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Bezugnahme auf verwandte Anmeldung
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Dies ist eine reguläre Anmeldung aus der provisorischen Anmeldung Nr. 61/334,427, die am 13. Mai 2010 eingereicht wurde, deren Inhalte hier ausdrücklich durch Bezugnahme mit einbezogen werden.
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Hintergrund
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Einige Aspekte der offenbarten Ausführungsformen beziehen sich auf elektrische Kontakte in verschiedenen Anwendungen und noch genauer auf elektrische Kontaktanordnungen, welche eine Verbindung bzw. Schnittstelle für eine geneigte Spiralfeder in einem metallischen Gehäuse umfassen, das in einem schnellen und kosteneffizienten Prozess hergestellt wird.
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Typische elektrische Kontakte, welche eine geneigte Spiralfeder verwenden, weisen im Allgemeinen Metallgehäuse auf, welche maschinell aus Metallstäben oder Rohren hergestellt sind. Der Herstellungsprozess des Bearbeitens des Gehäuses aus einem Stab oder Rohr ist sowohl langwierig als auch kostspielig, weshalb das Endprodukt, welches typischerweise die Herstellungskosten widerspiegelt, in einer relativ teuren Einheit resultiert.
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Zusammenfassung
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine elektrische Kontaktanordnung bereit, welche aus einem gestanzten Steckerkörper hergestellt ist, der ein erstes Ende mit einem Federnutgehäuse aufweist, das über eine geneigte Spiralfeder gebildet ist, um einen Federrückhalt an einen Stift oder Stiel bereitzustellen, der in das Gehäuse eingesetzt ist. Eine Draht/Kabel-Crimpverbindungsanordnung ist an dem anderen Ende des gestanzten Steckerkörpers gebildet. Das Federnutgehäuse kann so geformt sein, dass es eine Öffnung für das Einsetzen des Stifts oder Stiels aufweist, welche entweder im Wesentlichen parallel oder senkrecht zu einer Achse ist, die an der Basis des Steckerkörpers definiert ist.
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Nach einem anderen Aspekt kann ein Kunststoffgehäuse, eine Hülse oder eine Schutzhülle über die elektrische Kontaktanordnung geformt sein, wie zum Beispiel über einen Teil oder die Gesamtheit des gestanzten Gehäuses, um eine Isolierung und einen Schutz bereitzustellen.
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Die verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Herstellungsprozesses für elektrische Kontaktanordnungen weisen verschiedene Merkmale auf, von denen nicht ein einziges alleine für ihre wünschenswerten Eigenschaften verantwortlich ist. Ohne den Umfang der vorliegenden Ausführungsformen, wie er in den nachfolgenden Ansprüchen ausgedrückt ist, zu beschränken, werden die bedeutenderen Merkmale nun kurz diskutiert werden. Nach der Betrachtung dieser Diskussion und insbesondere nach dem Lesen des Abschnitts mit dem Titel „Detaillierte Beschreibung” wird man verstehen werden, wie die Merkmale der vorliegenden Ausführungsformen Vorteile bereitstellen, welche eine reduzierte Komplexität der Herstellung und der Anordnung bei gleichzeitigen Kosteneinsparungen umfassen.
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Bei einem anderen Merkmal der vorliegenden Ausführungsform wird eine gestanzte elektrische Kontaktanordnung bereitgestellt. Die Kontaktanordnung weist einen ersten gewalzten Abschnitt auf, der an einem ersten Ende von einem ausgeschnittenen Abschnitt gebildet ist und wobei zumindest ein Teilbereich von dem ersten gewalzten Abschnitt entlang einer ersten Achse im Wesentlichen tangential zu einem äußeren Umfang von dem ersten gewalzten Abschnitt gewalzt ist und wobei der erste gewalzte Abschnitt einen offenen Abschnitt definiert und eine Nut aufweist. Die Anordnung umfasst des Weiteren einen zweiten gewalzten Abschnitt, welcher an einem zweiten Ende von dem ausgeschnittenen Abschnitt gebildet ist und wobei zumindest ein Teilbereich von dem zweiten gewalzten Abschnitt entlang der ersten Achse im Wesentlichen tangential zu einem äußeren Umfang von dem zweiten gewalzten Abschnitt gewalzt ist. Der zweite gewalzte Abschnitt ist mit dem ersten gewalzten Abschnitt über einen Brückenabschnitt gekoppelt, wobei eine geneigte Spiralfeder in der Nut gehalten bzw. fixiert ist und einen Abschnitt von der geneigten Spiralfeder aufweist, der freiliegend innerhalb des offenen Abschnitts ist.
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Bei einem besonderen Merkmal der vorliegenden Ausführungsform sind der erste gewalzte Abschnitt, der Brückenabschnitt und der zweite gewalzte Abschnitt in einer Einheit geformt. Bei anderen Ausführungsformen ist die Anordnung integral gebildet durch ein Zusammenschweißen von mehreren unterschiedlichen Teilen.
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Die Anordnung kann einen Spalt umfassen, welcher den ersten gewalzten Abschnitt abtrennt und zumindest einen Teilbereich der Feder freilegt, die in der Nut gehalten ist. Die Feder kann eine axiale geneigte Spiralfeder sein. Bei anderen Ausführungsformen ist die Feder eine radiale geneigte Spiralfeder.
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Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Nut eine Nut mit einem V-förmigen Boden sein. Alternativ kann die Nut zwei Seitenwände und eine Bodenwand aufweisen, welche zwischen den beiden Seitenwänden angeordnet ist. Die Seitenwände können parallel zueinander sein oder in einem Winkel zueinander vorgesehen sein. Die Bodenwand kann flach sein, d. h. rechtwinklig zu einer von den Seitenwänden, oder geneigt, d. h. angewinkelt im Verhältnis zu einer Achse, welche durch den offenen Abschnitt definiert wird.
