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Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einem Gegensteckverbinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Steckverbinder umfasst ein Gehäuse und ein darin angeordnetes elektrisches Verbindungselement zum elektrischen Verbinden zumindest eines Schutzleiters mit zumindest einem Schirmleiter, z.B. von mit dem Steckverbinder fest verbundenen oder fest verbindbaren Kabeln.
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Ein Steckverbinder und der entsprechende Gegensteckverbinder bilden gemeinsam eine lösbare Steckverbindung. Der Steckverbinder und der Gegensteckverbinder können dabei jeweils einen oder mehrere Stecker und/oder eine oder mehrere Buchsen aufweisen.
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Insbesondere bei Steckverbindern zum Laden und/oder Entladen einer Traktionsbatterie eines Elektrofahrzeugs sind oftmals Schirmleiter und Schutzleiter miteinander elektrisch zu verbinden. Schirmleiter sind regelmäßig in Form eines Geflechts ausgebildet und umhüllen einen oder mehrere weitere Leiter eines Kabels zur elektromagnetischen Abschirmung des oder der Kabel. Schutzleiter werden regelmäßig auch als PE-Leitungen bezeichnet (protective earth).
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Dabei ist es wünschenswert, die elektrischen Verbindungen innerhalb des Steckverbinders möglichst platzsparend vorzusehen. Ferner ist eine möglichst einfache Montage des Steckverbinders wünschenswert.
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In der
DE 10 2010 002 176 A1 ist ein Steckverbinder beschrieben, bei dem ein Zugentlastungselement für ein Kabel als elektrisches Verbindungselement dient und einen Kontaktierungsabschnitt aufweist, der ausgebildet ist, eine Abschirmung des Kabels zu kontaktieren. Das Zugentlastungselement wird mittels Schrauben fixiert und ist so angeordnet, dass im Bereich einer Schraube ein Schutzleiter anschließbar ist.
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Der Anmelderin ist es ferner intern aus der Praxis bekannt, mehrere Schirmleitungen durch Crimpverbindungen miteinander elektrisch zu verbinden, was allerdings einen hohen Montageaufwand mit sich bringen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Steckverbinder zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demnach weist das elektrische Verbindungselement mehrere voneinander beabstandete und elektrisch miteinander verbundene Verbindungsstellen auf und ist derart ausgebildet, dass zumindest ein Schutzleiter und jeder von mehreren Schirmleitern an jeweils einer der Verbindungsstellen elektrisch anschließbar oder angeschlossen sind.
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Das elektrische Verbindungselement umfasst somit zumindest drei voneinander beabstandete und elektrisch miteinander verbundene Verbindungsstellen. Der Steckverbinder ist insbesondere dahingehend verbessert, dass eine elektrische Verbindung von einem oder mehreren Schutzleitern und mehreren Schirmleitern platzsparend und mit einer einfachen Montage des Steckverbinders möglich sind. Ein Schirmabgriff erfolgt somit innerhalb des Gehäuses. Die Schirmleitungen (insbesondere sämtliche Schirmleitungen) können somit in einfacher Weise auf PE gelegt werden.
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In einer Ausgestaltung ist das elektrische Verbindungselement in Form eines Blechs, insbesondere einer Blechleiste ausgebildet, z.B. als Stanzteil. Eine solche Blechleiste ist besonders einfach herstellbar. Zudem erlaubt insbesondere eine Blechleiste die Bereitstellung einer Vielzahl an Verbindungsstellen. Die Blechleiste ist z.B. in das Steckgesicht des Steckverbinders eingelegt.
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Optional ist zumindest eine, insbesondere jede der Verbindungsstellen des elektrischen Verbindungselements in Form einer Flachzunge ausgebildet. Die Flachzungen sind z.B. an dem als Blechleiste ausgebildeten elektrischen Verbindungselement ausgeformt.
