ ausübt.
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Bevorzugt weisen die Kontakteinsätze jeweils ein Gehäuse auf, wobei die elektrischen Kontakte, die Verriegelungseinrichtung und das Verriegelungselement innerhalb des jeweiligen Gehäuses angeordnet sind. Damit ermöglicht die erfindungsgemäße Kontakteinsetzanordnung die Realisierung einer besonders platzsparenden Verriegelung bzw. Entriegelung zwischen den Kontakteinsätzen, da im Gegensatz zu den herkömmlichen mechanischen und außen an dem Gehäuse des Kontakteinsatzes vorgesehenen Verriegelungen die erfindungsgemäße Ausgestaltung innerhalb des Gehäuses auch eine Verwendung unter sehr beengten Platzverhältnissen ermöglicht, damit also vorteilhaft in Schaltschränken oder an Anlagen einsetzbar ist, bei denen der Bauraum sehr begrenzt ist.
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Dadurch, dass, wenn die Kontakteinsätze in dem Stecker bzw. in der Buchse eingesetzt sind, der Stecker und die Buchse durch Anlegen der elektrischen Spannung an das Verriegelungselement nicht voneinander trennbar sind, wird ein unbeabsichtigtes und nicht autorisiertes Lösen der Steckverbinderanordnung unterbunden, so dass, vor allem bei gleichstrombetriebenen Steckverbindungen, Lichtbögen vermieden werden und somit Gefahren für Mensch und Maschine reduziert werden. Ferner ist bevorzugt, dass die Kontakteinsätze mit weiteren elektrischen Kontakten bestückbar sind, beispielsweise mit elektrischen Kontakten unterschiedlicher Querschnitte, für auf den konkreten Anwendungsfall abgestimmte Spannungen und Ströme, mit Koaxialleitungen, Busleitungen oder anderen aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungsmitteln zum Verbinden von Leitungen und Austausch elektrischer Signale und Energie.
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Somit stellt die Erfindung also eine besonders einfache Möglichkeit zur Verfügung, wie Kontakteinsätze, und damit also auch Steckverbinder, unterschiedlichster Bau- und Machart für unterschiedlichste Anwendungsgebiete von miniaturisierten Datensteckverbindern bis hin zu Steckverbindern für hohe Spannungen und Ströme miteinander verriegelbar sind, ohne dass weitere, zusätzlichen Platz benötigende Verbindungsmittel vonnöten sind.
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Mit anderen Worten erlaubt also die Erfindung, dass ein prinzipiell herkömmlicher Kontakteinsatz mit der Verriegelungseinrichtung erweitert wird, so dass dann dieser erste Kontakteinsatz mit dem zweiten Kontakteinsatz, der das Verriegelungselement aufweist, miteinander verriegelbar ist, ohne dass weitere innerhalb oder außerhalb der Kontakteinsätze vorgesehene Verriegelungsmittel vorhanden sein müssen, nämlich die Verriegelung als auch die elektrische Kontaktierung durch den zweiten elektrischen Kontakt bewerkstelligbar ist, der über das an ihm vorgesehene Verriegelungselement mit der Verriegelungseinrichtung zum Verriegeln bzw. Entriegeln der Kontakteinsätze zusammenwirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung einen Aktuator und ein verschwenkbar angeordnetes Schließelement zum Verriegeln des Verriegelungselements aufweist, der Aktuator mit dem Schließelement zusammenwirkt und der Aktuator und das Schließelement derart ausgestaltet sind, dass im zusammengesteckten Zustand der Kontakteinsatze das Anlegen der elektrischen Spannung an die Verriegelungseinrichtung ein Betätigen des Aktuators derart bewirkt, dass das Schließelement das Verriegelungselement verriegelt, so dass die Kontakteinsätze nicht voneinander trennbar sind. Vorzugsweise ist das Schließelement von einer Verriegelungsposition, in dem das Schließelement das Verriegelungselement verriegelt, so dass die Kontakteinsätze nicht voneinander trennbar sind, in eine Entriegelungsposition, in der das Schließelement nicht in das Verriegelungselement eingreift, verschwenkbar, so dass die Kontakteinsätze voneinander trennbar sind.
