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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stecker zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Steckmodul. Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisches Stecksystem mit einem Stecker und einem Steckmodul.
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Stand der Technik
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Elektrische Steckverbindungen werden in vielen Bereichen der Technik eingesetzt. Sie weisen in der Regel ein Steckmodul auf, das als Buchse ausgeführt sein kann und das elektrische Kontakte etwa in Form von Pins aufweist. Zum Herstellen einer elektrischen Verbindung kann ein Stecker auf das Steckmodul gesteckt werden, wobei eine elektrische Leitung, etwa in Form eines Kabels, in dem Stecker aufgenommen sein kann, mithilfe dessen ein elektrischer Kontakt mit weiteren Komponenten hergestellt werden kann.
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Beispielsweise können derartige Steckverbindungen zum Verbinden von unterschiedlichen Komponenten in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Dazu kann das Steckmodul etwa an einem Elektromotor oder einem Aggregat des Kraftfahrzeugs angebracht sein und der Stecker kann als Kabelbaumstecker ausgeführt und mit einem Steuergerät verbinden sein.
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Während eines Betriebes des Kraftfahrzeugs können die Steckverbindungen hohen Belastungen, insbesondere Vibrationen, ausgesetzt sein. Es kann daher nötig sein, die Steckverbindungen mit Verriegelungselementen zu verriegeln, so dass eine zuverlässige und dauerhafte elektrische Verbindung gewährleistet sein kann.
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Ferner können die Steckverbindungen derart ausgeführt sein, dass verhältnismäßig hohe Steckkräfte zum Herstellen der Steckverbindung überwunden werden müssen, um eine dauerhafte und zuverlässige Steckverbindung sicherzustellen. Die Verriegelungselemente können daher etwa in Form von Steckerhebeln ausgeführt sein, so dass Bedienkräfte zum Schließen bzw. Herstellen der elektrischen Verbindung reduziert werden können.
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In der Regel sind hierfür an den aggregatseitigen Steckmodulen Bolzen angebracht und die Steckerhebel des Steckers können eine kurvenförmige Kulissenbahn aufweisen, welche in den aggregatseitigen Bolzen eingreift. Durch ein Bewegen des Steckerhebels kann die Steckverbindung geschlossen werden.
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Durch eine Hebelübersetzung der Steckerhebel können große Kräfte auf die Kulissenbahn wirken. Ferner werden aus fertigungstechnischen Gründen die Steckerhebel üblicherweise in einem Kunststoffspritzverfahren hergestellt. Es kann daher vorkommen, dass die Kulissenbahn etwa aufgrund von Bauraumbeschränkungen nicht stark genug ausgelegt sein kann und aufgrund der Hebelkräfte retativ schnell verschleißen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise, eine Festigkeit des Steckerhebels zu erhöhen und somit eine dauerhafte und zuverlässige elektrische Verbindung zu gewährleisten.
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Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Stecker zum Herstellen einer elektrischen Verbindung mit einem Steckmodul. Der Stecker kann etwa ein Kabelbaumstecker für Hochstromsteckverbindungen in einem Kraftfahrzeug, wie etwa einem Pkw, einem Lkw oder einem Bus, sein und das Steckmodul kann an einem Aggregat oder Steuergerät des Kraftfahrzeugs angebracht sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Stecker einen Steckerkörper auf, in dem eine Mehrzahl elektrischer Kontakte vorgesehen ist und der dazu ausgeführt ist, einen Kragen des Steckmoduls aufzunehmen. Ferner weist der Stecker einen Steckerhebel auf, der dazu ausgeführt ist, von einer Startstellung in eine Endstellung bewegt zu werden und dabei den Stecker in Richtung des Steckmoduls zu bewegen. Dazu weist der Steckerhebel eine Kulisse auf, die ausgeführt ist, einen Bolzen des Kragens des Steckmoduls aufzunehmen, wobei die Kulisse einen Ansatzbereich, einen geraden Bereich und einen gekrümmten Bereich aufweist. Dabei ist der Ansatzbereich dazu ausgeführt, den Bolzen in der Startstellung des Steckerhebels aufzunehmen. Der Bolzen wird bei Bewegen des Steckerhebels von der Startstellung in die Endstellung von dem Ansatzbereich über den geraden Bereich in den gekrümmten Bereich geführt. Der vorgeschlagene Stecker zeichnet sich dadurch aus, dass der gerade Bereich der Kulisse länger ausgestaltet ist als der Ansatzbereich der Kulisse.
