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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Steckelement für einen elektrischen Steckverbinder. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Steckverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Steckverbinderprüfsystem für die Prüfung der Verbindungsqualität einer elektrischen Steckverbindungeines Steckverbinders.
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Stand der Technik
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Steckelemente zum Einbau in Kabelbaum-Steckverbinder enthalten üblicherweise Verrastelemente, mit denen sie beim Ein- bzw. Aufstecken in bzw. auf ein Gegensteckelement verriegelt bzw. verrastet werden, um eine stabile und sichere elektrische Verbindung herzustellen. Für den Nutzer ist er hierbei hilfreich, durch ein akustisches Signal (z.B. ein Klicken eines z.B. als Rastlanze ausgebildeten Verrastmittels oder eines Verrastmittels, das als Betätigungshebel zur Montagekraftreduzierung ausgebildet ist ) die Information zu bekommen, dass die Steckverbindung sicher verrastet bzw. verriegelt wurde. Dies ist insbesondere von Interesse, wenn Steckverbinder in ein größeres System eingebaut werden, für dessen Funktion sie wesentlich sind, und wo aufgrund der Einbaulage eine optische Erkennung der korrekten Verrastung schlecht oder gar nicht möglich ist. Bei Steckverbindungen im Automobilbereich bestehen zum Teil konkrete Forderungen hinsichtlich des Steckgeräuschs. Dies ist umso wichtiger, als der Steckvorgang in einer Montagehalle mit erheblichen Hintergrundgeräuschen erfolgen kann.
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Aus der
DE 10261016 ist ein System bekannt, mit dem eine Detektion des Steckgeräuschs erfolgen kann, um eine korrekte Verrastung zu verifizieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine Erfassung bzw. Detektion des verrastet Geräuschs über Luftschall erheblichen Störeinflüssen durch Dämpfung oder Umgebungsgeräusche ausgesetzt ist. Weiterhin kann die Qualität der Detektion dadurch beeinträchtigt sein, dass der Sender (das Verrastmittel) und der Empfänger (ein Sensor zur Erfassung des Rastgeräuschs) in einer nicht genau bestimmbaren, von Vorgang zu Vorgang wechselnden Entfernung und Relativposition zueinander angeordnet sein können. Dies kann beispielsweise durch unterschiedlich große Hände, an deren Handgelenk der Sensor befestigt sein kann oder durch ein Verrutschen eines Sensor-Armbands verursacht sein. Dadurch kann die Signatur des akustischen Signals nachteilhaft beeinflusst sein kann.
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Es kann daher ein Bedarf bestehen, auf kostengünstige und einfache Art und Weise ein Steckelement, einen Steckverbinder bzw. ein Steckverbinderprüfsystem bereitzustellen, bei welchem durch eine neuartige Konstruktion das Verrastgeräusch von einem Empfänger aufnehmbar ist, der stets in derselben Entfernung und in derselben relativ Position vom Sender des Geräuschs angeordnet werden kann.
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Vorteile der Erfindung
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Steckelement für einen elektrischen Steckverbinder vorgeschlagen, bei dem ein Körperschall-Sensor in einer definierten Entfernung und Relativposition relativ zum Auslöser des Verrastgeräuschs befestigt werden kann, wodurch sich gegenüber dem Stand der Technik eine zuverlässigere Detektion der Signatur des Verrastgeräuschs mittels des Körperschall-Sensors ergibt.
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Dies wird dadurch erreicht, dass das Steckelement für einen elektrischen Steckverbinder wenigstens ein Verrastmittel umfasst, durch welches das Steckelement mit einem komplementären Verrastmittel eines Gegensteckelements des Steckverbinders verrastbar bzw. verriegelbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Steckelement wenigstens ein Aufnahmeelement umfasst, das dazu ausgebildet ist, dass daran oder darin ein Körperschall-Sensor befestigt, insbesondere lösbar befestigt, werden kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Steckverbinder zur Herstellung einer elektrischen Verbindung vorgeschlagen, bei dem ein Körperschall-Sensor in einer definierten Entfernung und Relativposition relativ zum Auslöser des Verrastsignals bzw. Verrastgeräuschs befestigt werden kann, wodurch sich gegenüber dem Stand der Technik eine zuverlässigere Detektion der Signatur des Verrastgeräuschs mittels des Körperschall-Sensors ergibt.
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Dies wird dadurch erreicht, dass der Steckverbinder wenigstens ein Steckelement sowie wenigstens ein zum Steckelement komplementär ausgebildetes Gegensteckelement umfasst. Das wenigstens eine Steckelement ist mit dem wenigstens einen Gegensteckelement zur Herstellung der elektrischen Verbindung zusammensteckbar, wobei das wenigstens eine Steckelement mit dem wenigstens einen Gegensteckelement im zusammengesteckten Zustand mittels wenigstens eines Verrastmittels des wenigstens einen Steckelements und wenigstens eines dazu komplementären Verrastmittels des wenigstens einen Gegensteckelements verrastbar bzw. verriegelbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das wenigstens eine Steckelement und/oder das wenigstens eine Gegensteckelement wenigstens ein Aufnahmeelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, dass daran oder darin ein Körperschall-Sensor befestigt, insbesondere lösbar befestigt, werden kann.
