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Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktvorrichtung für ein elektrisches Kabel, insbesondere für den (Kraft-) Fahrzeugbereich. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Kontakteinrichtung für eine elektrische Entität, insbesondere für den Fahrzeugbereich. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Entität.
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Im elektrischen Bereich (Elektronik, Elektrotechnik, Elektrik, elektrische Energietechnik etc.) sind eine große Anzahl von elektrischen Verbindervorrichtungen bzw. Verbindereinrichtungen, Buchsen-, Stift- und/oder Hybridverbindern etc. - im Folgenden als (elektrische) Verbinder (auch: Gegenverbinder) bezeichnet - bekannt, welche dazu dienen, elektrische Ströme, Spannungen, Signale und/oder Daten mit einer großen Bandbreite von Strömen, Spannungen, Frequenzen und/oder Datenraten zu übertragen. Im Nieder-, Mittel- oder Hochspannungs- und/oder -strombereich, und insbesondere im Fahrzeugbereich, müssen solche Verbinder in warmen, ggf. heißen, verunreinigten, feuchten und/oder chemisch aggressiven Umgebungen dauerhaft, wiederholt und/oder nach einer vergleichsweise langen Zeit der Inaktivität kurzfristig eine Übertragung von elektrischer Leistung, Signalen und/oder Daten gewährleisten. Aufgrund einer großen Bandbreite von Anwendungen ist eine große Anzahl von speziell ausgestalteten Verbindern bekannt.
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Solch ein Verbinder und ggf. dessen zugehöriges (z. B. bei einer Verbindervorrichtung oder einer Verbindereinrichtung) oder übergeordnetes (z. B. bei einer Verbindereinrichtung) Gehäuse kann an einem elektrischen Kabel, einer Leitung, einem Kabelbaum etc. (konfektioniertes elektrisches Kabel), oder an/in einer elektrischen Einrichtung bzw. Vorrichtung, wie z. B. an/in einem Gehäuse, an/auf einem Stanzgitter, an/auf einer Leiterplatte etc., einer (leistungs-)elektrischen, elektrooptischen bzw. elektronischen Komponente bzw. einer entsprechenden Aggregation etc. verbaut sein. Befindet sich ein Verbinder (mit/ohne Gehäuse) an einem Kabel, einer Leitung bzw. einem Kabelbaum, so spricht man auch von einem fliegenden (Steck-)Verbinder bzw. einem Stecker, einer Buchse oder einer Kupplung; befindet er sich an/in einer elektrischen, elektrooptischen bzw. elektronischen Komponente, Aggregation etc., so spricht man auch von einer (Gegen-)Verbindereinrichtung, wie z. B. einem (Einbau-)Verbinder, einem (Einbau-)Stecker oder einer (Einbau-)Buchse. Ferner wird ein Verbinder an einer solchen Einrichtung oft auch als (Stecker-)Aufnahme, Stiftwanne, Stiftleiste oder Header bezeichnet.
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Solch ein Verbinder muss eine einwandfreie Übertragung von Elektrizität gewährleisten, wobei miteinander korrespondierende und teilkomplementäre Verbinder (Verbinder und Gegenverbinder) meist Verriegelungseinrichtungen und/oder Befestigungseinrichtungen zum dauerhaften aber in der Regel lösbaren Verriegeln und/oder Befestigen des Verbinders am/im Gegenverbinder bzw. vice versa aufweisen. - Ferner muss eine elektrische Verbindungseinrichtung für einen Verbinder, z. B. aufweisend oder umfassend eine eigentliche Kontaktvorrichtung (Terminal; meist stofflich einstückig oder integral ausgebildet, z. B. ein Kontaktelement etc.) oder eine Kontakteinrichtung (Terminal; meist mehrteilig, zweiteilig, einstückig, stofflich einstückig oder integral ausgebildet, z. B. eine ein- oder mehrteilige (Crimp-)Kontakteinrichtung), sicher in diesem aufgenommen sein. Bei einem (vor-)konfektionierten elektrischen Kabel kann solch eine Verbindungseinrichtung als ein Verbinder (vgl. o.), also ohne ein Gehäuse, z. B. fliegend, vorgesehen sein.
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Es sind ständig Bestrebungen im Gang, elektrische Verbinder und deren Terminals zu verbessern, insbesondere robuster auszulegen sowie kostengünstiger zu gestalten und/oder herzustellen. Die Gehäuse der Verbinder und deren Terminals unterliegen einer Norm, wie z. B. dem FAKRA-Standard (FAKRA: Fachkreis Automobil). So definiert z. B. die LV 214 elektrische, klimatische, mechanische, korrosive und maßliche Anforderungen an ein Kontaktsystem (Familie von Verbindern und/oder Terminals). Eine wichtige Bezugsgröße bei Terminals ist ein elektrischer Übergangswiderstand, wobei eine relative Änderung in einem Vergleich mit einem Sollzustand eine wichtige Größe ist. Hier ergeben sich Probleme z. B. bei (hoch-)vibrationsbelasteten bzw. (hoch-)schwingfesten Hochdruck-Kontaktsystemen. - Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes elektrisches Terminal, insbesondere eine verbesserte elektrische Kontaktvorrichtung z. B. für ein (hoch-)vibrationsbelastetbares Hochdruck-Kontaktsystemen anzugeben.
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Die Aufgabe der Erfindung ist mittels einer elektrischen Kontaktvorrichtung für ein elektrisches Kabel, insbesondere für den Fahrzeugbereich; mittels einer elektrischen Kontakteinrichtung für eine elektrische Entität, insbesondere für den Fahrzeugbereich; sowie mittels einer elektrischen Entität; gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. - Vorteilhafte Weiterbildungen, zusätzliche Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung umfasst einen elektromechanischen Kontaktkasten, der wenigstens zwei in Längsrichtung der Kontaktvorrichtung angeordnete, innere elektromechanische Kontaktierungsbereiche aufweist, wobei der Kontaktkasten selbst derart ausgebildet ist, dass wenigstens zwei der Kontaktierungsbereiche (des Kontaktkastens und nicht einer Kontaktfeder, s. u.) gegeneinander schwenkbar im Kontaktkasten mechanisch gekoppelt sind. D. h. die wenigstens zwei Kontaktierungsbereiche sind im Kontaktkasten mechanisch derart eingerichtet, dass die Kontaktierungsbereiche selbst gegeneinander bewegt, verschwenkt bzw. gedreht werden können.
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Hierdurch kann sich der in Steckrichtung einer elektromechanischen Gegenkontaktvorrichtung vordere Kontaktierungsbereich einer einzusteckenden oder eingesteckten Gegenkontaktvorrichtung anpassen bzw. ihr in deren Bewegungen folgen.
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Z. B. können hierbei die Kontaktierungsbereiche gegeneinander oder es kann hierbei der Kontaktkasten in sich eine Nickbewegung (Schwenk-/Drehbewegung um Querachse) ausführen. Ferner sind die zwei Kontaktierungsbereiche im Kontaktkasten mechanisch indirekt fest miteinander verbunden, wobei der Kontaktkasten bevorzugt derart ausgebildet ist, dass bei einer mit der Nickbewegung vergleichbaren Rollbewegung (Schwenk-/ Drehbewegung um Längsachse) und/oder Gierbewegung (Schwenk-/ Drehbewegung um Hochachse) eines der zwei Kontaktierungsbereiche, der betreffende andere Kontaktierungsbereich diese Rollbewegung und/oder Gierbewegung im Wesentlichen ohne eine hauptsächliche oder wesentliche mechanische Formänderung des Kontaktkastens mitmacht.
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Dies trifft auch auf die im Folgenden näher gekennzeichneten Kastenabschnitte und/oder einen Schwenkbereich (s. u.) des Kontaktkastens zu. D. h. also, dass der Kontaktkasten im Schwenkbereich bei einer Biegung um eine Querachse des Kontaktkastens vergleichsweise elastisch bzw. weich und bei einer Biegung um eine Längsachse des Kontaktkastens und/oder eine Hochachse des Kontaktkastens vergleichsweise inelastisch bzw. starr ausgebildet ist (vgl. u.). Hierbei kann der Kontaktkasten, abgesehen von einer anderen daran/darin ausgebildeten Vorrichtung, einen vorderen, freien oder ersten Kastenabschnitt und einen hinteren, gebundenen oder zweiten Kastenabschnitt umfassen, wobei zwischen diesen Kastenabschnitten der Schwenkbereich im Kontaktkasten eingerichtet ist.
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Solch eine Kontaktvorrichtung kann auch als ein Terminal bezeichnet sein. Hierbei kann die Kontaktvorrichtung in Alleinstellung angewendet sein oder als ein Bestandteil einer z. B. mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen, aber bevorzugt einstückigen Kontakteinrichtung (ebenfalls als Terminal bezeichenbar) ausgebildet sein (s. u.). Der Kontaktkasten dient einem elektrischen und mechanischen Kontaktieren der Gegenkontaktvorrichtung (Terminal), wobei die Kontaktvorrichtung bevorzugt als eine Buchsenkontaktvorrichtung ausgebildet ist.
