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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das elektrische Steckverbinden zweier Kontaktpartner. Insbesondere betrifft die Erfindung ein elektrisches Kontaktteil, eine damit ausgestattete Steckverbindung zwischen zwei Kontaktpartnern und ein Herstellungsverfahren für ein solches Kontaktteil.
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Stand der Technik
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Elektrische Kontaktpartner, wie etwa ein Steckkontakt eines Relais, einer Sicherung oder ähnliches, können lösbar über z.B. eine Steckverbindung miteinander elektrisch verbunden werden. Häufig wird eine solche Steckverbindung über einen sogenannten Gabelkontakt hergestellt, bei dem zwei Kontaktschenkel aufeinander zu gespannt sind und zwischen sich eine Steckaufnahme für den Steckkontakt ausbilden. Da der in der Steckaufnahme eingesteckte Steckkontakt dabei zumindest in einer Richtung senkrecht zu der Spannrichtung der Kontaktschenkel einen Freiheitsgrad hat, muss dieser häufig durch Hilfsmittel, wie beispielsweise eine Kunststoffführung oder ähnliches, in der Steckaufnahme gehalten werden. Ohne ein solches Hilfsmittel könnte sich der Steckkontakt lockern und/oder verlagern, wodurch zumindest ein erhöhter Übergangswiderstand entstehen kann.
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Darüber hinaus ist es generell schwierig, zwei Kontaktpartner über einen solchen Gabelkontakt zu verbinden, ohne dass dieser an einem der beiden Kontaktpartner befestigt ist. Häufig wird der Gabelkontakt durch einen der beiden Kontaktpartner von einer Seite hindurch gesteckt und an diesem z.B. stoffschlüssig verbunden. Infolgedessen ist eine lösbare Steckverbindung dann nur noch für den anderen der beiden Kontaktpartner möglich.
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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 verbesserte Möglichkeit zum Steckverbinden von zwei Kontaktpartnern zu schaffen.
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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 erfindungsgemäßes elektrisches Kontaktteil ist grundsätzlich zum elektrischen Verbinden von zwei Kontaktpartnern geeignet. Hierzu weist es wenigstens ein erstes Paar von Kontaktzungen auf, die sich aufeinander zulaufend von einem Zentralabschnitt in eine erste Richtung erstrecken und zwischen sich eine erste Steckaufnahme für einen ersten Kontaktpartner ausbilden. Des Weiteren weist das Kontaktteil wenigstens ein zweites Paar von Kontaktzungen auf, die sich aufeinander zulaufend von dem Zentralabschnitt in eine der ersten Richtung abgewandten, zweite Richtung erstrecken und zwischen sich eine zweite Steckaufnahme für einen zweiten Kontaktpartner ausbilden.
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Unter wenigstens einem Paar von Kontaktzungen kann in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass in jede der beiden Richtungen wenigstens zwei Kontaktzungen erstrecken. Diese pro Richtung paarweise angeordneten Kontaktzungen können sich derart von dem Zentralabschnitt weg erstrecken, dass sie bezüglich der Steckaufnahme symmetrisch, insbesondere punktsymmetrisch, zueinander angeordnet sind. Zudem können die Steckaufnahmen zwischen Flachseiten der Kontaktzungen ausgebildet sein, wobei ein flächiger Kontakt mit dem jeweiligen Kontaktpartner vorgesehen sein kann. Die erste und die zweite Richtung sind vorzugsweise entgegengerichtet. Das Kontaktteil kann beispielsweise aus einem elektrisch gut leitfähigen Material gefertigt sein, wie etwa einem Kupfermaterial.
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Diese Konfiguration des Kontaktteils bewirkt gleich mehrere Vorteile. So weist dieses eine vergleichsweise kompakte Baugröße auf. Zudem bildet das Kontaktteil einen elektrische Steckverbinder, in dem wenigstens die zwei Kontaktpartner jeweils steckend und wieder lösbar aufgenommen werden können. Elektrischer Strom kann über das Kontaktteil zwischen den beiden Kontaktpartnern übertragen werden, wobei das Kontaktteil hierbei einen gleichmäßigen Übertragungsquerschnitt gewährleistet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Steckaufnahme und die zweite Steckaufnahme in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein können. Dadurch ergibt sich in einer Richtung senkrecht zu der ersten und/oder zweiten Richtung eine flache Baugröße. Zudem können die beiden Kontaktpartner „auf Block“ gesteckt werden.
