DE3040803A1

DE3040803A1 - Steckverbinder fuer lichtwellenleiter

Info

Publication number: DE3040803A1
Application number: DE19803040803
Authority: DE
Inventors: Leslie Morton Los Alamitos Calif. Borsuk; Henry Stone Fullerton Calif. Ciardiello
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1980-10-30
Publication date: 1981-05-14
Also published as: JPS5848083B2; ES8201324A1; US4279467A; GB2062283B; CA1148393A; JPS5675610A; GB2062283A; ES496577A0

Description

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Steckverbinder für Lichtwellenleiter

Steckverbinder der bezeichneten Art werden allgemein für Verbindungsanordnungen verwendet, die in der optischen Nachrichten-Übertragungstechnik zur lösbaren Kopplung der Enden von Licht leitenden Kunststoff- oder Glasfasern dienen.

Einige der bekannten optischen Steckverbinder sind so konstruiert, daß die Lichtleitfasern bzw. ihre Anschlußhülsen, in denen die Enden der Lichtleitfasern festgelegt sind, bereits nach dem Stecken der Verbinderhälften darin ohne weiteren Betätigungsvorgang eine axial fluchtende Lage einnehmen. Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von mit hoher Präzision hergestellten Führungshülsen, in die auf ihren zwei gegenüber liegenden Enden je eine der wie Steckerstifte wirkenden Anschlußhülsen eingedrückt werden. Der Paßsitz dieser Anschlußhülsen erfordert aber relativ hohe Einsteckkräfte beim Verbinden der Steckerhälften, insbesondere von vielpoligen Steckverbindern.

Um die Lichtwellenleiter axial aufeinander ausrichten zu können, sind in anderen bekannten Steckverbindern V-förmige Nuten enthalten, in welche die Lichtwellenleiter, ohne Gegendruck überwinden zu müssen, eingesteckt und danach mittels eines geeigneten Federelernentes in der Nut angedrückt werden. Verschiedene Ausführungsbeispiele von solchen Steckverbindern, die noch eine zusätzliche Betätigung erfordern, sind in den US-Patentschriften 4 030 809 und 4 142 777 beschrieben.

Ein Steckverbinder für Lichtwellenleiter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bereits aus der US-PS 3 885 859 bekannt. Auch bei dieser Ausführung vollzieht

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sich die Verbindungsherstellung bzw. Kopplung der Lichtwellenleiter in zwei Betatigungsschritten. Nämlich dem Zusammenstecken der Verbinderhälften und dem anschließenden Vorschieben der Betätigungshülse, die ihrerseits das Federelement gegen die Faserenden andrückt. Bei diesem Andrücken wird auf die Faserenden aber auch eine Kraft ausgeübt, welche die Lichtwellenleiter zu separieren versucht, wodurch zwischen den ursprünglich stumpf aneinander liegenden Stirnflächen der Faserenden ein tibertragungsverluste verursachender Luftspalt entsteht.

Der Efindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechenden Steckverbinder so zu verbessern, daß die beim Stecken der Verbinderhälften in der Aufnahme andrucklos zusammenge-5 führten Lichtwellenleiter nach beendetem Steckvorgang selbsttätig in einer ihre Stirnflächen in gegenseitiger Berührung haltenden Lage angedrückt sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen konstruktiven Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 sind den UnteranSprüchen zu entnehmen .

Die gefundene Lösung bietet verschiedene Vorteile. Einerseits benötigen die Kupplungshälften zur Verbindungsherstellung des optischen Steckverbinders nur einen relativ geringen Kraftaufwand, andererseits wird doch sichergestellt, daß sich zwischen den Stirnflächen der Lichtwellenleiter kein Spalt mehr bilden kann. Hierdurch wird eine verbesserte Funktionsweise des Steckverbinders er-

zielt. Ein zweiter Betätigungsvorgang ist nicht mehr erforderlich. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung des Steckverbinders wird die funktionsgerechte

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Kopplung seiner Anschlußhülsen durch die selbsttätig erfolgende Verriegelung von Stecker- und Buchsenteil sichergestellt. Bei Bedarf ist die Verriegelung jedoch mühelos aufhebbar, wobei sich der Andruck löst, bevor die Anschlußhülse des Steckerteiles aus der Aufnahme gleitet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anahand von Zeichnungen wie folgt näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 die vollständig miteinander verbundenen Hälften des Steckverbinders mit in der Auf

nahme angedrückten Anschlußhülsen der Lichtwellenleiter, teilweise längsgeschnitten;

Fig. 2 das Buchsenteil des Steckverbinders der Fig.1 mit unbetätigtem Federelement, teilweise längsgeschnitten;

Fig. 3 die Zentrierhülse des Buchsenteils in perspektivischer Ansicht;

Fig. 4 die Zentrierhülse der Fig. 3 in Rückansicht;

Fig. 5 das Buchsenteil des Steckverbinders gemäß Schnittlinie 5-5 der Fig. 2.

