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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrische leitenden Verbindung,
mit zumindest einem Kontaktelement und einem damit elektrisch leitend
verbundenen Leitungsmittel, und eine Befestigungsvorrichtung zum
Einpressen einer Vorrichtung zur elektrisch leitenden Verbindung.
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Bekannt
ist es, eine Vorrichtung zur elektrisch leitenden Verbindung mit
einem Lötkontakt
insbesondere an einer Leiterplatte einzulöten. Nachteilig ist unter anderem,
dass durch den Lötvorgang
die Leiterplatte aufgrund der hohen Temperaturen stark thermisch
belastet wird und eventuell Lotreste Kurzschlüsse durch Lotbrücken hervorrufen
können.
Darüberhinaus
enthält
Lot regelmäßig Bei
und trägt
somit bei ungenügendem
Recycling beispielsweise im Herstellungsprozess zur Umweltbelastung
bei.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrisch leitende Verbindung
bereitzustellen, die einerseits flexibel ist und zugleich eine geringe Belastung
der zu kontaktierenden Teile, insbesondere Leiterplatten, darstellt.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung zur elektrisch leitenden Verbindung mit zumindest
einem Kontaktelement und einem damit elektrisch leitend verbundenen
Leitungsmittel geliefert, wobei das Leitungsmittel flexibel ist
und das Kontaktelement ein elektrisch leitender Kontaktstecker ist, der
ein insbesondere verbreitertes Einsteckende aufweist, durch das
eine praktisch auszugssichere elektrisch leitende Dauermontageverbindung
im wesentlichen mittels Einpressen in ein zumindest in einem Leitungsbereich
leitend beschichtetes Kontaktloch, insbesondere einer Leiterplatte,
herzustellen ist, und wobei der Kontaktstecker ein elektrisches
Anschlussende aufweist, wobei Leitungsmittel und Kontaktstecker
dauerhaft elektrisch leitend über einen
Verbindungsbereich am elektrischen Anschlussende des Kontaktsteckers
praktisch unlösbar
verbunden sind und das Anschlussende und/oder eine das Anschlussende
umgebende Ummantelung derart ausgebildet sind, dass darauf die Einpresskraft
zum dauerhaften Einpressen des Kontaktsteckers in das Kontaktloch auszuüben ist.
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Der
Kontaktstecker weist ein Montageende zum praktisch dauerhaften Einpressen
in ein Kontaktloch und zugleich ein elektrisches Anschlussende für eine dauerhafte
elektrisch leitende unlösbare
Verbindung mit einem Leitungsmittel auf. Die Befestigung der Vorrichtung
zur Verbindung erfolgt direkt über
den Kontaktstecker. Die Vorrichtung zur Verbindung ist somit einerseits
sehr flexibel und zugleich im Einsatz praktisch unlösbar. Es
wird somit eine sichere elektrische Verbindung mit einer hohen Zuverlässigkeit,
hohen Kontaktsicherheit und zugleich einfachen Verarbeitung gewährleistet.
Die Vorrichtung weist eine definierte Impedanz der Verbindung auf. Der
Kontaktstecker und die Verbindung zu dem Leitungsmittel können insbesondere
eine praktisch korrespondierende Festigkeit aufweisen. Die Haltekraft im
Kontaktloch kann vorteilhaft 20–40
N pro Kontaktstecker betragen. Die Vorrichtung kann wegen der Flexibilität des Leitungsmittels
knickfrei ausgebildet werden, insbesondere Leiterplatten können gegeneinander
im Sinne eines Scharniers aufgeklappt werden. Es treten keine angreifenden
Scherkräfte
insbesondere bei starren Leiterplatten auf, die Kontaktstellen beschädigen könnten. Es
erfolgt keine thermische Behandlung der Bereiche am Kontaktloch,
insbesondere einer empfindlichen Leiterplatte. Das Kontaktloch kann
insbesondere auch vollständig
mit einer metallischen Wandung durchkontaktiert sein, um an allen
Stellen einen sehr sicherern Kontakt zu gewährleisten. Durch die Vorrichtung
werden Kurzschlüsse
durch Lötbrücken, Lötdämpfe, Lötspritzer, Flussmittelreste,
die die Kontaktsicherheit der Verbindung beeinträchtigen könnten, oder kalte Lötstellen
vermieden. Somit ist zugleich eine bessere Qualität der Verbindung
gewährleistet
und es können
zugleich Kosten gespart werden.
