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Die Erfindung betrifft einen Steckeraufsatz für eine Leitung mit einer Anzahl von Adern. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Stecker umfassend eine Leitung mit einer Anzahl von Adern und einem Steckeraufsatz. Die einzelnen Adern können dabei in Form eines starren Leiters, eines flexiblen Leiters und eines mehradrigen Leiters ausgestaltet sein.
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Bei der Installation von Leitungen, insbesondere doppelt isolierten, mehradrigen Leitungen in Gebäuden werden diese üblicherweise erst vor Ort bei bzw. nach der Verlegung der Leitungen durch den Installateur mit einem Stecker oder einer Installationsklemme versehen. Dazu müssen die Leitungsenden abisoliert werden, die einzelnen Adern freigelegt und dann in entsprechende Kontaktierungselemente von Steckern oder Klemmen eingebracht und dort angeschlossen werden. Eine werkseitige Fertigung der Leitungen mit Steckern ist zwar prinzipiell ebenfalls möglich, in der Praxis an manchen Stellen der Installation aber nicht nutzbar, da die Stecker den Gesamtdurchmesser der Baugruppe deutlich erhöhen und somit die Leitungen teilweise nicht mehr durch die Leitungskanäle oder Leerrohre gezogen werden können. Weiterhin existiert mittlerweile eine Vielzahl von unterschiedlichen Buchsen auf dem Markt, sodass für den Installateur die Auswahl des passenden Steckers vor Ort und in Kenntnis der dort verwendeten Buchse einfacher ist.
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Hierbei stellt sich aber das zusätzliche Problem, dass sich bei einer Biegung der Leitung oder auch beim Aufrollten der Leitung die Adern in der Leitung verschieben und es somit zu einer Unterschiedlichen Länge der Adern in dem Bereich kommt, der bereits von der Ummantelung der Leitung befreit ist, wo die Adern also frei liegen. Der Grund hierfür ist, dass bei einer Biegung oder beim Aufrollen der Leitung die Adern, die auf dem Innenradius der Leitung liegen ein viel kürzeren Weg haben als die Adern auf dem Außenradius der Leitung. Dementsprechend stehen die Adern auf dem Innenradius deutlich am Leitungsende hervor.
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Sollten die Leitungsenden mit entsprechenden Steckeraufsätzen versehen werden bevor die Leitung für den Transport oder auch im Rahmen der Verlegung gebogen wird, würd diese Längenänderung der Adern zu erheblichen Zugkräften innerhalb des Steckverbinders, was ein spätere zuverlässige Kontaktierung verhindern kann.
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Ein Steckeraufsatz bzw. ein Stecker in Rahmen dieser Erfindung bezeichnet damit einerseits einen klassischen Steckeraufsatz bzw. Stecker, kann aber auch ein Aderführungselement für starre Ader bezeichnen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde einen Steckeraufsatz anzugeben, der entsprechende Zugkräfte bei der Biegung von Leitungen auffangen kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem der Steckeraufsatz einen im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper mit einer Führungszone aufweist, wobei die Führungszone eine mindestens der Anzahl der Adern entsprechende Anzahl von Führungsnuten auf der Oberfläche des Grundkörpers zur Aufnahme der Adern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckeraufsatz ein Fixierungsring oder eine Fixierungshülse aufweist, die derart die Führungszone umschießt, dass die Längsachse des Grundkörpers und die Längsachse der Führungszone zusammenfallen und dass der Fixierungsring oder die Fixierungshülse in Radialrichtung des Grundkörpers verformbar ausgebildet ist.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bisherige Ansätze über einen Klemmring im Bereich der ummantelten Leitung keine ausreichende Wirkung erzielen. Zum einen führt ein solcher Klemmring zu einer nicht beeinflussbaren Verschiebung und Deformation der isolierten Adern in der Leitung, was einer Einhaltung der geforderten Luft- und Kriechstrecken entgegensteht, zum anderen ist die Aufzubringende Kraft auf die Leitung aufgrund der zusätzlichen Ummantelung der Leitung relativ hoch. Es wurde dabei erkannt, dass eine Fixierung der einzelnen Adern selbst und nicht im Verbund innerhalb einer Leitung die gewünschte Kraft bei gleichzeitiger sicherer Einhaltung der Luft- und Kriechstrecken ermöglicht. Dazu umfasst der Steckeraufsatz einerseits einen Grundkörper in dem die Adern in Führungsnuten liegen, andererseits aber auch einen Fixierungsring oder eine Fixierungshülse die eine Kraft auf die Adern in Radialrichtung ausüben kann. Die Adern werden somit zwischen dem Fixierungsring bzw. der Fixierungshülse und dem Grundköper eingeklemmt und aufgrund der starren Ausgestaltung der Grundkörpers weiterhin beabstandet zueinander gehalten.
