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Die
Erfindung betrifft einen Steckverbinder mit einem Isolierstoffgehäuse,
das mindestens eine Kontaktstift-Einstecköffnung an einer
ersten Gehäuseseite für das Einführen
von elektrisch leitfähigen Kontaktstiften und mindestens
eine Leiter-Einstecköffnung an einer zweiten Gehäuseseite
für das Einführen von isolationsfreien Enden elektrischer
Leiter hat, wobei einem Paar von Kontaktstift-Einstecköffnung
und Leiter-Einstecköffnung jeweils ein gemeinsamer Leiter-Anschlussraum
zugeordnet ist, die Leiter-Einstecköffnung in dem Leiter-Anschlussraum mündet
und die Kontaktstift-Einstecköffnung einen Durchgang zum
Leiter-Anschlussraum hat, und mit jeweils einem Federkraftklemmanschluss
in einem zugeordneten Leiter-Anschlussraum mit einem Federelement,
das eine durch Federkraft quer zur Erstreckungsrichtung eines Paares
von Kontaktstift-Einstecköffnung und Leiter-Einstecköffnung
derart verlagerbaren Klemmabschnitt hat, dass bei Einführen
eines isolationsfreien Endes eines elektrischen Leiters in die Leiter-Einstecköffnung
das isolationsfreie Ende in Richtung Kontaktstift-Einstecköffnung
gedrückt wird.
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Derartige
Steckverbinder werden genutzt, um elektrische Leiter schraubenlos
mit Hilfe eines Federkraftklemmanschlusses mit dem Steckverbinder
zu kontaktieren und elektrisch über den Federkraftklemmanschluss
mit einem Kontaktstift zu kontaktieren. Der Kontaktstift kann beispielsweise
in eine Leiterplatte eingelötet sein oder eine Verbindung
zu einem auf den Steckverbinder aufgesetzten Gegensteckverbinder
bereitstellen.
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WO 00/31830 offenbart einen
solchen Steckverbinder in Form einer Leiterplattenanschlussklemme.
Ein elektrischer Leiter wird dabei mit Hilfe einer Kontaktfeder
auf einen in eine Leiterplatte einlötbaren Kontaktstift
gedrückt, so dass ein elektrisch leitender Kontakt zwischen
elektrischem Leiter und Kontaktstift bereitgestellt wird. Die Unterkante
der Leitereinführungsöffnung fluchtet mit der
Oberkante des Kontaktstiftes. Da der Kontaktstift vorgesehen ist,
um vor Einführen des elektrischen Leiters in das Gehäuse
eingebaut zu werden, teilen sich Kontaktstift und elektrische Leiter
einen gemeinsamen Leiteranschlussraum. Ansonsten würde
der elektrische Leiter durch die Federkraft in den Aufnahmeraum
für den Kontaktstift gedrückt werden und diesen
so verschließen, dass nach Einführen eines elektrischen Leiters
kein Kontaktstift nachträglich in den Steckverbinder eingeführt
werden kann.
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DE 10 2007 018 443
A1 offenbart einen gattungsgemäßen Steckverbinder,
bei dem der elektrische Leiter in einem konstruktiv zugelassenen
Verschiebebereich quer zu seiner Leiterachse vorzugsweise parallel
verschiebbar ist. Dabei soll das Blattfederende des Blattfeder-Klemmanschlusses
an derjenigen Seite des elektrischen Leiters anliegen, die dem Kontaktstift
gegenüber liegt. Auf diese Weise drückt die Klemmkraft
der Blattfeder den elektrischen Leiter in Richtung des Kontaktstiftes.
Der Verschiebebereich ist, hierbei oberhalb der Klemmstelle im Bereich
der Leiter-Einführungsöffnung im Isolierstoffgehäuse
vorgesehen und bildet Teil der Leiter-Einführungsöffnung
so, dass im Querschnitt gesehen die Leiter-Einführungsöffnung
mitsamt Verschiebebereich auf der Höhe des Verschiebebereiches
auf einer Symmetrieachse der Leiter-Einführungsöffnung liegt,
die durch die Leiter-Einführungsöffnung oberhalb
des Verschiebebereiches definiert ist. Unterhalb des Verschiebebereichs
gehen Leiter-Anschlussraum und Kontaktstift-Einführungsöffnung
so ineinander über, dass der elektrische Leiter durch Federkraft
in die Kontaktstift-Einstecköffnung gedrückt wird,
wenn kein Kontaktstift in den Steckverbinder eingesetzt ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Steckverbinder zu
schaffen, bei dem die Kontaktstift-Einstecköffnung bei
ungestecktem Kontaktstift von einem eingeklemmten elektrischen Leiter
freigehalten wird und bei dem dennoch eine ausreichende Verschiebung
des elektrischen Leiters entgegen der Federkraft bei Einführung
eines Kontaktstiftes sowie damit verbunden eine sichere elektrische
Kontaktierung des elektrischen Leiters mit dem Kontaktstift erreicht
wird.
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Die
Aufgabe wird durch den Steckverbinder der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, dass die mindestens eine Kontaktstift-Einstecköffnung über eine
Länge in seiner von der ersten Gehäuseseite zur zweiten
Gehäuseseite ausgerichteten Erstreckungsrichtung mindestens
im Bereich oberhalb des Klemmabschnitts in Richtung zweiter Gehäuseseite
und unterhalb des Klemmabschnitts in Richtung erster Gehäuseseite
eine Breite des Durchgangs hat, die geringer als die Breite zwischen
den sich gegenüberliegenden Seitenwänden des Leiter-Anschlussraums angrenzend
an den Übergang zu der Kontaktstift-Einstecköffnung
ist.