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So wie der erste gewalzte Abschnitt kann der zweite gewalzte Abschnitt einen Spalt umfassen.
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Bei noch einem anderen Merkmal der vorliegenden Ausführungsform wird eine gestanzte elektrische Kontaktanordnung bereitgestellt. Die Anordnung weist ein Federnutgehäuse auf, das an einem ersten Ende eines ausgeschnittenen Abschnitts gebildet ist, welches einen kreisförmigen Körperabschnitt aufweist, der einen offenen Abschnitt definiert. Eine Nut ist durch ein Biegen eines Teilbereichs von dem kreisförmigen Körperabschnitt entlang zumindest einem Liniensegment gebildet, das zwei Punkte auf einer Kurve auf dem Umfang des kreisförmigen Abschnitts verbindet. Eine Crimpverbindungsanordnung für ein Fixieren eines Kabels oder Drahts ist an einem zweiten Ende von dem ausgeschnittenen Abschnitt gebildet und ist mit dem Federnutgehäuse über einen Brückenabschnitt gekoppelt. Eine geneigte Spiralfeder ist in der Nut gehalten bzw. fixiert und weist einen Abschnitt der geneigten Spiralfeder auf, der freiliegend in dem offenen Abschnitt ist.
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Bei einem Beispiel weist der kreisförmige Körperabschnitt einen oder mehrere gestanzte Abschnitte auf, um ein Biegen zumindest entlang von zwei Liniensegmenten zu ermöglichen.
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Der offene Abschnitt kann eine Achse definieren, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Achse ist, die durch den Brückenabschnitt definiert wird.
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Die Nut kann zumindest zwei verschiedene Nutkonfigurationen aufweisen, welche entlang dem ersten Ende gebildet sind. Zum Beispiel kann ein Nutabschnitt eine V-förmige Konfiguration aufweisen, während der andere Abschnitt der Nut eine gerade Wand mit einer einzigen geneigten Wand aufweisen kann, so ähnlich wie eine modifizierte V-Form, wobei eine der Wände im Allgemeinen gerade ist, d. h. nicht abgeschrägt.
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Ein Spalt kann an dem zweiten Ende mit umfasst sein, welcher eine Linie definiert, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Achse ist, die durch den offenen Abschnitt definiert ist.
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Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verfahren zur Herstellung einer gestanzten elektrischen Kontaktanordnung. Das Verfahren umfasst die Schritte eines Stanzens eines Zuschnitts zum Erzeugen einer vorgeformten Form, eines Formens eines ersten gewalzten Abschnitts an einem ersten Ende von der vorgeformten Form durch ein Walzen von zumindest einem Teilbereich der vorgeformten Form, wobei der erste gewalzte Abschnitt einen offenen Abschnitt und eine Nut definiert, und eines Formens eines zweiten gewalzten Abschnitts an einem zweiten Ende von der vorgeformten Form durch ein Walzen von zumindest einem Teilbereich des zweiten gewalzten Abschnitts, wobei der zweite gewalzte Abschnitt mit dem ersten gewalzten Abschnitt über einen Brückenabschnitt gekoppelt ist. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Fixieren einer geneigten Spiralfeder in der Nut, derart, dass zumindest ein Teilbereich von der geneigten Spiralfeder in dem offenen Abschnitt freiliegend ist. Bei einem Beispiel wird der erste gewalzte Abschnitt entlang einer äußeren Achse gewalzt, und der zweite Abschnitt wird entlang der gleichen äußeren Achse gewalzt.
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Das Verfahren kann des Weiteren ein Platzieren eines Kabels an dem zweiten Ende vor dem Formen des zweiten gewalzten Abschnitts umfassen.
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Der erste gewalzte Abschnitt kann zumindest einen gestanzten Abschnitt umfassen, um das Falten an zumindest zwei benachbarten Abschnitten von dem ersten gewalzten Abschnitt zu ermöglichen.
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Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen kann die Feder aus einem Mehrfachmetalldraht hergestellt sein. Der Draht kann einen hoch leitfähigen inneren Kern mit einer weniger leitfähigen, jedoch mit einer höheren Zugfestigkeit versehenen äußeren Schicht umfassen. Der Draht kann zum Beispiel einen inneren Kern aus Kupfer oder einer Kupferlegierung mit einer äußeren Schicht aus Edelstahl umfassen. Alternativ kann die Metallurgie umgekehrt sein, wobei das leitfähigere Material auf der Außenseite ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden elektrischen Kontaktanordnung werden im Detail mit einem Schwerpunkt auf einer Hervorhebung der vorteilhaften Merkmale diskutiert werden. Diese Ausführungsformen schildern die neuartige und nicht naheliegende elektrische Kontaktanordnung, welche in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist, welche lediglich zu Zwecken der Illustrierung gedacht sind. Diese Zeichnungen umfassen die nachfolgenden Figuren, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile angeben:
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1a zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer elektrischen Kontaktanordnung mit einer geneigten Spiralfeder und einem metallischen Gehäuse für das Verbinden in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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1b zeigt eine vereinfachte Ansicht von oben des metallischen Gehäuses, das in der 1a gezeigt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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1c zeigt vereinfachte Schnitte der Querschnittsansichten AA, BB und CC von der elektrischen Kontaktanordnung der 1b in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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2a, 2b und 2c sind vereinfachte Ansichten eines Herstellungsprozesses für die elektrische Kontaktanordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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2d ist eine vereinfachte Querschnittsansicht der elektrischen Kontaktanordnung mit einem Passstift, der in einer Richtung relativ zu der Basis von dem metallischen Gehäuse eingesetzt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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3a und 3b sind vereinfachte Querschnittsansichten einer elektrischen Kontaktanordnung mit einer geneigten Spiralfeder und einem metallischen Gehäuse für die Verbindung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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4a, 4b und 4c sind vereinfachte Ansichten eines Herstellungsprozesses für die elektrische Kontaktanordnung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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4d ist eine vereinfachte Querschnittsansicht der elektrischen Kontaktanordnung mit einem Passstift, der in das Metallgehäuse eingesetzt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform;
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5a, 5b, 5c und 5d sind vereinfachte Ansichten von verschiedenen Nutformen für die Verwendung mit dem Federnutgehäuse in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform; und
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6 ist eine vereinfachte Darstellung einer elektrischen Kontaktanordnung, welche ein Kunststoffgehäuse umfasst, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung
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Die nachfolgende detaillierte Beschreibung beschreibt die vorliegenden Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die Zeichnungen. In den Zeichnungen beziehen sich die Bezugszeichen auf Elemente der vorliegenden Ausführungsformen. Diese Bezugszeichen werden unten in Verbindung mit der Diskussion der entsprechenden Merkmale in den Zeichnungen wiedergegeben.