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Die Fixierung kann dabei über einen klassischen Fixierungsring in Form eines Klemmringes erfolgen, in bevorzugter Ausgestaltung ist aber eine Fixierungshülse vorgesehen, die eine lamellenartige Struktur aufweist. Durch diese Ausgestaltung ist die Fixierungshülse verformbar ausgeführt und kann über eine von außen einwirkende Kraft komprimiert und in radialer in Radial in Richtung Grundkörper verschoben werden, sodass die Adern in den Führungsnuten geklemmt werden. Ein derartige von außen einwirkende Kraft kann beispielsweise über eine Spannmutter erfolgen. Dazu weist der Steckeraufsatz ein Außengewinde auf über das die Spannmutter über die Fixierungshülse gedreht wird und so die Fixierungshülse komprimiert.
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Der Steckeraufsatz ist im Weiteren insbesondere derart ausgestaltet, dass auf komplizierte Anschlüsse und Verbindungen der Aderenden mit entsprechenden Kontaktelementen des Steckers verzichtet werden kann. Dabei hat sich gezeigt, dass dies insbesondere dann der Fall ist, wenn auf die üblichen zusätzlichen Kontaktstifte eines Steckers verzichtet wird und diese durch die ohnehin vorhandenen abisolierten Aderenden einer Leitung ersetzt werden. Zugunsten einer einfachen, kompakten und leicht zu installierenden Bauweise wird somit auf die sonst üblichen elektrischen Komponenten, wie beispielsweise die Anschlussvorrichtung der Aderenden an die Kontaktstifte des Steckers und die Kontaktstifte selber, verzichtet und die Aderenden direkt durch das entsprechende Gegenstück eines Steckeraufsatzes kontaktiert. Der Steckeraufsatz dient somit im Wesentlichen zur Führung und Fixierung der Aderenden in der gewünschten Position, sodass eine direkte Kontaktierung der Aderenden möglich ist.
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Um dies zu ermöglichen, ist in Leitungseinführrichtung hinter der Führungszone eine Kontaktierungszone angeordnet. Die Führungszone dient im Wesentlichen der Aufnahme und Halterung der einzelnen Adern. Dazu umfasst die Führungszone eine mindestens der Anzahl der Adern entsprechende Anzahl von Führungsnuten auf der Oberfläche des Grundkörpers.
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Um den Steckeraufsatz möglichst kompakt halten zu können entspricht in bevorzugter Ausgestaltung die Anzahl der Führungsnuten der Anzahl der Adern der Leitung, es ist aber auch denkbar, dass ein universeller Steckadapter vorgesehen ist, der für verschiedene Leitungen mit unterschiedlicher Anzahl von Adern ausgelegt ist und dementsprechend mehr Führungsnuten aufweist als im Einzelfall für manche Leitungen benötigt werden. Grundlegend ist aber für alle Steckeraufsätze, dass die Führungsnuten nur jeweils eine einzelne Ader aufnehmen.
