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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Steckverbinder für Kraftfahrzeuge, der sich insbesondere für den Einsatz in Hochstromanwendungen eignet und eine direkte bzw. interne Leitungsabsicherung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Stromschnittstelle mit direkter bzw. interner Leitungsabsicherung.
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Stand der Technik
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Steckverbinder, die sich für den Einsatz in Kraftfahrzeugen eignen, sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbaren z.B. die nachveröffentlichten
DE 10 2016 105 504 A1 und
10 2016 105 497 A1 jeweils Steckverbinder mit einem Gehäuse. Darin ist ein hülsenförmiges Steckkontaktteil mit einer einen Aufnahmeraum zum Einstecken eines Gegensteckkontakts aufweisenden Hülse und einer damit verbundenen Steckkontaktzunge aufgenommen. Die darin gezeigten Steckverbinder sind zwar mehrpolig ausgeführt, jedoch sind grundsätzlich auch einpolige Varianten denkbar.
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Des Weiteren ist in der
DE 10 2015 104 377 A1 ein Steckkontaktteil beschrieben, das sich zum Einsatz in einem vorstehend beschriebenen Steckverbinder eignet. Das Steckkontaktteil hat eine Hülse, die innenseitig einen Aufnahmeraum für einen in einer Einführrichtung einzuführenden Einsteckkontakt bildet. In der Hülse kann eine innenseitig an der Hülse befestigte Kontaktfeder und einen in der Hülse zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung verschieblich führbaren Verriegelungsbolzen, der mit der mindestens einen Kontaktfeder in einem Gleitkontakt steht, aufweisen. Der Verriegelungsbolzen kann abhängig von seiner Position zwischen den beiden Endstellungen die mindestens eine Kontaktfeder in einem unterschiedlichen Maß in Richtung des Aufnahmeraums für den Einsteckkontakt drücken.
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Über solche Steckverbinder mit Steckkontaktteilen und daran angeschlossene elektrische Leitungen können elektrische Lasten des Kraftfahrzeugs mit elektrischem Strom versorgt werden. Üblicherweise sind die Leitungen in Stromverteilern oder Sicherungsboxen des Kraftfahrzeugs durch elektrische Sicherungen, wie etwa Schmelzsicherungen, gegen Überströme und ähnliches abgesichert. Nachteilig daran ist, dass je nach Befestigungsart der Sicherungen in der Sicherungsbox im Auslösefall der Sicherung die gesamte Sicherungsbox getauscht werden muss, weil die Sicherung z.B. durch Durchsetzfügen oder ein anderes Fügeverfahren unlösbar oder zumindest schwer lösbar damit verbunden ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine leichter austauschbare Absicherung einer über einen elektrischen Steckverbinder verbundenen elektrischen Leitung zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Steckverbinder für ein Kraftfahrzeug verfügt über ein aus einem Kunststoffmaterial gefertigten Gehäuse, in dem ein hülsenförmiges, elektrisches Steckkontaktteil aus einem Metallwerkstoff mit einer einen Aufnahmeraum zum Einstecken eines Gegensteckkontakts aufweisenden Hülse und einer damit verbundenen Steckkontaktzunge aufgenommen ist. Der Steckverbinder hat zur Absicherung einer mit dem Steckverbinder verbindbaren elektrischen Leitung auch ein elektrisches Sicherungselement, das in dem Gehäuse aufgenommen ist. Das Sicherungselement, bei dem es sich z.B. um eine Schmelzsicherung, beispielsweise in Form einer Streifensicherung, handeln kann, ist mit einer ersten Sicherungskontaktzunge mit der Steckkontaktzunge des Steckkontaktteils elektrisch verbunden. Des Weiteren ist in dem Gehäuse auch ein Adapterelement aufgenommen, das einerseits mit einer zweiten Sicherungskontaktzunge verbunden ist und andererseits mit einem freien Ende einer mit dem Steckverbinder verbindbaren elektrischen Leitung verbindbar oder im Einbauzustand verbunden ist. Das Adapterelement ist also überbrückend zwischen dem Leitungsende und dem Sicherungselement angeordnet und dazu eingerichtet, über verschiedene Fügeverfahren, wie etwa Durchsetzfügen oder Schweißen, mit dem jeweiligen Kontaktpartner verbunden zu werden.
