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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement mit einem beidseitig befestigten Verrastelement.
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Stand der Technik
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Bei Steckverbinderanordnungen zur Herstellung elektrischer Steckverbindungen, beispielsweise im Automobilbereich, werden Kontaktelemente nach dem Crimpen üblicherweise in einen beispielsweise aus Kunststoff gefertigten Kontaktträger bestückt. Die Kontaktelemente werden dazu mithilfe eines Verrastelements, beispielsweise in Form einer Primärrastlanze, in einer zu ihrer Aufnahme bestimmten Kammer bzw. Kontaktkammer des Kontaktträgers verrastet. Das Verrastelement ist z. B. als federnde Rastlanze am Kontaktelement angeordnet, wobei sich das Verrastelement in einem Hinterschnitt in der Kammer verhaken kann, also formschlüssig verrastet ist.
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Das Verrastelement dient dazu, das Kontaktelement bei einem Zug mit einer Zugkraft nach hinten, also einer Richtung entgegengesetzt der Einsteckrichtung (üblicherweise durch Zug an einem am Kontaktelement befestigten Kabel), das Kontaktelement mindestens bis zu einer spezifizierten Ausreißkraft, der sogenannten Primärhaltekraft, in der Kammer des Kontaktträgers zu halten.
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Aus der
JP 2004-47 171 A ist eine Steckverbinderanordnung bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass die Primärhaltekraft, die das Kontaktelement der Zugkraft bzw. Ausreißkraft nach hinten entgegensetzt üblicherweise dadurch begrenzt ist, dass entweder das als Primärlanze ausgebildete Verrastelement entgegen der Zugrichtung abknickt oder ein relativ scharfkantiges Ende der Rastlanze sich durch den Hinterschnitt frei schneidet und dabei die Kontaktkammer des Kontaktträgers beschädigt. Dies gilt insbesondere bei kleinen, miniaturisierten Kontaktelementen mit geringen Materialstärken
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Versuche, das Abknicken des Verrastelements (der Rastlanze) nach oben bzw. hinten und das Eingraben eines scharfkantigen Endes des Verrastelements in den Hinterschnitt der Kontaktkammer des Kontaktträgers zu vermeiden würden eine komplexe Geometrie des Kontaktelements erfordern und sind daher schwer oder gar nicht mit Stanzbiegeteilen zu realisieren. Daher sind derartige Lösungen in der Regel zu kostspielig, um wirtschaftlich eingesetzt werden zu können.
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Es kann daher ein Bedarf bestehen, auf kostengünstige und einfache Art und Weise ein Kontaktelement bereitzustellen, bei welchem durch eine neuartige Konstruktion eine sichere formschlüssige Verrastung des Kontakts im Kontaktträger gewährleistet ist und bei der gleichzeitig die Verrastung zumindest den üblichen Ausreißkräften derart standhält, dass weder das Verrastelements als solches beschädigt wird noch die Kontaktkammer des Kontaktträgers durch das Verrastelement des Kontaktelements beschädigt wird.
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Vorteile der Erfindung
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Erfindungsgemäß wird ein Kontaktelement zum Einschieben in einer Einsteckrichtung in einen Kontaktträger vorgeschlagen, das im Vergleich zum Stand der Technik besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist und bei dem das Verrastelement gegen eine Beschädigung beim Auftreten von Ausreißkräften geschützt ist und gleichzeitig eine Kontaktkammer eines Kontaktträgers vor einer Beschädigung durch das Verrastelement geschützt ist.
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Dies wird dadurch erreicht, dass das Kontaktelement zum Einschieben in einer Einsteckrichtung in einen Kontaktträger einen Kontaktkasten zum Herstellen einer elektrischen Verbindung sowie ein zumindest abschnittsweise bzw. zumindest teilweise reversibel verlagerbares Verrastelement bzw. Verriegelungselement zur formschlüssigen Verrastung bzw. Verriegelung des Kontaktelements im Kontaktträger umfasst bzw. aufweist. Dabei erstreckt sich der Kontaktkasten entlang einer Längsachse. Das Verrastelement ist dabei an einem ersten Befestigungsabschnitt an dem Kontaktkasten befestigt und weist entgegen der Einsteckrichtung betrachtet hinter dem ersten Befestigungsabschnitt einen Verrastabschnitt bzw. Verriegelungsabschnitt auf. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Verrastelement an einem zweiten Befestigungsabschnitt am Kontaktkasten befestigt ist, wobei der Verrastabschnitt bzw. Verriegelungsabschnitt entlang der Längsachse betrachtet zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt und dem zweiten Befestigungsabschnitt angeordnet ist.
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Mit anderen Worten weist das Verrastelement in einer Richtung entgegen der Einsteckrichtung betrachtet aufeinanderfolgend folgende Abschnitte auf: zuerst den am vorderen Ende des Kontaktelements gelegenen ersten Befestigungsabschnitt, anschließend den Verrastabschnitt bzw. Verriegelungsabschnitt. An den Verrastabschnitt anschließend dann den zweiten Befestigungsabschnitt. Beide Befestigungsabschnitte sind am Kontaktkasten befestigt bzw. festgelegt. Somit ist das Verrastelement entlang der Längsachse betrachtet beidseitig bzw. an beiden Enden am Kontaktkasten befestigt bzw. festgelegt.
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Unter dem Kontaktkasten wird im Kontext dieser Anmeldung ein Element verstanden, welches funktional zur Ausbildung einer elektrischen Verbindung des Kontaktelements mit einem entsprechenden Gegenkontakt ausgebildet ist. Dabei kann der Kontaktkasten im Querschnitt quer zur Längsachse betrachtet z. B. einen runden, ellipsoiden, rechteckigen, quadratischen oder allgemein vieleckigen Querschnitt aufweisen. Der Kontaktkasten kann beispielsweise als ein entlang der Längsachse hohlkammerförmiger Körper ausgebildet sein.
