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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Montage von Einzelteilen grundlegender elektrisch leitender baulicher Vereinigungen. Bauliche Vereinigungen einer Vielzahl von gegenseitig isolierten Verbindungselementen, besonders ausgebildet für Steckverbinder mit Kupplungsvorrichtung für beispielsweise den Einsatz im industriellen Ethernet der strukturierten Feldverkabelung für die Datenübertragung, sowie Energieversorgung bei dezentralen Anlagen. Die strukturierte Feldverkabelung benötigt dabei ein durchgängiges Installationssystem und unterstützt die Verkabelung in Linientopologie. Der Feldbus verbindet somit eine Vielzahl von Feldgeräten wie Messfühler, Stellglieder, Antriebe und Steuerungsgeräte. Die Datenübertragung und die Energieversorgung der Geräte im Feld erfolgt auf Basis der bekannten Geräteanschlusstechnik, vorzugsweise in Schraub- oder Federkraftanschluss mit rechteckig ausgebildeten Steckverbindern, die eine lösbare Verriegelung aufweisen.
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Steckverbinder dieser Art gibt es, wie aus dem Stand der Technik bekannt, in vielen industriellen Automatisierungseinrichtungen. Diese Steckverbinder sind konform zu den Anforderungen der Automobilproduktion und Fertigungsautomatisierung, Solche Steckverbinder sind für eine lösbare Steckverbindung mit einer Verriegelungseinrichtung ausgestattet. Eine derartige Verriegelungseinrichtung wird benötigt, um ein unbeabsichtigtes Lösen von zwei miteinander steckbaren Steckverbindern zu verhindern.
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Aus der gattungsbildenden
DE 102 36 275 B3 ist eine elektrische Steckverbindung mit einem Verriegelungssystem bekannt. Das Verriegelungssystem ist für eine Steckverbindung eines Steckverbinders, mit einem entsprechenden Gegenstecker und einer Verriegelungseinrichtung ausgestattet, wobei der Steckverbinder aus einem Steckgehäuse und einer Schiebehülse gebildet ist, während innerhalb des Steckgehäuses ein Steckerblock mit elektrischen Kontaktelementen einfügbar ist, bei der auf dem Steckgehäuse angeformte Rastmittel in entsprechende Rastausnehmungen am Gegenstecker eintauchen und mittels der axial verschiebbaren Schiebehülse wieder entriegelbar sind.
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Des weiteren ist aus der
DE 10 2004 046 259 B3 eine weitere Verriegelung für eine Steckverbindung bekannt. Bei der Verriegelung handelt es sich um eine lösbar und rechteckig ausgebildete Steckverbindung. Die das Steckergehäuse umgreifende Hülse ist verschiebbar angeordnet. Durch die Schiebebewegung der Hülse in Längsrichtung zum Kabelanschluss werden die Rastmittel am Steckgehäuse freigegeben, bzw. entriegelt und der Steckverbinder kann vom Gegenstecker abgezogen werden. Zum Verrasten des Steckverbinders mit dem Gegenstecker ist die Schiebehülse etwa 1 mm axial in Richtung des Gegensteckers verschiebbar. Die Verriegelungen der vorgenannten Steckverbinder besitzen den Nachteil, dass die Verriegelungseinrichtung nur zwischen einem Steckverbinder und einem Gegenstecker wirkt. Sind in der Feldverkabelung mehrere Steckverbinder dieser Art nebeneinander oder auf einem Verteiler angeordnet, kann sehr schnell beim Lösen einer Steckverbindung eine Verwechslung mit einer anderen Steckverbindung auftreten, wodurch ein Folgefehler entsteht. Zur Vermeidung der Fehlbedienung eines Steckverbinders unter Last wird vorgeschlagen, eine Vorrichtung vorzugeben, die eine zusätzliche Verriegelung, bzw. Zusatzsicherung ergibt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zusätzliche Verbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, um eine Fehlbedienung eines in einer Linientopologie angeordneten Steckverbinders zu vermeiden, und die es ermöglicht, eine einfache und schnell konfektionierbare Verrastung zwischen mehreren Steckverbindern und mehreren Gegensteckern herzustellen, bzw. die Verrastung einfach und schnell zu lösen.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen und den nachfolgenden Beschreibungen.
