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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einem feststehenden und einem beweglichen Kontaktteil in einem Metallgehäuse, für den ein Reinigungssystem eingeführt wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gattungsgemäße Steckverbinder sind beispielsweise aus der
DE 10 2015 104 377 ,
US 2014/0 308 857 A1 ,
DE 10 2013 106 117 A1 ,
WO 2007/012 883 A1 bekannt, bei denen ein feststehendes und ein bewegliches Kontaktteil über eine große Kontaktfläche miteinander verbunden werden können. Beide Kontaktteile sind innerhalb eines Metallgehäuses angeordnet und werden mithilfe einer Blattfeder gegeneinander gepresst. Weiterhin ist gezeigt, wie mithilfe eines Metallbolzens beide Kontaktteile gegeneinander arretiert werden können. Als nachteilig hat sich bei dieser Konstruktion herausgestellt, dass Schmutzpartikel, die über die Kontaktflächen der Kontaktteile eingeschleppt werden oder während des Betriebes des Kontaktes entstehen, die Kontaktqualität über der Zeit kompromittieren.
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Dichtlippen, die auch einen Reinigungseffekt haben, sind beispielsweise aus der
DE 4 220 716 A1 und der
DE 10 2014 115 745 A1 bekannt, jedoch wird durch diese Lippen eine Kabelisolierung oder Einsteckmuffe sauber gehalten, jedoch keine Kontaktfläche gereinigt. Weitere Stecksysteme mit einem mit Reinigungsvorrichtungen am Einlass für ein bewegliches Kontaktteil sind aus
DE 10 2013 007 166 A1 ,
DE 948 428 B ,
EP 0 262 487 A1 bekannt. Weitere Reinigungsvorrichtungen unter Nutzung von Oberflächenmodifikationen einer Kontaktfläche sind aus
EP 2 752 945 A2 ,
DE 10 2010 011 547 A1 ,
JP 2010-267584 A bekannt.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungssystem für einen Steckverbinder anzugeben, der die Kontaktqualität über den Betriebszeitraum verbessert.
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Diese Aufgabe wird durch den Steckverbinder mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Der erfindungsgemäße Steckverbinder enthält ein Metallgehäuse und ein am Metallgehäuse befestigtes, feststehendes Kontaktteil mit einer während der Befestigung innerhalb des Metallgehäuses befindlichen Kontaktfläche und einer außerhalb des Metallgehäuses befindlichen Kontaktlasche. Weiterhin enthält der Steckverbinder ein bewegliches Kontaktteil, das in das Metallgehäuse einschiebbar ist und somit mit der Kontaktfläche des feststehenden Kontaktteils einen elektrischen Kontakt bildet. Das Reinigungssystem wird dadurch eingeführt, dass in Einschubrichtung des beweglichen Kontaktteils vor der Kontaktfläche mindestens eine Abstreifkante vorgesehen ist, mit der das bewegliche Kontaktteil während des Einschiebens in Berührung kommt. Damit streift eine später den Kontakt herstellende Oberfläche des beweglichen Kontaktteiles über die Abstreifkante und wird von eventuellen Schmutzpartikeln gereinigt.
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Insbesondere beim ersten Einschieben des beweglichen Kontaktteiles werden aus der Herstellung des Kontaktteiles oder dem Transport herrührende Schmutzpartikel beseitigt oder zumindest in ihrer Anzahl verringert. Somit hat der Steckverbinder schon vom Ersteinsatz an einen gereinigten Kontakt und einen geringeren Kontaktwiderstand. Dies ist insbesondere für Hochstromkontakte von Relevanz, für die die Erfindung besondere Vorteile bringt.
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Die Reinigungslippe ist als Abstreifkante aus einem Kunststoff wie folgt befestigt. Die Reinigungslippe ist an einer Öffnung eines Steckergehäuses befestigt, die das Metallgehäuse umgibt. Die Reinigungslippe kommt damit mit einer Oberfläche des beweglichen Kontaktteiles bei jedem Einführen des beweglichen Kontaktteils in das Metall- bzw. Steckergehäuse in Berührung und streift die Schmutzpartikel ab. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Schmutzpartikel schon dann abgestreift werden, wenn sie zum ersten Mal in das Steckergehäuse gelangen könnten.
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Die Reinigungslippe weist eine weitere Öffnung unterhalb der Abstreifkante auf, die die Abstreifkante nicht beeinträchtigt, jedoch das Metallgehäuse auch im verbauten Zustand von außerhalb des Steckergehäuses erreichbar macht.