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Auf diese Weise kann der Stecker auf dem Kragen des Steckmoduls positioniert werden und durch eine Hebelbewegung mit dem Steckerhebel kontrolliert mit dem Steckmodul verbunden werden. Durch die Bewegung des Steckerhebels kann somit eine Translationsbewegung erzeugt werden, bei der das Steckmodul und der Stecker ineinander geschoben werden, ohne dass versehentlich elektrische Kontakte beschädigt werden können. Weiter kann mit dem Steckerhebel ein großes Übersetzungsverhältnis bzw. ein große Hebelkraft erreicht werden, so dass Bedienkräfte zum Herstellen der elektrischen Verbindung reduziert sein können.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Kulisse durch einen ersten und einen zweiten Schenkel ausgebildet, wobei der erste Schenkel und der zweite Schenkel durch einen Verbindungssteg im geraden Bereich verbunden sind. Der Verbindungssteg ist dabei an einer dem Steckerkörper abgewandten Seite des Steckerhebels angeordnet.
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Durch eine Ausgestaltung der Kulisse mit einem geraden Bereich, der länger ausgestaltet ist als der Ansatzbereich der Kulisse, können bei einer Fertigung des Steckerhebels, etwa durch ein Spritzgießverfahren, die Schenkel der Kulisse über den gesamten und verhältnismäßig langen, geraden Bereich der Kulisse mit einem ebenfalls verhältnismäßig langen Verbindungssteg verbunden werden. Durch den langen Verbindungssteg zwischen den beiden Schenkeln der Kulisse kann wiederum ein Bereich, in welchem die Schenkel nicht verbunden sind, verkleinert werden, d.h. eine freie Länge der Schenkel kann reduziert werden. Dadurch kann eine Festigkeit der Schenkel und eine Festigkeit der gesamten Kulisse erhöht werden, so dass die Schenkel der Kulisse bzw. die Kulisse an sich verhältnismäßig hohe Kräfte aufnehmen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umgreift der Steckerhebel den Steckerkörper mit zwei Hebelarmen, die über einen Querbalken miteinander verbunden sind, wobei ein Hebelarm eine Welle aufweist, um die der Steckerhebel bewegbar ist und die in Richtung des Steckerkörpers verläuft bzw. gerichtet ist.
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Die beiden Hebelarme können parallel zueinander verlaufen und der Querbalken kann orthogonal zu den beiden Hebelarmen verlaufen. Der Querbalken kann somit als Hebelgriff dienen. In einem Endbereich an einer dem Querbalken gegenüberliegenden Seite des Steckerhebels kann jeder Hebelarm eine Welle aufweisen. Die Wellen können etwa in komplementär zu den Wellen ausgestalteten Öffnungen in dem Steckerkörper aufgenommen und bewegbar sein. Die Öffnungen können dabei symmetrisch an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Steckerkörpers angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der gerade Bereich und der gekrümmte Bereich der Kulisse eine Führungsschiene auf, wobei der Bolzen des Kragens ein Führungselement aufweist, das komplementär zu der Führungsschiene ausgestaltet ist.
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Insgesamt können die Kulisse und der Bolzen dazu ausgeführt sein, bei Bewegen des Steckerhebels von der Startstellung in die Endstellung den Stecker und das Steckmodul ineinander zu schieben. Dazu kann eine Kraft, die durch Bewegen des Steckerhebels erzeugt werden kann, von dem Bolzen aufgenommen werden. Eine komplementäre Ausgestaltung der Führungsschiene der Kulisse und des Führungselements des Bolzens kann daher in vorteilhafter Weise gewährleisten, dass die durch Bewegen des Steckerhebels erzeugte Kraft von dem Bolzen aufgenommen wird, so dass durch Bewegen des Steckerhebels in die Endstellung der Stecker und das Steckmodul ineinander geschoben werden. Ferner kann eine komplementäre Ausgestaltung der Führungsschiene und des Führungselements ein Abgleiten oder Abrutschen der Führungsschiene von dem Bolzen während der Bewegung des Steckerhebels vermeiden.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Führungsschiene als Aussparung und/oder als Rippe an der Kulisse ausgestaltet.