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Dabei kann der Aktuator beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass zum einen nur während des Anlegens der elektrischen Spannung an die Verriegelungseinrichtung bzw. an den Aktuator das Schließelement das Verriegelungselement verriegelt bzw. entriegelt, oder aber zum anderen bereits ein Strom- und/oder Spannungsimpuls, beispielsweise eine Flanke, das Verriegeln bzw. Entriegeln der Kontakteinsätze bewirkt. Ebenfalls kann eine Feder vorgesehen sein, die das Schließelement derart mit Federkraft beaufschlagt, dass das Schließelement in seine Verriegelungsposition mit dem Verriegelungselement strebt, wobei dann durch Anlegen der elektrischen Spannung an die Verriegelungseinrichtung bzw. an den Aktuator das Schließelement aus seiner Verriegelungsposition in die Entriegelungsposition bzw. aus seiner Entriegelungsposition in seine Verriegelungsposition verschwenkbar ist.
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In diesem Zusammenhang ist ganz besonders nach einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung und der erste elektrische Kontakt und/oder der zweite elektrische Kontakt derart ausgestaltet sind, dass, wenn der erste elektrische Kontakt bzw. der zweite elektrische Kontakt mit der elektrischen Spannung beaufschlagt ist, die elektrische Spannung für die Verriegelungseinrichtung durch den ersten elektrischen Kontakt bzw. den zweiten elektrischen Kontakt bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann also sehr einfach realisiert werden, dass die elektrische Spannung nicht durch eine externe Energiequelle, sondern durch den ersten und/oder den zweiten elektrischen Kontakt bereitgestellt wird.
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Ferner ist ganz besonders bevorzugt, dass die Verriegelungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass, wenn der erste elektrische Kontakt bzw. der zweite elektrische Kontakt mit der elektrischen Spannung beaufschlagt ist, das Zusammenstecken des ersten Kontakteinsatzes mit dem zweiten Kontakteinsatz das Verriegeln bzw. Entriegeln der Verriegelungseinrichtung mit dem Verriegelungselement bewirkt. Das bedeutet also, dass gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Verriegeln bzw. Entriegeln der Kontakteinsätze automatisch dann geschieht, wenn die Kontakteinsätze zusammengesteckt werden und der erste elektrische Kontakt und/oder der zweite elektrische Kontakt die elektrische Spannung für die Verriegelungseinrichtung bereitstellen, so dass also in einem derartigen Fall die Kontakteinsätze nach dem Zusammenstecken solange nicht voneinander bzw. voneinander trennbar sind, bis dass die elektrische Spannung nicht mehr an der Verriegelungseinrichtung anliegt.
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Grundsätzlich kann das Verriegelungselement beliebig zum Zusammenwirken mit der Verriegelungseinrichtung ausgestaltet sein. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Verriegelungselement als Rastnase und/oder als keilförmige Ausbuchtung ausgeführt ist. Dabei ist bevorzugt, dass die Rastnase bzw. die keilförmige Ausbuchtung derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass, wenn die Verriegelungseinrichtung in der Verriegelungsposition ist, der zweite elektrische Kontakt mit dem ersten elektrischen Kontakt verbindbar ist, also die Kontakteinsätze miteinander verbindbar sind, jedoch in dieser Verriegelungsposition nicht voneinander lösbar sind. Alternativ kann die Ausbuchtung auch rund ausgeführt sein. Weiterhin ist bevorzugt, dass der Aktuator als Spule ausgeführt ist, das Schließelement als Rasthaken und/oder als keilförmiger Verriegelungshaken ausgeführt ist und das Schließelement einen Anker aufweist, der mit der Spule zum Verschwenken des Schließelements zusammenwirkt.
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In vorteilhafter Weise sind der Rasthaken und die Rastnase bzw. die keilförmige Ausbuchtung und der keilförmige Verriegelungshaken jeweils derart ausgestaltet, dass in der Verriegelungsposition der Verriegelungseinrichtung die Rastnase und der Rasthaken bzw. die keilförmige Ausbuchtung und der keilförmige Verriegelungshaken formschlüssig aneinander anliegen.