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Gemäß einer anderen Weiterbildung können die Kontaktzungen des Paares in einer zu der ersten und/oder zweiten Richtung senkrechten, dritten Richtung aufeinander zulaufen. Dementsprechend können die Kontaktzungen eines Paares am Zentralabschnitt in der dritten Richtung einen ersten Abstand und an einem davon abgewandten Ende einen zweiten Abstand zueinander aufweisen, wobei der erste Abstand größer ist als der zweite Abstand. Anschaulich betrachtet, können die beiden Paare von Kontaktzungen mit dem Zentralabschnitt in einer Seitenansicht eine Raute oder ein Parallelogramm ausbilden. Vorzugsweise kann der zweite Abstand geringfügig kleiner sein als eine Stärke des jeweiligen Kontaktpartners, so dass dieser zwischen den Kontaktzungen eines Paares festklemmbar ist.
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In einer Weiterbildung kann ein Maximalabstand zwischen den Kontaktzungen des Paares durch einen Anschlag begrenzt sein. Der Anschlag begrenzt also ein Auslenken bzw. Aufspreizen der Kontaktzungen in die dritte Richtung. Damit lässt sich über den Anschlag eine Klemmkraft der Kontaktzungen auf die jeweilige Steckaufnahme einstellen.
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Gemäß einer Weiterbildung kann sich der Anschlag von der einen Kontaktzunge des Paares weg erstrecken und die andere Kontaktzunge des Paares in der zu der ersten und/oder zweiten Richtung unterschiedlichen, dritten Richtung umgreifen. In anderen Worten kann ein erstes Ende des Anschlags fest mit der einen Kontaktzunge verbunden sein und ein freies, zweites Ende des Anschlags kann eine äußere Flachseite der anderen Kontaktzunge in der dritten Richtung hinterschneiden. Damit lässt sich das Kontaktteil als einfaches Biegeteil herstellen. Darüber hinaus bildet der Anschlag eine Seitenführung bzw. Seitenwand für den in der jeweiligen Steckaufnahme eingesteckten Kontaktpartner.
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Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass der Anschlag als Blechlasche mit der einen Kontaktzunge des Paares einstückig ausgeformt sein kann. So können die Kontaktzunge und die Blechlasche aus z.B. einem Blechmaterial ausgestanzt werden, wobei die Blechlasche nur noch um die andere Kontaktzunge herum gebogen wird.
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Gemäß einer Weiterbildung kann der Zentralabschnitt kastenförmig ausgeformt sein. Dadurch kann eine seitliche Führung der beiden Kontaktpartner im Bereich des Zentralabschnitts gewährleistet werden.
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In einer Weiterbildung kann der Zentralabschnitt einen Basisteil, einen Deckteil, einen ersten Seitenteil und einen zweiten Seitenteil aufweisen. Diese können gemeinsam den Kasten ausformen. Das Profil des Zentralabschnitts bietet so mechanische Steifigkeit und Formstabilität.
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Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass der eine Seitenteil an einem von dem Basisteil oder dem Deckteil befestigt ist und der andere Seitenteil mit sowohl dem Basisteil als auch dem Deckteil einstückig verbunden bzw. ausgeformt ist. Damit lässt sich das Kontaktteil als einfaches Biegeteil herstellen. Zudem hält der eine Seitenteil das Kontaktteil zusammen und verhindert eine plastische Verformung desselben. Der eine Seitenteil kann stoffschlüssig, z.B. durch Schweißen, oder durch Durchsetzfügen, einen Hinterschnitt oder ähnliches form- und/oder kraftschlüssig verbunden werden.
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Gemäß einer Weiterbildung kann sich der befestigte, andere Seitenteil von dem einen Basisteil oder Deckteil weg erstrecken und den anderen Basisteil oder Deckteil in der zu der ersten und/oder zweiten Richtung unterschiedlichen, dritten Richtung umgreifen. Das ermöglicht die Herstellung des Kontaktteils als einfaches Biegeteil und gewährleistet eine gute mechanische Festigkeit.
