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Die Erfindung betrifft ein Leistungssteckverbinder-System, bei welchem eine Kontaktfläche eines Kontaktelements von einem federnden Lamellenelement kontaktierbar ist, zum Erzeugen und Trennen einer elektrischen Verbindung unter Last.
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Derartige Leistungssteckverbinder-Systeme umfassen ein Kontaktelement mit zumindest einer Kontaktfläche und zumindest einer Vertiefung; und
ein Kontaktierungselement, das zumindest ein federndes Lammellenelement aufweist, wobei das Kontaktelement mit dem federnden Lamellenelement in einer Einschubrichtung zumindest bereichsweise kontaktierbar ist, wobei auf einer Seite des federnden Lamellenelements, die der Kontaktfläche zugewandt ist, ein zumindest bereichsweise in Einschubrichtung verlaufender und hervorstehender Abschnitt angeordnet ist und in Einschubrichtung hinter dem hervorstehenden Abschnitt ein Kontaktbereich angeordnet ist.
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Beispielsweise wird in der
DE 10 2012 021 615 A1 ein als Leiterplattenanschluss ausgebildetes Leistungssteckverbinder-System beschrieben. Der beschriebene Leiterplattenanschluss weist ein Kontaktierungselement mit einem hervorstehenden Abschnitt auf, welcher in einem kontaktierenden Zustand in eine Aussparung eines korrespondierenden Kontaktelements eingreift.
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Auch die
EP 2 926 415 A1 beschreibt ein Leistungssteckverbinder-System, mit einem Kontaktierungselement, das federnde Lammelenelemente aufweist, an denen Haltemittel durch Materialeinprägungen angeordnet sind.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haben allerdings den Nachteil, dass ein mehrmaliges Erzeugen und Trennen einer Steckverbindung unter Last, wenn ein Stromkreis geschlossen oder getrennt wird, das Leistungssteckverbinder-System durch die entstehenden Abreiß- oder Schaltfunken immer weiter beschädigen und dadurch die Produktlebensdauer herabsetzen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leistungssteckverbinder-System bereitzustellen, das eine Erhöhung der Steck- und Ziehzyklen unter Last ermöglicht und somit eine erhöhte Produktlebensdauer hat.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach weist der hervorstehende Abschnitt einen Abrissbereich und einen in Einschubrichtung hinter dem Abrissbereich liegenden Abgleitbereich auf, wobei der Abrissbereich die Kontaktfläche in Einschubrichtung als erstes und in Ausschubrichtung als letztes kontaktiert, der Abgleitbereich während eines Verschiebens in Einschubrichtung und Ausschubrichtung die Kontaktfläche kontaktiert, und der hervorstehende Abschnitt in einem eingeschobenen Zustand zumindest bereichsweise in der Vertiefung angeordnet ist und der Kontaktbereich die Kontaktfläche kontaktiert.
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Das Leistungssteckverbinder-System kann beispielsweise auf Leiterplatten und/oder an Leitungen angeordnet sein und angepasst sein einen Stromkreis durch ein Zusammenstecken von Kontaktelement und Kontaktierungselement zu schließen.
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Das Kontaktelement weist hierfür zumindest eine Kontaktfläche auf. Das Kontaktelement kann auch als „Kontaktmesser“ bezeichnet werden und ein Anschlusselement aufweisen, beispielsweise einen Anschlussstift, mit dem das Kontaktelement beispielsweise mit einer Leiterbahn auf einer Leiterplatte elektrisch verbunden werden kann. Hierfür ist das Kontaktelement üblicherweise aus einem leitenden Material ausgebildet.