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Die
verringerte Breite des Durchgangs der Kontaktstift-Einstecköffnung
zum Leiter-Anschlussraum führt zu einer räumlichen
Trennung von Leiter-Anschlussraum und Kontaktstift-Einstecköffnung und
zur Verhinderung, dass das isolationsfreie Ende eines elektrischen
Leiters durch das Federelement in die Kontaktstift-Einstecköffnung
soweit hineingedrückt wird, dass diese versperrt und ein
Einführen eines Kontaktstiftes in die Kontaktstift-Einstecköffnung
verhindert wird. Der Durchgang der Kontaktstift-Einstecköffnung
zum Leiter-Anschlussraum dient zudem als Verschiebebereich für
den elektrischen Leiter, der teilweise in diesen Durchgang eintauchen
kann, um den elektrischen Leiter nach Einführen eines Kontaktstiftes
entgegen der Federkraft in Richtung Leiter-Anschlussraum zurückzudrücken. Auf
diese Weise wird ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen dem
Kontaktstift und dem isolationsfreien Ende des elektrischen Leiters
gewährleistet. Das isolationsfreie Ende des elektrischen
Leiters wird dabei durch das Federelement gegen den Kontaktstift
gedrückt.
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Wesentlich
für das Freihalten der Kontaktstift-Einstecköffnung
und für die Verschiebung des isolationsfreien Endes des
elektrischen Leiters durch den Kontaktstift in Richtung Leiter-Anschlussraum zur
sicheren Kontaktierung ist, dass der elektrische Leiter im Bereich
der Leiter-Einstecköffnung nicht wie herkömmlich
in der Leiter-Einstecköffnung gegen die Federkraft verschiebbar
ist, sondern in den Durchgang der Kontaktstift-Einstecköffnung
hineintauchen kann. Es wird somit vorgeschlagen, einen Durchgang mit
reduziertem Durchmesser, d. h. reduzierter Durchgangsbreite, in
der Kontaktstift-Einstecköffnung angrenzend an den Übergang
zum Leiter-Anschlussraum im Isolierstoffgehäuse zu schaffen.
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Der
Durchgang sollte vorzugsweise vollständig außerhalb
der Kontur der Leiter-Einstecköffnung liegen, die die Leiter-Einstecköffnung
im Übergang zum Leiter-Anschlussraum aufweist.
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Steckverbinder
haben üblicherweise einen definierten minimal zulässigen
Nennquerschnitt eines elektrischen Leiters sowie einen definierten
maximal zulässigen Nennquerschnitt. Vorteilhaft ist dann,
wenn die Breite des zum Leiter-Anschlussraum führenden
Durchgangs der Kontaktstift-Einsteckrichtung an den für
den Steckverbinder definierten minimal zulässigen Nennquerschnitt
des elektrischen Leiters so angepasst ist, dass das isolationsfreie
Ende unter Belassung eines Freiraums für einen Kontaktstift
mit einem Teil seines Querschnitts in den Durchgang eintaucht, wenn
kein Kontaktstift gesteckt ist. Der Durchgang ist an den Kontaktstift
so angepasst, dass der Kontaktstift mit einem dem Leiter-Anschlussraum
zugewandten Leiter-Kontaktabschnitt in den Durchgang eintaucht und
dabei das isolationsfreie Ende des elektrischen Leiters mit dem
Leiter-Kontaktabschnitt kontaktiert und entgegen der Federkraft
des zugeordneten Federelementes verschiebt.
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Der
Durchgang hat somit mindestens einen Bereich mit einer Durchgangsbreite,
die geringer als der minimal zulässige Nennquerschnitt
des elektrischen Leiters, d. h. der kleinst-zulässige Durchmessers
des isolationsfreien Endes eines elektrischen Leiters ist. Auf diese
Weise wird verhindert, dass das isolationsfreie Ende des elektrischen
Leiters die Kontaktstift-Einstecköffnung versperrt, wenn
kein Kontaktstift eingesteckt ist. Der Kontaktstift seinerseits
ist hingegen so geformt, dass er unter Verschiebung des isolationsfreien
Endes des elektrischen Leiters entgegen der Federkraft in die Kontaktstift-Einstecköffnung
eingesteckt werden kann und dabei das isolationsfreie Ende des elektrischen
Leiters mit seinem Leiter-Kontaktabschnitt kontaktiert.
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Der
Leiter-Kontaktabschnitt des Kontaktstiftes kann beispielsweise eine
Vorwölbung sein, die jedoch in ihrer Breite an die von
dem minimal zulässigen Nennquerschnitt des elektrischen
Leiters abhängige minimale Durchgangsbreite des Durchgangs angepasst
ist, um mindestens teilweise in diesen Durchgang eintauchen zu können.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Kontaktstift-Einstecköffnung
nicht über ihre gesamte Tiefe eine gleich bleibende, gegenüber
der Breite des Leiteranschlussraumes verringerte Breite hat, sondern
wenn der Durchgang der Kontaktstift-Einstecköffnung zum
Leiter-Anschlussraum einen Bereich mit einer sich vom Leiter-Anschlussraum
in Richtung Kontaktstift-Einstecköffnung hin verringernden Durchgangsbreite
hat. Dies ermöglicht es dem isolationsfreien Ende des elektrischen
Leiters relativ weit in den Durchgang der Kontaktstift-Einstecköffnung hinein
zu tauchen, ohne diesen zu versperren. Die Kontaktstift-Einstecköffnung
wird nämlich durch die minimale Durchgangsbreite freigehalten,
die vom Leiter-Anschlussraum aufgrund der sich zur Kontaktstift-Einstecköffnung
hin verjüngenden Kontur entfernt angeordnet ist.
