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Die Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung,
in welche ein Stecker zur Herstellung einer vorzugsweise elektrischen
Verbindung einsteckbar ist, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Derartige Kupplungsvorrichtungen
sind beispielsweise aus der
DE 101 08 285 A1 bekannt und werden insbesondere
im Automobilbereich zur Kontaktierung zweier Kabel bzw. eines Kabels
mit einem Steuergerät
oder Aggregat eingesetzt. Da mit der Anzahl der miteinander zu verbindenden
Kontakte die Kraft zunimmt, die aufgewendet werden muss, um eine
Steckverbindung zwischen einer Kupplungsvorrichtung und einem Stecker
herzustellen, wird ein mechanisches Hilfsmittel verwendet, welches
die Kontaktierung erleichtert. Dieses Hilfsmittel ist als quer zur
Einsteckrichtung des Steckers bewegbarer, in der Kupplungsvorrichtung
integrierter Schieber ausgestaltet.
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Der Schieber kann aus einer Anfangsstellung,
in welcher der Stecker in die Kupplungsvorrichtung eingesteckt wird,
in eine Endstellung bewegt werden, wobei der Schieber so an dem
Stecker angreift, dass der Stecker in eine Kontaktierstellung in die
Kupplungsvorrichtung eingebracht wird. Mit Hilfe komplementärer Rastmittel,
welche am Schieber und an der Kupplungsvorrichtung angeordnet sind,
lässt sich
der Schieber in der Endstellung in der Kupplungsvorrichtung verrasten,
wodurch eine dauerhafte Kontaktierung von Stecker und Kupplungsvorrichtung
gewährleistet
ist. Die Rastmittel sind zumeist als am Schieber angeordnete federnde
Arme oder Rasthaken ausgebildet, welche in entsprechend geformte Aussparungen
der Kupplungsvorrichtung eingreifen.
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Aufgrund von Formveränderungen
an Schieber bzw. Kupplungsvorrichtung durch erhöhte Temperatur und/oder Vibrationen
kann es jedoch vorkommen, dass sich die Verrastung des Schiebers
in der Kupplungsvorrichtung löst.
Diese fehlende Verrastung des Schiebers kann dazu führen, dass
die Kontaktierung bei dem Einsah der Steckverbindung in einem Kraftfahrzeug
im unruhigen Fahrbetrieb getrennt wird. Dies ist insbesondere problematisch
bei sicherheitskritischen Verbindungen, wie sie beispielsweise zwischen
einem Steuergerät
eines Insassenrückhaltesystems
und einer Zündpille
eines Airbags vorliegen.
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Zur Sicherstellung einer zuverlässigeren Steckverbindung
ist es bekannt, eine zusätzliche
Positionssicherung, auch als „Connector
Position Assurance" CPA
bezeichnet, zu verwenden, die beispielsweise aus einer gesonderten
Klammer besteht, welche die Kupplungsvorrichtung mit dem Schieber
in der Endstellung verriegeln kann. Durch diese Positionssicherung
wird zwar weitgehend die Gefahr eines ungewollten Lösens der
Steckverbindung verhindert, jedoch erhöht sich der Aufwand bei der
Kontaktierung, da die Positionssicherung zusätzlich auf die Kupplungsvorrichtung
aufgesteckt werden muss. Problematisch ist es weiterhin, dass sich
durch die aufgesteckte Positionssicherung über die Kontur der Kupplungsvorrichtung
hinausragende Kanten ergeben. Beim Herausziehen der Steckverbindung
besteht hier beispielsweise die Gefahr des Hängenbleibens an anderen Kabeln
und damit die Gefahr einer Beschädigung
dieser Kabel bzw. der Positionssicherung.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
es, eine verbesserte Kupplungsvorrichtung mit einer zuverlässigen Positionssicherung
eines Schiebers bereitzustellen, die sich durch eine einfachere
und problemlosere Handhabung auszeichnet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch
eine Kupplungsvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung weist
einen Schieber auf, welcher mit einer quer zur Bewegungsrichtung
des Schiebers bewegbaren Verrastplatte versehen ist, wobei die Verrastplatte ausgelegt
ist, nur in der Endstellung des Schiebers in einen Rasteingriff
mit der Kupplungsvorrichtung zu gelangen, womit der Schieber in
der Endstellung in der Kupplungsvorrichtung verrastet ist. Hierdurch wird
eine zuverlässige
Positionssicherung des Schiebers verwirklicht, welche mit geringem
Aufwand bedient werden kann. Durch die Integration der Verrastplatte
in dem Schieber wird weiterhin eine problemlose Handhabung der Kupplungsvorrichtung
ermöglicht,
da keine vorstehenden Kanten durch zusätzliche gesonderte Positionssicherungen
auftreten. Da sich die Verrastplatte erst in der Endstellung des Schiebers
in einen Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung bringen lässt, wird
eine Nichtkontaktierung von Stecker und Kupplungsvorrichtung trotz
verrasteter Verrastplatte verhindert.
