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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder an einem mehrere verdrillte Adernpaare aufweisenden Kabel mit einem Kontaktträger, der von einer Anzahl der Adernpaare entsprechenden Anzahl von Segmenten gebildet ist, die räumlich getrennt voneinander jeweils mit zwei Kontaktelementen bestückt sind, die jeweils mit einer Ader eines Adernpaares verbunden sind.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Verbinden eines derartigen Steckverbinders mit einem Kabel, das Adern aufweist, bei denen jeweils zwei Adern zu einem Adernpaar verdrillt sind.
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Stand der Technik
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Kabel, bei denen jeweils zwei Adern eines Adernpaares um die Erstreckungsrichtung der Kabel verdrillt sind, sind unter der Bezeichnung „twisted pair” im Stand der Technik bekannt und werden insbesondere für die Datenübertragung verwendet. Die Enden der Kabel sind mit Steckverbindern verbunden. Der Steckverbinder besitzt Kontaktelemente, die jeweils mit einer Ader verbunden sind. Die Kontaktelemente stecken in Kontaktträgern, um die räumliche Lage der Kontaktelemente zu fixieren. Bei den Kontaktelementen kann es sich um männliche Kontaktelemente und weibliche Kontaktelemente handeln. Die Verbindung der Kontaktelemente mit den frei isolierten Adern kann durch Löten oder Crimpen erfolgen. Es gibt Flachstecker, bei denen die Kontaktelemente in einer oder in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet sind. Darüber hinaus gibt es Rundstecker, bei denen die Kontaktelemente auf einer Kreisbogenlinie um eine Zentralachse des Steckverbinders angeordnet sind. Zum Stand der Technik gehören insbesondere die
DE 43 09 781 A1 ,
DE 10 2006 025 611 B3 und
DE 10031 341 C2 .
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Aus der
DE 10 2009 021 594 A1 ist ein gattungsgemäßer Steckverbinder bekannt, bei dem der Kontaktträger von vier Segmenten ausgebildet ist. Jedes Segment trägt zwei Kontaktelemente, die jeweils mit den Adern eines Adernpaares verbunden sind. Im zusammengebauten Zustand erstreckt sich zwischen den Segmenten des Kontaktträgers ein Schirmelement. Der Kontaktträger sitzt in einem hülsenförmigen Gehäuse.
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Die Verdrillung der Adern der Adernpaare hat zur Folge, dass die Adern untereinander abgeschirmt sind. Es ist nicht zu vermeiden, dass die Leitungsträger im Bereich des Steckers als Folge der geradlinigen Erstreckung der Kontaktelemente über eine gewisse Strecke nicht verdrillt zueinander sind. Um die frei isolierten Adern eines jeden Adernpaares mit den Kontaktelementen verlöten oder vercrimpen zu können, müssen die Adern um einen gewissen Entdrillwinkel entdrillt werden. Auch diese entdrillte Strecke trägt nicht zur gegenseitigen Abschirmung bei. Dies kann eine Verminderung der maximalen über das Kabel übertragbaren Datenrate zur Folge haben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, so dass Datenübertragungskabel mit hoher Datenübertragungsrate konfektionierbar sind.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen Erfindung darstellen, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe.