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Unter einer formschlüssigen Verrastung bzw. Verriegelung wird beispielsweise ein Verhaken eines quer zur Längsachse abstehenden Verrastabschnitts an bzw. in einem Hinterschnitt in einer Kontaktkammer des Kontaktträgers verstanden. Eine derartige formschlüssige Verrastung ist klar abzugrenzen von einer stoffschlüssigen Verbindung (zum Beispiel durch eine Klebung) und von einer kraftschlüssigen Verbindung bzw. reibschlüssigen Verbindung, bei denen die zwei miteinander verbundenen Elemente durch das Aufbringen einer relativ zueinander wirkenden Kraft aneinander gepresst und dadurch gehalten werden (z. B. ein Nagel in einer Wand).
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Unter dem Begriff „reversibel verlagerbares Verrastelement” kann beispielsweise eine elastisch federnde Ausgestaltung des Verrastelements verstanden werden, die sich ohne Beschädigung zwischen zwei Positionen hin und her verlagern lässt, im Unterschied zu einem starren Verriegelungselement, welches nicht ohne eine dauerhafte bzw. plastische Verformung relativ zum Kontaktkasten verlagerbar ist.
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Die Längsachse des Kontaktkastens erstreckt sich im eingesteckten Zustand des Kontaktelements in den Kontaktträger vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Einsteckrichtung.
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Gegenüber dem Stand der Technik wird dadurch ein Kontaktelement mit einem Verrastelement bereitgestellt, welches sich in einfacher und kostengünstiger Weise herstellen lässt und bei welchem gleichzeitig das Verrastelement auch höheren Ausreißkräften standhält bzw. eine höhere Primärhaltekraft aufweist ohne selbst beschädigt zu werden bzw. ohne einen Hinterschnitt des Kontaktträgers zu beschädigen. Dies wird vorteilhaft durch die Befestigung des Verrastelements bzw. Verriegelungselements an beiden seiner Enden am Kontaktkasten erreicht, wohingegen bei herkömmlichen Kontaktelementen lediglich ein Ende des Verrastelements am Kontaktkasten befestigt ist. Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, die Verrastung nicht durch einen nach oben aus dem Kontaktkasten ausgestalten Biegebalken in Form einer Rastlanze zu bewerkstelligen, sondern das Verrastelement beispielsweise aus einem durchgehenden Material, beispielsweise einem Blech, auszuformen. Dies kann bei ausreichender Duktilität des Materials beispielsweise durch Prägen erfolgen. Ebenso können derartige Kontaktelemente mit ihrem Verrastelement auch durch konventionelle Stanzbiege-Technik hergestellt werden.
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Durch die beidseitige Anbindung ist das Verrastelement besonders stabil gegenüber den Ausreißkräften, indem an der einen Befestigungsstelle bzw. dem einen Befestigungsabschnitt Zugkräfte und an der anderen Befestigungsstelle bzw. dem anderen Befestigungsabschnitt Druckkräfte aufgenommen werden können, wobei die Zugkräfte und Druckkräfte im Wesentlichen entlang der Längsachse wirken. Somit kann das Verrastelement bei gleicher Materialstärke höhere Ausreißkräfte beschädigungsfrei aufnehmen als herkömmliche Verrastelemente. Alternativ kann bei einer geforderten spezifizierten Ausreißkraft die Materialstärke des Verrastelements verringert werden bzw. kann das gesamte Kontaktelement kleiner gebaut werden.
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Wenn das Verrastelement aus einem beidseitig angebundenen, vorzugsweise durchgehenden, Material geformt ist können vorteilhaft gleichzeitig scharfkantige Enden am Verrastabschnitt, der formschlüssig mit dem Hinterschnitt des Kontaktträgers die Verrastung sicherstellt, vermieden werden. Eine derartige Ausgestaltung des Verrastelements als ein beispielsweise durchgehendes Blech mit einer beidseitigen Anbindung am Kontaktkasten ist in einfacher Art und Weise und sehr kostengünstig herstellbar, da insbesondere keine komplexen Geometrie bei der Ausgestaltung des Verrastelements bei der Fertigung berücksichtigt werden müssen. Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Kontaktelement in herkömmliche Kontaktträger und deren Kontaktkammern eingebaut werden, da sich an den äußeren Abmessungen gegenüber herkömmlichen Kontaktelementen nicht viel ändern muss. Auf diese Weise kann eine kostspielige Umkonstruktion der Kontaktträger vermieden werden. Mit anderen Worten ist das erfindungsgemäße Kontaktelement von seiner Form her kompatibel zu herkömmlichen Kontaktelementen
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verrastelement bzw. Verriegelungselement in einer Auslenkrichtung im Wesentlichen quer zur Einsteckrichtung von einer ersten Position nach innen in eine zweite Position reversibel verlagerbar ist, beispielsweise elastisch federnd reversibel verlagerbar. Dabei ist das Kontaktelement in der ersten Position durch den Verrastabschnitt bzw. Verriegelungsabschnitt formschlüssig im Kontaktträger gegen ein Verlagern aus dem Kontaktträger heraus verrastbar und in der zweiten Position ist das Kontaktelement aus dem Kontaktträger heraus verlagerbar.