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Die wenigstens zwei Kontaktierungsbereiche können auch in Form eines einzelnen Kontaktierungsabschnitts der Kontaktvorrichtung zusammengefasst sein, wobei die wenigstens zwei Kontaktierungsbereiche dann z. B. als ein geteilter (s. u.) Amboss ausgebildet sind. Kennzeichen eines Kontaktierungsabschnitts ist z. B. eine Fläche oder eine Erstreckung auf gleicher Höhe (Ebene) im Kontaktkasten ggü. einer Wandung der Kontaktvorrichtung, wobei die Fläche oder die Erstreckung bevorzugt parallel zu einer Außenseite des Kontaktkastens vorgesehen ist.
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Diese wenigstens zwei Kontaktierungsbereiche konstituieren ideell dann den Kontaktierungsabschnitt. Hierbei können z. B. ein erster oder vorderer Kontaktierungsbereich einen vorderen Bereich (von vorne und ggf. bis an einen Mittenbereich) und ein zweiter oder hinterer Kontaktierungsbereich einen hinteren Bereich (von hinten und ggf. bis an einen Mittenbereich) des Kontaktierungsabschnitts konstituieren. - Definierte elektrische Kontaktierungszonen können hierbei an/auf den Kontaktierungsbereichen, dem Kontaktierungsabschnitt bzw. dem Amboss vorgesehen oder durch diese bzw. diesen ausgebildet sein (s. u.).
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Die Erfindung offenbart eine Lösung zum Verhindern eines Verlusts einer elektrischen Kontaktierung in einer elektromechanischen (Steck-)Verbindung an/in einem Kontaktierungsbereich der Kontaktvorrichtung. Ferner beschreibt die Erfindung eine Lösung zum Verhindern eines Verlusts einer Redundanz von Kontaktierungen in einer elektromechanischen (Steck-)Verbindung. Hierbei ist die Erfindung z. B. auf Federkontaktsysteme, (hoch-)vibrationsbelastbare Kontaktsysteme (LV214, Schärfegrad 4 (181m/s2) und höher (> 181m/s2))), hochschwingfeste Kontaktsysteme, Hochdruck-Kontaktsysteme etc. anwendbar. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch für (allgemeine) Schärfegrade, die höher als die derzeit technisch spezifizierten liegen.
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Die wenigstens zwei gegeneinander schwenkbaren Kontaktierungsbereiche können als Kontaktierungsbereiche einer Bodenwandung des Kontaktkastens bevorzugt gegenüberliegend zu einer Kontaktfeder und/oder einer Deckenwandung des Kontaktkastens ausgebildet sein. Gemäß der Erfindung weist der Kontaktkasten wenigstens eine Schwenkachse auf, gegenüber welcher die wenigstens zwei Kontaktierungsbereiche gegeneinander schwenkbar im Kontaktkasten eingerichtet sind. Je nach Ausbildung des Kontaktkastens und einer Art einer mechanischen Belastung auf oder durch die Kontaktvorrichtung kann sich die Schwenkachse am/im Kontaktkasten verlagern (taumeln).
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Der Kontaktkasten ist im Bereich seiner wenigstens einen Schwenkachse biegeweich und/oder torsionsweich in einem Vergleich mit dazu direkt abseitigen Bereichen in Längsrichtung ausgebildet, in welchen der Kontaktkasten somit biegesteif und/oder torsionssteif ausgebildet ist. Die Endungen ,-weich‘ und ,-steif‘ konstituieren sich gegenseitig in ihrer Bedeutung, wobei ,-weich‘ mechanisch weicher (gut elastisch verformbar) als ,-steif‘ und analog ,-steif‘ mechanisch steifer ((deutlich) weniger gut elastisch verformbar) als ,-weich‘ bedeutet. Es kommt lediglich auf eine Relation zwischen dem Kontaktkasten im Bereich seiner Schwenkachse und dazu in Längsrichtung direkt abseitigen Bereichen des Kontaktkastens an.
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Der Kontaktkasten kann einen ersten Kastenabschnitt und einen zweiten Kastenabschnitt aufweisen. Hierbei können sich die Kastenabschnitte einander in Längsrichtung gegenseitig überlappen. D. h. z. B., dass eine Wandung eines Kastenabschnitts zu einer anderen Wandung dieses Kastenabschnitts länger oder kürzer ausgebildet ist, wobei eine dazu korrespondierende Wandung des anderen Kastenabschnitts dementsprechend kürzer oder länger ausgebildet ist. Der Kontaktkasten kann zwischen den Kontaktierungsbereichen, in einem Kraftfluss in Längsrichtung zwischen den Kontaktierungsbereichen und/oder zwischen den Kastenabschnitten einen Schwenkbereich (Biegebereich) umfassen. D. h. ferner, dass der Kontaktkasten entsprechend ausgebildet ist (Art, Form, Aufbau, Geometrie, Material etc.).
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Eine/die Schwenkachse für die Kontaktbereiche kann als eine Biegeachse des Kontaktkastens ausgebildet sein. Hierbei liegt die Biegeachse natürlich in einem elastisch biegbaren Biegebereich im Kontaktkasten. Ein/der Schwenkbereich des Kontaktkastens kann für die Kontaktbereiche mittels eines Gelenks, eines Festgelenks (s. u. Integralgelenk), eines Lagers, eines Festlagers, eines Integrallagers (s. u. Integralschwenklager (Integralgelenk, Integralscharnier etc.)), eines Scharniers oder eines einteiligen Bandscharniers (s. u. Integralscharnier) realisiert sein. Der Schwenkbereich ist dabei, einmal von einem Gelenk abgesehen, bevorzugt derart ausgestaltet, dass er eine vollständige elastische Rückdehnung des Kontaktkastens erlaubt, wobei der Kontaktkasten bevorzugt weder ausknickt, noch bevorzugt sich (ver-)wölbt.
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Der Kontaktkasten kann zwischen den Kastenabschnitten einen/den Schwenkbereich eingerichtet aufweisen, wobei der Schwenkbereich bevorzugt ein Integralschwenk(-fest-)lager und bevorzugt wenigstens eine Durchgangsausnehmung in wenigstens einer der Wandungen des Kontaktkastens umfasst. Bevorzugt ähnelt dieses Integralschwenk(-fest-)lager auch einem Integralgelenk. Unter einem Integralschwenk(-fest-)lager (auch: Integralgelenk, Integralscharnier (s. u.) etc.) ist wenigstens ein Biegebereich in einer Materiallage des Kontaktkastens verstanden, in welchem die Kastenabschnitte gegeneinander elastisch gebogen werden können (Nickbewegung). Die Schwenkachse oder die Biegeachse des Biegebereichs erstreckt sich dabei in Querrichtung der Kotaktvorrichtung und kann ferner Anteile in Hochrichtung der Kontaktvorrichtung und/oder Längsrichtung aufweisen (Taumeln).
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Ein Integralschwenk(-fest-)lager kann auch folgendermaßen definiert sein. Bei einer Zerstörungsbelastung der Kontaktvorrichtung, z. B. durch eine sehr hohe mechanische Kraft in Hochrichtung und/oder in Querrichtung, bricht die Kontaktvorrichtung im Bereich ihres Integralschwenklagers auf. In einem solchen Fall fungiert das Integralschwenklager als eine Sollbruchstelle. Nichtsdestotrotz kann solch ein Integralschwenklager die Lebensdauer einer z. B. (hoch-)vibrationsbelasteten Kontaktvorrichtung gegenüber einer Kontaktvorrichtung ohne ein solches Integralschwenklager verlängern. Da eine ,weichere‘ Kontaktvorrichtung mit Integralschwenklager aufgrund von Vibrationen weniger Gegenkräfte erzeugt, kann sich dies günstig auf eine mechanische Integrität der gesamten Kontaktvorrichtung auswirken.
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Der Kontaktkasten kann derart ausgestaltet sein, dass eine Biegesteifigkeit eines/des Schwenkbereichs zwischen den Kastenabschnitten geringer ist, als die jeweiligen Biegesteifigkeiten der beiden sich direkt daran in den Längsrichtungen anschließenden Bereichen der Kastenabschnitte. Ferner kann der Kontaktkasten derart ausgestaltet sein, dass bei dem Integralschwenklager eine Umfangsmateriallage der Kontaktvorrichtung insgesamt kürzer ausgebildet ist, als die beiden sich direkt daran in den Längsrichtungen anschließenden Umfangsmateriallagen. Wie es der Name schon andeutet, erstreckt sich eine Umfangsmateriallage in Umfangsrichtung der Kontaktvorrichtung, wobei in den drei Fällen (Integralschwenklager sowie die Umfangsmateriallagen in Längsrichtung davor und dahinter) bevorzugt jeweils ein einziger vollständiger Umlauf maßgeblich ist. - Dies kann, je nach einer Ausbildung der Kontaktvorrichtung, analog auf eine Torsionssteifigkeit eines/des Schwenkbereichs alternativ oder zusätzlich angewendet sein.