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Bei einer besonders vorteilhaften
Ausführungsform
ist die Verrastplatte ausgelegt, nur mit Hilfe eines Werkzeuges
aus dem Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung gelöst zu werden,
wodurch eine besonders zuverlässige
Positionssicherung des Schiebers realisiert wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Kupplungsvorrichtung weist die Verrastplatte eine Positionssicherungseinrichtung
auf, welche erst in der Endstellung des Schiebers durch Eingriff mit
der Kupplungsvorrichtung gelöst
wird.
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Hierdurch wird sehr zuverlässig gewährleistet,
dass die Verrastplatte erst bei Kontaktierung des Steckers mit der
Kupplungsvorrichtung in einen Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung
gebracht werden kann.
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Bevorzugt ist es weiterhin, dass
die Positionssicherungseinrichtung einen Haken aufweist, welcher
in eine Aussparung am Schieber eingreift, um die Verrastplatte an
dem Schieber zu fixieren. Die Kupplungsvorrichtung weist ein Verdrängungselement
auf, welches in der Endstellung des Schiebers in die Aussparung
greift und diesen Haken löst,
so dass die Verrastplatte in den Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung
gebracht werden kann. Eine derartig gestaltete Positionssiche rung
der Verrastplatte zeichnet sich durch einen einfachen störunanfälligen Aufbau
aus.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist der Schieber im wesentlichen U-förmig ausgebildet mit zwei Seitenflächen und
einem die Seitenflächen
verbindenden Steg, an welchem die Verrastplatte gelagert ist, wobei
der Steg über
die Seitenflächen
vorstehend zwei einander gegenüber
liegende auf die jeweilige Seitenfläche hin ausgerichtete Haken
aufweist. Die Kupplungsvorrichtung verfügt über zwei parallele nach außen vorstehende
Laschen, welche an den Außenflächen mit
jeweils einer Aussparung zum Eingriff eines entsprechenden Hakens am
Steg des Schiebers versehen sind, wobei die Haken in die Aussparungen
eingreifen, wenn sich der Schieber in der Endstellung in der Kupplungsvorrichtung
befindet. Um die Verrastplatte in den Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung
zu bringen, wird die Verrastplatte zwischen die beiden Laschen bewegt und
so zwischen den Laschen eingeklemmt.