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Die Erfindung bietet damit den Vorteil, dass die mit einem solchen Steckverbinder versehene Leitung einzeln abgesichert ist, weil das Sicherungselement in den Steckverbinder integriert ist. Wenn das Sicherungselement auslöst, muss nicht mehr, wie eingangs erwähnt, eine komplette Sicherungsbox oder ein Stromverteiler ausgetauscht werden. Vielmehr ist es ausreichend die Leitung und ggf. den Steckverbinder auszutauschen. Damit wird der Wartungsaufwand nach dem Auslösen des Sicherungselements verringert.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Gehäuse zwei in einer Steckrichtung bzw. Längserstreckungsrichtung des Steckverbinders ineinander steckbare Gehäuseteile aufweist, deren Fügebereich durch eine erste Ringdichtung abgedichtet ist, die im Einbauzustand an dem einen Gehäuseteil an einem quer zur Steckrichtung bzw. Längserstreckungsrichtung hervorstehenden Anlagekragen anliegt und von dem anderen Gehäuseteil zumindest teilweise umschlossen ist. Die Gehäuseteile können z.B. über eine Verrastung, bestehend aus Rasthaken oder -nasen und Rastlaschen oder ähnlichem, steckend aneinander befestigt werden. Im Fügebereich können sich die Gehäuseteilwandungen überlappen, also in Querrichtung zur Steckrichtung übereinander liegen, wobei sich die erste Ringdichtung auch in Querrichtung mit den Gehäuseteilen überlappt. Die erste Ringdichtung ist aber durch einen Gehäuseteilfortsatz in Form eines Dichtungshalters gehalten und durch dessen Kunststoffmaterial mechanisch geschützt.
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Das Adapterelement kann plattenförmig ausgeführt sein, z.B. als Blechformteil, das gestanzt und/oder gebogen ist. Es kann beispielsweise einen ersten Kontaktbereich zur Auflage auf der Sicherungskontaktzunge und einen zweiten Kontaktbereich zur Auflage auf einem Längsende der elektrischen Leitung aufweisen. Die Leitung kann hierzu über z.B. eine kompaktierte bzw. plattierte Litze, die direkt mit dem Adapterelement verbunden wird, oder ein aufgecrimptes oder angeschweißtes Kontaktelement verfügen.
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Um die Vibrationsfestigkeit des Steckverbinders zu erhöhen, können zumindest das Sicherungselement und das Adapterelement in einem in dem Gehäuse angeordneten, vorzugsweise mehrschaligen, Innengehäuse aufgenommen sein. Idealerweise weist das Innengehäuse einen Innenkontur auf, die die Anordnung aus Sicherungselement, Adapterelement und Leitung ziemlich passgenau aufnimmt, so dass diese Elemente eng an einer Innenwandung des Innengehäuses anliegen und ggf. sogar davon umschlossen sind. Mit seiner Außenwandung liegt das Innengehäuse wiederum an einer Innenwandung des Gehäuses an, so dass sich insgesamt eine gute Vibrationsfestigkeit ergibt.
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Zur einfachen Montage ist es vorteilhaft, wenn das Innengehäuse ein erstes Schalenelement und ein zweites Schalenelement aufweist, die im Einbauzustand in einer Richtung quer zur Steckrichtung bzw. Längserstreckungsrichtung des Steckverbinders zusammengefügt sind. So können die Schalenelemente einfach um die Anordnung aus Sicherungselement, Adapterelement und Leitung gelegt werden. Zusammengehalten werden die Schalenelemente neben dem Umschließen durch das Gehäuse ggf. auch durch eine Verclipsung zwischen den beiden Schalenelementen.