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Die Verbindungsstellen des elektrischen Verbindungselements können entlang einer geraden Linie angeordnet sein. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung und Montage.
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In einer Ausgestaltung ist das elektrische Verbindungselement einstückig ausgebildet, was ebenfalls eine besonders einfache Herstellung ermöglicht. Alternativ umfasst das elektrische Verbindungselement mehrere, elektrisch miteinander verbundene Komponenten.
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Konkret können z.B. zumindest zwei, insbesondere genau zwei Schutzleiter an jeweils eine (andere) der Verbindungsstellen des elektrischen Verbindungselements elektrisch anschließbar sein.
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Alternativ oder zusätzlich können z.B. vier oder mehr, insbesondere genau vier Schirmleiter an jeweils eine (andere) der Verbindungsstellen des elektrischen Verbindungselements elektrisch anschließbar sein. Das elektrische Verbindungselement umfasst beispielsweise zumindest sechs oder genau sechs Verbindungsstellen.
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Optional umfasst der Steckverbinder einen Kontakthalter mit einer die Verbindungsstellen des elektrischen Verbindungselements aufnehmenden Steckleiste. Der Kontakthalter kann Kabel und/oder deren Kontakte halten und gleichzeitig die Steckleiste bereitstellen. Der Kontakthalter kann somit eine Doppelfunktion ausfüllen.
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Das elektrische Verbindungselement ist in einer Ausgestaltung am Kontakthalter montiert, z.B. formschlüssig damit verbunden.
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Beispielsweise ist das elektrische Verbindungselement mittels des Kontakthalters am Gehäuse befestigt. Dies ermöglicht eine besonders sichere und gleichzeitig einfache Montage.
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Der Kontakthalter kann für eine weiter vereinfachte Herstellung und Montage einstückig ausgebildet sein. Optional ist auch die Steckleiste einstückig mit dem übrigen Kontakthalter ausgebildet.
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In einer Ausgestaltung weist das elektrische Verbindungselement zwei Positioniereinrichtungen zur Positionierung des elektrischen Verbindungselements am Gehäuse des Steckverbinders auf. Die Positioniereinrichtungen sind z.B. jeweils in Form einer Öffnung ausgebildet, die derart angeordnet sind, dass sie um Schraubdome am Gehäuse gelegt werden können. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage und sichere Halterung des elektrischen Verbindungselements.
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In einer Ausgestaltung weist das elektrische Verbindungselement eine Schweißstelle auf, z.B. in Form einer Fläche. Die Schweißstelle ist dazu ausgebildet, mit einem Kabel verschweißt zu werden. Hierdurch ist es möglich, besonders große Kabelquerschnitte mit dem elektrischen Verbindungselement sicher elektrisch zu verbinden.
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Der Steckverbinder kann als Ladestecker oder Ladebuchse für ein Elektrofahrzeug ausgebildet sein, insbesondere als sogenanntes Inlet. Allgemein kann der Steckverbinder wahlweise entweder als Einbauteil oder als bewegliches Teil ausgebildet sein.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Steckverbinderanordnung mit mindestens einem Kabel bereitgestellt, die einen Steckverbinder nach einer beliebigen, hierin beschriebenen Ausgestaltung umfasst, wobei mehrere, z.B. vier Schirmleiter (im Inneren des Gehäuses) des zumindest einen Kabels und zumindest ein Schutzleiter, insbesondere mehrere, z.B. zwei Schutzleiter, an jeweils eine der Verbindungsstellen des elektrischen Verbindungselements elektrisch angeschlossen sind.
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In einer Ausgestaltung sind sämtliche Schirmleiter von allen mit dem Steckverbinder fest verbundenen Kabeln an jeweils eine der Verbindungsstellen des elektrischen Verbindungselements elektrisch angeschlossen. Das elektrische Verbindungselement umfasst eine entsprechende Anzahl an Verbindungsstellen, wobei auch für jeden zu verbindenden Schutzleiter eine Verbindungsstelle vorgesehen ist.