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Der Schieber ist in der Endstellung
zunächst mit
den am Steg des Schiebers angeordneten Haken in den Aussparungen
der Laschen der Kupplungsvorrichtung verrastet, wodurch eine vorläufige Positionssicherung
des Schiebers bewirkt wird. Erst durch Verschieben der Verrastplatte
in einen Rasteingriff zwischen die Laschen wird eine zuverlässige Positionssicherung
hergestellt, welche eine nach innen gerichtete Bewegung der Laschen,
damit einhergehend ein Lösen
der Haken aus den Aussparungen und somit ein Lösen der Verrastung des Schiebers
verhindert. Dementsprechend ist bei dieser Ausführungsform eine nicht verrastete
Verrastplatte bzw. nicht aktivierte Positionssicherung deutlich
erkennbar.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
der Figuren näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung
mit einem Schieber und einem passenden Stecker,
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2 eine
perspektivische Schnittdarstellung des Schiebers und der Verrastplatte,
wobei die Schnittlinie durch eine mittlere Längsnut eines Steges des Schiebers
und durch einen Rasteingriffshaken und einen Positionssicherungshakens
der Verrastplatte verläuft,
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3 eine
weitere perspektivische Schnittdarstellung des Schiebers und der
Verrastplatte, wobei die Schnittlinie durch eine äußere Längsnut des Steges
des Schiebers und durch einen weiteren Haken der Verrastplatte verläuft,
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4 eine
perspektivische Darstellung der auf den Stecker aufgesetzten Kupplungsvorrichtung mit
dem Schieber in einer Anfangsstellung,
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5 eine
perspektivische Darstellung der auf den Stecker aufgesetzten Kupplungsvorrichtung mit
dem Schieber in einer Endstellung,
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6 eine
weitere perspektivische Darstellung der auf den Stecker aufgesetzten
Kupplungsvorrichtung mit dem Schieber in der Endstellung, wobei sich
die Verrastplatte in einem Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung
befindet,
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7a eine
schematische Darstellung des vorderen Bereichs einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung
mit einem Schieber in der Endstellung in einer Seitenansicht, und 7b eine 7a entsprechende Darstellung der Kupplungsvorrichtung,
wobei eine in dem Schieber integrierte Verrastplatte in einen Rasteingriff
mit der Kupplungsvorrichtung gebracht ist.
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1 zeigt
eine perspektivische Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 1 mit
einem Schieber 2, in welchem eine Verrastplatte 3 integriert ist,
und einem als Stiftleiste 4 ausgebildeten Stecker. Der
Stecker 4, welcher beispielsweise als Anschlussstecker
eines Steuergerätes
fungiert, ist zur Herstellung einer elektrischen Verbindung in die
Kupplungsvorrichtung 1 einsteckbar. Zu diesem Zweck sind
in der Kupplungsvorrichtung 1 mehrere für die Aufnahme von in 1 nicht dargestellten weiblichen
Kontaktelementen geeignete Kontaktkammern 14 angeordnet,
in welche entsprechende nicht gezeigte männliche Kontaktelemente des
Steckers 4 eingesteckt werden können. Ein mit den Kontaktelementen der
Kupplungsvorrichtung 1 verbundenes in 1 nicht dargestelltes Kabel kann zur
Fixierung in einer auf der Kupplungsvorrichtung 1 angebrachten
Kabelhalterung 15 eingeklemmt werden.
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Zur Erleichterung eines Steckvorgangs
zwischen Kupplungsvorrichtung 1 und Stecker 4 verfügt die Kupplungsvorrichtung 1 über den
in der Kupplungsvorrichtung 1 quer zur Einsteckrichtung
des Steckers 4 bewegbar lagerbaren Schieber 2.
Der Schieber 2 ist im Wesentlichen U-förmig ausgebildet mit zwei Seitenflächen 21 und
einem die Seitenflächen 21 verbindenden
Steg 22, an welchem die Verrastplatte 3 – in den
Figuren durch eine dickere Linienstärke gekennzeichnet – gelagert
ist.
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Jede Seitenfläche 21 weist zwei
Nuten 25 und 26 auf, in denen je zwei der am Stecker 4 angebrachten
Zapfen 41a bis 41c bei Betätigen des Schiebers 2 zwangsgeführt werden,
so dass der Stecker 4 in eine Kontaktierstellung in die
Kupplungsvorrichtung 1 eingebracht wird. In der in 1 gezeigten Anordnung würde beispielsweise
der Zapfen 41b in der Nut 25 und der Zapfen 41c in
der Nut 26 geführt werden.
Die Verwendung von zwei Nuten 25 und 26 pro Seitenfläche 21 verhindert
hierbei eine Verkantung des Steckers 4 bei dem Kontaktiervorgang.
Da der hier dargestellte Stecker 4 über drei Zapfen 41a bis 41c pro
Seite verfügt,
wobei die beiden äußeren Zapfen 41a und 41c symmetrisch
angeordnet sind, kann der Stecker 4 beidseitig in die Kupplungsvorrichtung 1 eingebracht
werden.
