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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Der hierin beschriebene und/oder dargestellte Gegenstand bezieht sich allgemein auf elektrische Crimpanschlüsse, die zum Crimpen an elektrische Vorrichtungen, wie Kabel oder Drähte, ausgelegt sind. Elektrische Crimpanschlüsse werden häufig verwendet, um die Enden von Drähten oder anderen elektrischen Vorrichtungen abzuschließen. Einige elektrische Anschlüsse umfassen eine Crimphülse und einen elektrischen Kontakt. Die Crimphülse wird um das Ende des Drahtes gecrimpt, um eine elektrische Verbindung zwischen elektrischen Leitern in dem Draht und dem Anschluss herzustellen sowie den elektrischen Anschluss mechanisch an dem Draht zu halten. Wenn sie über den Draht gecrimpt wird, stellt die Crimphülse eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen den Leitern des Drahtes und dem elektrischen Kontakt des Anschlusses her, so dass der Anschluss Strom von dem Draht zu dem mit dem elektrischen Kontakt verbundenen Gegenstück leitet.
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Leiter von Drähten werden oft aus Metallmaterialien, wie z.B. Kupfer und Aluminium, hergestellt, die schlecht leitfähige Oxidschichten auf der Außenfläche der Drahtleiter bilden können, wenn sie Luft ausgesetzt sind. Darüber hinaus kann die Bildung von Oberflächenverunreinigungsstoffen aus Verarbeitungsschritten die Oberflächenleitfähigkeit weiter beeinträchtigen. Solche Außenleiterflächenoxidschichten müssen durchdrungen werden, um zuverlässige Metall-zu-Metall-Verbindungen zwischen dem Metallmaterial des Drahtes und dem Metallmaterial des elektrischen Crimpanschlusses herzustellen. Beispielsweise umfassen einige Crimphülsen eine oder mehrere Verzahnungen, die dazu ausgelegt sind, während eines Crimpvorgangs an den Leitern des Drahtes zu kratzen oder zu reiben, um die Oxidschicht zu verdrängen und frisches Metall der Leiter freizulegen, um eine Metall-zu-Metall-Verbindung herzustellen.
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US 3 355 698 A offenbart eine elektrische Verbindungsklemme, die durch die Isolierung an den Leiter eines isolierten Kabels angedrückt wird und die aus einem im wesentlichen U-förmigen Blechteil mit einer Mehrzahl nach innen und quer zur Achse der Klemme gerichteter Rippen besteht. Die Rippen haben eine Breite, die im Wesentlichen gleich oder geringer als der Abstand zwischen benachbarten Rippen ist, und die Höhe mindestens einer der Rippen ist gleich oder größer als der Abstand zwischen benachbarten Rippen und gleich oder größer als die Materialstärke des übrigen Teiles der Klemme.
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US 3 812 448 A offenbart einen Verbinder zum mechanischen und elektrischen Verbinden von isolierten elektrischen Leitern mit gleichzeitigem Durchstoßen von deren Isolation mit einem Basisglied und von dessen Kanten ausgehenden Schenkeln und mit von den Innenzeiten des Basisgliedes und den Schenkeln ausgehenden Zähnen, die parallel zueinander verlaufen und in einer scharfen Kante enden. Die Zähne sind in Paaren angeordnet und die Innenflächen zwischen benachbarten Zahn-Paaren sind unter Bildung einer Vertiefung und einer entsprechenden Verminderung der Stärke des Basisgliedes und der Schenkel nach unten verschoben.
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US 9 048 550 B2 offenbart einen Crimpanschluss mit einem Leiter-Crimpabschnitt, der in der Innenfläche vertiefte Zacken aufweist. In einer Innenfläche des Leiter-Crimpabschnitts sind kreisförmige Aussparungen als Zacken vorgesehen, die so verteilt sind, dass sie voneinander beabstandet sind, bevor der Leitercrimpabschnitt an einen Leiter eines elektrischen Kabels gecrimpt wird. Ein streifenförmiger, keine Verzahnung bildender Bereich ist in einem Zwischenabschnitt in einer Richtung von vorne nach hinten des Leitercrimpabschnitts vorgesehen und ohne Aussparungen ausgebildet.
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US 9 039 467 B2 offenbart eine elektrische Kontaktvorrichtung, insbesondere elektrische Crimpkontaktvorrichtung für den Kraftfahrzeugbereich, mit einem Anschlussbereich für einen elektrischen Anschluss eines elektrischen Leiters eines Kabels, und einem Isocrimpbereich für eine mechanische Klemmung einer elektrischen Isolierung des Kabels, wobei der Isocrimpbereich wenigstens zwei, bevorzugt unterschiedlich ausgebildete, Fixierzonen einer Fixiereinrichtung derart aufweist, dass die Isolierung zusätzlich zur mechanischen Klemmung durch den Isocrimpbereich mechanisch fixierbar ist.
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Es kann jedoch schwierig sein, während des Crimpvorgangs einen ausreichenden Teil der Oxidschicht zu verdrängen, um eine ausreichende elektrische und mechanische Verbindung zu erreichen und dadurch eine zuverlässige elektrische Verbindung herzustellen, insbesondere bei elektrischen Anschlüssen, die aus Metallmaterialien gebildet sind, die in ihrer Festigkeit den Materialien der Drahtleiter ähnlich sind. So werden z.B. einige elektrische Anschlüsse aus Metallen mit geringerer Festigkeit als herkömmliche Anschlüsse gebildet, um die Kosten zu senken und die elektrische Leitfähigkeit der Anschlüsse im Vergleich zu Metallen mit höherer Festigkeit zu verbessern. Während eines Crimpvorgangs können jedoch, wenn der Anschluss eine ähnliche Festigkeit oder Elastizität wie die Drahtleiter aufweist, sowohl der Anschluss als auch die Drahtleiter mit ähnlichen Eigenschaften extrudieren oder fließen, so dass es zu einem geringen Differenz/- oder Relativfluss zwischen dem Anschluss und den Drahtleitern kommen kann. Der reduzierte Differenzfluss verhindert, dass die vorhandenen Verzahnungen an den Leitern reiben und kratzen, um die Oxidschicht zu verdrängen, was zu einer schlechten elektrischen Verbindung zwischen dem Anschluss und dem Draht führt.