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Die
Vorrichtung weist gute Reparatureigenschaften, da die ganze Vorrichtung,
oder auch das Leitungsmittel und Kontaktstecker einzeln einfach auszuwechseln
sind. die Demontage der Vorrichtung erfolgt durch rein mechanisches
Auspressen. Die Vor richtung ist umweltfreundlichkeit, da keine Verwendung
von bleihaltigem Lot notwendig ist, Leiterplatten mit Einpressbauteilen
müssen
nach dem Befestigen nicht gewaschen. Die Vorrichtung ist recyclingfreundlich.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Einpresskraft im wesentlichen im Bereich des Verbindungsbereichs auszuüben ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Verbindungsbereich mit Kunststoff im Sinne einer
schützenden
Ummantelung umgeben ist. Die Verbindung zwischen Leitungsmittel
und Kontaktstecker ist somit gegen Umwelteinflüsse geschützt, zugleich wird die Stabilität auch bei
mechanischen Belastungen erhöht
und es liegt eine einfache elektrische Isolation vor.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Ummantelung derart ausgebildet ist, dass das Leitungsmittel
und der Kontaktstecker dauerhaft, insbesondere reib- und/oder kraftschlüssig gehalten
sind. Die Verbindung zwischen Leitungsmittel und Kontaktstecker wird
zudem zusätzlich
verstärkt.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Ummantelung aus Kunststoffspritzguss, insbesondere
aus einer Thermoplaste auf Polyamid- und/oder Harzbasis, insbesondere
Polyamid mit einem Glasfaseranteil, aufgebaut ist. Somit ist eine
einfache und dichte Anbringung des Kunststoffs möglich und es können auch festere
Kunststoffe eingesetzt werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Einpresskraft auf die Ummantelung auszuüben ist
und durch die Ummantelung auf den Kontaktstecker weiterzugeben ist. Die
Einpresskraft kann einfach auf die Ummantelung ausgeübt werden,
ohne dass der Kontaktstecker direkt belastet werden muss. Insbesondere
wird der Kunststoffspritzkörper
angepasst an die Einpresskraft ausgebildet.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Ummantelung quaderförmig ausgebildet ist. die Ummantelung
ist somit platzsparend stabelbar und mit weiteren Ummantelungen
kombinier bar. Zugleich ist die Ummantelung mit einem Spritzgießwerkzeug
auch bei unterschiedliche ausgebildetenen Leitungsmittels herzustellen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Einpresskraft auf eine obere Fläche der Ummantelung insbesondere mittels
eines Werkzeugs mit einer Kraftweitergabe im Sinne eines Formschlusses
und/oder auf die seitlichen Flächen
im Sinne eines Reibschlusses auszuüben ist. Die Einpresskraft
kann somit auf einfache Weise senkrecht und zentral auf einen Kontaktstecker
eingebracht werden, ohne den Verbindungsbereich zu belasten. Die
Aufbringungsstelle der Kräfte ist
flexibel auswählbar,
je nach Einpressmittel. Insbesondere kann die Einpresskraft 100
N pro Stecker betragen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Verbindungsbereich durch Schweißen, insbesondere Widerstandsschweißen, Löten oder
Krimpen auszubilden ist, wobei die Materialpaarung Leitungsmittel
und Kontaktstecker zur Erreichung einer optimalen Leitfähigkeit und
Haltbarkeit ausgewählt
sind. Die Schweißgeometrie
kann einfach an die Geometrie und die Materialeigenschaften des
Kontaktsteckers und des Leitungsmittels angepasst werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn an beiden Enden eines Leitungsmittels jeweils ein Kontaktstecker
angebracht ist, insbesondere zur leitenden Verbindung von zwei Leiterplatten.
Zwischen den Leiterplatten kann die Vorrichtung flexibel bewegt
werden und somit in einer Art Scharnierwirkung zwischen den Platten.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Leitungsmittel ein im Querschnitt flacher, runder
oder viereckiger Leitungsdraht ist.
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Vorteilhaft
ist es, wenn mehrere Leitungsmittel in einer einzigen Ummantelung
eingespritzt gehalten sind. Die Abständen der Stecker untereinander sind
somit klar definiert festgelegt und zugleich vorab vorbestimmt je
nach Anforderung in ihren Positionen einzustellen und zugleich untereinander
sicher elektrisch isoliert. Somit ist die in einer Ummantelung eingebrachte
Steckeranordnung sehr variabel auf unterschiedlichste Steckerkonfigurationenanforderungen einstellbar.