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Ein/das Integralschwenklager kann in einer Wandung des Kontaktkastens eingerichtet sein. Ferner kann das Integralschwenklager eine Mehrzahl von Integralteilschwenklagern umfassen. Des Weiteren können die Integralteilschwenklager in Wandungen des Kontaktkastens eingerichtet sein. Hierbei sind die Seitenwandungen des Kontaktkastens bevorzugt. Darüber hinaus kann sich ein Integralschwenklager oder ein Integralteilschwenklager an eine Begrenzung einer Durchgangsausnehmung anschließen. Solch eine Begrenzung einer Durchgangsausnehmung ist z. B. ein Längsende eines Langlochs. Eine/die Bodenwandung und/oder eine/die Deckenwandung des Kontaktkastens kann frei von einem Integralschwenklager oder einem Integralteilschwenklager sein.
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Die Kontaktierungsbereiche können über eine Durchgangsausnehmung in der Bodenwandung zueinander beabstandet an/in der Bodenwandung eingerichtet sein. Ein/der Schwenkbereich kann in einander gegenüberliegenden Seitenwandungen des Kontaktkastens jeweils ein Integralteilschwenklager aufweisen. Ferner können die Integralteilschwenklager an den Längenden wenigstens eines Langlochs in einem/dem Schwenkbereich eingerichtet sein. D. h. es können auch mehrere, z. B. eine, zwei, drei oder vier, solcher Langlöcher bzw. Durchgangsausnehmungen angewendet sein (s. u.).
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In Ausführungsformen kann sich ein Langloch in Umfangsrichtung der Kontaktvorrichtung teilweise in die erste Seitenwandung, vollständig durch die Bodenwandung hindurch und teilweise in die zweite Seitenwandung erstrecken. Bevorzugt weist dabei eine Seitenwandung einen Längsendbereich des Langlochs auf, welcher sich, abgesehen von einer Durchmessererstreckung des Langlochs, ausgehend von der Bodenwandung lediglich in Hochrichtung des Kontaktkastens erstreckt. Eine dieser Seitenwandung gegenüberliegende Seitenwandung kann hierbei einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich eines Längsendbereichs des Langlochs aufweisen, wobei sich der erste Bereich lediglich in Hochrichtung und der zweite Bereich in Hochrichtung und Längsrichtung des Kontaktkastens erstreckt (wiederum abgesehen von einer Durchmessererstreckung des Langlochs).
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In Ausführungsformen kann sich eine Durchgangsausnehmung in Umfangsrichtung vollständig durch die Deckenwandung hindurch und sich ggf. teilweise in die erste Seitenwandung und/oder ggf. teilweise in die zweite Seitenwandung erstrecken. Hierbei kann die Durchgangsausnehmung als eine flächige Durchgangsausnehmung (in einem Vergleich mit einem oder obigem Langloch) ausgebildet sein. Bevorzugt weist dabei eine Seitenwandung einen Bereich der flächigen Durchgangsausnehmung auf, welcher sich in Längsrichtung und in Hochrichtung des Kontaktkastens erstreckt. Eine dieser Seitenwandung gegenüberliegende Seitenwandung kann analog ausgebildet sein.
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In Hochrichtung der Kontaktvorrichtung gegenüber der Bodenwandung kann eine/die Kontaktfeder im Kontaktkasten eingerichtet sein. Ferner kann die Kontaktfeder wenigstens zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete Kontaktierungsbereiche aufweisen. Des Weiteren kann die Kontaktfeder fest (z. B. integral, stofflich einstückig etc.) mit dem ersten Kastenabschnitt verbunden oder ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die Kontaktfeder in den zweiten Kastenabschnitt hineinragen. Ferner kann die Kontaktfeder auch in einem hinteren Bereich des Kontaktkastens festgelegt (z. B. integral, stofflich einstückig etc.) sein.
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Die Erfindung wendet bei solchen Ausführungsbeispielen ein integriertes Gelenk bzw. Scharnier (Integralschwenklager, Integralgelenk, Integralscharnier etc.) zwischen mindestens zwei Kontaktierungsbereichen bevorzugt auf derselben Ebene der Kontaktvorrichtung an. Hierbei ist ein betreffender drehbarer bzw. schwenkbarer Kontaktierungsbereich (unten (vgl. Zeichnung) oder oben in Bezug auf die Zeichenebene) seinem korrespondierenden Kontaktierungsbereich (oben (vgl. Zeichnung: Kontaktfeder) oder unten, ebenfalls in Bezug auf die Zeichenebene) zugeordnet und/oder mit ihm ohne dabei den Schwenkbereich mechanisch direkt zu passieren bevorzugt indirekt integral verbunden.
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Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Kompensierung eines Verlusts einer elektrischen Kontaktierung bzw. eines Verlusts einer Redundanz von Kontaktierungen in einer gesteckten elektrischen Verbindung (z. B. in Buchsenterminal eingestecktes Tabterminal), deren sämtliche Kontaktierungsbereiche bevorzugt in zwei Ebenen angeordnet sind (Zwei-Ebenen-Kontaktsystem, z. B. des Buchsenterminals). - Im Stand der Technik treten solche Verluste an Kontaktierungen aufgrund von Positionstoleranzen von in Kontaktvorrichtungen gesteckten Gegenkontaktvorrichtungen auf, die sich ferner z. B. bei (intensiven, hochfrequenten etc.) Vibrationen nicht oder nur mit großem konstruktiven Aufwand vermeiden lassen.
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Ein elektrischer Vorteil der Erfindung liegt z. B. darin, dass die elektrischen Kontaktierungen der/aller Kontaktierungsbereiche aufrechterhalten bleiben. Hierdurch kann ggf. auf eine Redundanz von Kontaktierungen verzichtet werden. Ferner verhindert die Erfindung einen Verlust einer elektrischen Performanz aufgrund einer Verhinderung eines wenigstens zeitlich partiellen Verlusts wenigstens einer Kontaktierung und/oder aufgrund von Änderungen von elektrischen Prozessen innerhalb einer gesteckten Verbindung (s. o.), z. B. aufgrund eines immer wieder erfolgenden Verlusts einer solchen Kontaktierung (mechanischer Verschleiß aufgrund intermittierender Kontaktierungen (Vibrationen)).
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Ein mechanischer Vorteil der Erfindung liegt z. B. darin, dass es zu einem Ausgleich von Normalkräften über im Wesentlichen alle Kontaktierungsbereiche kommt. Die Erfindung reduziert somit einen mechanischen Verschleiß an den Kontaktierungsbereichen aufgrund einer Verringerung von Roll- und/oder Relativbewegungsprozessen an den Kontaktierungsbereichen. Insgesamt ergibt sich ferner eine hohe Sicherheit bei Vibrationen. - Produktionstechnisch ist die Erfindung einfach und kostengünstig in Stanzteilen zu realisieren, wofür lediglich ein zusätzlicher Schnitt (Langloch oder Durchgangsausnehmung) mittels eines betreffenden Stanzwerkzeugs benötigt ist. Ferner ist die Erfindung einfach in ein bestehendes Kontaktsystem zu integrieren.
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In Längsrichtung ausgehend von einem Steckgesicht des Kontaktkastens können sich die Kontaktierungsbereiche der Bodenwandung mit den Kontaktierungsbereichen einer/der Kontaktfeder einander jeweils schräg gegenüberliegend abwechseln. D. h. der Kontaktkasten ist derart ausgestaltet, dass in Längsrichtung ausgehend von seinem Steckgesicht zunächst der erste oder vordere Kontaktierungsbereich z. B. der Bodenwandung, in der räumlichen Folge ein erster oder vorderer Kontaktierungsbereich z. B. der Kontaktfeder, in einer weiteren räumlichen Folge der zweite oder hintere Kontaktierungsbereich z. B. wiederum der Bodenwandung und wiederum in der räumlichen Folge ein zweiter oder hinterer Kontaktierungsbereich z. B. wiederum der Kontaktfeder im Kontaktkasten eingerichtet sind (Zickzack-Anordnung).
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Für eine Schwenkbewegung des ersten Kastenabschnitts gegenüber dem zweiten Kastenabschnitt, oder vice versa, in eine positive und/oder negative Hochrechnung (Nickbewegung) kann der Kontaktkasten derart ausgebildet sein, dass sich wenigstens ein Kontaktierungsbereich oder die Kontaktierungsbereiche der Bodenwandung, und wenigstens ein Kontaktierungsbereich oder die Kontaktierungsbereiche der Kontaktfeder aufeinander zu bewegen.
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Wird z. B. bei einem Einsetzen der Gegenkontaktvorrichtung der erste Kontaktierungsbereich der Kontaktfeder mit Bezug auf die Zeichnungsebene von der Gegenkontaktvorrichtung in Hochrichtung nach oben gedrückt (vgl. 11), so wird der erste Kontaktierungsbereich der Bodenwandung ebenfalls nach oben gezogen. Wird z. B. bei einem Einsetzen der Gegenkontaktvorrichtung der erste Kontaktierungsbereich der Bodenwandung mit Bezug auf die Zeichnungsebene von der Gegenkontaktvorrichtung in Hochrichtung nach unten gedrückt (vgl. 12), so wird der erste Kontaktierungsbereich der Kontaktfeder ebenfalls nach unten gezogen.