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Um ein mit diesen Merkmalen der vorliegenden Erfindung ausgestattete Verriegelungseinrichtung mit einer Zusatzverriegelung, insbesondere für eine Schiebehülse und deren Gegensteckergehäuse, wobei das Gegensteckergehäuse vorteilhafterweise mit Verriegelungsmitteln ausgestattet ist, herzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine bauliche Vereinigung mit einer Vorrichtung zum Verhindern oder Erleichtern des Ein- oder Ausrückens von Steckverbindern, insbesondere an einem rechteckigen Verteiler, zu schaffen, der einerseits mindestens einen lösbaren, rechteckig, vorzugsweise quadratisch ausgebildeten Steckverbinder, vorteilhafterweise zwei Steckverbinder und andererseits einen Anbaurahmen mit mindestens einem darin angeordneten Gegensteckerblock, vorteilhafterweise zwei Gegensteckerblocks, aufnehmen kann.
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Der Verteiler wird aus einem hülsenförmigen Gegensteckergehäuse, einem Gegensteckereinsatz und einer, das Gegensteckergehäuse umgreifenden isolierenden Hülse gebildet.
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Die an dem Verteiler aufsteckbaren Steckverbinder sind mit einer bekannten Schnell-Verriegelung ausgestattet, die mittels eines Schiebevorgangs ver- bzw. entriegelt werden können. Eine derartige Schnellverriegelung ist auch unter dem Begriff “Push-Pull“ bekannt und wird nachstehend weiter verwendet. Hierbei werden Steckgehäuse und Hülsenkörper des Steckverbinders um kurze Wege gegeneinander verschoben, sodass Verriegelungsmittel, gebildet aus Rasthaken und Rastarmen, beim Stecken miteinander verrasten, während beim Ziehen des Steckverbinders durch eine Verschiebung des Hülsenkörpers die Rastarme des Steckgehäuses die Rastmittel des Gegensteckers, bestehend aus Rasthaken, freigeben und somit die Verrastung aufheben. Des weiteren ist der Hülsenkörper mittels Rastmitteln unverlierbar auf dem Steckgehäuse gehalten.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, das Gegensteckergehäuse und die isolierende Hülse des Verteilers, der zwischen den Steckverbindern und den Feldgeräten eingesetzt wird, derart zu gestalten, dass auch der Verteiler mit dem Push-Pull-Verriegelungssystem ausgestattet ist, sodass eine gleiche durchgängige Verriegelungstechnik an den Anschlussstellen (siehe 1) vorliegt. Hierzu wird die gleiche Verriegelungstechnik, wie zuvor bei dem Steckverbinder, beschrieben, beim Verteiler eingesetzt. Analog zu dem Steckgehäuse und dem Hülsenkörper des Steckverbinders werden das Gegensteckergehäuse und die umgreifende isolierende Hülse mit Verriegelungsmitteln ausgestattet. Die isolierende Hülse des Verteilers ist daher als axial verschiebbare Hülse ausgebildet und weist ein Verriegelungssystem zum Anbaurahmen an einem Gehäuse, beispielsweise einer dezentralen Anlage, auf.
