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Die
Erfindung betrifft einen Winkelkuppler nach dem Oberbegriff des
Hauptanspruchs.
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Für Steckverbindungen,
die üblicherweise aus
einem Steckerteil (Male-Teil) und einem Buchsenteil (Female-Teil)
bestehen und die für
die vielfältigsten
elektrischen Verbindungen eingesetzt werden, z. B. für Verbindungen
von Koaxialleitungen, ist es bekannt, Winkelverbindungen einzusetzen.
Dabei werden so genannte Winkelkuppler verwendet, die um 90° abgewinkelt
sind und auf der einen Seite z. B. ein Steckerteil aufnehmen und
an der anderen Seite eine Öffnung
für die
Einführung
der Koaxialleitung aufweisen (
US2004/0137790 ).
Es ist auch bekannt, derartige Winkelkuppler in sich drehbar auszubilden,
um Freiheitsgrade für
den Einbau z. B. eines Autoradios in ein Kraftfahrzeug mit entsprechender Antennenverbindung
zur Verfügung
zu stellen (
EP 1 365
484 A1 ). Eine Drehbarkeit eines Winkelkupplers wird beispielsweise
dadurch realisiert, dass ein Gehäuse
auf einem Grundkörper
angeordnet ist, wobei der Grundkörper
die elektrischen Verbindungsteile, z. B. die Buchse und das Koaxialkabel
bzw. Teile davon aufnimmt und das Gehäuse zumindest die Buchse übergreift.
Das Gehäuse
dreht sich dann üblicherweise
auf dem Grundkörper.
Die bekannte Steckverbindung weist einen derartigen Winkelkuppler
auf, wobei der Stecker gleichfalls ein einen Steckkontakt aufnehmendes
Gehäuse
umfasst. In bekannter Weise sind die Gehäuse jeweils mit Verriegelungen
und Codierungen versehen, um einerseits eine feste Verbindung und
andererseits eine richtige Zuordnung sicherzustellen.
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In
letzter Zeit ist insbesondere seitens der Autoindustrie an die Kabel-
und Steckverbinderkonfektionär
die Anforderung herangetragen worden, dass der Winkelkuppler zwar
in unterschiedlicher Winkelstellung von 0° bis 360° einbaubar sein muss, dass aber
für den
Einbau beispielsweise in das Kraftfahrzeug, durch das eine vorbestimmte
Einbaulage des Winkelkupplers vorgegeben wird, diese Einbaulage
vom Steckverbindungs- und Kabelkonfektionär voreingestellt ist und während des
Einbaus beibehalten bleibt.
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Vorzugsweise
wird dann verlangt, dass nach dem Einbau die Drehbarkeit des Winkelkupplers
wieder hergestellt wird.
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Aus
der
DE 199 32 942
A1 ist ein Winkelsteckverbinder mit einer an einem Buchsengehäuse angebrachten
Steckeraufnahme bekannt, an der eine Kodierung für einen aufzunehmenden Stecker angeordnet
ist. Die Steckeraufnahme kann in verschiedenen Positionen an das
Buchsengehäuse
angesteckt werden, wodurch eine Ableitung einer Koaxialleitung in
unterschiedliche Richtungen gegeben ist.