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Weiterhin weist das Leistungssteckverbinder-System ein Kontaktierungselement auf, das zumindest ein federndes Lammellenelement aufweist. Das Kontaktierungselement kann auch als „Kontakttulpe“ bezeichnet werden, ist üblicherweise auch aus einem leitfähigen Material ausgebildet und weist üblicherweise auch ein Anschlusselement auf, wie beispielsweise einen Anschlussstift. Das federnde Lamellenelement kann auch nur als „Lamelle“ oder als „Kontaktfeder“ bezeichnet werden und kann derart an dem Kontaktierungselement angeordnet sein, dass es beim Einschieben des Kontaktelements auf die Kontaktfläche drückt, um zumindest einen Bereich der Kontaktfläche zu kontaktieren. Der „eingeschobene Zustand“ kann hierin deshalb auch als „kontaktierenden Zustand“ bezeichnet werden. Unter dem Begriff „kontaktiert“ kann hierein ein elektrisches, sowohl als auch ein mechanisches Kontaktieren verstanden werden.
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Auf einer der Kontaktfläche zugewandten Seite des federnden Lamellenelements, ist der zumindest bereichsweise in Einschubrichtung verlaufende und hervorstehende Abschnitt angeordnet und in Einschubrichtung hinter dem hervorstehenden Abschnitt ist der Kontaktbereich angeordnet.
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Der hervorstehende Abschnitt kann länglich ausgebildet sein und beispielsweise in der Mitte des Lamellenelements entlang einer Achse in Einschubrichtung verlaufen. In Beispielen kann der hervorstehende Anschnitt mittels einer Prägung in das Material des federnden Lamellenelements eingebracht sein, oder durch einen Materialauftrag auf dem Material des federnden Lamellenelements hergestellt sein. Der hervorstehende Abschnitt kann auch als „Opferbereich“ bezeichnet werden, da dieser Abschnitt beim Erzeugen und Trennen einer elektrischen Verbindung unter Last, durch den Abreiß- oder Schaltfunken am stärksten belastet wird.
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In Einschubrichtung hinter dem hervorstehenden Abschnitt ist der Kontaktbereich angeordnet, der im eingeschobenen Zustand die Kontaktfläche kontaktiert.
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Der hervorstehende Abschnitt weist einen Abrissbereich und einen in Einschubrichtung hinter dem Abrissbereich liegenden Abgleitbereich auf, wobei der Abrissbereich die Kontaktfläche in Einschubrichtung als erstes und in Ausschubrichtung als letztes kontaktiert. Somit ist der Abrissbereich den stärksten Belastungen während dem Erzeugen und Trennen einer Steckverbindung unter Last und damit dem stärksten Verschleiß ausgesetzt. Die Ausschubrichtung kann entgegensetzt zu der Einschubrichtung verlaufen.
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In einem Beispiel kontaktiert der Abrissbereich die Kontaktfläche in Einschubrichtung als erstes und in Ausschubrichtung als letztes. Ansonsten besteht zumindest kein direkter Kontakt von Abrissbereich und Kontaktfläche, während dem Ein- und Ausbringen und in dem eingeschobenen Zustand. Während einer Bewegung in Ein- und/oder Ausschubrichtung kann lediglich der Abgleitbereich die Kontaktfläche kontaktieren.
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In dem eingeschobenen Zustand ist der hervorstehende Abschnitt zumindest bereichsweise in der Vertiefung angeordnet und der Kontaktbereich kontaktiert die Kontaktfläche.
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Wegen der aufeinanderfolgenden Anordnung von Abrissbereich, Abgleitbereich und Kontaktbereich an dem federnden Lamellenelement kann ein verschleißarmes Erzeugen und Trennen einer elektrischen Verbindung unter Last ermöglicht werden und somit vorteilhaft die Produktlebensdauer eines derart ausgestalteten Leistungssteckverbinder-Systems erhöht werden.
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In einem Beispiel weist der hervorstehende Abschnitt einen halbzylinderförmigen Querschnitt auf, und die Vertiefung eine korrespondierende halbzylinderförmige Vertiefung.
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Der Begriff „halbzylinderförmig“ kann auch „kalottenförmig“ verstanden werden. Vorteilhaft kann hierdurch der Kontakt über einen größeren Oberflächenbereich hergestellt werden und somit der Verschleiß reduziert werden.
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In Beispielen kann der hervorstehende Abschnitt auch anderweitig ausgestaltet sein, wie beispielsweise punktförmig oder rechteckig.
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In einem Beispiel ist die Vertiefung als Prägung ausgestaltet.
