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Die Erfindung betrifft eine Kodierungseinrichtung für Steckverbinder, aufweisend wenigstens ein erstes und ein dem ersten zugeordnetes zweites Kodierungsmittel, wobei die Kodierungsmittel jeweils an einem der zu steckenden Steckverbinderelemente vorgesehen sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steckverbinderanordnung mit einer Kodierungseinrichtung.
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Elektrische Kontaktelemente, Kontaktanordnungen, steck- und lösbare Kabelverbindungselemente sowie dazu geeignete Herstellungsverfahren sind im bekannten Stand der Technik verfügbar. Buchsen- oder Kontaktelemente bzw. Steckverbinder können in ein- oder mehrpoligen Kontaktanordnungen ausgebildet sein und verschiedenartige symmetrische oder asymmetrische Steckbilder, Steckgesichter aufweisen. In der Verbindungstechnik für elektrische Kontaktierungsaufgaben sind diese Steckverbinder oft als Stecker und Gegenstecker realisiert, welche vielfach lösbar sind und in unterschiedlichen geometrischen Formen vorliegen.
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Die Steckkkontaktelemente, Kontaktpins, Kontaktmesser können u. a. runde, eckige, prismatische, symmetrische und asymmetrische Querschnitte aufweisen oder zungenartig ausgebildet sein. Auch die Steckverbindergehäuse sind von vielfältiger geometrischer Gestalt: rund, elliptisch, drei-, vier- und mehreckig, kaskadenartig, modular usw..
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Nicht nur, aber insbesondere bei mehrpoligen Steckverbindungen ausgeführt als Hochstromkontaktelemente kann es erforderlich sein, dass die Steckverbindungspartner, d. h. der Stecker und der Gegenstecker zur Kontaktierung miteinander eine definierte relative Lage zueinander aufweisen müssen, um eine Falschkontaktierung zu verhindern. Andere Gründe für eine vorgegebene relative Lage zueinander können Bauraumsituationen, Bewegungs- und Kollisionsräume im Steckverbinderumfeld, Kabelführungen und Kabelzuführungen zum Steckverbinderort usw. sein.
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Um diese relativ zueinander definierte Lage der Steckverbindungspartner vor und/oder während des Steckprozesses zu erreichen, werden Kodierungen verwendet. Unter Kodierungen in diesem Zusammenhang werden vorzugsweise geometrische Ausgestaltungen wie beispielsweise korrespondierende Nuten und Zapfen verstanden, welche das Zusammenstecken der Steckverbinderpartner nur in der kontaktierungsrichtigen Lage, Orientierung unterstützen. Eine andere Möglichkeit der Kodierung ist das asymmetrische Steckkontaktbild von wenigstens zwei Steckkontaktelementen in dem Steckkontaktgehäuse.
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Es ist im Stand der Technik bekannt, Steckverbinder mit Kodiermitteln zu versehen, wobei dies häufig in Form von Kodierwänden, Kodiervorsprüngen, etc. möglich ist. Auf einem entsprechenden Gegenstück sind Kodiermittel mit Komplementärformen angebracht, sodass nur bei Ineinandergreifen der Kodiermittel von Steckverbinder und Gegenstück eine elektrische Kontaktierung möglich ist. Der Zweck solcher Kodiermittel ist sicherzustellen, dass nur der für den jeweiligen Steckanschluss vorgesehene Steckverbinder dort kontaktierbar ist. Darüber hinaus wird über solche Kodiermittel auch die korrekte Polung sichergestellt.
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Eine Möglichkeit zur Kodierung und damit der orientierungsrichtigen Ausrichtung von Rundsteckverbindern in Form einer Kodiernut zeigt die
DE 10 2017 105 186 A1 . Die Kodiernut an einem Rundsteckverbinder wirkt in korrespondierender Weise zusammen mit einer Kodiernase an dem Gegenstecker und/ oder dem Steckverbindungsflansch, sodass ein asymmetrisches Bohr- bzw. Befestigungsbild ein Zusammenstecken der Steckverbinderpartner in der orientierungsrichtigen Lage zueinander auf geometrisch festgelegter Weise erzwingt.
