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Die Erfindung betrifft einen Adaptersteckverbinder mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und ein System von Leiterplatten mit einem Adaptersteckverbinder.
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Adaptersteckverbinder zur Verbindung von elektrischen Geräten oder deren Baugruppen miteinander sind allgemein bekannt. Sie finden insbesondere auch Verwendung, um eine elektrische Verbindung von verschiedenen Leiterplatten, insbesondere parallel zueinander orientierten und in einer Richtung senkrecht zur Leiterplattenebene voneinander beabstandeten Leiterplatten zu gewährleisten.
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Eine weitverbreitete Ausführungsform derartiger Adaptersteckverbinder ist unter der Bezeichnung „Poco-Pin“ bekannt. Ein Poco Pin ist ein Stift aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere aus einem Metall, der an beiden Enden gleiche oder unterschiedliche Anschlussmittel, also insbesondere gleiche oder unterschiedliche Kontaktstifte, gleiche oder unterschiedliche Steckbuchsen oder einen Kontaktstift und eine Steckbuchse aufweist. Diese Anschlussmittel werden jeweils auf die elektrischen Anschlüsse der zu verbindenden elektrischen Geräte oder Baugruppen, insbesondere auf Anschlüsse von zwei Leiterplatten aufgeschoben, um die gewünschte elektrische Verbindung herbeizuführen.
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Da die Verbindung unter Verwendung eines Poco-Pins aber keinerlei Abschirmung aufweist, führt ihre Anwendung im Bereich der Hochfrequenztechnik zu Problemen. Darüber hinaus erweist es sich als nachteilig, dass eine mechanische Belastung, wie sie beispielsweise bei einer Verschiebung der verbundenen Leiterplatten gegeneinander auftritt, unmittelbar zu einer Veränderung, insbesondere einer Verformung der und Druckverteilung auf den Kontaktflächen, über die die elektrische Verbindung hergestellt wird, führt und somit potentielle Kontaktprobleme mit sich bringt.
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Diese Probleme werden mit einer ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannten Lösung beseitigt, bei der ein analog zu einem Poco-Pin aufgebauter Innenleiter zumindest abschnittsweise von einem Isolierstoffkörper umgeben angeordnet ist. Der Isolierstoffkörper ist seinerseits in einer Abschirmhülse aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einer Abschirmhülse aus Metall, angeordnet, und zwar so, dass ein elektrischer Kontakt zwischen Abschirmhülse und Innenleiter auch in den Bereichen des Innenleiters vermieden wird, die nicht unmittelbar von dem Isolierstoffkörper umgeben sind.
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Um die mechanische Stabilität der Steckverbindungen zwischen Adaptersteckverbinder und den durch den Adaptersteckverbinder elektrisch leitend miteinander verbundenen Leiterplatten oder sonstiger elektrischer Geräte oder Bauelemente zu verbessern ist es bekannt, die Abschirmhülse in ihren beiden Endbereichen, mit Schlitzen zu versehen, so dass Klemmschenkel gebildet werden. Diese Klemmschenkel werden dann auf einen die eigentlichen elektrischen Anschlüsse der zu verbindenden elektrischen Geräte oder Baugruppen umgebende, hinsichtlich seiner Außenkontur an den Querschnitt der Abschirmhülse angepassten Vorsprung aufgeschoben, um eine Klemmverbindung zu erzeugen, während in dieser Position gleichzeitig der Kontakt zwischen dem Anschlussmittel des Innenleiters und dem elektrischen Anschluss der zu verbindenden elektrischen Geräte oder Baugruppenhergestellt ist. Der Mittelbereich der Abschirmhülse wird nicht mit Schlitzen versehen, um den Zusammenhalt der Abschirmhülse zu gewährleisten.