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Vorteilhaft kann mittels eines entsprechenden Prägewerkzeugs die Vertiefung schnell und einfach während des Herstellungsprozesses in das Material des federnden Lamellenelements eingebracht werden.
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In einem Beispiel ist der hervorstehende Abschnitt zwei- oder mehrteilig ausgebildet.
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Beispielsweise können Abrissbereich und Abgleitbereich separat in dem Material des Lamellenelements ausgebildet sein und auch unterschiedliche Geometrien aufweisen. Beispielsweise kann eine zweiteilige Ausgestaltung gewählt werden, um besser auf die Anforderungen eines individuellen Anwendungsbereichs eingehen zu können.
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In einem Beispiel ist das Kontaktelement, insbesondere die Kontaktfläche und/oder das Kontaktierungselement, insbesondere der hervorstehende Abschnitt und der Kontaktbereich mit einem elektrisch leitfähigen Material beschichtet.
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Beispielsweise kann der hervorstehende Abschnitt, insbesondere der Abrissbereich, mit einem mechanisch widerstandsfähigeren Material und/oder einem Material beschichtet sein mit einer höheren elektrischen Leitfähigkeit, als das Material des federnden Lammellenelements. Beispielsweise kann das Material aus der Gruppe: Kupfer (Cu), Silber (Ag), Gold (Au), Platin (Pt) oder Palladium (Pd) ausgewählt werden.
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In einem Beispiel weist die Kontaktfläche zumindest bereichsweise einen strukturierten Oberflächenbereich, insbesondere eine Riffelung, auf.
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Vorteilhaft kann durch einen strukturierten Oberflächenbereich die Kontaktierung verbessert werden.
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In einem Beispiel weist das federnde Lamellenelement eine in Einschubrichtung ausgebildete Biegung auf. Die Biegung kann beispielsweise bogenförmig ausgestaltet sein und vorteilhaft ein definiertes Anliegen des federnden Lamellenelements an der Kontaktfläche ermöglichen.
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In einem Beispiel weist das Kontaktelement eine weitere Kontaktfläche mit zumindest einer weiteren Vertiefung auf, die der Kontaktfläche genüberliegt, und
das Kontaktierungselement ein weiteres federndes Lamellenelement mit einem hervorstehenden Abschnitt aufweist, das dem federnden Lamellenelement gegenüberliegt, wobei das Kontaktelement zwischen den federnden Lamellenelementen zumindest bereichsweise einbringbar ist.
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Beispielsweise kann das Kontaktierungselement somit zwei federnde und gleichartig aufgebaute Lamellenelemente aufweisen. Die beiden federnden Lamellenelemente können spiegelbildlich zueinander an dem Kontaktierungselement angeordnet sein und Kontaktflächen auf gegenüberliegenden Flächen des Kontaktelements kontaktieren. Beim Einbringen des Kontaktelements zwischen die federnden Lamellenelemente können diese zunächst durch das Material des Kontaktelements voneinander wegbewegt werden und dann mit einer definierten Kraft auf das Kontaktelement drücken.
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In einem Beispiel weist jede Kontaktfläche der beiden gegenüberliegenden Kontaktflächen jeweils zumindest zwei nebeneinander angeordnete Vertiefungen auf, und das Kontaktierungselement weist zwei Paare von nebeneinander angeordneten korrespondierenden federnden Lamellenelementen mit hervorstehenden Abschnitten und Kontaktbereichen auf.
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Vorteilhaft kann durch einen derartigen Aufbau, die Produktlebensdauer gesteigert werden.
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In einem Beispiel ist ein Endbereich des Kontaktelements in Einschubrichtung zumindest bereichsweise zweigeteilt in zwei Flächenabschnitte ausgebildet und ein Flächenabschnitt der beiden Flächenabschnitte ist verkürzt ausgebildet.
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Unter dem Begriff „bereichsweise zweigeteilt“ kann eine Einkerbung oder ein länglicher Einschnitt in das Material des Kontaktelements verstanden werden, der die Kontaktflächen zumindest in dem Endbereich in zwei Flächenabschnitte teilt.