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Es bleibt ein Bedarf an einem elektrischen Crimpanschluss bestehen, der in der Lage ist, die Oxidschicht auf elektrischen Leitern in der Crimphülse während eines Crimpvorgangs zu verdrängen, um eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Anschluss und den elektrischen Leitern auch dann herzustellen, wenn der Differenzfluss zwischen dem Metall des Anschlusses und dem Metall der Leiter während des Crimpvorgangs begrenzt ist.
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Die Lösung wird durch einen elektrischen Anschluss nach einem der unabhängigen Patentansprüche 1 bis 5 bereitgestellt. Die abhängigen Patentansprüche enthalten optionale Merkmale erfindungsgemäßer elektrischer Anschlüsse.
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Die Erfindung wird nun exemplarisch mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In denen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Crimpanschlusses und einer elektrischen Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
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2 eine perspektivische Ansicht von unten auf eine Stanzmatrize und einen Teil des elektrischen Crimpanschlusses gemäß einer Ausführungsform.
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3 eine Querschnittsansicht, die die Stanzmatrize in Kontakt mit einer Crimphülse des elektrischen Crimpanschlusses zeigt.
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4 eine Großansicht eines Teils der Stanzmatrize und der in 3 gezeigten Crimphülse.
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5 eine Querschnittsansicht einer Verzahnungsanordnung an der Crimphülse des elektrischen Crimpanschlusses entlang der in 1 gezeigten Linie 5-5.
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6 eine Großansicht eines Teils der Verzahnungsanordnung an der in 5 gezeigten Crimphülse.
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7 eine Querschnittsansicht eines Teils einer Anschlussanordnung mit einem oder mehreren Leitern der elektrischen Vorrichtung in der Crimphülse des elektrischen Crimpanschlusses.
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8 die Anschlussanordnung in einem Zustand nach dem Crimpvorgang gemäß einer Ausführungsform, so dass die Crimphülse in mechanischen Angriff und elektrischen Kontakt mit dem einem oder den mehreren Leitern der elektrischen Vorrichtung zusammengedrückt wird.
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Eine oder mehrere hierin beschriebene Ausführungsformen offenbaren einen elektrischen Anschluss, der dazu ausgelegt ist, an eine elektrische Vorrichtung, wie z.B. einen Draht oder ein Kabel, gecrimpt zu werden, um eine Anschlussanordnung (oder Kontaktleitung) zu bilden. Der elektrische Anschluss kann im Vergleich zu bekannten Anschlüssen eine verbesserte elektrische Verbindung mit der elektrischen Vorrichtung herstellen, an die der Anschluss gecrimpt ist. So umfasst z.B. der elektrische Anschluss eine Verzahnungsanordnung, die Verzahnungen unterschiedlicher Größe entlang einer Innenseite des Anschlusses umfasst, der an den Leitern der elektrischen Vorrichtung angreift. Die Verzahnungsanordnung kann im Vergleich zu den Verzahnungen an bekannten Anschlüssen eine verbesserte Abschabung bieten, um die schlecht leitfähige Oxidschicht auf den Leitern zu entfernen oder zu verdrängen. So kann z.B. die Verzahnungsanordnung des hierin offenbarten Anschlusses einen begrenzten Differenzfluss oder eine begrenzte Extrusion der Leiter relativ zu dem Anschluss während des Crimpvorgangs nutzen, was auftritt, wenn Metallmaterial der Leiter in Richtung der Aussparungen, die durch größere Verzahnungen der Verzahnungsanordnung gebildet werden, fließt und diese zumindest teilweise füllt. Wenn das Metallmaterial der Leiter zu den größeren Verzahnungen hin fließt, kratzen die Ränder der kleineren Verzahnungen (die sich in der Nähe der größeren Verzahnungen befinden) an dem Metallmaterial, um die Oxidschicht zu entfernen und/oder zu verdrängen und stellen dadurch eine zuverlässige elektrische Metall-zu-Metall-Verbindung her. Da die Verzahnungsanordnung einen begrenzten Differenzfluss zwischen den Leitern und dem Anschluss nutzt, kann der Anschluss aus einem Metallmaterial gebildet sein, das eine ähnliche Festigkeit oder Elastizität aufweist wie das Metallmaterial der Leiter. Das Metallmaterial des Anschlusses kann gegenüber Metallmaterialien, die für bekannte Anschlüsse verwendet werden, bevorzugt werden, da z.B. das Metallmaterial des hierin offenbarten Anschlusses eine höhere Leitfähigkeit aufweisen und geringere Kosten erfordern kann als die Materialien bekannter Anschlüsse.
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Crimpanschlusses 100 und einer elektrischen Vorrichtung 102 gemäß einer Ausführungsform. Die elektrische Vorrichtung 102 kann ein Draht, ein Kabel oder eine andere Struktur mit stromführenden Leitern 106 sein. Die elektrische Vorrichtung 102 ist dazu ausgelegt, an den Anschluss 100 gecrimpt zu werden. Der Anschluss 100 umfasst eine Crimphülse 104, die einen Teil der elektrischen Vorrichtung 102 darin aufnimmt. In 1 ist die elektrische Vorrichtung 102 bereit zum Laden in die Crimphülse 104 vor einem Crimpvorgang. Während des Crimpvorgangs wird die Crimphülse 104 in Angriff an einen oder mehrere elektrische Leiter 106 der elektrischen Vorrichtung 102 gedrückt, um den Anschluss 100 elektrisch mit der elektrischen Vorrichtung 102 zu verbinden. Der eine oder die mehreren elektrischen Leiter 106 können einer oder mehrere Metalldrähte, Litzen oder dergleichen sein. Der Crimpvorgang befestigt den Anschluss 100 auch mechanisch an der elektrischen Vorrichtung 102 und bildet dadurch eine Anschlussanordnung (oder elektrische Leitung).