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Die Herstellung mit Metallstanzen ist der Prozess für das Erzeugen von metallischen Teilen durch ein Anlegen eines relativ hohen Drucks an ein Zuschnittteil aus Metall und ein Pressen des Zuschnitts in eine gewünschte Form, üblicherweise von der Schneidemaschine, welche verwendet wird, um gegen das Zuschnittteil zu pressen. Die Stanzmaschine enthält eine speziell hergestellte Form oder Werkzeug, welches dem gestanzten Teil die Form gibt. Der Herstellungsprozess des metallischen Stanzens ist zu einer hohen Herstellungsproduktion fähig. Obwohl die üblichen Stanzgeschwindigkeiten variieren, sind viele Stanzhersteller mit hoher Produktion fähig zu 30 bis 80 Stanzhüben pro Minute. Aufgrund des extrem schnellen Herstellungsprozesses für jedes Teil können die Kosten pro Teil beträchtlich reduziert werden, abhängig von der Komplexität des Teils.
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Die 1a zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht einer elektrischen Kontaktanordnung 100, welche eine geneigte Spiralfeder 102 aufweist, die in einem Steckerkörper 104 aufgenommen ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. Die geneigte Spiralfeder 102 kann eine gekrümmte Form aufweisen, wie zum Beispiel eine in sich geschlossene ringförmige Form, die durch ein Verbinden der gegenüberliegenden Enden der geneigten Spiralfeder 102 gegeben ist. Die geneigte Spiralfeder 102 kann radial, axial oder in einem Umkehrwinkel angeordnet sein. Die geneigte Spiralfeder 102 kann aus jeder Metalllegierung oder jedem im Stand der Technik bekannten leitenden Material hergestellt sein und kann aus einem Bimetall-Federdraht oder einem mehrfachmetallischen Federdraht hergestellt sein. Die Feder kann zum Beispiel aus einem Mehrfachmetall sein, wie es zum Beispiel in der parallelen anhängenden Anmeldung mit der Seriennummer 12/767,421 mit dem Titel „Mehrschichtige, geneigte Spiralfedern und zugehörige Verfahren”, angemeldet am 26. April 2010, offenbart ist, deren Inhalte hier ausdrücklich durch Bezugnahme mit einbezogen sind.
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Wie es unten im Detail beschrieben ist, kann der Steckerkörper 104 ein metallischer gestanzter Körper sein, welcher aus einem leitenden Metall, wie zum Beispiel Kupfer, Aluminium, Stahl und Kombinationen und Legierungen davon, hergestellt ist, oder der Steckerkörper 104 kann mit Metall überzogen sein. Unter Bezugnahme auf die 1b umfasst der Steckerkörper 104 eine Kabel/Draht-Crimpverbindungsanordnung 106, welche an einem ersten Ende 105 gebildet ist, ein Federnutgehäuse 108, das an einem zweiten Ende 109 gebildet ist, und einen dazwischenliegenden Abschnitt oder Brückenabschnitt 107, der dazwischen gebildet ist. Nach dem Walzen des ersten Endes 105 verbleibt ein Spalt oder Schlitz 90, welcher zwei Kanten aufweist, die durch das gestanzte Material, welches bei dem Walzprozess verwendet wird, definiert sind.
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Das Federnutgehäuse 108 weist eine Größe auf und ist geformt und sonstwie konfiguriert, um die geneigte Spiralfeder 102 (1a) zu halten bzw. zu fixieren. Der Brückenabschnitt 107 verbindet die Draht-Crimpverbindungsanordnung 106 mit dem Federnutgehäuse 108. Die 1c zeigt einen Ausschnitt von Querschnitten von der Crimpverbindungsanordnung 106 (Schnitt AA), dem Brückenabschnitt 107 (Schnitt BB) und dem Federnutgehäuse 108, welches die geneigte Spiralfeder 102 aufweist, die darin angeordnet ist (Schnitt CC), in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform.