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Beispielsweise
kann der Durchgang angrenzend an den Leiter-Anschlussraum einen
im Querschnitt teilkreisförmig verjüngten Bereich
haben, so dass der Durchgang der Kontaktstift-Einstecköffnung einen
außerhalb des der Symmetrieebene der Leiter-Einstecköffnung
befindlichen Verschieberaum schafft, in den ein Teil eines herkömmlicherweise
im Querschnitt kreisförmigen elektrischen Leiters hineintauchen
kann.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn der Radius des im Querschnitt kreisförmigen
Bereichs des Durchgangs an einen definierten Nennquerschnitt eines elektrischen
Leiters für den Steckverbinder angepasst ist und diesem
vorzugsweise entspricht.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn der Durchgang der mindestens einen Kontaktstift-Einstecköffnung
einen sich von der Kontaktstift-Einstecköffnung in Richtung
Leiter-Anschlussraum hin verjüngenden Bereich hat. Die
Verjüngung kann kontinuierlich (z. B. konisch) oder diskontinuierlich
(z. B. mit einem Absatz) sein. Die Kontur des Kontaktstiftes sollte
dann ebenfalls an die verjüngte Form des Durchgangs so angepasst
werden, dass der Kontaktabschnitt des Kontaktstiftes für
das isolationsfreie Ende des elektrischen Leiters schmaler als der
Kontaktstift im Bereich der Kontaktstift-Einstecköffnung
außerhalb des Durchgangs ist. Damit wird damit beim Einstecken des
Kontaktstiftes eine ausreichende Führung des Kontaktstiftes
erreicht, so dass dieser nur definiert eingesteckt werden kann.
Gleichzeitig wird eine definierte schmale Kontaktfläche
und eine Konzentration der Kontaktkraft auf diese schmale Kontaktfläche
erreicht. Dies hat eine hohe Kontaktsicherheit und einen verringerten
Kontaktwiderstand zur Folge.
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In
einer optionalen Ausführungsform eines doppelpoligen Steckverbinders
sind einer Kontaktstift-Einstecköffnung zwei sich gegenüber
liegende Leiter-Einstecköffnungen zugeordnet, die in einen
jeweiligen Leiter-Anschlussraum münden. Die zugeordnete
Kontaktstift-Einstecköffnung hat zwei sich gegenüber
liegende Durchgänge, die in eine jeweilige Leiter-Einstecköffnung
münden. Damit können zwei elektrische Leiter in
eine jeweilige Leiter-Einstecköffnung eingeführt
und mit einem gemeinsamen Kontaktstift kontaktiert werden. Die Kontaktstift-Einstecköffnung
ist dabei mittig zwischen den beiden sich gegenüber liegenden
Leiter-Anschlussräumen und Leiter-Einstecköffnungen
positioniert.
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Vorteilhaft
ist es, wenn das Isolierstoffgehäuse im Bereich der mindestens
einen Kontaktstift-Einstecköffnung jeweils einen Isolierstoff-Übergriff
zur Lagefixierung des Kopfendes eines in die Kontaktstift-Einstecköffnung
eingeführten Kontaktstiftes hat. Auf diese Weise kann der
Kontaktstift mit Hilfe des Isolierstoff-Übergriffs in der
Kontaktstift-Einstecköffnung geführt und an einer
definierten Position gehalten werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Klemmende des Federelementes im entspannten
Zustand ohne einen in die zugeordnete Leiter-Einstecköffnung
eingeführten elektrischen Leiter nicht in die Kontaktstift-Einstecköffnung
hineinragt. Hierdurch wird die Eintauchtiefe eines elektrischen
Leiters in den Durchgang reduziert und auch verhindert, dass die
Kontaktstift-Einstecköffnung durch das isolationsfreie
Ende des elektrischen Leiters versperrt wird. In diesem Zusammenhang
ist es vorteilhaft, wenn das Klemmende des Federelementes im entspannten Zustand
ohne einen in die zugeordnete Leiter-Einstecköffnung eingeführten
elektrischen Leiter an eine Querwand des Leiter Anschlussraumes
angrenzend an die Kontaktstift-Einstecköffnung anstößt.
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Alle
vorgenannten Ausführungsformen von Steckverbindern können
auch zusätzlich eine Zwischenwand haben, die in den Durchgang
hinein verlagerbar, z. B. durch Verschieben oder Verkippen, und
zur Positionierung zwischen Kontaktstift und isolationsfreiem Ende
des elektrischen Leiters vorgesehen ist. Die Zwischenwand sollte
sich mindestens über den Bereich der Klemmstelle erstrecken,
bei dem sich das isolationsfreie Ende des elektrischen Leiters mit
dem Leiter-Kontaktabschnitt des Kontaktstiftes überlappt.
Vorzugsweise erstreckt sich die Zwischenwand jedoch über
die gesamte Länge des Durchgangs zum Leiter-Anschlussraum
in eine Richtung von erster Gehäuseseite zur zweiten Gehäuseseite.
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Die
Zwischenwand ist insoweit vorteilhaft, als sie ein Eindringen von
Drähten mehrdrähtiger flexibler elektrischer Leiter
in die Kontaktstift-Einstecköffnung sicher verhindert und
den elektrischen Leiter beim Einsteckvorgang in den Leiter-Anschlussraum in
Richtung seiner Leiterachse führt. Durch diese Führung
mit der Zwischenwand wird ein unerwünschtes Abspleißen
einzelner Drähte eines mehrdrähtigen flexiblen
Leiters vermieden.