In Fig. 1 ist der Steckverbinder allgemein mit 10 bezeichnet. Er besteht aus einem Steckerteil 12 und einem Buchsenteil 14. Letzteres weist ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 16 auf, das eine sich in axialer Richtung erstreckende Bohrung 18 enthält. Eine Bohrungserweiterung bildet eine zylinderische Ausnehmung 20 an der Stirnseite 22 des Buchsenteiles 14. In der Bohrung

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ist eine Zentrierhülse 24 angeordnet, die sich nach vorn bis in die Ausnehmung 20 hinein erstreckt und darin einen ringförmigen Zwischenraum 21 begrenzt. Die Zentrierhülse 24 enthält einen mit 26 bezeichneten Durchgang. Der obere Teil 28 des Durchganges 26 weist einen rechteckigen Querschnitt auf, während das untere Bodenteil 30 mit zwei einen Winkel einschließenden Seitenwänden 32, 34 versehen ist, die eine im Querschnitt V-förmige Nut bilden (Fig. 4).

Hinter der Zentrierhülse 24 ist eine Haltehülse 38 angeordnet, die eine verschiebbar montierte Lichtwellenleiter-Anschlußhülse 36 enthält. Außerdem steckt im rückwärtigen Teil der Haltehülse 38 eine mit schräger Innenwand versehene Konushülse 40, die einen nach innen gerichteten Flansch aufweist. Zwischen diesem Flansch 42 und einem sich nach außen erstreckenden Flansch 44 am rückwärtigen Ende der Anschlußhülse 36 ist eine Druckfeder 45 eingespannt, welche die Anschlußhülse 36 nach vorn in die Zentrierhülse 24 schiebt. Das Innere der Konushülse 40 dient als Anschlußkammer 46 für das einen Lichtwellenleiter 48 enthaltende Lichtleitkabel 50, das dem Gehäuse 16 des Buchsenteiles 24 von hinten zugeführt wird.

Die zugfesten Elemente 52 des Lichtleitkabels 50 sind zwischen der Konushülsen-Innenfläche und der Außenfläche eines Klemmringes 54 festgelegt. Dieser ist rückwärtig mit einem nach außen gerichteten Flansch 58 versehen, zwischen dem und dem hinteren Haltehülsenende ein elastomerer O-Ring 56 angeordnet ist. Auf dem rückwärtigen Ende des Gehäuses 26 sitzt eine Schraubkappe 60, mittels derer eine als Knickschutz wirkende Schraubenfeder 63 und eine das Lichtleitkabel 50 umfassende Dichtungsscheibe 62 befestigt sind. Beim Drehen der Schraubkappe 60 werden der O-Ring 56 zusammengedrückt, die zugfesten Elemente 52

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des Lichleitkabels 50 zwischen Klemmring 54 und Konushülse 40 festgelegt und die Dichtungsscheibe 62 um den Lichleitkabelmantel angepreßt. Die Anschlußkammer 46 erlaubt seitliche Ausbiegungen des Lichtwellenleiters 48, wenn Stecker- und Buchsenteil 12, 14 in Eingriff stehen und zwei Anschlußhülsen in der Zentrierhülse 24 aneinander stoßen.

Wie am besten die Fig. 3 zeigt, ist die Zentrierhülse des Buchsenteiles 14 mit einem im Durchmesser größeren, zylindrischen, rückwärtigen Hülsenteil 64 und einem im Durchmesser kleineren Vorderteil 66 versehen, wobei der Übergang zwischen beiden Teilen aus einer schrägen Schulter 68 besteht. Unmittelbar vor dieser Schulter 68 ist eine sich in axialer Richtung erstreckende, rechteckige öffnung 70 in die Wandung des Vorderteiles 66 der Zentrierhülse 24 eingeschnitten. Die rückwärtige Begrenzung dieser öffnung besteht aus einem schrägen Wandungsteil, das eine Nockenfläche 72 darstellt. Das vordere Ende der Zentrierhülse 24 weist einen nach innen gerichteten Flansch 74 auf, welcher eine zentrale öffnung 76 enthält, die so bemessen ist, daß sie die Anschlußhülse 78 des Steckerteiles 12 verschiebbar aufnimmt, wenn dieser mit dem Buchsenteil 14 verbunden ist.