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Die
DE 20 2012 008 970 U1 stellt eine Steckverbindung vor, welche in einer möglichen Ausführungsform eine Kodierung aufweist, die ein Zusammenstecken des ersten und zweiten Steckverbinders in lediglich einer Ausrichtung zueinander zulässt. Hierzu kann der erste Steckverbinder der Steckverbindung beispielsweise einen Vorsprung oder eine Vertiefung aufweisen, in die eine komplementäre Vertiefung bzw. ein Vorsprung des Gegensteckverbinders eingreift, wobei dieses Eingreifen lediglich in einer rotatorischen Ausrichtung der beiden Steckverbinder zueinander möglich ist. Einer der die Kontaktelemente aufnehmenden Isolationskörper des Steckers weist eine Vertiefung auf, in die ein komplementärer Vorsprung eines Isolationskörpers des Kupplers eingreifen kann. Dadurch wird eine Kodierung geschaffen, die ein vollständiges Zusammenstecken der beiden Steckverbinder in lediglich einer Ausrichtung zueinander ermöglicht. Sofern unterschiedliche Steckverbindungen vorgesehen sind, bei denen sich die Vorsprung-Vertiefung-Paarungen der Steckverbinder hinsichtlich der Querschnittsgeometrie und/oder hinsichtlich der Positionierung innerhalb der Gehäuse der Steckverbinder unterscheiden, kann die Kodierung zusätzlich so ausgestaltet werden, dass nur funktional passende Steckverbinder zur Ausbildung einer Steckverbindung miteinander verbindbar sind.
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Eine weitere Variante der Kodierung ist offenbart in der
DE 20 2016 105 525 U1 . Beschrieben ist ein Steckverbinder, insbesondere Direktsteckverbinder zur Kontaktierung von Kontaktlöchern einer Leiterplatte, mit einem Gehäuse, welches Steckkontakte mit Kodierstiften trägt, die mit Kodieraufnahmen auf Seiten eines Gegenstückes, insbesondere mit Kodieraufnahmen einer Leiterplatte, zusammenwirken. Grundgedanke dieser Ausführung ist, dass Kodierstifte sowohl an einer Außenumfangsfläche als auch entfernbar am Gehäuse eines Steckverbinders angeordnet sind. Auf diese Weise können individuelle Kodierungen konfiguriert werden.
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Verschiedene variable Kodiermöglichkeiten werden in der
DE 20 2018 100 143 U1 beschrieben. Zielsetzung ist, die Anzahl der Kodiermöglichkeiten auf einfache Weise zu erhöhen. Dazu werden unterschiedlich geformte Kodierelemente und ggf. Gegenkodierelemente, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Formgebung die Anzahl der Kodiereinstellungen vergrößern eingesetzt. Dabei sind die Kodierelemente und Gegenkodierelemente hinsichtlich ihrer Befestigung am Kodierelement-Befestigungsmittel bzw. am Gegenkodierelement-Befestigungsmittel miteinander kompatibel, sodass einheitliche Steckverbinder mit definiertem Kodierelement-Befestigungsmittel und Gegensteckverbinder mit einheitlich definiertem Gegenkodierelement-Befestigungsmittel bereitgestellt werden können. Das Kodierelement und das Gegenkodierelement sind dabei jeweils separate Elemente, die herstellungsseitig noch nicht mit dem Steckverbinder bzw. dem Gegensteckverbinder verbunden sind. Das Verbinden erfolgt durch den Anwender, der auch die Auswahl des Kodierelementes und des Gegenkodierelementes durchführt.