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Im Sinne der Anmeldung ist hierbei beispielsweise zu verstehen, dass jede Paarung aus einem Steckelement mit einem Gegensteckelement jeweils wenigstens ein Verrastmittel des Steckelements und wenigstens ein komplementäres Verrastmittel des Gegensteckelements aufweist. Entscheidend ist jedoch, dass am Ende eines Zusammensteckvorgangs des Steckverbinders wenigstens ein Verrastvorgang bzw. Verriegelungsvorgang zwischen dem wenigstens einen Steckelement und dem wenigstens einen Gegensteckelement stattfindet. Dabei können das Verrastmittel des Steckelements und das korrespondierende Verrastmittel des Gegensteckelements z.B. auch durch einen Betätigungshebel zur Reduzierung der Steckkraft und eine korrespondierende Betätigungshebelaufnahme gebildet sein und das Verrastgeräusch kann durch das Einrasten des Betätigungshebels am Ende des Betätigungsvorgangs gebildet sein. Das Körperschall-Signal dieses Verrastvorgangs bzw. Verriegelungsvorgangs soll durch wenigstens ein am Steckelement und/oder am Gegensteckelement vorgesehenes Aufnahmeelement als Körperschall auf einen am wenigstens einen am Aufnahmeelement befestigten Körperschall-Sensor übertragen werden.
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Vorzugsweise ist das wenigstens eine Aufnahmeelement am oder im Steckelement und/oder am oder im Gegensteckelement festgelegt bzw. befestigt. Besonders vorteilhaft ist das wenigstens eine Aufnahmeelement mit dem Steckelement und/oder mit dem Gegensteckelement einstückig verbunden.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Steckverbinderprüfsystem für die Prüfung der Verbindungsqualität einer elektrischen Steckverbindung eines Steckverbinders vorgeschlagen. Bei diesem kann ein Körperschall-Sensor in einer definierten Entfernung und Relativposition relativ zum Auslöser des Verrastsignals bzw. Verrastgeräuschs befestigt werden, wodurch sich gegenüber dem Stand der Technik eine zuverlässigere Detektion der Signatur des Verrastgeräuschs mittels des Körperschall-Sensors ergibt.
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Dies wird dadurch erreicht, dass das Steckverbinderprüfsystem einen Steckverbinder mit wenigstens einem Steckelement und wenigstens einem zum Steckelement komplementär ausgebildeten Gegensteckelement umfasst, wobei das wenigstens eine Steckelement mit dem wenigstens einen Gegensteckelement zur Herstellung der elektrischen verbindungzusammensteckbar ist und wobei das wenigstens eine Steckelement mit dem wenigstens einen Gegensteckelement im zusammengesteckten Zustand mittels wenigstens eines Verrastmittels des wenigstens einen Steckelements und wenigstens eines dazu komplementären Verrastmittels des wenigstens einen Gegensteckelements verriegelbar ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das wenigstens eine Steckelement und/oder das wenigstens eine Gegensteckelement wenigstens ein Aufnahmeelement aufweist, das dazu ausgebildet ist, dass daran oder darin ein Körperschall-Sensor befestigt, insbesondere lösbar befestigt, werden kann. Erfindungsgemäß ist im Steckverbinderprüfsystem weiterhin ein am oder im wenigstens einen Aufnahmeelement befestigbarer Körperschall-Sensor zur Erfassung von Körperschall beim Zusammenstecken der Steckverbindung vorgesehen.
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Gegenüber dem Stand der Technik weisen das erfindungsgemäße Steckelement, der erfindungsgemäße Steckverbinder und das erfindungsgemäße Steckverbinder-Prüfsystem den Vorteil auf, dass mit dem Aufnahmeelement eine konkrete Aufnahmegeometrie für einen Körperschall-Sensor in bzw. am Steckelement integriert ist. Somit ist es möglich, den Körperschall-Sensor vor dem Steckvorgang stets in einer genau definierte Aufsetzposition bzw. Einsetzposition am Steckelement bzw. am Gegensteckelement des Steckverbinders anzuordnen und auf diese Weise ein gut reproduzierbares Signal, insbesondere ein akustisches Signal, des Verrastvorgangs aufzunehmen. Besonders vorteilhaft wird dabei das Verrastsignal als Körperschall von der Quelle des Signals am Verrastmittel des Steckelements bzw. am komplementären Verrastmittel des Gegensteckelements direkt bis zum Körperschall-Sensor weitergeleitet. Auf diese Weise wird das Signal vorteilhaft nicht wie eine Luftschall-Übertragung gedämpft und unterliegt auch weniger stark einer Beeinflussung durch Hintergrundgeräusche in einer möglicherweise lauten Fertigungsumgebung. Vorteilhaft können Position und Einsetzgeometrie bzw. Aufsetzgeometrie derart gewählt werden, dass eine möglichst gute Ankopplung des Körperschall-Sensors an das Steckelement und/oder an das Gegensteckelement gewährleistet ist.
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Weiterhin vorteilhaft können die Position und die Aufsetzgeometrie bzw. Einsetzgeometrie derart gewählt werden, dass eine besonders gute Empfindlichkeit für den Verrastvorgang erreicht wird, wobei gleichzeitig durch die Wahl der Position oder der Geometrie andere Geräusche, beispielsweise die Reibung des Steckelements im Gegensteckelement beim Einschiebevorgang, gegenüber dem Verrastsignal unterdrückt sind. Ein derartiges Aufnahmeelement kann auf einfache und kostengünstige Weise in oder an das Steckelement und/oder das Gegensteckelement integriert werden, so dass vorteilhaft ohne steigende Kosten die Qualität der Detektion des Verrastsignals bzw. des Verrastgeräuschs und damit die Detektion der Verbindungsqualität verbessert werden kann. Vorteilhaft entfallen weiterhin Kosten für ein Armband oder ähnliche Hilfsmittel mit einem daran befestigten Sensor für einen Monteur.
