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Die Erfindung geht aus von einem System bestehend aus einem ersten Steckverbindermodul und einem zweiten Steckverbindermodul, jeweils zur Verwendung in einem modularen Industriesteckverbinder, nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.
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Derartige Steckverbindermodule werden als Bestandteil eines Steckverbindermodularsystems benötigt, um einen Steckverbinder, insbesondere einen schweren Industriesteckverbinder, flexibel an bestimmte Anforderungen bezüglich der Signal- und Energieübertragung z.B. zwischen zwei elektrischen Geräten, anpassen zu können. Üblicherweise werden dazu Steckverbindermodule in entsprechende Halterahmen, die mitunter auch als Gelenkrahmen, Modulrahmen oder Modularrahmen bezeichnet werden, eingesetzt. Die Halterahmen dienen somit dazu, mehrere zueinander gleichartige und/oder auch unterschiedliche Steckverbindermodule aufzunehmen und diese sicher an einer Fläche und/oder einer Gerätewand und/oder in einem Steckverbindergehäuse o. ä. zu befestigen.
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Die Steckverbindermodule besitzen in der Regel jeweils einen im Wesentlichen quaderförmigen Isolierkörper bzw. ein quaderförmiges Gehäuse. Diese Isolierköper bzw. Gehäuse können beispielsweise als Kontaktträger dienen und Kontakte verschiedenster Art aufnehmen und fixieren. Die Funktion eines dadurch gebildeten Steckverbinders ist also sehr flexibel. Es können z. B. pneumatische Module, optische Module, Module zur Übertragung elektrischer Energie und/oder elektrischer analoger und/oder digitaler Signale im jeweiligen Isolierkörper bzw. Gehäuse aufgenommen sein und so im Steckverbindermodularsystem Verwendung finden. Zunehmend übernehmen Steckverbindermodule auch mess- und datentechnische Aufgaben.
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Beispielsweise können Halterahmen verwendet werden, die aus zwei gelenkig miteinander verbunden Rahmenhälften gebildet sind. Die Steckverbindermodule sind mit an den Schmalseiten vorstehenden, etwa rechteckförmigen Halterungsmitteln versehen. In den Seitenteilen der Rahmenhälften sind als allseitig geschlossene Öffnungen ausgebildete Ausnehmungen vorgesehen, in die die Halterungsmittel beim Einfügen der Steckverbindermodule in den Halterahmen eintauchen. Zum Einfügen der Steckverbindermodule wird der Halterahmen aufgeklappt, d. h. geöffnet, wobei die Rahmenhälften um die Gelenke nur so weit aufgeklappt werden, dass die Steckverbindermodule eingesetzt werden können. Anschließend werden die Rahmenhälften zusammengekappt, d. h. der Halterahmen wird geschlossen, wobei die Halterungsmittel in die Ausnehmungen gelangen und ein sicherer, formschlüssiger Halt der Steckverbindermodule in dem Halterahmen bewirkt wird.
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Stand der Technik
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Die
DE 10 2014 110 279 B3 zeigt ein Steckverbindermodul mit einem zentral angeordneten Kontaktelement. Das Kontaktelement ist zur Übertragung hoher Ströme ausgebildet. Wenn neben derartigen Steckverbindermodulen beispielsweise weitere Steckverbindermodule zur Übertragung hochfrequenter Signale angeordnet sind, kann es jedoch leider zu einer negativen Beeinflussung der Datensignale kommen.
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Für Schwerlaststeckverbinder werden üblicherweise bereits aus Sicherheitsgründen metallische Steckverbindergehäuse verwendet wie sie beispielsweise in der
DE 10 2014 113 481 A1 gezeigt sind. Derartige Steckverbindergehäuse werden beispielsweise in einem Zink-Druckguss-Verfahren oder in einem Aluminium-Druckguss-Verfahren hergestellt. Durch sie ist automatisch eine gewisse Schirmung gegen elektrische und/oder magnetische gegeben. Ein Nachteil bei dieser Bauform besteht in der sehr aufwändigen Herstellung. Dementsprechend sind sie in der Regel zu hochpreisig, um sie ausschließlich zu Schirmungszwecken einzusetzen.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin ein Steckverbindermodul für einen zuverlässigen und gleichzeitig preisgünstigen modularen Industriesteckverbinder vorzuschlagen.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße System besteht aus einem ersten Steckverbindermodul und einem zweiten Steckverbindermodul. Die Steckverbindermodule sind speziell für einen modularen Industriesteckverbinder und insbesondere zur Fixierung in einem modularen Halterahmen vorgesehen.