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Die
US 6 361 348 B1 beschreibt
einen Winkelstecker mit einem ein Kragenelement aufweisenden Buchsenteil,
das mit einem Grundteil über
eine Federvorspannung verbunden ist. An dem Grundteil und/oder Buchsenteil
sind flexible Rastverbindungen angebracht, derart, dass ein Steckerteil
im Eingriff mit dem Buchsenteil durch das Kragenelement verriegelt wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen drehbaren Winkelkuppler
für eine Steckverbindung,
insbesondere für
Koaxialleiter zu schaffen, dessen Verdrehbarkeit z. B. für den Einbau in
ein Kraftfahrzeug in einer vorwählbaren
Winkelstellung außer
Kraft gesetzt ist, d. h., dessen Verdrehteile in einer vorwählbaren
Winkelstellung festlegbar sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den
Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
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Durch
die in den Unteransprüchen
angegebenen Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
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Dadurch
dass an dem Gehäuse,
das in Bezug auf das Winkelteil des Winkelkupplers drehbar ist und
an dem Grundkörper
zusammenarbeitende Eingreifelemente für einen formschlüssigen Eingriff
in einer vorgebbaren Winkelstellung des Winkelteils relativ zum
Gehäuse
angeordnet sind und dass an dem Grundkörper oder dem Gehäuse ein
verschiebbares Verriegelungselement zum Verriegeln und Freigeben des
formschlüssigen
Eingriffs, ist es möglich,
dass nach dem An- bzw. Ein bringen der Kabel in den Winkelkuppler
seitens des Kabelkonfektionärs
dieser die Eingreifelemente in der vorgegebenen Winkelstellung in
Eingriff bringt, das im Grundkörper
des Winkelteils oder dem Gehäuse
vorgesehenen Verriegelungselement verschiebt, um Gehäuse und
Winkelteil zueinander in der von dem Autohersteller geforderten
Winkelstellung zu fixieren.
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Dabei
können
die Eingreifelemente in vorteilhafter Weise einerseits als erste
Rastelemente z. B. Rastvertiefungen oder -erhöhungen, die auf der Dreh- oder
Gleitfläche
des Grundkörpers
ausgebildet sind und mit Abstand zueinander über dem Winkelbereich von 360° angeordnet
sind und andererseits als mindestens ein am Gehäuse vorgesehenes zweites Rastelement
mit korrespondierender Form d. h., Erhöhung oder Vertiefung realisiert
sein. Das zweite Rastelement ist vorzugsweise federnd ausgebildet.
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Besonders
vorteilhaft ist, als verschiebbares Verriegelungselement einen Schieber
zu verwenden, der in Führungen
im Gehäuse
verschieblich gelagert ist und an dem ein Verriegelungsvorsprung
oder Bock angeordnet ist. Der Schieber kann von dem Konfektionär in die
Verriegelungsstellung geschoben werden, in der die relative Drehbarkeit
des Winkelteils und des Gehäuses
unterbunden wird und der Verriegelungsvorsprung bzw. Bock auf das
zweite Rastelement drückt.
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Nach
Einbau und Herstellen der Steckverbindung kann der Schieber wieder
verschoben werden, wodurch die Drehbarkeit wieder freigegeben wird.
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Aufgrund
der Stellung des Schiebers ist auch eine Kontrolle gegeben, dass
eine ordnungsgemäße Steckverbindung
hergestellt wurde, da ansonsten der Schieber nicht verschiebbar
ist (CPA).
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In
einer anderen Ausführungsform
sind die Eingreifelemente einerseits als winkelmäßig aneinander beabstandete
Löcher,
die in einer dem Grundkörper
zugewandten Wandung des Gehäuses
eingearbeitet sind, und andererseits als Stift ausgebildet, der
in die Löcher
eingreift. Gleichzeitig bildet der Stift das verschiebbare Verriegelungselement.
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Dadurch,
dass die Löcher
Durchgangslöcher sind
und dass der Stift in seiner Länge
so bemessen ist, dass er in das Gehäuseinnere eingreift, kann er bei
Herstellen der Steckverbindung von dem Steckerteil, das in das Gehäuseinnere
des Winkelkupplers eingreift, zurückgeschoben werden, so dass
die Festlegung gelöst
wird und die Verdrehbarkeit des Winkelteils in Bezug auf das Gehäuse des
Winkelkupplers wieder gegeben ist. Gleichzeitig kann der Stift als
Anzeige einer ordnungsgemäßen Steckverbindung
dienen, da er entweder durch das Zurückschieben aus dem Winkelkupplergrundkörper herausragt
oder herausgestoßen
wurde.