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Die äußeren Abmessungen des Verteilers für das Gegensteckergehäuse und der Schiebehülse sind derart ausgebildet, dass ein Gegensteckereinsatz aufgenommen werden kann, der jeweils zwei parallel nebeneinander liegende Anschlüsse für Steckverbinder und denen gegenüber jeweils zwei Anschlüsse für Gegensteckerblocks aufweist. Der Gegensteckereinsatz ist ebenfalls mittels einfacher Rastmittel im Gegensteckergehäuse gehalten ist, wobei Gegensteckereinsatz Steckkontakte und elektrischen Leiter enthalten kann, die prinzipiell beliebig gestaltet sein können. Vorteilhafterweise handelt es sich bei der vorliegenden Ausführung um einen Gegensteckereinsatz für einen Y-Verteiler, andere Ausführungsformen wie X-Verteiler oder ähnliches ist denkbar. Die axial verschiebbare Hülse des Verteilers ist daher zur Verriegelung von vier Verbindungselementen, uzw. für einen doppelten Anschluss von Verbindungselementen, auf beiden Seiten des Verteilers ausgebildet, wozu die Schiebehülse ein Verriegelungssystem aufweist. Das Verrieglungssystem der axial verschiebbaren Hülse enthält dazu zwei verschiedene Verriegelungseinrichtungen. Eine Verriegelungseinrichtung dient der Push-Pull-Verriegelung, die Andere zur zusätzlichen Sicherung für die beiden nebeneinander auf dem Verteiler aufgesteckten Steckverbinder.
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Die Schiebehülse verriegelt dabei einerseits den Verteiler über das Push-Pull-System mit einem Verbindungselement, beispielsweise einem Anbaurahmen der an einem Gerät angeflanscht ist und andererseits mit der zusätzlichen Verriegelungseinrichtung, die über “Push-Pull“ aufgesteckten Steckverbinder. Aufgabe der Verriegelungseinrichtung ist es, dass ein “Ziehen“ bzw. eine Fehlbedienung der Steckverbinder unter Last verhindert wird. Dieses ist wichtig, weil das Steckerverbinder-System der baulichen Vereinigung, bestehend aus den Steckverbindern und dem Verteiler, wobei der Verteiler in der vorteilhaften Ausführungsform ein y-Verteiler sein kann, ein Teil einer Linientopologie für die Stromführung ist. D.h., der Verteiler enthält eine sogenannte Trunk- und Drop-Line.
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Die Trunk-Line führt den über einen Steckverbinder zugeführten Hauptstrom, beispielsweise 16 Ampere, zu dem Zweiten, am Verteiler aufgesteckten Steckverbinder. Dazu wird der Hauptstrom über eine interne Brückung zum zweiten Steckverbinder „durchgeschleift“.
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Die Drop-Line hingegen führt im Y-Verteiler den Versorgungsstrom für die dezentrale Anlage bzw. eines Feldgerätes. Im Not-Aus-Betrieb oder beim Gerätewechsel wird der Strom abgeschaltet und der Y-Verteiler kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verriegelungseinrichtung komplett mit beiden Steckverbindern von Anbaurahmen der dezentralen Anlage bzw. dem entsprechenden Feldgerät entriegelt und abgezogen werden. Ein Versorgungsstrom, beispielsweise 1 Ampere für die Datenkommunikation, wird in der Drop-Line aufrechterhalten. Wenn der Strom, aus verschiedenen Gründen, nicht abgeschaltet werden kann, besteht die Möglichkeit, dass die elektrischen Kontakte zerstört werden. Dieses ist der Fall, wenn eine Steckverbindung eines Steckverbinders unter Last vom Verteiler entriegelt und abgezogen und somit die Trunk-Line unterbrochen wird. Daher wird eine derartige Verriegelungseinrichtung benötigt, die ein unbeabsichtigtes Lösen eines einzelnen Steckverbinders in der Trunk-Line verhindert bzw. vermeidet.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht im Wesentlichen darin, dass die Push-Pull-Steckverbinder mit dem Verteiler im gesicherten Zustand eine formschlüssige Verbindung eingehen. Die formschlüssige Verbindung zwischen den Steckverbindern und dem Verteiler wird durch die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung erreicht. Die Verriegelungseinrichtung besitzt ein Sicherungselement, welches drehbar zwischen den beiden aufsteckbaren Steckverbindern anordbar ist. Die aufgesteckten Steckverbinder sind beabstandet und bilden zwischen sich einen Spalt. Die Breite des Spaltes ist derart ausgelegt, dass dieser den Bügel und das Sicherungselement beim Aufstecken aufnehmen kann. Das Sicherungselement kann dabei zwei rastbare Stellungen einnehmen. In der Stellung I ist das Sicherungselement in der Nut des