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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckkontakt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen elektrischen Steckverbinder mit einem oder mehreren Steckkontakten der zuvor genannten Art.
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Gattungsgemäße elektrische Steckkontakte sind aus der
JP 2016-143 441 A und der
US 2007/0212907 A1 bekannt. Aus der
DE 10 2015 119 473 A1 ist ein Steckkontakt zur direkten elektrischen Kontaktierung einer Leiterplatte mittels Einsteckens des Steckkontaktes in ein Kontaktloch der Leiterplatte bekannt.
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Elektrische Steckkontakte sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt, zum Beispiel als Gabelkontakte oder Flachsteckkontakte. Elektrische Steckkontakte finden auch Einsatz an sogenannten Querverbindern, die auch als Querbrücker oder nur „Brücker“ bezeichnet werden. Bei elektrischen Steckkontakten allgemein und insbesondere bei solchen Querverbindern, wie z. B. aus der
DE 10 2009 030 645 B4 bekannt, können seitliche Kraftbelastungen auftreten, d. h. quer zur Steckrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Steckkontakt anzugeben, der robuster ist und weniger anfällig für solche seitlichen Kraftbelastungen. Ferner soll ein entsprechender elektrischer Steckverbinder angegeben werden.
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Diese Aufgabe wird mit einem elektrischen Steckkontakt gemäß Anspruch 1 gelöst. Dies beinhaltet, dass das erste Kontaktbein ein erstes Formschlusselement und das zweite Kontaktbein ein zweites Formschlusselement aufweist, wobei das erste und das zweite Formschlusselement als einander zugeordnete Gegenstücke ausgebildet sind, die eine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Kontaktbein und dem zweiten Kontaktbein bilden, wenn das erste Formschlusselement in Kontakt mit dem zweiten Formschlusselement gebracht ist. Die Erfindung hat den Vorteil, dass auf einfache und kostengünstige Weise die Stabilität des elektrischen Steckkontakts gegenüber seitlichen Kraftbelastungen deutlich gesteigert werden kann. Dies wird durch die aufgrund des ersten und des zweiten Formschlusselements herstellbare formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbein erreicht. Im Vergleich zu elektrischen Steckkontakten ohne eine solche formschlüssige Verbindung kann der erfindungsgemäße Steckkontakt einer mindestens doppelt so hohen Krafteinwirkung widerstehen.
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Das erste und das zweite Formschlusselement können mit geringem Fertigungsaufwand eingebracht werden, insbesondere ohne dass es einer völligen Neukonstruktion des Steckkontakts bedarf. Die formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbein kann je nach Ausführungsform permanent vorliegen oder nur in bestimmten Betriebssituationen des elektrischen Steckkontakts, zum Beispiel wenn dieser in einen als Gegenstück zugeordneten Gegenkontakt eingesteckt ist. Durch das Einstecken des Steckkontakts in den Gegenkontakt kann beispielsweise automatisch die formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbein über den Formschluss zwischen dem ersten Formschlusselement und dem zweiten Formschlusselement erzeugt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in einem unbelasteten Zustand des ersten und des zweiten Kontaktbeins das erste Formschlusselement von dem zweiten Formschlusselement beabstandet ist, sodass keine formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Formschlusselement vorhanden ist, und erst durch Verformung des ersten und/oder zweiten Kontaktbeins der Formschluss zwischen dem ersten Formschlusselement und dem zweiten Formschlusselement herstellbar ist. Der unbelastete Zustand des ersten und des zweiten Kontaktbeins liegt insbesondere dann vor, wenn der Steckkontakt nicht mit dem Gegenkontakt zusammengesteckt ist und auch anderweitig nicht belastet ist. Auf diese Weise können das erste und/oder das zweite Kontaktbein federnd ausgebildet sein und beim Zusammenstecken des Steckkontakts mit dem Gegenkontakt soweit erforderlich einfedern. Die formschlüssige Verbindung wird erst hergestellt, wenn sie benötigt wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Formschlusselement an einer dem zweiten Kontaktbein zugewandten Oberfläche des ersten Kontaktbeins angeordnet ist und das zweite Formschlusselement an einer dem ersten Kontaktbein zugewandten Oberfläche des zweiten Kontaktbeins angeordnet ist. Das erste