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Beide Steckverbindermodule weisen jeweils ein Schirmübergabeelement auf. Die Schirmübergabeelemente bestehen aus einem metallischen Werkstoff, der insbesondere gute elektrisch leitende Eigenschaften hat. Das jeweilige Schirmübergabeelement ist kabelanschussseitig mit einem Kabel und insbesondere mit einem Schirmgeflecht des angeschlossenen Kabels verbindbar. Steckseitig sind das erste und das zweite Schirmübergabeelement elektrisch miteinander kontaktiert. In diesem stehen die Schirmübergabeelemente in Berührkontakt zueinander.
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Durch die Schirmübergabeelemente des erfindungsgemäßen Systems kann der Wellenwiderstand, auch Wellenimpedanz genannt, deutlich gesenkt werden.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Schirmübergabeelement im Wesentlichen flach ausgestaltet und lediglich steckseitig wellenförmig gebogen. Dabei kann die Wellenform aus seitlicher Sicht bzw. bei Sicht auf die Schmalseite einer eher rundlichen Wellenform entsprechen. Eine eckige Variante ist allerdings alternativ auch denkbar. Vorteilhafterweise weist das erste Schirmübergabeelement steckseitig zumindest einen in Steckrichtung verlaufenden Schlitz auf. Besonders vorteilhaft weist das erste Schirmübergabeelement steckseitig drei in Steckrichtung verlaufende Schlitze auf. Das erste Schirmübergabeelement kann in einem Stanz-Biegeverfahren aus einem flachen Blechmaterial einfach und kostengünstig hergestellt werden.
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Vorzugsweise ist das zweite Schirmübergabeelement durchgehend flach ausgeführt. Durch die oben erwähnten Schlitze werden am ersten Schirmübergabeelement steckseitig Kontaktierungsfinger gebildet, die zur elektrischen Kontaktierung auf das zweite, flache Schirmübergabeelement fassen. Durch diese Ausgestaltung wird eine zuverlässige Kontaktierung erreicht, die ohne großen Kraftaufwand beim Steckvorgang realisierbar ist.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das erste und das zweite Schirmübergabeelement kabelanschussseitig T-förmig ausgestaltet, wobei der T-Strich endseitig ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Breite des ersten und des zweiten Schirmübergabeelements kabelanschussseitig geringer als steckseitig. Diese Geometrie ist gut geeignet, um mit einem Schirmgeflecht eines anzuschließenden Kabels verbunden zu werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen das erste und das zweite Schirmübergabeelement kabelanschussseitig jeweils ein Kabelfixierelement auf. Vorzugsweise ist das Kabelfixierelement als Schlauchschelle ausgeführt. Damit kann das Schirmgeflecht des Kabels elektrisch leitend an das jeweilige Schirmübergabeelement fixiert werden. Gleichzeitig kann durch eine Schlauchschelle eine Zugentlastung für das angeschlossene Kabel realisiert werden.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung überdecken das erste und das zweite Schirmübergabeelement jeweils eine Seitenfläche des Steckverbindermoduls zumindest bereichsweise. Das bedeutet, dass das im Wesentlichen quaderförmige Gehäuse des Steckverbindermoduls eine Seitenfläche aufweist, die vom Schirmübergabeelement zumindest bereichsweise überdeckt wird. Hierbei handelt es sich um die Seitenfläche, die zu einem benachbarten Steckverbindermodul in einem Halterahmen ausgerichtet ist. Das Schirmübergabeelement kann seine schirmende Wirkung so in Bedarfsrichtung entfalten.