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Um den Schieber 2 gegenüber den
bei einem Kontaktiervorgang auftretenden Belastungskräften zu
stabilisieren, sind die Nuten 25 und 26 mit einer
verdickten Wandung umgeben. Eine entsprechende Funktion übernehmen
dünne Verstärkungswände 27 im
unteren Bereich der vorderen Nuten 26, an denen in der
gezeigten Anordnung die beiden äußeren Zapfen 41a und 41c des
Steckers 4 vorbeigeschoben werden können. Eine der Verstärkungswände 27 ist
vergrößert in 2 dargestellt.
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Wie 1 weiter
zeigt, sind zwischen den Seitenflächen 21 des Schiebers 2 zwei
als federnde Arme ausgebildete Rückhaltehaken 24 angeordnet, welche
parallel zu den Seitenflächen 21 verlaufen.
In der Kupplungsvorrichtung 1 sind entsprechende hier nicht
dargestellte Gegenelemente angeordnet, welche das Einsetzen des
Schiebers 2 in die Kupplungsvorrichtung 1 mittels
der Rückhaltehaken 24 ermöglichen,
so dass sich der Schieber 2 in einer in 4 gezeigten Anfangsstellung befindet.
Die Rückhaltehaken 24 sind
zusammen mit den Gegenelementen derart gestaltet, dass der Schieber 2 zwischen der
Anfangsstellung und einer in den 5 und 6 gezeigten Endstellung,
in welcher der Stecker 4 in die Kontaktierstellung in der
Kupplungsvorrichtung 1 gebracht ist, hin und her geschoben
werden kann. Eine Entnahme des Schiebers 2 aus der Kupplungsvorrichtung 1 in
der Anfangsstellung wird jedoch durch einen Eingriff der Gegenelemente
mit den Rückhaltehaken 24 verhindert,
wodurch gewährleistet
ist, dass der Schieber 2 nicht verloren wird.
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Wie anhand der 1 weiterhin erkennbar ist, weist der
Steg 22 des Schiebers 2 über die Seitenflächen 21 vorstehend
zwei einander gegenüberliegende,
auf die jeweilige Seitenfläche 21 hin
ausgerichtete Haken 23 auf. Sobald sich der Schieber 2 in der
Endstellung befindet, greifen die Haken 23 in entsprechende
Aussparungen 12 der Kupplungsvorrichtung 1 ein,
welche an den Außenflächen von
zwei parallelen nach außen
vorstehenden flexiblen Laschen 11 der Kupplungsvorrichtung 1 angeordnet
sind, und lassen den Schieber 2 verrasten. Dies ist in
den 5 und 6 dargestellt.
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Eine zuverlässigere Verrastung und damit Positionssicherung
des Schiebers 2 in der Endstellung wird durch die an dem
Steg 22 des Schiebers 2 gelagerte Verrastplatte 3 ermöglicht,
welche in einen in der 6 dargestellten
Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung 1 gebracht werden
kann. Zu diesem Zweck ist die Verrastplatte 3 mit einem
Rasteingriffshaken 31 versehen, dessen unterer Bereich
deutlich in 1 zu erkennen
ist. Dieser Rasteingriffshaken 31 wird in einer mittleren
Längsnut 28 des
Steges 22 des Schiebers 2 geführt. In den beiden äußeren Längsnuten 29 sind
zwei weitere in 1 nicht
gezeigte Haken 32 angeordnet. Der Rasteingriffshaken 31 sowie
die Haken 32 werden detailliert in den Schnittdarstellungen
der 2 und 3 gezeigt.
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2 zeigt
eine perspektivische Schnittdarstellung des Steges 22 des
Schiebers 2 und der Verrastplatte 3, wobei die
Schnittlinie durch die mittlere Längsnut 28 des Steges 22 verläuft. Der
Steg 22 weist eine Vorderseite 221 und eine plattenförmige Rückseite 222 auf,
wobei die Verrastplatte 3 zwischen Vorderseite 221 und
Rückseite 222 gelagert ist.
