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Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Kabeln eines Leiterquerschnitts, der kleiner als 0,2 mm2 ist, im Motorraum eines Kraftfahrzeugs.
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Zur Übertragung einer Versorgungsspannung, insbesondere für Verstellantriebe, sowie zur Signalübertragung werden in Kraftfahrzeugen erhebliche Mengen elektrischer Kabel verbaut. Die Kabel werden zumeist in Kabelsträngen verlegt, in denen mehrere Kabel und/oder Leitungen zusammen gefasst sind, und durchsetzen sowohl den Fahrzeuginnenraum als auch den Motorraum des Kraftfahrzeugs. Solche Kabelstränge werden zumeist vorkonfektioniert in das Kraftfahrzeug eingebaut, d. h. bezüglich ihrer Länge und der notwendigen Stecker vorgefertigt, so dass sie während der Montage nur noch in das Kraftfahrzeug eingelegt und an die zu verbindenden elektrischen Geräte angeschlossen werden müssen.
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Im Motorraum sind die Anforderungen in Bezug auf die Abdichtung der Kabel und/oder Leitungen gegen Feuchtigkeit und Schmutz sehr hoch. Eine solche Abdichtung ist mit vorgefertigten Bauteilen umso schwieriger, je kleiner die Leitungsquerschnitte sind. Eine ausreichende Abdichtung eines Leiters mit einem Leiterquerschnitt, der kleiner als 0,2 mm2 ist, ist mit vorgefertigten Bauteilen bisher nicht ausreichend möglich. Zudem besteht im Kraftfahrzeug aufgrund hoher Vibrationsbelastung die Gefahr, dass sich Kabel und/oder Dichtungen lösen.
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Außerdem ist ein kraft- und/oder formschlüssiges Verbinden von Leitungen solch dünner Leiter nur schwierig möglich. Um Bauraum, Material und Gewicht zu sparen, ist es aber erstrebenswert, möglichst kleine Leiterquerschnitte zu verwenden.
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Die Druckschrift
EP 2 006 963 B2 offenbart ein Verfahren zum Befestigen eines elektrischen Kabels an einem Kabelschuh, das für Kabel mit kleinem Leitungsquerschnitt eine gute mechanische und elektrische Verbindung bereitstellt. Das Verfahren sieht vor, einen Endabschnitt des abisolierten Kabels umzubiegen, so dass sich der Leiterquerschnitt an diesem Ende verdoppelt. Anschließend wird der umgebogene Endabschnitt in einen herkömmlichen Kabelschuh eingelegt und durch crimpen befestigt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kabelanbindung für elektrische Kabel eines Leiterquerschnitts kleiner als 0,2 mm2 zu schaffen, die eine ausreichende Abdichtung gegen Feuchtigkeit und Schmutz sicher stellt und gleichzeitig in einer stark vibrationsbelasteten Umgebung eine sichere mechanische Befestigung und einen sicheren elektrischen Kontakt gewährleistet.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Kabelhülse, die zum Anschließen eines elektrischen Leiters mit einem Leiterquerschnitt kleiner als 0,2 mm2 vorgesehen ist, und die eine Durchgangsbohrung aufweist, durch die der elektrische Leiter durchführbar ist, sowie ein erstes Ende, an dem ein Befestigungsmittel für ein Anschlussbauteil vorgesehen ist, sowie ein Abdichtende, an dem ein Abdichtmittel vorgesehen ist. Das Befestigungsmittel ermöglicht eine sichere mechanische Befestigung der Kabelhülse sowie des elektrischen Kabels an das Anschlussbauteil, auch wenn der Leiterquerschnitt des elektrischen Leiters kleiner als 0,2 mm2 ist. Zudem ermöglicht das Abdichtmittel einen ausreichenden Schutz vor Feuchtigkeit und Schmutz.
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Vorzugsweise ist das Befestigungsmittel eine Nut zur Aufnahme eines Gegenbefestigungsmittels des Anschlussbauteils. In dieser Ausführungsform ist das Gegenbefestigungsmittel des Anschlussbauteils in die Nut einlegbar. Oder in einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform ist das Befestigungsmittel ein Befestigungsabschnitt, der einen Außendurchmesser aufweist, der gegenüber einem Außendurchmesser eines an den Befetigungsabschnitt angrenzenden Hülsenabschnitts der Kabelhülse abgesetzt ist, und insbesondere kleiner ist, und/oder der einen anderen Außenquerschnitt aufweist, als der Hülsenabschnitt. In dieser Ausführungsform ist das Gegenbefestigungsmittel bevorzugt als Klemmlasche ausgebildet, die an den Befestigungsabschnitt anlegbar und an diesem verklemmbar ist.