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Die Kontaktierungszone umfasst eine entsprechend auf die Anzahl der Adern bzw. der Anzahl der Führungsnuten abgestimmte Anzahl an Kontaktierungsnuten. Auch hier ist es wieder vorgesehen, dass eine Kontaktierungsnut nur eine Ader aufnehmen kann. Die Kontaktierungsnuten sind in Leitungseinführrichtung derart hinter den Führungsnuten angeordnet, dass die Führungsnuten in den Kontaktierungsnuten münden. Zur Kontaktierung der Adern sind die Kontaktierungsnuten bezogen auf den Umfangsbogen breiter ausgeführt.
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Während die Kontaktierungsnuten in Umfangsrichtung breiter ausgeführt sind als die Führungsnuten, können in vorteilhafter Ausgestaltung die Führungsnuten in radialer Richtung tiefer ausgebildet sein. Dabei ist bevorzugt eine konusartige Verjüngung beim Übergang einer Führungsnut zu einer Kontaktierungsnut in Radialrichtung vorgesehen. Diese konische Verjüngung dient gleichzeitig als Einführhilfe für das Aderende.
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Für eine gute Führung der Adern und einen späteren sicheren Halt, sind die Führungsnuten entsprechend der Ausgestaltung der Adern im Wesentlichen kreisbogenförmig ausgestaltet. Dies ermöglicht einen vollumfänglichen Kontakt der Wandungen der Führungsnut mit den Adern. Im Gegensatz dazu dienen die Kontaktierungsnuten der Kontaktierung der abisolierten Aderenden. Die wird ermöglicht, durch eine Verbreitung der Nut, die durch einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt erzielt wird. Das Aderende liegt somit zwar in der Kontaktierungsnut und dort auf dem Nutgrund auf, kann aber aufgrund der Verbreiterung von zwei Seiten kontaktiert werden.
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Die Kontaktierung der abisolierten Aderenden erfolgt im Bereich Kontaktierungszone. Zum Schutz vor einer unerwünschten Kontaktierung von außen bzw. einem Kurzschluss umgibt den Grundkörper im Bereich der Kontaktierungszone in bevorzugter Ausgestaltung ein System aus Schutzrippen. Diese Schutzrippen erstrecken sich vorteilhaft in Leitungseinführrichtung und sind im Bereich der Kontaktierungsnuten bzw. in radialer Richtung über diesen angeordnet. Das bedeutet, dass die Schutzrippen die Kontaktierungsnuten zumindest teilweise bedecken, um einen einfachen radialen Zugriff auf die Aderenden zu verhindern.
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Um den Steckeraufsatz möglichst kompakt zu halten erstrecken sich die Schutzrippen von der Fixierungshülse aus, können somit insbesondere einstückig miteinander verbunden sein. Für eine weiteren Kompaktifizierung des Steckeraufsatzes ist in vorteilhafter Ausgestaltung auch der Grundkörper einstückig mit der Fixierungshülse und den Schutzrippen verbunden.
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Zur Einhaltung der erforderlichen Luft- und Kriechstrecken umfasst der Grundkörper im Bereich der Kontaktierungszone bevorzugt eine Anzahl von Abstandsnuten. Diese Abstandsnuten erstrecken sich vorteilhaft ebenfalls in Leitungseinführrichtung und sind zwischen den Kontaktierungsnuten angeordnet. Insbesondere in der Art und Weise, dass zwischen zwei Kontaktierungsnuten immer eine Abstandsnut vorgesehen ist.
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Bei der Verlegung von Leitungen ist es für den Installateur wichtig, dass bei der Kontaktierung mit der Buchse steckerseitig die richtigen Adern mit den buchsenseitig korrespondierenden Kontaktelementen verbunden werden. Um solche Fehlsteckungen bzw. Verpolungen zu vermeiden, werden einerseits die Adern bereits in der Leitung farblich markiert und auch der Steckeraufsatz weist vorzugsweise entsprechende Markierungen auf, damit der Installateur bereits die Aderenden den richtigen Steckerhülsen zuordnen kann. Um nun aber auch die richtige Kontaktierung mit der Buchse zu ermöglichen, weist der Steckeraufsatz ein Codierelement auf, wodurch der Steckeraufsatz nur in einer Ausrichtung mit der korrespondierenden Buchse zusammengesteckt werden kann. Das Codierelement ermöglicht somit einen einfachen Verpolungsschutz des Steckeraufsatzes.