Es sind verschiedene Verteilungen der einzelnen Kontaktstifte in
Rastern möglich,
einreihig oder mehrreihige, in unterschiedlichen Abständen, mit
unterschiedliche maximalen Steckeranzahlen. Dies ermöglicht ein
sehr breites Anwendungsspektrum der Vorrichtung.
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Vorteilhaft
ist es, wenn mehrere Leitungsmittel im wesentlichen parallel verlaufend
vorzugsweise aneinander befestigt im Sinne eines mehrleitrigen Bandleiters
ausgebildet sind und jeweils einen Kontaktstecker an einem Ende
des Leitungsmittels aufweisen. Die Vorrichtung ist flach und deshalb
platzsparend. Sie ist einerseits eine flexible Flachleiterbandleitung
und zugleich sind stabile Kontaktstecker angebracht, die beispielsweise
in Leiterplattenlöcher elektrisch
kontaktierend eingesteckt werden können. Die Vorrichtung ist somit
relativ starr in der Ebenenrichtung gehalten und jedoch senkrecht
zur Ebene verkippen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn mehrere Flachbandleiter übereinander in eine Ummantelung
eingespritzt sind. Die Vorrichtung kann auf einfache Weise aufgrund
der unterschiedlichen Rastermaße
an alle gängigen
Standards angepasst werden.
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Vorteilhaft
ist es, wenn der Kontaktstecker am Einsteckende eine größere Diagonale
als das federnd ausgebildete Kontaktloch und/oder ein Federelement
aufweist, durch das nach dem Einpressen der elektrische Kontakt
zu dem Kontaktloch ausgebildet ist. Das Einsteckende des Kontaktsteckers
hat im Querschnitt insbesondere eine größere Diagonale als das Kontaktloch.
Damit entsteht beim Eindrücken des
Einsteckendes in das Loch eine Überpressung, die
entweder durch Verformung des in das Loch eingelegte Kontaktmaterial
und/oder vorzugsweise durch Verformung des Einsteckendes aufgenommen wird.
Der Kontaktstecker ist insbesondere im Querschnitt federnd mit einer
breiten Kontaktfläche
ausgebildet, so dass ein sicherer, unverlierbarer Kontakt zu dem
PCB gebildet wird, vorzugsweise lassen sich die Seiten zum Einstecken
zusammenpressen und federn im eingesetzten Zustand wieder zurück, so dass
ein Presssitz entsteht. Hierdurch ist eine größere Kontaktlochtoleranz gegeben
und es sind geringere Einpresskräfte
notwendig.
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Die
Aufgabe wird ebenfalls gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur elektrisch
leitenden Verbindung mit einem Leitungsmittel und einem Kontaktelement,
wobei ein Leitungsmittel mit einem Kontaktstecker zur Herstellung
einer Verbindungsbereich elektrisch leitend verbunden wird, insbesondere
angeschweißt,
insbesondere widerstandsgeschweißt, angelötet oder gekrimpt wird.
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Vorteilhaft
ist es, wenn um die Verbindungsbereich herum eine Ummantelung mit
einem Kunststoffspritzgießverfahren
ausgebildet wird.
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Die
Aufgabe wird ebenfalls gelöst
durch eine Befestigungsvorrichtung zum Einpressen einer Vorrichtung
zur elektrisch leitenden Verbindung, mit zumindest einem Kontaktelement
und einem damit elektrisch leitend verbundenen Leitungsmittel, wobei das
Leitungsmittel flexibel ist und das Kontaktelement ein elektrisch
leitender Kontaktstecker ist, durch den eine dauerhafte elektrisch
leitende Verbindung im wesentlichen mittels Einpressen in ein zumindest
in einem Leitungsbereich leitend beschichtetes Kontaktloch, insbesondere
einer Leiterplatte, herzustellen ist, insbesondere eine Vorrichtung
nach einem der Ansprüche
1 bis 15, wobei die Vorrichtung zur Verbindung im Verbindungsbereich
und/oder der Ummantelung gehalten und mit einem vorbestimmten Abstand
in das Kontaktloch eingepresst wird, so dass die Diagonale und/oder
das Federelement des Kontaktsteckers den elektrisch leitenden Leitungsbereich
des Kontaktlochs beaufschlagen.