Bügels eingerastet. Das Sicherungselement steht dabei senkrecht auf dem Bügel und parallel zu den Querseiten der Schiebehülse. In dieser Stellung können die Steckverbinder auf den Verteiler aufgesteckt werden. Wieder lösbar sind die einzelnen Steckverbinder durch Zug an deren Hülsenkörper. Wird das Sicherungselement, nach Aufstecken der Steckverbinder, aber um 90 Grad gedreht, das entspricht der Stellung II des Sicherungselementes, rastet dieses in eine in den Steckgehäusen der Steckverbinder vorgegebene Nut ein und wird durch ein Federelement in dieser Position gehalten. Die Steckverbinder sind somit formschlüssig mit dem Verteiler verbunden. D.h., würde einer der beiden Steckverbinder durch Zug an dessen Hülsenkörper betätigt, würde die Steckverbindung aufgrund des Sicherungselementes der Verriegelungseinrichtung am Verteiler nicht gelöst. Bei der verriegelten Stellung der Steckverbinder, entspricht der Stellung II des Sicherungselementes, wird beim Ziehen an deren Hülsenkörper die Schiebehülse des Verteilers aufgrund der formschlüssigen Verbindung zwischen den Steckverbindern und dem Verteiler mitbewegt bzw. verschoben. Die Verschiebung der Schiebehülse des Verteilers hat die Folge, dass die Verbindung am Anbaurahmen der dezentralen Anlage bzw. dem Feldgerät gelöst wird. Die durch die Verriegelungseinrichtung geschaffene bauliche Vereinigung, bestehend aus einem Verteiler und den Steckverbindern hat somit keinen Kontakt mit der Anlage bzw. Gerät mehr. Die Steckverbinder hingegen verlieren nicht den elektrischen Kontakt mit dem Verteiler, da ihre Bewegung vom Verschiebeweg des Verteilers begrenzt wird. D.h., die Kontakte zwischen dem Verteiler und den Steckverbindern bleiben erhalten, wodurch die Trunk-Linie nicht unterbrochen und eine Zerstörung der elektrischen Kontakte vermieden wird. Die Verriegelungseinrichtung sichert somit die Steckverbinder gegen eine Fehlbedienung. Eine Fehlbedienung ist optisch und physisch erkennbar, weil der Verteiler mit den Steckverbindern von der Anlage oder dem Gerät abgekoppelt wird.
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Zum Lösen der einzelnen Steckverbindungen zwischen einem Steckverbinder und dem Verteiler wird zuvor das Sicherungselement der Verriegelungseinrichtung wieder um 90 Grad gedreht und in Stellung I verrastet und der Hülsenkörper auf dem Steckgehäuse des Steckverbinders in Richtung Kabelanschluss verschoben, wodurch die Rastmittel entriegeln und der Steckverbinder abgezogen werden kann. Der Verteiler ist ebenfalls durch Zug an der Schiebehülse oder durch Zug am Sicherungselement vom Gehäuse angeflanschten Anbaurahmen lösbar. Da der Anbaurahmen für zwei Anschlüsse, d.h. für zwei Schnittstellen konzipiert ist, sind die Betätigungskräfte an der Schiebehülse erhöht. Das über die Brücke mit der Schiebehülse verbundene Sicherungselement ist daher als Ringöse ausgelegt, wodurch eine einfache Entriegelungshilfe geschaffen wird. Vorteilhafterweise ist daher ein Ziehen an der Schiebehülse des Verteilers nicht unbedingt mehr notwendig, sondern es kann griffgünstig, unter beengten Einbauverhältnissen, der Verteiler mit Hilfe der Ringöse entriegelt werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
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1 eine perspektivische Darstellung einer baulichen Vereinigung mit der erfindungsgemäßen Schiebehülse mit zusätzlicher Verriegelungseinrichtung für die Steckverbinder
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In 1 wird in perspektivischer Ansicht eine bauliche Vereinigung 1 für die Geräteanschlusstechnik in der Feldorganisation, bestehend aus zwei Steckverbindern 2, einem Verteiler 8, zwei Gegensteckerblocks 10 und einem Anbaurahmen 9 in einer ersten Ausführung dargestellt. Die beiden rechteckig ausgebildeten Steckverbinder 2 sind zur lösbaren Steckverbindung mit dem Verteiler 8 mit einer Push-Pull-Verriegelung 3 ausgestattet, wobei die auf dem Steckgehäuse 4 angeformten Rastmittel (nicht dargestellt) mit denen am zweiteiligen hülsenförmigen Gegensteckergehäuse 11 korrespondierenden Rastmitteln 13 des Gegensteckerteilgehäuses 11.1 verrasten und die mittels einem das Steckergehäuse 4 umgreifenden, axial in Richtung der Anschlusskabel verschiebbaren Hülsenkörper 5, wieder entriegelbar sind. In einer weiteren Ausführung ist das hülsenförmige Gegensteckergehäuse 11 einteilig ausgeführt (nicht dargestellt).