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Dieses Codierelement kann dabei in Form eines Stiftes oder umgekehrt einer Ausnehmung an der Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers des Steckeraufsatzes ausgebildet sein.
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Eine Leitung mit einem derartigen Steckeraufsatz ermöglicht die Adern direkt am Steckeraufsatz zu fixieren. Es kann vorteilhaft sein, dass zusätzlich zur Fixierung am Steckeraufsatz ein weiterer Klemmring auf der ummantelten Leitung angeordnet ist, um die auf die Adern einwirkenden Zugkräfte auf zwei Fixierungspunkte zu verteilen. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft wenn der Klemmring zwar auf der noch ummantelten Leitung angeordnet ist aber in dem Randbereich, der in unmittelbarer Nähe zum dem abgemantelten Endabschnitt der Leitung liegt auf den der Steckeraufsatz aufgesetzt wird.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch den Steckeraufsatz eine besonders einfache Klemmung der Adern ermöglich ist, um Längenverschiebungen durch Verbiegung der Leitungen zu unterbinden. Dabei können aufgrund des innenliegenden Grundkörpers weiter alle Luft- und Kriechstrecken eingehalten werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 ein schematischer Aufbau eines Steckers mit einem Steckeraufsatzes imQuerschnitt,
- 2 einen Schnitt durch die Führungszone eines Steckers,
- 3 einen Schnitt durch die Kontaktierungszone eines Steckers,
- 4 eine perspektivische Ansicht eines Steckers,
- 5 einen Steckeraufsatz mit Spannmuttern im Querschnitt.
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Gleiche Merkmale sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Im Ausführungsbeispiel nach der 1 ist ein Stecker 1 im Querschnitt gezeigt. Die Leitung 2 weist dabei eine Anzahl von Adern 4 auf, von denen in der Querschnittsdarstellung nur zwei Adern 4 abgebildet sind. Diese Adern 4 weisen beide eine Isolierung 6 auf, sind aber am Aderende 8 für eine mögliche Kontaktierung mit einem entsprechenden Buchsenelement oder Verbinder abisoliert. Die Leitung 2 bzw. die Adern 4 wurden im Ausführungsbeispiel nach der 1 in einen Steckeraufsatz 10 eingeführt.
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Der Steckeraufsatz 10 umfasst dazu einem im wesentlichen zylindrischen Grundkörper 12, der in Leitungseinführrichtung x in zwei Funktionszonen aufgeteilt ist. In Leitungseinführrichtung x zuerst angeordnet ist eine Führungszone 14, die im Wesentlichen die Adern 2 im Steckeraufsatz führen, positionieren und fixieren soll. In dieser Zone sind die Adern 2 somit weitestgehend noch isoliert.
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Ein Schnitt durch diese Führungszone 14 ist in 2 dargestellt. Im Bereich der Führungszone 14 weist der zylindrische Grundkörper 12 eine Anzahl von Führungsnuten 16 auf, die für eine kompakte Ausgestaltung der Anzahl der Adern 4 entspricht. Die Führungsnuten 16 sind an der Oberfläche des Grundkörpers 12 angeordnet und erstrecken sich parallel zueinander in Leitungseinführrichtung x. Die Führungsnuten 16 sind dabei im Wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet und im Radius derart an die Adern 4 angepasst, dass nahezu die gesamte Wandung der Führungsnut 16 die Isolation der Adern 4 berühren. Im Ausführungsbeispiel nach der 2 umgibt den zylindrischen Grundkörper eine lamellenförmig aufgebaute Fixierungshülse 18. Diese Fixierungshülse 18 ist dabei derart dimensioniert, dass die Innenwandung der Fixierungshülse 18 die Isolierung 6 der Adern 4 berührt, sodass diese nicht aus den Führungsnuten 18 rutschen können. Die Fixierungshülse 18 ist dabei aufgrund der Lamellenstruktur in Radialrichtung y verformbar ausgebildet weshalb mittels einer zusätzlichen Kraft auf die Fixierungshülse 18 die Adern 4 in den Führungsnuten 18 geklemmt werden können, sodass diese nicht nur darin gehalten werden, sondern fest fixiert werden.