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Vorteilhaft
ist, dass der Winkelkuppler weiterhin ein Zentrierstück aufweist,
das in den Grundkörper
z. B. durch Presspassung eingesetzt ist und das dazu dient, einen
mit dem Innenleiter eines Koaxialkabels verbundenen Stiftkontakt
in Bezug auf den Buchsenkontakt, der eine Ausnehmung für den Stiftkontakt
aufweist, zu zentrieren. Auf diese Weise wird die 90°-Verbindung
zwischen dem Buchsenkontakt und dem Koaxialleiter bzw. dessen Steckkontakt
hergestellt.
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Weiterhin
vorteilhaft ist, dass der Stift mittels einer trennbaren Verbindung,
z. B. durch einen Folienanguss, an das Zentrierstück angeformt
ist. Auf diese Weise kann der Stift gleichzeitig mit dem Zentrierstück gegen
den Grundkörper
eingesetzt werden und es sind weniger Einzelteile für den Zusammenbau
des Winkelkupplers notwendig.
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In
vorteilhafter Weise sind am Gehäuse
oder am Grundkörper
und am verschiebbaren Verriegelungselement Rastungen vorgesehen,
die zwei definierte Stellungen des Verriegelungselements in Bezug
auf Gehäuse
oder Grundkörper
vorgeben.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1a einen
Schnitt in perspektivischer Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Winkelkopplers
in der Freigabestellung für
die relative Drehbarkeit,
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1b einen
Schnitt in perspektivischer Rückansicht
eines ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Winkelkopplers
in der Freigabestellung für
die relative Drehbarkeit,
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2a einen
Schnitt in der Verriegelungsstellung der relativen Drehbarkeit,
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2b einen
Schnitt in perspektivischer Rückansicht
der relativen Drehbarkeit,
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3 eine
perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten eines Gehäuses des
erfindungsgemäßen Winkelkopplers
nach dem ersten Aus führungsbeispiel,
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4 eine
perspektivische Ansicht des Grundkörpers des erfindungsgemäßen Winkelkupplers
nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
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5 eine
perspektivische Ansicht des Schiebers nach dem ersten Ausführungsbeispiel,
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6 einen
Schnitt durch den erfindungsgemäßen Winkelkuppler
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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7a eine
Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Winkelkuppler
nach 6 im vormontierten Zustand,
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7b einen
Schnitt gemäß der Schnittlinie A-A
in 7a,
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8a einen
Schnitt durch ein Zentrierstück, das
bei dem erfindungsgemäßen Winkelkuppler nach 6 verwendet
wird, und
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8b eine
perspektivische Ansicht des Zentrierstückes nach 8a.
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Der
in den 1, 2 und 6 dargestellte Winkelkuppler
besteht im Wesentlichen aus einem Winkelteil 1 und einem
kastenförmigen
Gehäuse 2. Das
Winkelteil 1 ist in den 4 (erstes
Ausführungsbeispiel)
und 7a und 7b (zweites
Ausführungsbeispiel)
gezeigt. Das Winkelteil weist einen Grundkörper 3 auf, der beispielsweise
als Zinkdruckgussteil realisiert ist, wobei der Grundkörper 3 einerseits
eine Öffnung
zur Aufnahme einer Buchse 4 und andererseits eine Öffnung für die Aufnahme
eines Crimpeinsatzes 5 hat, wobei Buchse 4 und
Crimpeinsatz 5 in die Öffnungen
eingepresst sind. Die genannten Öffnungen
bzw. Buchse 4 und Crimpeinsatz 5 bilden einen
Winkel von etwa 90°.
Die Buchse 4 besteht aus einem geschlitzten Buchsenrohr
(Femalerohr) 6, einem mit dem Buchsenrohr 6 verstemmten Isolierteil 7 der
Buchse und einem in einer Durchgangsbohrung in dem Isolierteil 7 eingepressten Buchsenkontakt 8,
der zum offenen Ende der Buchse 4 ein rohrförmiges geschlitztes
Aufnahmeteil für
einen Steckkontakt und am anderen Ende ein gabelförmiges Ende 10 mit Öffnungen 11 für einen
Stiftkontakt 20 umfasst.