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Hierbei ist angenommen, dass die Kontaktvorrichtung aus ihrer mechanisch unbelasteten Neutralstellung partiell bewegt (geschwenkt) wird. Etwaige im Stand der Technik entstehende Luftspalte können hierbei nicht entstehen bzw. sind gemäß der Erfindung geschlossen. Diese statischen Fälle können bei Vibrationen verallgemeinert werden, wobei dabei z. B. zwischen diesen Beiden Fällen frequenzabhängig hin- und hergewechselt wird.
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In der Neutralstellung der Kontaktvorrichtung können die wenigstens zwei Kontaktierungsbereiche der Bodenwandung im Wesentlichen in einer Ebene der Kontaktvorrichtung eingerichtet sein. D. h. sie besitzen einen gleichen Abstand zur Bodenwandung und/oder Deckenwandung ausgehend von ihrer höchsten Erhebung. Analoges kann für die Kontaktierungsbereiche der Kontaktfeder gelten. Ferner kann ein Kontaktierungsbereich oder können die Kontaktierungsbereiche der Bodenwandung im Wesentlichen starr im betreffenden Kastenabschnitt eingerichtet sein.
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Das Langloch kann in der Bodenwandung einen Überdehnanschlag aufweisen oder das Langloch selbst kann als ein Überdehnanschlag für den Schwenkbereich ausgebildet sein. D. h. das Langloch weist eine Engstelle im Bezug zu direkt dazu benachbarten Bereichen des Langlochs auf. Wenigstens ein Kontaktierungsbereich kann eine Mehrzahl von Kontaktierungszonen aufweisen, die sich bevorzugt (auch) in Querrichtung der Kontaktvorrichtung erstrecken. Des Weiteren kann die Kontaktvorrichtung stofflich einstückig oder integral ausgebildet sein. Bevorzugt ist die Kontaktvorrichtung ferner als ein Stanzbiegeteil ausgebildet.
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Der Kontaktkasten oder ein Kastenabschnitt abseits des Schwenkbereichs kann einen zusätzlichen Schwenkbereich eingerichtet aufweisen, wobei der zusätzliche Schwenkbereich bevorzugt wenigstens ein Integralschwenklager und/oder bevorzugt wenigstens eine Durchgangsausnehmung in wenigstens einer der Wandungen des Kontaktkastens umfasst. Bevorzugt ähnelt dieses Integralschwenklager auch einem Integralscharnier. Dieser zusätzliche Schwenkbereich kann analog zu obigem Schwenkbereichen zwischen den Kastenabschnitten ausgebildet sein. Hierbei sind statt gegeneinander schwenkbar mechanisch gekoppelten Kontaktierungsbereichen, zwei über den zusätzlichen Schwenkbereich direkt angrenzende Zonen oder Bereiche des Kontaktkastens oder des betreffenden Kastenabschnitts gegeneinander schwenkbar mechanisch gekoppelt. - Die Merkmale des obigen Schwenkbereichs können dabei auf den zusätzlichen Schwenkbereich angewendet werden.
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Die erfindungsgemäße Kontakteinrichtung weist eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung auf, wobei die Kontakteinrichtung bevorzugt als eine mehrteilige und/oder bevorzugt einstückige Kontakteinrichtung ausgebildet ist. So kann die Kontakteinrichtung z. B. über ihrem Kontaktkasten der Kontaktvorrichtung eine Überfeder aufgeschoben, aufgesetzt etc. aufweisen. Hierbei sind die Überfeder und die Kontaktvorrichtung als zwei Teile der Kontakteinrichtung in bevorzugt einem einzigen Stück, also der Kontakteinrichtung, mechanisch zusammengehalten. Ferner kann die Kontakteinrichtung beispielsweise als eine Hochdruck-Kontakteinrichtung und/oder eine Buchsenkontakteinrichtung etc. ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Entität weist eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung oder eine erfindungsgemäße Kontakteinrichtung auf. Solch eine Entität ist z. B. als ein konfektioniertes elektrisches Kabel (s. o.), ein elektrischer (Gegen-)Verbinder (s. o.), eine elektrische Vorrichtung, eine elektrische Einrichtung, ein elektrisches Modul, ein elektrisches Gerät, ein elektrischer Apparat, ein elektrisches Aggregat, eine elektrische Anlage, ein elektrisches System etc. ausgebildet.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische und nicht maßstabsgetreue Zeichnung näher erläutert. Abschnitte, Elemente, Bauteile, Einheiten, Schemata und/oder Komponenten, welche eine identische, univoke oder analoge Ausbildung und/oder Funktion besitzen, sind in der Figurenbeschreibung (s. u.), der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und in den Figuren (Fig.) der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Eine mögliche, in der Erfindungsbeschreibung (s. o.) nicht erläuterte, in der Zeichnung nicht dargestellte und/oder nicht abschließende Alternative, eine statische und/oder kinematische Umkehrung, eine Kombination etc. zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung bzw. einer Komponente, einem Schema, einer Einheit, einem Bauteil, einem Element oder einem Abschnitt davon, kann ferner der Bezugszeichenliste und/oder der Figurenbeschreibung entnommen werden.
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Bei der Erfindung kann ein Merkmal (Abschnitt, Element, Bauteil, Einheit, Komponente, Funktion, Größe etc.) positiv, d. h. vorhanden, oder negativ, d. h. abwesend, ausgestaltet sein, wobei ein negatives Merkmal als Merkmal nicht explizit erläutert ist, wenn nicht gemäß der Erfindung Wert daraufgelegt ist, dass es abwesend ist, also die tatsächlich gemachte und nicht die durch den Stand der Technik konstruierte Erfindung darin besteht, dieses Merkmal wegzulassen. Ein Merkmal dieser Spezifikation (Beschreibung, Bezugszeichenliste, Patentansprüche, Zeichnung) kann nicht nur in einer angegebenen Art und/oder Weise, sondern auch in einer anderen Art und/oder Weise angewendet sein (Isolierung, Zusammenfassung, Ersetzung, Hinzufügung, Alleinstellung, Weglassung etc.). Insbesondere ist es möglich, anhand eines Bezugszeichens und einem diesem zugeordneten Merkmal, bzw. vice versa, in der Beschreibung, der Bezugszeichenliste, den Patentansprüchen und/oder der Zeichnung, ein Merkmal in den Patentansprüchen und/oder der Beschreibung zu ersetzen, hinzuzufügen oder wegzulassen. Darüber hinaus kann dadurch ein Merkmal in einem Patentanspruch ausgelegt und/oder näher spezifiziert werden.
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Die Merkmale dieser Beschreibung sind (angesichts des (zunächst meist unbekannten) Stands der Technik) auch als optionale Merkmale interpretierbar; d. h. ein jedes Merkmal kann als ein fakultatives, arbiträres oder bevorzugtes, also als ein nicht verbindliches, Merkmal aufgefasst werden. So ist eine Herauslösung eines Merkmals, ggf. inkl. seiner Peripherie, aus einem Ausführungsbeispiel möglich, wobei dieses Merkmal dann auf einen verallgemeinerten Erfindungsgedanken übertragbar ist. Das Fehlen eines Merkmals (negatives Merkmal) in einem Ausführungsbeispiel zeigt, dass das Merkmal in Bezug auf die Erfindung optional ist. Ferner ist bei einem Artbegriff für ein Merkmal auch ein Gattungsbegriff für das Merkmal mitlesbar (ggf. weitere hierarchische Gliederung in Untergattung etc.), wodurch, z. B. unter Beachtung von Gleichwirkung und/oder Gleichwertigkeit, eine Verallgemeinerung des Merkmals möglich ist.
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In der lediglich beispielhaften Zeichnung zeigen die: 1 eine mit einer elektrischen Gegenkontaktvorrichtung zusammengesteckte Crimpkontakteinrichtung (Steckverbindung) gemäß dem Stand der Technik unter Vibrationsbelastung (geschnittene Perspektivansicht); 2 einen stark vereinfachten, vorderen Abschnitt eines Kontaktkastens einer Kontaktvorrichtung gemäß dem Stand der Technik (mechanisches Ersatzschaubild); 3 und 4 im Rahmen von Simulationen zur Erfindung gemachte Erkenntnisse mit Steckverbindungen gemäß dem Stand der Technik (hinten weggebrochene und geschnittene Seitenansichten von Kontaktkästen für Crimpkontakteinrichtungen); 5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Crimpkontakteinrichtung für eine elektrische Entität (Perspektivansicht); 6 drei stark vereinfachte Ausführungsformen, jeweils vorderer Abschnitte von Kontaktkästen von Kontaktvorrichtungen gemäß der Erfindung (mechanische Ersatzschaubilder); 7 bis 10 einen erfindungsgemäßen Kontaktkasten für eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung (Unteransicht, geschnittene Seitenansicht sowie zwei in Querrichtung gegenüberliegende Seitenansichten); und 11 und 12 zwei Verformungssimulationen der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung (zentral geschnittene Seitenansichten ohne eine Deckenwandung).