Die Zentrierhülse 24 ist mit einer Blattfeder 80 ausgerüstet. Letztere besteht aus einem Mittelabschnitt 82, einem vorderen Federarm 84 und einem hinteren Federarm Der Mittelabschnitt 82 ist schwalbenschwanzförmig gebogen, wodurch er einen geraden Steg 88 und zwei nach innen zueinander gebogene Schenkel 90, 92 aufweist, von denen ein Schenkelende mit dem vorderen und das andere Schenkelende mit dem hinteren Federarm 84, 86 verbunden ist, die beide in die V-förmige Nut des Bodenteiles 30 der Zentrier-

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hülse 24 ragen und jeweils in U-förmig gebogene Enden 94, 96 ausmünden. Das Ende 96 des hinteren Federarmes 86 ist oberhalb der Anschlußhülse 36 positioniert. Bei getrenntem Steckverbinder 10 befinden sich die Federenden 94, 96 im entspannten Zustand und auch das Ende 94 des vorderen Federarmes 84 nimmt eine Lage ein, in der es die beim Einsetzen des Steckerteiles 12 eindringende Anschlußhülse 78 nicht berührt, wodurch letztere beim Stecken beider Verbinderhälften ohne Kraftaufwand in die Zentrierhülse einsetzbar ist.

Es sei bemerkt, daß die öffnung 70 der Zentrierhülse 24 mittig zum Boden 98 der Ausnehmung 20 im Buchsenteil-Gehäuse 16 angeordnet ist und der eine Schenkel 90 des Blattfeder-Mittelabschnittes 82 deshalb in den eingangs erwähnten Zwischenraum 21 ragt, während sein anderer Schenkel 92 mit der Nockenfläche 72 in Eingriff steht. Durch diese Anordnung ist es möglich, daß der Mittelabschnitt beim Einsetzen des Steckerteiles 12 mit diesem ebenfalls in Eingriff kommt auf eine Weise, die später noch genauer beschrieben wird.

Das Steckerteil 12 weist ebenfalls ein zylindrisches Gehäuse 100 auf, welches eine Haltehülse 102 mit darin verschieblich gelagerter Anschlußhülse 78 enthält, die denen des Buchsenteiles 14 gleichen. Und wie beim Buchsenteil, ist auch im rückwärtigen Bereich des Steckerteil-Gehäuses 100 zur Kabelabfangung eine Konushülse 104, ein Klemmring 106, ein 0-Ring 108, eine Dichtungsscheibe 110, eine Schraubenfeder 111 und eine Schraubkappe 112 vorgesehen. Durch das rückwärtige Ende ist dem Steckerteil 12 ein Lichtleitkabel 14 zugeführt, dessen Lichtwellenleiter mit der Anschlußhülse 78 verbunden ist. Eine Druckfeder sorgt wieder dafür, daß die Anschlußhülse 78 in vorgeschobener Lage gehalten wird.

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Das Gehäuse 100 des Steckerteiles 12 ist vorn mit einem Kragen 120 versehen, dessen Abmessungen so ausgelegt sind, daß er in die komplementäre Ausnehmung 20 des Buchsenteiles 14 einsteckbar ist und darin den vorstehenden Teil des Mittelabschnitts 82 der Blattfeder 80 übergreift.

Innerhalb des Kragens 120 vom Steckerteil-Gehäuse 100 ist eine Betätigungshülse 122 befestigt. Diese ist so bemessen, daß sie über das Vorderteil 6 6 der Zentrierhülse 24 schiebbar ist. Das vordere Ende der Betätigungshülse 122 weist eine abgeschrägte Kante auf, die eine Nockenfläche 124 bildet, welche bei gesteckten Verbinderhälften mit dem vorderen Schenkel 90 des Blattfeder-Mittelabschnittes 82 in Eingriff steht.

in einer in die Mantelfläche des Steckerteil-Gehäuses 100 eingelassenen, ringförmigen Nut 128, liegt ein in axialer Richtung geschlitzter Verriegelungsring 126. Dieser weist in Längsrichtung gesehen an seiner Außenseite drei mit Abstand hintereinander angeordnete ringförmige Rippen 130, 132, 134 auf, deren nach vorn gerichtete Seiten jeweils abgeschrägt sind. Am vorderen Ende des Buchsenteil-Gehäuses 16 ist ein niedriger, nach innen gerichteter Flansch 136 vorgesehen, der vorn ebenfalls mit einer nach innen gerichteten Schrägkante 138 versehen ist. Auf dem Gehäuse 100 des Steckerteiles 12 sitzt schließlich noch eine axialverschiebliche Entriegelungshülse 140, die auch einen niedrigen, nach innen gerichteten Flansch 142 aufweist, der jedoch mit einer rückwärtigen Schrägkante 144 versehen ist.