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Wie
aus 7a und 7b zu
erkennen ist, ist auf der von der Buchse 4 abgewandten
Seite des Grundkörpers 3 ein
Hohlraum 12 vorgesehen, in den das gabelförmige Ende 10 des
Buchsenkontakts 8 hineinragt. Dieser Hohlraum 12 ist
nach außen
offen und dient zur Aufnahme eines Zentrierstückes 13, wie es in
den 8a und 8b dargestellt
ist. Das Zentrierstück 13 wird
von hinten in den Hohlraum 12 des Grundkörpers 3 eingepresst,
wobei es einerseits eine viereckige Durchgangsöffnung 14 mit einer
nutartigen Vertiefung 15 und andererseits eine Durchgangsbohrung 16 aufweist.
Die viereckige Durchgangsöffnung 14 dient
zur Aufnahme des gabelförmigen
Endes 10 des Buchsenkontaktes 8 während die Durchgangsbohrung 16 als
Zentrierbohrung für
einen weiter unten beschriebenen Stiftkontakt dient.
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Wie
in den 1, 2 und 6 dargestellt,
ist das kastenförmige
Gehäuse 2 auf
dem Winkelteil 1 bzw. auf dessen die Buchse 4 tragenden
Ansatz aufgesetzt, wobei Gehäuse 2 und
Winkelteil 1 über Gleit-
bzw. Drehflächen 17 zueinander
um 360° verdrehbar
sind. Zur Sicherung der Verbindung zwischen Gehäuse 2 und Winkelteil 1 insbesondere
gegen Drehmomente, ist eine Sicherungsscheibe 18 vorgesehen,
die sich mit ihrem Innenrand in die Umfangsfläche des Ansatzes des Grundkörpers 3 einkrallt,
derart, dass sie sich bei Drehung mit dem Grundkörper 3 zusammen dreht.
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Zur
Verbindung des Winkelsteckers mit einem Koaxialkabel wird der Innenleiter 19 des
Koaxialkabels mit einem Stiftkontakt 20 versehen und dieser
Stiftkontakt wird in die Durchgangsbohrung des Crimpeinsatzes eingeführt, wobei
der Stiftkontakt 20 beim weiteren Einführen von der Durchgangsbohrung 16 des
Zentrierstückes 13 derart
zentriert wird, dass der Stift in die Öffnung 11 des gabelförmigen Endes 10 eingreift,
wobei die dann aus der Gabelförmiges
Endeaustretende Spitze in die nutartige Vertiefung 15 des
Zentrierstückes 13 hineinragt.
Auf diese Weise kann schnell und sicher die elektrische Verbindung
zwischen dem Stiftkontakt 20 eines Koaxialkabels und dem
Buchsenkontakt hergestellt werden. Auf dem Crimpeinsatz 5 wird
anschließend
eine Hülse 21 aufgecrimpt,
wobei dabei der Außenleiter
bzw. die Abschirmung des Koaxialkabels festgelegt und elektrisch
verbunden wird.
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Der
Winkelkuppler wird zusammen mit dem Kabel üblicherweise dem Hersteller
von elektrischen Geräten,
insbesondere von Autoradios geliefert. Wie schon in der Beschreibungseinleitung
dargelegt wurde, wird für
den Einbau von Autoradios in Kraftfahrzeuge vom Kraftfahrzeughersteller
verlangt, dass der Winkelkuppler während des Einbaus nicht drehbar ist,
sondern das Winkelteil 1 bezüglich des Gehäuses 2 eine
bestimmte Winkelstellung, die vorher angegeben wird, einnimmt.
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In
den 1–5 ist ein
erstes Ausführungsbeispiel
für eine
Festlegung einer vorgebbaren Winkelstellung zwischen Winkelsteil 1 und
Gehäuse 2 dargestellt.
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4 zeigt
den Grundkörper 3 und
den Ansatz 30 zur Aufnahme eines Teils der Buchse 4.