und zweite Formschlusselement sind somit einander zugewandt. Auf diese Weise kann der Steckkontakt mit kleinbauenden Formschlusselementen realisiert werden, die die eigentliche Steckfunktion des elektrischen Steckkontaktes nicht beeinträchtigen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Formschlusselement wenigstens einen gegenüber den benachbarten Oberflächen des ersten Kontaktbeins vertieften Abschnitt aufweist und/oder das zweite Formschlusselement wenigstens einen gegenüber den benachbarten Oberflächen des zweiten Kontaktbeins abragenden Abschnitt aufweist. Das erste Formschlusselement und das zweite Formschlusselement können somit in der Art einer Nut-Feder-Verbindung ausgebildet sein. Die genaue Formgebung des ersten Formschlusselementes und des zweiten Formschlusselementes kann je nach Bedarf festgelegt werden. Beispielsweise kann das zweite Formschlusselement trapezförmig von der Oberfläche des zweiten Kontaktbeins abragen. In diesem Fall ist das erste Formschluss-element als trapezförmige Mulde an der gegenüberliegenden Oberfläche des ersten Kontaktbeins ausgebildet. Das zweite Formschlusselement kann auch mehrere gegenüber den benachbarten Oberflächen des zweiten Kontaktbeins abragende Abschnitte aufweisen, zwischen denen wiederum einer oder mehrere vertiefte Abschnitte angeordnet sein können. Das erste Formschlusselement kann auch mehrere gegenüber den benachbarten Oberflächen des ersten Kontaktbeins vertiefte Abschnitte aufweisen, zwischen denen einer oder mehrere abragende Abschnitte angeordnet sein können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Kontaktbein eine benachbart zu dem ersten Formschlusselement angeordnete erste Kontaktoberfläche und das zweite Kontaktbein eine benachbart zu dem zweiten Formschlusselement angeordnete zweite Kontaktoberfläche aufweist, wobei die erste und die zweite Kontaktoberfläche einander zugewandte Oberflächen sind, die dazu eingerichtet sind, zumindest bereichsweise in Kontakt miteinander zu kommen, wenn der Formschluss zwischen dem ersten Formschlusselement und dem zweiten Formschlusselement hergestellt ist. Auf diese Weise werden zusätzliche Anlageflächen bereitgestellt, an denen das erste und das zweite Kontaktbein aneinander anliegen können, wenn der Formschluss zwischen dem ersten Formschlusselement und dem zweiten Formschlusselement hergestellt ist. Die Anlageflächen müssen auf diese Weise nicht ausschließlich durch das erste und das zweite Formschlusselement gebildet sein, wodurch diese Formschlusselemente entlastet werden.
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Das erste und das zweite Kontaktbein können im unbelasteten Zustand beispielsweise parallel nebeneinander verlaufen, wobei insbesondere die erste und die zweite Kontaktoberfläche parallel zueinander verlaufen können.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Kontaktbein und das zweite Kontaktbein im unbelasteten Zustand voneinander fortgespreizt sind. Die Fortspreizung kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass das erste und das zweite Kontaktbein im Bereich ihrer ersten und zweiten Kontaktoberfläche dann parallel zueinander verlaufen, wenn der Steckkontakt aufgrund des Einsteckens in den Gegenkontakt belastet ist. Im unbelasteten, fortgespreizten Zustand ist dann zwischen der ersten Kontaktoberfläche und der zweiten Kontaktoberfläche ein sich zum freien Ende des Steckkontakts aufweitender Spalt vorhanden, zum Beispiel ein V-förmiger Spalt.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steckkontakt einen Isolationsbereich aufweist, in dem ein Teil des elektrisch leitenden Kontaktelements von Isolierstoffmaterial umhüllt ist, wobei das erste und das zweite Kontaktbein zum Teil oder vollständig aus dem Isolierstoffmaterial herausragen. Durch den Isolationsbereich werden die notwendigen elektrischen Sicherheitskriterien erfüllt. Der Steckkontakt kann zum Beispiel im Isolationsbereich manuell gegriffen werden und in den Gegenkontakt eingesteckt werden oder aus dem Gegenkontakt herausgezogen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
- a) das erste Kontaktbein mit einer Länge aus dem Isolierstoffmaterial herausragt, wobei das erste Formschlusselement in einem Abstand vom Isolierstoffmaterial angeordnet ist, der größer als die Hälfte dieser Länge ist und/oder
- b) das zweite Kontaktbein mit einer Länge aus dem Isolierstoffmaterial herausragt, wobei das zweite Formschlusselement in einem Abstand vom Isolierstoffmaterial angeordnet ist, der größer als die Hälfte dieser Länge ist.