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Die im Stand der Technik realisierten Kodierungen von Steckverbindungen definieren die lage- und/oder orientierungsrichtige Positionierung zueinander durch das sogenannte Steckgesicht, das durch die Art, Form, Lage und Anzahl der Kontaktierungselemente und/oder der Kodierungskomponenten geprägt wird. Nachteilig dabei sind bei gebauten Kodierungen deren Vielteiligkeit, der damit verbundene erhebliche Aufwand bei der Herstellung und Montage sowie die Fehleranfälligkeit bei dem Zusammenbau.
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Weiterhin ist je nach geometrischer Ausgestaltung der Kodierungselemente eine fehlerhafte Stecksituation insbesondere dann möglich, wenn Steckpartner mit lediglich bedingter Kompatibilität in eine Steckverbindungssituation gebracht werden. Diese Situation ist insbesondere dann möglich, wenn Stecker und Gegenstecker gewählt werden, deren Paarung nicht vorgesehen ist. Gleiches gilt für die Situation, dass die Kontaktierungselemente insbesondere mit Stromführungseigenschaften in Kontakt gebracht werden bevor die Kodierungselemente ineinandergreifen.
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Ein weiteres, im Stand der Technik ungelöstes Problem ist, dass die Steckverbindungssteckpartner durch Drehbewegungen relativ zueinander in ihre steckkompatible Orientierung gebracht werden müssen. Diese Rotativbewegung kann im ungünstigsten Fall bis zu 180° bzw. PI Bogenmaß betragen. Dadurch werden die an den Steckverbindern angeschlagenen Zuführleitungen einer Torsionsbelastung unterworfen, die zu einer dauerhaften Torsionsspannung im gesteckten Zustand führen kann. Besonders problematisch ist die Torsionsbeanspruchung bei besonders steifen Zuleitungen und/oder Flachkabeln, mehradrigen Kabeln.
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Es ist Aufgabe der Erfindung die vorgenannten Nachteile wenigstens teilweise zu reduzieren und eine Kodierung für Steckverbinder bereitzustellen, welche die rotative Relativbewegungsstrecke der Steckverbinder zueinander zur Erreichung der Steckposition verringert.
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Zur Lösung schlägt die Erfindung eine Kodierungseinrichtung vor, die wenigstens teilweise unabhängig vom Steckgesicht der Steckverbindungspartner ist dadurch, dass ein bewegbarer Verschlussring mit wenigstens einem ersten Kodierungsmittel in kodierender Weise mit wenigstens einem zweiten Kodierungsmittel eines Steckverbindungspartners zusammenwirkt.
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An einem der Steckverbindungspartner ist wenigstens ein zweites Kodiermittel vorgesehen, in welcher sich das wenigstens eine erste Kodiermittel gekoppelt mit einem Verschlussring als Bestandteil des Verschlusssystems bewegen, ein- und ausfahren kann. In einer möglichen konkreten Ausgestaltung ist an einem der Steckverbindungspartner (Stecker bzw. Gegenstecker) ist wenigstens eine Kulisse vorgesehen, in welcher sich der wenigstens eine Verschlusszapfen, Verschlusselement eines Verschlussrings bewegen kann. Weiterhin ist an dem Steckverbindungspartner mit definiertem Abstand Bogenmaß wenigstes eine Kodiernut vorgesehen, in die der jeweils zugeordnete Kodierzapfen einfahrbar gestaltet ist.
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Neben dem wenigstens einen Verschlusszapfen, Verschlusselement ist an dem Verschlussring wenigstens ein Kodierzapfen angeordnet, der an dem Verschlussring vorzugsweise innenseitig und mit Bogenmaßabstand zum Verschlusszapfen korrespondierend zu dem gewählten Bogenmaßabstand von Kulisse und Kodiernut des Steckverbindungspartners angeordnet ist. Zusätzlich befindet sich im Verschlussring innenseitig wenigstens ein Kodierzapfen mit einem definierten Abstand beziehungsweise Bogenmaß zu dem wenigstens einen Verschlusselement, Federpin.