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Das Führungselement des Bolzens kann bei Bewegen des Steckerhebels in der Aussparung geführt und/oder von der Rippe umgriffen werden, so dass ein zuverlässiger Kraftübertrag von der Kulisse auf den Bolzen sichergestellt sein kann und das Führungselement nicht aus der Führungsschiene gleiten kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Bolzen einen ersten Abschnitt, der am Kragen befestigt ist, und einen zweiten Abschnitt auf. Der zweite Abschnitt ist dabei bezüglich eines Umfangs größer ausgestaltet als der erste Abschnitt.
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Der Bolzen kann daher mit dem ersten Abschnitt am Kragen befestigt sein. Ein Teil des ersten Abschnitts, sowie der zweite Abschnitt des Bolzens können symmetrisch an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Kragens von dem Kragen abragen, so dass der zweite Abschnitt und optional ein Teil des ersten Abschnitts von der Führungsschiene der Kulisse aufgenommen sein können. Der erste und der zweite Abschnitt des Bolzens können zylinderförmig ausgestaltet sein. Der zweite Abschnitt des Bolzens kann somit als knopfartiges Führungselement des Bolzens angesehen werden, das in der Aussparung der Führungsschiene aufgenommen und/oder von der Rippe der Führungsschiene umgriffen sein kann.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der gekrümmte Bereich der Kulisse einen gekrümmten Kulissenschenkel auf, der bei Bewegen des Steckerhebels in die Endstellung zwischen dem Bolzen und dem Steckmodul angeordnet ist und dabei den Stecker in Richtung des Steckmoduls zieht.
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Durch den gekrümmten Kulissenschenkel kann ein Abstand zwischen den Wellen der Hebelarme und dem Bolzen, der in der Führungsschiene geführt wird, bei Bewegen des Steckerhebels in die Endstellung verkleinert werden. Dies kann eine translationale Kraft erzeugen, welche den Stecker und das Steckmodul ineinander schiebt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Stecker einen Steckerdeckel mit einem Kabelgang zum Führen von elektrischen Leitungen aus dem Steckerkörper und ein Verriegelungselement in einem Querbalken des Steckerhebels auf. Der Steckerhebel ist in der Endstellung auf dem Steckerdeckel abgelegt und das Verriegelungselement ist dazu ausgeführt, den Steckerhebel in der Endstellung zu verriegeln.
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Das Verriegelungselement kann etwa als Steckersicherung bzw. Steckerpositionssicherung dienen. Mit dem Verriegelungselement kann der Stecker bzw. der Steckerhebel nur dann verriegelt werden, wenn sich der Steckerhebel sicher in der Endstellung befindet. Das Verriegelungselement kann daher dazu dienen, sicherzustellen, dass der Steckerhebel korrekt in der Endstellung positioniert ist, in welcher eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen Stecker und Steckmodul bestehen kann. Ferner kann das Verriegelungselement ein ungewolltes Bewegen des Steckerhebels in die Startstellung, etwa durch Vibrationen, verhindern, da vorgesehen sein kann, dass das Verriegelungselement zum Trennen der elektrischen Verbindung erst entriegelt werden muss. Insgesamt kann daher das Verriegelungselement eine Zuverlässigkeit und eine Langlebigkeit der Steckverbindung erhöhen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Stecker in einem Spritzgießverfahren hergestellt. Das Spritzgießverfahren kann besonders im Hinblick auf eine Komplexität bezüglich einer geometrischen Ausgestaltung des Steckers und des Steckerhebels vorteilhaft sein, da mit diesem Verfahren auch filigrane und komplexe Elemente herstellbar sein können. Auch im Hinblick auf Produktionskosten sowie auf eine Massenproduktion des Steckers kann das Spritzgießverfahren vorteilhaft zur Anwendung kommen.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Stecksystem mit einem Stecker und ein Steckmodul zur Aufnahme des Steckers so wie obenstehend und untenstehend erläutert.