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Dementsprechend ist das erste Formschlusselement relativ weit außen, d. h. nahe des freien Endes, am ersten Kontaktbein.und/oder das zweite Formschlusselement relativ weit außen, d. h. nahe des freien Endes, am zweiten Kontaktbein angeordnet. Beispielsweise kann das erste Formschlusselement in einem Abstand von mehr als 60% der Länge oder mehr als 70% der Länge vom Isolierstoffmaterial entfernt angeordnet sein. Das erste und das zweite Kontaktbein müssen nicht zwangsläufig dieselbe Länge aufweisen, die Längen können auch unterschiedlich sein. In diesem Fall bezieht sich die Lage des ersten bzw. zweiten Formschlusselementes auf die jeweils vorhandene Länge des ersten bzw. zweiten Kontaktbeins. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen das erste und das zweite Kontaktbein gleiche Längen auf.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass
- a) das erste Formschlusselement an einer Schmalseite des ersten Kontaktbeins angeordnet ist, die die geringste Abmessung aus Länge, Breite und Materialdicke des ersten Kontaktbeins aufweist und/oder
- b) das zweite Formschlusselement an einer Schmalseite des zweiten Kontaktbeins angeordnet ist, die die geringste Abmessung aus Länge, Breite und Materialdicke des zweiten Kontaktbeins aufweist.
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Dabei kann das erste Formschlusselement Abmessungen aufweisen, durch die es sich über die Abmessungen des ersten Kontaktbeins in Richtung der Materialdicke nicht hinaus erstreckt. Das zweite Formschlusselement kann Abmessungen aufweisen, durch die es sich über die Abmessungen des zweiten Kontaktbeins in Richtung der Materialdicke nicht hinaus erstreckt. Der Steckkontakt kann zum Beispiel als Flachsteckkontakt bzw. als gabelartiger Flachsteckkontakt ausgebildet sein, bei dem die Anordnung aus dem ersten Kontaktbein und dem zweiten Kontaktbein eine Breite aufweist, die erheblich größer als die Materialdicke ist, beispielsweise wenigstens das Dreifache der Materialdicke.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das elektrisch leitende Kontaktelement einen Wurzelbereich aufweist, von dem das erste und das zweite Kontaktbein nebeneinander abragen. Der Wurzelbereich kann somit eine Art Querbrücke zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbein bilden. Auf diese Weise können das erste und das zweite Kontaktbein elastisch verformbar am Steckkontakt, insbesondere am Wurzelbereich, angeordnet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das elektrisch leitende Kontaktelement mit dem Wurzelbereich und dem ersten und dem zweiten Kontaktbein einstückig aus einem Metallteil ausgeformt ist. Diese erlaubt eine einfache und kostengünstige Herstellung des elektrisch leitenden Kontaktelementes sowie des gesamten Steckkontakts. Das Kontaktelement kann zum Beispiel als Stanzteil oder Stanz-Biege-Teil ausgebildet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das elektrisch leitende Kontaktelement angrenzend an den Wurzelbereich einen Freischnitt zwischen dem ersten und dem zweiten Kontaktbein aufweist. Hierdurch kann die Kräfteverteilung und die durch elastische Auslenkung des ersten und des zweiten Kontaktbeins verursachten Spannungen im Wurzelbereich ausgeglichen werden. Der Freischnitt kann zum Beispiel in Form einer Spreizprägung ausgebildet sein.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch einen elektrischen Steckverbinder mit einem oder mehreren Steckkontakten der zuvor erläuterten Art. Auch hierdurch können die zuvor erläuterten Vorteile realisiert werden. Der elektrische Steckverbinder kann zum Beispiel als Brücker ausgebildet sein, bei dem zwei oder mehr Steckkontakte durch jeweils wenigstens eine elektrisch leitende Kontaktbrücke miteinander galvanisch verbunden sind.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter dem unbestimmten Begriff „ein“ kein Zahlwort zu verstehen. Wenn also z.B. von einem Bauteil die Rede ist, so ist dies im Sinne von „mindestens einem Bauteil“ zu interpretieren. Soweit Winkelangaben in Grad gemacht werden, beziehen sich diese auf ein Kreismaß von 360 Grad (360°).