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Der Anschluss 100 ist bezüglich einer Längsachse 191, einer Querachse 192 und einer Vertikal- oder Elevationsachse 193 ausgerichtet. Die Achsen 191-193 stehen senkrecht zueinander. Obwohl sich die Elevationsachse 193 allgemein parallel zur Schwerkraft zu erstrecken scheint, ist zu verstehen, dass die Achsen 191-193 keine besondere Ausrichtung relativ zur Schwerkraft aufweisen müssen. Der Anschluss 100 erstreckt sich über eine Länge entlang der Längsachse 191 zwischen einem vorderen Ende 108 und einem hinteren Ende 110. Der Anschluss 100 weist ein Crimpsegment 114, ein Kontaktsegment 116 und ein Übergangssegment 118 auf, die entlang der Längsachse 191 voneinander beabstandet sind. Das Crimpsegment 114 definiert das hintere Ende 1 10, das Kontaktsegment 116 definiert das vordere Ende 108 und das Übergangssegment 118 ist zwischen dem Crimp- und dem Kontaktsegment 114, 116 angeordnet. Wie hierin verwendet, werden relative oder räumliche Begriffe wie „vorne“, „hinten“, „links“, „rechts“, „oben“ und „unten“ nur zur Identifizierung und Unterscheidung der Elemente, auf die Bezug genommen wird, verwendet und erfordern nicht unbedingt bestimmte Positionen oder Ausrichtungen relativ zu der Umgebung des Anschlusses 100.
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Das Kontaktsegment 116 umfasst einen elektrischen Kontakt 120. In der gezeigten Ausführungsform ist der elektrische Kontakt 120 ein Stift oder Balken, der dazu ausgelegt ist, in einer Buchse oder Aufnahmeeinrichtung eines Gegenkontakts (nicht gezeigt) aufgenommen zu werden. Der elektrische Kontakt 120 kann jedoch in anderen Ausführungsformen auch andere Formen aufweisen, wie z.B., aber nicht beschränkt auf eine käfigförmige Aufnahmeeinrichtung, einen Federkontakt, eine Öse, einen Polschuh oder dergleichen. Das Übergangssegment 118 kann eine strukturelle Stütze für den Anschluss 100 und/oder eine Einrichtung zum Halten des Anschlusses 100 in einem Gehäuse (nicht gezeigt) bereitstellen. So kann z.B. das Übergangssegment 118 einen Vorsprung 119 umfassen, der dazu ausgelegt ist, an einer Verriegelung oder Schulter des Gehäuses anzugreifen. Das Crimpsegment 114 umfasst die Crimphülse 104. In der gezeigten Ausführungsform umfasst das Crimpsegment 114 auch eine Isoliercrimphülse 122, die hinter der Crimphülse 104 (die eine Leitercrimphülse ist) angeordnet ist. Die Isoliercrimphülse 122 ist dazu ausgelegt, in Angriff an eine Isolationsschicht 124 der elektrischen Vorrichtung 102 gecrimpt zu werden. Die Isolationsschicht 124 umgibt den einen oder die mehreren elektrischen Leiter 106. Ein freiliegender Teil 126 des einen oder der mehreren elektrischen Leiter 106 ragt aus der Isolationsschicht 124 heraus. Der freiliegende Teil 126 ist im Gegensatz zu der Isolationsschicht 124 in der Crimphülse 104 aufgenommen. In einer alternativen Ausführungsform umfasst der Anschluss 100 den Kontakt 120 und/oder das Übergangssegment 118 nicht. So kann z.B. der Anschluss 100 nur die Crimphülse 104 umfassen und dazu ausgelegt sein, zwei elektrische Vorrichtungen 102 Ende an Ende zu verbinden.
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Die Crimphülse 104 erstreckt sich entlang der Längsachse 191 zwischen einem Kontaktende 128 und einem Vorrichtungsende 130. Das Vorrichtungsende 130 befindet sich hinter dem Kontaktende 128. Die Crimphülse 104 definiert einen Kanal 132, der den freiliegenden Teil 126 des einen oder der mehreren Leiter 106 zur Vorbereitung auf einen Crimpvorgang darin aufnimmt. Im Zustand vor dem Crimpvorgang des in 1 gezeigten Anschlusses 100 weist die Crimphülse 104 einen U- oder V-förmigen Querschnitt entlang der Querachse 192 auf. Die Crimphülse 104 umfasst eine Basis 134 und zwei Flügel oder Ösen 136, die sich von seitlich gegenüberliegenden seitlichen Seiten der Basis 134 erstrecken. Der Kanal 132 ist durch eine Innenseite 138 der Hülse 104 definiert. Der Kanal 132 ist entlang einer Oberseite 140 des Anschlusses 100 zwischen den distalen Enden 142 der Flügel 136 offen. Während des Crimpvorgangs werden die Flügel 136 in den Kanal 132 zueinander hin gebogen, um an einem oder mehreren Leitern 106 der elektrischen Vorrichtung 102 anzugreifen. Der Anschluss 100 ist in einer Ausführungsform ein Anschluss vom Typ „F“, aber in anderen Ausführungsformen kann der Anschluss 100 ein Anschluss vom Typ „O“ sein, der eine geschlossene zylindrische Hülse anstelle einer offenen, U-förmigen Hülse aufweist.