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In einer Weiterbildung kann in wenigstens einer der Kontaktzungen wenigstens eine Kontaktfeder ausgeformt sein. Die Kontaktfeder kann einstückig mit der jeweiligen Kontaktzunge ausgeformt sein. Zudem kann sich ein freies Ende der Kontaktfeder hin zu dem Zentralabschnitt erstrecken, also dem freien Ende der jeweiligen Kontaktzunge entgegengerichtet sein. Die Kontaktfeder kann durch eine Erhöhung einer Kontaktnormalkraft auf die jeweilige Steckaufnahme die elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktteil und dem jeweiligen Kontaktpartner verbessern. Zudem definiert sie einen festen Kontaktpunkt und/oder eine feste Kontaktlinie.
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Gemäß einer Weiterbildung kann die Kontaktfeder ein in Richtung der jeweiligen Steckaufnahme zu gespanntes freies Ende aufweisen. Dadurch wird ein Kippen des Kontaktpartners in der Steckaufnahme reduziert oder vermieden.
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Besonders einfach und kostengünstig lässt sich das Kontaktteil bereitstellen, wenn das Kontaktteil aus einem Blechmaterial einstückig ausgeformt ist. Das Blechmaterial kann z.B. ein Kupferblech sein, aus dem das Kontaktteil mit einem Stanzwerkzeug ausgestanzt und dann mit einem Biegewerkzeug gebogen werden kann. Das Stanzwerkzeug und das Biegewerkzeug können als Folgeverbundwerkzeug bereitgestellt werden, so dass ich die Herstellung besonders einfach und effizient gestalten lässt.
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Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Steckverbindung mit dem vorstehend beschriebenen elektrischen Kontaktteil in einer oder mehreren der vorstehenden Ausführungsvarianten, einem ersten Kontaktpartner, der in eine erste Steckaufnahme des Kontaktteils einsteckbar oder eingesteckt ist und einem zweiten Kontaktpartner, der in einer zweiten Steckaufnahme des Kontaktteils einsteckbar oder eingesteckt ist. Die Steckverbindung kann kostengünstig bereitgestellt werden und ist vielseitig einsetzbar. Beispielsweise kann die Steckverbindung vorteilhaft zwischen zwei Batteriemodulen eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.
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Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktteils, das entsprechend der oben erläuterten Ausführungsvarianten des Kontaktteils entsprechend an die gewünschte Ausführungsvariante angepasst werden kann. Prinzipiell weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
- - Zunächst wird ein erstes Paar von Kontaktzungen aus einem Blechmaterial ausgestanzt.
- - Vorzugsweise gleichzeitig wird ein zweites Paar von Kontaktzungen aus dem Blechmaterial ausgestanzt.
- - Vorzugsweise gleichzeitig wird wenigstens eine Blechlasche aus dem Blechmaterial ausgestanzt.
- - Nach dem Stanzen erfolgt ein Biegen der Kontaktzungen um eine gemeinsame, erste Biegeachse derart, dass eine der Kontaktzungen des ersten Paares und eine der Kontaktzungen des zweiten Paares aufeinander zulaufen.
- - Nach diesem Biegen erfolgt ein weiteres Biegen, nämlich ein Biegen der Blechlasche um eine zweite Biegeachse derart, dass die Blechlasche die gebogenen Kontaktzungen zusammenhält.
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Das Verfahren ermöglicht damit eine einfache und kostengünstige Bereitstellung des elektrischen Kontaktteils, das sich durch hohe mechanische Festigkeit und eine gute elektrische Verbindung von zwei Kontaktpartnern auszeichnet.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäße elektrische Steckverbindung mit einem erfindungsgemäßen elektrischen Kontaktteil und zwei darüber verbundenen Kontaktpartnern in einer perspektiven Ansicht,
- 2 die Steckverbindung aus 1 in einer Seitenansicht,
- 3 ein erfindungsgemäßes elektrisches Kontaktteil als Einzelteil in einer Draufsicht und
- 4 in einem Flussdiagramm ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kontaktteils.
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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 perspektivischen Ansicht eine elektrische Steckverbindung 100, die ein elektrisches Kontaktteil 1 als Steckverbinder zum elektrischen Verbinden eines ersten Kontaktpartners 200 und eines zweiten Kontaktpartners 300 aufweist. Die beiden Kontaktpartner 200, 300 sind hier z.B. Flachsteckkontakte von Batteriemodulen eines Kraftfahrzeugs, die über das Kontaktteil 1 miteinander elektrisch verbunden sind.