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Vorteilhaft kann, einer der Flächenabschnitte relativ zu dem anderen Flächenabschnitt verkürzten ausgebildet sein, um hierdurch sicherzustellen, dass beim Trennen des Kontakts, also beim voneinander Wegbewegen des Kontaktelements und des Kontaktierungselements in Ausschubrichtung, der Lichtbogen immer an demselben Flächenabschnitt zündet und der andere, kürzere, Flächenabschnitt unberührt bleibt.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine Ansicht eines Leistungssteckverbinder-Systems in der Kontaktelement und Kontaktierungselement getrennt voneinander gezeigt sind;
- 2 eine Ansicht eines Leistungssteckverbinder-Systems mit Kontaktelement und Kontaktierungselement im eingeschobenen Zustand;
- 3A - 3C Detailansichten eines Bereichs des Kontaktelements und des Kontaktierungselements während des Einschiebens des Kontaktelements in das Kontaktierungselement;
- 4 eine Ansicht eines Kontaktierungselements; und
- 5A - 5C Ansichten eines Kontaktelements.
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In der 1 ist eine Ansicht eines Leistungssteckverbinder-Systems 1 gezeigt, in der Kontaktelement 3 und Kontaktierungselement 5 getrennt voneinander dargestellt sind.
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Das gezeigte Kontaktelement 3 weist zwei gegenüberliegende Kontaktflächen 7A, 7B mit jeweils zwei Vertiefungen 9A, 9B auf. In der 1A sind lediglich die Vertiefungen 9A, 9B auf der Oberseite gezeigt. In den Detailansichten der 3A - 3C sind auch Vertiefungen auf der Unterseite dargestellt.
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Weiterhin sind an einem Ende des Kontaktelements 3 Anschlusselemente angeordnet, mit denen das Kontaktelement, beispielsweise mit einer Leiterbahn auf einer Leiterplatte (nicht gezeigt), elektrisch verbunden werden kann.
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Das gezeigte Kontaktierungselement 5 weist auf jeder Seite zwei benachbarte federnde Lamellenelemente 11A-11D auf.
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Das gezeigte Kontaktelement 3 ist mit den federnden Lamellenelementen 11A - 11 D in einer Einschubrichtung zumindest bereichsweise kontaktierbar, wie es in 2 dargestellt ist. Wie es in den nachfolgenden 3A - 3C detailliert dargestellt ist, sind auf einer Seite der federnden Lamellenelemente, die einer Kontaktfläche 7A, 7B zugewandt sind, ein zumindest bereichsweise in Einschubrichtung verlaufender und hervorstehender Abschnitt 13A - 13D angeordnet und in Einschubrichtung hinter dem hervorstehenden Abschnitt 13A - 13D ist ein Kontaktbereich 15A-15D angeordnet. In 1 ist beispielhaft ist ein Kontaktbereich 15A gezeigt. Eine detaillierte Ansicht der Kontaktbereiche ist in den nachfolgenden 3A - 3C dargestellt.
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In der 2 ist eine Ansicht des in 1 gezeigten Leistungssteckverbinder-Systems 1 mit dem Kontaktelement 3 und dem Kontaktierungselement 5 im eingeschobenen Zustand gezeigt. Wie gezeigt, sind die in der Darstellung ersichtlichen hervorstehenden Abschnitte 13A - 13C im eingeschobenen Zustand in den korrespondierenden Vertiefungen 19A - 19C angeordnet und der Kontaktbereich 15A - 15C kontaktiert die Kontaktflächen 7A, 7B. Durch die bogenförmig ausgebildete Biegung der dargestellten federnden Lamellenelemente 11A - 11D wird ein definiertes Anliegen der federnden Lamellenelemente 11A-11D an den Kontaktflächen 7A, 7B ermöglicht.
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Die 3A bis 3C zeigen Detailansichten eines Bereichs des Kontaktelements 3 und des Kontaktierungselements 5 während des Einschiebens des Kontaktelements 3 in das Kontaktierungselement 5.