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Schließlich ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Kontakteinsätze eine Mehrzahl von ersten und zweiten elektrischen Kontakten aufweisen, wobei ebenfalls eine Mehrzahl von Verriegelungseinrichtungen vorgesehen sein können, die jeweils mit einem der zweiten elektrischen Kontakte zusammenwirken. Ebenfalls ist es möglich, dass sowohl der erste Kontakteinsatz als auch der zweite Kontakteinsatz jeweils eine Verriegelungseinrichtung und der zweite Kontakteinsatz bzw. der erste Kontakteinsatz ein dazu korrespondierendes Verriegelungselement aufweisen. Ferner können die elektrischen Kontakte beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise als Steck- und/oder Buchsenkontakte, ganz besonders bevorzugt jedoch als Flachkontakte. Dabei ist jedoch erfindungsgemäß vorgesehen, dass der zweite Flachkontakt nicht nur zur elektrischen Kontaktierung zwischen dem Stecker und der Buchse, sondern auch zur Verriegelung des Steckers mit der Buchse verwendet wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verriegelungseinrichtung derart ausgestaltet ist, dass im zusammengesteckten Zustand der Kontakteinsätze das Anlegen einer DC-, AC- oder UC-Spannung an die Verriegelungseinrichtung das Verriegeln bzw. Entriegeln der Verriegelungseinrichtung mit dem Verriegelungselement bewirkt. Eine derartige Ausgestaltung ist insofern vorteilhaft, als dass insbesondere bei der Verwendung von UC-Spannung, also Universal Current-Spannung, nicht auf die Spannungsart geachtet werden muss, also ob nun Gleichspannung oder Wechselspannung anliegt, sondern die Verriegelungseinrichtung mit prinzipiell jeder beliebigen Spannungsart betätigbar ist, so dass die erfindungsgemäße Kontakteinsatzanordnung besonders universell einsetzbar ist.
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Die Erfindung betrifft ferner eine elektrische Steckverbinderanordnung, mit einem Stecker, einer Buchse und einer Kontakteinsetzanordnung wie oben beschrieben, wobei die Verriegelungseinrichtung im zusammengesteckten Zustand der in den Stecker und die Buchse eingesetzten Kontakteinsätze derart mit dem zweiten elektrischen Kontakt zusammenwirkt, dass das Anlegen der elektrischen Spannung an die Verriegelungseinrichtung das Verriegeln bzw. Entriegeln der Verriegelungseinrichtung mit dem Verriegelungselement bewirkt, so dass die Kontakteinsätze nicht voneinander bzw. voneinander trennbar sind. Dabei ist bevorzugt, dass die elektrische Steckverbinderanordnung mit einer Mehrzahl von Kontakteinsetzanordnungen bestückbar ist, die je nach konkreter Verwendung modular in die Steckverbinderanordnung einsetzbar bzw. aus dieser entfernbar sind. Damit ermöglicht die erfindungsgemäße Steckverbinderanordnung eine besonders flexible Handhabung hinsichtlich unterschiedlichster Anlagenanforderungen, wobei in jedem Fall durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine besonders platzsparende Verriegelung zwischen dem Stecker und der Buchse der Steckverbinderanordnung realisiert ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen ersten Kontakteinsatz einer Kontakteinsetzanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivisch-schematischen Ansicht,
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2 einen zweiten elektrischen Kontakt und eine Verriegelungseinrichtung der Kontakteinsatzanordnung in der Verriegelungsposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Ansicht, und
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3 den zweiten elektrischen Kontakt und die Verriegelungseinrichtung der Kontakteinsatzanordnung in der Entriegelungsposition gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer schematischen Ansicht.
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1 zeigt einen ersten Kontakteinsatz 1, der in einen Stecker oder eine Buchse, nicht gezeigt, einer Steckverbinderanordnung einsetzbar ist und einen ersten elektrischen Kontakt 2 aufweist, der, wenn der erste Kontakteinsatz 1 mit einem zweiten Kontakteinsatz, nicht gezeigt, zusammengesteckt ist, eine elektrische Verbindung mit einem den zweiten Kontakteinsatz zugeordneten zweiten elektrischen Kontakt 3 ausbildet, wie in 2 und 3 gezeigt. Dazu können die elektrischen Kontakte 2, 3 grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, wobei vorliegend der erste elektrische Kontakt 2 als ein Buchsenflachkontakt und der zweite elektrische Kontakt 3 als ein Steckflachkontakt ausgeführt sind.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, wie im Detail aus 2 und 3 ersichtlich, dass eine dem ersten Kontakteinsatz 1 zugeordnete Verriegelungseinrichtung 4 vorgesehen ist, welche mit einem dem zweiten elektrischen Kontakt 3 zugeordneten Verriegelungselement 5 zum Verriegeln der Verriegelungseinrichtung 4 mit dem Verriegelungselement 5 zusammenwirkt, so dass im verriegelten Zustand die Kontakteinsätze 1 nicht voneinander trennbar sind.