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Mit anderen Worten ist das Kontaktelement im in den Kontaktträger eingesteckten Zustand mittels des Verrastabschnitts in der ersten Position im Kontaktträger verrastet und kann beispielsweise durch einen Zug am Kabel nicht entgegen der Einsteckrichtung aus dem Kontaktträger heraus gezogen werden. In der zweiten Position ist dagegen das Verrastelement, insbesondere der Verrastabschnitt, nach innen gedrückt, das heißt in Richtung des Kontaktkastens. Dadurch löst sich die formschlüssige Verbindung zwischen dem Verrastelement und dem beispielsweise als Hinterschnitt ausgebildeten Gegenverrastelement des Kontaktträgers. Infolgedessen lässt sich beispielsweise bei einem Zug am Kabel des Kontaktelements das Kontaktelement entgegengesetzt zur Einsteckrichtung aus dem Kontaktträger herauszuziehen.
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Durch diese Weiterbildung wird ein besonders einfach zu montieren des Kontaktelement bereitgestellt, das sich auch in einfacher Weise beispielsweise bei einer Beschädigung wieder demontieren lässt.
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In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verriegelungselement bzw. Verrastelement zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt und dem Verrastabschnitt bzw. Verriegelungsabschnitt einen ersten Abschnitt aufweist, der schräg nach außen, vorzugsweise entgegen der Einsteckrichtung, vom Kontaktelement abragt. Dabei ist der Verrastabschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt nach innen umgebogen und erstreckt sich im Wesentlichen quer zur Längsachse des Kontaktkastens, vorzugsweise entlang der Verlagerungsrichtung des Verrastelements. Dabei ist der erste Abschnitt nicht direkt mit dem Kontaktkasten verbunden. Mit anderen Worten ist der erste Abschnitt z. B. nur mittelbar, nämlich über den ersten Befestigungsabschnitt und den zweite Befestigungsabschnitt, mit dem Kontaktkasten verbunden. Insbesondere liegt keine seitliche Anbindung des ersten Abschnitts vor.
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Unter einer direkten Verbindung wird im Kontext dieser Anmeldung eine unmittelbare Verbindung verstanden, d. h. eine Verbindung eines Elementes an sein Verbindungselement ohne Zwischenlager anderer Elemente.
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Dass der erste Abschnitt nicht direkt mit dem Kontaktkasten verbunden ist ermöglicht einen großen Verlagerungsweg bei der reversiblen Verlagerung des Verrastelements nach innen, das heißt zum Kontaktkasten hin. Dadurch wird auch eine große Verrastfläche am Verrastelement möglich, auf die sich die Auszugskräfte beim Zug entgegen der Einsteckrichtung verteilen. Gleichzeitig ist ohne direkte Anbindung an den Kontaktkasten der erste Abschnitt in einfacher Art und Weise besonders federelastisch, was eine Verlagerung des Verrastelements nach innen vereinfacht. Durch die beidseitige Anbindung des Verrastelements kann dennoch eine hohe Ausreißkraft gewährleistet werden. Durch den gegenüber dem ersten Abschnitt nach innen umgebogenen Verrastabschnitt ergibt sich vorteilhaft eine größere Anlagefläche des Verrastabschnitts an einem beispielsweise als Hinterschnitt ausgebildeten Gegenverrastabschnitt des Kontaktträgers. Dadurch wird vorteilhaft einer Beschädigung der Gegenverrastfläche bzw. des Hinterschnitts des Kontaktträgers vorgebeugt, da bei Einwirkung einer Ausreißkraft auf das Kontaktelement die Ausreißkraft am Verrastelement auf eine wesentlich größere Fläche verteilt wird als bei einem scharfkantigen freien Ende des Verrastelements. Somit wird die punktuelle Druckbelastung an der mechanischen Kontaktfläche zwischen dem Verrastabschnitt und dem entsprechenden Gegenverrastabschnitt bzw. der Gegenfläche des Kontaktträgers vorteilhaft reduziert.
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Somit werden vorteilhaft zwei Anforderungen an das Kontaktelement erfüllbar: einerseits ein einfaches elastisches Einfedern des Verrastelements zum Beispiel bei einem Einsteckvorgang des Kontaktelements in den Kontaktträger. Und andererseits das Standhalten gegenüber einer hohen Ausreißkraft ohne Beschädigung des Verrastelements bzw. der Kontaktkammer.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verrastelement zwischen dem Verrastabschnitt und dem zweiten Befestigungsabschnitt einen zweiten Abschnitt aufweist, der sich an den Verrastabschnitt anschließt und der sich im Wesentlichen entgegen der Einsteckrichtung bzw. parallel zur Längsachse erstreckt. Dabei ist der zweite Abschnitt nicht direkt mit dem Kontaktkasten verbunden. Mit anderen Worten ist der beispielsweise nach innen umgebogene Verrastabschnitt nicht direkt an dem zweiten Befestigungsabschnitt angeordnet und damit nicht direkt am Kontaktträger befestigt. Vielmehr ist ein gegenüber dem Verrastabschnitt nach hinten umgebogenes Stück des Verrastelements, nämlich der zweite Abschnitt, freitragend an seinem einen Ende am Verrastabschnitt und an seinem anderen Ende entlang der Längsrichtung betrachtet am zweiten Befestigungsabschnitt befestigt. Eine seitliche Anbindung des zweiten Abschnitts fehlt dagegen. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders hohe Elastizität und ein großer Verlagerungsweg nach innen für das Verrastelement ermöglicht.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kontaktkasten wenigstens eine Seitenwand aufweist, die sich im Wesentlichen parallel zur Längsachse erstreckt, wobei der erste Befestigungsabschnitt und/oder der zweite Befestigungsabschnitt an der wenigstens einen Seitenwand des Kontaktkastens befestigt ist.