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Ausgehend von einem Stand der Technik (1 und 2) ist die Erfindung im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen von Ausführungsformen (5 bis 12) einer Variante einer elektrischen (Crimp-)Kontaktvorrichtung, insbesondere für Kupferkabel oder Aluminiumkabel, für den Fahrzeugbereich näher erläutert. Obwohl die Erfindung detaillierter durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher beschrieben und illustriert ist, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Ausführungsbeispiele eingeschränkt, sondern ist von grundlegenderer Natur. Andere Variationen können hieraus und/oder aus Obigem (Erfindungsbeschreibung) abgeleitet werden ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. So ist die Erfindung auch auf andere Kontaktvorrichtungen in einem Nicht-Fahrzeugbereich, wie z. B. einem Elektronik-, Elektrotechnik-, Energietechnikbereich etc., und ganz allgemein in der Technik anwendbar.
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In der Zeichnung sind nur diejenigen räumlichen Abschnitte eines Gegenstands der Erfindung dargestellt, welche für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind. Bezeichnungen wie Verbinder und Gegenverbinder, Kontaktvorrichtung und Gegenkontaktvorrichtung etc. sind synonym zu interpretieren, d. h. ggf. jeweils untereinander vertauschbar. - Aufgrund von Weiterentwicklungen moderner Hochleistungs-Verbrennungsmotoren steigen elektrische und mechanische Anforderungen an elektrische Anschlusssysteme. Herkömmliche, bewährte elektrische Steckverbindersysteme müssen z. B. höheren Vibrationsgraden in anspruchsvollen und rauen Umgebungen moderner Fahrzeuge standhalten. Dies gilt sowohl für Anwendungen in Hochleistungsmotoren mit acht bis zehn Zylindern, als auch für z. B. leichte, effiziente Verbrennungsmotoren mit kleinerem Hubraum.
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Der Stand der Technik in der 1 zeigt eine vibrationsbelastete elektrische Steckverbindung 1, 8 aus einer herkömmlichen Kontakteinrichtung 1 und einer Gegenkontaktvorrichtung 8, wobei die Gegenkontaktvorrichtung 8 zwischen einer Kontaktfeder 600 mit zwei Kontaktierungsbereichen 610, 620 und einem steifen Amboss 630 in einem Kontaktkasten 10 der Kontakteinrichtung 1 aufgenommen ist. Solch eine Steckverbindung 1, 8 zeigt in einem Einsatz unter Vibrationsbelastung ein unerwünschtes elektrisches Verhalten.
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Simulationen im Rahmen der Erfindung haben ergeben, dass dieses Verhalten entstehenden und wieder vergehenden, kleinen Luftspalten 800 zwischen dem Amboss 630 und der Gegenkontaktvorrichtung 8 geschuldet ist (s. 3 und 4), wobei die Luftspalte 800 mit anderen Frequenzen entstehen und vergehen als ein Korrelat zu einer Frequenz der Vibrationsbelastung. D. h. die Luftspalte 800 haben noch andere Ursachen als lediglich die Vibrationen.
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Eine erfindungsgemäße (5 bis 12), z. B. gerade (vgl. 5), gewinkelt oder gekrümmt ausgebildete Kontakteinrichtung 1 für eine erfindungsgemäße elektrische Entität 0 (s. o.) ist bevorzugt als eine Crimpkontakteinrichtung 1 ausgebildet, wobei die bevorzugt mehrteilige, insbesondere zweiteilige, aber insbesondere einstückig ausgebildete Kontakteinrichtung 1 bevorzugt als eine Buchsenkontakteinrichtung 1 bzw. eine Steckhülse 1 ausgebildet ist. Vorliegend ist die Kontakteinrichtung 1 bevorzugt als eine 1,0mm- bis 2,0mm-, bevorzugt eine 1,2mm- bis 1,5mm-Kontakteinrichtung 1, insbesondere eine MCON-Kontakteinrichtung 1 (MCON: Multiple Contact) oder eine HPF-Kontakteinrichtung 1 (HPF: High Pressure Flat, Hochdruck-Kontakteinrichtung 1) für elektrische Verbinder oder Gegenverbinder, insbesondere Miniverbinder oder Minigegenverbinder, ausgebildet. Andere Größen sind natürlich anwendbar.
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Die Kontakteinrichtung 1 ist zum Zusammenstecken mit einer elektrischen Gegenkontaktvorrichtung 8 (vgl. 1) bzw. Gegenkontakteinrichtung ausgebildet, welche bevorzugt ebenfalls als eine Crimpkontaktvorrichtung bzw. eine Crimpkontakteinrichtung konzipiert ist. Hierbei kann die Gegen(-crimp-)kontaktvorrichtung 8 als eine Tabkontaktvorrichtung, ein Flachstecker, eine Pin- bzw. Stiftkontaktvorrichtung etc. ausgebildet sein. - Eine erfindungsgemäße Kontakteinrichtung 1 ist vorliegend in der 5 zweiteilig ausgebildet und weist eine erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung 2 und eine Überfeder 4 auf.
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Die Kontaktvorrichtung 2 und/oder die Überfeder 4 ist bzw. sind bevorzugt jeweils stofflich einstückig oder integral ausgebildet. Die Überfeder 4 ist auf die Kontaktvorrichtung 2 im Bereich ihres Kontaktkastens 10 (s. u.) aufgesteckt und bevorzugt fest mit der Kontaktvorrichtung 2 verbunden. Die Überfeder 4 dient einer Kodierung, einer Primärverrastung, einer Sekundärverrastung und einer Lagerung der Kontaktvorrichtung 2 in einer Kontaktkammer eines elektrischen Verbinders als oder der Entität. - Natürlich kann die Kontaktvorrichtung 2 gemäß der Erfindung auch in Alleinstellung angewendet sein. - Für die nachfolgenden Erläuterungen ist auf eine Hochrichtung Hr bzw. Hochachse Hr, eine Längsrichtung Lr bzw. Längsachse Lr, eine Querrichtung Qr bzw. Querachse Qr und eine Umfangsrichtung Ur der Kontakteinrichtung 1 bzw. der Kontaktvorrichtung 2 Bezug genommen.
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Die Kontaktvorrichtung 2 weist von vorne (Steckgesicht 13, Vorderseite 13) kommend einen elektromechanischen Kontaktkasten 10 für die Gegenkontaktvorrichtung 8, einen elektromechanischen Anschlussbereich 20 (auch als Leitercrimpbereich 20 bezeichenbar) für einen elektrischen Leiter eines Kabels, und einen mechanischen Befestigungsbereich 30 (auch als Isolationscrimpbereich 30 bezeichenbar) für eine elektrische Isolierung (und ggf. den elektrischen Leiter über die Isolierung) des Kabels auf. Zwischen dem Kontaktkasten 10 und dem Anschlussbereich 20 sowie zwischen dem Anschlussbereich 20 und dem Befestigungsbereich 30 weist die Kontaktvorrichtung 2 bevorzugt jeweils einen Übergangsbereich 15, 25 auf. Ein elektromechanischer Anschluss des Leiters kann auch ohne Crimpen, z. B. durch Löten, (Kompaktier-)Schweißen etc. an die Kontaktvorrichtung 2 erfolgen. D. h. die Kontaktvorrichtung 2 braucht nicht als Crimpkontaktvorrichtung 2 ausgebildet sein.
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Im Rahmen der Simulationen zur Erfindung ergab sich, dass eine geometrisch starre Ausbildung des Kontaktkastens 10 im Bereich seines Ambosses einen geringeren positiven Einfluss auf eine Vibrationsresistenz der Kontaktvorrichtung 2 hat als gewünscht. D. h., dass durch die Erfindung ein anderer Weg einzuschlagen ist, den Vibrationsbelastungen zu begegnen. Die Erfindung schlägt nun einen gegenteiligen Weg ein und versucht nicht den Vibrationen standzuhalten bzw. entgegenzuwirken, sondern diesen ,zu folgen‘. D. h. auch, dass gemäß der Erfindung ein Kontaktkasten 10 einer Kontaktvorrichtung 2 gemäß dem Stand der Technik zu steif ist. Vgl. 2, die den Kontaktkasten 10 in einem Bereich seines Ambosses stark vereinfacht in mechanischen Ersatzschaubildern zeigt.
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Die Erfindung liegt darin, den Kontaktkasten 10 im Bereich seines Ambosses im Vergleich zum Stand der Technik, in welchem der Kontaktkasten 10 vergleichsweise biegesteif ausgebildet ist, vergleichsweise biegeweich auszugestalten (vgl. o.), was in der 6 dargestellt ist. Hierbei weist der Kontaktkasten 10 an einer entsprechenden Stelle ein Gelenk (6 oben), ein Festgelenk (6 unten, s. o. Integralgelenk), ein Lager (6), ein Festlager (6 Mitte, unten), ein Integrallager (6 Mitte, unten; s. o. Integralschwenklager (Integralgelenk, Integralscharnier etc.)), ein Scharnier (6 Mitte) oder ein einteiliges Bandscharnier (6 Mitte, s. o. Integralscharnier) auf. Hierbei zeigt die 6 drei solche Stellen (vorderes, mittleres und hinteres Drittel vorne im Kontaktkasten 10; 11, 12), wobei natürlich andere Positionen anwendbar sind.