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Nun wieder bezugnehmend auf die 1a umfasst bei einer Ausführungsform das Fedemutgehäuse 108 eine Nut oder einen Kanal 110, der darin gebildet ist. Die Nut 110 weist eine Form und eine Größe auf, um die geneigte Spiralfeder 102 aufzunehmen und zumindest einen Abschnitt von der Feder zu fixieren. Bei einer Ausführungsform hält die Nut 110 die geneigte Spiralfeder 102 derart, dass die Nut 110 mindestens den äußeren Abschnitt von der geneigten Spiralfeder 102 fixiert, wobei somit der andere Teilbereich der geneigten Spiralfeder freigelegt ist, um es der Feder zu erlauben, einen Stift oder Stiel aufzunehmen, welcher mit der elektrischen Kontaktanordnung 100 gekoppelt ist. Bei einem Beispiel nimmt die Nut in etwa die Hälfte von dem äußeren Teilbereich der Feder ein und erlaubt es dem anderen Teilbereich der äußeren Feder, freiliegend zu sein. Die Nut 110 kann eine einfache Nut sein, welche eine flache Bodenwand und zwei Seitenwände aufweist, die im Wesentlichen orthogonal zu der Bodenwand sind. Bei anderen Ausführungsformen ist die Bodenwand in einem Winkel relativ zu den Seitenwänden geformt, um die Feder dazu zu bringen, in der Nut an einem bestimmten gewünschten Ablenkungswinkel zu sitzen.
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Bei einer Ausführungsform, wie sie in der 2a gezeigt ist, kann zum Bilden der elektrischen Kontaktanordnung 100 ein Teil von einem Blechmetall 200 gestanzt sein, um zumindest einen bis zu einer Mehrzahl von einzigartig geformten Zuschnitten 202 zu erzeugen. Der Stanzvorgang erzeugt Zuschnitte in einer vorgeformten Form 204, die geeignet ist für das Bilden der Kontaktanordnung 100 als eine einheitliche Struktur. Bei anderen Ausführungsformen können mehrfache Stanzschritte verwendet werden, um spezifische ausgeschnittene Abschnitte zu stanzen oder Knicklinien zu erzeugen, nachdem eine grobe Konfiguration aus einem ersten Stanzschritt gestanzt ist. Zum Beispiel wird, wie es in der 2b gezeigt ist, die vorgeformte Form 204 des Blechmetalls in eine T-Form gestanzt, welche eine erste Reihe von Armen 215 und eine zweite Reihe von Armen 217 umfasst, die im Wesentlichen symmetrisch um eine Achse 218 gebildet sind. Die Achse 218 ist entlang einer Mittellinie von der Basis des Steckerkörpers definiert. Die vorgeformte Form 204 kann auch eine vorherbestimmte Reihe von ausgeschnittenen Abschnitten und Knicklinien umfassen, wie zum Beispiel ausgeschnittene Abschnitte 208 und Knicklinien 210, welche in der 2b gezeigt sind. Die erste Reihe von Armen 215, die zweite Reihe von Armen 217, die ausgeschnittenen Abschnitte 208 und die Knicklinien 210 können in der Anzahl, Größe und Anordnung abhängig von der Anwendung und der gewünschten endgültigen Form der Anordnung 100 variieren. Bei einer Ausführungsform sind die ausgeschnittenen Abschnitte 208 und die Knicklinien 210 angeordnet, um das Knicken oder Biegen von zumindest einem Teilbereich von der vorgeformten Form 204 zu erlauben, welcher Seitenwände 219 (2c) der Nut 110 bildet. Wenn es der Zusammenhang nicht anders angibt, sind das Knicken, das Biegen und/oder das Walzen im Zusammenhang mit dem Formen eines ausgeschnittenen Zuschnitts von der vorliegenden Ausführungsform zum Bilden eines verfeinerten oder modifizierten ausgeschnittenen Abschnitts oder Zuschnitts dazu gedacht, das gleiche zu bedeuten. Bei anderen Ausführungsformen werden verschiedene separat geformte Zuschnitte ausgestanzt, gewalzt und miteinander verschweißt, um eine vollständige Steckeranordnung zu bilden. Die Anzahl von separat gebildeten Zuschnitten pro Vorrichtung ist vorzugsweise reduziert, um die Anzahl von Verschweißungen zu minimieren. Noch weiter bevorzugt wird der Zuschnitt in einer Einheit bzw. einstückig gebildet, so dass die Anordnung kein Schweißen erfordert.
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Wie es in der 2c gezeigt ist, kann, nachdem die Seitenwände 219 erzeugt sind, die vorgeformte Form 204 derart gewalzt werden, dass das Walzen der vorgeformten Form die zweite Reihe von Armen 217 walzt zum Erzeugen eines im Wesentlichen zylindrischen Abschnitts (Schnitt AA, 1c), welcher die Crimpverbindungsanordnung 106 bildet. Die zweite Reihe von Armen 217 wird entlang der Achse 218 gewalzt, derart, dass die Achse 218 im Wesentlichen tangential zu dem äußeren Umfang des zylindrischen Abschnitts von der Crimpverbindungsanordnung 106 liegt. Die Achse 218 kann auch im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse 221 von der Crimpverbindungsanordnung sein. Die Crimpverbindungsanordnung 106, welche durch den Walzvorgang geformt wird, umfasst den zumindest einen vercrimpbaren zylindrischen Abschnitt, welcher einen ersten Durchmesser aufweist, welcher den Eingriff zwischen dem Steckerkörper 104 und zumindest einem Draht, Kabel oder mehreren Litzen von Drähten oder Kabeln erlaubt.