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3A zeigt die hervorstehenden Abschnitte 13A, 13C, jeweils mit einem Abrissbereich 17A, 17C und einen in Einschubrichtung E hinter dem Abrissbereich 17A, 17C liegenden Abgleitbereich 19A, 19C. Die Einschubrichtung E ist durch den in den 3A - 3C gezeigten Pfeil entlang der Achse durch das Kontaktelement 3 und das Kontaktierungselement 5 gezeigt.
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Wie es in der 3A gezeigt ist, kontaktiert der Abrissbereich 17A, 17C die Kontaktfläche 7A, 7B in Einschubrichtung E als erstes und in Ausschubrichtung als letztes.
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Während des Verschiebens in Einschubrichtung E kontaktiert, wie in der 3B dargestellt, der Abgleitbereich 19A, 19C die Kontaktfläche 7A, 7B. Der Abrissbereich 17A, 17C kontaktiert während des Verschiebens die Kontaktfläche 7A, 7B nicht mehr.
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In dem eingeschobenen Zustand ist, wie in 3C dargestellt, der hervorstehende Abschnitt 13A, 13C in der Vertiefung 9A, 9C angeordnet und der Kontaktbereich 15A, 15C kontaktiert die Kontaktfläche 7A, 7B.
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Die 4 zeigt eine Ansicht eines Kontaktierungselements 5 gemäß der bereits zuvor gezeigten Ausführungsform.
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Wie gezeigt sind auf jeder Seite des Kontaktierungselements 5 jeweils zwei federnde Lamellenelemente 11A - 11D angeordnet, um jeweils eine der Kontaktflächen des Kontaktelements (nicht gezeigt) zu kontaktieren. Weiterhin zeigt 4 die hervorstehenden Abschnitte 13A - 13D an den federnden Lamellenelementen 11A - 11D. In Einschubrichtung hinter den hervorstehenden Abschnitten 13A - 13D ist, wie gezeigt jeweils ein Kontaktbereich 15A - 15D angeordnet.
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Die gezeigten hervorstehenden Abschnitte 13A - 13D weisen einen halbzylinderförmigen Querschnitt auf.
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Die 5A - 5C zeigen Ansichten eines Kontaktelements 3, wie es bereits in den zuvor gezeigten Figuren mit dem Kontaktierungselement verwendet werden kann.
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Das gezeigte Kontaktelement 3 weist zwei gegenüberliegende Kontaktflächen 7A, 7B mit jeweils zwei Vertiefungen 9A, 9B auf. Die Vertiefungen 9A, 9B weisen eine korrespondierende halbzylinderförmige Vertiefung, zur Aufnahme der in 4 gezeigten hervorstehenden Abschnitte auf.
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Weiterhin ist ein Endbereich des Kontaktelements 3, der in Einschubrichtung weist, zumindest bereichsweise zweigeteilt in zwei Flächenabschnitte 21A, 21B ausgebildet,
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Wie gezeigt, teilt eine Einkerbung das Material des Kontaktelements 3 in die zwei Flächenabschnitte 21A, 21B. Ein Flächenabschnitt 21A ist relativ zu dem anderen Flächenabschnitt 21B verkürzt ausgebildet, um hierdurch sicherzustellen, dass beim Trennen des Kontakts, der entstehende Lichtbogen immer an demselben Flächenabschnitt 21A zündet und der andere, kürzere, Flächenabschnitt 21 B unberührt bleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leistungssteckverbinder-System
- 3
- Kontaktelement
- 5
- Kontaktierungselement
- 7A, 7B
- Kontaktfläche
- 9A - 9D
- Vertiefung
- 11A - 11D
- Federndes Lamellenelement
- 13A - 13D
- Hervorstehender Abschnitt
- 15A - 15D
- Kontaktbereich
- 17A - 17D
- Abrissbereich
- 19A - 19D
- Abgleitbereich
- 21A, 21B
- Flächenabschnitt
- E
- Einschubrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012021615 A1 [0003]
- EP 2926415 A1 [0004]
- CN 203250889 U [0005]
- CN 107134693 [0005]
- CN 206640005 [0005]
- US 10581196 B2 [0005]