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Vorteilhaft ist eine Flächennormale der wenigstens einen Seitenwand im Wesentlichen in eine Richtung quer zur Einsteckrichtung und quer zu Verlagerungsrichtung gerichtet.
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Auf diese Weise wird eine besonders einfache und schnelle Befestigung des Verrastelements am Kontaktkasten ermöglicht. Besonders vorteilhaft kann dadurch der Kontaktkasten mitsamt dem Verrastelement als ein Stanzbiegeteil ausgebildet sein. Dabei kann die Befestigung des ersten Befestigungsabschnitt bzw. des zweiten Befestigungsabschnitt in einfacher Art und Weise durch wenigstens eine Lasche bewerkstelligt sein. Eine derartige Lasche kann in eine komplementäre Öffnung der wenigstens einen Seitenwand eingesteckt, z. B. kraftschlüssig eingesteckt, und dadurch befestigt sein. Weiterhin vorteilhaft kann auf diese Weise das Verrastelement als solches die Funktion einer Oberwand übernehmen, wodurch das Kontaktelement besonders materialsparend aufgebaut sein kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kontaktkasten eine dem Verrastelement zugewandte Oberwand aufweist, wobei der erste Befestigungsabschnitt und/oder der zweite Befestigungsabschnitt an der Oberwand befestigt sind.
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Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Verrastelement schnell und einfach an einem beispielsweise vorgefertigten Kontaktkasten befestigt werden kann. Weiterhin vorteilhaft wird dadurch derjenige Teil des Kontaktelements, der die Ausreißkräfte bei einem Zug am Kontaktelement entgegen der Einsteckrichtung aufnehmen muss, mit erhöhter, beispielsweise doppelter, Materialstärke ausgelegt und dadurch verstärkt. Dadurch wird ein besonders stabiles Kontaktelement bereitgestellt.
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Dadurch, dass der Kontaktkasten derart ausgebildet ist, dass ein Gegenkontaktelement in ihn eingesteckt werden kann, bevorzugt in sein entlang der Längsachse betrachtet vorderes Ende (welches dem Ende entgegengesetzt ist, an welchem das Kabel befestigt ist) eingesteckt werden kann, wird vorteilhaft bewirkt, dass das Kontaktelement herkömmliche Kontaktelemente in einfacher Art und Weise ersetzen kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei eingestecktem Gegenkontaktelement bzw. Gegenstecker eine Verlagerung des Verriegelungselements bzw. des Verrastelements, insbesondere des Verriegelungsabschnitts bzw. des Verrastabschnitt, nach innen blockiert ist, wobei insbesondere eine Verlagerung des Verrastabschnitt in die zweite Position blockiert ist. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders sichere Verrastung bzw. Verriegelung des Kontaktelements bewirkt, sobald das Gegenkontaktelement in den Kontaktkasten des Kontaktelements eingesteckt ist. Denn der vorzugsweise gegenüber dem ersten Abschnitt nach innen umgebogene Verrastabschnitt wird beim Versuch, ihn nach innen zu verlagern und dadurch das Kontaktelement aus seiner Verrastung im Kontaktträger zu lösen, an das eingesteckte Gegenkontaktelement im Innern des Kontaktkastens anstoßen. Eine weitergehende Verlagerung des Verrastelements nach innen bis in die zweite Position wird dann blockiert. Eine bestehende Steckverbindung zwischen Kontaktelement und Gegenkontaktelement, die beispielsweise stromführend sein kann, ist so gegen ein unbeabsichtigtes Lösen gesichert. Dadurch kann das Risiko einer Beschädigung von an das Kontaktelement bzw. das Gegenkontaktelement angeschlossenen Komponenten, beispielsweise Automobilsteuergeräte, in Folge einer plötzlichen Unterbrechung der elektrischen Verbindung vorteilhaft verringert werden.
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Dadurch, dass das Kontaktelement einstückig gefertigt ist, insbesondere als Stanzbiegeteil, wird vorteilhaft eine besonders kostengünstige, einfache und schnelle Fertigung des Kontaktelements ermöglicht.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Kontaktkasten und das Verriegelungselement bzw. das Verrastelement separate Teile sind, die bei einer Montage miteinander verbunden werden. Dabei kann beispielsweise der Kontaktkasten aus einem ersten Material gefertigt sein und das Verrastelement aus einem zweiten Material gefertigt sein. Beispielsweise kann der Kontaktkasten aus einem besonders gut elektrisch leitfähigen ersten Material gefertigt sein und zum Beispiel Kupfer oder eine Kupferlegierung enthalten. Das Verrastelement kann dagegen aus einem besonders stabilen bzw. federelastischen zweiten Material gebildet sein, welches geeignet ist, besonders hohe Ausreißkräfte aufzunehmen und sich vom ersten Material unterscheidet. Das zweite Material kann beispielsweise Stahl und/oder Federstahl enthalten.
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Vorteilhaft können dabei der Kontaktkasten und das davon zunächst separate Verrastelement durch eine stoffschlüssige Verbindung, beispielsweise eine Schweißverbindung oder eine Klebeverbindung miteinander verbunden sein.
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In einer Weiterbildung können der Kontaktkasten und das davon zunächst separate Verrastelement auch durch eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung miteinander verbunden sein.
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Die Ausbildung von Kontaktkasten und Federelement als zwei zunächst separat vorliegende Elemente kann vorteilhaft ermöglichen, die jeweiligen Funktionen von Kontaktkasten und Federelement unabhängig voneinander zu optimieren (Kontaktkasten: hohe elektrische Leitfähigkeit; Verrastelement: hohe mechanische Stabilität). Vorteilhaft kann auf diese Weise auch besonders einfach eine modulare Fertigung ermöglicht werden. Beispielsweise kann so derselbe Kontaktkasten für verschiedene Kontaktträger-(Kammer)-Geometrien bzw. Hinterschnitt-Geometrien in mit unterschiedlichen Verrastelementen versehen werden.