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Es wird angemerkt, dass mögliche Merkmale und Vorteile eines erfindungsgemäßen Steckers und Stecksystems hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise ausgetauscht oder kombiniert werden können, um zu weiteren Ausführungsformen und gegebenenfalls zu Synergieeffekten gelangen zu können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Steckmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Stecksystems mit einem Stecker und einem Steckmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Steckerhebels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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4 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Steckerhebel gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den verschiedenen Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Steckmoduls 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Steckmodul 10 weist eine Anschlussplatte 12 auf, welche mit einem Aggregat, etwa einem Elektromotor in einem Kraftfahrzeug, verbunden sein kann.
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Das Steckmodul 10 weist ferner einen Kragen 14 auf, der auf einer dem Aggregat gegenüberliegenden Seite der Anschlussplatte 12 mit der Anschlussplatte 12 verbunden ist bzw. von der Anschlussplatte 12 abragt.
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Der Kragen 14 umschließt ringförmig eine Mehrzahl von elektrischen Kontakten 16, die etwa in Form von Pins ausgestaltet sein können. Die elektrischen Kontakte 16 können durch die Anschlussplatte 12 geführt sein und mit weiteren elektrischen Kontakten des Aggregats verbunden sein.
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An einer den elektrischen Kontakten 16 abgewandten Seite des Kragens 14 weist der Kragen 14 einen Bolzen 18 auf, der einen zylinderförmigen ersten Abschnitt 18a, welcher am Kragen 14 befestigt ist, und einen zylinderförmigen zweiten Abschnitt 18b aufweist. Der zweite Abschnitt 18b ist dabei bezüglich eines Umfangs bzw. seines Durchmessers größer ausgestaltet als der erste Abschnitt 18a und kann als Führungselement dienen.
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Es können zwei derartige Bolzen 18 symmetrisch an zwei sich gegenüberliegenden und den elektrischen Kontakten 16 abgewandten Seiten des Kragens 14 angeordnet sein.
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2 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Stecksystems 20 mit einem Stecker 22 und einem Steckmodul 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wenn nicht anders beschrieben, so weist das Steckmodul 10 die gleichen Elemente und Merkmale auf wie das bei 1 beschriebene Steckmodul 10.
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Der Stecker 22 weist einen Steckerkörper 24 auf, in dem eine Mehrzahl elektrischer Kontakte vorgesehen ist und der dazu ausgeführt ist, den Kragen 14 des Steckmoduls 10 aufzunehmen. Bei dem in 2 gezeigten Stecksystem 20 ist der Stecker 22 auf das Steckmodul 10 gesteckt, so dass eine elektrische Verbindung zwischen der Mehrzahl elektrischer Kontakte 16 des Steckmoduls 10 und der Mehrzahl elektrischer Kontakte des Steckers 22 hergestellt ist.
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Der Stecker 22 weist ferner einen Kabelgang 26 auf, durch den eine Mehrzahl elektrischer Leitungen in den Steckerkörper 24 geführt werden können. Die elektrischen Leitungen können mit weiteren Komponenten, wie etwa Sensoren oder Aktuatoren, verbunden sein.
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Der Stecker 22 weist ferner einen Steckerdeckel 28 auf, der an einer dem Steckmodul 10 gegenüberliegenden Seite des Steckerkörpers 24 auf dem Steckerkörper 24 angeordnet ist.
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Des Weiteren weist der Stecker 22 einen Steckerhebel 30 auf, welcher den Steckerkörper 24 mit zwei Hebelarmen 32 U-förmig umgreift. Die Hebelarme 32 sind mit einem Querbalken 34 verbunden. Die Hebelarme 32 sind jeweils mit einer Welle 36 an dem Steckerkörper 24 angeordnet, so dass der Steckerhebel 30 von einer Startstellung in eine Endstellung bewegbar ist. Der Steckerhebel 30 der 2 ist in der Endstellung gezeigt, wobei der Steckerhebel 30 bzw. der Querbalken 34 des Steckerhebels 30 in der Endstellung auf dem Steckerdeckel 28 abgelegt ist.