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Der Körperschall-Sensor kann vorteilhaft vor dem Steckvorgang von einem Monteur in oder an dem dafür vorgesehene Aufnahmeelement des Steckelements befestigt werden und nach erfolgreich beendetem Steckvorgang wieder gelöst und entfernt werden, so dass es für den nächsten Steckvorgang wieder benutzt werden kann.
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Unter Körperschall wird im Kontext dieser Anmeldung die unmittelbare Übertragung von Schwingungen durch den Körper des Steckelements bzw. des Gegensteckelements und das Aufnahmeelement hindurch verstanden. Mit anderen Worten gibt es somit mindestens einen Weg für das Schallsignal, bei dem der Schall nur durch den Körper des Steckelements bzw. des Gegensteckelements zum Aufnahmeelement und einem daran befestigbaren Körperschall-Sensor gelangt; dieses Körperschall-Signal wäre somit selbst in einer Vakuum-Umgebung am Aufnahmeelement erfassbar.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Körperschall-Sensor kraftschlüssig oder formschlüssig im oder am wenigstens einen Aufnahmeelement befestigbar. Durch eine kraftschlüssige Verbindung lässt sich der Körperschall-Sensor vorteilhaft lösbar, insbesondere schnell lösbar, und beschädigungsfrei im oder am wenigstens einen Aufnahmeelement befestigen. Eine kraftschlüssige Verbindung ermöglicht darüber hinaus vorteilhaft eine besonders sichere Übertragung des Körperschall-Signals. Eine Verfälschung des Körperschall-Signals, beispielsweise durch eine wacklige Verbindung zwischen dem Körperschall-Sensor und dem Aufnahmeelement kann dadurch vorteilhaft vermieden werden.
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Durch eine formschlüssige Verbindung des Körperschall-Sensors im oder am wenigstens einen Aufnahmeelement ist eine besonders einfache und schnelle Befestigung des Körperschall-Sensors am oder im Aufnahmeelement möglich. Zudem wird durch eine formschlüssige Verbindung bewirkt, dass nur der für das jeweilige Aufnahmeelement vorgesehene Sensor am oder im Aufnahmeelement befestigbar ist, in der Art eines Schlüssel-Schloss-Prinzips. Dadurch wird vorteilhaft sichergestellt, dass eine Fehlmessung durch das Anbringen eines falschen Körperschall-Sensors verhindert wird.
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Unter dem Begriff „am Aufnahmeelement“ ist im Sinne dieser Anmeldung vorzugsweise eine Befestigung des Körperschall-Sensors an einer Außenfläche des Aufnahmeelements zu verstehen, insbesondere eine unmittelbare Befestigung des Körperschall-Sensors am Aufnahmeelement.
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Unter dem Begriff „im Aufnahmeelement“ ist im Sinne dieser Anmeldung vorzugsweise eine Befestigung des Körperschall-Sensors derart zu verstehen, dass das Aufnahmeelement den Körperschall-Sensor an einem wesentlichen Anteil seiner Oberfläche umgibt, vorzugsweise sind wenigstens 30 %, besonders vorteilhaft wenigstens 50 % der Oberfläche des Körperschall-Sensors vom Aufnahmeelement umgeben.
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Es versteht sich dabei, dass zur Übertragung des Körperschalls vom Aufnahmeelement auf den Körperschall-Sensor das Aufnahmeelement und der Körperschall-Sensor vorzugsweise unmittelbar miteinander in einem mechanischen Kontakt, insbesondere in einem festen mechanischen Kontakt stehen.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das wenigstens eine Aufnahmeelement derart ausgebildet ist, dass das Aufnahmeelement einen Aufnahmeraum aufweist, der komplementär zu wenigstens einem Teil einer Außenkontur des Körperschall-Sensors ausgebildet ist. Dadurch wird eine große Kontaktfläche zwischen dem Aufnahmeelement und dem Körperschall-Sensor ermöglicht. Dies bewirkt eine besonders gute und qualitativ hochwertige Übertragung des Körperschall-Schallsignals vom Aufnahmeelement auf den Körperschall-Sensor. Je größer die Kontaktfläche ist, desto zuverlässiger und qualitativ hochwertiger kann der Körperschall des Verrastsignals vom Körperschall-Sensor detektiert werden.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist das wenigstens eine Aufnahmeelement derart ausgebildet, dass der Körperschall-Sensor in das Aufnahmeelement einschiebbar und durch eine Rastung festlegbar ist, beispielsweise durch eine Clipsverbindung. Mit anderen Worten kann derart der Körperschall-Sensor im oder am Aufnahmeelement eingeclipst oder angeclipst werden. Vorteilhaft wird dadurch ein besonders stabiler mechanischer Kontakt zwischen dem Aufnahmeelement und dem Körperschall-Sensor hergestellt, wodurch die Zuverlässigkeit der Übertragung des Körperschall-Signals vom Aufnahmeelement auf den Körperschall-Sensor verbessert wird. Weiterhin lässt sich auf diese Weise der Körperschall-Sensor besonders einfach montieren und nach Abschluss