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Um eine Zugentlastung für die Steckverbindung, wenn eine Zugkraft auf die Leitung wirkt, zu erreichen, kann das Adapterelement mit dem Innengehäuse in einem formschlüssigen Eingriff stehen. So kann eine auf die Leitung wirkende Zugkraft über das Innengehäuse an das Gehäuse übertragen werden, so dass die Zugkraft nicht auf die über das Steckkontaktteil realisierte Steckverbindung wirkt.
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Konstruktiv besonders einfach lässt sich die Zugentlastung realisieren, wenn das Adapterelement eine im Einbauzustand quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Leitung abstehende Eingriffsnase zum in Eingriff bringen mit dem Innengehäuse aufweist. Das Adapterelement ist z.B. ein Sanz-/Biegeteil, an dem die Eingriffsnase einfach mit ausgeformt wird.
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Für die Realisierung der Zugentlastung kann die Eingriffsnase im Einbauzustand in eine quer zu einer Längserstreckungsrichtung der Leitung verlaufende Eingriffsnut des Innengehäuses eingreifen. Diese wird beim Spritzgießen des Innengehäuses aus einem Kunststoffmaterial einfach mit ausgeformt. Beim Anlegen der Schalenelemente des Innengehäuses wird dann die Eingriffsnase in die Eingriffsnut eingeführt, so dass dieses in Längserstreckungsrichtung der Leitung, die parallel zur Steckrichtung bzw. Längserstreckungsrichtung des Steckverbinders ist, fixiert ist. Eine Zugkraft auf die Leitung wird dann an das Innengehäuse und Gehäuse übertragen.
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Zur Längswasserabdichtung des Steckverbinders kann das Gehäuse in Steckrichtung des Steckverbinders an einem dem Steckkontaktteil abgewandten Längsende durch eine zweite Ringdichtung abgedichtet sein, die im Einbauzustand an einem Längsende des Innengehäuses anliegt. Ein Innenring der Ringdichtung liegt im Einbauzustand zusätzlich an der Leitung bzw. einem Leitungsmantel an, so dass eine gute Längswasserabdichtung gegeben ist.
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Idealerweise kann die zweite Ringdichtung durch einen Gehäusedeckel in dem Gehäuse gehalten sein. Dieser wird stirnseitig, nämlich auf einer einem Steckergesicht abgewandten Seite, an das Gehäuse angebracht. Der Gehäusedeckel kann an dem Gehäuse mittels einer Verrastung befestigt werden. Idealerweise umgreift ein Teil des Gehäusedeckels das stirnseitige Ende des Gehäuses, wobei aber auch ein Innenteil des Gehäusedeckels in das Gehäuse eingesteckt wird. Hier überlappen sich die Wandungen des Gehäuses und des Gehäusedeckels miteinander.
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Zur Kontaktierung und/oder Befestigung zwischen den Kontaktpartner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steckkontaktzunge und die erste Sicherungskontaktzunge durch eine Durchsetzfügeverbindung miteinander verbunden werden. Das Durchsetzfügen, das auch als Clinchen oder Toxen bezeichnet wird, ist eine kostengünstige und stabile Befestigungsmöglichkeit für die hier miteinander zu verbindenden Platten.
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Besonders kostengünstig und stabil lassen sich die Kontaktpartner verbinden, wenn die zweite Sicherungskontaktzunge und das Adapterelement durch eine Durchsetzfügeverbindung miteinander verbunden sind. Da die beiden Kontaktpartner blechförmig ausgestaltet sind, lässt sich besonders gut durch Durchsetzfügen miteinander verbinden.