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Durch diese Anordnung kann der Verschlussring mit seinem wenigstens einen zugeordneten Verriegelungselement, Federpin nur in einer definierten Position in die Kulisse des Steckverbindungspartners Gegenseite eintauchen. Durch Variation der Bogenmaßabstände von Verschluss- und Kodierelementen bzw. zugeordneten Kulisse und Kodiernut können unterschiedliche Kodierungen realisiert werden.
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Zur Herstellung der elektrisch leitenden Verbindung der Steckverbindung wird der Verschlussring so lange gedreht, bis sich das Trägergehäuse des Verschlussrings auf den (seinen) Steckverbindergegenstecker schieben und verriegeln lässt. Die elektrische Verbindung wird erst hergestellt, wenn sich der Verschlussring mit Kodier- und Verschlusselementen in die wenigstens eine Kodiernut und Kulisse des Gegensteckers schieben lässt. Die Verbindung ist dadurch reduziert oder frei von Torsionsspannungen, da das Steckgesicht wenig oder nicht gedreht werden muss. Das bedeutet, dass der Verschlussring als Komponente des Verschlusssystems funktional erweitert ist um die Kodierfunktion dadurch, dass neben den Verschlussmitteln erfindungsgemäß additiv Kodierungsmittel integriert sind.
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Die beschriebenen Kodierungsmittel bestehend aus wenigstens einem Kodierzapfen und wenigstens einer zugeordneten Kodiernut sind eine mögliche Ausführungsform der Erfindung, jedoch nicht auf eine derartige Realisierung beschränkt. Die Erfindung unterstützt praktisch jedwede Form der Kodierungsmittel, sofern diese korrespondierend sind, beispielsweise pilzförmige Zapfen, Kugelkalotten, Prismen, Kegel- oder Pyramiden etc..
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Kodierung für einen Steckverbinder mit einem Verschlusssystem;
- 2 in der oberen Abbildung die Vorderansicht eines exemplarischen Steckverbinders mit Verschlusssystem und erfindungsgemäßer Kodierung sowie eine Schnittdarstellung im Bereich der Steckerkontaktzone;
- 3 in der oberen Abbildung die Vorderansicht und in der unteren Abbildung die rechtsseitige Ansicht eines exemplarischen Steckverbindergegensteckers;
- 4 die linksseitige Ansicht eines exemplarischen Steckverbinders aus 1 und 2.
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1 illustriert eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Kodierung 200 für einen Steckverbinder 1 mit einem Verschlusssystem 100. Vorzugsweise, aber nicht zwingend ist der Steckverbinder ein Rundsteckverbinder. Kernelemente sind ein Bajonettring 110 mit einem Verschlussring 119, der drehbar auf dem Steckverbindergehäuse 140 angeordnet ist und sowohl Verriegelungskomponenten 111, 120, 121, 122 als auch Kodierungskomponenten 220 aufweist.
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2 zeigt in der oberen Abbildung die Vorderansicht eines exemplarischen Steckverbinders 1 mit Verschlusssystem 100 und erfindungsgemäßer Kodierung 200 sowie eine Schnittdarstellung im Bereich der Steckerkontaktzone in der unteren Abbildung.
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Der Bajonettring 110 mit dem Verschlussring 119 sind zumindest teilweise auf dem Steckverbindergehäuse 140 drehbar. Der Verschlussring 119 mit seinem wenigstens einen Kodierzapfen 220 wird so lange gedreht, bis dieser axial fluchtend zu der jeweils zugeordneten wenigstens einen Kodiernut 230 des Steckverbindergegensteckers 150 ist, sodass sich die Steckverbindung kontaktieren lässt dadurch, dass sich die Steckverbinderpartner ineinanderschieben und verriegeln lassen. Das bedeutet, dass innerhalb von Bajonett- und Verschlussring 110, 119 sowohl die Verriegelungselemente zumindest gebildet durch wenigstens einen Federpin 120 als auch die Kodierungselemente zumindest gebildet durch wenigstens einen Kodierzapfen 220 jeweils und gleichzeitig fluchtend zu der wenigstens einen Kulisse 151 und Kodiernut 230 des Steckverbindergegensteckers 150 ausgerichtet sein müssen.