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Wie die Fig. 2 zeigt, bringt die Druckfeder 45 im Buchsenteil bei getrenntem Steckverbinder den Flansch 44 der Anschlußhülse 36 in der Haltehülse 38 an einer rückwärtigen Schulter 150 zur Anlage. Hierdurch erhält das stirnseitige Verbindungsende 152 der Anschlußhülse 36 eine Lage, die sich vor der späteren, mittels der Linie C angedeuteten Kopplungsebene beider stumpf zusammenstoßenden Anschlußhülsen 36, 78 befindet. Weil die Anschlußhülse 78 im Steckerteil 12 ebenfalls mit der zuvor beschriebenen Wirkung von ihrer Druckfeder 118 in vorgeschobener Position gehalten wird, berühren sich die stirnseitigen Enden der Anschlußhülsen 36, 78 beim Stecken der Verbinderhälften, bevor letztere ihre Endlage einnehmen. Nach beendetem Steckvorgang stehen die jeweils zurückgedrängten Anschlußhülsen 36, 78 unter der Wirkung ihrer Druckfedern 45, 118, welche eine gegenseitige Anlage der Anschlußhülsenenden im Bereich der Kopplungsebene (Linie C) gewährleisten.

Die Funktionsweise der Betätigungsanordnung des Steckverbinder 10 werden nun näner beschrieben. Beim Verbinden von Stecker- und Buchsenteil 12, 14 dringt der Kragen 120 des Steckerteil-Gehäuses 100 in die Ausnehmung 20 des Buchsenteil-Gehäuses 16 ein, während sich dabei gleichzeitig die Anschlußhülse 78 des Steckerteiles 12 ohne Widerstand in die V-förmige Nut der Zentrierhülss 24 schiebt. Die Schrägkante der vorderen Rippe 130 des Verriegelungsringes 126 kommt hierbei mit der vorderen Schrägkante 138 des Buchsenteil-Gehäuses 16 in Eingriff, wodurch er zusammengedrückt wird und deshalb unter dem Flansch 136 hindurchgleitet. Danach dehnt er sich wieder aus, weil der Flansch 136 zwischen die beiden Rippen 130 und 132 eindringt und hierdurch Stecker- und Buchsenteil 12, 14 verriegelt.

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Während dieses Verbindungsvorganges schiebt sich die Betätigungshülse 122 über das Vorderteil 6 6 der Zentrierhülse 24, wobei deren vordere Nockenfläche 124 mit dem vorderen Schenkel 90 des Mittelaschnittes 82 der Blattfeder 80 in Eingriff gelangt. Wenn die Verbinderhälften vollständig gesteckt sind, wird der Mittelabschnitt 82 in axialer Richtung zwischen den Nockenflächen 72, 124 von Zentrier- und Betätigungshülse 24, 122 zusammengedrückt, wobei der vordere Federschenkel 90 nach hinten schwenkt und hierbei seinen Federarm 84 mitnimmt, während der hintere Federschenkel 92 nach vorn schwenkt und hierbei seinen Federarm 86 ebenfalls mitbewegt. Bei diesem gleichzeitig erfolgenden Abschwenken der beiden Federarme 84, 86 werden auch beide Anschlußhülsen 36, 78 in die V-förmige Nut des Bodenteiles 30 der Zentrierhülse 24 gedrückt, wobei zugleich eine Druckkraftkomponente wirksam wird, die beide Anschlußhülsen 36, 78 gegeneinander drängt.

Aufgrund einer neuen Formgebung der Blattfeder 80 und Betätigungshülse 122, kann sich zwischen den stirnseitigen Verbindungsenden 152 der die Lichtwellenleiter 46, 116 enthaltenden Anschlußhülsen 36, 78 kein Luftspalt mehr bilden, wodurch die bei der Lichtübertragung sonst entstehenden Verluste vermieden werden. Weiterhin sei erwähnt, daß die Betätigung der Blattfeder 80 und das axiale Ausrichten der Anschlußhülsen 36, 78 beim Verbinden von Stecker- und Buchsenteil 12, 14 selbsttätig geschieht. Für das Ausrichten der Lichtwellenleiter ist daher keine zweite Betätigungsmaßnahme mehr notwendig.