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Vorzugsweise überdecken das erste und das zweite Schirmübergabeelement die jeweilige Seitenfläche des Steckverbindermoduls großflächig, vorzugsweise zumindest 75% und besonders Bevorzugterweise zu mindestens 90%. Diese Überdeckungsanteile haben sich in der Praxis als geeignet erwiesen. Dies ist besonders vorteilhaft, um eine der jeweiligen Anwendung angemessene Schirmung zu erreichen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen das erste und das zweite Steckverbindermodul jeweils zumindest drei Kontaktelemente auf, mit denen jeweils ein Strom mit einer Stromstärke von mindestens 16 Ampere übertragbar ist. Vorzugsweise kann ein Strom mit einer Stromstärke von mehr als 20 Ampere übertragen werden. Um derartige Ströme übertragen zu können, muss ein Kontaktelement eine gewisse Materialstärke und eine gewisse Oberfläche (Quadratmillimeter) aufweisen. Hierbei handelt es sich in der Regel um so genannte gedrehte Kontakte, die aus Vollmaterial gebildet sind. Filigranere Kontakte, wie sie beispielsweise in Signal- bzw. Datensteckverbindern verwendet werden, können derartige Stromstärken nicht übertragen.
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In einer bevorzugten Variante der Erfindung weisen das erste und das zweite Steckverbindermodul jeweils eine Halteplatte auf, mit welcher die Kontaktelemente im Steckverbindermodul befestigbar sind. Die Kontaktelemente werden in Ausnehmungen eines Grundkörpers eingesetzt und über die Halteplatte in dem Grundkörper fixiert. Dabei haben die Kontaktelemente noch ein gewisses Spiel, um den Steckvorgang des ersten Steckverbindermoduls mit dem zweiten Steckverbindermodul zu erleichtern. Die Halteplatte weist senkrecht abstehende und in Steckrichtung weisende Fixierarme auf, die die einzelnen Kontaktelemente umgreifen und so im Isolierkörper halten bzw. darin fixieren.
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Figurenliste
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Steckverbindermoduls,
- 2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Steckverbindermoduls,
- 3 eine perspektivische Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Systems bestehend aus dem ersten und dem zweiten Steckverbindermodul,
- 4 ein perspektivischer und geschnittener Ausschnitt eines alternativen ersten Steckverbindermoduls,
- 5 ein perspektivischer und geschnittener Ausschnitt eines alternativen zweiten Steckverbindermoduls,
- 6 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Systems bestehend aus dem ersten und dem zweiten Steckverbindermodul,
- 7 eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Variante der Schirmübergabeelemente der Steckverbindermodule,
- 8 eine perspektivische Ansicht der zweiten Variante der Schirmübergabeelemente der Steckverbindermodule und
- 9 eine perspektivische Ansicht einer dritten Variante der Schirmübergabeelemente der Steckverbindermodule.
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Die Figuren enthalten teilweise vereinfachte, schematische Darstellungen. Zum Teil werden für gleiche, aber gegebenenfalls nicht identische Elemente identische Bezugszeichen verwendet. Verschiedene Ansichten gleicher Elemente könnten unterschiedlich skaliert sein.
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Die
1 zeigt ein erstes Steckverbindermodul
2 und die
2 ein zweites Steckverbindermodul
3, welche jeweils zum Einsetzen in einen Halterahmen, wie beispielsweise in der
DE 10 2015 114 703 A1 gezeigt, eines modularen Industriesteckverbinders (nicht gezeigt) vorgesehen sind. Dazu sind die Steckverbindermodule
2,
3 mit an den Schmalseiten vorstehenden, etwa rechteckförmigen Halterungsmitteln
4 versehen. In den Seitenteilen der Rahmenhälften des Halterahmens sind als allseitig geschlossene Öffnungen ausgebildete Ausnehmungen vorgesehen, in die die Halterungsmittel
4 beim Einfügen der Steckverbindermodule
2,
3 in den Halterahmen eintauchen.
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Das erste Steckverbindermodul 2 und das zweite Steckverbindermodul 3 werden jeweils über einen Halterahmen in einen modularen Industriesteckverbinder eingesetzt und sind entsprechend korrespondierend gegenüberliegen angeordnet. Die Steckverbindermodule 2, 3 fungieren in diesem Zusammenhang als ein System 1, wie es den 3 und 6 zu entnehmen ist.
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Die Steckverbindermodule 2, 3 weisen eine Steckseite S und eine Anschlussseite A auf. Die Steckseite S wird im Folgenden auch mit „steckseitig“ beschrieben. Analog wird die Anschlussseite A auch mit „anschlussseitig“ bezeichnet. An die jeweilige Anschlussseite A wird ein Kabel (aus darstellerischen Gründen nicht gezeigt) angeschlossen. Mit der Steckseite S werden die Steckverbindermodule 2, 3 zusammengeführt und zusammengesteckt.