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Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn wie später gezeigt das Metallgehäuse vom Steckergehäuse mittels einer Zange oder eines Schraubendrehers entriegelt werden muss.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den folgenden Weiterbildungen aufgeführt.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Schmutzreservoir benachbart zur Abstreifkante vorgesehen. In dieses Schmutzreservoir fallen bei einer Relativbewegung zwischen feststehendem und beweglichem Kontaktteil die genannten Schmutzpartikel. Damit wird sichergestellt, dass die Schmutzpartikel nicht nach dem Abstreifen wieder die Kontaktfläche kontaminieren.
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Vorteilhafterweise besteht die Reinigungslippe aus einem im Vergleich zum Steckergehäuse weicheren Material, d.h. besteht das Steckergehäuse beispielsweise aus einem Thermoplast, so ist das Material der Reinigungslippe entweder ein weicher Thermoplast oder ein harter Elastomer. Weiterhin ist die Oberseite der Reinigungslippe abgeschrägt, insbesondere abfallend ins Innere des Steckergehäuses. Durch diese relativ scharfe Kante gelingt es mit geringer Reibung einen Großteil der Schmutzpartikel abzustreifen und gar nicht erst ins Gehäuse eindringen zu lassen. Sollten doch Schmutzpartikel über die Reinigungslippe in das Innere des Steckergehäuses gelangen, gleiten sie über die abfallende Oberfläche in ein erstes Schmutzreservoir ab, das vorteilhafterweise zwischen Stirnseite des feststehenden Kontaktteils und Steckergehäuse angeordnet ist. Es befindet sich damit unterhalb des beweglichen Kontaktteils und neben der Kontaktfläche und wird somit die Kontaktfläche nicht mehr erreichen.
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Die zweite Variante der Gestaltung einer Abstreifkante sieht vor, dass eine den Steckverbinder herstellende Oberfläche des feststehenden oder beweglichen Kontaktteils ein Profil aufweist. Zwischen den nieder- und hochprofilen Anteilen der Oberfläche sind damit weitere Abstreifkanten ausgebildet. Es kann sich also um eine oder mehrere Abstreifkanten handeln, die dann zur Wirkung kommen, wenn feststehendes oder bewegliches Kontaktteil miteinander in Berührung kommen.
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Damit befinden sich aber die Schmutzpartikel bereits innerhalb des Steckergehäuses und müssen abgelagert werden. Entsprechend einer weiteren Fortbildung der Erfindung ist zwischen den nieder- und hochprofilen Anteilen der Oberfläche des feststehenden oder beweglichen Kontaktteils ein weiteres Schmutzreservoir ausgebildet. In diesem Schmutzreservoir können sich die Schmutzpartikel ablagern, ohne den Kontakt zwischen beiden Kontaktteilen zu beeinträchtigen. Ist das bewegliche Kontaktteil über dem feststehenden Kontaktteil angeordnet, so ist es vorteilhaft, das Profil im unten liegenden feststehenden Kontaktteil auszubilden, weil damit die Schwerkraft die Schmutzpartikel in das Schmutzreservoir fallen lässt.
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Vorteilhafterweise sind hier die Abstreifkanten nicht senkrecht zur Einsteckrichtung des beweglichen Kontaktteils angeordnet (wie in der ersten Variante), sondern dazu abgewinkelt und bilden beispielsweise ein rautenförmiges Profil mit einer Vielzahl von Einzelrauten aus. Damit ergibt sich über die gesamte Kontaktfläche eine Vielzahl von Abstreifkanten, die den elektrischen Kontakt großflächig reinigen, wenn das bewegliche Kontaktteil eingeschoben wird.
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Die Erfindung lässt sich kostengünstig umsetzen, wenn das Profil durch Prägestanzen bei der Herstellung des feststehenden Kontaktteils erzeugt wird. Die Kanten des Profils sollten dabei nicht abgerundet, sondern relativ scharf sein, um die Abstreifwirkung zu verstärken. Um die Gesamtkontaktfläche nicht über Gebühr zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenn die niederprofilen Anteile des Profils, die letztlich die Schmutzreservoirs bilden, eine kleinere Oberfläche aufweisen als die hochprofilen Anteile mit den weiteren Abstreifkanten.
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Gemäß einer weiteren Verbesserung des Steckverbinders weist das Metallgehäuse an Ober- und Unterseite eine Verrasteinrichtung auf, die der Befestigung innerhalb des Steckergehäuses dient. Damit ist das Metallgehäuse verrutschfest im Steckergehäuse angeordnet, auch wenn durch das Einschieben des beweglichen Kontaktteils in Einschubrichtung Kräfte auf das Metallgehäuse einwirken.