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Damit für das Sicherungselement keine Steckaufnahme oder eine sonstige Schnittstelle innerhalb des Steckverbinders vorgesehen sein muss, ist es vorteilhaft, wenn das Sicherungselement eine Streifensicherung ist. Diese hat blechförmige Sicherungskontaktzungen und eignet sich gut für eine Verbindung mittels Durchsetzfügen.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf eine elektrische Stromschnittstelle für ein Kraftfahrzeug. Die Stromschnittstelle weist einen (wie vorstehend beschriebenen) Steckverbinder auf, der über ein Gehäuse verfügt, in dem ein hülsenförmiges Steckkontaktteil mit einer einen Aufnahmeraum zum Einstecken eines Gegensteckkontakts aufweisenden Hülse und einer damit verbundenen Steckkontaktzunge aufgenommen ist. Ein in dem Gehäuse aufgenommenes elektrisches Sicherungselement, das mit einer ersten Sicherungskontaktzunge mit der Steckkontaktzunge des Steckkontaktteils verbunden ist. Des Weiteren ist in dem Gehäuse ein Adapterelement aufgenommen, das mit einer zweiten Sicherungskontaktzunge des Sicherungselements verbunden ist. Ferner verfügt die Stromschnittstelle eine elektrische Leitung auf, deren freies Ende in das Gehäuse geführt ist und dort mit dem Adapterelement verbunden ist. Beginnend beim Steckergesicht, über das der Gegensteckkontakt in das Steckkontaktteil eingesteckt werden kann, bildet das Steckkontaktteil den Anfang einer Reihe, an das sich das Sicherungselement und das Adapterelement bis hin zur Leitung anschließen.
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Die Stromschnittstelle bietet insbesondere den Vorteil, dass beim Auslösen des Sicherungselements nur die Leitung und zumindest ein Teil des Steckverbinders erneuert werden müssen, jedoch nicht ein gesamter Stromverteiler oder eine gesamte Sicherungsbox.
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Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Stromschnittstelle kann das freie Ende der Leitung mit dem Adapterelement verschweißt sein. Das kann z.B. über Ultraschallschweißen oder Laserschweißen erfolgen. Die Schweißverbindung ist innerhalb des Gehäuses des Steckverbinders angeordnet und dadurch vor Witterung und Beschädigung geschützt. Vorzugsweise ist der Steckverbinder, wie oben erläutert, abgedichtet.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße elektrische Stromschnittstelle mit einem erfindungsgemäßen Steckverbinder in einer perspektivischen Explosionsdarstellung und
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2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Stromschnittstelle.
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine elektrische Stromschnittstelle 1, die sich für eine Steckverbindung in einem Kraftfahrzeug eignet. Hierüber können z.B. elektrische Lasten des Kraftfahrzeugs mit elektrischem Strom versorgt werden. Die Stromschnittstelle 1 weist einen Steckverbinder 2 und eine damit verbundene elektrische Leitung 3 auf.