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Die
Zwischenwand kann in dem Isolierstoffgehäuse z. B. mit
seinem oberen oder unteren Ende in den Durchgang hineinschwenkbar
gelagert sein. Denkbar ist aber auch, dass die Zwischenwand mit Führungen,
die in der Kontaktstift-Einstecköffnung in oder an der
Wandung des Isolierstoffgehäuses vorzugsweise parallel
in Richtung Leiter-Anschlussraum verschiebbar gelagert ist. Denkbar
ist auch, dass die Zwischenwand Anschläge beispielsweise
durch umgefaltete Seitenkanten hat, die mit an den Durchgang angrenzenden
Querwänden des Leiter-Anschlussraumes zusammenwirken und
einen Anschlag zur Begrenzung der Verschiebung der Zwischenwand
in die Kontaktstift-Einstecköffnung hinein bilden. In der weitestgehend
in die Kontaktstift-Einstecköffnung hinein verlagerten
Position liegen die Anschläge dabei an der Querwand an
und verhindern ein weiteres Eintauchen der Zwischenwand in die Kontaktstift-Einstecköffnung.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
mit beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1a) – Seiten-Schnittansicht
einer ersten Ausführungsform eines Steckverbinders;
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1b) – Ausschnittsansicht
des Steckverbinders aus 1a) im
Federklemmbereich;
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1c) – Draufsicht-Schnittansicht
des Steckverbinders aus 1a);
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1d) – Draufsicht-Schnittansicht
des Steckverbinders aus 1a) mit
Zwischenwand;
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1e) – Seiten-Schnittansicht
des Steckverbinders mit Zwischenwand;
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1f)
Draufsicht-Schnittansicht eines modifizierten Steckverbinders aus 1a)
mit gleich bleibender Durchgangsbreite;
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2a) – Seiten-Schnittansicht
des Steckverbinders gemäß 1a) mit
eingestecktem Leiter;
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2b) – Ausschnittsansicht
des Steckverbinders aus 2a);
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2c) – Draufsicht-Schnittansicht
des Steckverbinders aus 2a) mit
eingestecktem Leiter;
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3a) – Seiten-Schnittansicht
des Steckverbinders gemäß 1a) mit
eingestecktem Leiter und Kontaktstift;
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3b) – Ausschnittsansicht
des Steckverbinders aus 3a);
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3c) – Draufsicht-Schnittansicht
des Steckverbinders aus 3a) mit
eingestecktem Leiter und Kontaktstift;
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4a) – Seiten-Schnittansicht
des Steckverbinders aus 1a) mit
eingestecktem Kontaktstift;
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4b) – Ausschnittsansicht
des Steckverbinders aus 4a);
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4c) – Draufsicht-Schnittansicht
des Steckverbinders aus 4a);
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5) – perspektivische
Schnittansicht des Steckverbinders aus 1 bis 4;
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6) – perspektivische
Draufsicht auf den Steckverbinder aus 5)
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7a) – Ausschnittsansicht
auf den Klemmbereich einer zweiter Ausführungsform eines Steckverbinders
mit eingeführtem Kontaktstift;
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7b) – Draufsicht-Schnittansicht
auf den Steckverbinder im Ausschnitt gemäß 7a);
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8a) – Seiten-Schnittansicht
auf die zweite Ausführungsform des Steckverbinders mit
eingestecktem Leiter und Kontaktstift;
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8b) – Aussschnittsansicht
auf den Steckverbinder aus 7a) mit
eingestecktem Leiter und Kontaktstift;
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8c) – Draufsicht-Schnittansicht
auf den Steckverbinder aus 8a);
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9a) – Ausschnittsansicht
auf den Steckverbinder aus 8a) mit
eingeführtem Leiter;
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9b) – Draufsicht-Schnittansicht
auf den Steckverbinder aus 8a) mit
eingestecktem Leiter;
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10) – Ansichten
einer ersten Ausführungsform eines Kontaktstiftes mit Vorwölbung
in der Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht und perspektivischer
Ansicht;
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11) – Ansichten
einer zweiten Ausführungsform eines Kontaktstiftes mit
Vorwölbung in der Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht
und perspektivischer Ansicht;
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12) – Ansichten
einer dritten Ausführungsform eines Kontaktstiftes mit
Vorwölbung in der Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht
und perspektivischer Ansicht;
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13) – Ansichten
einer vierten Ausführungsform eines Kontaktstiftes in der
Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht und perspektivischer
Ansicht;
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14) – Ansichten
einer fünften Ausführungsform eines Kontaktstiftes
mit kegelförmiger Spitze in der Draufsicht, Seitenansicht,
Rückansicht und perspektivischer Ansicht;
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15) – Ansichten
einer sechsten Ausführungsform eines Kontaktstiftes in
der Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht und perspektivischer
Ansicht;
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16) – Ansichten
einer siebten Ausführungsform eines Kontaktstiftes in der
Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht und perspektivischer
Ansicht;
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17) – Ansichten
einer achten Ausführungsform eines Kontaktstiftes in der
Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht und perspektivischer
Ansicht;
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18) – Ansichten
einer neunten Ausführungsform eines Kontaktstiftes in der
Draufsicht, Seitenansicht, Rückansicht und perspektivischer
Ansicht.
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1a)
lässt eine Seiten-Schnittansicht einer ersten Ausführungsform
eines Steckverbinders 1 erkennen, der ein Isolierstoffgehäuse 2 und
ein Federelement 3 hat, das in einem Leiter-Anschlussraum 4 des
Isolierstoffgehäuses 2 angeordnet ist. In den
Leiter-Anschlussraum 4 mündet von einer ersten Gehäuseseite 5 eine
sich in Längsrichtung um eine Mittelachse M erstreckende
Leiter-Einstecköffnung 6. Von der gegenüber
liegenden zweiten Gehäuseseite 7 führt
eine Kontaktstift-Einstecköffnung 8 mit einer
Ausrichtung parallel zur Leiter-Einstecköffnung 6 in
das Isolierstoffgehäuse 2 hinein. Es ist erkennbar,
dass die Erstreckungsrichtung der Leiter-Einstecköffnung 6 und
der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 gegenläufig
zueinander sind.
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Die
Kontaktstift-Einstecköffnung 8 hat einen Durchgang 9 zum
Leiter-Anschlussraum 4 für einen elektrischen
Leiter in einem Bereich oberhalb der Klemmstelle beginnend etwa
ab dem Ende der trichterförmigen Verjüngung der
Leiter-Einstecköffnung 6 bis unterhalb der Klemmstelle
zu einem Endanschlag 10. In diesen Durchgang 9 kann
in elektrischer Leiter mindestens teilweise eintauchen und ein Kontaktstift kann
von der gegenüber liegenden Seite ebenfalls in den Durchgang 9 eintauchen,
um einen elektrischen Kontakt zum isolationsfreien Ende des elektrischen Leiters
herzustellen.
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Am
oberen Ende der Kontaktstift-Einstecköffnung ist ein Isolierstoff-Übergriff 11 zur
Lagefixierung eines freien oberen Endes eines eingeführten Kontaktstiftes
vorgesehen.