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Im
Einsatz bei Leiterplatten wird beispielsweise zunächst durch
die Reflow-Technik eine Verlötung
der Leiterplatten hergestellt, dabei bleiben die durchkontaktierten
Bohrungen frei von Lot und diese Kontakte können nun in einem letzten Arbeitsschritt mit
der dargestellten Vorrichtung zum Verbinden hergestelt werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele des Gegenstands
der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert sind.
Es zeigen:
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1a eine
Vorrichtung mit einem Leitungsmittel und einem Kontaktstecker,
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1b eine
Vorrichtung mit einer Ummantelung,
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2 eine
Seitenansicht einer Vorrichtung mit Kontaktsteckern an beiden Enden,
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3 eine
perspektivische Darstellung einer Vorrichtung mit mehreren Leitungsmitteln
und Kontaktsteckern,
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4 eine
Aufsicht auf eine Vorrichtung mit einem Schnitt durch eine Ummantelung,
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5 eine
kontaktierte Vorrichtung zum Verbinden zwischen zwei Leiterplatten,
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6 Leiterplatten
mit Kontaktlöcherreihen,
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7 Querschnitte
durch Leitungsmittel,
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8a eine
Befestigungsvorrichtung in Ausgangsposition und
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8b eine
Befestigungsvorrichtung in Einpressposition.
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1a zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur
elektrischen Verbindung mit einem Leitungsmittel 3 und
einem Kontaktstecker 2. Das Leitungsmittel 3 ist
an einem Ende 10 von einer isolierenden Beschichtung 17 befreit
und an einer Verbindungsbereich 7 mit dem Kontaktstecker 2 elektrisch leitend
verbunden. Diese Verbindung ist beispielsweise über eine Verschweißung hergestelt.
Der Kontaktstecker 2 weist einen Bereich mit einer breiteren Diagonale
auf, der als Einsteckende 6 zum Einstecken in ein Kontaktloch 4 dient,
wie beispielsweise in 5 dargestellt. An einer Innenwandung
ist das Kontaktloch 4 mit einem Leitungsbereich 16 versehen,
der mit dem Kontaktstecker 2 in einer leitenden Verbindung
steht. Durch das Einführen
des Kontaktsteckers 2 mit dem Einsteckende 6 wird
somit eine einerseits sichere und dauerhafte und zugleich aufgrund
des biegsamen Verbindungsmittels 3 flexible Verbindung
erreicht. Die Verbindung zwischen Kontaktstecker 2 und
Leitungsmittel 3 ist dabei so stabil ausgeführt, dass
die Einpresskraft zum Einpressen des Kontaktsteckers 2 in
das Kontaktloch 4 sicher mit Hilfe des Kontaktsteckers 2 aufgebracht
werden kann.
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1b zeigt
eine Vorrichtung 1 mit einer Ummantelung 8 um
die Verbindungsbereiche 7 herum. Die Ummantelung 8 ist
quaderförmig
ausgeführt, insbesondere
mit einem Kunststoffspritzgussverfahren eines Thermoplasts, dass
eine gute Stabilität
der Ummantelung 8 gewährleistet.
Die Ummantelung dichtet die Verbindungsbereiche 7 gegen
chemische und physikalische Angriffe der Umwelt ab, so dass dauerhaft
ein sicherer leitender Kontakt gewährleistet ist und zugleich
eine Einpressvorrichtung gegeben ist. Auf diese Weise kann, beispielsweise
mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung 14, wie in 8a,
b gezeigt, auf eine obere Fläche 9 oder
auf Seitenflächen 10 eine
Presskraft ausgeübt
werden, durch die die Vorrichtung 1 zur Verbindung sicher
und ohne Beschädigungsgefahr
für die
Verbindungsbereiche 7 der Kontakstecker 2 in ein
Kontaktloch gepresst werden.
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2 zeigt
eine Seitenansicht einer Vorrichtung 1 mit Kontaktsteckern 2 an
beiden Enden 11, 12 eines Leitungsmittels 3.
Die Kontaktstecker 2 können in
zwei elektrisch zu verbindende Kontaktlöcher 4 eingepresst
werden, wie beispielsweise in 5 gezeigt.