des Einsteckvorgangs des Steckelements in das Gegensteckelement auch wieder demontieren, z.B. durch Ausclipsen des Körperschall-Sensors aus dem Aufnahmeelement. Schließlich ist auf diese Weise für den Monteur besonders einfach feststellbar, ob der Körperschall-Sensor korrekt am Aufnahmeelement festgelegt ist. Sobald nämlich die Rastung z.B. durch ein Klicken spürbar oder hörbar erfolgt ist kann der Monteur sicher sein, dass der Körperschall-Sensor in der dafür vorgesehenen Position im Aufnahmeelement befestigt ist. Es ist dann sichergestellt, dass das Körperschall-Signal, das vom Körperschall-Sensor erfasst wird, zuverlässig verwertbar ist. Fehlt das beim Befestigen des Körperschall-Sensors so kann der Monteur die Verbindung zwischen Körperschall-Sensor und Aufnahmeelement überprüfen, bevor er das Steckelement in das Gegensteckelement einschiebt. Nach einem erfolgreichen Einsteckvorgang kann der Monteur den Körperschall-Sensor dann beschädigungsfrei in einfacher und schneller Art und Weise vom Aufnahmeelement lösen und den nächsten Einsteckvorgang durch das Befestigen des Körperschall-Sensors am nächsten Steckelement vorbereiten.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das wenigstens eine Aufnahmeelement mit dem Körperschall-Sensor in einem am oder im Aufnahmeelement befestigten Zustand an wenigstens zwei voneinander mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 4 mm, beabstandeten Punkten in unmittelbarem mechanischem Kontakt steht. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass die Übertragung des Körperschall-Signals vom Aufnahmeelement auf den Körperschall-Sensor stets zuverlässig erfolgt. Ist beispielsweise der mechanische Kontakt zwischen einer Kontaktstelle zwischen dem Aufnahmeelement und dem Körperschall-Sensor wackelig oder ist wegen eines Produktionsfehlers der mechanische Kontakt nicht herstellbar, so ist der Körperschall zumindest über die zweite Stelle, an welcher das Aufnahmeelement mit dem Körperschall-Sensor in mechanischem Kontakt steht, gewährleistet. Dadurch wird vorteilhaft die Zuverlässigkeit der Erfassung des Körperschall-Signals erhöht.
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In einer Weiterbildung des Steckverbinderprüfsystems ist der Körperschall-Sensor mit einer Auswerteeinheit verbunden, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, ein vom Körperschall-Sensor erfasstes Schallsignal mit einem Referenzsignal zu vergleichen. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass auf besonders einfache und zuverlässige Weise festgestellt werden kann, ob die Verrastung zwischen dem Steckelement und dem Gegensteckelement in korrekter Weise erfolgt ist. Das Referenzsignal kann beispielsweise durch die Aufzeichnung von Körperschall-Signalen von Steckvorgängen, die zu einer korrekten verrastet Position geführt haben, gewonnen werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass in der Auswerteeinheit verschiedene Referenzsignale für verschiedene Typen von Steckverbindungen hinterlegt sind. Auf diese Weise kann vorteilhaft anhand des erfassten Schallsignals im Abgleich mit dem Referenzsignal erkannt werden, welches Steckverbinder System zusammengesteckt wurde. Auf diese Weise kann vorteilhaft eine einzige Auswerteeinheit mit einem einzigen Körperschall-Sensor für verschiedene Steckverbinders Systeme zum Einsatz kommen. Somit genügt vorteilhaft eine einzige Ausgestaltungsform des Aufnahmeelements. Damit kann vorteilhaft eine standardisierte Form des Aufnahmeelements und eines dazu korrespondierenden Körperschall-Sensors verwendet werden, um so verschiedene Steckverbinder-Systeme mit einer einzigen Auswerteeinheit auf die Qualität der Steckverbindung hin zu überprüfen.
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Eine Weiterbildung des Steckverbinderprüfsystems sieht vor, dass die Auswerteeinheit in Abhängigkeit einer Abweichung des erfassten Schallsignals vom Referenzsignal ein Signal, insbesondere ein optisches oder akustisches Signal, bereitstellt. Das Signal, insbesondere das optische oder akustische Signal gibt dabei an, ob die Steckverbindung korrekt verrastet ist, oder ob ein fehlerhaftes Zusammenstecken der Steckverbindung vorliegt. Auf diese Weise kann in einer Fertigungsumgebung einem Monteur besonders einfach und schnell angezeigt werden, ob der Steckvorgang erfolgreich durchgeführt wurde oder ob der Steckvorgang überprüft und gegebenenfalls wiederholt werden muss. Dadurch lässt sich zum einen die Fehlerrate in der Produktion verringern und gleichzeitig die Ausbeute auf einer hohen Stufe der Wertschöpfungskette erhöhen.
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Dadurch, dass der Körperschall-Sensor ein Mikrofon ist lässt sich in besonders einfacher, robuster und kostengünstiger Art und Weise ein Steckverbinderprüfsystem realisieren.