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Dazu ist die Verriegelungseinrichtung 4 als Spule 6 und Schließelement 7 ausgeführt, wobei das Schließelement 7, ein Schnapper, über ein Lager 8 verschwenkbar an dem ersten Kontakteinsatz 1 derart angeordnet ist, dass das Schließelement 7 mit der Spule 6 zusammenwirkt. Das bedeutet also, dass durch Anlegen einer Spannung an die Verriegelungseinrichtung 4 bzw. an die Spule 6 das Schließelement 7 zum Verriegeln bzw. Entriegeln des an dem zweiten elektrischen Kontakt 3 angeordneten Verriegelungselement 5 ausgestaltet ist, nämlich von einer Verriegelungsposition, dargestellt in 2, in eine Entriegelungsposition, dargestellt in 3, verschwenkbar ist. In der Verriegelungsposition können die Kontakteinsätze 1 nicht voneinander getrennt werden, während in der Entriegelungsposition der zweite elektrische Kontakt 3 von dem ersten elektrischen Kontakt 2 lösbar ist, somit also die Kontakteinsätze 1 voneinander trennbar sind.
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Wie aus 2 und 3 ferner ersichtlich, ist das Schließelement 7 als keilförmiger Verriegelungshaken ausgeführt und das Verriegelungselement 5 als dazu korrespondierende keilförmige Ausbuchtung ausgestaltet, so dass in der Verriegelungsposition das Schließelement 7 formschlüssig an dem Verriegelungselement 5 anliegt.
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Ferner ist eine Feder 9 vorgesehen, die das Schließelement 7 derart mit Federkraft beaufschlagt, dass das Schließelement 7 in seine Verriegelungsposition strebt und nur durch Anlegen der elektrischen Spannung an die Verriegelungseinrichtung 4 in seine Entriegelungsposition verschwenkbar ist. Das bedeutet also, dass, wenn keine elektrische Spannung an die Verriegelungseinrichtung 4 angelegt ist, das Einführen des zweiten elektrischen Kontaktes 3 in den als Buchsenkontakt ausgeführten ersten elektrischen Kontakten 2 automatisch zu einem Verriegeln zwischen der Verriegelungseinrichtung 4 und dem an dem zweiten elektrischen Kontakt 3 vorgesehenen Verriegelungselement 5 führt, so dass die Kontakteinsätze 1, welche in den Stecker bzw. die Buchse der Steckverbinderanordnung eingesetzt sind, miteinander verriegelt werden.
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Die elektrische Spannung für die Verriegelungseinrichtung 4 kann durch den ersten elektrischen Kontakt 2 und/oder den zweiten elektrischen Kontakt 3 bereitgestellt werden, beispielsweise derart, dass bei einem Verbinden der Kontakteinsätze 1 auch ohne Vorsehen der Feder 9 automatisch eine Verriegelung dadurch erfolgt, dass durch das Zusammenstecken der Kontakteinsätze 1 die Verriegelungseinrichtung 4 mit Spannung beaufschlagt wird und dadurch die Kontakteinsätze 1 verriegelt.
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Dadurch, dass die Verriegelung mittels der Verriegelungseinrichtung 4 und dem Verriegelungselement 5 mit den zur elektrischen Kontaktierung zwischen den Kontakteinsätzen 1 verwendeten zweiten elektrischen Kontakte 3 zusammenwirkt, und auch, wie aus 1 ersichtlich, innerhalb des Gehäuses des ersten Kontakteinsatzes 1 angeordnet ist, werden keine zusätzlichen außerhalb des Gehäuses anordbaren Verriegelungsmittel zum Verriegeln der Kontakteinsätze 1 benötigt, so dass die erfindungsgemäße Verriegelung besonders platzsparend in dem ersten Kontakteinsatz 1 vorsehbar ist. Das bedeutet also, dass insbesondere der zweite elektrische Kontakt 3 eine „Doppelfunktion“ erfüllt, nämlich neben der elektrischen Kontaktierung zwischen den beiden die elektrischen Kontakte 2, 3 aufweisenden Kontakteinsätze 1 auch die Verriegelung zusammen mit der Verriegelungseinrichtung 4 ermöglicht.
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In der Summe wird damit eine besonders einfache und platzsparende Möglichkeit angegeben, um Kontakteinsätze 1, die modular im Stecker bzw. Buchse einer Steckverbinderanordnung einsetzbar sind, mit einer Möglichkeit zur Verriegelung der Kontakteinsätze 1 bzw. der Steckverbinder auszugestalten, so dass ein unbeabsichtigtes oder unbefugtes Lösen der Steckverbinder vermieden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erster Kontakteinsatz
- 2
- Erster elektrischer Kontakt
- 3
- Zweiter elektrischer Kontakt
- 4
- Verriegelungseinrichtung
- 5
- Verriegelungselement
- 6
- Spule
- 7
- Schließelement
- 8
- Lager
- 9
- Feder