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Der Steckverbinder 2, der insbesondere auch für hohe elektrische Ströme geeignet ist, weist ein aus einem Kunststoff spritzgegossenes Gehäuse 2.1 auf, das sich aus zwei entlang einer Steckrichtung S, die parallel zu einer Längserstreckungsrichtung des Steckverbinders 2 verläuft, zusammengefügten Gehäuseteilen 2.2 und 2.3 zusammensetzt. Die beiden Gehäuseteile 2.2, 2.3 überlappen sich mit ihren Wandungen in einer Richtung quer zur Steckrichtung S und sind über Rastlaschen des Gehäuseteils 2.3 und Rastnasen des anderen Gehäuseteils 2.2 miteinander verclipst. An einer Fügestelle zwischen diesen beiden Gehäuseteilen 2.2 und 2.3 ist eine erste Ringdichtung 2.4 angeordnet, die das Gehäuse 2.1 gegen Verschmutzung und Nässe abdichtet. Hierzu liegt die erste Ringdichtung 2.4 einerseits an einem Anlagekragen 2.5 an, der an dem Gehäuseteil 2.2 ausgeformt ist und in eine Richtung quer zur Steckrichtung S, also in radialer Richtung, über die Mantelfläche des Gehäuseteils 2.2 übersteht. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Ringdichtung 2.4 an den Anlagekragen 2.5 angespritzt und besteht aus einem Weichkunststoff mit guter Dichtwirkung. Andererseits liegt die erste Ringdichtung 2.4 an einer Fläche an, die sich in einem Übergangsbereich zwischen einem Abschnitt größeren Durchmessers und einem Abschnitt kleineren Durchmessers an dem anderen Gehäuseteil 2.2 ergibt. In dem Abschnitt größeren Durchmessers ist die erste Ringdichtung 2.4 aufgenommen und schlägt quasi an dem Abschnitt kleineren Durchmessers an. Der Außendurchmessers des Abschnitts größeren Durchmesser entspricht in etwa dem Außendurchmesser des Anlagekragens 2.5, so dass eine Stirnringfläche des Gehäuseteils 2.3 an eine Stirnringfläche des Anlagekragens 2.5 anschlägt und die erste Ringdichtung 2.4 dazwischen eingeklemmt ist. Damit die erste Ringdichtung 2.4 innerhalb des Abschnitts größeren Durchmessers aufgenommen werden kann, weist diese einen geringfügig kleineren Außendurchmesser als den Innendurchmesser des Abschnitts größeren Durchmessers auf.
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An einem (in 1 linken) Längsende weist das Gehäuse 2.1 ein (nicht näher bezeichnetes) Steckergesicht auf, über das die Steckverbindung mit einem Gegenstecker bewerkstelligt wird. Am entgegengesetzten Längsende des Gehäuses 2.1 ist dieses durch einen Gehäusedeckel 2.6 abgeschlossen, der eine Durchgangsöffnung zum Hindurchführen der Leitung 3 aufweist und über z.B. Rastlaschen und am Gehäuseteil 2.3 ausgeformte Rastnasen an dem (in 1 rechten) Gehäuseteil 2.3 verclipst werden kann. Auch der Gehäusedeckel 2.6 und der Gehäuseteil 2.3 überlappen sich mit ihren Wandungen in einer Richtung quer zur Steckrichtung S. Der Gehäusedeckel 2.6 hält eine zweite Ringdichtung 2.7 innerhalb des Gehäuseteils 2.3, die der Längswasserabdichtung des Gehäuses 2.1 an dem der Leitung 3 zugewandten, also dem Steckergesicht abgewandten, Längsende dient.
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In dem Gehäuse 2.1 ist ein aus einem Kunststoff spritzgegossenes Innengehäuse 2.8 angeordnet, das sich aus zwei zusammengefügten Schalenelementen 2.9 und 2.10 zusammensetzt. Die Schalenelemente 2.9, 2.10 des Innengehäuses 2.8 sind über eine Verclipsung aneinander befestigbar und liegen mit ihren Mantelflächen an den Innenflächen der Gehäuseteile 2.2, 2.3 des Gehäuses 2.1 an, so dass zwischen ein nur geringes oder gar kein Spiel besteht. Innerhalb des Innengehäuses 2.8 sind ein elektrisches Steckkontaktteil 2.11, ein damit verbundenes elektrisches Sicherungselement 2.12 in Form einer Streifensicherung, ein damit verbundenes plättchenförmiges Adapterelement 2.13 und ein damit verbundenes freies Längsende der Leitung 3 untergebracht.