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Bei einem Gelenk, oben in der 6 dargestellt, umfasst der Kontaktkasten 10 wenigstens zwei Teile (10, 11), die miteinander über das drehbare bzw. schwenkbare Gelenk mechanisch gekoppelt im Kontaktkasten 10 eingerichtet sind (zweiteiliger und einstückiger Kontaktkasten 10). - Bei einem Lager oder Scharnier, mittig in der 6 dargestellt, ist der Kontaktkasten 10 einteilig und bevorzugt integral über das Lager oder Scharnier hinweg ausgebildet. Hierbei kann das Lager flächig ausgebildet und das Scharnier kann linien- oder streifenförmig im Kontaktkasten 10 eingerichtet sein. - Ferner kann ein Lager, unten in der 6 dargestellt, mehr als eine flächige Ausbildung im Kontaktkasten 10 eingerichtet aufweisen, was durch die zwei bevorzugt integralen Anbindungen in der 6 verdeutlicht ist.
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In der in den 7 bis 10 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Kontaktkasten 10 in Längsrichtung Lr in einen vorderen, freien und/oder ersten Kastenabschnitt 11 und in einen hinteren, gebundenen und/oder zweiten Kastenabschnitt 12 gegliedert. In Längsrichtung Lr dahinter setzt sich der Kontaktkasten 10 bevorzugt fort, wobei sich an diesen Fortsatz oder Abschnitt dann der Übergangsbereich 15 anschließen kann. Der jeweilige Kastenabschnitt 11, 12 und/oder der dahinter liegende Abschnitt kann bzw. können in Längsrichtung Lr ggf. weiter segmentiert sein, z. B. über wenigstens einen zusätzlichen Schwenkbereich 700 (s. u.). Ferner umfassen sowohl der Kontaktkasten 10 als auch die Kastenabschnitte 11, 12 eine Bodenwandung 100, eine rechte und/oder erste Seitenwandung 200, eine linke und/oder zweite Seitenwandung 300 und eine Deckenwandung 400, welche jeweils eine oder mehrere Ausnehmungen und/oder Durchgangsausnehmungen aufweisen kann bzw. können.
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Zwischen den Kastenabschnitten 11, 12 bzw. in einem Kraftfluss in Längsrichtung Lr zwischen den Kastenabschnitten 11, 12 weist der Kontaktkasten 10 einen Schwenkbereich 500 auf, der hierbei ein Integralschwenklager 522 & 532 umfasst. Natürlich ist eine oben genannte mechanische Koppelung ebenfalls anwendbar. Hierbei koppelt der Schwenkbereich 500 die Kastenabschnitte 11, 12 wie zwei Kettenglieder, z. B. einer Fahrradkette. Der Schwenkbereich 500 bzw. das Integralschwenklager 522 & 532 ist um die Querachse Qr biegeweich im Vergleich zu seinen in Längsrichtung Lr direkt benachbarten Bereichen in den Kastenabschnitten 11, 12 ausgebildet, welche um die die Querachse Qr biegesteif ausgebildet sind (vgl. o.). Eine Position des Schwenkbereichs 500 im Kontaktkasten 10, also eine jeweilige Längserstreckung der Kastenabschnitte 11, 12, hängt von einem Anwendungsfall der Kontaktvorrichtung 2 ab. Hierbei ist das Integralschwenklager 522 & 532 auch als Integralgelenk 522 & 532 bezeichenbar.
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Im vorliegenden Fall ist der Schwenkbereich 500 in Längsrichtung Lr zwischen einem vorderem und/oder erstem Kontaktierungsbereich 110 und einem hinteren und/oder zweiten Kontaktierungsbereich 120 der Bodenwandung 100 im Kontaktkasten 10 eingerichtet, wobei der Schwenkbereich 500 die zwei Kontaktierungsbereiche 110, 120 gegeneinander schwenkbar im Kontaktkasten 10 mechanisch koppelt. Die zwei Kontaktierungsbereiche 110, 120 sind vorliegend als zwei Bereiche eines geteilten Ambosses (s. die 8) ausgebildet, können aber natürlich auch eine andere Ausbildung haben (Sicken, Kontaktpunkte, Pads etc.). Ferner können natürlich mehr als zwei Kontaktierungsbereiche an/in der Bodenwandung 100 eingerichtet sein, wobei ggf. ein weiterer solcher Schwenkbereich angewendet ist.
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Der erste Kontaktierungsbereich 110 ist dem ersten Kastenabschnitt 11 und der zweite Kontaktierungsbereich 120 ist dem zweiten Kastenabschnitt 12 zugehörig. Hierbei sind sowohl der erste Kontaktierungsbereich 110 als auch der zweite Kontaktierungsbereich 120 stofflich einstückig oder integral mit einer Bodenwandung 110 des betreffenden Kastenabschnitts 11, 12 verbunden. Wie oben schon ausgeführt, setzt sich der Kontaktkasten 10 in Längsrichtung Lr hinter dem zweiten Kastenabschnitt 12 bevorzugt fort, wobei sich z. B. bevorzugt eine Kontaktfeder 600 (s. u.) in diesen hinteren Bereich des Kontaktkastens 10 (hinein-)erstrecken kann.
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In Hochrichtung Hr gegenüberliegend zur Bodenwandung 100 bzw. den Kontaktierungsbereichen 110, 120 sind ein vorderer und/oder erster Kontaktierungsbereich 610 und ein hinterer und/oder zweiter Kontaktierungsbereich 620 bevorzugt einer Kontaktfeder 600 im Kontaktkasten 10 eingerichtet. Hierbei kann die Kontaktfeder 600 als eine längseinseitig (Federlamelle) oder längszweiseitig angebundene Kontaktfeder ausgebildet sein. Es können natürlich wiederum mehr als zwei Kontaktierungsbereiche bevorzugt an/in der Kontaktfeder 600 eingerichtet sein.
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Bevorzugt ist ein vorderer Längsendabschnitt der Kontaktfeder 600 fest, insbesondere integral, mit dem ersten Kastenabschnitt 11 verbunden. Dies kann zusätzlich auch auf einen hinteren Längsendabschnitt der Kontaktfeder 600 zutreffen, jedoch mit dem zweiten Kastenabschnitt 12. Alternativ, wie hierbei (7 bis 10), ragt die Kontaktfeder in den zweiten Kastenabschnitt 12 hinein oder hindurch und kann sich hinten an der Deckenwandung 400 im Kontaktkasten 10 im oder abseits des zweiten Kastenabschnitts 12 abstützen (Loslager).
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Die Kontaktierungsbereiche 110, 120 der Bodenwandung 100 und die Kontaktierungsbereiche 610, 620 bevorzugt der Kontaktfeder 600 wechseln sich in Längsrichtung Lr einander jeweils schräg gegenüberliegend ab (vgl. 8). Hierbei ist in Längsrichtung Lr zunächst der erste Kontaktierungsbereich 110 der Bodenwandung 100 vorgesehen, was zur Folge hat, dass bei vier Kontaktierungsbereichen 110, 120; 610, 620 der zweite Kontaktierungsbereich 620 der Kontaktfeder 600 in Längsrichtung Lr hinten liegend vorgesehen ist. Mehr oder ggf. weniger Kontaktierungsbereiche sind natürlich anwendbar.
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Der Schwenkbereich 500 zwischen den Kastenabschnitten 11, 12 ist dabei als ein Biegebereich der Kontaktvorrichtung 2 ausgebildet, welcher durch (wenigstens) ein Integralschwenklager (522 & 523) konstituiert ist. Vorliegend umfasst das Integralschwenklager 522 & 523 zwei bezüglich der Längsachse Lr und Querrichtung Qr einander gegenüberliegende Integralschwenkteillager 522, 523, die jeweils als ein Biegebereich der Kontaktvorrichtung 2 ausgebildet sind. Hierbei sind die Integralschwenkteillager 522, 523 als flächig ausgebildete Materialbereiche in einer betreffenden Seitenwandung 200, 300 der Kontaktvorrichtung 2 zwischen den Kastenabschnitten 11, 12 eingerichtet.
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In Umfangsrichtung Ur sind die zwei Integralschwenkteillager 522, 523 von zwei Durchgangsausnehmungen 520 & 510 & 530, 540 im Kontaktkasten 10 begrenzt, welche ferner die Kontaktierungsbereiche 110, 120 und die Kastenabschnitte 11, 12 gegenseitig definiert bzw. aus dem Kontaktkasten 10 freischneidet.