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Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine Ansicht einer Steckverbinderanordnung mit einem Steckverbinder, einem dazu passenden Gegensteckverbinder und mehreren Kabeln;
- 2 eine Ansicht eines Kontakthalters, eines elektrischen Verbindungselements und mehrerer Kontaktklemmen des Steckverbinders gemäß 1;
- 3 eine Ansicht des elektrischen Verbindungselements gemäß 2;
- 4 eine Ansicht eines Kontakthalters, eines elektrischen Verbindungselements und mehrerer Kontaktklemmen für den Steckverbinder gemäß 1;
- 5 eine Ansicht des elektrischen Verbindungselements gemäß 4;
- 6 eine Ansicht eines Schweißstellenelements für den Steckverbinder gemäß 1; und
- 7 eine Ansicht eines weiteren Schweißstellenelements für den Steckverbinder gemäß 1.
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1 zeigt einen Steckverbinder 1 zur lösbaren elektrischen Verbindung mit einem Gegensteckverbinder 2. Gemeinsam bilden der Steckverbinder 1 und der Gegensteckverbinder 2 eine Steckverbindung und eine Steckverbinderanordnung. Der Steckverbinder 1 ist vorliegend zur Montage am Elektrofahrzeug ausgebildet, konkret als Fahrzeug-Inlet, z.B. gemäß dem CCS (Combined Charging System) Typ 1. Der Gegensteckverbinder 2 ist im gezeigten Beispiel als manuell betätigbarer Ladesteckverbinder für das Elektrofahrzeug ausgebildet.
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Der Steckverbinder 1 ist dazu ausgebildet, einen Ladestrom in Form eines Gleichstroms und/oder in Form eines Wechselstroms zu übertragen.
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Der Steckverbinder 1 umfasst ein Gehäuse 12, von dem in 1 ein Gehäuseteil dargestellt ist, welches optional von einem nicht gezeigten Deckel des Gehäuses 12 verschlossen werden kann.
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Der Steckverbinder 1 ist mit mehreren Kabeln 3A-3C fest verbunden. Die Kabel 3A-3C sind z.B. zumindest zum Teil an ein Ladegerät und/oder eine Batterie des Elektrofahrzeugs angeschlossen. Die Kabel 3A-3C erstrecken sich zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses 12.
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Eines der Kabel 3A umfasst mehrere Leiter 30, von welchen hier zwei dargestellt sind. Jeder der Leiter 30 ist an einen Kontakt 16 angeschlossen, der durch einen entsprechenden Gegenkontakt 20 des Gegensteckers 2 kontaktierbar ist. Die beiden anderen Kabel 3B, 3C weisen gegenüber dem erstgenannten Kabel 3A einen größeren Querschnitt auf, insbesondere zur Übertragung von großen elektrischen Leistungen, z.B. mittels Gleichstrom. In einem dieser beiden Kabel 3B ist ferner ein Schutzleiter 13A geführt. Alternativ ist der Schutzleiter 13A in einem der beiden anderen Kabel 3A, 3C oder separat geführt.
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Mehrere der Kabel 3B, 3C (konkret die beiden Kabel 3B, 3C mit größerem Querschnitt) sind mittels eines am Gehäuse 12 befestigten Kontakthalters 11 gehalten.
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Der Steckverbinder 1 umfasst ferner einen zweiten Schutzleiter 13B. Dieser ist an einen durch einen entsprechenden Gegenkontakt 20 des Gegensteckers 2 kontaktierbaren Kontakt 16 angeschlossen.
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Beide Schutzleiter 13A, 13B sind an einer Steckleiste 110A des Kontakthalters 11 eingesteckt und elektrisch leitend miteinander verbunden, wie nachfolgend noch näher erläutert werden wird. Ebenfalls an der Steckleiste 110A eingesteckt und mit den Schutzleitern 13A, 13B elektrisch leitend verbunden sind mehrere, konkret vier Schirmleiter 14, von denen in 1 einer dargestellt ist. Jeder der Schirmleiter 14 ist z.B. als Geflecht ausgebildet und umgibt einen oder mehrere Leiter innerhalb eines der Kabel 3A-3C.