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Das erste Steckverbindermodul 2 und das zweite Steckverbindermodul 3 werden jeweils in Steckrichtung SR, SR' zusammengeführt und gesteckt. Das erste Steckverbindermodul 2 weist ein erstes Schirmübergabeelement 5 und das zweite Steckverbindermodul 3 ein zweites Schirmübergabeelement 6 auf. Die Schirmübergabeelemente 5, 6 sind aus einem metallischen Werkstück in einem Stanz-Biegeverfahren hergestellt. An die Schirmübergabeelemente 5, 6 kann kabelanschussseitig jeweils ein Schirmgeflecht eines Kabels angeschlossen werden. Das Schirmgeflecht des Kabels ist elektrisch leitend mit dem jeweiligen Schirmübergabeelement 5, 6 verbunden. Steckseitig S sind die Schirmübergabeelemente 5, 6 elektrisch leitend miteinander verbunden bzw. kontaktiert.
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Das zweite Schirmübergabeelement 6 ist vollständig flach ausgebildet. Das erste Schirmübergabeelement 5 des ersten Steckverbindermoduls 2 ist ebenfalls größtenteils flach ausgestaltet. Ausgenommen ist hierbei lediglich das steckseitige S Ende des Schirmübergabeelements 5. Steckseitig ist das Schirmübergabeelement 5 wellenförmig bzw. gewellt ausgebildet. Diese Form wird dadurch erreicht, dass das Blech in diesem Bereich im Verlauf einmal hoch und dahinter einmal runtergebogen wird oder umgekehrt. Das erste Schirmübergabeelement 5 weist streckseitig S - im Wesentlichen innerhalb des wellenförmigen Bereichs - axiale, in Steckrichtung SR verlaufende Schlitze 7 auf. Durch die Schlitze 7 werden am ersten Schirmübergabeelement 5 Kontaktierungsfinger 8 ausgebildet.
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In 6 sind ein erstes Steckverbindermodul 2 und ein zweites Steckverbindermodul 3 zu sehen, die miteinander gesteckt sind. Ein Halterahmen und ein passendes Steckverbindergehäuse sind aus darstellerischen Gründen nicht gezeigt. Im gesteckten Zustand sind die Schirmübergabeelemente 5, 6 steckseitig miteinander elektrisch kontaktiert. Im Steckvorgang gleitet das erste Schirmübergabeelement 5 des ersten Steckverbindermoduls 2 über das zweite Schirmübergabeelement 6 des zweiten Steckverbindermoduls 3. Die Kontaktierungsfinger 8 des ersten Schirmübergabeelements 5 greifen bzw. drücken auf das steckseitige Ende des zweiten Schirmübergabeelements 6. Die Kraft, mit der die Kontaktierungsfinger 8 des ersten Schirmübergabeelements 5 auf das zweite Schirmübergabeelement 6 drücken, kann durch die oben beschriebene wellenförmige Biegung und eine entsprechende Materialauswahl eingestellt werden.
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Anschlussseitig weisen das erste und das zweite Schirmübergabeelement 5, 6 jeweils zwei gegenüberliegende, rechteckförmige Einkerbungen 10 auf, die ein T-förmiges Ende ausbilden. Auf der Anschlussseite A sind das erste und das zweite Schirmübergabeelement 5, 6 jeweils mit einer Schlauchschelle 9 ausgestattet. Die Schlauchschelle 9 ist im Bereich der Einkerbungen 10 angeordnet. Mit der Schlauchschelle 9 kann das Schirmgeflecht eines an das jeweilige Steckverbindermodul 2, 3 angeschlossenen Kabels (nicht gezeigt) elektrisch leitend mit dem jeweiligen Schirmübergabeelement 5, 6 verbunden werden. Gleichzeitig bietet die Schlauchschelle 9 eine Zugentlastung für das Kabel.
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Im ersten und zweiten Steckverbindermodul 2, 3 sind jeweils sechs Kontaktelemente 11, 11' angeordnet. Die Steckverbindermodule 2, 3 sind insbesondere als so genannte Motorsteckverbinder für einen Elektromotor geeignet. Zumindest drei Kontaktelemente 11, 11' sind derart ausgestaltet, dass darüber ein Strom mit einer Stromstärke von mindestens 16 Ampere übertragbar ist.