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Das Abdichtmittel ist in einer bevorzugten Ausführungsform als eine Ringnut ausgebildet. Je nach Anforderung an die Dichtheit ist die Ringnut beispielsweise zum Einlegen einer Dichtung, insbesondere einer Ringdichtung, nutzbar. Oder die Kabelhülse ist mit ihrer Ringnut in eine Gehäusewand einlegbar, so dass die Ringnut gleichzeitig ein Verrutschen der Kabelhülse im Gehäuse verhindert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Abdichtmittel ein elastisch und/oder plastisch verformbarer Teilabschnitt der Kabelhülse, insbesondere ein Faltenbalgelement. In dieser Ausführungsform passt sich das Abdichtmittel einem Innendurchmesser einer Hülse beim Einführen in diese an.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Steckanordnung mit einem solchen Kabelhülse, einem Anschlussbauteil und einem elektrischen Leiter, wobei der elektrische Leiter durch die Durchgangsbohrung der Kabelhülse geführt ist, und wobei das Befestigungsmittel sowie der elektrische Leiter jeweils am Anschlussbauteil mechanisch festgelegt sind. Bevorzugt sind sowohl das Befestigungsmittel als auch der elektrische Leiter kraft- und/oder formschlüssig am Anschlussbauteil befestigt, vorzugsweise durch Klemmen. Das Klemmen erfolgt bevorzugt durch Crimpen. Prinzipiell ist aber auch eine andere Verbindungstechnik möglich, beispielsweise ein Verklemmen mittels Schrauben.
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Der elektrische Leiter ist sowohl als Volleiter als auch als Litzenleiter ausbildbar. Bevorzugt weist er eine nicht leitende Ummantelung auf, so dass er als Kabel ausgebildet ist. Durch die mechanische Verbindung des Anschlussbauteils mit dem elektrischen Leiter ist somit ein sicherer elektrischer Kontakt gewährleistet. Anstelle eines Verklemmens des elektrischen Leiters am Anschlussbauteil ist auch ein Verlöten bevorzugt. In einer weiteren Ausführungsform ist es bevorzugt, ein Schneid-Klemmen des elektrischen Leiters am Anschlussbauteil vorzusehen, so dass das Abisolieren es Kabels entfallen kann.
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Die Durchgangsbohrung der Kabelhülse weist bevorzugt einen Innendurchmesser auf, der etwa dem Durchmesser des Leiters oder einer den Leiter umgebenden Isolierung entspricht. Dadurch ist das Kabel oder der elektrische Leiter zwar durch die Durchgangsbohrung der Kabelhülse hindurchführbar. Jedoch ist zwischen der Kabelhülse und dem Kabel oder dem elektrischen Leiter dadurch nahezu kein Spielraum vorhanden, der ein Eindringen von Staub ermöglicht.
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Es ist besonders bevorzugt, dass auch der Befestigungsabschnitt der Kabelhülse elastisch und/oder plastisch verformbar ist, so dass die Kabelhülse sich beim Verklemmen des Gegenbefestigungsmittels des Anschlussbauteils verformt und an den elektrischen Leiter anschmiegt.