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Das Walzen der vorgeformten Form 204 walzt ebenso die erste Reihe von Armen 215 in einen im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt (Schnitt CC, 1c), welcher einen zweiten Durchmesser aufweist, der größer ist als der erste Durchmesser von der Crimpverbindungsanordnung 106. Die beiden gewalzten Abschnitte können auch als zwei gewalzte Abschnitte von verschiedenen Durchmessern betrachtet werden, die entlang der gleichen allgemeinen Ausrichtung angeordnet sind. Der größere zylindrische Abschnitt bildet das Federnutgehäuse 108, während der im Vergleich dazu kleinere Abschnitt den Draht-Crimpverbindungsabschnitt bildet. Die erste Reihe von Armen 215 wird entlang der Achse 218 derart gewalzt, dass die Achse 218 im Wesentlichen tangential zu dem äußeren Umfang und im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse 223 (2c und 2d) von einem offenen Abschnitt von dem zylindrischen Abschnitt des Federnutgehäuses 108 liegt. Wenn sie gewalzt sind, erzeugen die Seitenwände 219 (2c), welche an der ersten Reihe von Armen 215 von der vorgeformten Form 204 geformt sind, die Nut 110. In dieser Position kann die Nut 110 für das Aufnehmen der geneigten Spiralfeder 102 benutzt werden, um sicherzustellen, dass die geneigte Spiralfeder 102 innerhalb des Gehäuses fixiert bzw. gehalten werden kann. Bei einer Ausführungsform kann zumindest ein Teilbereich der geneigten Spiralfeder 102 zwischen den Seitenwänden 219 und innerhalb der Nut 110 positioniert werden, bevor und während die vorgeformte Form 204 in die letztendliche Position gewalzt wird. Jedoch ist die Feder vorzugsweise im Inneren der Nut nachfolgend auf den Walzschritt zum Bilden des Gehäuses positioniert.
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Wie es in der 2c gezeigt ist, erzeugt das Walzen der ersten Reihe von Armen 215 auch einen offenen Abschnitt 212, der durch das Federnutgehäuse 108 definiert ist. Der offene Abschnitt 212 ist als ein Buchsenanschluss für den Eingriff eines Steckerstifts oder Steckerstiels 214 (2d) ausgebildet. Wie es in der 2c gezeigt ist, ist die Nut 110 für das Aufnehmen der geneigten Spiralfeder 102 um den offenen Abschnitt 212 herum angeordnet. In dieser Position wird zumindest ein Teilbereich der geneigten Spiralfeder 102 innerhalb des offenen Abschnitts 212 freigelegt und stellt somit die elektrische Kommunikation zwischen dem Steckerstift 214 und dem Buchsenanschluss her. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst der Stift oder Stiel 214 eine Nut (nicht gezeigt) zum Aufnehmen von einem Teil der Feder.
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Zusammenfassend umfasst die gestanzte elektrische Kontaktanordnung 100 einen ersten gewalzten Abschnitt oder das Federnutgehäuse 108, das an einem ersten Ende von dem Steckerkörper 104 durch ein Walzen von zumindest einem Teilbereich der Anordnung entlang der Achse 218 geformt ist, welche entlang der Basis von dem Steckerkörper 104 definiert ist. Der erste gewalzte Abschnitt weist einen ersten Durchmesser auf. Nachdem er gewalzt ist, ist die Achse 218 im Wesentlichen tangential zu einem äußeren Umfang von dem ersten gewalzten Abschnitt. Der erste gewalzte Abschnitt definiert den offenen Abschnitt 212 und umfasst auch die Nut 110. Der zweite gewalzte Abschnitt oder Crimpverbindungsanordnung 106 ist an dem zweiten Ende der Anordnung durch ein Walzen von zumindest einem Teilbereich der Anordnung entlang der gleichen Achse 218 wie der erste gewalzte Abschnitt geformt. Die Achse 218 ist somit auch im Wesentlichen tangential zu einem äußeren Umfang von dem zweiten gewalzten Abschnitt. Der zweite gewalzte Abschnitt weist einen zweiten Durchmesser auf, der geringer ist als der erste Durchmesser. Der zweite gewalzte Abschnitt ist mit dem ersten gewalzten Abschnitt über den Brückenabschnitt 107 gekoppelt. Die geneigte Spiralfeder 102 wird in der Nut 100 derart fixiert, dass mindestens ein Teilbereich der geneigten Spiralfeder 102 in der Nut 110 fixiert ist und mindestens ein anderer Teilbereich der geneigten Spiralfeder 102 innerhalb des offenen Abschnitts freigelegt ist.
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In vorteilhafter Weise kann, da sowohl die erste Reihe von Armen 215 als auch die zweite Reihe von Armen 217 entlang der gleichen Achse 218 gewalzt werden, das Walzen der vorgeformten Form 204 simultan sowohl die Crimpverbindungsanordnung 106 als auch das Federnutgehäuse 108 erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen können die Crimpverbindungsanordnung 106 und das Federnutgehäuse 108 separat erzeugt werden, wie zum Beispiel in sequentiellen Schritten gewalzt oder wenn sie separat geformt werden und anschließend miteinander verschweißt werden. Einige elektrische Kontaktanordnungen werden durch Biegen, Knicken oder Walzen von Abschnitten der Anordnung um mehrere Achsen herum hergestellt, um den Steckerkörper zu erzeugen. Jedoch vereinfacht das Erzeugen der Crimpverbindungsanordnung 106 und des Federnutgehäuses 108 durch ein Walzen der vorgeformten Form 204 entlang der gleichen Achse 218, wie es oben beschrieben ist, den Herstellungsvorgang durch ein Reduzieren der Menge an Handhabungen der vorgeformten Form 204, die erforderlich sind.
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Geringe Toleranzen zwischen dem Eingriff der geneigten Spiralfeder 102 und dem Steckerstift 214 können durch ein Einstellen des Durchmessers von dem offenen Abschnitt 212 aufgenommen werden durch entweder ein Strecken oder ein Komprimieren des Federnutgehäuses 108, um die Größe des Spalts 115 (1c) zu erhöhen oder zu verringern. Ansonsten kann der offene Abschnitt 212 des Federnutgehäuses 108 in jedem gewünschten Durchmesser bemessen und geformt sein durch ein Variieren der Größe und Form von der ersten Reihe von Armen 215 der vorgeformten Form 204 vor dem Walzen. Zusätzlich weist die geneigte Spiralfeder einen Betriebsbereich auf, welcher als eine im Allgemeinen konstante Kraft über den Bereich der Auslenkung bekannt ist. Als solches kann das gewalzte Gehäuse mit akzeptierbarer Toleranz geformt werden und muss nicht speziell für einen Stift vorgesehen sein. Aufgrund des Betriebsbereichs der geneigten Spiralfeder kann tatsächlich das gleiche gewalzte Gehäuse für einen Bereich von Stiften verwendet werden, welche eine Variation in den Durchmessern des Stiftes haben.