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Das Kontaktteil 1 ist als Stanz-/Biegeteil aus einem blechförmigen Kupfermaterial in einem Stück gefertigt. Es weist einen kastenförmigen Zentralabschnitt 2 mit einem Basisteil 3, einem Deckteil 4 und zwei Seitenteilen 5, 6 (siehe auch 2) auf. Dabei ist der Seitenteil 6 in Form einer Blechlasche ausgebildet und einerseits mit dem Basisteil 3 des Zentralabschnitts 2 einstückig ausgeformt und weist andererseits ein freies Ende auf, das den Deckteil 4 seitlich umgreift und flächig auf dem Deckteil 4 aufliegt. Das freie Ende des Seitenteils 6 ist mit dem Deckteil 4 fest verbunden, nämlich hier exemplarisch über eine Schweißverbindung.
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Von dem Zentralabschnitt 2 erstrecken sich ein erstes Paar von Kontaktzungen, also eine erste und eine zweite Kontaktzunge 7, 8, und ein zweites Paar von Kontaktzungen, also eine dritte und vierte Kontaktzunge 9, 10 in zueinander unterschiedliche Richtungen R1 und R2 weg, wie dies in 1 durch zwei Pfeile angedeutet ist. Die paarweise angeordneten Kontaktzungen 7, 8 und 9, 10 bilden zwischen sich jeweils eine Aufnahme zum Einstecken eines der beiden Kontaktpartner 200, 300, nämlich zwischen der ersten und zweiten Kontaktzunge 7, 8 eine erste Steckaufnahme 11 und zwischen der dritten und vierten Kontaktzunge 9, 10 eine zweite Steckaufnahme 12. Hierzu erstrecken sich die Kontaktzungen 7 und 9 jeweils von dem Basisteil 3 des Zentralabschnitts 2 und die Kontaktzungen 8 und 10 jeweils von dem Deckteil 4 des Zentralabschnitts 2 weg. Dabei laufen die Kontaktzungen 7, 8 und 9, 10 entlang der jeweiligen Richtung R1 bzw. R2 in einer dritten Richtung, die senkrecht dazu ist, aufeinander zu. Dadurch sind die erste Steckaufnahme 11 und die zweite Steckaufnahme 12 in einer gemeinsamen Steckebene angeordnet. Funktional betrachtet, entspricht die erste Richtung R1 einer Steckrichtung des zweiten Kontaktpartners 300 und die zweite Richtung R2 einer Steckrichtung des ersten Kontaktpartners 200. Als Einführhilfe für die beiden Kontaktpartner 200, 300 weisen bei jedem Paar der Kontaktzungen 7, 8 und 9, 10 die freien Enden voneinander weg.
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Zum Einstellen einer Klemmkraft zwischen den paarweise angeordneten Kontaktzungen 7, 8 und 9, 10 auf den jeweiligen Kontaktpartner 200 und 300, weisen die Kontaktzungen 7 und 9 jeweils zwei sich gegenüberliegende, seitlich zur jeweiligen Steckrichtung angeordnete Anschläge 13 auf, die als Blechlaschen ausgeformt sind. Der jeweilige Anschlag 13 ist dadurch gebildet, dass die Blechlasche die andere Kontaktzunge 8 bzw. 10 des gleichen Paares umgreift und so in der dritten Richtung einen Hinterschnitt damit bildet. Auf diese Weise wird ein Maximalabstand zwischen den paarweise angeordneten Kontaktzungen 7, 8 und 9, 10 begrenzt und die Klemmkraft entsprechend eingestellt. Zudem führen die Anschläge 13 die Kontaktpartner 200, 300 während des Einführens in die Steckaufnahmen 11, 12 und stützen diese auch im gesteckten Zustand seitlich ab.
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Des Weiteren weist jede Kontaktzunge 7, 8, 9, 10 zumindest eine Kontaktfeder 14, wobei hier exemplarisch jeweils zwei Kontaktfedern 14 je Kontaktzunge 7, 8, 9, 10 ausgebildet sind. Die Kontaktfedern 14 weisen jeweils ein freies Ende auf, das dem freien Ende der entsprechenden Kontaktzunge 7, 8, 9, 10 entgegengerichtet ist. Dadurch wird neben einer verbesserten elektrischen Verbindung auch ein Kippen des jeweiligen Kontaktpartners 200, 300 innerhalb der Steckaufnahme 11, 12 verhindert.