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1b)
lässt einen Ausschnitt des Steckverbinders 1 aus 1a)
ebenfalls im Querschnitt erkennen. Es wird deutlich, dass der Durchgang 9 außerhalb
der Kontur der Leiter-Einstecköffnung 6 angrenzend
an den Leiter-Anschlussraum 4 angeordnet ist und einen Übergang
zwischen Kontaktstift-Einstecköffnung 8 und Leiter-Anschlussraum 4 bildet.
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Deutlich
wird außerdem, dass das Klemmende 12 des Federelementes 3 in
der entspannten Endlage des Federelementes 3 ohne eingesteckten
elektrischen Leiter an einer Wand der Leiter-Einstecköffnung 6 anliegt,
ohne in den Durchgang 9 hineinzutauchen. Das freie Ende 12 des
Federelementes 3 ist somit immer vom Durchgang 9 beabstandet.
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Dies
wird aus der 1c) deutlicher, die eine Draufsicht-Schnittansicht
des Steckverbinders aus 1a) und 1b)
zeigt. Erkennbar ist, dass die Leiter-Einstecköffnung 6 wesentlich
breiter ist als die Kontaktstift-Einstecköffnung 8.
Die Breite des Durchgangs 9 nimmt von der Breite B1 der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 zum
Leiter-Anschlussraum 4 bzw. der oberhalb davon angeordneten
Leiter-Einstecköffnung 6 hin zu. Die maximale
Breite des Durchgangs 9 ist dabei geringer als die Breite
B2 des Leiter-Anschlussraumes 4.
Dies führt dazu, dass das freie Klemmende 12 des
Federelementes 3 an der Wand des Leiter-Anschlussraumes 4 bzw.
der darin übergehenden Leiter-Einstecköffnung 6 anstößt.
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1d)
lässt eine Ausführungsform des Steckverbinders
aus 1a) mit einer Zwischenwand Z erkennen. Deutlich
wird, dass die Zwischenwand Z in den Durchgang 9 hinein
verschiebbar ist und an ihren Seitenkanten Anschläge hat,
die mit den an den Durchgang 9 angrenzenden Querwänden
des Leiter-Anschlussraums 4 zur Bildung eines Anschlags
so zusammenwirken, dass die Zwischenwand Z bei Anlage der Anschläge
an der Querwand nicht weiter in die Kontaktstift-Einstecköffnung 8 hineintauchen
kann.
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Zwischenwände
in der dargestellten oder einer anderen, z. B. verschwenkbaren oder
in Führungen der Kontaktstift-Einstecköffnung
verschiebbar gelagerten Ausführungsform können
nicht nur in Verbindung mit der in der 1a) gezeigten
Art eines Steckverbinders eingesetzt werden, sondern sind für alle
denkbaren Ausführungsformen von Steckverbindern mit Durchgang
in der Kontaktstift-Einstecköffnung und verringerter Breite
der Kontaktstift-Einstecköffnung einsetzbar. Mit Hilfe
der Zwischenwand Z wird eine verbesserte Führung der isolationsfreien Enden
elektrischer Leiter vorzugsweise bis in eine Leiterfangtasche im
unteren Ende des Leiter-Anschlussraums 4 erreicht, die
ein unerwünschtes Abspleißen einzelner Drähte
sowie ein Eintauchen einzelner Drähte mehrdrähtiger
flexibler elektrischer Leiter weit in die Kontaktstift-Einstecköffnung
hinein vermieden.
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1e)
lässt eine Seiten-Schnittansicht des Steckverbinders 1 mit
Zwischenwand Z erkennen. Deutlich wird, dass die Zwischenwand Z
in den Durchgang 9 hineintaucht und zwischen isolationsfreiem
Ende 14 des elektrischen Leiters 13 und dem Kontaktstift 15 platziert
ist. Die Zwischenwand Z hat beispielsweise definierte Kontaktbereiche
K1 und K2 zur Kontaktierung
des isolationsfreien Endes 14 des elektrischen Leiters 13 auf
der einen Seite und des Kontaktstiftes 15 auf der anderen
Seite. Die Kontaktbereiche K1 und K2 in Form von Vorwölbungen sorgen
für eine Konzentration der Kontaktkraft des Federelementes 3 auf
die reduzierten Kontaktflächen und damit für eine
Verbesserung der Kontaktsicherheit und des Stromübergangs.
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1f)
lässt eine Draufsicht-Schnittansicht eines modifizierten
Steckverbinders 1 aus 1a) erkennen,
bei dem der Durchgang 9 eine gleich bleibende Durchgangsbreite
B1 hat. Der Durchgang 9 geht dann
mit einer abrupten Breitenänderung in den breiteren Leiter-Anschlussraum 4 über.
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2a)
lässt eine Querschnittsansicht des Steckverbinders 1 aus 1a)
mit einem eingesteckten elektrischen Leiter 13 erkennen,
dessen abisoliertes freies Ende 14 in den Leiter-Anschlussraum 4 hineinragt.
Deutlich wird, dass das freie Klemmende 12 des Federelementes 3 nunmehr
von der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 weg verlagert
ist. Durch die Federkraft des Federelementes 3 in Richtung Kontaktstift-Einstecköffnung 8 wird
das isolationsfreie Ende 14 über seine gesamte
Länge parallel in den Durchgang 9 der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 hineingedrückt.
Aufgrund der Durchgangsbreite des Durchgangs 9, die kleiner
als der minimal zulässige Durchmesser eines elektrischen
Leiters für die spezifische Ausführungsform des
Steckverbinders 1 ist, wird verhindert, dass das isolationsfreie
Ende 14 des elektrischen Leiters 13 weiter in
die Kontaktstift-Einstecköffnung 8 hineintaucht
und diese so versperrt, dass kein Kontaktstift mehr von der zweiten
Gehäuseseite 7 in die Kontaktstift-Einstecköffnung 8 eingeführt
werden kann.
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2b)
lässt eine Ausschnittsansicht des Steckverbinders aus 2a)
erkennen. Hieraus wird noch deutlicher, dass der elektrische Leiter 13 zusammen
mit dem isolationsfreien Ende 14 aus der Kontur der Leiter-Einstecköffnung 6 um
die Mittelachse M der Leiter-Einstecköffnung 6 heraus
in den Durchgang 9 der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 außerhalb
von der Leiter-Einstecköffnung 6 hinein verschoben
ist.