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Das Metallgehäuse ist vorteilhafterweise kastenförmig und weist an seinen Seitenwänden Aussparungen auf, die zur Befestigung des feststehenden Kontaktteils nahe der Unterseite des Metallgehäuses dienen. In diesen Aussparungen wird letztlich das feststehende Kontaktteil im Metallgehäuse festgelegt, wobei dazu das feststehende Kontaktteil Rastnasen an seinen Seitenbereichen aufweist.
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Zur Erzeugung einer Andrückkraft zwischen den Kontaktteilen enthält das Metallgehäuse in seinem Inneren vorteilhafterweise eine Blattfeder. Diese Blattfeder wird beim Einschieben des beweglichen Kontaktteiles leicht gespannt. Die Andrückkraft und eine Arretierung werden durch eine zusätzliche, in der
DE 10 1015 104 377 beschriebene Arretierung verbessert. Das Metallgehäuse hat dazu eine Auswölbung ins Gehäuseinnere zum Festlegen von Anfangs- und Endposition eines beweglichen Verriegelungsbolzens. Der Verriegelungsbolzen arretiert in seiner Endposition die Blattfeder in einer Druckposition gegenüber den Kontaktteilen.
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Bei der Materialwahl hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass das Material für jedes der konstruktiven Bauteile getrennt gewählt werden kann. So bestehen die Kontaktteile aus Kupfer und können gegebenenfalls mit Silber beschichtet sein, um den Kontaktwiderstand weiter zu verringern. Von der Wahl der elektrischen Kontaktelemente unabhängig wird für das Metallgehäuse Stahl bevorzugt, um eine ausreichende mechanische Festigkeit zu gewährleisten.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die beschriebenen Eigenschaften der Erfindung und die Art, wie diese erreicht werden, werden anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 einen Kontaktbereich zwischen feststehendem und beweglichem Kontaktteil,
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2 einen Hochstromkontakt mit einem Metallgehäuse,
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3 einen Hochstromkontakt mit umgebendem Steckergehäuse aus Kunststoff,
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4 den in 3 gezeigten Hochstromkontakt in einer Schnittdarstellung,
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5 einen Ausschnitt des Hochstromkontaktes im Bereich einer Öffnung des Steckergehäuses,
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6 den in 5 gezeigten Hochstromkontakt, jedoch mit einem weiter eingeschobenen beweglichen Kontaktteil,
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7 und 8 Darstellungen einer Reinigungslippe,
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9 eine Blattfeder,
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10 ein bewegliches Kontaktteil mit Profil,
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11 eine Nahdarstellung des Profils innerhalb der Kontaktfläche des feststehenden Kontaktteils.
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AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 wird dargestellt, wie das feststehende Kontaktteil 2 mit dem beweglichen Kontaktteil 6 zur Herstellung eines Steckverbinders zusammenwirkt. Beide Kontaktteile 2, 6 sind flache Stanzteile, wobei das feststehende Kontaktteil 2 an seinen Seitenbereichen 12 Rastnasen 13 aufweist, hier an beiden Seiten jeweils vier. Der Überlappungsbereich beider Kontaktteile 2, 6 wird durch die Kontaktfläche 4 gebildet. Der übrige Bereich des feststehenden Kontaktteiles 2 bildet eine Kontaktlasche 5, die entsprechend der jeweiligen präferierten Kontaktierungsmodule für ein Verschweißen, Verschrauben oder Toxen mit elektrischen Leitungen oder anderen Kontaktteilen verbunden werden kann.
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Bei der relativ großen Kontaktfläche 4 würden sich Schmutzpartikel zwischen den Kontaktteilen 2, 6 auf die Kontaktqualität negativ auswirken. Diese Schmutzpartikel hätten auch kaum die Möglichkeit, während des Betriebes aus der Kontaktfläche entfernt zu werden.
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2 zeigt nun, wie der Hochstromkontakt mithilfe eines Metallgehäuses 1 eine feste Verbindung zwischen beweglichem und festem Kontaktteil 2, 6 herstellt. Das Metallgehäuse 1 ist kastenförmig und zeigt an seinen Seitenflächen Aussparungen 10 (an beiden Seiten jeweils vier), die mit den Rastnasen 13 des feststehenden Kontaktteiles 2 korrespondieren. Damit wird das feststehende Kontaktteil 2 nahe einer Bodenfläche des Metallgehäuses 1 festgelegt. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, dass das Metallgehäuse 1 anfangs leicht aufgebogen ist, so dass das feststehende Kontaktteil 2 eingelegt werden kann und dann das Metallgehäuse 1 in seine abschließende Kastenform gebogen und verpresst wird.