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Das erste und das zweite Steckverbindermodul 2, 3 weisen jeweils eine Halteplatte 12 mit in Steckrichtung angeformten Fingern 13 auf. Über die Halteplatte 12 nebst Fingern 13 werden die Kontaktelemente 11, 11' im Steckverbindermodul 2, 3 befestigt bzw. fixiert. Die Kontaktelemente 11, 11' sind verliersicher fixiert, haben aber weiterhin ein gewisses Spiel in ihrer jeweiligen Ausnehmung 14, um eine notwendige Toleranz beim Steckvorgang zu gewährleisten.
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In den 4 und 5 ist eine alternative Variante des erfindungsgemäßen Systems gezeigt. Hierbei weisen das erste Steckverbindermodul 2' und das zweite Steckverbindermodul 3' jeweils ein metallisches PE-Übertragungselement 15 auf. Ansonsten sind die Steckverbindermodule 2', 3' analog zur ersten Ausführungsform ausgestaltet. Das PE-Übertragungselement 15 ist elektrisch leitend mit dem jeweiligen Schirmübergabeelement 5, 6 verbunden. Das PE-Übertragungselement 15 ist im eingebauten Zustand elektrisch leitend mit einem metallischen Halterahmen, wie oben bereits erwähnt, verbunden. Der Halterahmen (nicht gezeigt) weist einen so genannten PE-Kontakt auf, der wiederum elektrisch leitend mit einem, ebenfalls oben bereits erwähnten, metallischen Gehäuse eines Industriesteckverbinders verbunden ist. Durch das PE-Übertragungselement 15 kann ein durchgängiger Potentialausgleich erfolgen, der in einigen Anwendungsfällen, unter anderem zu Schirmungszwecken, vorteilhaft sein kann.
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In den 7 und 8 ist eine alternative Ausführungsform eines ersten Schirmübergabeelements 5' zu sehen. Das dazu passende zweite Schirmübergabeelement 6 ist analog zur ersten ursprünglichen Ausführungsform gestaltet. Die Lamellen 8' werden hier durch separate Stanz-Biege-Bauteile gebildet, die aus einem anderen Material gefertigt sind wie die Grundform. Die Lamellen 8' bestehen hier aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung und haben lediglich eine Wandstärke von 0,15 mm bis 0,08 mm, wobei die Randbereiche im Wandstärkeintervall eingeschlossen sind. Die Lamellen 8' können einfach auf einen Grundkörper aufgeschoben werden. Die Lamellen 8' werden steckseitig auf den Grundkörper des ersten Schirmübergabeelements 5' aufgeschoben.
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In der 9 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines ersten Schirmübergabeelements 5" zu sehen. Hierzu wurde ein zweites Schirmübergabeelement 6" passend ausgestaltet. Beide Schirmübergabeelemente 5", 6" verfügen über einen seitlichen Schlitz 15, in welchem die separaten Lamellen 8' eingeschoben sind. In beiden Schirmübergabeelementen 5", 6" sind jeweils zwei Lamellen 8' steckseitig entgegengesetzt bzw. seitlich versetzt zueinander eingeschoben.
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Auch wenn in den Figuren verschiedene Aspekte oder Merkmale der Erfindung jeweils in Kombination gezeigt sind, ist für den Fachmann - soweit nicht anders angegeben - ersichtlich, dass die dargestellten und diskutierten Kombinationen nicht die einzig möglichen sind. Insbesondere können einander entsprechende Einheiten oder Merkmalskomplexe aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander ausgetauscht werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- System
- 2
- Erstes Steckverbindermodul
- 3
- Zweites Steckverbindermodul
- 4
- Halterungsmittel
- 5
- Erstes Schirmübergabeelement
- 6
- Zweites Schirmübergabeelement
- 7
- Schlitze
- 8
- Kontaktierungsfinger
- 9
- Schlauchschelle
- 10
- Einkerbung
- 11
- Kontaktelement
- 12
- Halteplatte
- 13
- Finder der Halteplatte
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Schlitz
- S
- Steckseite
- A
- Anschlussseite
- SR
- Steckrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014110279 B3 [0005]
- DE 102014113481 A1 [0006]
- DE 102015114703 A1 [0023]