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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: einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kontaktelements im in einen Kontaktträger eingeschobenen und darin verrasteten Zustand;
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1b: einen Querschnitt des Kontaktelements aus 1a in einem Zustand beim Einschieben in den bzw. Herausziehen aus dem Kontaktträger;
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2: einen Querschnitt durch das Kontaktelement aus 1a in einem im Kontaktträger verrasteten Zustand und mit eingeschobenem Gegenkontaktelement;
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3: eine perspektivische Ansicht Kontaktelements aus 1a;
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4: ein Schnittbogenmuster bzw. Faltbogenmuster für das Kontaktelement aus 3.
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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 zeigt im Querschnitt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kontaktelements 100 in einem Zustand, in welchem das Kontaktelement 100 in einer Einsteckrichtung 190 in eine Kammer 520 eines Kontaktträgers 500 eingeschoben und in der Kammer 520 formschlüssig verrastet ist.
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Der Kontaktträger 500 ist beispielsweise aus einem elektrisch isolierendem Material, zum Beispiel Kunststoff, gefertigt. Die Kammer 520 des Kontaktträgers 500 ist von einer Gehäusewand 516 des Kontaktträgers umschlossen. Der Kontaktträger 500 weist an seinem hinteren Ende (in der Zeichnung auf der rechten Seite) eine Einführöffnung 512 für das Kontaktelement 100 auf, durch welches dieses in ihn eingeschoben werden kann. An seinem vorderen Ende (in der Figur auf der linken Seite) weist der Kontaktträger 500 eine weitere Einführöffnung 511 auf, durch welche ein Gegenkontaktelement 700 in einer Gegenkontaktelement-Einsteckrichtung 710 in den Kontaktträger 500 und ein darin eingestecktes Kontaktelement 100 eingeführt werden kann. Am hinteren Ende des Kontaktträgers 500 verengt sich der Querschnitt der Kammer 520 zur Einführöffnung 512 mittels eines Hinterschnitts 518. Der Hinterschnitt 518 weist eine Gegenfläche 532 auf, an der das Kontaktelement 100 mit einer Verrastfläche 232 eines Verrastabschnitt 230 des Kontaktelements 100 verrasten kann.
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Das Kontaktelement 100 weist einen Kontaktkasten 150 auf, der sich entlang einer Langsachse 120 erstreckt. Die Längsachse verläuft im eingesteckten Zustand des Kontaktelements 100 im Wesentlichen parallel zur Einsteckrichtung 190. Der Kontaktkasten 150 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Stanzbiegeteil ausgebildet und weist einen innen hohlen rechteckigen Querschnitt quer zu Bildebene auf. Der Kontaktkasten 150 kann beispielsweise aus einem besonders gut elektrisch leitenden Material gebildet sein und zum Beispiel Kupfer oder eine Kupferlegierung enthalten. An seinem in der Figur nach links weisenden vorderen Ende weist der Kontaktkasten 150 eine Kontaktkasten-Einführöffnung 159 auf, durch welche das Gegenkontaktelement 700 in ein Inneres 158 des Kontaktkastens 150 eingeschoben werden kann. In seinem Innern 158 ist eine Kontaktfeder 156 angeordnet, mit welcher das Gegenkontaktelement 700 mechanisch und elektrisch zuverlässig kontaktiert werden kann. Die Kontaktfeder 156 kann an einem Boden 152 des Kontaktkastens 150 angeordnet sein oder einstückig aus dem Boden 152 ausgebildet sein, indem der Boden 152 ins Innere 158 umgebogen wird.
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Das Kontaktelement 100 weist weiterhin ein reversibel verlagerbares Verriegelungselement bzw. Verrastelement 200 zur formschlüssigen Verrastung des Kontaktelements 100 im Kontaktträger 500 auf. Das Verrastelement 200 ist dazu in einer Auslenkrichtung 250, die sich im Wesentlichen quer zur Einsteckrichtung 190 erstreckt, von einer ersten Position nach innen in eine zweite Position reversibel verlagerbar. Die reversible Verlagerung wird im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine federartige Auslegung des Verrastelements 200 erzielt. Dabei ist das Kontaktelement 100 in der ersten Position durch den Verrastabschnitt 230 formschlüssig im Kontaktträger 500 gegen ein Verlagern, zum Beispiel ein Herausziehen, aus dem Kontaktträger 500 heraus verrastet bzw. verrastbar (1a). In der zweiten Position ist das Kontaktelement 100 aus dem Kontaktträger 500 heraus verlagerbar (1b), indem der Querschnitt des Kontaktelements 100 verringert wird, so dass sich das Kontaktelement 100 durch die Einführöffnung 512 des Kontaktträgers 500 herausschieben lässt. Das Verrastelement 200 kann derart ausgelegt sein, dass im Ruhezustand das Verrastelement 200 durch seine intrinsische Elastizität stets versucht, die erste Position einzunehmen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel bildet das Verrastelement 200 eine obere Wand bzw. Oberwand 153 des Kontaktkastens 150. In einem anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann jedoch der Kontaktkasten 150 eine eigenständige obere Wand bzw. Oberwand 153 aufweisen, an deren nach außen gewandter Seite das Verrastelement 200 angeordnet ist und an der es sogar befestigt sein kann.
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An der Kontaktfeder 156 und an der Oberwand 153 sind ins Innere 158 des Kontaktkastens weisende Kontaktpunkte 157 ausgebildet, z. B. durch eine Prägung, mit denen das Gegenkontaktelement 700 an einem definierten Punkt kontaktiert wird.