Da das Leitungsmittel 3 flexibel ist, kann das Einpressen
nacheinander und auch versetzt erfolgen. An beiden Enden 11, 12 befinden
sich Ummantelungen 8 um die Verbindungsbereiche 7,
so dass an beiden Enden eine sichere Einpressung erfolgen kann.
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3 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung 1 mit
mehreren, parallen angeordneten und über eine Beschichtung 17 verbundene Leitungsmittel 3.
An den beiden Enden 11, 12 der jeweiligen Leitungsmittel
sind jeweils Kontaktstecker 2 mittels beispielsweise Verschweißen angebracht
und mit einer übergreifenden
Ummantelung 8 gesichert.
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4 zeigt
eine Aufsicht auf eine Vorrichtung 1 mit einem Schnitt
durch eine Ummantelung 8. Die einzelnen Verbindungsbereiche 7 sind
nicht in gegenseitigem Kontakt und durch die Ummantelung zudem gut
isoliert und gehalten.
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5 zeigt
eine kontaktierte Vorrichtung 1 zwischen zwei Leiterplatten 5.
Die Kontaktstecker 2 werden jeweils in ein Kontaktloch 4 gesteckt.
Diese Kontaktlöcher 4 weisen
an Innenwänden
Leitungsbereiche 16 auf, die insbesondere durchgehend ausgebildet
sind, so dass ein sicherer Kontakt zwischen Kontaktstecken 2 und
Kon taktloch 4 gegeben ist. Die Kontaktlöcher weisen zudem Leitungsbänder auf,
die auf den Leiterplatten 5 verlaufen und die mit den Vorrichtungen 1 zur
Verbindung über
die Kontaktlöcher 4 kontaktiert
werden. Wie dargestellt kann ein Leitungsmittel 3 direkt
zwischen zwei Leiterplatten 5 eingerichtet sein oder auch
mehrere Abzweigungen zu weiteren Kontaktlöchern 4 aufweisen.
Die Verbindung zwischen den Leiterplatten 5 kann auch gegenüber einer
senkrechten versetzt ausgebildet sein, da die Vorrichtung zur Verbindung
aufgrund der Flexibilität
der Leitungsmittel 3 eine Vielfältige Anordnung der Kontaktstecker 2 ermöglicht.
Ein Kontaktloch 4 kann neben einer senkrechten Anordnung
in Bezug zur Plattenfläche
auch schräg
angeordnet sein und unproblematisch mit einem Kontaktstecker 2 versehen
sein, wenn beispielsweise aus Platzgründen eine senkrechte Anordnung
nicht möglich
ist.
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6 zeigt
Leiterplatten 5 mit Reihen von Kontaktlöchern 4. Die Kontaktlöcher können parallel in
den beiden Platten angeordnet werden, aber auch schräg zueinander,
da die Leitungsmittel 3 flexibel sind.
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7 zeigt
Querschnitte durch Leitungsmittel 3. Als Leitungsmittel 3 können alle
Arten von Kabeln und Leitungen, insbesondere auch Einzellitzen dienen.
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8a zeigt
eine Befestigungsvorrichtung 14 in Ausgangsposition mit
einem vor der Einpressung gehaltener Vorrichtung 1 zum
Verbinden. Die Kraft der Befestigungsvorrichtung wird im wesentlichen
senkrecht zu der Umgebung des Kontaktlochs 4, in das die
Vorrichtugn eingepresst wird, ausgeübt. Die Einpressunh erfolgt über einen
Abstand 13, so dass die Einpresstiefe an das verbreiterte
Einsteckende des Kontaksteckers derart angepasst ist, dass es in
der Öffnung
sitzt.
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8b zeigt
eine Befestigungsvorrichtung 14 in Einpressposition. Der
Abstand 13 zum Kontaktloch wurde durch einen Abstandshalter
beim Einpressen gewährleistet.
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- 1
- Vorrichtung
zur elektrisch leitenden Verbindung
- 2
- Kontaktstecker
- 3
- Leitungsmittel
- 4
- Kontaktloch
- 5
- Leiterplatte
- 6
- Einsteckende
- 7
- Verbindungsbereich
- 8
- Ummantelung
- 9
- Fläche
- 10
- Fläche
- 11
- Ende
- 12
- Ende
- 13
- Abstand
- 14
- Befestigungsvorrichtung
- 15
- Federelement
- 16
- Leitungsbereich
des Kontaktlochs
- 17
- Beschichtung