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Der rechteckig ausgebildete Verteiler 8 ist zur lösbaren Steckverbindung mit dem Anbaurahmen 9 eines nicht dargestellten Feldgerätes mit einer Verriegelungseinrichtung ausgestattet, wobei die auf dem Gegensteckergehäuse 11 angeformten Rastmittel, bestehend aus Rastnasen 14 mit den korrespondierenden Rasthaken 15 des Anbaurahmens 9 verrasten und mittels einer das Gegensteckergehäuse 11 umgreifenden axial verschiebbaren Hülse 16 entriegelbar sind. Der Anbaurahmen 9 dient der Aufnahme und dem Schutz des Gegensteckerblocks 10 und ist idR. an einem Gehäuse einer Anlage oder eines Gerätes angeflanscht.
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Das Gegensteckergehäuse 11 ist derart konzipiert, dass der Aufnahmeraum einen Gegensteckereinsatz 12 aufnehmen kann. Der Gegensteckereinsatz 12 ist zur Aufnahme von vier Verbindungselementen geeignet. Vorteilhafterweise bestehen die vier Verbindungselemente aus zwei Steckverbindern 2 und einem Anbaurahmen 9, der zwei Anschlussöffnungen 29, die zur Aufnahme von zwei Gegensteckerblocks 10 geeignet sind, enthält. Die Steckverbinder 2 sind auf der einen Seite der Öffnungen 30 des Gegensteckergehäuses 11 bzw. 11.1 und der Anbaurahmen 9 auf der gegenüber liegenden Seite in einer weiteren Öffnung angeordnet.
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Der Aufnahmeraum des Gegensteckergehäuses 11 ist geeignet Gegensteckereinsätze 12 auf einfache Art und Weise aufzunehmen. Die Gegensteckereinsätze 12 können aus einem Kontakteinsatz für einen Y- oder X-Verteiler bestehen. Die das hülsenförmige Gegensteckergehäuse 11 umgreifenden axial verschiebbaren Hülse 16 ist rechteckig ausgebildet und mit Griffrillen 31 versehen. An der verschiebbaren Hülse 16 ist ein schmaler Bügel 17 angeordnet, der mittig an den beiden Längsseiten 18 ausgebildet ist.