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In Längsrichtung Lr erstreckt sich das jeweilige Integralschwenkteillager 522, 523 nach vorne und hinten integral in den jeweiligen Kastenabschnitt 11, 12 hinein und ,verliert‘ sich in diesen bzw. geht in diese über. Vorliegend ist die Durchgangsausnehmung 520 & 510 & 530 als ein Langloch 520 & 510 & 530 und die Durchgangsausnehmung 540 als eine sich flächig erstreckende Durchgangsausnehmung 540 ausgebildet.
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Das Langloch 520 & 510 & 530 erstreckt sich in Umfangsrichtung Ur vollständig durch die Bodenwandung 100 (7) hindurch und bevorzugt teilweise in die erste Seitenwandung 200 (8 und 9) und bevorzugt teilweise in die zweite Seitenwandung 300 (10) hinein. Die erste Seitenwandung 200 weist dabei einen Längsendbereich 520 des Langlochs 520 & 510 & 530 auf, welcher sich ausgehend von der Bodenwandung 100 im Wesentlichen lediglich in Hochrichtung Hr erstreckt. Die zweite Seitenwandung 300 weist dabei einen Längsendbereich 530 des Langlochs 520 & 510 & 530 auf, welcher sich mit einem der Bodenwandung 100 benachbarten Bereich im Wesentlichen lediglich in Hochrichtung Hr und einem sich direkt daran anschließenden Bereich im Wesentlichen sowohl in Hochrichtung Hr als auch in Längsrichtung Lr erstreckt. Ein anderer Verlauf wenigstens einer Teilerstreckung des Langlochs 520 & 510 & 530 oder des Langlochs 520 & 510 & 530 ist natürlich anwendbar.
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Eine durch einen Umfang des Langlochs 520 & 510 & 530, einmal abgesehen von dessen sich in Hochrichtung Hr und Längsrichtung Lr erstreckenden Bereich in der zweiten Seitenwandung 300, definierte Ebene steht im Wesentlichen senkrecht auf der Längsrichtung Lr und erstreckt sich in Querrichtung Qr und Hochrichtung Hr. - Die sich flächig erstreckende Durchgangsausnehmung 540 ist im Wesentlichen in der Deckenwandung 400 eingerichtet und liegt dem Langloch 520 & 510 & 530 hauptsächlich oder im Wesentlichen gegenüber oder ist (etwas) versetzt zu diesem angeordnet. Die flächige Durchgangsausnehmung 540 erstreckt sich in Umfangsrichtung Ur vollständig durch die Deckenwandung 400 hindurch und kann Bereiche aufweisen, die sich teilweise in die erste Seitenwandung 200 und/oder teilweise in die zweite Seitenwandung 300 erstrecken. Ferner erstreckt sich die flächige Durchgangsausnehmung 540 in Längsrichtung Lr.
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Derjenige in der ersten Seitenwandung 200 liegende Bereich der flächigen Durchgangsausnehmung 540 ist beispielhaft in der 9 zu sehen, wobei dieser Bereich im Wesentlichen rechteckförmig in einem oberen (mit Bezug auf die 8) Abschnitt des Kontaktkastens 10 zwischen den Kastenabschnitten 11, 12 vorgesehen ist. Die Eckbereiche der flächigen Durchgangsausnehmung 540 in der ersten Seitenwandung 200 sind bevorzugt gerundet.
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Derjenige in der zweiten Seitenwandung 300 liegende Bereich der flächigen Durchgangsausnehmung 540 ist beispielhaft in der 10 zu sehen, wobei sich dieser Bereich im Wesentlichen umgedreht u-förmig von einem oberen (mit Bezug auf die 10) Abschnitt des Kontaktkastens 10 ausgehend, in Hochrichtung Hr nach unten erstreckt. Die Schenkel und der Steg der u-förmigen Durchgangsausnehmung in der Seitenwandung 300 schneiden eine laschenförmige Kontaktfederunterstützung ( 8 und 10) frei, deren freier Längsendabschnitt in Hochrichtung Hr oberhalb (mit Bezug auf die 10) der Kontaktfeder 600 in den Kontaktkasten 10 hineinragt und für die Kontaktfeder 600 einen mechanischen Mittenanschlag zur Verfügung stellt. Die Kontaktfederunterstützung soll bei einer neuwertigen Kontaktvorrichtung 2 einen kleinen Luftspalt zur Kontaktfeder 600 aufweisen und eine Rückstellung der Kontaktfeder 600 nach einem Stecken unterstützen und so eine mechanische und/oder thermische Relaxation reduzieren.
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Durch die jeweils zwei einander betreffenden Umfangslängsenden der zwei Durchgangsausnehmungen 520 & 510 & 530, 540, also dem Langloch 520 & 510 & 530 und der flächigen Durchgangsausnehmung 540, sind die zwei Integralschwenkteillager 522, 523 im Kontaktkasten 10 freigeschnitten, definiert bzw. konstituiert. Hierdurch kann der erste/zweite Kastenabschnitt 11/12 gegenüber dem zweiten/ersten Kastenabschnitt 12/11 eine Nickbewegung mit der Querachse Qr als Schwenkachse ausführen (jeweils im Vergleich mit dazu in Längsrichtung Lr direkt benachbarten Bereichen des Kontaktkastens 10).
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Damit diese Nickbewegung, also eine Schwenkbewegung der beiden Kastenabschnitte 11, 12 aufeinander zu, in eine Schwenkrichtung nicht zu groß ist, kann das Langloch 520 & 510 & 530 einen Überdehnanschlag 550 (nur in 8 und gestrichelt eingezeichnet) aufweisen, der einen Durchmesser des Langlochs 520 & 510 & 530 verringert. Alternativ oder ferner kann das Langloch 520 & 510 & 530 in einem Abschnitt in dessen Durchmesserrichtung (Längsrichtung Lr) enger ausgebildet sein, was dann ebenfalls eine Funktion eines Überdehnanschlags übernimmt. Dies kann analog bei der Durchgangsausnehmung 540 in der Deckenwandung 400 für eine Schwenkrichtung der beiden Kastenabschnitte 11, 12 aufeinander zu realisiert sein, welche zu obiger Schwenkrichtung entgegengesetzt ist.
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In 9 ist eine Lage des Biegebereichs 522 bzw. des Integralschwenkteillagers 522 gut zu erkennen. Er bzw. es verbindet die beiden Kastenabschnitte 11, 12 in Längsrichtung Lr miteinander integral. Ferner ist er bzw. es einerseits in Hochrichtung Hr unten durch ein Längsende des von unten kommenden Längsendabschnitts 520 des Langlochs 520 & 510 & 530, und andererseits in Hochrichtung Hr oben durch die flächige Durchgangsausnehmung 540 in der ersten Seitenwandung 200 freigeschnitten bzw. definiert. Das Längsende des Längsendabschnitts 520 besitzt vorliegend bevorzugt im Wesentlichen dieselbe Längsposition wie ein vorderes Ende der flächigen Durchgangsausnehmung 540, welche sich ferner weiter nach hinten erstreckt. Im Gegensatz dazu erstreckt sich der in Längsrichtung Lr und Hochrichtung Hr erstreckende Längsabschnitt des Längsendabschnitts 520 nach vorne in Längsrichtung Lr von der flächigen Durchgangsausnehmung 540 weg.
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In 10 ist eine Lage des Biegebereichs 532 bzw. des Integralschwenkteillagers 532 gut zu erkennen. Er bzw. es verbindet die beiden Kastenabschnitte 11, 12 in Längsrichtung Lr miteinander ebenfalls integral. Ferner ist er bzw. es einerseits in Hochrichtung Hr durch ein von unten kommendes Längsende des Längsendabschnitts 530 des Langlochs 520 & 510 & 530, und andererseits in Hochrichtung Hr durch die von oben kommenden zwei Schenkel der hier umgekehrt u-förmig ausgebildeten flächigen Durchgangsausnehmung 540 in der zweiten Seitenwandung 300 freigeschnitten bzw. definiert. In Längsrichtung Lr ist das Längsende des Längsendabschnitts 530 zwischen den Längsenden der zwei Schenkel angeordnet. In Hochrichtung Hr ist das Längsende des Längsendabschnitts 530 (etwas) unterhalb der Längsenden der zwei Schenkel angeordnet.
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Bei der Anwendung von vier Kontaktierungsbereichen 110, 120; 610, 620 (Zwei-Ebenen-System mit Zickzack-, Trapez-, Parallelogramm-, Rechteck-Anordnung etc. der Kontaktierungsbereiche 110, 120; 610, 620) und der Annahme, dass der hintere Kontaktierungsbereich 120 der Bodenwandung 100 raumfest (kontaktkastenfest) ist, dann können sich die anderen drei Kontaktierungsbereiche 110; 610, 620 gegenüber diesem Kontaktierungsbereich 120 bewegen. Hierdurch kann sich der in eine Steckrichtung S (5) einer elektromechanischen Gegenkontaktvorrichtung 8 vordere Kontaktierungsbereich 110 einer einzusteckenden oder eingesteckten Gegenkontaktvorrichtung 8 anpassen bzw. ihr in deren Bewegungen folgen. Dies gilt auch für die Kontaktierungsbereiche 610, 620 der Kontaktfeder 600 - Dies kann mit wenigstens einem weiteren Schwenkbereich auf mehr als vier Kontaktierungsbereiche erweitert werden. Ferner ist auch nur ein einzelner Kontaktierungsbereich an/in der Kontaktfeder 600 anwendbar.