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Die Steckanordnung ist bevorzugt zum Anschließen an eine elektrische Baugruppe vorgesehen. Dafür weist die elektrische Baugruppe in einer bevorzugten Ausführungsform eine Einführöffnung auf, in die die Steckanordnung einführbar ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steckanordnung in ein Gehäuse der elektrischen Baugruppe einlegbar. Das Abdichtmittel ist zur Abdichtung der Steckanordnung zur elektrischen Baugruppe vorgesehen.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Anschlussbauteil ein Quetsch- oder Klemmverbinder, beispielsweise ein Kabelschuh. Der Kabelschuh ist sowohl als Stecker als auch als Hülse ausbildbar.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Einsteckwerkzeug zum Anschließen einer Steckanordnung an eine elektrische Baugruppe, die eine Einführöffnung für die Steckanordnung aufweist. Das Einsteckwerkzeug weist bevorzugt einen Einsteckabschnitt auf, in dem sich eine Längsnut in eine Erstreckungsrichtung des Einsteckwerkzeugs erstreckt. Die Längsnut ist zum Einlegen des elektrischen Leiters vorgesehen, damit dieser beim Einstecken der Steckanordnung in die Einführöffnung der elektrischen Baugruppe nicht beschädigt wird. Im Querschnitt ist der Einsteckabschnitt bevorzugt etwa u-förmig oder halbkreisförmig ausgebildet.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen einer solchen Steckanordnung, wobei ein Leiter mit einem Leiterquerschnitt kleiner als 0,2 mm2 durch eine Kabelhülse hindurchgeführt wird, und wobei die Kabelhülse und der elektrische Leiter anschließend separat mechanisch an der Kabelhülse befestigt werden. Dabei ist es bevorzugt, dass das mechanische Befestigen des Leiters an das Anschlussbauteil und das mechanische Befestigen der Kabelhülse an das Anschlussbauteil im selben Arbeitsschritt erfolgen, aber gegebenenfalls mittels verschiedener Werkzeuge. Ebenfalls bevorzugt erfolgt das Befestigen des Anschlussbauteils und des elektrischen Leiters hintereinander mittels derselben oder verschiedener Werkzeuge.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Verwendung eines elektrischen Leiters, welcher einen Leiterquerschnitt aufweist, der kleiner als 0,2 mm2, ist im Motorraum eines Kraftfahrzeugs. Besonders bevorzugt ist der Leiterquerschnitt des elektrischen Leiters kleiner oder gleich 0,15 mm2. Durch die Verwendung von Kabeln mit einem so kleinen Leiterquerschnitt ist das durch die Kabel verursachte Gewicht des Kraftfahrzeugs erheblich reduziert.
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Der elektrische Leiter ist vorzugsweise eine Signalleitung, besonders bevorzugt eine Signalleitung eines Feldbusses, eines Sensors, eines Aktuators und/oder eines Steuergerätes. Ganz besonders bevorzugt ist der Aktuator ein Verstellantrieb, beispielsweise zur Nockenwellenverstellung oder zur Drosselklappenverstellung.
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Der Leiter ist sowohl als ein Volldrahtleiter oder ein als ein Litzenleiter ausbildbar. Bevorzugt ist er mit einem nicht leitenden Material, beispielsweise einem Kunststoff, ummantelt, so dass er als Kabel ausgebildet und nach außen elektrisch isoliert ist.
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Es ist besonders bevorzugt, dass der elektrische Leiter zur Übertragung einer Niederspannung kleiner als oder gleich 10 V, bevorzugt kleiner als oder gleich 5 V, vorgesehen ist. Weiterhin ist es besonders bevorzugt, dass das Kabel zur Übertragung eines Niederstroms kleiner 100 mA, bevorzugt kleiner als 10 mA vorgesehen ist.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
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Es zeigen
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1 in (a) eine erste Ausführungsform einer Kabelhülse und in (b) eine Steckanordnung mit der Kabelhülse und einem elektrischen Leiter,
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2 eine weitere Steckanordnung mit einer weiteren Ausführungsform einer Kabelhülse und einem elektrischen Leiter, und
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3 in (a)–(c) das Anschließen der Steckanordnung der Ausführungsform der 2 an eine Anschlusshülse, wobei das Anschließen mit einem Einsteckwerkzeug erfolgt, sowie in (d) schematisch einen Ausschnitt aus dem Einsteckwerkzeug.