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Die Steckleiste 110A ist zwischen oberen und unteren Kontakten 16 des Steckverbinders 1 angeordnet. Vorliegend sind mit den oberen Kontakten 16 das Kabel 3A und mit den unteren Kontakten 16 die Kabel 3B, 3C (mit dem größeren Leiterquerschnitt) elektrisch verbunden.
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2 zeigt den Kontakthalter 11, ein elektrisches Verbindungselement 10A in Form einer Messerleiste und mehrere Kontaktklemmen 15.
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Der Kontakthalter 11 umfasst die bereits erwähnte Steckleiste 110A, mehrere, hier zwei, Halterungen 111A für jeweils ein Kabel 3B, 3C und mehrere Befestigungsstellen 112. Der Kontakthalter 11 ist vorliegend einstückig ausgebildet. Beispielsweise ist der Kontakthalter 11 aus einem Kunststoff hergestellt, insbesondere als einstückiges Kunststoffteil.
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Die Steckleiste 110A bildet mehrere Aufnahmen 114 auf. Zwischen jeweils benachbarten Aufnahmen 114 ist ein Schlitz ausgebildet, sodass das elektrische Verbindungselement 10A derart in die Steckleiste 110A einsteckbar (und gemäß 1 eingesteckt) ist, dass es sich durch sämtliche der Aufnahmen 114 erstreckt. Rastelemente 115 an der Steckleiste 110A sind dazu ausgebildet, das in der Steckleiste 110A aufgenommene elektrische Verbindungselement 10A festzuhalten. Die Steckleiste 110A ist so ausgebildet und angeordnet, dass das elektrische Verbindungselement 10A von jedem der Kontakte 16 beabstandet ist.
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Das in 2 gezeigte und in 3 separat dargestellte elektrische Verbindungselement 10A weist einen Leistenabschnitt 101 auf. In dem Leistenabschnitt 101 sind mehrere Klemmschlitze 104 ausgebildet, welche mit entsprechenden Gegenstücken an der Steckleiste 110A in Eingriff bringbar sind, um das elektrische Verbindungselement 10A (gemeinsam mit den Rastelementen 105 und den Schlitzen zwischen den Aufnahmen 104) formschlüssig an der Steckleiste 110A zu halten. Hierzu ist das elektrische Verbindungselement 10A von derjenigen Seite der Steckleiste 110A in die Steckleiste 110A einsteckbar oder eingesteckt, die im montierten Zustand von einer Wand des Gehäuses 12 abgewandt ist.
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Das elektrische Verbindungselement 10A umfasst ferner mehrere elektrische Verbindungsstellen 100, im vorliegenden Beispiel sechs elektrische Verbindungsstellen 100. Die Verbindungsstellen 100 sind gemäß 2 und 3 jeweils in Form einer Flachzunge ausgebildet. Die elektrischen Verbindungsstellen 100 sind voneinander beabstandet. Konkret ist zwischen jeweils zwei benachbarten Verbindungselementen 100 eine Lücke ausgebildet. Über den Leistenabschnitt 101 sind die Verbindungsstellen 100 miteinander elektrisch verbunden. Vorliegend sind die elektrischen Verbindungsstellen 100 entlang einer Geraden nebeneinander angeordnet.
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Die Kontaktklemmen 15 sind jeweils in eine Aufnahme 114 einsteckbar und dabei auf eine in der Aufnahme 114 angeordnete Flachzunge aufsteckbar, um einen elektrischen Kontakt herzustellen. Rastelemente 113 an den Aufnahmen 114 sind dazu ausgebildet, mit den Kontaktklemmen 15 zu verrasten, um die Kontaktklemmen 15 sicher in der jeweiligen Aufnahme 114 zu halten.