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Problematisch an dieser aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist aber, dass der kleinste Abstand zwischen Platinen, der damit realisiert werden kann, begrenzt ist. In der Praxis hat sich gezeigt, dass unterhalb eines Platinenabstands von 8,5mm die Klemmwirkung bekannter Adapterstecker nicht mehr ausreicht, um die gewünschte mechanische Stabilität der Steckverbindung zwischen Adapterstecker und der jeweiligen Leiterplatte zu gewährleisten.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht also darin, einen kompakt ausführbaren, für Anwendungen im Bereich der Hochfrequenztechnik geeigneten Adapterstecker bereitzustellen, der eine mechanisch stabile Verbindung gewährleistet und ein System von Leiterplatten mit einem Adapterstecker bereitzustellen, bei dem mindestens zwei Leiterplatten über den Adapterstecker mechanisch stabil und zuverlässig elektrisch verbunden sind. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Adapterstecker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein System von Leiterplatten mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der erfindungsgemäße Adapterstecker weist eine Abschirmhülse, einen im Innenraum der Abschirmhülse angeordneten, elektrisch leitenden Innenleiter, der an zwei Enden jeweils ein Anschlussmittel zum Herstellen einer elektrischen Verbindung aufweist und einen Isolierstoffkörper, der so zwischen Innenleiter und Abschirmhülse angeordnet ist, dass ein elektrischer Kontakt zwischen Abschirmhülse und Innenleiter vermieden wird, auf.
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Ferner sind an beiden Enden der Abschirmhülse jeweils ein oder mehrere Schlitze angeordnet, die von dem jeweiligen Ende ausgehend in Richtung auf das jeweils andere Ende hin verlaufen so dass ein oder mehrere Klemmschenkel im jeweiligen Endabschnitt der Abschirmhülse gebildet werden. Vorsorglich wird darauf hingewiesen, dass die Länge der Schlitze selbstverständlich kürzer sein muss als die Länge der Abschirmhülse.
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Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Länge von Schlitzen, die zumindest einen der Klemmschenkel im ersten Endabschnitt der Abschirmhülse bilden und die Länge von Schlitzen, die zumindest einen der Klemmschenkel im zweiten Endabschnitt der Abschirmhülse bilden jeweils mindestens gleich der halben, vorzugsweise größer als die halbe Länge der Abschirmhülse ist. Dies kann erreicht werden, wenn zumindest jeder dieser Schlitze in Umfangsrichtung versetzt zu sämtlichen anderen Schlitzen ist. Dies führt dazu, dass es im ersten Endabschnitt der Abschirmhülse angeordnete Schlitze gibt, denen kein im zweiten Endabschnitt der Abschirmhülse angeordneter Schlitz in Erstreckungsrichtung der Abschirmhülse gegenüber liegt und dass es im zweiten Endabschnitt der Abschirmhülse angeordnete Schlitze gibt, denen kein im ersten Endabschnitt der Abschirmhülse angeordneter Schlitz entgegen der Erstreckungsrichtung der Abschirmhülse gegenüber liegt. Diese Schlitze können somit problemlos über die Mitte der Abschirmhülse hinaus verlängert werden, ohne die strukturelle Integrität der Abschirmhülse zu gefährden.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die beobachtete Reduktion der Klemmwirkung auf eine zu geringe Länge der Klemmschenkel zurückzuführen ist, der dadurch entgegengewirkt werden kann, dass die Klemmschenkel über die Mitte der Abschirmhülse, betrachtet in ihrer Erstreckungsrichtung, hinaus verlängert werden. Es ist durch die Erfinder festgestellt worden, dass für eine Vielzahl gängiger Materialien und Materialstärken von Abschirmhülsen Klemmschenkel ab einer Länge von etwa 4mm keine ausreichende Klemmwirkung mehr herbeiführen können.
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Besonders gute mechanische Stabilisierung kann dabei erzielt werden, wenn für mindestens zwei Schlitze mit einer Länge mindestens gleich der halben Länge der Abschirmhülse, die an demselben Ende der Abschirmhülse angeordnet sind, jeweils mindestens ein direkt benachbarter Schlitz mit einer Länge mindestens gleich der halben Länge der Abschirmhülse am anderen Ende der Abschirmhülse endet. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer vorgegebenen mechanischen Belastungsrichtung eine starke stabilisierende Klemmwirkung in dieser Richtung für beide Verbindungen zwischen Adapterstecker und den jeweiligen mit dem Adapterstecker verbundenen elektrischen Bauteilen erreicht wird.