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Im oberen Bereich der Verrastplatte 3 ist
der Rasteingriffshaken 31 angeordnet, welcher zu einer Verrastung
der nach oben bewegten Verrastplatte 3 an einer Abkantung 280 am
unteren Ende der mittleren Längsnut 28 führt. Diese
Position, in welcher die Verrastplatte 3 gleichzeitig in
einen Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung 1 gelangt,
ist in 6 dargestellt.
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Um die Verrastplatte 3 nach
oben in die Rasteingriffsposition zu bewegen, muss zunächst eine Positionssicherungseinrichtung
der Verrastplatte 3 gelöst
werden. Diese besteht, wie in 2 gezeigt ist,
aus einem Positionssicherungshaken 33, welcher im unteren
Bereich der Verrastplatte 3 angeordnet ist und in eine
entsprechende Aussparung 223 der Rückseite 222 des Steges 22 des
Schiebers 2 eingreift. Diese Sicherung wird erst in der
Endstellung des Schiebers 2 durch ein an der Kupplungsvorrichtung 1 angebrachtes
Verdrängungselement 13 gelöst, welches
in die Aussparung 223 des Steges 22 hineinragt
und den Positionssicherungshaken 33 aus der Aussparung 29 schiebt,
wie aus 6 ersichtlich ist.
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In 2 ist
des Weiteren ein Ausschnitt einer Seitenfläche 21 des Schiebers 2 von
innen dargestellt. Deutlich ist im unteren Bereich der vorderen Nut 26 die
Verstärkungswand 27 erkennbar.
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3 zeigt
eine weitere perspektivische Schnittdarstellung des Steges 22 des
Schiebers 2, wobei die Schnittlinie hier in einer der äußeren Längsnuten 29 des
Steges 22 verläuft.
In den äußeren Längsnuten 29 des
Steges 22 werden die zwei Haken 32 der Verrastplatte 3 geführt, welche
in der in 3 gezeigten
Position der Verrastplatte 3 die Abkantungen 290 an
den unteren Enden der äußeren Längsnuten 29 hintergreifen.
Hierdurch wird die Verrastplatte 3 abgestützt und
somit ein Herausfallen der Verrastplatte 3 aus dem Schieber 2 nach
unten verhindert.
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Im Folgenden wird anhand der 4 bis 6 die Funktionsweise der Kupplungsvorrichtung 1 genauer
erklärt:
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4 zeigt
eine perspektivische Darstellung der Kupplungsvorrichtung 1 mit
dem eingesetzten Schieber 2 in der Anfangsstellung. Nur
in dieser Stellung des Schiebers 2 lässt sich die Kupplungsvorrichtung 1 auf
den Stecker 4 aufsetzen, wie in 4 dargestellt ist.
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5 zeigt
eine perspektivische Darstellung der auf den Stecker 4 aufgesetzten
Kupplungsvorrichtung 1 mit dem Schieber 2 in der
Endstellung. In dieser Anordnung ist der Stecker 4 in eine
Kontaktierstellung in die Kupplungsvorrichtung 1 eingebracht. Die
zwei Haken 23 des Schiebers 2 greifen in die Aussparungen 12 der
Laschen 11 der Kupplungsvorrichtung 1 ein und
verrasten den Schieber 2 in der Kupplungsvorrichtung 1.
Um die zwei Haken 23 an den beiden Laschen 11 vorbeizuführen, müssen die Laschen 11 mit
einer gewissen Flexibilität
versehen sein. Aufgrund dieser Flexibilität der Laschen 11 ist der
Schieber 2 jedoch nur ungenügend in der Kupplungsvorrichtung 1 verrastet.
Es besteht beispielsweise die Gefahr, dass durch Vibrationen die
Laschen 11 etwas nach innen gebogen werden und dadurch
der Schieber 2 aus der verrasteten Endstellung gelöst wird.
Um eine zuverlässigere
Sicherung des Schiebers 2 zu ermöglichen, wird die Verrastplatte 3 deshalb
nach oben in die Rasteingriffsposition mit der Kupplungsvorrichtung 1 bewegt.