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2c)
lässt diesen Sachverhalt nochmals in der Draufsicht-Schnittansicht
erkennen. Dabei wird deutlich, dass das isolationsfreie Ende 14 des
elektrischen Leiters 13 mit einem Kreissegment in den Durchgang 9 sowie
einen daran angrenzenden Teil der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 hineintaucht,
ohne die Kontaktstift-Einstecköffnung 8 zu versperren. Grund
hierfür ist, dass die maximale Durchgangsbreite des Durchgangs 9 kleiner
als der Durchmesser des isolationsfreien Endes 14 des elektrischen
Leiters 13 ist und damit die Sehne des Kreissegmentes eine
definierte Begrenzung erfährt.
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Wesentlich
ist jedoch, dass die minimale Durchgangsbreite des Durchgangs 9konstruktiv
an den für den Steckverbinder 1 jeweils vorgesehenen minimal
zulässigen Querschnitt eines elektrischen Leiters 13 so
angepasst ist, dass die minimale Durchgangsbreite kleiner als der
minimal zulässige Querschnitt eines elektrischen Leiters
ist. Auf diese Weise wird verhindert, dass der elektrische Leiter 13 vollständig
in die Kontaktstift-Einstecköffnung 8 hineintauchen
und die Kontaktstift-Einstecköffnung 8 versperren
kann.
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3a)
ist eine Querschnittsansicht des Steckverbinders 1 aus 1a)
und 2a) mit dem Unterschied, dass sowohl ein elektrischer
Leiter 13 in eine Leiter-Einstecköffnung 6,
als auch ein Kontaktstift 15 in die Kontaktstift-Einstecköffnung 8 eingeführt
ist. Der Kontaktstift 15 hat im oberen Bereich einen Leiter-Kontaktabschnitt 16 in
Form einer Vorwölbung derart, dass die Vorwölbung
aus dem Durchgang 9 in den Leiter-Anschlussraum 4 geringfügig
hineinragt. Beim Einführen des Kontaktstiftes 15,
nachdem ein elektrischer Leiter 13 wie in 2a)
in den Steckverbinder 1 eingeführt ist, wird das
isolationsfreie Ende 15 des elektrischen Leiters 13 durch
den Kontaktstift 15 und seine Vorwölbung aus dem Durchgang 9 entgegen
der Federkraft des Federelementes 3 in Richtung Leiter-Anschlussraum 4 herausgedrückt.
Auf diese Weise wird die Klemmkraft des Klemmendes 12 des
Federelementes 3 auf das isolationsfreie Ende 14 des
elektrischen Leiters 13 und die im Kraftfluss gesehen gegenüberliegende Vorwölbung
(Leiter-Kontaktabschnitt 16) des Kontaktstiftes 15 konzentriert.
Während der elektrische Leiter 13 in der Leiter-Einstecköffnung 6 und
dem Durchgang 9 frei beweglich und parallel verschiebbar ist,
wird der Kontaktstift 15 an seinem oberen, konisch zulaufenden
Ende mit Hilfe des Isolierstoff-Übergriffs 11 lagefixiert.
Eine weitere Fixier-Vorwölbung 17 im unteren Bereich
liegt an dem Endanschlag 10 an, um den Kontaktstift 15 zu
fixieren und insbesondere ein Verkippen desselben zu verhindern.
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3b)
lässt eine Ausschnittsansicht des Steckverbinders 1 auf 3a)
im Bereich der Klemmstelle erkennen. Deutlich wird, dass das isolationsfreie
Ende 14 des elektrischen Leiters 13 entgegen der
Klemmkraft des Federelementes 3 aus dem Durchgang 9 heraus
in den Leiter-Anschlussraum 4 verlagert ist. Erkennbar
ist auch, dass der das isolationsfreie Ende 14 des elektrischen
Leiters 13 im Bereich der durch die Vorwölbung
(Leiter-Kontaktabschnitt 16) des Kontaktstiftes 15 gebildeten
Klemmstelle nicht am Isolierstoff des Isolierstoffgehäuses 2 anliegt,
so dass die Federkraft durch das isolationsfreie Ende 14 des
elektrischen Leiters 13 auf die Vorwölbung des
Kontaktstiftes 15 konzentriert wird. Mit Hilfe der Vorwölbung
wird eine definierte kleine Kontaktfläche geschaffen, auf
die die Federkraft des Federelementes 3 konzentriert wird.
Auf diese Weise wird ein guter elektrischer Kontakt mit geringstmöglichem
Kontaktwiderstand und größtmöglicher
Stromtragfähigkeit sichergestellt.
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3c)
lässt eine Draufsicht-Schnittansicht des Steckverbinders 1 aus 3a)
mit eingestecktem elektrischen Leiter 13 und Kontaktstift 15 erkennen.
Aus dieser Darstellung wird nochmals deutlicher, wie das isolationsfreie
Ende 14 des elektrischen Leiters 13 durch den
Kontaktstift 15 entgegen der Federkraft des Federelementes 3 in
Richtung Leiter-Anschlussraum 4 gedrückt wird.
Dies hat zur Folge, dass das isolationsfreie Ende 14 des
elektrischen Leiters 13 nur noch mit einem verringertem
Kreissegment in den Durchgang 9 eintaucht, ohne dabei die Wände
des Durchgangs 9 zu berühren. Die Federkraft des
Federelementes 3 wird somit ohne Abfederung durch Isolierstoff
durch das isolationsfreie Ende 14 hindurch auf den Kontaktstift 15 konzentriert.
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4a)
lässt eine Querschnittsansicht des Steckverbinders 1 aus
den 1 bis 3 erkennen.