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Die Crimphülse 104 umfasst eine Verzahnungsanordnung 144 entlang der Innenseite 138. Die Verzahnungsanordnung 144, wie hierin gezeigt und näher beschrieben, umfasst mindestens eine primäre Verzahnung 146 und mindestens eine Mikroverzahnung 148, die entlang der Längsachse 191 voneinander beabstandet sind. Mehrere primäre Verzahnungen 146 und mehrere Mikroverzahnungen 148 sind in 1 gezeigt. Die primären Verzahnungen 146 und Mikroverzahnungen 148 sind Aussparungen entlang der Innenseite 138 in der Form von Nuten. Die Mikroverzahnungen 148 haben eine kleinere Größe als die primären Verzahnungen 146. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Mikroverzahnungen“ lediglich eine Art von Verzahnung, die in mindestens einer Größenabmessung kleiner ist als die primären Verzahnungen 146, und wird nicht zur Definition eines bestimmten Größenbereichs oder eines bestimmten Maßstabs verwendet.
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In der dargestellten Ausführungsform sind die primären Verzahnungen 146 und die Mikroverzahnungen 148 seitlich entlang der Innenseite 138 der Crimphülse 104 länglich ausgebildet. So erstrecken sich z.B. die Verzahnungen 146, 148 entlang der Basis 134 und entlang der Flügel 136 zu den distalen Enden 142 der Flügel 136 hin. Jede Verzahnung 146, 148 kann sich kontinuierlich von einem Flügel 136 zu einem anderen Flügel 136 erstrecken oder in mehrere Segmente entlang der Seitenlänge der jeweiligen Verzahnung 146, 148 unterteilt sein. In einer Ausführungsform erstrecken sich die primären Verzahnungen 146 parallel zueinander. Die Mikroverzahnungen 148 erstrecken sich parallel zueinander und parallel zu den primären Verzahnungen 146. Die primären Verzahnungen 146 und die Mikroverzahnungen 148 erstrecken sich quer zu der Längsachse 191, z.B. rechtwinklig zu der Längsachse 191.
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Während eines Crimpvorgangs wird der freiliegende Teil 126 des einen oder der mehreren Leiter 106 in dem Kanal 132 der Crimphülse 104 aufgenommen und erstreckt sich die elektrische Vorrichtung 102 von dem Vorrichtungsende 130 der Crimphülse 104. Der eine oder die mehreren Leiter 106 werden allgemein koaxial zu der Längsachse 191 gehalten. Die Verzahnungen 146, 148 der Verzahnungsanordnung 144 erstrecken sich um einen Umfang des einen oder der mehreren Leiter 106. Der Anschluss 100 befindet sich auf einem Amboss (nicht gezeigt) einer Crimpvorrichtung. Ein Crimpwerkzeugelement (nicht gezeigt) der Crimpvorrichtung bewegt sich von oben auf den Anschluss 100 hinab. Das Crimpwerkzeugelement greift an einer Außenseite 150 der Crimphülse 104 an und biegt die Flügel 136 so, dass sie an dem einen oder den mehreren Leitern 106 in dem Kanal 132 angreifen und diese umgeben. Die Verzahnungsanordnung 144, wie hierin beschrieben, ist dazu ausgelegt, an einer Außenfläche des einen oder der mehreren Leiter 106 zu reiben und/oder zu kratzen, während die Crimphülse 104 um die Leiter 106 herum zusammengedrückt wird, um eine Oxidschicht auf den Leitern 106 zu entfernen und/oder zu verdrängen und dadurch Metall-zu-Metall-Verbindungen durch Kaltverschweißen herzustellen.
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2 ist eine perspektivische Ansicht von unten auf eine Stanzmatrize 200 und einen Teil des Anschlusses 100 gemäß einer Ausführungsform. In 2 greift eine Unterseite 202 der Stanzmatrize 200 an der Innenseite 138 der Crimphülse 104 an, um die Verzahnungsanordnung 144 zu bilden (gezeigt in 1). 3 ist eine Querschnittsansicht, die die Stanzmatrize 200 in Kontakt mit der Crimphülse 104 zeigt. 4 ist eine Großansicht eines Teils der Stanzmatrize 200 und der in 3 gezeigten Crimphülse 104.
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Der Anschluss 100 ist in 2-4 mit einer flachen, planaren Form gezeigt. So kann z.B. der Anschluss 100 durch Stanzen und Bilden einer Metallplatte oder eines Blechs hergestellt werden. Wie in 2 gezeigt, wurde der Anschluss 100 bereits vor dem Kontakt mit der Stanzmatrize 200 gestanzt, aber ist der Anschluss 100 noch nicht gebildet. Die Crimphülse 104 wird nach dem Bilden der Verzahnungsanordnung 144 in die in 1 gezeigte U-Form geformt. Obwohl in 2 nicht gezeigt, kann der Anschluss 100 für den in den 2-4 gezeigten Stanzvorgang auf einer Matrizenplatte 204 platziert werden. Wie in 3 gezeigt, greift die Außenseite 150 der Crimphülse 104 an der Matrizenplatte 204 an und wird die Stanzmatrize 200 in eine Stanzrichtung 206 vertikal von oberhalb des Anschlusses 100 zu dem Anschluss 100 bewegt.
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Die Stanzmatrize 200 umfasst mehrere längliche Rippen 208, die von deren Unterseite 202 hervorragen. Die Rippen 208 greifen an der Innenseite 138 der Crimphülse 104 an, um die Verzahnungsanordnung 144 zu bilden (gezeigt in 1). In einer Ausführungsform umfassen die Rippen 208 primäre Rippen 208A und Mikrorippen 208B. Die primären Rippen 208A haben eine größere Größe als die Mikrorippen 208B. Die primären Rippen 208A bilden die primären Verzahnungen 146 (gezeigt in 1) und die Mikrorippen 208B bilden die Mikroverzahnungen 148 (1). Wie in 2 gezeigt, erstrecken sich die primären Rippen 208A parallel zu den Mikrorippen 208B. Die Rippen 208 können durch maschinelles Bearbeiten der Unterseite 202 der Stanzmatrize 200 gebildet werden, um die vorstehenden Rippen 208 zu definieren. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Stanzmatrize 200 mehrere Mikrorippen 208B auf beiden Seiten jeder primären Rippe 208A, so dass mehrere Mikrorippen 208B zwischen jedem Paar benachbarter primärer Rippen 208A angeordnet sind. Die Rippen 208A, 208B können in anderen Ausführungsformen in anderen Anordnungen ausgebildet sein.