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Das Verrastelement 200 ist an einem ersten Befestigungsabschnitt 204, der sich an einem ersten Ende 202 (in der Figur auf der linken Seite) des Verrastelements 200 befindet, am Kontaktkasten 150 befestigt. Das Verrastelement 200 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein durchgehendes Blech ausgebildet. Das Verrastelement 200 weist entgegen der Einsteckrichtung 190 betrachtet hinter dem ersten Befestigungsabschnitt 204 einen Verrastabschnitt 230 auf. Das Verrastelement 200 ist an einem zweiten Befestigungsabschnitt 208, der sich an einem zweiten Ende 206 (in der Figur auf der rechten Seite) des Verrastelements 200 befindet, am Kontaktkasten 150 befestigt. Der Verrastabschnitt 230 ist entlang der Längsachse 120 betrachtet zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt 204 und dem zweiten Befestigungsabschnitt 208 angeordnet. Der Verrastabschnitt 230 weist im eingesteckten Zustand des Kontaktelements 100 in den Kontaktträger 500 eine Verrastfläche 232 auf, die in eine Richtung zeigt, die der Einsteckrichtung 190 entgegengesetzt ist. Der Verrastabschnitt 230 mit seiner Verrastfläche 232 wird im eingesteckten Zustand von dem Hinterschnitt 518 des Kontaktträgers 500 hintergriffen. Somit ergibt sich eine formschlüssige Verbindung, die dazu führt, dass bei einem Zug am Kontaktelement 100 entgegen der Einsteckrichtung 190 der Verrastabschnitt 230 mit seiner Verrastfläche 232 in mechanischen Kontakt mit dem Hinterschnitt 518 und dessen Gegenfläche 532 tritt. Ein weiteres Herausziehen des Kontaktelements 100 wird durch diese formschlüssige Verbindung verhindert. Eine geringfügige Bewegung des Kontaktelements 100 entgegen der Einsteckrichtung 190 kann dabei vorkommen. Diese Bewegung wird beim Aufeinandertreffen des Verrastabschnitt 230 an die Gegenfläche 532 des Hinterschnitts 518 gestoppt.
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Das Verrastelement 200 weist zwischen dem ersten Befestigungsabschnitt 204 und dem Verrastabschnitt 230 einen ersten Abschnitt 210 auf, der schräg nach außen, insbesondere entgegen der Einsteckrichtung 190, vom Kontaktelement 100 abragt. Dabei ragt der erste Abschnitt 210 über den größten Teil seiner Längserstreckung entlang der Längsachse 120 betrachtet schräg nach außen ab, bevorzugt entlang wenigstens 50% seiner Längserstreckung, besonders bevorzugt entlang wenigstens von 75% seiner Längserstreckung und ganz besonders bevorzugt entlang von wenigstens 85% seiner Längserstreckung. Dieser erste Abschnitt 210 entspricht einer sonst üblichen Rastlanze. Der Verriegelungsabschnitt bzw. Verrastabschnitt 230 ist gegenüber dem ersten Abschnitt 210 nach innen umgebogen das heißt, zum Kontaktkasten 150 hin. Der Verrastabschnitt 230 schließt einen Winkel α gegenüber dem ersten Abschnitt 210 ein. Dieser Winkel α kann beispielsweise in einem Bereich von 30° bis 110° liegen, bevorzugt in einem Bereich von 45° bis 90° und ganz besonders bevorzugt in einem Bereich von 50° bis 80°.
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Der Verrastabschnitt 230 erstreckt sich in dieser Ausführungsform im Wesentlichen quer zur Längsachse 120, er kann sich in anderen Ausführungsformen jedoch auch in einer anderen Richtung erstrecken, entscheidend ist, das er in dem Kontaktträger formschlüssig verrasten kann. Der erste Abschnitt 210 ist dabei nicht direkt mit dem Kontaktkasten 150 verbunden, insbesondere nicht an seinen in die und aus der Bildfläche heraus weisenden Seiten.
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Weiterhin weist im dargestellten Ausführungsbeispiel das Verrastelement 200 zwischen dem Verrastabschnitt 230 und dem zweiten Befestigungsabschnitt 208 einen zweiten Abschnitt 220 auf, der sich an den Verrastabschnitt 230 anschließt und der sich zumindest in der ersten Position des Verrastelements 200 im Wesentlichen entgegen der Einsteckrichtung 190 erstreckt. Der zweite Abschnitt 220 ist ebenfalls nicht direkt mit dem Kontaktkasten 150 verbunden, sondern wird quasi freitragend vom Verrastabschnitt 230 und der Anbindung an den zweiten Befestigungsabschnitt 206 getragen.
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Die im zweiten Abschnitt 220 fehlende Anbindung an den Kontaktkasten 150 verleiht dem Verrastelement 200 die notwendige Elastizität, um beim Einführen des Kontaktelements 200 bezüglich des Kontaktkastens 150 nach innen in die zweite Position verlagert werden zu können (1b).