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Direkt benachbart ist ein erster Schlitz zu einem zweiten Schlitz, wenn der kürzeste Weg auf der Mantelfläche der Abschirmhülse zwischen dem ersten und dem zweiten Schlitz kürzer als oder genauso lang wie der kürzeste Weg auf der Mantelfläche der Abschirmhülse zwischen dem ersten Schlitz und einem beliebigen anderen Schlitz ist oder wenn es sich um den in oder gegen die Umfangsrichtung am wenigsten versetzten Schlitz handelt.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn alle Schlitze eine Länge mindestens gleich der halben Länge der Abschirmhülse aufweisen und wenn für alle Schlitze, die an demselben Ende der Abschirmhülse angeordnet sind, jeweils alle direkt benachbarten Schlitze am anderen Ende der Abschirmhülse enden. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vielzahl von wegen ihrer Länge starken Anpressdruck erzeugenden Klemmfedern bereitzustellen, die aus einer Vielzahl unterschiedlicher Richtungen wirken.
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Wenn alternativ oder zusätzlich noch der Abstand zwischen zwei beliebigen Paaren direkt benachbarter Schlitze immer gleich gewählt ist, lässt sich eine besonders homogene Verteilung des Anklemmdrucks der Klemmfedern erreichen.
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Besonders günstig in der Herstellung ist ein Adapterstecker, bei dem die Schlitze am einen Ende der Abschirmhülse durch eine gedachte Rotation um eine Mittelachse des Innenleiters in eine Position überführbar sind, in der sie teilweise mit den nicht mitrotierten Schlitzen am anderen Ende der Abschirmhülse zusammenfallen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Adaptersteckers sieht vor, dass in der Mitte, d.h. auf halber Länge der Abschirmhülse ein senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Abschirmhülse nach außen vorstehender Ring angeordnet ist, der von zumindest einigen der Schlitze durchsetzt ist. Ein derartiger Ring dient einerseits als Greifhilfe, der das Ergreifen und Festhalten der Adapterstecker unabhängig davon, ob dies manuell oder maschinell erfolgen soll erleichtert. Ein zweiter wesentlicher Effekt dieses Rings liegt darin, dass er einer Torsion der streifenförmigen Mantelabschnitte, die im Mittelabschnitt der Abschirmhülse zwischen direkt benachbarten Schlitzen, die an unterschiedlichen Enden der Abschirmhülse enden und jeweils mindestens die halbe Länge der Abschirmhülse haben, die Abschirmhülse zusammenhalten, entgegenwirkt. Dies ist wichtig, da eine solche Torsion eine Verschlechterung der Klemmwirkung mit sich bringen kann.
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Die Verbindung des Adaptersteckers mit einem Gegenstecker, der z.B. an einer Leiterplatte angeordnet sein kann, wird wesentlich erleichtert, wenn an den Klemmschenkeln mindestens eines Endabschnitts der Abschirmhülse eine Einführhilfe angeordnet ist.
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Eine weitere Stabilisierung der Steckverbindung kann erreicht werden, wenn an den Klemmschenkeln mindestens eines Endabschnitts der Abschirmhülse eine Rastnase angeordnet ist.
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Besonders bevorzugte Adapterstecker weisen eine Länge von weniger als 8,5 mm, insbesondere unter 6,5mm, höchst bevorzugt 4,5 mm auf.
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Ein erfindungsgemäßes Leiterplattensystem umfasst mindestens zwei Leiterplatten, die jeweils eine Steckverbindung aufweisen und mindestens einen Adapterstecker zur elektrischen Verbindung dieser Steckverbindungen miteinander, wobei der Adapterstecker ein Adapterstecker nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ist. Durch die Verwendung eines derartigen Adaptersteckers wird es möglich, die Leiterplatten in einem sehr geringen Abstand voneinander anzuordnen.