In der äußeren Umfangsfläche des
Ansatzes 30, die eine der Drehflächen 17 bildet, sind
mehrere Eingreif- und Rastelemente bildende Rastnuten 31 um
den gesamten Umfang herum eingearbeitet und geben unterschiedliche
Winkel im Bereich zwischen 0° und 360° vor.
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In 3 ist
das Gehäuse 2 in
teilweise geschnittener Ansicht dargestellt. In der dem Winkelteil 1 (s. 1 und 2)
zugewandten Wandung 32 ist ein Durchbruch 33 für den Ansatz 30 des
Grundkörpers 3 vorgesehen,
wobei die Umfangsfläche 34 des Durchbruchs 33 eine
der Drehflächen 17 darstellt.
An dem Gehäuse 2 ist
ein ein Rast- und Eingreifelement bildender Drehriegel 35 angeformt,
der in einen Einschnitt 36 in der Wandung 32 hineinragt
und federnd ausgebildet ist und in dem Einschnitt 36 die
Umfangsfläche 34 fortsetzt.
Der Drehriegel 35 weist eine Rastnase 37 auf.
Bei der relativen Drehung des Winkelteils 1 und des Gehäuses 2 gleitet
die Umfangsfläche
des Ansatzes 30 und die Rastnase 37 des Drehriegels 35 rastet
jeweils federnd in die Rastnuten 31 ein. Somit bilden Rastnase 37 und
Rastnuten Eingreifelemente, wobei der formschlüssige Eingriff der Rastnase 37 und
der jeweiligen Rastnut 31 beim Weiterdrehen durch federnde
Auslenkung des Drehriegels 35 wieder aufgehoben wird.
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Um
den formschlüssigen
Eingriff zwischen Rastnase und Rastnut festzulegen oder freizugeben, ist
ein Schieber 38 vorgesehen wie er in 5 dargestellt
ist und im eingebauten Zustand in der 1 (Freigabe stellung)
und der 2 (Verriegelungsstellung)
zu erkennen ist.
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Der
Schieber 38 weist zwei L-förmige Schienen 39 auf,
die sich an den Rändern
eines im Wesentlichen plattenförmigen
Teils 40 befinden. Von dem plattenförmigen Teil 40 springt
zwischen den Schienen 39 ein Bock 41 hervor.
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In
dem Gehäuse 2 (3)
sind L-förmige Führungsnuten 42 eingeformt,
in denen die L-förmigen
Schienen 39 des Schiebers 38 verschiebbar gelagert
sind. Weiterhin weist das Gehäuse
zwischen den Führungsnuten 42 eine
federnde Rastklinke 43 auf, die mit einer Rastschräge eines
in den Winkelkuppler steckbaren Steckers (nicht dargestellt) zusammenarbeitet.
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Außerdem sind
in Schieberichtung des Schiebers 38 am Gehäuse 2 Rasterhebungen 44 angeformt,
die mit entsprechenden Rasterhebungen 45 an beiden Seiten
des Bocks 41 des Schiebers 38 Rastungen für die Freigabe- und Verriegelungsstellung
des Drehriegels 35 vorgeben.
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Die
Funktionsweise soll nun anhand der 1 und 2 weiter erläutert werden. Der Winkelkuppler
wird beim Konfektionär
mit dem notwendigen Kabel versehen, wobei die Winkelstellung des
Gehäuses 2 zu
dem Winkelteil 1 nicht festgelegt ist. Der Schieber 38 ist
entsprechend 1a und 1b in der
eingeschobenen Stellung, in der der Drehriegel 35 frei
und federnd auslenkbar ist. soll eine vorgegebene (vom Autohersteller)
Winkelstellung festgelegt werden, wird der Schieber 38 entsprechend 2a und 2b herausgezogen,
wodurch die Rastklinke 43 freigegeben wird und der Bock 41 auf
den Drehriegel 35 drückt,
wodurch der formschlüssige
Eingriff zwischen Rastnase 37 und Rastnut 31 in
der eingestellten Winkelstellung verriegelt wird.