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Zunächst und im Wesentlichen betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Verbinden eines mehrere verdrillte Adernpaare aufweisenden Kabels mit einem Steckverbinder, der von einem Kontaktträger getragene Kontaktelemente aufweist. Der Kontaktträger setzt sich in seinem zusammengebauten Zustand von einer der Anzahl der Adernpaare entsprechenden Anzahl von Segmenten zusammen. Bei der Montage sind die Kontaktträger voneinander getrennt. Sie werden jeweils mit den beiden Adern eines Adernpaares verbunden. Die Segmente, die mit Kontaktelementen bestückt sind, die jeweils mit einer Ader des zugeordneten Adernpaares verbunden sind, werden aneinander fixiert und in ein Gehäuse gesteckt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zunächst das Kabel abgelängt und die Adern freigelegt werden. Die verdrillten Adernpaare werden dann um jeweils einen Entdrillwinkel entdrillt. Der Entdrillwinkel kann beispielsweise 360° betragen. Als Folge dieser Entdrillung hat jede Ader eines Adernpaares einen Bewegungsabstand zur anderen Ader des Adernpaares. Die Enden der Adern eines Adernpaares können voneinander abgespreizt werden, so dass sie zum Abisolieren freiliegen. Nach dem Abisolieren der Enden der Adern werden die abisolierten Adern jeweils mit einem Kontaktelemente verbunden. Das Kontaktelement kann von einem gesonderten Halter gehalten sein. Die Verbindung kann durch Löten oder Crimpen erfolgen. Die Kontaktelemente können beim Verbinden mit den abisolierten Enden der Adern aber auch in zugeordneten Öffnungen eines Segmentes stecken. Erfindungsgemäß wird nachdem die Enden der Adern mit den Kontaktelementen verbunden sind und die Kontaktelemente in den Öffnungen der Segmente stecken, jedes Kontaktelement derart gedreht, dass sich die beiden Adern des Adernpaares verdrillen. Beim Verdrillen werden die Kontaktelemente entgegen der Entdrill-Drehrichtung um einen Verdrillwinkel gedreht. Die Verdrehung zum Verdrillen erfolgt dabei in Erstreckungsrichtung der Adern. Verlaufen die Kontaktelemente geradlinig, so erfolgt die Verdrillung in Erstreckungsrichtung der Kontaktelemente. Der Verdrillwinkel kann derselbe sein wie der Entdrillwinkel; er kann aber auch vom Entdrillwinkel verschieden sein. Die Verdrillung erfolgt derart, dass die Adern jedes Adernpaares bereits beginnend an ihrer Verbindungsstelle mit den Kontaktelementen umeinander verdrillt sind. Die Verdrillung der Adernpaare beginnt somit bereits unmittelbar an ihrer Verbindungsstelle zu den Kontaktelementen. Die Segmente werden sodann aneinander fixiert. Dies kann unter Zwischenlage eines Schirmelementes, bspw. eines Schirmkreuzes, erfolgen. Der derart aus einer Vielzahl eng aneinander anliegenden oder miteinander verbundenen Segmenten bestehende Kontaktträger wird dann in einem Gehäuse, insbesondere einem hülsenförmigen Gehäuse, fixiert. Das Gehäuse kann mit Kunststoff vergossen werden. Erfindungsgemäß besitzt das Kabel zumindest im Bereich seiner Verbindungsstelle mit dem Steckverbinder keine Bereiche, in denen die Adernpaare keine nicht miteinander verdrillte Abschnitte aufweisen. Das Schirmelement und ein hülsenförmiger Gehäusekörper können aus Metall gefertigt sein. Der Steckverbinder kann ein gewinkelter Steckverbinder oder ein geradliniger Steckverbinder sein. Die Adern des Kabels können von einem Schirmgeflecht umgeben sein, welches mit einer das Gehäuse ausbildenden Hülse verbunden, insbesondere vercrimpt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner möglich, die Impedanz in einem Segment einstellen zu können. Diese hängt u. a. von der Anzahl der Verdrillungen pro Länge ab. Bei einem x-codierten Steckverbinder lässt sich die Impedanz dadurch einstellen, dass die Anzahl der 360° Verdrill-Drehungen der Adernpaare verschieden ist von der Anzahl der 360° Entdrill-Drehungen des Adernpaares. Die Impedanz lässt