Im Unterschied zu den vorherigen Darstellungen ist nunmehr nur ein
Kontaktstift 15 in die Kontaktstift-Einstecköffnung
eingeführt. Deutlich wird dabei, dass die Vorwölbung
des. Kontaktstiftes 15 durch den Durchgang 9 hindurch
in den Leiter-Anschlussraum 4 hineinragt. Die sich z. B.
parallel zur Mittelachse M der Leiter-Einstecköffnung 6 erstreckende
Kontaktebene der Vorwölbung grenzt dabei unmittelbar an
die Kontaktebene des freien Klemmendes 12 des Federelementes 3 an,
die diese in der entspannten Lage ohne eingesteckten elektrischen
Leiter 13 einnimmt. Hierdurch wird das Federelement 3 bei
Einführen eines elektrischen Leiters 13 durch
das isolationsfreie Ende 14 des elektrischen Leiters 13 maximal
möglich verlagert. Dies hat eine optimierte Klemmkraft
des Federelementes 3 zur Folge, die das Federelement 3 über
das Klemmende 12 auf den elektrischen Leiter 13 und
die Vorwölbung des Kontaktstiftes 15 ausübt.
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Dieser
Sachverhalt wird anhand der Ausschnittsansicht aus 4b)
und insbesondere aus der Draufsicht-Schnittansicht aus 4c)
deutlicher. Während das freie Klemmende 12 des
Federelementes 3 an der Querwand des Leiter-Anschlussraums 4 anstößt,
ragt die Vorwölbung des Kontaktstiftes 15 unter
Belassung eines geringen Spaltes zum Klemmende 12 in den
Durchgang 9 hinein.
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5 lässt
eine perspektivische Schnittansicht des oben beschriebenen Steckverbinders 1 erkennen.
Dabei ist insbesondere die trichterförmige Ausbildung der
Leiter-Einstecköffnungen 6 erkennbar, die in einen
Leiter-Anschlussraum 4 übergehen. Die trichterförmige
Leiter-Einstecköffnung 6 endet dabei in einer
quadratischen Kontur mit einer der Breite des Leiter-Anschlussraums 4 entsprechender Breite.
Angrenzend hieran verringert sich die Breite zu der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 hin,
wobei angrenzend an die Querwand des Leiter-Anschlussraums 4,
an die das Klemmende 12 des Federelementes 3 anstößt,
ein sich verjüngender Durchgang 9 bereitgestellt
wird.
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Erkennbar
ist weiterhin, dass der Steckverbinder 1 alternierend und
spiegelbildlich zueinander versetzt Leiter-Einstecköffnungen 6 mit
zugeordneten Leiter-Anschlussraum 4 und Federelement 3 hat, um
auf diese Weise auf möglichst geringem Raum eine größtmögliche
Anzahl elektrischer Leiter und zugeordnete Kontaktstifte anschließen
zu können.
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Neben
einer Leiter-Einstecköffnung befindet sich jeweils eine
zum Federelement 3 hin offene Prüföffnung 17,
mit der das Spannungspotential am jeweiligen Federelement 3 gemessen
werden kann.
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6 lässt
eine perspektivische Ansicht des Steckverbinders 1 in der
Draufsicht im Schnitt durch den oberen Teil des Isolierstoffgehäuses 2 erkennen. Dabei
wird noch deutlicher, dass der Durchgang 9 außerhalb
der (z. B. symmetrischen) Kontur des quadratischen Bereichs der
Leiter-Einstecköffnung 6 angeordnet ist, um eine
Verschiebung des elektrischen Leiters über eine axiale
Länge um die Klemmstelle herum teilweise in den Durchgang 9 hinein
zu ermöglichen.
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Erkennbar
ist weiterhin die reduzierte Durchgangsbreite des Durchgangs 9 so,
dass ein Versperren der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 durch
das isolationsfreie Ende 14 eines elektrischen Leiters 13 verhindert
wird.
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7a)
lässt eine Ausschnitts-Ansicht einer zweiten Ausführungsform
eines Steckverbinders 1 erkennen. Auch hier taucht ein
Leiter-Kontaktabschnitt 16 in Form einer Vorwölbung 16 des
Kontaktstiftes 15 in den Durchgang 9 der Leiter-Einstecköffnung 8 hinein.
Die Vorwölbung hat jedoch im Vergleich zum angrenzenden
Mittelstück des Kontaktstiftes 15 eine verringerte
Breite und läuft vorzugsweise konisch zu, wie in der Draufsicht-Schnittansicht
der 7b) dargestellt ist. Im Unterschied zu der oben
beschriebenen Ausführungsform verjüngt sich die
Kontaktstift-Einstecköffnung 8 in Richtung Leiter-Anschlussraum 4 hin
bis zu dem Bereich, in dem der Durchgang 9 sich wieder
verbreitert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel läuft
der sich von der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 zum
Leiter-Anschlussraum 4 hin verjüngende Teil des
Durchgangs 9 konisch zu, während sich der daran
angrenzende Teil des Durchgangs 9 im Schnitt teilkreisförmig
zum Leiter-Anschlussraum 4 hin verbreitert.
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Aus 7b)
ist erkennbar, dass sich die Vorwölbung entsprechend des
konisch zulaufenden Teils des Durchgangs 9 ebenfalls konisch
zulaufend ausgestaltet ist.
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8a)
lässt die zweite Ausführungsform des Steckverbinders 1 in
Querschnitt-Ansicht mit eingeführtem elektrischen Leiter 13 und
Kontaktstift 15 erkennen. Deutlich wird hierbei, dass die
sich zum freien Ende hin verjüngende Vorwölbung
das isolationsfreie Ende 14 des elektrischen Leiters 13 entgegen
der Federkraft des Federelements 3 aus dem Durchgang 9 in
den Leiter-Anschlussraum 4 verlagert. Auf diese Weise wird
der elektrische Leiter 13 parallel um seine Längsachse
aus dem Durchgang 9 in die Leiter-Einstecköffnung 6 hinein
verlagert.
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Der
von der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 in Richtung
Leiter-Anschlussraum 4 laufende konisch verjüngende
Teil des Durchgangs 9 hat den Vorteil, dass die Durchgangsbreite
des Durchgangs 9 weiter verringert werden kann, ohne dass
der Querschnitt des Kontaktstiftes 15 zu stark verringert
werden muss.