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Die Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt:
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1a: Eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels des Adaptersteckers;
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1b: einen Schnitt durch den in 1a gezeigten Adapterstecker, geschnitten entlang der in 1a dargestellten Schnittlinie C-C;
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1c: eine dreidimensionale Darstellung des Adaptersteckers aus 1a, gesehen schräg von oben; und
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1d: eine dreidimensionale Darstellung des Adaptersteckers aus 1a, gesehen schräg von unten.
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Alle Figuren zeigen dasselbe Ausführungsbeispiel der Erfindung, daher werden dieselben Bezugszeichen verwendet.
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In den 1a bis 1d ist ein Adapterstecker 10 dargestellt. In der seitlichen Ansicht der 1a erkennt man eine Abschirmhülse 11, die eine Länge L aufweist und naturgemäß ein erstes Ende 12 und ein zweites Ende 13 aufweist. Wie man besonders gut in den 1c und 1d erkennt, weist die Abschirmhülse 11 in diesem Fall eine zylindrische Grundform auf, prinzipiell sind aber auch andere Formen denkbar. Die Länge der Abschirmhülse ist in ihrer Erstreckungsrichtung zu messen, sie wird also mit anderen Worten durch den durch den Adapterstecker 10 zu überbrückenden Abstand vorgegeben.
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Ferner ist in der 1a die Schnittlinie C-C dargestellt, die den in 1b dargestellten Schnitt definiert.
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In der Abschirmhülse 11 sind, wie sich insbesondere aus Zusammenschau der 1c und 1d ergibt, acht Schlitze 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 angeordnet. Die Schlitze sind in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Das bedeutet mit anderen Worten, dass in einem Zylinderkoordinatensystem, dessen Rotationsachse auf der Mittellinie der Abschirmhülse 11 liegt, die Punkte, die zu unterschiedlichen Schlitzen gehören, voneinander verschiedene Winkelkoordinaten aufweisen.
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Darüber hinaus sind die Schlitze 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 alle kürzer als die Länge L, aber länger als die halbe Länge L.
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Wie man besonders gut in 1a erkennt, ist auf halber Länge der Abschirmhülse 11, also in deren Mitte, ein senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Abschirmhülse 10 nach außen vorstehender Ring 70 angeordnet bzw. angeformt ist, der hier von allen Schlitzen 21 bis 28 durchsetzt ist.
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Für jeden der acht Schlitze 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28 gilt, dass direkt benachbarte Schlitze, die hier auch die Schlitze sind, die in Umfangsrichtung bzw. gegen Umfangsrichtung gesehen den geringsten Versatz zum jeweils betrachteten Schlitz aufweisen, an unterschiedlichen Enden 12, 13 der Abschirmhülse 11 enden. Der Abstand, insbesondere der Abstand in Umfangsrichtung, zwischen direkt benachbarten Schlitzen ist immer gleich.
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Die in Umfangsrichtung jeweils 90° versetzen Schlitze 21 bis 24 gehen vom ersten Ende 12 der Abschirmhülse 11 aus und verlaufen geradlinig in Erstreckungsrichtung der Abschirmhülse 11, also parallel zu deren nicht eingezeichneter Mittellinie, auf das zweite Ende 13 der Abschirmhülse 11 zu. Dadurch werden, wie besonders gut in 1d zu sehen ist, vier Klemmschenkel 31, 32, 33, 34 gebildet.
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Auf der dem in 1b erkennbaren Innenraum 14 der Abschirmhülse 11 zugewandten Seite tragen diese Klemmschenkel 31–34, wie man in den 1b und 1d erkennen kann, jeweils eine Rastnase 41, 42, 43, 44, mittels derer der Adapterstecker 10 mit einem nicht gezeigten Gegenstecker rastend verbunden werden kann.
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Die in Umfangsrichtung jeweils um 90° versetzen Schlitze 25 bis 28 gehen vom zweiten Ende 13 der Abschirmhülse 11 aus und verlaufen geradlinig entgegen der Erstreckungsrichtung der Abschirmhülse 11, also parallel zu deren nicht eingezeichneter Mittellinie, auf das erste Ende 12 der Abschirmhülse 11 zu. Dadurch werden, wie besonders gut in 1c zu sehen ist, vier Klemmschenkel 35, 36, 37, 38 gebildet.