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In einer Weiterbildung des Steckverbinderprüfsystems ist vorgesehen, dass das Mikrofon mittels eines Schlauchs oder eines Rohrs mit einem Lautsprecher, insbesondere einem Ohrlautsprecher, verbunden ist. Auf diese Weise lässt sich ein besonders kostengünstiges, mobiles und robustes Steckverbinderprüfsystem herstellen, welches ohne aufwändige und störanfällige Elektronik auskommt. Ein derartiges Steckverbinderprüfsystem kann wie ein Stethoskop vom Monteur am Körper mitgeführt werden, ohne dass eine Stromversorgung oder Kabel notwendig sind. Weiterhin wird ein derartiges Steckverbinderprüfsystem nicht von äußeren atmosphärischen Bedingungen, beispielsweise hoher Luftfeuchtigkeit, stark schwankenden Temperaturen oder ähnlichen Einflüssen beeinträchtigt.
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Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen:
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1a: ein Steckverbinderprüfsystem mit einem Querschnitt eines Steckverbinders im Zustand vor dem Einschieben eines Steckelements in ein Gegensteckelement;
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1b: ein Steckverbinderprüfsystem mit einem Querschnitt des Steckverbinders im zusammengesteckten Zustand;
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2a: ein Steckverbinderprüfsystem mit optischer Signalanzeige für die Qualität des Verrast-Signals im Zustand vor dem Einschieben eines Steckelements in ein Gegensteckelement;
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2b: ein Steckverbinderprüfsystem mit optischer Signalanzeige für die Qualität des Verrast-Signals im zusammengesteckten Zustand des Steckverbinders;
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3a und 3b: eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Steckverbinders im nicht zusammengesteckten bzw. zusammengesteckten Zustand;
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3a: ein Querschnitt durch den Steckverbinder aus 3b.
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Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen.
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1a und 1b zeigen ein Steckverbinderprüfsystem 900 für die Prüfung der Verbindungsqualität einer elektrischen Steckverbindung eines Steckverbinders 800 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung. Der Steckverbinder 800 umfasst ein Steckelement 100 und ein zum Steckelement 100 komplementär ausgebildetes Gegensteckelement 500 mit einem Gegensteckelement-Gehäuse 510. Das Steckelement 100 ist mit dem Gegensteckelement 500 zur Herstellung der elektrischen Verbindung entlang einer Einsteckrichtung 180 zusammensteckbar. Das Steckelement 100 ist derart ausgebildet, dass es in einem mit dem Gegensteckelement 500 zusammengesteckten Zustand (1b) mittels wenigstens eines Verrastmittels 150 des Steckelements 100 und wenigstens eines dazu komplementären Verrastmittels 520 des Gegensteckelements 500 verrastbar bzw. verriegelbar ist, beispielsweise formschlüssig verrastbar bzw. verriegelbar. Das Steckelement 100 ist, mit anderen Worten, im verrasteten bzw. verriegelten Zustand nicht ohne Beschädigung aus dem Gegensteckelement 500 entgegengesetzt zur Einsteckrichtung 180 entfernbar.
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Das Gegensteckelement 500 kann zumindest teilweise aus elektrisch isolierendem Material gebildet sein und z.B. Kunststoff umfassen.
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Das Steckelement 100 umfasst dabei einen wenigstens teilweise elektrisch leitfähigen Kontaktkasten 110, der beispielsweise aus einem Metallblech als Stanzbiegeteil geformt sein kann. Das Verrastmittel 150 kann beispielsweise als eine entgegengesetzt zu einer Einsteckrichtung 180 des Steckelements 100 in das Gegensteckelement 500 vom Kontaktkasten 110 abragende Rastlanze 152 ausgebildet sein. Das Verrastmittel 150, 152 ist am Kontaktkasten 110 befestigt und elastisch reversibel in einer Auslenkrichtung 190 quer zur Einsteckrichtung 180 auslenkbar. Das Gegensteckelement 500 umfasst als komplementäres Verrastmittel 520 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Verrastkammer 522, die eine Hinterschneidungskante 524 umfasst, die die Rastlanze 152 des Steckelements 100 im eingesteckten Zustand hintergreifen kann. Auf diese Weise ist im eingesteckten Zustand das Steckelement 100 im Gegensteckelement 500 formschlüssig verrastet bzw. verriegelt. Beim Einsteckvorgang wird die Rastlanze 152 zunächst in Richtung des Kontaktkastens 110 gedrückt und federt beim Erreichen einer Verrastposition des Steckelements 100 im Gegensteckelement 500 elastisch nach außen, d.h. weg vom Kontaktkasten 110. Dabei wird es von der Hinterschneidungskante 524 hintergriffen. Das Auffedern der Rastlanze 152 bzw. des Verrastmittels 150 in der Verrastkammer 522 erzeugt dabei ein typisches Schallsignal, das sogenannte Verrastsignal, beispielsweise in Form eines Klickens. Dieses Verrastsignal zeigt an, dass der Verrastvorgang korrekt durchgeführt ist. Scheitert der Verrastvorgang bzw. ist die Verrastung bzw. Verriegelung des Verrastmittels 150 