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Die 2d zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht der elektrischen Kontaktanordnung 100 für eine In-Reihe-Verbindung mit dem Passstift bzw. passenden Stift 214, der in den offenen Abschnitt 212 eingesetzt ist, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform. So wie es hier verwendet wird, bedeutet In-Reihe-Verbindung Merkmale der elektrischen Kontaktanordnung 100, welche es erlauben, den Stift 214 mit seiner zentralen Achse parallel, obgleich versetzt, von der Achse 218 aufzunehmen, die entlang der Basis von dem Steckerkörper definiert ist. Die elektrische Kontaktanordnung 100 ist jedoch geeignet für andere Konfigurationen zum Aufnehmen des Stifts 214, und der Begriff wird verwendet, um ihn lediglich durch die Benennung oder Bezugnahme von anderen Kontaktanordnungen, welche hier diskutiert werden, zu unterscheiden. Wie es gezeigt ist, kann ein Draht oder Kabel 216 in der Crimpverbindungsanordnung 106 gecrimpt sein, um eine elektrische Verbindung mit dem Steckerstift 214 über den Steckerkörper 104 und die geneigte Spiralfeder 102 zu vervollständigen.
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Die 3a und 3b zeigen vereinfachte Querschnittsansichten einer elektrischen Kontaktanordnung 300 mit einer geneigten Spiralfeder 102 und einem metallischen Steckerkörper 302, der für das Erzeugen einer rechtwinkligen Verbindung (nicht in Reihe) mit einem Stift oder Stiel verwendet werden kann, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform. So wie hier verwendet, bedeutet rechtwinklige bzw. senkrechte Verbindung, dass die elektrische Kontaktanordnung 300 geeignet ist zum Aufnehmen eines Stiftes, welcher seine Mittelachse rechtwinklig zu der Achse 218 von dem Steckerkörper 302 aufweist (vgl. 4d). Jedoch dient der Begriff lediglich zum Unterscheiden der momentanen Ausführungsform von anderen Ausführungsformen, welche hier woanders diskutiert sind, und die Richtung des Einführens oder Koppelns mit einem Passstift kann variieren, d. h. sie ist nicht auf eine rechtwinklige Verbindung beschränkt. Bei dieser Ausführungsform umfasst der metallische Steckerkörper 302 die Crimpverbindungsanordnung 106, den Brückenabschnitt 107 und ein Federnutgehäuse 304, welches einen offenen Abschnitt 306 definiert, welcher eine zentrale Achse 308 senkrecht zu der Achse 218 von der Basis von dem Gehäuse 302 aufweist. Der offene Abschnitt 306 ist ausgestaltet als ein Buchsenanschluss für den Eingriff eines Steckerstifts oder Steckerstiels (4d).
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Wie es in der 3b gezeigt ist, ist eine Nut 310 für ein Aufnehmen der geneigten Spiralfeder 102 gebildet und um einen äußeren Umfang von dem Federnutgehäuse 304 herum positioniert. Die Nut 310 ist geformt und bemessen, um die geneigte Spiralfeder 102 aufzunehmen. Die Nut 310 kann verschiedene Querschnittskonfigurationen aufweisen, die entlang verschiedener Teile der Anordnung gebildet sind. Wie es gezeigt ist, ist die rechte Seite der Nut im Allgemeinen von einer V-Form, während die linke Seite der Nut im Allgemeinen gerade ist mit einer einzigen geneigten Wand.
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Bei einer Ausführungsform fixiert die Nut 310 die geneigte Spiralfeder 102 derart, dass die Nut 310 zumindest einen äußeren Teilbereich von der geneigten Spiralfeder 102 fixiert. Somit ist der andere Teilbereich der Feder innerhalb des offenen Abschnitts 306 freigelegt, um es der Feder zu erlauben, den Stift oder den Stiel aufzunehmen, welcher mit der elektrischen Kontaktanordnung 300 gekoppelt ist. Die Feder ist ausgestaltet, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Stift und dem Buchsenanschluss bereitzustellen. Bei anderen Ausführungsformen ergreift die Nut mehr oder weniger als die Hälfte von der Feder, so dass der verbleibende Teil der Feder zum Aufnehmen des Stiftes freiliegend ist. Die Anordnung 300 kann in einer haltenden Anwendung verwendet werden, wie in der 4d gezeigt, oder in einer arretierten oder verriegelten Anwendung durch Einbauen einer Nut um die äußere Oberfläche des Stiftes herum. Die Stiftnut kann zwei Seitenwände und eine Bodenwand umfassen, welche dazwischen angeordnet ist. Die beiden Seitenwände können im Allgemeinen parallel zueinander oder in einem Winkel zueinander vorgesehen sein. Die Bodenwand kann im Allgemeinen rechtwinklig zu beiden Seitenwänden oder zu lediglich einer Seitenwand sein. Die Stiftnut kann strukturiert sein, um ein Verriegeln zu ermöglichen, wenn der Stift in eine Richtung bewegt wird, und ein Entriegeln, wenn der Stift in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird.