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3 und 4 zeigen die Stanzmatrize 200 in einer unteren Totpunktposition relativ zu der Matrizenplatte 204 und dem Anschluss 100 darauf. Die untere Totpunktposition stellt das Ende eines Stanzhubs dar. Daher bewegt sich die Stanzmatrize 200 nicht näher an die Matrizenplatte 204 als die in den 3 und 4 gezeigte Position. In der unteren Totpunktposition greifen die Rippen 208 an dem Anschluss 100 an und ragen in die Innenseite 138 hinein. Die Teile der Unterseite 202 der Stanzmatrize 200, die die Rippen 208 umgeben, und zwischen den Rippen 208 sind von dem Anschluss 100 beabstandet und greifen nicht an diesem an. Der Anschluss 100 wird zwischen den Rippen 208 der Stanzmatrize 200 und der Matrizenplatte 204 zusammengedrückt. Während die Rippen 208 den Anschluss 100 entlang der Crimphülse 104 zusammendrücken, verdrängen die Rippen 208 einen Teil des Metallmaterials des Anschlusses 100. So zwingen z.B. die Rippen 208 das Metallmaterial dazu, in Bereiche mit reduziertem Druck zu fließen, wie z.B. in die Hohlräume 210 zwischen benachbarten Rippen 208. Wie in 4 gezeigt, definiert die Innenseite 138 des Anschlusses 100 zwischen benachbarten Rippen 208 konkave Oberflächen 182. Die konkaven Oberflächen 182 sind zwischen den Außenrändern 184 so gebogen, dass ein Mittelteil 186 jeder konkaven Oberfläche 182 näher an der Außenseite 150 (gezeigt in 3) der Crimphülse 104 liegt als eine Nähe der Außenränder 184 zu der Außenseite 150. Somit sind die Außenränder 184 relativ zu dem Mittelteil 186 erhaben. Die konkaven Oberflächen 182 werden durch die Verdrängung von Metallmaterial des Anschlusses 100 gebildet, wenn die Rippen 208 die Crimphülse 104 durchdringen.
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5 ist eine Querschnittsansicht der Verzahnungsanordnung 144 an der Crimphülse 104 des Anschlusses 100 (gezeigt in 1) entlang der in 1 gezeigten Linie 5-5. 6 ist eine Großansicht eines Teils der Verzahnungsanordnung 144 an der in 5 gezeigten Crimphülse 104. Die Verzahnungsanordnung 144 erstreckt sich in der gezeigten Ausführungsform über einen Großteil der Länge der Crimphülse 104 entlang der Längsachse 191 zwischen dem Kontaktende 128 und dem Vorrichtungsende 130. In einer alternativen Ausführungsform kann sich die Verzahnungsanordnung 144 über weniger als die Hälfte der Länge der Crimphülse 104 erstrecken und kann die Crimphülse 104 optional mehrere Verzahnungsanordnungen 144 umfassen. Die Verzahnungsanordnung 144 umfasst mehrere primäre Verzahnungen 146 und mehrere Mikroverzahnungen 148. Die primären Verzahnungen 146 und die Mikroverzahnungen 148 sind beide Aussparungen, die entlang der Innenseite 138 der Crimphülse 104 definiert sind. Die primären Verzahnungen 146 werden durch die primären Rippen 208A (gezeigt in 3) gebildet und die Mikroverzahnungen 148 werden durch die Mikrorippen 208B (3) gebildet. Somit sind die primären Verzahnungen 146 und die Mikroverzahnungen 148 Aussparungen, die allgemein die gleichen Formen wie die primären Rippen 208A bzw. die Mikrorippen 208B aufweisen. Die primären Verzahnungen 146 haben größere Abmessungen als die Mikroverzahnungen 148, so dass die primären Verzahnungen 146 größere Hohlräume sind als die Mikroverzahnungen 148.
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Die primären Verzahnungen 146 haben zwei Seitenwände 166 und eine untere Wand 168 zwischen den Seitenwänden 166. Die Seitenwände 166 können von der Innenseite 138 zu der unteren Wand 168 zueinander hin verjüngt sein, so dass eine Breite 152 der primären Verzahnung 146 entlang der Längsachse 191 an der Innenseite 138 größer ist als die Breite der unteren Wand 168. In der gezeigten Ausführungsform haben die primären Verzahnungen 146 eine trapezförmige Querschnittsform, aber die primären Verzahnungen 146 können in anderen Ausführungsformen auch andere Formen haben, wie z.B. rechteckig, dreieckig, fünfeckig oder dergleichen. Die Mikroverzahnungen 148 weisen zwei Seitenwände 170 auf, die sich mit der Tiefe von der Innenseite 138 zur Außenseite 150 zueinander hin verjüngen. In der dargestellten Ausführungsform haben die Mikroverzahnungen 148 eine allgemein dreieckige Form, so dass sich die beiden Seitenwände 170 an einem Punkt 172 der Mikroverzahnung 148 treffen. Alternativ können die Seitenwände 170 mit einer schmalen unteren Wand verbunden sein, ähnlich der unteren Wand 168 der primären Verzahnungen 146, anstatt an dem Punkt 172 aufeinander zu treffen.