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Durch unterschiedliche Abstände der Kodierungseinrichtung 200 und der Verriegelungselemente 120 am Umfang des Verschlussrings 119 lassen sich auf einfache Weise Kodierungsvariationen erzielen, sodass Steckpartnerzuordnungen und/oder relative Kodierungspositionen zueinander in breitem Variationsspektrum erzeugbar sind.
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Eine elektrische Verbindung wird erst hergestellt, wenn sich der Verschlussring 119 auf den Steckverbindergegenstecker 150 aufschieben lässt. Die Steckverbindung 1 ist in der Torsionsbelastung reduziert, da das Steckgesicht mit den angeschlagenen Leitungen praktisch nicht gedreht werden muss.
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Der wenigstens eine Federpin 120 ist längs seiner Axialachse beweglich in einer Bohrung 114 des Verschlussrings 119 aufgenommen und wirkt funktional zusammen mit einem Federelement 121 sowie einer optional zugeordneten, das Federelement vorzugsweise bereichsweise einhüllenden Hülse 122. Federelement 121 und Hülse 122 sind in einer Tasche 111 eines den Verschlussrings 119 außen umgreifenden Bajonettrings 110 aufgenommen und in einer Bajonettringorientierung, die der Geöffnetstellung entspricht, an der äußere Stirnseite des Federpins 120 anliegend. In dieser Bajonettringorientierung ist der Federpin 120 radial zum Steckverbindergehäuse 140 und gegen die Federkraft des Federelementes 121 beweglich, sodass der Federpin 120 ungleiche Tiefenniveaus der Kulisse, Bajonettnut 151 bewegungskinematisch ausgleichen kann. Der Bajonettring 110 in der (hier gezeigten) entriegelten Stellung unterstützt durch den dann vorliegenden Freiheitsgrad des Federpins 120 das höhenniveauunabhängige Durchfahren der Kulisse 151 mit dem Federpin 120.
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In 2 ist eine Anordnung von drei Federpins 120 symmetrisch am Umfang des Steckverbindergehäuses 140 bzw. am Umfang gleichmäßig verteilt gezeigt. Diese aus statischen Gründen häufig vorteilhafte Gestaltung kann je nach Einsatzgebiet oder Umfeldbedingungen auch abweichend konstruiert werden, beispielsweise asymmetrisch oder mit einem, zwei oder mehr als drei funktional zusammenwirkenden Federpinanordnungen. Gleiches gilt für die Kodierungseinrichtung 200 bzw. den Kodierzapfen 220 an dem Verschlussring 119.
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3 zeigt in der oberen Abbildung die Vorderansicht und in der unteren Abbildung die rechtsseitige Ansicht eines exemplarischen Steckverbindergegensteckers 150. In den Steckverbindergegenstecker 150 eingebracht ist am äußeren Umfang wenigstens eine Kulisse 151 mit jeweils einer stirnseitigen Einfahröffnung und einer Ausfahröffnung. Die Kulisse 151 ist in ihrem Verlauf zwischen Ein- und Ausfahröffnung Z-förmig und mit voneinander abweichenden Tiefenerstreckungen in radialer Richtung ausgeführt, welche durch rampenförmige Abschnitte ineinander übergehen.
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Die wenigstens eine Kodiernut 230 der Kodierungseinrichtung 200 ist mit definiertem Bogenmaßabstand relativ zu der wenigstens einen Kulisse 151 am äußeren Umfang des Steckverbindergegensteckers 150 eingebracht. Das gezeigte Ausführungsbeispiel umfasst in symmetrischer Anordnung am Umfang drei Kodiernuten 230 und drei Kulissen 151. Der jeweilige Bogenmaßabstand von Kodiernut 230 und Kulisse 151 zueinander ist abgestimmt auf den jeweiligen Bogenmaßabstand des wenigstens einen Kodierzapfens 220 und des wenigstens einen Federpins 120 bzw. der Bohrung für den Federpin 114 im Verschlussring 119 des zuzuordnenden Steckverbindersteckers 140.