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Der Querbalken 34 weist ferner ein Verriegelungselement 38 auf, das dazu ausgeführt ist, den Steckerhebel 30 in der Endstellung zu verriegeln.
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Weiter weist der Steckerhebel 30 eine Kulisse 40 an jedem Hebelarm 32 auf, die dazu ausgeführt ist, den Bolzen 18 des Steckmoduls 10 aufzunehmen. Dazu weist die Kulisse 40 einen Ansatzbereich 42, einen geraden Bereich 44 und einen gekrümmten Bereich 46 auf, wobei der Ansatzbereich 42 dazu ausgeführt ist, den Bolzen 18 in der Startstellung des Steckerhebels 30 aufzunehmen und wobei der Bolzen 18 bei Bewegen des Steckerhebels 30 von der Startstellung in die Endstellung über den geraden Bereich 44 in den gekrümmten Bereich 46 geführt wird.
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Die Kulisse 40 des Steckerhebels 30 ist insgesamt durch einen ersten Schenkel 48 und einen zweiten Schenkel 50 ausgebildet, die mit einem Verbindungssteg 52 in dem geraden Bereich 44 miteinander verbunden sind. Im gekrümmten Bereich 46 der Kulisse 40 ist der erste Schenkel 48 als gekrümmter Kulissenschenkel ausgestaltet, welcher in der Endstellung des Steckerhebels 30 zwischen dem Bolzen 18 und dem Steckmodul 10 bzw. der Anschlussplatte 12 des Steckmoduls 10 aufgenommen ist.
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Bei Bewegen des Steckerhebels 30 von der Startstellung in die Endstellung verkleinert sich ein Abstand zwischen der Welle 36 und dem Bolzen 18, welcher in der Kulisse 40 geführt wird, so dass der Stecker 22 und das Steckmodul 10 ineinander geschoben werden.
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3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht eines Steckerhebels 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Sofern nicht anders beschrieben, weist der Steckerhebel 30 der 3 die gleichen Elemente und Merkmale wie der Steckerhebel 30 der 2 auf.
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Der Steckerhebel weist eine Öffnung 47 auf, über die die Welle 36 in den Steckerhebel 30 geführt werden kann.
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Die Kulisse 40 weist ferner eine Führungsschiene 54 auf, die in dem geraden Bereich 44 und dem gekrümmten Bereich 46 komplementär zu dem zweiten Abschnitt 18b des Bolzens 18 ausgestaltet ist, so dass der Bolzen 18 bei Bewegen des Steckerhebels 30 in der Führungsschiene 54 geführt wird.
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Dazu weist die Führungsschiene 54 eine Aussparung 56 und eine Rippe 58 auf, so dass der zweite Abschnitt 18b des Bolzens 18 in der Aussparung 56 aufgenommen und von der Rippe 58 umgriffen ist.
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4 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen Steckerhebel 30 entlang einer Mittelebene gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Wenn nicht anders beschrieben, so weist der Steckerhebel 30 der 4 die gleichen Elemente und Merkmale wie der Steckerhebel 10 der 2 und der 3 auf.
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Wie in 4 deutlich erkennbar, ist der gerade Bereich 44 länger ausgestaltet als der Ansatzbereich 42 der Kulisse 40, und der Verbindungssteg 52 deckt den gesamten Ansatzbereich 42 und den gesamten geraden Bereich 44 ab. Dies kann eine große Stabilität der Kulisse 40 zur Folge haben, so dass der erste Schenkel 48 stabil mit dem zweiten Schenkel 50 der Kulisse 40 verbunden sein kann. Der erste Schenkel 48 kann daher bei Bewegen des Steckerhebels 30 von der Startstellung in die Endstellung große Kräfte aufnehmen.
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Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie „aufweisend“ oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.