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8b)
lässt eine Ausschnittsansicht des Steckverbinders 1 aus 8a)
mit eingestecktem elektrischen Leiter 13 und Kontaktstift 15 erkennen. Hieraus
und aus der Draufsicht-Schnittansicht aus 8c) wird
deutlich, wie das isolationsfreie Ende 14 des elektrischen
Leiters mit Hilfe der konisch zulaufenden Vorwölbung des
Kontaktstiftes 15 mindestens teilweise aus dem Durchgang 9 heraus
entgegen der Federkraft des Federelementes 3 in den Leiter-Anschlussraum 4 hineingedrückt
wird. Die Klemmkraft wird dabei auf das schmale Kontaktende der
konisch zulaufenden Vorwölbung (Leiter-Kontaktabschnitt 16)
konzentriert, was einen verbesserten Stromübergang zur
Folge hat.
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9a)
lässt den Steckverbinder 1 aus 8a)
mit eingestecktem elektrischem Leiter 13 ohne Kontaktstift
erkennen. Deutlich wird, wie der elektrische Leiter 13 über
seine axiale Länge mit einem Segment teilweise in den Durchgang 9 der
Leiter-Einstecköffnung 8 verschoben wird. Die
Verschiebung erfolgt annähernd parallel zu der Leiterachse bzw.
Mittelachse M der Leiter-Einstecköffnung 6 durch
Federkraft des Federelementes 3.
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9b)
lässt dies anhand einer Draufsicht-Schnittansicht besser
erkennen. Dabei wird auch die konisch zulaufende und anschließend
teilkreisförmige Kontur des Durchgangs 9 deutlich.
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Die 10)
bis 18) lassen unterschiedliche Ausführungsformen
von Kontaktstiften 15 in der Draufsicht, Seitenansicht,
Rückseitenansicht und perspektivischen Darstellung erkennen.
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Bei
der in der 10) dargestellten Ausführungsform
hat die den Leiter-Kontaktabschnitt 16 bildende Vorwölbung 16 dieselbe
Breite wie der Kontaktstift 15 selber. Das gleiche gilt
für die Fixier-Vorwölbung 17 im unteren
Bereich.
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Der
Kontaktstift 15 ist im unteren Ende leicht konisch zulaufend,
um in eine Bohrung einer Leiterplatte eingesteckt und dort verlötet
werden zu können.
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Das
obere freie Ende des Kontaktstiftes 15 ist ebenfalls konisch
zulaufend und im oberen Ende abgerundet. Auf diese Weise kann ein
teilweise in die Kontaktstift-Einführungsöffnung 8 hineinragender elektrischer
Leiter 13 aus der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 herausgedrängt
werden.
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11)
lässt die bereits oben in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform
des Steckverbinders 1 beschriebene Ausführungsform
des Kontaktstiftes 15 mit zum freien Kontaktende hin konisch
zulaufender Vorwölbung (Leiter-Kontaktabschnitt 16) erkennen.
Auch die Fixier-Vorwölbung 17 ist entsprechend
konisch zulaufend geformt.
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12)
lässt eine mit der 10) vergleichbare
Ausführungsform des Kontaktstiftes 15 erkennen,
bei der die Fixier-Vorwölbung 17 nicht abgerundet,
sondern rechteckförmig ist. Dies verbessert u. U. ein Verklemmen
des Kontaktstiftes 15 in dem Isolierstoff des Isolierstoffgehäuses 2.
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13)
lässt eine Ausführungsform eines Kontaktstiftes 15 erkennen,
bei der sich ausgehend von dem konisch zulaufenden freien Endes
des Kontaktstiftes 15 die Vorwölbung über
die gesamte Länge des zugeordneten Durchgangs 9 im
Isolierstoffgehäuse entspricht.
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14)
lässt eine zylinderförmige Ausführungsform
eines Kontaktstiftes 15 erkennen, der im oberen Ende kegelförmig
zuläuft. Für diese Ausführungsform müsste
der Durchgang 9 der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 ebenfalls
teilkreisförmig zum Leiter-Anschlussraum 4 hin
verjüngt zulaufen.
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15)
lässt eine ebenfalls zylinderförmige Ausführungsform
eines Kontaktstiftes 15 erkennen, dessen oberes freies
Ende zur Lagefixierung im Schnitt dreieckförmig zuläuft.
Das freie oberste Ende kann abgerundet sein.
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16)
lässt eine der 15) vergleichbare Ausführungsform
eines Kontaktstiftes 15 erkennen, die im Querschnitt jedoch
ovalförmig ist. Auf diese Weise kann die Schmalseite in
den Durchgang 9 der Kontaktstift-Einstecköffnung 8 hineintauchen
und eine Klemmstelle für den angrenzenden elektrischen Leiter 13 bereitstellen.
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17)
lässt eine zur 16) ähnliche
Ausführungsform eines Kontaktstiftes 15 erkennen,
bei der die Schmalkanten jedoch trapezförmig konisch zulaufend
sind.
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18)
lässt eine Ausführungsform eines Kontaktstiftes 15 erkennen,
bei der sich ein zum freien Ende hin dreieckförmig verjüngendes
Ende an einen rechteckförmigen Abschnitt anschließt.
Unterhalb des rechteckförmigen Abschnittes läuft
der Kontaktstift 15 zum Einstecken und Verlöten
in eine Leiterplatte annähernd im Querschnitt quadratisch
aus.
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Die
symmetrischen Ausführungsformen der Kontaktstifte 15 gemäß 14)
bis 18) eignen sich insbesondere für Steckverbinder 1,
bei denen für einen Kontaktstift 15 zwei oder
ggf. mehr Leiter-Anschlussräume 4 vorgesehen sind,
wobei der Kontaktstift 15 mittig zwischen den Leiter-Anschlussräumen 4 positioniert
ist und Leiter-Anschlussräumen 4 als gemeinsamer
Kontaktstift 15 dient.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 00/31830 [0003]
- - DE 102007018443 A1 [0004]