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Weiterhin weist das Metallgehäuse 1 zwei Verrastungseinrichtungen 19 auf, an Ober- und Unterseite des Metallgehäuses 1. Zusätzlich enthält das Metallgehäuse 1 eine Auswölbung 11, die in den Gehäuseinnenraum hineinragt. In einer weiteren langlochförmigen Öffnung in den Seitenwänden des Metallgehäuses 1 ist ein Verriegelungsbolzen 17 sichtbar, der entlang der Achse des Hochstromkontaktes verschiebbar ist. Dabei kann er eine Anfangsposition 15 und eine Endposition 16 erreichen. Die Anfangsposition 15 nimmt der Verriegelungsbolzen dann ein, wenn das bewegliche Kontaktteil eingeschoben wird. Ist das bewegliche Kontaktteil 6 komplett eingeschoben, wird der Verriegelungsbolzen 17 in die Endposition 16 gebracht und drückt die hier nicht sichtbare, in 9 gezeigte, Blattfeder stärker gegen das bewegliche Kontaktteil 6 und verriegelt zudem beide Kontaktteile 2, 6 gegeneinander. Zum Einstellen beider Positionen 15, 16 für den Verriegelungsbolzen 17 dienen neben den Endpunkten der langlochförmigen Öffnung die Schrägen der Auswölbung 11.
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3 zeigt nun wie das zuvor erläuterte Metallgehäuse 1 innerhalb eines Steckergehäuses 9 aus einem thermoplastischen Kunststoff angeordnet ist. Die übrigen Elemente des Metallgehäuses 1, außer dem Verriegelungsbolzen 17 sind hier nicht noch einmal dargestellt und erläutert. Das Steckergehäuse hat eine Öffnung 22, in die das bewegliche Kontaktteil 6 eingeführt werden kann. Die Öffnung 22 ist schlitzförmig zur Aufnahme des beweglichen Kontaktteils 6 ausgebildet und hat darüber hinaus aus Ausbuchtung, in die mittels einer Zange oder eines Schraubendrehers die in 2 gezeigten Verrasteinrichtungen 19 erreichbar sind.
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In der Darstellung nach 4 ist leichter zu sehen, wie das bewegliche Kontaktteil 6 in das Steckergehäuse 9 und das Metallgehäuse 1 eindringt und letztlich das feststehende Kontaktteil 2 erreicht. Nahe der Öffnung 22 des Steckergehäuses 9 ist eine Abstreifkante 8 angeordnet, die als Reinigungslippe ausgebildet ist. Direkt anschließend an die Reinigungslippe 8 ist ein erstes Schmutzreservoir 7 angeordnet, das sich zwischen Steckergehäuse 9 und Stirnseite des feststehenden Kontaktteils 2 befindet. Abgestreifte Schmutzpartikel fallen in dieses Schmutzreservoir 7. Die Reinigungslippe 8 ist weicher als das Steckergehäuse 9 und besteht aus einem weichen Thermoplast oder einem harten Elastomer und hat eine schräge Kante an ihrer Oberseite. Diese schräge Kante ist in diesem Ausführungsbeispiel in das Gehäuseinnere abfallend, so dass ein Großteil des Schmutzes beim Abstreifen außerhalb des Steckergehäuses 9 verbleibt.
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Die 5 und 6 zeigen den Vorgang des Einschiebens des beweglichen Kontaktteiles 6. In 5 ist der Moment gezeigt, in dem das bewegliche Kontaktteil 6 mit der Reinigungslippe 8 in Berührung tritt, wenn das bewegliche Kontaktteil 6 durch die Öffnung 22 des Steckergehäuses 9 geführt wird. In dieser Darstellung ist auch deutlich zu sehen, wie sich die Verrasteinrichtungen 19 an Ober- und Unterseite des Metallgehäuses 1 mit dem Steckergehäuse 9 verrasten. Zudem ist auch das Schmutzreservoir 7 deutlicher sichtbar. Auch ist auf dem feststehenden Kontaktteil 2 das später noch ausführlich beschriebene Profil 3 mit weiteren Abstreifkanten angedeutet.
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In 6 ist das bewegliche Kontaktteil 6 in Einschubrichtung R weiterbewegt worden und ist nun in Kontakt mit dem feststehenden Kontaktteil 2. In diesem Moment überstreift das bewegliche Kontaktteil 6 auch das Profil 3 und kommt in Kontakt mit den dortigen Abstreifkanten.