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Das Verrastelement 200 setzt sich als ein einziges, durchgehendes Element, beispielsweise aus einem Blechstreifen gebildet, somit von vorne (linke Bildseite) nach hinten (rechte Bildseite) entgegen der Einsteckrichtung 190 betrachtet aus folgenden aneinander anschließenden Abschnitten zusammen: zunächst ist es am ersten Befestigungsabschnitt 204 am Kontaktkasten 150 befestigt. Es folgt ein frei tragender, d. h. nicht mit dem Kontaktkasten 150 verbundener, nach außen abragender erster Abschnitt 210. Darauf folgt der gegenüber dem ersten Abschnitt 210 nach innen umgebogene Verrastabschnitt 230, mit dessen Hilfe die formschlüssige Verrastung im Kontaktträger 500 bewerkstelligt werden kann. An den Verrastabschnitt 230 schließt sich nach hinten umgebogen der zweite Abschnitt 220 an, der nicht direkt mit dem Kontaktkasten 150 verbunden ist. Schließlich ist das Verrastelement 200 mittels des zweiten Befestigungsabschnitts 208, der sich an den zweiten Abschnitt 220 anschließt, mit dem Kontaktkasten 150 verbunden.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind der erste Befestigungsabschnitt 204 und der zweite Befestigungsabschnitt 208 jeweils mit Seitenwänden 154 des Kontaktkastens 150 fest verbunden, d. h. daran befestigt. Die Seitenwände 154 weisen eine Flächennormale auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 120 und zur Auslenkrichtung 250 steht. Die Verbindung bzw. Befestigung zwischen den zwei Befestigungsabschnitt 204, 208 und den Seitenwänden 154 kann beispielsweise durch Punktschweißen oder durch eine Konstruktion erfolgen, bei der Befestigungslaschen 255, die an den beiden Befestigungsabschnitten 204, 208 ausgebildet sind in korrespondierenden Öffnungen 155 (siehe 3 und 4) in den Seitenwänden 154 eingeschoben werden. Für die Befestigung entscheidend ist es, dass beim Versuch, das Kontaktelement 100 aus dem Kontaktträger 500 im verrasteten Zustand herauszuziehen, die Befestigungspunkte der Befestigungsabschnitte 204, 208 zum Kontaktgehäuse 150 in der Lage sind, Kräfte in axialer Richtung der Längsachse 120 bzw. entgegen der Einsteckrichtung 190 aufzunehmen und so diese Ausreißkräfte vom Verrastelement 200 an beiden Befestigungsabschnitten 204, 208 in den Kontaktkasten 150 einzuleiten. Somit verteilen sich die entlang der Längsachse 120 auf das Verrastelement 200 wirkenden Kräfte stets auf zwei Stellen, nämlich die beiden Befestigungsabschnitte 204, 208, statt nur auf einen einzigen Befestigungsabschnitt, der dann eine Sollbruchstelle darstellt.
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Durch die Ausbildung des Verrastelements 200 als ein einziges durchgehendes Element mit beidseitiger Befestigung an den beiden Befestigungsabschnitt 204, 208 am Kontaktkasten 150 lassen sich gegenüber herkömmlichen Kontaktelementen deutlich höhere Ausreißkräfte im Verrastelement 200 aufnehmen, bevor das Verrastelement 200 beispielsweise am ersten Abschnitt 210 beschädigt wird. Gleichzeitig wird durch die durchgehende Ausgestaltung mit dem nach innen umgebogenen Verrastabschnitt 230 eine deutlich größere Kontaktfläche zwischen dem Verrastelement 230 und dem Hinterschnitt 518 beim Ausziehen des Kontaktelements 100 bereitgestellt. Dadurch wird ein Wesentlich geringerer Liniendruck oder Punktdruck am Hinterschnitt 518 bzw. der Gegenfläche 532 des Hinterschnitts 518 erzeugt, wodurch eine Beschädigung des Hinterschnitts 518 bzw. des Kontaktträgers 500 beim Ausziehen des Kontaktelements 100 vermieden wird.
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1b zeigt das Kontaktelement 100 aus 1a im Zustand, in dem es in den Kontaktträger 500 eingeschoben bzw. aus ihm herausgezogen wird. Das Verrastelement 200 befindet sich in seiner zweiten Position und ist nach innen ins Innere 158 des Kontaktkastens 150 verlagert. Durch den nicht direkt am Kontaktkasten 150 befestigten zweiten Abschnitt 220 lässt sich das Verrastelement 200 bzw. der erste Abschnitt 210, der Verrastabschnitt 230 und der zweite Abschnitt 220 relativ einfach elastisch von der ersten Position in die zweite Position verlagern. In der zweiten Position ist der Querschnitt des Kontaktkastens 150 verringert, so dass das Kontaktelement 100 durch die Einführöffnung 512 des Kontaktträgers 500 geschoben werden kann.