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Das elektrische Verbindungselement 10A gemäß 2 und 3 ist aus Blech (konkret Metallblech) hergestellt. Das elektrische Verbindungselement 10A ist flach ausgebildet. Es erstreckt sich in einer Ebene (und senkrecht zu dieser Ebene nur durch seine Materialstärke). Das elektrische Verbindungselement 10A ist einstückig ausgebildet. Das elektrische Verbindungselement 10A ist somit besonders einfach herstellbar.
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Bei dem Steckverbinder 1 gemäß 1 sind somit mehrere Schutzleiter 13A, 13B und mehrere Schirmleiter 14 in besonders einfacher Weise sicher elektrisch miteinander verbindbar. Dabei wird zudem nur besonders wenig Bauraum benötigt. Der Kontakthalter 11 ist an den Befestigungsstellen 112 am Gehäuse 12 befestigt, z.B. mittels Schrauben.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung des Steckverbinders 1 wird das Gehäuse 12 bereitgestellt. Das elektrische Verbindungselement 10A wird im Gehäuse 12 angeordnet, vorliegend, indem es in die Steckleiste 110A eingesteckt wird (entsprechend dem in 2 gezeigten Pfeil). Der Kontakthalter 11 wird (vorher oder nachher) mit dem Gehäuse 12 verbunden, z.B. verschraubt. Die Schutzleiter 13A, 13B und die Schirmleiter 14 der Kabel 3A-3C und des Kontakts 16 des einen Schutzleiters 13B werden jeweils an einer der Verbindungsstellen 100 elektrisch angeschlossen. Hierzu wird z.B. jeweils ein Ende eines Schutzleiters 13A, 13B oder Schirmleiters 14 an einer Kontaktklemme 15 befestigt und die Kontaktklemmen 15 werden in die jeweiligen Aufnahmen 114 der Steckleiste 110A eingesteckt (siehe die entsprechenden Pfeile in 2). Dabei kontaktieren die Kontaktklemmen 15 die jeweils in den Aufnahmen 114 angeordneten Verbindungsstellen 100.
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4 zeigt einen Kontakthalter 11 mit einer gegenüber dem Kontakthalter 11 gemäß 1 und 2 abgewandelten Steckleiste 110B. Im Übrigen stimmt der Kontakthalter 11 gemäß 4 mit dem Kontakthalter 11 gemäß 1 und 2 überein. Der Steckverbinder 1 gemäß 1 kann alternativ den Kontakthalter 11 gemäß 4 umfassen.
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Ein elektrisches Verbindungselement 10B (separat in 5 gezeigt), weist mehrere von einem Leistenabschnitt 101 abstehende elektrische Verbindungsstellen 100 in Form jeweils einer Flachzunge auf.
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Das elektrische Verbindungselement 10B weist ferner einen Anlageabschnitt 107 auf, welcher sich senkrecht zum Leistenabschnitt 101 erstreckt. Im Anlageabschnitt 107 sind (zwei) Positioniereinrichtungen 102 ausgebildet, vorliegend jeweils in Form einer Öffnung.
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Im montierten Zustand sind die Verbindungsstellen 100 von derjenigen Seite der Steckleiste 110B in die Aufnahmen 114 eingesteckt, die dem Gehäuse 12 zugewandt ist. Der Anlageabschnitt 107 ist im montierten Zustand zwischen dem Kontakthalter 11 und dem Gehäuse 12 angeordnet. Vorliegend steht der Anlageabschnitt 107 im montierten Zustand mit dem Kontakthalter 11 und dem Gehäuse 12 in Anlage. Die Positioniereinrichtungen 102 sind derart angeordnet, dass sie auf jeweils eine Befestigungsstelle 112 des Kontakthalters 11 ausgerichtet sind, sodass sich z.B. eine Schraube durch eine Befestigungsstelle 112 und eine Positioniereinrichtung 102 hindurch erstrecken kann. Dies ermöglicht eine besonders einfache Montage und sichere Halterung des elektrischen Verbindungselements 10B.