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Die 11 und 12 zeigen zwei Verformungssimulationen der Kontaktvorrichtung 2 gemäß den 7 bis 10, wobei in der 11 der erste Kastenabschnitt 11 in Hochrichtung Hr nach oben gedrückt oder gezogen, und in der 12 der erste Kastenabschnitt 11 in Hochrichtung Hr nach unten gedrückt oder gezogen ist. Wie gut in den 11 und 12 gegenüber der 8 zu erkennen ist, haben sich wenigstens ein Kontaktierungsbereich 110/120, insbesondere die Kontaktierungsbereiche 110, 120 der Bodenwandung 100, und wenigstens ein Kontaktierungsbereich 610/620, insbesondere die Kontaktierungsbereiche 610, 620 der Kontaktfeder 600 aufeinander zu bewegt.
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Hierdurch sind die im Stand der Technik entstehenden Luftspalte 800 wirkungsvoll verhindert. Bei einer in einen Kontaktkasten 10 eingesteckten Gegenkontaktvorrichtung 8 sind in den beiden Grenzfällen der 11 und 12 alle vier elektrischen und mechanischen Kontaktierungen zwischen dem Kontaktkasten 10 und der Gegenkontaktvorrichtung 2 intakt. Dies gilt einerseits für Vibrationen als auch für ein schiefes Stecken der Gegenkontaktvorrichtung 8, z. B in Hochrichtung Hr von unten nach oben oder von oben nach unten in den Kontaktkasten 10.
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Ferner kann der Kontaktkasten 10 einen zusätzlichen Schwenkbereich 700 aufweisen, der z. B. in den 7 bis 10, zwischen dem zweiten Kastenabschnitt 12 und dem in Längsrichtung Lr dahinter liegenden Abschnitt des Kontaktkastens 10 bzw. je, nach einer Definition des zweiten Kastenabschnitts 12, im zweiten Kastenabschnitt 12 eingerichtet ist. D. h. hier weist der Kontaktkasten 10 einen zusätzlichen Schwenkbereich 700 auf, der hierbei ein Integralschwenklager 742 umfasst. Natürlich ist eine oben genannte mechanische Koppelung ebenfalls anwendbar. Der zusätzliche Schwenkbereich 700 bzw. das Integralschwenklager 742 ist um die Querachse Qr biegeweich im Vergleich zu seinen in Längsrichtung Lr direkt benachbarten Bereichen im Kontaktkasten 10 ausgebildet, welche um die Querachse Qr biegesteif ausgebildet sind (vgl. o.). Hierbei ist das Integralschwenklager 742 auch als Integralscharnier 742 bezeichenbar.
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Der zusätzliche Schwenkbereich 700 koppelt den zweiten Kastenabschnitt 12 gegenüber dem in Längsrichtung Lr dahinter liegenden Abschnitt des Kontaktkastens 10 bzw. zwei Bereiche des zweiten Kastenabschnitts 12 gegeneinander mechanisch schwenkbar im Kontaktkasten 10. Der zusätzliche Schwenkbereich 700 ist bevorzugt ebenfalls als ein Biegebereich der Kontaktvorrichtung 2 ausgebildet, welcher durch das Integralschwenklager 742 konstituiert ist. Hierbei ist das Integralschwenklager 742 als ein in Querrichtung Qr linearer oder ein streifenförmiger Materialabschnitt in der Deckenwandung 400 der Kontaktvorrichtung 2 eingerichtet. In Umfangsrichtung Ur ist das Integralschwenklager 742 vorliegend (7 bis 10) von einer einzigen Durchgangsausnehmung 710 & 720 & 730 & 740 im Kontaktkasten 10 begrenzt.
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Vorliegend ist die Durchgangsausnehmung 710 & 720 & 730 & 740 im Wesentlichen als ein Langloch 710 & 720 & 730 & 740 ausgebildet. Das Langloch 710 & 720 & 730 & 740 erstreckt sich in Umfangsrichtung Ur vollständig durch die Bodenwandung 100 (7) hindurch und ferner bevorzugt jeweils vollständig durch die erste Seitenwandung 200 (8 und 9) und die zweite Seitenwandung 300 (10). Ferner kann sich das Langloch 710 & 720 & 730 & 740, ausgehend von einer der Seitenwandungen 200, 300 (hier die zweite Seitenwandung 300), teilweise in die Deckenwandung 400 hineinerstrecken ( 10). Die beiden Längsendbereiche des Langlochs 710 & 720 & 730 & 740 liegen dabei an und in der Deckenwandung 400. Andere Ausführungsformen eines solchen Integralschwenklagers 742 sind natürlich möglich.
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Die erste Seitenwandung 200 weist dabei einen Längsbereich 720 des Langlochs 710 & 720 & 730 & 740 auf, welcher sich bevorzugt in Hochrichtung Hr und Längsrichtung Lr erstreckt. Analog, in Querrichtung Qr in dieselbe Richtung geneigt oder in Querrichtung Qr bevorzugt hauptsächlich oder im Wesentlichen deckungsgleich dazu kann ein wesentlicher Längsbereich 710 des Langlochs 710 & 720 & 730 & 740 in der zweiten Seitenwandung 300 ausgebildet sein. Innerhalb der Bodenwandung 100 erstreckt sich ein Längsbereich 720 des Langlochs 710 & 720 & 730 & 740 bevorzugt lediglich in Querrichtung Qr, was bevorzugt analog für einen Längsendbereich 740 des Langlochs 710 & 720 & 730 & 740 in der Deckenwandung 400 zutrifft. Es kann wiederum ein Überdehnanschlag 750, z. B. analog zu oben vorgesehen sein.
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Der zusätzliche Schwenkbereich 700 kann z. B. einem (teilweisen) mechanischen Entkoppeln des Kontaktkastens 10 vom Anschlussbereich 20 und/oder Befestigungsbereich 30 innerhalb der Kontaktvorrichtung 2 dienen. - Es ist natürlich möglich, solch einen Schwenkbereich 700 zusätzlich oder alternativ zu obigem Schwenkbereich 500 zwischen den Kastenabschnitten 11, 12 anzuwenden. Ferner ist es natürlich möglich, statt dem zusätzlichen Schwenkbereich 700 obigen Schwenkbereich 500 im zweiten Kastenabschnitt 12 bzw. im Abschnitt dahinter anzuwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 0
- (elektrische) Entität
- 1
- (elektrische) (Crimp-)Kontakteinrichtung
- 2
- (elektrische) (Crimp-)Kontaktvorrichtung
- 4
- Überfeder
- 8
- (elektrische) Gegen(-crimp-)kontaktvorrichtung
- 10
- (elektromechanischer) Kontaktkasten
- 11
- (erster) Kastenabschnitt
- 12
- (zweiter) Kastenabschnitt
- 13
- Steckgesicht, Vorderseite
- 15
- Übergangsbereich
- 20
- (elektromechanischer) Anschlussbereich
- 25
- Übergangsbereich
- 30
- (mechanischer) Befestigungsbereich
- 100
- Bodenwandung
- 110
- (erster) Kontaktierungsbereich
- 120
- (zweiter) Kontaktierungsbereich
- 200
- (erste) Seitenwandung
- 300
- (zweite) Seitenwandung
- 400
- Deckenwandung
- 500
- Schwenkbereich
- 510
- Durchgangsausnehmung
- 520
- Durchgangsausnehmung (optional)
- 522
- Integralschwenk(-teil-)lager, Biegebereich
- 530
- Durchgangsausnehmung (optional)
- 532
- Integralschwenk(-teil-)lager, Biegebereich
- 540
- (flächige) Durchgangsausnehmung (optional)
- 550
- Überdehnanschlag (optional, nur 8)
- 600
- Kontaktfeder
- 610
- (erster) Kontaktierungsbereich
- 620
- (zweiter) Kontaktierungsbereich
- 630
- Amboss (nur Stand der Technik)
- 700
- (zusätzlicher) Schwenkbereich (optional)
- 710
- Durchgangsausnehmung (optional)
- 720
- Durchgangsausnehmung (optional)
- 730
- Durchgangsausnehmung (optional)
- 740
- Durchgangsausnehmung (optional)
- 742
- Integralschwenklager, Biegebereich (optional)
- 750
- Überdehnanschlag (optional)
- 800
- Luftspalt (nur Stand der Technik)
- Hr
- Hochrichtung, Hochachse der Kontakteinrichtung 1
- Lr
- Längsrichtung der Kontakteinrichtung 1
- Qr
- Querrichtung, Querachse der Kontakteinrichtung 1
- S
- (einzelne) Steckrichtung der Gegenkontaktvorrichtung 8 in die Kontakteinrichtung 1
- Ur
- Umfangsrichtung der Kontakteinrichtung 1