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In Leitungseinführrichtung x hinter der Führungszone 14 ist die Kontaktierungszone 20 des Grundkörpers 12 angeordnet. In der Kontaktierungszone 20 werden die Aderenden 8 kontaktiert, weshalb sie hier weitestgehend abisoliert sind.
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Ein Schnitt durch diese Kontaktierungszone 20 ist in 3 dargestellt. Der zylindrische Grundkörper 12 umfasst eine Anzahl von Kontaktierungsnuten 22, die parallel zueinander angeordnet sind und sich in Leitungseinführrichtung x erstrecken. Auch hier ist für jedes Aderende 8 eine Kontaktierungsnut 22 vorgesehen. Die Kontaktierungsnuten 22 sind im Gegensatz zu den Führungsnuten 16 nicht kreisbogenförmig ausgebildet, sondern im Wesentlichen rechteckförmig. Dies führt dazu, dass das in der Kontaktierungsnut 22 mittig liegende Aderende 8 in Umfangsrichtung z des Grundkörpers 12 auf beiden Seiten freiliegt und so kontaktiert werden kann. Die Kontaktierung kann dabei beispielsweise über nicht dargestellte Kontaktzangen erfolgen, die in der Perspektive der 3 in die Bildebene derart in die Kontaktierungsnut 16 eintauchen, dass jede Kontaktzunge der Kontaktzange zwischen Aderende 8 und Wandung 24 der Kontaktierungsnut 16 liegt und somit seitlich auf das Aderende 8 drückt.
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Weiterhin umfasst das Steckerelement im Bereich der Kontaktierungszone 20 über eine Anzahl von Schutzrippen 26, die sich parallel und ebenfalls in Leitungseinführrichtung x erstrecken. Diese Schutzrippen 26 sind im Ausführungsbeispiel nach der 3 derart in radialer Richtung y über den Aderenden angeordnet, dass die Aderenden 8 einerseits zwischen Kontaktierungsnutgrund 28 und Schutzrippe 26 angeordnet und sogar eingeklemmt sind, andererseits dienen die Schutzrippen 26 aber auch dem Schutz des Steckeraufsatzes 10 vor einer unbeabsichtigten Kontaktierung aus radialer Richtung y.
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Zwischen zwei Kontaktierungsnuten 22 ist jeweils eine Abstandsnut 30 angeordnet, die die Einhaltung von Luft- und Kriechstrecken ermöglicht. Weiterhin ist ein Codierelement 32 sichtbar, welches stirnseitig eine sechseckförmige Öffnung aufweist. Selbstverständlich sind auch andere Formen und Ausgestaltungen des Codierelements 32 denkbar.
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Der Steckeraufsatz 10 nach dem Ausführungsbeispiel der 1 ist einstückig ausgebildet, das bedeutet, dass sowohl der Grundkörper 12, die Schutzrippen 26 und auch die Fixierungshülse 18 einstückig miteinander ausgeführt wird. Wie der 1 zu entnehmen ist, sind die Führungsnuten 18 in radialer Richtung y tiefer ausgebildet, weshalb eine Schräge 34 in radialer Richtung zwischen den Führungsnuten 16 und den Kontaktierungsnuten 22 zur Überwindung der Differenz vorgesehen ist. Diese Schräge wird auch von der Fixierungshülse 18 übernommen, um so durch eine konusähnliche Struktur im Bereich des Übergangs eine Einführhilfe für das Aderende 8 in die Kontaktierungsnut 22 zu bilden.