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 - einen elektrischen Steckkontakt in Seitenansicht,
- 2 - den elektrischen Steckkontakt gemäß 1 in einem belasteten Zustand,
- 3 - den Steckkontakt gemäß 1 in einer Ansicht auf eine Schmalseite,
- 4 - einen Brücker mit zwei elektrischen Steckkontakten in perspektivischer Ansicht und
- 5, 6 - Ausführungsformen der ersten und zweiten Formschlusselemente.
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Die in den Figuren verwendeten Bezugszeichen haben folgende Zuordnung:
- 1
- elektrischer Steckkontakt
- 2
- Isolationsbereich
- 3
- Wurzelbereich
- 4
- Brücker
- 5
- elektrisch leitendes Kontaktelement
- 6
- Freischnitt
- 10
- erstes Kontaktbein
- 11
- erstes Formschlusselement
- 12
- erste Kontaktoberfläche
- 13
- abgeschrägter Verbindungsbereich des ersten Kontaktbeins
- 14
- Schmalseite des ersten Kontaktbeins
- 20
- zweites Kontaktbein
- 21
- zweites Formschlusselement
- 22
- zweite Kontaktoberfläche
- 23
- abgeschrägter Verbindungsbereich des zweiten Kontaktbeins
- 24
- Schmalseite des zweiten Kontaktbeins
- L1
- Abstand
- L
- Länge
- B
- Breite
- D
- Materialdicke
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Die 1 zeigt einen elektrischen Steckkontakt 1, der ein elektrisch leitendes Kontaktelement 5 und einen Isolationsbereich 2 aufweist. In dem Isolationsbereich 2 ist zumindest ein Teil des Kontaktelementes 5 von Isolierstoffmaterial umhüllt. Aus dem Isolierstoffmaterial ragt das Kontaktelement 5 mit einem Wurzelbereich 3 etwas heraus. Im Wurzelbereich 3 gabelt sich das Kontaktelement 5 in ein erstes Kontaktbein 10 und ein zweites Kontaktbein 20 auf. Das erste Kontaktbein 10 und das zweite Kontaktbein 20 ragen nebeneinander von dem Wurzelbereich 3 ab.
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Das erste Kontaktbein 10 weist ein erstes Formschlusselement 11 auf, das an eine dem zweiten Kontaktbein 20 zugewandte erste Kontaktoberfläche 12 des ersten Kontaktbeins 10 angrenzt. Auf der der ersten Kontaktoberfläche 12 abgewandten Seite weist das erste Kontaktbein 10 eine Schmalseite 14 auf. An dieser Schmalseite 14 ist in einem Steckabschnitt, der zum Einstecken in den Gegenkontakt und zur elektrischen Kontaktierung des Gegenkontakts ausgebildet ist, ein abgeschrägter Verbindungsbereich 13 vorhanden, der nach Art eines Messerkontakts ausgebildet ist.