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6 zeigt ein Schweißstellenelement 105A, welches optional zwischen dem Anlageabschnitt 107 des elektrischen Verbindungselements 10B gemäß 4 und 5 und dem Kontakthalter 11 oder zwischen dem Gehäuse 12 und dem Anlageabschnitt 107 anordenbar ist. Das Schweißstellenelement 105A stellt einen Teil des elektrischen Verbindungselements 10B dar, welches dann zweiteilig ausgebildet ist.
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Positioniereinrichtungen 106 des Schweißstellenelements 105A sind so angeordnet, dass sie auf die Positioniereinrichtungen 102 des elektrischen Verbindungselements 10B hin ausgerichtet sind. Alternativ können die Verbindungsstellen 100 direkt an einem Leistenabschnitt des Schweißstellenelements 105A ausgebildet sein (in 6 gestrichelt dargestellt), sodass ein einteiliges elektrisches Verbindungselement vorliegt und optional das elektrische Verbindungselement 10B gemäß 4 und 5 ersetzt.
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Das Schweißstellenelement 105A umfasst eine Schweißstelle 103, welche dazu ausgebildet ist, mit einem Kabel verschweißt oder verlötet zu werden. Hierzu weist die Schweißstelle 103 z.B. eine größere Oberfläche auf als jede einzelne der Verbindungsstellen 100. Die Schweißstelle 103 wird durch einen (vorliegend mehrfach) umgebogenen Materialstreifen gebildet.
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7 zeigt ein alternativ ausgebildetes Schweißstellenelement 105B für den Steckverbinder 1 mit dem elektrischen Verbindungselement 10B gemäß 4 und 5. Dieses Schweißstellenelement 105B weist zwei Schweißstellen 103 auf. Die Schweißstellen 103 (und die dadurch bereitgestellten Schweißflächen) sind senkrecht zueinander ausgerichtet. Ferner sind die Schweißstellen 103 senkrecht zu einem Anlageabschnitt des Schweißstellenelements 105B ausgerichtet, welcher in Anlage mit dem Anlageabschnitt 107 des elektrischen Verbindungselements 10B am Steckverbinder 1 montierbar ist. Dabei fluchten Positioniereinrichtungen 106 des Schweißstellenelements 105B mit den Positioniereinrichtungen 102 des elektrischen Verbindungselements 10B.
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Optional sind das Schweißstellenelement 105B und das elektrische Verbindungselement 10B einstückig miteinander ausgebildet, z.B. indem die Schweißstellen 103 des Schweißstellenelements 105B am Anlageabschnitt 107 des elektrischen Verbindungselements 10B ausgebildet sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbinder
- 10A, 10B
- elektrisches Verbindungselement (Messerleiste)
- 100
- Verbindungsstelle (Flachzunge)
- 101
- Leistenabschnitt
- 102
- Positioniereinrichtung
- 103
- Schweißstelle
- 104
- Klemmschlitz
- 105A, 105B
- Schweißstellenelement
- 106
- Positioniereinrichtung
- 107
- Anlageabschnitt
- 11
- Kontakthalter
- 110A, 110B
- Steckleiste
- 111A, 111B
- Halterung
- 112
- Befestigungsstelle
- 113
- Rastelement
- 114
- Aufnahme
- 115
- Rastelement
- 12
- Gehäuse
- 13A, 13B
- Schutzleiter
- 14
- Schirmleiter
- 15
- Kontaktklemme
- 16
- Kontakt
- 2
- Gegensteckverbinder
- 20
- Gegenkontakt
- 3A-3C
- Kabel
- 30
- Leiter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010002176 A1 [0006]