sich darüber hinaus über die Länge der vom Mantel befreiten Adern einstellen, auf welcher Länge sich die Verdrillungen erstrecken. Bei Steckverbindern, bei denen Kontaktelemente eines Segmentes vertauscht werden können, können die Entdrillwinkel und die Verdrillwinkel auch um halbe Drehungen und nicht nur um volle Drehungen voneinander verschieden sein. Mit der beschriebenen Impedanzanpassung lässt sich eine optimale Anpassung zwischen Leitung und Stecker erreichen. Verschiedene Paare der Leitungen können einen unterschiedlichen Verdrillwinkel pro Längeneinheit besitzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 einen Längsschnitt durch einen Steckverbinder, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem mehrere verdrillte Adernpaare aufweisenden Kabel verbunden ist,
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2 den Schnitt gemäß der Linie II-II in 1,
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3 eine Explosionsdarstellung der wesentlichen Elemente des Steckverbinders und des Kabels,
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4 vergrößert das Kabel 1, nach dem Entfernen des Kabelmantels im Bereich des Endes des Kabels 1, des Freilegens des Schirmgeflechtes, wobei die Adern 2, 3 eines Adernpaares untereinander verdrillt sind,
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5 eine Darstellung gemäß 4, jedoch nach dem Entdrillen der Adern 2, 3 jedes Adernpaares um einen Entdrillwinkel θ,
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6 eine Darstellung gemäß 5 nach dem Verbinden der abisolierten Enden der Adern 2, 3 jeweils mit einem Kontaktelement 4,
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7 eine perspektivische Darstellung des Kabels 1, bei dem die entdrillten Adern 2, 3 jedes Adernpaares mit Kontaktelementen 4 verbunden sind und die Kontaktelemente 4 jedes Adernpaares in jedem Adernpaar zugeordnete Segmente 5 stecken,
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8 eine Darstellung gemäß 7, nachdem jedes der Kontaktelemente 4 um einen Verdrillwinkel φ verdrillt worden ist,
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9 eine Folgedarstellung zu 8, nachdem die Segmente 4 zu einem Kontaktträger zusammengefügt worden sind, wobei die Adern 2, 3 jedes Adernpaares von ihren Verbindungsenden mit den Kontaktelementen 4 an miteinander verdrillt sind,
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10 eine perspektivische Darstellung, teilweise aufgebrochen, eines fertig montierten Steckverbinders, bei dem der aus den Segmenten 5 bestehende Kontaktträger in einem hülsenförmigen Gehäuse 8 steckt und sich zwischen den Segmenten 5 ein im Querschnitt kreuzförmiges Schirmelement 10 befindet.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Die Zeichnungen zeigen einen Steckverbinder mit acht auf einer Kreisbogenlinie um ein Zentrum angeordneten Kontaktelementen 4. Die Kontaktelemente 4 können weibliche oder männliche Kontaktelemente sein. Im Ausführungsbeispiel sind männliche Kontaktelemente dargestellt. Die Kontaktelemente 4 besitzen eine längliche Form, bestehen aus Metall und stecken jeweils in einer Öffnung 11 eines Kontaktträgers. Die Kontaktelemente 4 werden von Kontaktstiften ausgebildet, die mit einem ihrer Enden mit einem Gegenkontaktelement in elektrisch leitende mechanische Verbindung treten und die mit ihrem anderen Ende mit der Seele einer Ader verbunden sind. Der Kontaktträger ist mehrteilig und wird von insgesamt vier Segmenten 5 aus Kunststoff gebildet, die jeweils zwei Bohrungen 6 aufweisen, die parallel zueinander verlaufen und in denen ein Kontaktelement 4 steckt. Ein freies Ende des Kontaktelementes 4 ragt einseitig aus dem Segment 5 heraus. Das gegenüberliegende Ende des Kontaktelementes 4 ist mit einem frei isolierten Abschnitt einer Ader 2, 3 eines Kabels 1 verbunden. Die Adern 2, 3 sind um ihre Erstreckungsachse umeinander verdrillt.