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Das zweite Kontaktbein 20 weist ein zweited Formschlusselement 21 auf, das an eine dem ersten Kontaktbein 10 zugewandte zweite Kontaktoberfläche 22 des zweiten Kontaktbeins 20 angrenzt. Auf der der zweite Kontaktoberfläche 22 abgewandten Seite weist das zweite Kontaktbein 20 eine Schmalseite 24 auf. An dieser Schmalseite 24 ist in einem Steckabschnitt, der zum Einstecken in den Gegenkontakt und zur elektrischen Kontaktierung des Gegenkontakts ausgebildet ist, ein abgeschrägter Verbindungsbereich 23 vorhanden, der nach Art eines Messerkontakts ausgebildet ist.
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Das erste und das zweite Kontaktbein 10, 20 sind spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet.
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Das Kontaktelement 5 weist angrenzend an den Wurzelbereich 3 einen Freischnitt 6 auf, der beispielsweise als Spreizprägung ausgebildet sein kann. Der Freischnitt 6 kann ohne scharfe Ecken und Kanten, d. h. mit einer im wesentlichen abgerundeten Formgebung, ausgebildet sein. Durch den Freischnitt 6 werden die durch elastische Auslenkung des ersten und zweiten Kontaktbeins 10, 20 beim Einstecken des Steckkontakts 1 in den Gegenkontakt verursachten Spannungen im Wurzelbereich 3 reduziert. Gleichzeitig kann durch die bei dem Einbringen einer Spreizprägung verbundene Materialverdrängung ein Aufweiten des Wurzelbereichs 3 erfolgen. Von dem Bereich des Freischnitts 6 aus erstrecken sich das erste und das zweite Kontaktbein 10, 20 voneinander fort, wobei ein sich zum freien Ende hin aufweitender Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Kontaktbein 10, 20 vorhanden ist.
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Wie man in der 1 erkennt, berühren sich das erste und das zweite Formschlusselement 11, 21 in diesem unbelasteten Zustand nicht. Wird das Kontaktelement 5 belastet, sodass das erste Kontaktbein 10 in Richtung zum zweiten Kontaktbein 20 und umgekehrt belastet wird, was zum Beispiel beim Einstecken des Steckkontakts 1 in den Gegenkontakt erfolgen kann, ergibt sich der in 2 dargestellte Zustand. In diesem belasteten Zustand liegen das erste Kontaktbein 10 und das zweite Kontaktbein 20 mit der ersten Kontaktoberfläche 12 und der zweiten Kontaktoberfläche 22 aneinander an. Zudem ist der Formschluss zwischen dem ersten Formschlusselement 11 und dem zweiten Formschlusselement 21 hergestellt.
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Die 1 zeigt ferner, dass das Kontaktelement 5 mit einem Bereich der Länge L aus dem Isolationsbereich 2 herausragt. Vom Isolationsbereich 2 aus gesehen befinden sich das erste und das zweite Formschlusselement 11, 21 in einem Abstand L1. Das Verhältnis L1/L kann beispielsweise wenigstens 0,5 betragen, oder wenigstens 0,6 oder wenigstens 0,7.
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Die 3 zeigt den Steckkontakt 1 in einer Blickrichtung auf die Schmalseite 14 des ersten Kontaktbeins 10. In dieser Betrachungsrichtung wird die Materialdicke D des ersten und des zweiten Kontaktbeins 10, 20 erkennbar. Die Materialdicke D ist erheblich geringer als die in 1 eingezeichnete Abmessung des Kontaktelementes 5 in Richtung der Breite B.
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Die 4 zeigt einen Brücker 4, an dem zwei Steckkontakte 1 der zuvor erläuterten Art vorhanden sind. Die Steckkontakte 1 sind über eine elektrisch leitende Kontaktbrücke miteinander galvanisch verbunden, die innerhalb des Isolationsbereichs 2 angeordnet ist und daher nicht sichtbar ist.
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Die 5 und 6 zeigen alternative Ausführungsformen des ersten Formschlusselementes 11 und des zweiten Formschlusselementes 21. Das erste und das zweite Formschlusselement können beispielsweise zick-zack-artig bzw. dreiecksförmig verlaufen (5), oder wellenförmig, wie die 6 zeigt.