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In den 7 und 8 sind Reinigungslippen 8 aus verschiedenen Blickrichtungen dargestellt. An der Oberseite 20 der Reinigungslippe 8 befindet sich die Abstreifkante, die wie zuvor geschildert, abgeschrägt ist und ins Gehäuseinnere abfällt. Unterhalb der Abstreifkante befindet sich eine Öffnung 21 in der Reinigungslippe 8, die, wie anhand von 5 sichtbar, zum Erreichen der Verrasteinrichtung 19 an der Unterseite des Metallgehäuses 1 mit Hilfe einer Zange oder eines Schraubendrehers zum Entrasten der Verbindung von Metallgehäuse 1 und Steckergehäuse 9 dient. Durch diese Öffnung 21 und durch die Öffnung 22 im Steckergehäuse oberhalb des beweglichen Kontaktteils 6 sind beide Verrasteinrichtungen 19 erreichbar. Die Reinigungslippe 8 blockiert damit nicht den Zugang zu dieser Verrasteinrichtung 19.
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Reinigungslippe 8 und Steckergehäuse 9 werden vorteilhafterweise als ein Zwei-Komponenten-Spritzgussteil hergestellt. Alternativ kann die Reinigungslippe 8 auch in das Steckergehäuse 9 eingeklebt oder eingeklemmt werden.
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In
9a ist eine Blattfeder
14 gezeigt, die mit entsprechenden Haken im Metallgehäuse festgeklemmt wird. Die Blattfeder
14 aus Stahl weist eine Höckerform auf, die den hier nicht gezeigten Verriegelungsbolzen
17 in einer Anfangsposition
15 – siehe
9b – wenig Druck auf die Blattfeder
14 ausüben lässt, jedoch in einer Endposition
15, siehe
9c, die Blattfeder
14 stärker auswölben und gegen das bewegliche Kontaktteil drücken lässt und damit eine Druckposition
18 einstellt. Die Funktionsweise der Blattfeder
14 ist in der
DE 10 2015 104 377 weiter erläutert.
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Das feststehende Kontaktteil 2 nach 10 besteht aus zwei Teilen, einer Kontaktlasche 5 und einem Profilteil, das die Kontaktfläche 4 gegen das bewegliche Kontaktteil (nicht dargestellt) ausbildet. Auch hier sind die Rastnasen 13 an den Seitenflächen des feststehenden Kontaktteils 2 sichtbar, sowie ein Absatz zwischen Kontaktlasche 5 und dem Rest des feststehenden Kontaktteils 2, der einen Anschlag am Metallgehäuse (nicht dargestellt) bewirkt.
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Das durch ein Prägestanzen auf der Oberfläche des feststehenden Kontaktteils 2 erzeugte Profil 3 hat eine Rautenform mit einer Vielzahl in 11 beispielhaft gekennzeichneter weiterer Abstreifkanten 8', die in Bezug auf die Einschubrichtung R einen spitzen Winkel bilden. Damit wird die Oberfläche des beweglichen Kontaktteiles durch mehrfachen Kontakt mit weiteren Abstreifkanten 8' von Schmutzpartikeln gereinigt.
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Diese Schmutzpartikel fallen in weitere Schmutzreservoirs 7‘, die sich zwischen den weiteren Abstreifkanten 8' ausbilden. Diese Schmutzreservoirs 7‘ befinden sich somit zwischen den niederprofilen und hochprofilen Anteilen des Profils 3. In 11 ist auch gezeigt, dass die Gesamtfläche der niederprofilen Anteile geringer ist als der Anteil der hochprofilen Anteile. Das Verhältnis der niederprofilen Anteile zu den hochprofilen Anteilen beträgt etwa 1:5 bis 1:10.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Metallgehäuse
- 2
- feststehenden Kontaktteil
- 3
- Profil des feststehenden Kontaktteils
- 4
- Kontaktfläche
- 5
- Kontaktlasche
- 6
- bewegliches Kontaktteil
- 7, 7'
- Schmutzreservoir
- 8, 8'
- Abstreifkante
- 9
- Steckergehäuse
- 10
- Aussparungen
- 11
- Auswölbung
- 12
- Seitenbereiche feststehendes Kontaktteil
- 13
- Rastnasen
- 14
- Blattfeder
- 15, 16
- Anfangs- und Endposition Verriegelungsbolzen
- 17
- Verriegelungsbolzen
- 18
- Druckposition Blattfeder
- 19
- Verrasteinrichtung
- 20
- Oberseite der Reinigungslippe
- 21
- Öffnung in Reinigungslippe
- 22
- Öffnung des Steckergehäuses
- R
- Einschubrichtung