in der Verrastkammer 522 unzureichend, so wird ein vom Verrastsignal verschiedenes Schallsignal erzeugt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Steckelement 100 ein erstes Aufnahmeelement 200 für einen Körperschall-Sensor 300, 302, 304 und das Gegensteckelement 500 ein zweites Aufnahmeelement 600 für einen Körperschall-Sensor 300, 302, 304 auf. Sowohl das erste Aufnahmeelement 200 als auch das zweite Aufnahmeelement 600 sind derart ausgebildet, dass daran bzw. darin ein Körperschall-Sensor 300, 302, 304 lösbar befestigt werden kann, im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Clipsverbindung. In bzw. an dem ersten Aufnahmeelement 200 und/oder dem zweiten Aufnahmeelement 600 kann ein Monteur vor dem Einsteckvorgang des Steckelements 100 in das Gegensteckelement 500 den Körperschall-Sensor 300, beispielsweise einen Beschleunigungssensor 302 oder ein Mikrofon 304, befestigen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Körperschall-Sensor 300, 302, 304 zum Beispiel die Form einer Münze haben und in eine halbkreisförmige Aufnahmekammer 208, 608 des ersten Aufnahmeelements 200 bzw. des zweiten Aufnahmeelement 600 eingeschoben und in der Aufnahmekammer 208, 608 verrastet werden. Dazu können am Körperschall-Sensor 300, 302, 304 und am ersten Aufnahmeelement 200 bzw. am zweiten Aufnahmeelement 600 hier nicht dargestellte Verrastöffnungen bzw. Rastnasen angeordnet sein. Vorteilhaft ergibt sich im eingesteckten Zustand eine große Kontaktfläche eines mechanischen Kontakts zwischen der Aufnahmekammer 208, 608 und einer Außenfläche 308 des Körperschall-Sensors 300, 302, 304. In 1a ist dabei ein Zustand dargestellt, bei dem der Körperschall-Sensor 300, 302, 304 bereitgstellt ist, um am oder im ersten Aufnahmeelement 200 bzw. am oder im zweiten Aufnahmeelement 600 befestigt zu werden. In 1b ist ein Zustand dargestellt, bei dem der Körperschall-Sensor 300, 302, 304 im ersten Aufnahmeelement 200 befestigt ist, um dort das Körperschall Signal zu erfassen. Gestrichelt ist eine optionale Anordnung im weiteren Aufnahmeelement 600 dargestellt. Es ist auch möglich, dass sowohl im ersten Aufnahmeelement 200 als auch im zweiten Aufnahmeelement 600 jeweils ein Körperschall-Sensor 300, 302, 304 befestigt ist.
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Am Kontaktkasten 110 ist durch ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Crimplasche 112 der Kontaktkasten 110 beispielsweise mit Litzen 174 eines elektrischen Kabels 170 verbunden, wobei das Kabel 170 außerhalb des Kontaktkastens 110 von einer Isolierung 172 umgeben sein kann. Am entgegengesetzt zum Kabel 170 liegenden vorderen Ende weist der Kontaktkasten 110 eine Öffnung 130 auf, die im eingesteckten Zustand des Steckelements 100 im Gegensteckelement 500 konzentrisch zu einer im Gegensteckelement 500 angeordneten weiteren Öffnung 530 liegt. Durch die weitere Öffnung 530 und die Öffnung 130 kann ein Gegenkontaktelement (nicht dargestellt) in den Kontaktkasten 110 des Steckelements 100 eingesteckt werden und eine elektrische Verbindung zwischen dem gegen Kontaktelement und dem Steckelement 100 herstellen.
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Der Körperschall-Sensor 300, 302, 304 ist z.B. durch eine erste Signalleitung 310, 312, 314, 316 mit einer Erfassungseinheit 320, 324, 326 des Steckverbinderprüfsystems 900 verbunden. Wie in den 1a und 1b durch die gestrichelten Elemente 322, 330, 332 und 340 angedeutet ist kann die Erfassungseinheit 320 mittels einer zweiten Signalleitung 322 mit einer Auswerteeinheit 330 verbunden sein und die Auswerteeinheit 330 kann mittels einer dritten Signalleitung 332 mit einer Ausgabeeinheit 340 verbunden sein. Ein Ausführungsbeispiel für ein Steckverbinderprüfsystem 900 mit Auswerteeinheit 330 und Ausgabeeinheit 340 ist in den 2a und 2b dargestellt.
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Die Verbindung zwischen dem Körperschall-Sensor 300, 302, 304 und der Erfassungseinheit 320, 324, 326 kann dabei durch eine erste Signalleitung 310, beispielsweise in Form einer elektrischen Leitung 312 (z.B. ein elektrisches Kabel), eines Schlauchs 314 oder eines Rohrs 316 realisiert sein. In einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass eine Übertragung der vom Körperschall-Sensor 300, 302, 304 erfassten Körperschall-Signale drahtlos, beispielsweise per Funk an die Erfassungseinheit 320 erfolgt und somit die erste Signalleitung 310 nicht als physikalisches Element existiert.
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Die Erfassungseinheit 320 kann in einer besonders einfachen Ausführungsform als Lautsprecher 324 bzw. Ohrlautsprecher 326, z.B. in der Art eines Kopfhörers realisiert sein. Auf diese Weise kann das System aus Körperschall-Sensor 300, 304, erster Signalleitung 310, 314, 316 und Erfassungseinheit 320, 324, 326 in der Art eines Stethoskop ausgebildet sein. Ein Monteur könnte so unmittelbar ohne weitere Hilfsmittel, insbesondere ohne Auswerteeinheit 330 und ohne Anzeigeeinheit 340 das Körperschall-Signal des Verrastsignal akustisch abhören und unmittelbar selbst beurteilen, ob der Verrastvorgang korrekt erfolgte.