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Im Außenbereich des Steckeraufsatzes 10 ist ein Außengewinde 36 dargestellt. Dieses Gewinde 36 dient dazu mittels eines nicht dargestellten Schraubverschlusses, beispielsweise durch eine Spannmutter, die lammellenartig ausgeführte Fixierungshülse 18 auf die Adern 4 zu drücken, um die Adern 4 in der Führungsnut 16 zu fixieren.
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Im Ausführungsbeispiel nach der 4 ist der einstückige Steckeraufsatz 10 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Deutlich zu erkennen ist hier das Gewinde 36 und die Lamellenstruktur der Fixierungshülse 18, die zur Fixierung der Adern 4 in den Führungsnuten 16 genutzt wird. Gerade durch die Verwendung einer lammellenartigen Struktur für die Fixierungshülse 18, lassen sich besonders hohe Klemmkräfte auf die Adern übertragen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die einzelnen Lammellen sich gegenseitig abstützen und aufgrund ihrer runden Anordnung eine gleichmäßige Klemmkraft auf die einzelnen Adern ausüben.
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Die Fixierung der Adern 4 über eine Fixierungshülse 18 ist im Ausführungsbeispiel der 5 im Querschnitt gezeigt. In das Außengewinde 36 des Steckeraufsatzes 10 greift eine Spannmutter 38 ein, die ein entsprechendes Innengewinde 40 aufweist, an das sich ein konisch geformter Abschnitt 42 anschließt. Wird die Spannmutter 38 nun in Richtung der Aderenden 8 verdreht, schiebt sich der konische Abschnitt 42 über die Fixierungshülse 18, was zu einer Kraftumkehr in radiale Richtung y führt und die Fixierungshülse 18 in Richtung der Adern 4 drückt. Dadurch werden die Adern 4 innerhalb der Führungsnuten 16 festgeklemmt.
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Die Spannmutter 38 im Ausführungsbeispiel nach der 5 weist zudem einen hülsenförmigen Grundkörper 44 auf der sich an den konischen Abschnitt 42 anschießt. Dieser ist derart bemessen, dass er bis zur ummantelten Leitung 2 reicht, um so die freigelegten isolierten Adern 4 zu schützen. Damit diese Adern 4 nicht durch eine Verschiebung der Spannmutter 38 wieder freigelegt werden, weist die Spannmutter 38 im Bereich des hülsenförmigen Grundkörpers 44 ein Außengewinde 46 auf, in das das Innengewinde 48 einer Endkappe 50 eingreift. Das Innengewinde 48 ist dabei ausreichend lang bemessen, dass sich die Spannmutter 38 nicht aus der Endkappe 50 herausdreht, damit das Leitungsende mit den freigelegten Adern 4 stets umschlossen ist. Die Endkappe 50 kann einen Klemmring 52 enthalten oder mit diesem gekoppelt sein, der die ummantelte Leitung 2 umschließen und eine zweite, unterstützende Klemmung der Adern 4 durchführt. Die Endkappe 50 kann aber auch in anderer Weise, beispielsweise auch stoffschlüssig, mit der Leitung 2 verbunden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stecker
- 2
- Leitung
- 4
- Ader
- 6
- Isolierung
- 8
- Aderende
- 10
- Steckeraufsatz
- 12
- Grundkörper
- 14
- Führungszone
- 16
- Führungsnut
- 18
- Fixierungshülse
- 20
- Kontaktierungszone
- 22
- Kontaktierungsnut
- 24
- Wandung
- 26
- Schutzrippen
- 28
- Kontaktierungsnutgrund
- 30
- Abstandsnut
- 32
- Codierelement
- 34
- Schräge
- 36
- Außengewinde
- 38
- Spannmutter
- 40
- Innengewinde
- 42
- konischer Abschnitt
- 44
- Grundkörper
- 46
- Außengewinde
- 48
- Innengewinde
- 50
- Endkappe
- 52
- Klemmring
- x
- Leitereinführrichtung
- y
- Radialrichtung
- z
- Umfangsrichtung