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Das Steckkontaktteil 2.11 ist hülsenförmig ausgestaltet und weist eine Hülse 2.14 mit einem zum Steckergesicht hin mündenden Aufnahmeraum 2.15 zum Einstecken eines (nicht dargestellten) Gegensteckkontakts auf. An einer dem Steckergesicht abgewandten Seite der Hülse 2.14 verfügt das Steckkontaktteil 2.11 über eine plattenförmige Steckkontaktzunge 2.16, die mit einer plattenförmigen, ersten Sicherungskontaktzunge 2.17 des Sicherungselements 2.12 elektrisch verbunden ist. Auf der anderen Seite ist das Sicherungselement 2.12 mit seiner plattenförmigen, zweiten Sicherungskontaktzunge 2.18 mit einem plättchenförmigen Adapterelement 2.13 elektrisch verbunden. Beide Sicherungskontaktzungen 2.17, 2.18 liegen dabei auf dem jeweiligen Kontaktpartner auf und sind mittels Durchsetzfügen daran befestigt. Das Adapterelement 2.13 ist mit einem abisolierten freien Ende 3.1 der Leitung 3 mittels einer Schweißverbindung, z.B. durch Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder einem ähnlichen Verfahren, verbunden, wozu das freie Ende der Leitung 3 z.B. kompaktiert oder mit einem Kontaktteil versehen ist.
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Aus 1 geht auch hervor, dass das Adapterelement 2.13 gestuft mit zwei Kontaktbereichen für jeden der beiden Kontaktpartner ausgeführt ist. An dem der Leitung 3 zugewandten Ende verfügt das Adapterelement 2.13 über eine damit einstückig ausgeformte Eingriffsnase 2.19, die in einer Richtung quer zur Steckrichtung S absteht und im Eingriff mit dem Innengehäuse 2.8, insbesondere dem (in 1 oberen) Schalenelement 2.9 steht. Hierzu ist an dem Schalenelement 2.9 eine Eingriffsnut 2.20 ausgeformt, in die die Eingriffsnase 2.19 hinein ragt und so einen Hinterschnitt in der Steckrichtung S ausbildet.
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In 2 ist die Stromschnittstelle 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt, aus der hervorgeht, dass die Anordnung bestehend aus Steckkontaktteil 2.11, Sicherungselement 2.12, Adapterelement 2.13 und Ende 3.1 der Leitung 3 anliegend an die Schalenelemente 2.9, 2.10 eingebettet ist. Hierzu weisen die Schalenelement 2.9, 2.10 Innenwandungen bzw. Konturierungen auf, Zudem ist gut erkennbar, dass die Eingriffsnase 2.19 entlang der Steckrichtung S durch den Eingriff in die Eingriffsnut 2.20 an dem Schalenelement 2.9 gehalten ist. Des Weiteren ist zu erkennen, dass die erste Ringdichtung 2.4 von einem als Dichtungshalter 2.21 funktionierenden Gehäusefortsatz des zweiten Gehäuseteils 2.3 umgeben ist und so an der äußeren Mantelfläche des ersten Gehäuseteils 2.2 gehalten wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrische Stromschnittstelle
- 2
- Steckverbinder
- 2.1
- Gehäuse
- 2.2
- Erster Gehäuseteil
- 2.3
- Zweiter Gehäuseteil
- 2.4
- Erste Ringdichtung
- 2.5
- Anlagekragen
- 2.6
- Gehäusedeckel
- 2.7
- Zweite Ringdichtung
- 2.8
- Innengehäuse
- 2.9
- Erstes Schalenelement
- 2.10
- Zweites Schalenelement
- 2.11
- Steckkontaktteil
- 2.12
- Sicherungselement
- 2.13
- Adapterelement
- 2.14
- Hülse
- 2.15
- Aufnahmeraum
- 2.16
- Steckkontaktzunge
- 2.17
- Erste Sicherungskontaktzunge
- 2.18
- Zweite Sicherungskontaktzunge
- 2.19
- Eingriffsnase
- 2.20
- Eingriffsnut
- 2.21
- Dichtungshalter
- 3
- Elektrische Leitung
- 3.1
- Freies Ende (z.B. kompaktiert oder mit Kontaktelement versehen)
- S
- Steckrichtung bzw. Längserstreckungsrichtung des Steckverbinders
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016105504 A1 [0002]
- DE 102016105497 A1 [0002]
- DE 102015104377 A1 [0003]