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Ist
der Winkelkuppler z. B. im Auto eingebaut, wird der Stecker (nicht
dargestellt) in das Gehäuse
eingesteckt und der Schieber 38 kann nach vorn geschoben
werden, um den Drehriegel 35 wieder freizugeben und die
Verdrehbarkeit herzustellen. Dabei schiebt sich der Schieber 38 auch über die Rastklinke 43,
die nicht mehr ausweichen kann, wodurch die Steckverbindung zusätzlich gesichert
wird.
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Wird
der Stecker nicht ordnungsgemäß in das
Gehäuse 2 bzw.
die Buchse 4 gesteckt, so kann der Schieber 38 nicht
nach vorn geschoben werden. Es wird somit sichergestellt und es
ist eine Kontrolle vorhanden, dass eine einwandfreie Steckverbindung vorgenommen
wurde.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
ist in den 6 bis 8 dargestellt.
Um die für
den Einbau des Winkelkupplers verlangte Festlegung der Winkelstellung
vorzunehmen, sind in der dem Grundkörper 3 zugewandten
Stirnfläche
des Gehäuses 2 eine
Mehrzahl von im Ausführungsbeispiel
als Durchgangslöcher
ausgebildete Öffnungen 22 ringförmig angeordnet,
die zueinander beabstandet sind. Beispielsweise sind acht Durchgangslöcher vorgesehen,
wodurch über
360° acht
Winkelstellungen definierbar sind. Wie weiterhin aus 6 und
den 8a und 8b zu
erkennen ist, ist an dem Zentrierstück 13 über eine als
Folienanguss ausgebildete trennbare Verbindung 23 ein als
Stift 24 ausgebildetes Verriegelungselement angeformt,
der beim Eindrücken
des Zentrierstückes 13 in
den Hohlraum 12 des Grundkörpers 1 in eine Durchgangsbohrung 25 im
Grundkörper 3 eingreift.
Wenn die von dem Kraftfahrzeughersteller gewünschte Stellung zwischen Gehäuse 2 und
Winkelteil 1 bekannt ist, wird beim Zusammenbau des Winkelkupplers
der Stift, der über
dem Grundkörper 3 nach
außen
herausragt, eingedrückt,
so dass er in eine der Öffnungen 22 eingreift
und vorzugsweise hindurchgreift, so dass er in das Gehäuseinnere
hineinragt. Dazu ist dann gegebenenfalls in der Sicherungsscheibe 18 eine
Ausnehmung vorgesehen. Bei dem Eindrücken des Stiftes 24 wird
die als Folienanguss ausgebildete trennbare Verbindung 23 getrennt, so
dass der Stift 24 dann ein separates Teil ist.
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Der
Hohlraum 12 des Grundkörpers
wird schließlich
von einem aufgesetzten Spanndeckel 26 abgedeckt.
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Nach
dem Einbau des Winkelkupplers z. B. in das Kraftfahrzeug wird die
Steckverbindung mit dem zugeordneten Stecker hergestellt, wobei
Steckergehäuse
eine dem Gehäuse 2 entsprechende Codierung
aufweist. Dabei wird der Stecker in das Innere des Gehäuses und
in die Buchse 4 eingeführt, wobei
der dann in das Gehäuseinnere
hereinragende Stift 24 wieder zurückgeschoben wird. Dabei ist
die Klemmung zwischen Innenumfang der Durchgangsbohrung 25 und
dem Stift 24 oder die Ausbildung der jeweiligen Flächen der
Bohrung 25 und des Stiftes 24 so bemessen, dass
dieses Zurückschieben
möglich ist,
wobei der Stift 24 auch herausrutschen darf, da er seine
Funktion erfüllt
hat. Auf diese Weise wird die starre Winkelfixierung, die beim Einbau
verlangt wird, die aber beim normalen Betrieb nicht gewünscht wird,
aufgehoben. Gleichzeitig wird eine Anzeige zur Verfügung gestellt,
dass eine ordnungsgemäße Steckverbindung
realisiert wurde, da entweder der Stift wieder aus dem Grundkörper herausragt oder nicht
mehr da ist.