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Bei einer Ausführungsform, wie sie in der 4a gezeigt ist, wird zum Bilden der elektrischen Kontaktanordnung 300 ein Stück Metallblech 400 gestanzt zum Erzeugen von zumindest einer Vielzahl von Zuschnitten 402. Die Zuschnitte 402 können eine vorgeformte Form 404 umfassen, die geeignet ist zum Bilden der Kontaktanordnung 300 (3a). Bei einem Beispiel, wie es in der 4b gezeigt ist, ist die vorgeformte Form 404 des Metallblechs gestanzt, um eine zweite Reihe von Armen 217 zu umfassen. Die Arme 217 sind symmetrisch um die Achse 218 gebildet und sind mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Abschnitt 412 über den Brückenabschnitt 107 gekoppelt. Der kreisförmige Abschnitt 412 umfasst einen offenen Abschnitt 306 oder einen Ausschnitt, der durch ein Lochen, ein Schneiden oder ein Stanzen eines Abschnitts von dem kreisförmigen Abschnitt 412 gebildet ist.
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Wie es in der 4c gezeigt ist, wird ein Teilbereich von der vorgeformten Form 404, welcher die zweite Reihe von Armen 217 umfasst, gewalzt, um den zumindest einen vercrimpbaren zylindrischen Abschnitt zu erzeugen (Schnitt AA, 1c). Der vercrimpbare Abschnitt bildet eine Crimpverbindungsanordnung 106 und ist bereitgestellt für einen Eingriff zwischen dem Federnutgehäuse 304 und zumindest einem Draht oder Kabel oder einer Mehrzahl von Litzen oder Drähten.
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Der kreisförmige Abschnitt 412 der vorgeformten Form 404 kann Knicklinien aufweisen, wie zum Beispiel die Knicklinien 408 an vorherbestimmten Stellen. Die Knicklinien 408 ermöglichen das Knicken, Biegen oder Walzen von zumindest einem Teilbereich von dem kreisförmigen Abschnitt 412 von der vorgeformten Form 404, um Seitenwände 410 der Nut 310 zu bilden. Die Seitenwände 410 nehmen zumindest einen Teilbereich von der geneigten Spiralfeder 102 ein. Knicklinien können hinzugefügt werden unter Verwendung von herkömmlichen Mitteln, wie zum Beispiel dem Pressen gegen die Zuschnitte zum Erzeugen von Rillen. Das Werkzeug für das Schneiden bzw. Stanzen des Zuschnitts 402 kann auch mit Kanten nahe zu den Schneidkanten ausgestattet sein, um abgeschwächte oder verformte Bereiche für ein Knicken des Zuschnitts in eine gewünschte fertige Form hervorzurufen.
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Bei einer Ausführungsform können die Knicklinien 408 eine Mehrzahl von Sehnen (engl.: chords) enthalten, welche gerade Liniensegmente sind, die zwei Punkte auf einer Kurve oder einem Bogen auf dem Umfang des kreisförmigen Abschnitts 412 verbinden. Bei anderen Ausführungsformen wird lediglich eine einzige Sehne eingebaut. Die Teilbereiche des kreisförmigen Abschnitts 412 außerhalb von den Sehnenknicklinien 408 können gewalzt, gebogen oder geknickt sein entlang den Knicklinien 408 in Richtung zu dem offenen Abschnitt 306. Somit kann es zumindest eine bis zu einer Mehrzahl von Seitenwänden 410 geben, die entlang der zumindest einen bis zu einer Mehrzahl von Sehnen erzeugt sind für das Einnehmen und Fixieren der geneigten Spiralfeder 102. Bei einer Ausführungsform kann die geneigte Spiralfeder 102 auf der vorgeformten Form 404 positioniert sein, während die vorgeformte Form 404 gewalzt wird und in die endgültige Position geknickt wird. Weiter vorzugsweise ist die Feder in der Nut von dem Gehäuse angeordnet, nachdem die Knicke und Wände geknickt worden sind.
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Wiederum bezugnehmend auf die 3a kann bei einer Ausführungsform ein Bereich 411 des Federnutgehäuses 304, welcher mit dem Brückenabschnitt 107 des Steckerkörpers 302 zusammenkommt und ihn koppelt, frei von jedweder Seitenwand 410 sein. Die Feder würde somit freiliegend sein, d. h. sie würde keinerlei Seitenwand an oder nahe an dem Bereich 411 aufweisen. Die Seitenwand 410 kann an dem Bereich 411 weggelassen werden aufgrund der Verbindung zwischen dem Federnutgehäuse 304 und dem Brückenabschnitt 107. Bei einer Ausführungsform kann ein Anhängsel 418 durch Stanzen durch einen Abschnitt von dem Brückenabschnitt 107 geformt sein, und es wird geknickt, um eine alleinstehende Seitenwand an der Brücke zu bilden, welche einen Abschnitt von dem Federnutgehäuse 304 bildet. Das Anhängsel 418 kann angehoben sein und verwendet werden zum Fixieren eines Abschnitts von der geneigten Spiralfeder 102 in dem Bereich 411 von der Brücke, im Wesentlichen zum Bereitstellen einer Seitenwand für die Nut 310 an dem Brückenabschnitt.
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Die 4d zeigt eine vereinfachte Querschnittsansicht der elektrischen Kontaktanordnung 300 mit einem Passstift 416, der in den offenen Abschnitt 306 in einer rechtwinkligen Richtung relativ zu der Achse 218 von der Basis von dem Steckerkörper 302 des elektrischen Kantaktanordnungsgehäuses 300 eingeführt ist. Dies erzeugt eine rechtwinklige Verbindung in Übereinstimmung mit der Ausführungsform. Wie es gezeigt ist, kann ein Draht oder Kabel 420 in der Crimpverbindungsanordnung 106 vercrimpt sein, um eine elektrische Verbindung mit einem Steckerstift 416 zu vervollständigen, über den Steckerkörper 302 und die geneigte Spiralfeder 102. Der Stift kann ein Anschluss oder ein Knotenpunkt, wie zum Beispiel ein Stift an einem Batterieanschluss, sein.