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2 zeigt die Steckverbindung 100 in einer Seitenansicht. Es ist erkennbar, dass die Steckaufnahmen 11, 12 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Zudem geht daraus hervor, dass die Kontaktfedern 14 in sich gebogen sind, wodurch eine Anlagefläche der Kontaktfedern 14 parallel ist zu einer Anlagefläche der Kontaktzungen 7, 8, 9, 10.
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In 3 ist das elektrische Kontaktteil 1 der Steckverbindung 100 als Einzelteil in einer Draufsicht gezeigt. Es ist erkennbar, dass die Anschläge 13 an der einen Kontaktzunge 7 bzw. 9 ausgeformt ist und die jeweils andere Kontaktzunge 8 bzw. 10 seitlich umgreift und dadurch einen Hinterschnitt in der zu den Richtungen R1, R2 senkrechten, dritten Richtung ausbildet. Es ist auch erkennbar, dass der Seiten 6 nach einem ähnlichen Prinzip einen Hinterschnitt mit dem Deckteil 4 ausbildet.
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Anhand von 4, die ein Flussdiagramm zeigt, wird nun im Folgenden ein Verfahren zur Herstellung des Kontaktteils 1 erläutert. Das Verfahren wird hier mit einem (nicht gezeigten) Stanz-/Biege-Verbundwerkzeug ausgeführt.
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Zunächst wird das Blechmaterial bereitgestellt, bei dem es sich in diesem Ausführungsbeispiel um ein Kupferblech handelt. In einem Schritt S1 werden dann die erste und zweite Kontaktzunge 7, 8 aus dem Blechmaterial ausgestanzt. In einem Schritt S2, der hier gleichzeitig mit dem Schritt S1 ausgeführt wird, werden die dritte und vierte Kontaktzunge 9, 10 aus demselben Blechmaterial ausgestanzt. Des Weiteren werden in einem Schritt S3 die Anschläge 13 und/oder der Seitenteil 6 und in einem optionalen Schritt auch die Kontaktfedern 14 aus demselben Blechmaterial ausgestanzt. Auch der Schritt S3 und der optionale Schritt des Stanzens erfolgen in diesem Ausführungsbeispiel gleichzeitig zu den Schritten S1 und S2 in einem gemeinsamen Stanzwerkzeug. Da das herzustellende Kontaktteil 1 einstückig ausgeformt ist, liegt dieses nach dem Stanzen als Abwicklung mit den zusammenhängenden Abschnitten des Kontaktteils 1 vor. Dann erfolgt in einem Biegewerkzeug in einem Schritt S4 ein Biegen der zweiten und vierten Kontaktzunge 8 und 10 um eine gemeinsame, erste Biegeachse derart, dass die zweite Kontaktzunge 8 der ersten Kontaktzunge 7 gegenüberliegt und diese aufeinander zulaufen und die vierte Kontaktzunge 10 der dritten Kontaktzunge 9 gegenüberliegt und dies ebenfalls aufeinander zulaufen. In einem Schritt S5 werden dann die Anschläge 13 und/oder der Seitenteil 6 um eine zweite Biegeachse derart gebogen, dass die Anschläge 13 und/oder der Seitenteil 6 die gebogenen Kontaktzungen 7, 8 und 9, 10 zusammenhält.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrisches Kontaktteil
- 2
- Zentralabschnitt
- 3
- Basisteil
- 4
- Deckteil
- 5
- erster Seitenteil
- 6
- zweiter Seitenteil
- 7
- erste Kontaktzunge
- 8
- zweite Kontaktzunge
- 9
- dritte Kontaktzunge
- 10
- vierte Kontaktzunge
- 11
- erste Steckaufnahme
- 12
- zweite Steckaufnahme
- 13
- Anschlag
- 14
- Kontaktfeder
- 100
- elektrische Steckverbindung
- 200
- erster Kontaktpartner
- 300
- zweiter Kontaktpartner
- R1
- erste Richtung
- R2
- zweite Richtung
- S1-S5
- Verfahrensschritte