Zum Trennen des Steckverbinders 10 wird die Entriegelungshülse 140 zurückgezogen, wobei ihre rückwärtige Schrägkante 144 an der entsprechenden Schräge der hinteren Rippe 134 des Verriegelungsringes 126 aufläuft und ihn

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in der Nut 128 zusammendrückt. Dadurch verliert der Flansch 136 des Buchsenteil-Gehäuses 16 seinen Eingriff mit der vorderen Rippe 130, die unter dem Flansch 136 weggleitet. Durch weiteres Zurückziehen der Entriegelungshülse 140 entfernt sich die Betätigungshülse 122 vom Federschenkel 90, daher kann die Blattfeder in ihre entspannte Lage zurückkehren und hierbei die zuvor angedrückten Anschlußhülsen 36, 78 freigeben, wodurch das Trennen der Verbinderhälften leichter vonstatten geht.

8 Ansprüche
2 Zeichnungen

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Claims

3Q4Q803 Deutsche ITT Industries GmbH Freiburg L.M.Borsuk-C.R.Ciardiello-H.S.HeathjJr. 12-1-1 Patentansprüche

1.., Steckverbinder für Lichtwellenleiter, bestehend aus zwei axial zusammensteckbaren Verbinderteilen, mit einer in einem Verbinderteil vorgesehenen V-förmigen Nut zur Aufnahme der beiden optischen Faserenden und einem, mittels einer Hülse des anderen Verbinderteiles betätigbaren Federelementes, mit dem die Faserenden in der Nut andrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungshülse (122) das Federelement (80) beim Stecken der Verbinderteile (12, 14) selbsttätig spannt, wobei die Anschlußhülsen (36, 78) tragenden Faserenden der Lichtwellenleiter (48, 116) während des Eindrückens in die V-förmige Nut (30) vom Federelement (80) zugleich mit einer gegeneinander wirkenden Druckkraftkomponente beaufschlagt sind.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement aus einer Blattfeder (80) mit schwalbenschwanzartig geformtem Mittelabschnitt (82) besteht, dessen beide zueinander gerichtete Schenkel (90, 92) diametral zurückgebogene, die Andruckelemente der Anschlußhülsen (36, 78) darstellende Federarme (84, 86) aufweisen.

27.10.1980
Ka/V

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3. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfeder (80) beim Verbinden der beiden Steckerhälften zwischen zwei, an den Schenkeln (90, 92) des Mittelabschnitts (82) angreifenden Nockenflächen (72, 124) einspannbar ist, von denen eine im Steckerteil (12) und die andere im Buchsenteil (14) angeordnet ist.

4. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn ζ ei chne t, daß die Blattfeder (80) innerhalb einer im Gehäuse (16) des Buchsenteiles (14) sitzenden Zentrierhülse (24) steckt, die gegenüber ihrem rückwärtigen Hülsenteil (64) ein im Durchmesser kleineres Vorderteil (66) aufweist, dessen Wandung eine den Mittelabschnitt (82) der Blattfeder (80) aufnehmende Öffnung (70) enthält.

5. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Nockenfläche (72) aus der nahe dem hinteren Hülsenteil (64) angeordneten Seite der rechteckigen Öffnung (70) und die andere Nockenfläche (124) aus dem vorderen Ende der im Gehäuse (100) des Steckerteiles (12) sitzenden Betätigungshülse (122) besteht.

6. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei zusammengesetzten Verbinderhälften, die im Bodenteil (30) die V-förmige Nut enthaltende Zentrierhülse (24) mit ihrem Vorderteil (66) in der Betätigungshülse (122) und der die Betätigungshülse enthaltende Kragen (120) des Steckerteil-Gehäuses (100) in einer Ausnehmung (20) des Buchsenteil-Gehäuses (16) steckt.

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7. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Stecken der Verbinderhälften erzeugte Spannkraft der Blattfeder (80) von einem die Gehäuse (16, 100) zusammenhaltenden Verriegelungsring (126) aufrechterhalten wird und daß die Gehäusearretierung mittels einer Entriegelungshülse (140) lösbar ist.

8. Steckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsring (126) in Längsrichtung geschlitzt und mit drei umlaufenden Rippen (130, 132, 134) versehen ist, die abgeschrägte Vorderseiten aufweisen, von denen die der ersten Rippe (130) zur Verriegelung der Verbinderteile (12, 14), mit der stirnseitigen Schrägkante (138) eines nach innen gerichteten Flansches (136) des Buchsenteil-Gehäuses (16) und die schräge Vorderseite der hinteren Rippe (134) zur Entriegelung der Verbinderteile (12, 14), mit der rückwärtigen Schrägkante (144) eines nach innen gerichteten Flansches (142) der Entriegelungshülse (140) in Eingriff bringbar ist.

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