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In den 2a und 2b ist ein Steckverbinderprüfsystem 900 dargestellt, bei dem beispielhaft während des Einsteckvorgangs ein mit dem Einsteckzustand korrelierendes Körperschall-Signal 700 von dem Verrastmittel 150 einen Weg über den Kontaktkasten 110 zum Aufnahmeelement 200 und von dort zum Körperschall-Sensor 300, 302, 304 nimmt. Dies ist durch die wellenförmige Linie mit dem Bezugszeichen 700 angedeutet, bei der das Körperschall-Signal 700 zunächst im Gehäuse des Steckelements 100 läuft, von dort unmittelbar bzw. direkt in das Aufnahmeelement 200 und von dort in den Sensor 300, 302, 304 gelangt. Das vom Körperschall-Sensor 300, 302, 304 aufgenommene Körperschall-Signal 700 wird der Erfassungseinheit 320, 324, 326 über die erste Signalleitung 310, 312, 314, 316 zugeleitet und dort als Schallsignal 334 erfasst. Im Falle einer elektrischen Leitung 312 als erster Signalleitung 310 liegt das erfasste Schallsignal 334 als elektrisches Signal vor, das mit dem Körperschall-Signal korreliert. Das von der Erfassungseinheit 320, 324, 326 erfasste Schallsignal 334 wird der Auswerteeinheit 330 zugeführt und mit einem Referenzsignal 336 verglichen. Die Auswerteeinheit 330 stellt in Abhängigkeit des Vergleichs zwischen dem erfassten Schallsignal 334 und dem Referenzsignal 336 ein Signal 344, 346 bereit, das angibt, ob die Steckverbindung korrekt verrastet ist oder ob ein fehlerhaftes Zusammenstecken bzw. noch kein Verrastvorgang der Steckverbindung vorliegt. Die Ausgabeeinheit 340 zeigt dabei dargestellten Ausführungsbeispiel ein TRUE-Signal 346 (Verrastung korrekt bzw. Verrastung erfolgt) bzw. ein FALSE-Signal 344 (Verrastung nicht korrekt bzw. Verrastung noch nicht erfolgt) optisch beispielsweise in Form einer Ampel an. Ebenso gut möglich ist auch eine akustische Ausgabe des TRUE-Signals 346 und des FALSE-Signals 344. Weiterhin sind Ausführungsformen denkbar, bei denen der Ausgabeeinheit 340 neben dem TRUE-Signal 346 und dem FALSE-Signal 344 von der Auswerteeinheit weitere Signale an die Ausgabeeinheit 340 bereitgestellt werden, mit denen auch andere Zustände akustisch und/oder visuell angezeigt werden können.
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In 2b ist der Zustand dargestellt, in dem das Verrastmittel 150 in Form der Rastlanze 152 gerade in der Verrastkammer 522 auffedert und das für eine korrekte Verrastung signifikante Körperschall-Signal 700, beispielsweise in Form des in der Figur dargestellten „Klick“ erzeugt. Das derart erfasste Schallsignal 334 stimmt im dargestellten Beispiel soweit mit dem Referenzsignal 336 überein, dass die Auswerteeinheit 330 der Ausgabeeinheit 340 das TRUE-Signal 346 bereitstellt und die Ausgabeeinheit 340 das TRUE-Signal 346 optisch durch ein Umspringen der Ampel vom FALSE-Signal 344 zum TRUE-Signal 346 darstellt.
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3a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckverbinders im nicht zusammengesteckten Zustand. Es handelt sich um einen im Automobilbereich üblichen female-Stecker (oben im Bild), der dem Steckelement 100 entspricht. Dieser female-Stecker bzw. dieses Steckelement 100 kann auf eine Schnittstelle, die als male-Stecker ausgebildet ist (unten in der Figur) und dem Gegensteckelement 500 entspricht aufgesteckt werden. Um eine mediendichte Abdichtung zwischen dem Steckelement 100 und dem Gegensteckelement 500 sicherzustellen ist am Steckelement 100 eine Radialdichtung 400 angeordnet, die in das Gegensteckelement 500 eingeschoben wird. Am Gegensteckelement 500 ist an einer Außenkontur das komplementäre Verrastmittel 520 als eine Art Überstand bzw. eine Erhebung angeordnet. Am Steckelement 100 ist das Verrastmittel 150 ebenfalls an seiner Außenseite angeordnet und hat eine nach innen gerichtete Federkraft. Beim Aufsetzen auf das Gegensteckelement 500 wird das Verrastelement 150 entgegen der Federkraft nach außen weggeschoben und verrastet beim weiteren Zusammenstecken hinter dem komplementären Verrastmittel 520 mit einem typischen Schallsignal 700. Verrastet das Steckelement 100 nur unzureichend auf dem Gegensteckelement 500, so weicht das erzeugte Schallsignal von dem typischen Schallsignal 700 ab. Derartige Steckverbinder können auch an sehr schwer einsehbaren Stellen beispielsweise in einem Automobil angeordnet sein, sodass letztlich nur das Schallsignal einen Hinweis auf eine korrekte Verrastung ergibt. Am Steckelement 100 ist ein Aufnahmeelement 200 angeordnet, in welchem bzw. an welchem vor dem Steckvorgang bzw. dem Aufsteckvorgang des Steckelements 100 auf das Gegensteckelement 500 ein Sensor 300, 302, 304 lösbar befestigt werden kann, zum Beispiel durch eine Clipsverbindung.