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Die Breite 152 der primären Verzahnungen 146 entlang der Längsachse 191 an der Innenseite 138 ist größer als eine Breite 154 der Mikroverzahnungen 148. So kann z.B. die Breite 152 der primären Verzahnungen 146 zwischen dem Zwei- und Zehnfachen der Breite 154 der Mikroverzahnungen 148 betragen. Die primären Verzahnungen 146 und die Mikroverzahnungen 148 weisen entsprechende Tiefen 156, 158 auf, die sich von der Innenseite 138 zur Außenseite 150 der Crimphülse 104 erstrecken. Die Tiefe 156 der primären Verzahnungen 146 ist größer als die Tiefe der Mikroverzahnungen 148. So kann z.B. die Tiefe 156 der primären Verzahnungen 146 doppelt so tief sein wie die Tiefe 158 der Mikroverzahnungen 148. Die primären Verzahnungen 146 weisen eine Querschnittsfläche 160 entlang der Längsachse 191 auf, die größer ist als eine Querschnittsfläche 162 der Mikroverzahnungen 148. Die Querschnittsflächen 160, 162 sind zwischen den Wänden der jeweiligen Verzahnungen 146, 148 und einer Ebene 163 der Innenseite 138 definiert. So kann z.B. in einer Ausführungsform die Querschnittsfläche 162 einer Mikroverzahnung 148 weniger als die Hälfte, weniger als ein Drittel, weniger als ein Viertel und/oder weniger als ein Fünftel der Querschnittsfläche 160 einer primären Verzahnung 146 betragen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Tiefe 156 der primären Verzahnungen 146 gleich oder kleiner als die Tiefe 158 der Mikroverzahnungen 148 sein, obwohl die Breite 152 der primären Verzahnungen 146 größer als die Breite 154 der Mikroverzahnungen 148 ist, so dass die Querschnittsfläche 160 der primären Verzahnungen 146 größer als die Querschnittsfläche 162 der Mikroverzahnungen 148 ist.
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In einer Ausführungsform sind die primären Verzahnungen 146 und die Mikroverzahnungen 148 in der Verzahnungsanordnung 144 mit mindestens einer Mikroverzahnung 148 zwischen zwei benachbarten primären Verzahnungen 146 angeordnet. Wie hierin verwendet, bezieht sich benachbarte primäre Verzahnungen 146 auf zwei primäre Verzahnungen 146, die keine dazwischenliegenden primären Verzahnungen 146 dazwischen haben, obwohl zwischen den benachbarten primären Verzahnungen 146 dazwischenliegende Mikroverzahnungen 148 vorhanden sind. Die Verzahnungsanordnung 144 kann eine alternierende Folge von primären Verzahnungen 146 und Gruppen 174 von Mikroverzahnungen 148 aufweisen. Jede Gruppe 174 von Mikroverzahnungen 148 umfasst mindestens eine Mikroverzahnung 148. In der dargestellten Ausführungsform weist jede Gruppe 174 mindestens zwei Mikroverzahnungen 148 auf und weisen einige Gruppen 174 drei Mikroverzahnungen 148 auf. Die Gruppen 174 und die primären Verzahnungen 146 alternieren entlang der Länge der Anordnung 144 zwischen dem Kontaktende 128 und dem Vorrichtungsende 130 der Crimphülse 104. Die Anordnung 144 in der dargestellten Ausführungsform umfasst drei primäre Verzahnungen 146 und vier Gruppen 174 von Mikroverzahnungen 148. Jede primäre Verzahnung 146 ist auf jeder Seite (z.B. sowohl auf der Kontaktendseite als auch auf einer Vorrichtungsendseite) von einer entsprechenden Gruppe 174 von Mikroverzahnungen 148 umgeben. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Verzahnungsanordnung 144 eine erste primäre Verzahnung 146A, eine zweite primäre Verzahnung 146B und eine dritte primäre Verzahnung 146C. Die Verzahnungsanordnung 144 umfasst ferner eine erste Gruppe 174A von mehreren Mikroverzahnungen 148, die zwischen dem Kontaktende 128 und der ersten primären Verzahnung 146A angeordnet ist, eine zweite Gruppe 174B von Mikroverzahnungen 148, die zwischen der ersten und zweiten primären Verzahnung 146A, 146B angeordnet ist, eine dritte Gruppe 174C von Mikroverzahnungen 148, die zwischen der zweiten und dritten primären Verzahnung 146B, 146C angeordnet ist, und eine vierte Gruppe 174D von Mikroverzahnungen 148, die zwischen der dritten primären Verzahnung 146C und dem Vorrichtungsende 130 angeordnet ist. Die Anordnung 144 kann in anderen Ausführungsformen unterschiedliche Zahlen und/oder Anordnungen der primären Verzahnungen 146 und der Mikroverzahnungen 148 umfassen. So können z.B. in einer alternativen Ausführungsform eines oder beide axiale Enden der Anordnung 144 (am nächsten zu dem Kontaktende 128 und zu dem Vorrichtungsende 130) durch eine primäre Verzahnung 146 statt durch eine Mikroverzahnung 148 definiert sein.
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Da die primären Verzahnungen 146 größere Aussparungen sind als die Mikroverzahnungen 148, definieren zwei benachbarte primäre Verzahnungen 146 ein Band 176 dazwischen. Jedes Band 176 ist ein Teil der Crimphülse 104 mit Seiten, die durch die jeweiligen Seitenwände 166 der benachbarten primären Verzahnungen 146 definiert sind. Das Band 176 hat eine Höhe entlang der vertikalen Achse 193, die allgemein gleich der Höhe der Seitenwände 166 entlang der vertikalen Achse 193 ist. Mindestens einige der Bänder 176 umfassen eine Gruppe 174 von mindestens einer Mikroverzahnung 148 daran. So umfasst z.B. in einer Ausführungsform jedes Band 176 mehrere Mikroverzahnungen 148, die entlang der Längsachse 191 voneinander beabstandet sind. Da es drei in 5 gezeigte primäre Verzahnungen 146A-C gibt, definieren die primären Verzahnungen 146A-C zwei Bänder 176, wobei ein Band 176 auf jeder Seite der zweiten, oder inneren, Verzahnung 146B vorgesehen ist. Die erste und dritte primäre Verzahnung 146A, 146C sind äußere primäre Verzahnungen entlang der Länge der Anordnung 144. Jede der äußeren Verzahnungen 146A, 146C definiert eine Seite eines entsprechenden Bandes 176 auf nur einer Innenseite der jeweiligen äußeren Verzahnung 146A, 146C, die der inneren Verzahnung 146B zugewandt angeordnet ist. Die Teile der Innenseite 138 der Crimphülse 104 entlang der jeweiligen Außenseiten der Außenverzahnungen 146A, 146C, die von der Innenverzahnung 146B abgewandt angeordnet sind, umfassen in der gezeigten Ausführungsform mindestens eine Mikroverzahnung 148. Somit können Mikroverzahnungen 148 auf beiden Seiten jeder der primären Verzahnungen 146 angeordnet sein.