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Die Kabelhülse 1 der Ausführungsform der 1(a) weist ein Befestigungsende 11 auf, an dem als ein Befestigungsmittel 16 ein Befestigungsabschnitt zum Befestigen eines Anschlussbauteils 3 vorgesehen ist. Der Befestigungsabschnitt 16 weist einen Außendurchmesser 171 auf, der von einem Außendurchmesser 172 eines an ihn angrenzenden Hülsenbereiches 15 der Kabelhülse 1 abgesetzt ist. Und zwar ist der Außendurchmesser 171 des Befestigungsabschnitts 16 hier kleiner, als der Außendurchmesser 172 des Hülsenbereiches. Zudem weist die Kabelhülse 1 ein Abdichtende 12 auf, an dem ein Abdichtmittel 14 vorgesehen ist. Das Abdichtmittel 14 ist als eine Ringnut ausgebildet, in die ein Dichtring (nicht gezeigt) einlegbar ist, oder mit der die Kabelhülse 1 in eine Gehäusewand (nicht gezeigt) einlegbar ist. Die Kabelhülse 1 ist in einer Erstreckungsrichtung 4 vollständig von einer Durchgangsbohrung 13 durchsetzt.
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Die in der 1(b) gezeigte Steckanordnung umfasst die Kabelhülse 1, ein Kabel 2 sowie als Anschlussbauteil 3 einen Kabelschuh. Im Folgenden werden die Begriffe Anschlussbauteil 3 und Kabelschuh synonym verwendet. Das Kabel 2 umfasst einen elektrischen Leiter 21, der hier als Vollleiter ausgebildet ist, sowie eine nicht leitende Ummantelung, die aus einem Kunststoff gebildet ist und den elektrischen Leiter 21 umgibt. Bei der Steckanordnung ist die Kabelhülse 1 an ihrem Befestigungsende 11 in einen Gegenbefestigungsbereich 31 des Kabelschuhs 3 eingeführt und an einem Gegenbefestigungsmittel 311 des Kabelschuhs 3 form- und kraftschlüssig festgelegt. Und zwar sind hier als Gegenbefestigungsmittel 311 zwei Klemmlaschen vorgesehen, die durch Crimpen mit dem Befestigungsmittel 16 der Kabelhülse 1 verklemmt sind. Die Kabelhülse 1 ist im Befestigungsabschnitt 16 so elastisch vorgesehen, dass sie sich beim Crimpen verformt. Dabei legt sie sich an die Ummantelung des elektrischen Leiters 2 an, wodurch das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit erschwert ist.
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Der elektrische Leiter 2 ist durch die Kabelhülse 1 so weit hindurchgeführt, dass er an seinem dem Kabelschuh 3 zugewandten Ende (nicht sichtbar) in einen Kontaktbereich 32 des Kabelschuhs 3 hinein reicht. Der Kontaktbereich 32 grenzt an den Gegenbefestigungsbereich 31 an. Die Ummantelung ist an ihrem dem Kabelschuh 3 zugewandten Ende von dem Kabel 2 abisoliert. Zum mechanischen Festlegen des elektrischen Leiters 21 beziehungsweise des Kabels 2 am Kabelschuh 3 sowie zum Sicherstellen eines elektrischen Kontaktes zwischen dem elektrischen Leiter 21 sowie dem Kabelschuh 3 weist der Kabelschuh 3 im Kontaktbereich 32 Kontaktlaschen 321 auf, die gecrimpt sind, so dass der elektrische Leiter 21 form- und kraftschlüssig mit dem Kabelschuh 3 verklemmt ist.
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Der Kabelschuh 3 weist zudem einen an den Kontaktbereich 32 angrenzenden Anschlusskopf 33 auf, der zum Anschluss der Steckanordnung an eine elektrische Baugruppe 5 vorgesehen ist (s. 3), und der hier als eine Hülse ausgebildet ist.
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Die Steckanordnung der 2 unterscheidet sich durch die Ausführungsform der Steckanordnung der 1(a). Und zwar weist die Kabelhülse 1 im Befestigungsabschnitt 16 einen etwa abgeflachten Außenquerschnitt auf, während sie im Hülsenbereich 15 rund geformt ist. Das Abdichtmittel 14 ist zudem als ein elastisch und/oder plastisch verformbarer Dichtbereich 14 ausgebildet, und zwar hier als Faltenbalgelement.
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In der 2 sind die Klemmlaschen 311 des Kabelschuhs 3 bereits durch Crimpen am Befestigungsabschnitt 16 der Kabelhülse 1 festgelegt. Jedoch sind die Kontaktlaschen 32 des Kabelschuhs 3 und der elektrische Leiter 21 noch nicht durch Crimpen miteinander verbunden.
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Die 3 zeigt in (a)–(c) das Einführen der Steckanordnung der 2 in eine elektrische Baugruppe 5, die eine Einführöffnung 4 zum Einführen der Steckanordnung aufweist.