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3b zeigt den Steckverbinder 800 aus 3a im zusammengesteckten Zustand. In dem Aufnahmeelement 200 ist Sensor 300, 302, 304 befestigt, mit welchem das Körperschall-Signal des Steckvorgangs erfasst und über die erste Signalleitung 310 an die Erfassungseinheit 320 weitergeleitet worden ist. Stellt der Monteur anhand des Körperschall-Signals fest, dass die Steckverbindung einwandfrei montiert ist, so löst er die Verbindung zwischen Sensor 300, 302, 304 und dem Aufnahmeelement 200 und bereitet den nächsten Steckvorgang vor, indem er den Sensor 300, 302, 304 an dem Aufnahmeelement 200 des nächsten Steckelements 100 befestigt. Ist der Steckvorgang als nicht in Ordnung zu bewerten, so kann der Monteur den Steckvorgang wiederholen.
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3c zeigt einen Querschnitt des zusammengesteckten Steckverbinders 800 aus 3b. In die weitere Öffnung 530 ist ein Gegenkontaktelement 550, z.B. in Form eines Messerkontakts bzw. eines Pins eingesteckt. Das Kabel 170 des Steckelements 100 ist gegen das Eindringen von Medien mit einer Einzeladerabdichtung 402 umschlossen. Im linken Teil der Figur ist das Verrastmittel 150 zu sehen, welches über das gegen Verrastmittel 520 geschoben ist und somit das Steckelement 100 an dem Gegensteckelement 500 verrastet. Im oberen Teil der Figur ist das Aufnahmeelement 200 zu erkennen, an welchem der Sensor 300, 302, 304 befestigt werden kann, beispielsweise durch eine Clipsverbindung.
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Besonders gut eignet sich als Körperschall-Sensor 300 ein Mikrofon 302, da Mikrofone per se zur Erfassung von Schallsignalen und auch Körperschall-Signalen 700 ausgelegt sind. Als Körperschall-Sensor 300 eignen sich jedoch auch Beschleunigungssensoren 304, da Körperschall letztlich eine Vibration des Körpers des Steckelements 100 bzw. des Gegensteckelements 500 darstellt. Vibrationen in Festkörpern sind durch wechselnde Beschleunigungen von Materie gekennzeichnet und lassen sich daher mit Beschleunigungssensoren erfassen.
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In anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsformen kann selbstverständlich auch das komplementäre Gegenverrastelement am Gegensteckelement als eine Art federnde Rastlanze ausgebildet sein und das Verrastmittel am in das Gegensteckelement 500 einschiebbaren Steckelement 100 als eine dazu korrespondierende Verrastöffnung. Das Verrastmittel 150 des Steckelements 100 und das komplementäre Verrastmittel 520 des Gegensteckelements 500 können auch als Betätigungshebel zur Reduzierung der Steckkräfte und eine korrespondierende Hebelaufnahme bzw. ein Hebelscharnier ausgebildet sein.
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Die Erfassung des Körperschalls als Indiz für die Qualität einer mechanischen Verbindung eignet sich nicht nur für das Verrasten eines einzelnen Steckelements 100 in einem einzelnen Gegensteckelement 500. Gleichfalls sind von dieser Erfindung auch hier nicht bildlich dargestellte Verrastvorgänge bzw. Verrast-Schallsignale eines Betätigungshebels zur Verrastung beispielsweise von Multipolverbindungen eines Multipol-Steckelements in einem Multipol-Gegensteckelement umfasst. Unter dem Ausdruck „Steckverbinder“ mit „Steckelement“ bzw. „Gegensteckelement“ sind somit auch Anordnungen zu verstehen, bei denen eine Vielzahl von steckbaren Kontaktelementen bzw. Steckelementen 100 mit einer Vielzahl von Gegenkontaktelementen bzw. Gegensteckelementen 500 zusammengesteckt und dann mittels eines Betätigungshebels miteinander verrastet werden.
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Das vorgeschlagene erste Aufnahmeelement 200 bzw. das zweite Aufnahmeelement 600 kann generell an allen als Kontakte, Gegenkontakte bzw. Steckverbinderanordnungen ausgebildete Steckelemente 100 bzw. Gegensteckelemente 500 ausgebildet sein, z.B. einstückig mit den jeweiligen Elementen oder auch als zunächst separate Teile, die beim Herstellen des Steckelements 100 bzw. des Gegensteckelements 500 am Steckelement 100 bzw. am Gegensteckelement 500 angespritzt, angeklebt oder angeschweißt werden.
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Das wenigstens eine Aufnahmeelement 200, 600 kann zum Beispiel an Buchsenkontakten angeordnet sein, insbesondere an für hochpolige Buchsenkontaktverbindungen vorgesehenen Steckelementen (z.B. mehr als 50 oder sogar mehr als 120 Kontaktkammern pro Steckverbinder). Es eignet sich auch für Direktsteckverbinder oder Messerleistenkontakte. Auch eignet sich das vorgeschlagene wenigstens eine Aufnahmeelement 200, 600 zur Anordnung an miniaturisierten Buchsenkontakten, die eine Blechstärke im Bereich des Verrastmittels von z.B. 0,1mm bis 0,3mm aufweisen.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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