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Die primären Verzahnungen 146 und die Mikroverzahnungen 148 definieren Hülsenzähne 180 zwischen benachbarten Verzahnungen 146, 148. Einige Hülsenzähne 180 sind zwischen zwei Mikroverzahnungen 148 definiert und andere Hülsenzähne 180 sind zwischen einer Mikroverzahnung 148 und einer primären Verzahnung 146 definiert. Jeder Hülsenzahn 180 weist eine obere Oberfläche 182 und zwei Seiten auf, die sich von den entsprechenden Rändern 184 der oberen Oberfläche 182 erstrecken. Die Seiten jedes Zahnes 180 sind durch die Seitenwände 166, 170 der jeweiligen Verzahnungen 146, 148 definiert, die den entsprechenden Zahn 180 definieren. So sind z.B. die Seiten eines Hülsenzahnes 180A, der zwischen zwei benachbarten Mikroverzahnungen 148 definiert ist, durch zwei Seitenwände 170 definiert und können gleiche Höhen entlang der vertikalen Achse 193 haben. Die Seiten eines Hülsenzahnes 180B, der zwischen einer primären Verzahnung 146 und einer Mikroverzahnung 148 definiert ist, können dagegen unterschiedliche Höhen haben, da eine Seite durch eine Seitenwand 166 der primären Verzahnung 146 definiert ist und die andere Seite durch eine Seitenwand 170 der Mikroverzahnung 148 definiert ist. Die Seiten der Zähne 180 sind in der gezeigten Ausführungsform verjüngt oder geneigt gebildund zweiet, so dass die Zähne 180 allgemein trapezförmige Formen haben, aber die Zähne 180 können in anderen Ausführungsformen auch andere Formen haben, wie z.B. rechteckige Formen. Die Ränder 184 der Hülsenzähne 180 sind dazu ausgelegt, während eines Crimpvorgangs an einem oder mehreren elektrischen Leitern 106 (gezeigt in 1) der elektrischen Vorrichtung 102 (1) anzugreifen und zu kratzen, um eine Oxidschicht zu entfernen und/oder zu verdrängen, um Metall-zu-Metall-Kontakte zu bilden. Die Verzahnungsanordnung 144 umfasst in der gezeigten Ausführungsform 26 einzelne Ränder 184, aber in anderen Ausführungsformen können andere Mengen von Zähnen 180 und Rändern 184 gebildet sein.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die oberen Oberflächen 182 von mindestens einem Teil der Laufzähne 180 konkav. So biegt oder krümmt sich z.B. die obere Oberfläche 182 eines entsprechenden Zahnes 180 zu der Außenseite 150 der Crimphülse 104 hin mit einem Abstand entlang der Zahnbreite 180 zwischen den Rändern 184. Ein mittlerer Teil 186 der oberen Oberfläche 182 eines entsprechenden Zahnes 180 ist näher an der Außenseite 150 angeordnet als eine Nähe jeder der Ränder 184 des Zahnes 180 zu der Außenseite 150. Die oberen Oberflächen 182 können durch den Pressvorgang, der die Verzahnungen 146, 148 in der Innenseite 138 der Crimphülse 104 bildet, konkav sein, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die konkaven oberen Oberflächen 182 der Hülsenzähne 180 ermöglichen es, dass die Ränder 184 relativ scharfe Winkel aufweisen, was das Abschaben der Ränder 184 an dem einen oder den mehreren elektrischen Leitern 106 verbessern kann. Die oberen Oberflächen 182 der Hülsenzähne 180 können in einer alternativen Ausführungsform relativ linear sein.
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7 ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer Anschlussanordnung 300, die einen oder mehrere Leiter 106 der elektrischen Vorrichtung 102 (gezeigt in 1) in dem Kanal 132 der Crimphülse 104 des Anschlusses 100 umfassen. In 7 befindet sich die Anschlussanordnung 300 in einem Zustand vor dem Crimpvorgang. 8 zeigt die Anschlussanordnung 300 in einem Zustand nach dem Crimpvorgang gemäß einer Ausführungsform, so dass die Crimphülse 104 in mechanischen Angriff und elektrischen Kontakt mit den Leitern 106 zusammengedrückt wird. Unter Bezugnahme auf 7 drückt eine Crimpvorrichtung während eines Crimpvorgangs die Crimphülse 104 entlang der vertikalen Achse 193 so zusammen, dass entgegengesetzte Teile 302, 304 der Crimphülse 104 entlang der entsprechenden Crimprichtungen 306, 308 nach innen in den Kanal 132 zueinander hin gezwungen werden. Die Innenseite 138 der Crimphülse 104 greift an an dem und drückt den einen oder die mehreren Leiter 106 zusammen, so dass das Metall der Leiter 106 in Bereiche mit reduziertem Druck extrudiert (z.B. fließt, gleitet oder sich anderweitig bewegt). Typischerweise befinden sich die primären Bereiche mit reduziertem Druck an der Kontaktseite 128 und der Vorrichtungsseite 130 (gezeigt in 8) der Crimphülse 104. So kann während des Crimpvorgangs das Metall der Leiter 106 in die Ausdehnungsrichtungen 310, 311 zu den Enden 128, 130 fließen.