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Die Schiebehülse 16 weist zwei verschiedene Verriegelungssysteme auf. Ein Verriegelungssystem besteht aus einer Push-Pull-Verriegelung zur Verbindung des Verteilers 8 an Geräte. Das andere Verriegelungssystem besteht aus einer Verriegelungseinrichtung 19 zur zusätzlichen Verbindung des Verteilers 8 an Steckverbindern 2, wobei die Verriegelungseinrichtung 19 aus einem an der Schiebehülse 16 angeordneten Bügel 17, einem Sicherungselement 20, einem Befestigungsstift 21 und einem Federelement 22 gebildet wird. Der u-förmig ausgebildete Bügel 17 ist Träger eines Sicherungselementes 20 und ist mit der Schiebehülse 16 einstückig ausgebildet, wobei die aus den Längsseiten 18 der Schiebehülse 16 mittig hervorgehenden Längsstreben 23, (je Längsseite 18 eine Strebe 23) in Richtung der Anschlusskabel 6 der Steckverbinder 2 weisen und über eine Querstrebe 24, die eine konkave Fläche 25 aufweist, die der Fixierung des Sicherungselementes 20 in der geöffneten Stellung I dient, verbunden sind. Das Sicherungselement 20 ist um einen Befestigungsstift 21, der durch die Bohrung des Sicherungselementes 20 greift und im Bügel 17 befestigt ist, drehbar angeordnet. Als Sicherungselement 20 kommen verschieden Bauformen in Betracht. Beispielsweise kann das Sicherungselement 20 aus einem in etwa liegenden “H“- oder einem stehenden “F“-förmigen Griff oder aus einer halbkreisförmigen Scheibe, deren Mitte eine Grifföffnung oder -Mulde enthält, auch eine Kugel usw. ist denkbar, bestehen. Vorzugsweise wird eine, als Sicherungselement 20, aus Metall oder Kunststoff gebildete Ringöse 26 eingesetzt. Die Ringöse 26 weist eine ballige Fläche 27 auf, die in Stellung I auf der konkaven Fläche 25 der Querstrebe 24 aufliegt und die der Fixierung auf dem Bügel 17 dient. Durch Zug an der Ringöse 26 gegen die Kraft des Federelementes 22 (nicht dargestellt) werden die beiden Flächen 25, 27 entriegelt und die Ringöse 26 kann zur Stellung II gedreht werden. Sind die Steckverbinder 2 auf den Verteiler 8 aufgesteckt, kann die Ringöse 26 mit der balligen Fläche 27 nach der Drehung um 90 Grad in die Nut 28 des Steckgehäuses 4 eingerastet werden.
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Durch das Federelement 22 wird die Ringöse 26 in seiner Position der Stellung II gehalten und sichert somit das Abziehen der Steckverbinder 2 vom Verteiler 8. In der Stellung II verhindert die Ringöse 26 der Verriegelungseinrichtung 19 einerseits das Ausrücken oder Einrücken der Steckverbinder 2 am Verteiler 8 und andererseits erleichtert die Ringöse 26 in der Stellung II und I das Ausrücken des Verteilers 8 vom Anbaurahmen 9. Die Steckverbinder 2 sind, mit der aufgerasteten Push-Pull Verriegelung und der Verriegelungseinrichtung 19 in der Stellung II, somit formschlüssig mit dem Verteiler 8 verbunden. Wenn einer der beiden Steckverbinder 2 gezogen wird, so wird die Schiebehülse 16 des Verteilers 8 mitbewegt. Die Steckverbinder 2 verlieren nicht den elektrischen Kontakt. Eine andere Ausprägung der zuvor beschriebenen zusätzlichen Verriegelungseinrichtung ist denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- bauliche Vereinigung
- 2
- Steckverbinder
- 3
- Push-Pull-Verriegelung
- 4
- Steckgehäuse
- 5
- Hülsenkörper
- 6
- Anschlusskabel
- 7
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- 8
- Verteiler
- 9
- Anbaurahmen
- 10
- Gegensteckerblock
- 11.1
- Gegensteckergehäuse
- 11.2
- Gegensteckerteilgehäuse I
- 12
- Gegensteckerteilgehäuse II
- 13
- Rastmittel
- 14
- Rastarme
- 15
- Rasthaken
- 16
- Schiebehülse
- 17
- Bügel
- 18
- Längsseiten
- 19
- Verriegelungseinrichtung
- 20
- Sicherungselement
- 21
- Befestigungsstift
- 22
- Federelement
- 23
- Längsstrebe
- 24
- Querstrebe
- 25
- konkave Flächen
- 26
- Ringöse
- 27
- ballige Flächen
- 28
- Nut
- 29
- Anschlussöffnungen
- 30
- Öffnungen
- 31
- Griffrillen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10236275 B3 [0003]
- DE 102004046259 B3 [0004]