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Die Klemmschenkel 35, 36, 37, 38 laufen, wie besonders deutlich aus den 1b und 1c hervorgeht, in Richtung auf das zweite Ende 13 der Abschirmhülse 11 in Anschlagflächen 45, 46, 47, 48 aus, die zusammen als Einführhilfe wirken, die das Aufstecken des Adaptersteckers 10 auf einen nicht gezeigten Gegenstecker erleichtert. An die Anschlagflächen 45, 46, 47, 48 schließt sich, wie in 1b deutlich wird, in Richtung auf das erste Ende 12 hin jeweils ein in den Innenraum 14 der Abschirmhülse 11 vorspringender Vorsprung 55, 56, 57, 58 an, der die Klemmschenkel 35, 36, 37, 38 beim Aufschieben auf den nicht gezeigten Gegenstecker spannen und dadurch die Klemmwirkung verstärken.
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Aus der Tatsache, dass sowohl die Schlitze 21 bis 24 als auch die Schlitze 25 bis 28 jeweils um 90° versetzt sind ergibt sich, dass die Schlitze 21, 22, 23, 24 am ersten Ende 12 der Abschirmhülse durch eine gedachte Rotation um 45° um eine Mittelachse des Innenleiters in eine Position überführbar sind, in der sie jeweils teilweise, insbesondere im Hinblick auf die Winkelkoordinate des oben beschriebenen Zylinderkoordinatensystems, mit jeweils einem der nicht mitrotierten Schlitze am zweiten Ende der Abschirmhülse zusammenfallen.
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Der Aufbau des Adaptersteckers 10, insbesondere im Innenraum 14 der Abschirmhülse 11, lässt sich am besten an der Schnittdarstellung der 1b erkennen. Konzentrisch zur Abschirmhülse 11 sind in deren Innenraum 14 ein elektrisch leitender Innenleiter 15 und ein Isolierstoffkörper 60 angeordnet, wobei der Isolierstoffkörper 60 so zwischen Innenleiter 15 und Abschirmhülse 11 angeordnet ist, dass ein elektrischer Kontakt zwischen Abschirmhülse 11 und Innenleiter 15 vermieden wird.
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Der elektrisch leitende Innenleiter 15 ist stabförmig ausgeführt und weist zwei Anschlussmittel 16, 17 auf, die als Buchsen zur Aufnahme eines nicht dargestellten Pins der über den Adapterstecker 10 zu verbindenden, nicht dargestellten Kontakte ausgebildet sind, die mit einem Verbindungsstück 18 miteinander elektrisch leitend verbunden sind. In dem Verbindungsstück 18 ist eine umlaufende Nut 19 vorgesehen.
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Der Isolierstoffkörper 60 umgibt einen Abschnitt des Innenleiters 15 und an diesem über einen ringförmigen Vorsprung 61 fixiert, der passgenau in die Nut 19 des Innenleiters eingreift. Die Fixierung des Isolierstoffkörpers 60 in der Abschirmhülse 11 erfolgt über einen ringförmigen Vorsprung 62, der passgenau in eine in der inneren Mantelfläche der Abschirmhülse 11 vorgesehene Ringnut 20 eingreift.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Adapterstecker
- 11
- Abschirmhülse
- 12
- erstes Ende
- 13
- zweites Ende
- 14
- Innenraum der Abschirmhülse
- 15
- Innenleiter
- 16, 17
- Anschlussmittel
- 18
- Verbindungsstück
- 19
- Nut
- 20
- Ringnut
- 21–28
- Schlitz
- 31–38
- Klemmschenkel
- 41–44
- Rastnase
- 45–48
- Anschlagfläche
- 55–58
- Vorsprung
- 60
- Isolierstoffkörper
- 61, 62
- Vorsprung
- 70
- Ring
- L
- Länge
- C-C
- Schnittlinie