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In einer Ausführungsform kann das Metall der Crimphülse 104 aufgrund der Kompressionskräfte auch in die Ausdehnungsrichtungen 310, 311 fließen. So kann z.B. die Crimphülse 104 aus einem oder mehreren Metallen gebildet sein, die eine relativ ähnliche Festigkeit (oder ein ähnliches Elastizitätsmodul) aufweisen wie das eine oder die mehreren Metalle der Leiter 106. Die Leiter 106 können aus einem ersten Metallmaterial gebildet sein, das mindestens eines von Kupfer oder Aluminium umfasst, und der Anschluss 100 kann aus einem zweiten Metallmaterial gebildet sein, das auch mindestens eines von Kupfer oder Aluminium umfasst. Optional können die Metallmaterialien der Leiter 106 die gleichen sein wie die Metallmaterialien des Anschlusses 100. Da die Festigkeit der Leiter 106 zumindest der Festigkeit des Anschlusses 100 ähnlich sein kann, kann es während des Crimpvorgangs zu einem geringen Differenzmetallfluss zwischen der Crimphülse 104 und den Leitern 106 in der Nähe der Innenseite 138 der Crimphülse 104 kommen, was die Fähigkeit der Crimphülse 104, an den Leitern 106 zu kratzen, um Oxidschichten zu verdrängen und zuverlässige Metall-zu-Metall-Kontakte herzustellen, einschränkt. Die Verzahnungsanordnung 144 ist jedoch dazu ausgelegt, lokale Bereiche des Differenzflusses zu nutzen, um die Schabung selbst dann zu verbessern, wenn das Metallmaterial des Anschlusses 100 in seiner Festigkeit den Metallmaterialien der Leiter 106 ähnlich ist.
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Wie in 7 gezeigt, definieren die primären Verzahnungen 146 Bereiche oder Taschen mit reduziertem Druck. Während des Crimpvorgangs fließt ein Teil des Metalls der Leiter 106 in der Nähe der primären Verzahnungen 146 axial entlang der entgegengesetzten ersten und zweiten Richtung 312, 314 zu den entsprechenden primären Verzahnungen 146 und füllt die primären Verzahnungen 146 zumindest teilweise. Wie in 8 gezeigt, füllt das Metall der Leiter 106 jede der primären Verzahnungen 146 aufgrund der Kompressionskräfte während des Crimpvorgangs. In einer Ausführungsform greifen, wenn das Metall der Leiter 106 in der Nähe der Crimphülse 104 in der ersten und zweiten Richtung 312, 314 relativ zu der Crimphülse 104 fließt, die Ränder 184 der Hülsenzähne 180 entlang der Innenseite 138 der Crimphülse 104 an und kratzen an den Leitern 106. So kann z.B. ein Segment eines Leiters 106, das in Angriff an der Innenseite 138 der Crimphülse 104 entlang eines der Bänder 176 angeordnet ist, in beide Richtungen 312, 314 zu den primären Verzahnungen 146 hin gedehnt werden, die sich auf beiden Seiten des Bandes 176 befinden. Wenn das Metallmaterial des Leiters 106 gedehnt wird, kratzen und reiben die Ränder 184 der Hülsenzähne 180 entlang des Bandes 176 (definiert durch die primären Verzahnungen 146 und die Mikroverzahnungen 148) an dem fließenden Metallmaterial, um eine Oxidschicht oder andere Oberflächenverunreinigungsstoffe auf dem Leiter 106 zu entfernen und/oder zu verdrängen. Das Abschaben stellt einen zuverlässigen Metall-zu-Metall-Kontakt zwischen der Crimphülse 104 und dem Leiter 106 her, der die elektrische Leitfähigkeit der entstehenden Anschlussanordnung 300 unterstützt.
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Somit ist die Verzahnungsanordnung 144 dazu ausgelegt, zuverlässige elektrische Metall-zu-Metall-Kontakte zwischen der Crimphülse 104 und einem oder mehreren Leitern 106 auch dann herzustellen, wenn aufgrund einer Ähnlichkeit der Metallfestigkeitseigenschaften nur ein geringer relativer Extrusionsfluss zwischen der Crimphülse 104 und den Leitern 106 besteht. Versuche haben gezeigt, dass die Anschlüsse 100 mit der Verzahnungsanordnung 144 Anschlussanordnungen mit wünschenswerteren elektrischen Leitfähigkeitseigenschaften bilden als einige bekannte Anschlüsse, die die hierin beschriebene Verzahnungsanordnung 144 nicht umfassen, wie z.B. niedrigere Anfangswiderstandsmessungen, niedrigere Endwiderstandsmessungen nach der Prüfung und/oder niedrigere Deltawiderstandsmessungen nach der Prüfung bei verschiedenen Anschlussgrößen.
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Es ist zu verstehen, dass die obige Beschreibung darstellend und nicht einschränkend sein soll. So können z.B. die oben beschriebenen Ausführungsformen (und/oder Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Darüber hinaus können viele Änderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren Offenbarungsumfang abzuweichen. Abmessungen, Materialarten, Ausrichtungen der verschiedenen Komponenten sowie die Anzahl und Position der verschiedenen hierin beschriebenen Komponenten dienen dazu, Parameter bestimmter Ausführungsformen zu definieren, sind jedoch keineswegs einschränkend und stellen lediglich exemplarische Ausführungsformen dar. Viele andere Ausführungsformen und Änderungen im Geist und Offenbarungsumfang der Ansprüche werden dem Fachmann nach Durchsicht der obigen Beschreibung offensichtlich sein. Der Offenbarungsumfang der Erfindung sollte daher unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche sowie den gesamten Offenbarungsumfang der Äquivalente, die diese Ansprüche beanspruchen, bestimmt werden.