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2 zeigt das Kontaktelement aus 1a, bei dem das Gegenkontaktelement 700 durch die Gegenkontaktelement-Einführöffnung 511 des Kontaktträgers 500 und ins Innere 158 des Kontaktkastens 150 eingeschoben ist. Das Gegenkontaktelement 700 erstreckt sich dabei ungefähr entlang der Längsachse 120 des Kontaktkastens 150 und ragt bis in den Bereich des Verrastabschnitt 230 in den Kontaktkasten 150 hinein. Auf diese Weise wird im eingesteckten Zustand des Gegenkontaktelements 700 eine Verlagerung des Verrastelements 200 von der ersten Position, in der das Kontaktelement 100 im Kontaktträger 500 verrastet ist, in die zweite Position, in der das Kontaktelement 100 aus dem Kontaktträger 500 entfernbar ist, blockiert. Das Verrastelement 200 bzw. die aufeinanderfolgenden Abschnitte erster Abschnitt 210, Verrastabschnitt 230 und zweiter Abschnitt 220 lassen sich, wie mit der strichpunktierten Linie dargestellt ist, nur so weit nach innen bewegen, bis der Verrastabschnitt 230 mit seinem in der Figur unteren Ende an das Gegenkontaktelement 700 anstößt. Auf diese Weise lässt sich das Kontaktelement 100 durch das Einstecken des Gegenkontaktelements 700 im Kontaktträger zuverlässig verrasten, da das Gegenkontaktelement eine Verlagerung des Verrastelements ins Innere 158 des Kontaktkastens 150 blockiert. Das Verrastelement 200 wirkt somit wie eine Kombination aus Primärverrastelement und einer Sekundärverriegelung in herkömmlichen Kontaktelementen. Ein aufwendig zu montierendes und kompliziert bzw. teuer herstellbar Sekundärverriegelungsschieber kann hier entfallen, da das Verrastelement 200 von sich aus bereits derart stabil ausgelegt ist, dass es die Funktion einer Sekundärverriegelung erfüllt und hohen Ausreißkräften standhält. Somit wird gegenüber herkömmlichen Kontaktelementen ein weiterer aufwendiger Montageschritt gespart, da allein durch das Einstecken der Gegenkontaktelemente 700 eine sichere Verriegelung des Verrastelements 200 gegen eine unbeabsichtigte Verlagerung, z. B. in Folge von Vibrationen, in die zweite Position bewirkt wird.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kontaktelements aus 1a. Es ist zu erkennen, wie das Verrastelement 200 an seinem ersten Befestigungsbereich 204 und seinem zweiten Befestigungsbereich 208 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt durch das Einführen der Befestigungslaschen 255 des Verrastelements 200 in die korrespondierende Öffnungen 155 der Seitenwände 154a, 154b des Kontaktkastens 150.
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Das Kontaktelement 100 weist einen Kontaktkastenabschnitt 160 auf, der sich von der Kontaktkasten-Einführöffnung 159 bis ans Ende des zweiten Befestigungsabschnitts 208 des Verrastelements 200 erstreckt. Dieser Kontaktkastenabschnitt 160 weist einen ungefähr rechteckigen, innen hohlen Querschnitt auf und ist dazu geeignet, dass das Gegenkontaktelement 700 in ihm aufgenommen werden kann. An den Kontaktkastenabschnitt 160 schließt sich entgegengesetzt zur Einsteckrichtung 190 ein Halsabschnitt 170 an, der in seinem Querschnitt gegenüber dem Kontaktkastenabschnitt 160 verringert ist. Entgegengesetzt der Einsteckrichtung 190 betrachtet schließt sich an den Halsabschnitt 170 ein Befestigungsabschnitt 180 an, in dem ein Kabel 300 mit einer Isolierung 310 und elektrisch leitfähigen Litzen 320 befestigt werden kann. Zur Befestigung des Kabels 300 am Befestigungsabschnitt 180 sind am Befestigungsabschnitt 180 Kabelcrimplaschen 182 und Litzencrimplaschen 184 vorgesehen.
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4 zeigt einen Bogen 102 aus faltbarem Material. Dieser Bogen 102 bzw. Schnittbogen 102 kann aus einem dünnen Metallblech gebildet sein und mit Faltlinien bzw. Knicklinien 110 versehen sein. Anhand dieses Schnittbogens 102 kann das Kontaktelement 100 aus den 1 bis 3 gefaltet werden. Im oberen Teil der Figur ist zu erkennen, dass das Verrastelement 200 entlang der Längsachse 120 des Kontaktkastens 150 eine größere Erstreckung aufweist als der Kontaktabschnitt 160 des Kontaktkastens 150. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Verrastelement 200 aus einem einzigen Stück hergestellt ist und sowohl an seinem ersten Befestigungsabschnitt 204 als auch an seinem zweiten Befestigungsabschnitt 208 mit dem Kontaktkasten 150 fest verbunden werden soll und dabei gleichzeitig mit seinem ersten Abschnitt 210 schräg vom Kontaktkasten 150 in der ersten Position nach außen abragen soll. Ebenso zu erkennen sind die zur Befestigung der Befestigungsabschnitt 204, 208 vorgesehenen Befestigungslaschen 255, die in die dazu komplementären Öffnungen 155 in den Seitenwänden 154a, 154b festgelegt werden können.
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Es versteht sich, dass in hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen das Verrastelement auch als zunächst vom Kontaktkasten 150 separates Element ausgebildet sein kann und am Kontaktkasten 150 beispielsweise durch eine Klebung, eine Schweißung, eine Punktschweißung oder durch einen Clipsvorgang befestigt werden kann. Dabei kann der Kontaktkasten 150 ein erstes Material, das beispielsweise gut elektrisch leitend ist enthalten (z. B. Kupfer, eine Kupferlegierung, etc.) und das Verrastelement 200 ein zweites Material enthalten kann, das vor allem eine besonders gute mechanische Stabilität aufweist und beispielsweise Stahl oder Federstahl enthält. Es sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, bei dem ein innerer Kontaktkasten aus einem elektrisch gut leitenden Material von einer Überfeder (z. B. aus einem vom inneren Kontaktkasten verschiedenen Material) umschlossen ist und auf diese Weise der eigentliche Kontaktkasten 150 gebildet ist und das Verrastelement 200 an diesem zweiteiligen Kontaktkasten 150 befestigt ist.
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Das vorgeschlagene Kontaktelement 100 kann zum Beispiel als Buchsenkontakt ausgebildet sein, insbesondere für hochpolige Steckverbinderanordnungen (z. B. mehr als 50 oder sogar mehr als 120 Kontaktkammern pro Steckverbinder bzw. Kontaktträger). Das Kontaktelement 100 eignet sich auch für Messerleistenkontakte. Auch eignet sich das Kontaktelement sehr gut für miniaturisierte Buchsenkontakte bzw. dafür geeignete Steckverbinderanordnungen, die eine Blechstärke im Bereich von z. B. 0,1 mm bis 0,3 mm aufweisen.