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Durch unterschiedliche Bogenmaßabstände am Umfang des Verschlussrings 119 und zugeordnet am Steckverbindergegenstecker 150 lassen sich auf einfache Weise Kodierungsvariationen erzielen, sodass Steckpartnerzuordnungen und/oder relative Kodierungspositionen zueinander in breitem Variationsspektrum erzeugbar sind.
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Die Kodiernut 230 ist am Umfang des zylindrischen Abschnittes des Steckverbindergegensteckers 150 U-förmig mit jeweils einer stirnseitigen Einfahröffnung und einer Ausfahröffnung ausgebildet.
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Bevorzugt vorgesehen und in 3 dargestellt ist die Kodiernut 230 in ihrer Nutbreite ungleich konstant realisiert. Für die Kodieraufgabe ist die Führung des Kodierzapfens 220 im Bewegungsverlauf innerhalb der Kodiernut 230 von untergeordneter Bedeutung, sodass eine geeignete Führungsnutbreite nicht gefordert ist. Wichtig ist vielmehr, dass
- • die Kontur von Kodierzapfen 220 und Kodiernut 230 für eine Bewegungspaarung aufeinander abgestimmt sind,
- • gleiches gilt für die zu wählenden Toleranzen hinsichtlich Bewegungsspiel,
- • die Kodiernutbreite im U-Abschnitt ist ausgebildet zur Bereitstellung des Bewegungsfreiheitsgrades für die notwendige Bewegungskinematik des Verschlusssystems 100,
- • die definierte, fluchtende Umfangslage zueinander.
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Die Kodiernut 230 ist in auf die Kulisse 151 abgestimmter Weise U-förmig ausgebildet um den sowohl rotatorischen als auch axiallinearen Bewegungsfreiheitsgrad des wenigstens einen Federpins 120 in der Z-förmigen Kulisse 151 zu unterstützen. Zu diesem Zweck sind die jeweiligen Umfangsabstände der stirnseitigen Einfahröffnung und der Ausfahröffnung von Kodiernut 230 und Kulisse 151 aufeinander abgestimmt.
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4 bildet die linksseitige Ansicht eines exemplarischen Steckverbinders 1 aus 1 und 2 ab. Die elektrisch leitende Kontaktierung wird im gezeigten Beispiel durch einen Rundkontakt in Form einer Lamellenkontaktbuchse 141 realisiert, in die eine geeignet geformte Steckkontaktlanze eingebracht wird. Die Steckverbindung 1 kann als Hochvolt- oder Hochspannungs-Steckverbindung ausgeführt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbinder, Steckverbindung
- 100
- Verschlusssystem für Steckverbinder
- 110
- Bajonettring
- 111
- Tasche
- 114
- Bohrung (für Federpin)
- 119 120 121 122
- Verschlussring Verriegelungselement, Federpin Federelement Hülse
- 140
- Steckverbinder, Steckverbindergehäuse, Steckverbinderstecker
- 141
- Kontakt, Rundkontakt, Lamellenkontaktbuchse
- 150
- Sockel, Sockelgegenstecker, Steckverbindergegenstecker
- 151
- Kulisse, Bajonettkulisse, Bajonettnut, Steuerkulisse
- 153
- Sockelplatte, Flanschplatte
- 154
- Bohrung
- 200
- Kodierung für Steckverbinder, Kodierungseinrichtung
- 220
- erstes Kodierungsmittel, Kodierzapfen
- 230
- zweites Kodierungsmittel, Kodiernut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017105186 A1 [0007]
- DE 202012008970 U1 [0008]
- DE 202016105525 U1 [0009]
- DE 202018100143 U1 [0010]