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Zwischen den Segmenten 5 erstreckt sich ein aus Metall bestehendes Schirmelement 7, welches von einem Schirmkreuz ausgebildet ist. Die von dem Schirmelement 7 gegeneinander abgeschirmten Segmente 5 stecken in einem Metallgehäuse, welches eine Hülse 8 ausbildet. Die Hülse 8 kann von zwei Hülsenelementen ausgebildet sein. Radial außerhalb der Hülse 8 befindet sich ein Überwurf 9 mit einem Gewindeabschnitt, der mit einem Gegengewinde eines Gegensteckerelementes verbunden werden kann. Die Hülse 8 ist mit einem Schirmgeflecht des Kabels 1 verbunden. Im Anschlussbereich an die Kontaktelemente 4 ist das Kabel 1 von einer Kunststoffmasse umspritzt.
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Die Verbindung eines Steckverbinders mit einem Kabel erfolgt durch die in den 4 bis 10 dargestellten Verfahrensschritte.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird ein Kabel 1 auf die erforderliche Länge abgelängt. Anschließend wird der Mantel des Kabels endseitig auf einer vorgegebenen Länge entfernt und das Schirmgeflecht freigelegt und auf die gewünschte Länge verkürzt. Die 4 zeigt die derart freigelegten, noch nicht abisolierten Adern 2, 3 der insgesamt vier Adernpaare im noch verdrillten Zustand.
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Die 5 zeigt die Adern 2, 3 des Kabels 1, nachdem sie jeweils um einen Entdrillwinkel θ entgegen der Verdrillrichtung entdrillt worden sind. Der Entdrillwinkel kann bspw. 360° betragen. Die Verdrillachse ist mit a angedeutet.
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Die 5 zeigt darüber hinaus die abisolierten Enden der Adern 2, 3.
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Die 6 zeigt eine Folgedarstellung, bei der nach einem weiteren Verfahrensschritt die frei isolierten Adern 2, 3 jeweils mit einem Kontaktelement 4 verbunden sind. Die Verbindung kann durch Löten oder durch Crimpen erfolgen. Hierzu werden die frei isolierten Adern 2, 3 in Öffnungen des Kontaktelementes 4 eingesteckt, deren Wände plastisch verformt werden. Die Adern 2, 3 besitzen als Folge der Entdrillung einen ausreichenden Montagefreiraum, um in einem Automaten abisoliert und mit den Kontaktelementen 4 automatisiert verbunden werden zu können.
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In einem weiteren Montageschritt, dessen Ergebnis die 7 zeigt, werden die Kontaktelemente 4 der noch entdrillten Adernpaare 2, 3 in Bohrungen 6 jeweils eines Segmentes 5 eingesteckt. Auch diese Montage kann automatisiert oder halbautomatisiert erfolgen.
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In einem weiteren Fertigungsschritt, dessen Ergebnis die 8 zeigt, werden die Segmente 5 jeweils um eine Verdrillachse b um einen Verdrillwinkel φ verdrillt. Der Verdrillwinkel φ kann ebenfalls 360° betragen. Er kann aber auch geringfügig kleiner sein als der Betrag des Entdrillwinkels θ. Durch das Verdrillen um den Verdrillwinkel φ bekommen die Adern 2, 3 eines jeden Adernpaares eine Verdrillung, die bis an die Stelle reicht, an der die abisolierten Enden der Adern 2, 3 mit den Kontaktelementen 4 verbunden sind. Dieser Verfahrensschritt und die ihm folgenden noch beschriebenen Verfahrensschritte können ebenfalls automatisiert oder halbautomatisiert erfolgen.
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In einem darauffolgenden Fertigungsschritt werden die Segmente 5 zusammengefasst, wobei sie sich zu einem Kontaktträger ergänzen, der insgesamt vier Segmente 5 aufweist, die von einem Schirmkreuz 10 voneinander getrennt sind. Die Kontaktelemente 4, die in jedem Segment 5 parallel zueinander verlaufen, erstrecken sich jetzt auf einer Kreisbogenlinie um das Zentrum des Schirmkreuzes und verlaufen sämtlich parallel zueinander. Eine derartige Anordnung zeigt die 9.