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Die Steckanordnung ist in einer Einführrichtung 4 in die Einführöffnung 51 einsteckbar, bei der der Kabelschuh 3 der elektrischen Baugruppe 5 zugewandt ist. Der Kabelschuh 3 ist zum elektrischen Kontaktieren einer zu ihm korrespondierend ausgebildeten elektrischen Gegenverbinders (nicht gezeigt) vorgesehen.
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Das Faltenbalgelement 14 weist bevorzugt einen Außendurchmesser 173 auf, der gleich oder größer einem Innendurchmesser 511 der Einführöffnung 51 ist. Um eine ausreichende Dichtheit der Verbindung zwischen der Steckanordnung und der elektrischen Baugruppe 5 sicher zu stellen, wird das Faltenbalgelement 14 in die Einführöffnung 51 hinein gedrückt. Dabei wird das Faltenbalgelement 14 elastisch und/oder plastisch so verformt, dass es sich an den Innendurchmesser 511 der Einführöffnung (51) anlegt, wobei sich sein Außendurchmesser 173 verringert, so dass es den Kabelschuh 3 nach außen hin abdichtet.
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Dafür wird ein Einsteckwerkzeug 6 verwendet. Das Einsteckwerkzeug 6 weist ein Arbeitsende 60 mit einer Arbeitskante 61 auf. Die Arbeitskante 61 ist bevorzugt quer zur Einsteckrichtung oder abgerundet vorgesehen, so dass sie stumpf ausgebildet ist. An die Arbeitskante 61 grenzt ein Einsteckabschnitt 64 an, in dem sich eine Längsnut 63 in eine Erstreckungsrichtung 4 des Einsteckwerkzeugs 6, die der Einsteckrichtung 4 entspricht, erstreckt. Beim Eindrücken der Kabelhülse 1 in die Einführöffnung 51 liegt das Kabel 2 in der Längsnut 63, so dass es nicht beschädigt wird. Ein Handgriff des Einsteckwerkzeugs 6 ist hier nicht gezeigt. Durch die Längsnut 63 ist das Einsteckwerkzeug 6 an seinem Arbeitsende 60 und im Einsteckabschnitt 64 etwa U-förmig oder halbkreisförmig geformt.
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Die Verwendung der Kabelhülse 1 zum Befestigen des elektrischen Leiters 21 am Kabelschuh 3 ermöglicht, dass auch elektrische Leiter 21 mit einem Leiterquerschnitt, der kleiner als 0,2 mm2 ist, sicher am Kabelschuh 3 festlegbar sind.
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Dadurch können elektrische Leiter 21, die nur eine sehr geringe Stromtragfähigkeit aufweisen müssen, auch in Bereichen verwendet werden, in denen bislang, beispielsweise aufgrund sehr hoher Vibrationsbelastung, nur Leiter 21 deutlich größeren Leiterquerschnitts verwenbar waren, beispielsweise im Motorraum von Kraftfahrzeugen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kabelhülse
- 11
- Befestigungsende, dem Kabelschuh abgewandt
- 12
- abdichtende, dem Kabelschuh zugewandt
- 13
- Durchgangsbohrung
- 14
- Abdichtmittel, Ringnut, Faltenbalgelement
- 15
- Hülsenbereich
- 16
- Befestigungsmittel, Nut, Befestigungsabschnitt
- 171
- Außendurchmesser des Befestigungsabschnitts
- 172
- Außendurchmesser des Hülsenbereiches
- 173
- Außendurchmesser des Faltenbalgelementes
- 2
- Kabel
- 21
- Elektrischer Leiter
- 3
- Anschlussbauteil, Kabelschuh
- 31
- Gegenbefestigungsbereich
- 311
- Gegenbefestigungsmittel, Klemmlasche
- 32
- Kontaktbereich
- 321
- Kontaktlasche
- 33
- Anschlusskopf
- 4
- Einsteckrichtung
- 5
- Elektrische Baugruppe
- 51
- Einführöffnung
- 511
- Innendurchmesser der Einführöffnung
- 6
- Einsteckwerkzeug
- 60
- Arbeitsende
- 61
- Arbeitskante
- 63
- Längsnut
- 64
- Einsteckabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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