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Zusammenfassend umfasst die gestanzte elektrische Kontaktanordnung 300 ein Federnutgehäuse 304, das an einem ersten Ende von der Anordnung gebildet ist, welches einen kreisförmigen Abschnitt 412 aufweist, der einen offenen Abschnitt 306 definiert, und mindestens einen Teilbereich von einer Nut 310, der durch Biegen, Walzen oder Knicken eines Teilbereichs von dem kreisförmigen Abschnitt 412 entlang zumindest einem Liniensegment gebildet ist, das zwei Punkte auf einer Kurve auf dem Umfang von dem kreisförmigen Abschnitt verbindet. Die Crimpverbindungsanordnung 106 ist an einem zweiten Ende von der Anordnung 300 gebildet und mit dem Federnutgehäuse 304 über den Brückenabschnitt 107 gekoppelt. Die geneigte Spiralfeder 102 ist in der Nut 310 derart fixiert, dass zumindest ein Teilbereich von der geneigten Spiralfeder 102 in der Nut fixiert ist und mindestens ein anderer Teilbereich der geneigten Spiralfeder 102 innerhalb des offenen Abschnitts 306 freiliegend ist.
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Es sollte verstanden werden, dass, obwohl sie in den oben gezeigten Ausführungsformen entweder eine In-Reihe- oder eine rechtwinklige Verbindungsfähigkeit hat, die elektrischen Kontaktanordnungen ebenso geformt sein können, um versetzte Verbindungen zu haben. Die Fähigkeit zu einer versetzten Verbindung umfasst eine Verbindungsfähigkeit, welche zwischen der rechtwinkligen und der parallelen Verbindungsfähigkeit liegt durch ein Einbauen von weiteren Knicklinien, Versatzlinien etc.
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Zusätzlich können die elektrischen Kontaktanordnungen, welche oben beschrieben sind, mehrfache Federnutgehäuse zum Aufnehmen von mehrfachen geneigten Spiralfedern aufweisen. Solch eine Ausführungsform kann aufgebaut sein, um mehrfache Stifte in einer Multistift-Steckeranwendung aufzunehmen.
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Die 5a, 5b, 5c und 5d sind vereinfachte Ansichten von verschiedenen Nutformen, welche in den Federnutgehäusen enthalten sein können. Die 5a, 5b und 5c stellen eine Nut mit flachem Boden, eine Nut mit einem V-förmigen Boden und eine Nut mit einem U-förmigen Boden jeweils dar. Bei einer Ausführungsform können die flache Nut, die Nut mit einem V-förmigen Boden und die Nut mit einem U-förmigen Boden verwendet werden für ein Halten einer radialen geneigten Spiralfeder. Die 5d steht eine Nut mit einem Boden von einer konischen Form dar, welche zum Fixieren einer axialen geneigten Spiralfeder verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann unter Verwenden einer axialen geneigten Spiralfeder das Verhältnis von der Einführkraft zu der Entfernungskraft gesteuert werden. Die Kraft für das Einsetzen und Entfernen des Stifts oder des Stiels in oder aus dem Federnutgehäuse kann somit gesteuert werden. Bei der Ausführungsform der 5a kontaktiert die Feder die Bodennut und die beiden Seitenwände. Alternativ kontaktiert die Feder die Bodenwand und lediglich eine von den Seitenwänden. In der 5b kontaktiert die Feder beide Wände oder Oberflächen der Nut mit V-förmigem Boden. Bei der 5c kann die Feder zwei oder mehr Punkte an der Nut mit U-förmigem Boden kontaktieren. In der 5d ist die Feder gegen die beiden Seitenwände vorbelastet und steht mit der Bodenwand in Kontakt.
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Die 6 zeigt eine elektrische Kontaktanordnung 600, welche ein nichtleitendes äußeres Kunststoffgehäuse 602 umfasst, das über zumindest einem Teilbereich von der elektrischen Kontaktanordnung positioniert ist, die in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform vorgesehen ist. Das äußere Kunststoffgehäuse 602 kann als ein Isolator oder für den Schutz der Kontaktanordnung 600 dienen. Das äußere Kunststoffgehäuse 602 kann unter Verwendung von bekannten Verfahren hergestellt sein, wie zum Beispiel Spritzgießen, Druckgießen, Extrusionsgießen oder anderes.
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Die obige Beschreibung stellt die beste Art für die elektrischen Kontaktanordnungen, welche in Erwägung gezogen werden kann, in solch vollständigen, klaren, kurzgefassten und exakten Begriffen dar, um es jedem betroffenen Fachmann zu ermöglichen, die Anordnungen herzustellen und zu verwenden. Jedoch sind die Anordnungen geeignet für Modifikationen und Konstruktionen, die abweichend sind von denjenigen, die oben diskutiert wurden, welche als äquivalent anzusehen sind. Konsequenterweise sind die elektrischen Kontaktanordnungen nicht auf die besonderen offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Im Gegensatz dazu deckt die Offenbarung sämtliche Modifikationen und abweichenden Konstruktionen ab, welche in den Geist und die Reichweite der Offenbarung fallen, wie sie allgemein durch die nachfolgenden Ansprüche ausgedrückt ist, welche den Gegenstand der Offenbarung besonders herausstellen und deutlich beanspruchen. Ebenso können, während spezielle Merkmale mit bestimmten Figuren oder Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung diskutiert werden, sie in anderen Figuren oder Ausführungsformen eingesetzt werden, welche nicht ausdrücklich diskutiert wurden, vorausgesetzt deren Funktionen oder Merkmale stehen damit nicht in Konflikt.