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Die derartig aneinander fixierten oder einander lediglich räumlich zugeordneten Segmente 5 werden jetzt mit Gehäuseelementen 8 verbunden. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um zwei Halbschalen, die im zusammengesetzten Zustand die Hülse eines Geradsteckers ausbilden. Die Gehäuseelemente können aber auch anders gestaltet sein, bspw. zur Ausbildung eines Winkelsteckers.
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In darauf folgenden Montageschritten wird das Schirmgeflecht mit dem metallischen Gehäuse 8 verbunden und ein Überwurf 9 montiert sowie der Anschlussbereich des Kabels 1 mit einer Kunststoffmasse umspritzt.
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Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, nämlich:
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Ein Verfahren, das gekennzeichnet ist durch Verbinden der Adern 2, 3 einer Mehrzahl verdrillter Adernpaare eines Kabels mit Kontaktelementen 4 eines Kontaktträgers eines Steckverbinders, wobei der Kontaktträger von einer der Anzahl der Adernpaare entsprechenden Anzahl von Segmenten 5 zusammengesetzt ist, die jeweils zwei Kontaktelemente 4 aufweisen mit folgenden Schritten:
- – Ablängen und Freilegen der Adern;
- – Entdrillen der Adernpaare um jeweils einen Entdrillwinkel θ;
- – Abisolieren der Enden der Adern 2, 3 und Verbinden der Enden mit jeweils einem Kontaktelement 4;
- – Verdrillen der Adernpaare durch Verdrehen der die ihnen zugeordneten Kontaktelemente 4 tragenden Segmente 5 jeweils um einen Verdrillwinkel φ;
- – Fixieren der Segmente 5 aneinander.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, die Kontaktelemente 4 nach dem Verbinden mit den Adern 2, 3 am Segment 5 befestigt werden.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, die durch Crimpen oder Löten mit den Adern 2, 3 verbundenen Kontaktelemente 4 in sich parallel zu einer Verdrillachse b erstreckende Öffnungen 11 gesteckt werden.
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Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, die Segmente 5 unter Zwischenlage eines Schirmelementes 10 in ein hülsenförmiges Gehäuse 8 gesteckt werden.
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Ein Steckverbinder, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Adern 2, 3 jedes Adernpaares als Folge einer Drehung des zugeordneten, mit den an den Adern 2, 3 befestigten Kontaktelementen 4 bestückten Segmentes 5 um einen Verdrillwinkel φ bis unmittelbar angrenzend an die Verbindungsstelle zu den Kontaktelementen 4 verdrillt sind.
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Ein Steckverbinder, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kontaktelemente 4 in Öffnungen 11 des Segmentes 5 stecken.
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Ein Steckverbinder, der gekennzeichnet ist durch ein zwischen den Segmenten 5 angeordnetes Schirmelement 10.
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Ein Steckverbinder, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Segmente 5 in einem hülsenförmigen Gehäuse 8 stecken.
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Ein Steckverbinder, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Adernpaare im Bereich unmittelbar angrenzend an das zugehörige Segment 5 denselben oder einen größeren Verdrillwinkel φ pro Längeneinheit aufweisen, als in einem Bereich entfernt vom Segment 5.
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Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kabel
- 2
- Ader
- 3
- Ader
- 4
- Kontaktelement
- 5
- Segment
- 6
- Bohrung
- 7
- Schirmelement
- 8
- Gehäuseelement, Hülse
- 9
- Überwurf
- 10
- Schirmkreuz, -element
- 11
- Öffnung
- θ
- Entdrillwinkel
- φ
- Verdrillwinkel
- a
- Verdrillachse
- b
- Verdrillachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4309781 A1 [0003]
- DE 102006025611 B3 [0003]
- DE 10031341 C2 [0003]
- DE 102009021594 A1 [0004]