Damit die Verrastplatte 3 leichter betätigt werden kann, ist die Vorderseite
der Verrastplatte 3 mit einer gerippten Struktur versehen.
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Wie aus 6 ersichtlich, ist die Verrastplatte 3 in
der Rasteingriffsposition zwischen den beiden Laschen 11 der
Kupplungsvorrichtung 1 eingeklemmt. Hierdurch ist der Schieber 2 zuverlässig in der
Endstellung in der Kupplungsvorrichtung 1 verrastet, da
die Laschen 11 nicht mehr nach innen bewegt werden können.
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Die Verrastung der Verrastplatte 3 in
der Rasteingriffsposition mittels des Rasteingriffshakens 31 ist
so ausgelegt, dass diese nur mit Hilfe eines Werkzeuges gelöst werden
kann. Dazu muss beispielsweise ein Präzisionsschraubenzieher in die
mittlere Längsnut 28 eingeführt werden
und der Rasteingriffshaken 31 aus seiner Raststellung gedrückt werden. Durch
diese Ausgestaltung wird eine sehr zuverlässige Sicherung der Verrastplatte 3 und
damit des Schiebers 2 in der Endposition erzielt.
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Im unteren Bereich des Steges 22 des
Schiebers 2 ist deutlich die Aussparung 223 zu
erkennen, in welche das als höckerartige
Erhebung ausgestaltete Verdrängungselement 13 der
Kupp lungsvorrichtung 1 eingreift. Durch dieses Verdrängungselement 13 ist,
wie oben beschrieben, die Positionssicherungseinrichtung der Verrastplatte 3 gelöst. Da das Verdrängungselement 13 erst
in der Endstellung des Schiebers 2 in die Aussparung 223 des
Steges 22 eingreift, wird sichergestellt, dass die Verrastplatte 3 erst
in der Endstellung des Schiebers 2 in einen Rasteingriff
mit der Kupplungsvorrichtung 1 gebracht werden kann.
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Die 7a und 7b zeigen eine schematische Darstellung
des vorderen Bereichs einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung 5 mit
einem Schieber 6 in der Endstellung in einer Seitenansicht.
Der Schieber 6 weist eine nach oben bewegbare Verrastplatte 7 auf,
welche durch Hintergreifen einer nach außen vorstehenden Abkantung 51 der
Kupplungsvorrichtung 5 in einen Rasteingriff mit der Kupplungsvorrichtung 5 gelangt.
Der Rasteingriff der Verrastplatte 7 wird erst in der Endstellung
des Schiebers 6 ermöglicht,
da die Verrastplatte 7 nur dann an der Abkantung 51 vorbeigeschoben
werden kann.
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Die Fixierung der Verrastplatte 7 erfolgt über in den 7a und 7b nicht dargestellte komplementäre Rastelemente
zwischen Schieber 6 und Verrastplatte 7. Denkbar
sind natürlich
auch komplementäre Rastelemente
zwischen der Abkantung 51 der Kupplungsvorrichtung 5 und
der Verrastplatte 7.
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- 1
- Kupplungsvorrichtung
- 11
- Lasche
- 12
- Aussparung
- 13
- Verdrängungselement
- 14
- Kontaktkammern
- 15
- Kabelhalterung
- 2
- Schieber
- 21
- Seitenfläche
- 22
- Steg
- 221
- Vorderseite
- 222
- Rückseite
- 223
- Aussparung
- 23
- Haken
- 24
- Rückhaltehaken
- 25
- Nut
- 26
- Nut
- 27
- Verstärkungswand
- 28
- mittlere
Längsnut
- 280
- Abkantung
- 29
- äußere Längsnut
- 290
- Abkantung
- 3
- Verrastplatte
- 31
- Rasteingriffshaken
- 32
- Haken
- 33
- Positionssicherungshaken
- 4
- Stiftleiste
- 41
- Zapfen
- 5
- Kupplungsvorrichtung
- 51
- Abkantung
- 6
- Schieber
- 7
- Verrastplatte