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Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung, aufweisend einen Steckverbinder mit einem Steckverbindergehäuse und einem damit zusammensteckbaren Gegensteckverbinder, wobei der Steckverbinder einen Überbau aufweist und der Überbau ein Verriegelungselement in einer Vorverrast- und einer Endverrastposition aufnimmt, wobei der Steckverbinder erste Rastmittel und das Verriegelungselement damit korrespondierende erste Rastmittel sowie der Gegensteckverbinder weitere Rastmittel und das Verriegelungselement damit korrespondierende weitere Rastmittel aufweist, wobei das Verriegelungselement mit den einander korrespondierenden ersten Rastmitteln zunächst in der Vorverrastposition an dem Steckverbinder festgelegt ist, bevor der Gegensteckverbinder in den Steckverbinder eingesteckt wird, und durch das Einstecken des Gegensteckverbinder in Steckverbinder die weiteren einander korrespondierenden Rastmittel betätigt werden, wodurch das Verriegelungselement in seine Endverrastposition bewegt werde kann, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Steckverbindungen, aufweisend einen Steckverbinder und einen damit zusammensteckbaren Gegensteckverbinder, insbesondere für automotive Anwendungen, sind bekannt. Aufgrund der rauen Einsatzbedingungen solcher Steckverbindungen ist es erforderlich, Steckverbinder und Gegensteckverbinder miteinander zu verrasten. Außerdem ist es erforderlich, während der Montage demjenigen, der Steckverbinder und Gegensteckverbinder zusammensteckt, ein haptisches bzw. optisches Feedback zu geben, ob die Steckverbindung korrekt zusammengesteckt worden ist. Hierzu sind schon Verriegelungselemente (CPA = Connector Position Assurance) bekannt geworden. Bekannte Verriegelungselemente weisen erste Rastmittel auf, die mit korrespondierenden Rastmitteln an dem Steckverbinder zusammenwirken. Aufgrund dieser zusammenwirkenden ersten Rastmittel kann das Verriegelungselement in einer Vorverrastposition an dem Steckverbinder, genauer an seinem Steckverbindergehäuse, festgelegt werden. Damit ist zunächst sichergestellt, dass der Steckverbinder mit dem Verriegelungselement für die weitere Montage, nämlich den Zusammensteckvorgang mit dem Gegensteckverbinder, vorbereitet ist, ohne dass das Verriegelungselement verloren gehen kann. Aus seiner Vorverrastposition kann das Verriegelungselement nur noch in seine Endverrastposition, nicht jedoch in eine andere Position (wie zum Beispiel weg von dem Steckverbinder) bewegt werden. Wenn der Gegensteckverbinder in den Steckverbinder eingesetzt wird, bewirken seine Rastmittel, dass damit korrespondierende weitere Rastmittel des Verriegelungselementes betätigt werden. Diese weiteren Rastmittel haben die Aufgabe, dass das Verriegelungselement nur dann von seiner Schon eingenommenen Vorverrastposition in seine Endverrastposition gebracht werden kann, wenn der Gegensteckverbinder lagerichtig und vollständig in den Steckverbinder eingesteckt worden ist. Erst dann ermöglichen es die weiteren Rastmittel an dem Verriegelungselement und dem Gegensteckverbinder, dass das Verriegelungselement in seine Endverrastposition bewegt werden kann. Dies ist im Regelfall eine lineare Schiebebewegung.
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Diese Art und Weise der Bewegung des Verriegelungselementes von seiner Vorverrast- in seine Endverrastposition hat sich zwar grundsätzlich bewährt, jedoch treten hierbei noch Nachteile auf. Zum einen sind die Rastmittel, insbesondere die weiteren Rastmittel an dem Verriegelungselement und dem Gegensteckverbinder, so gestaltet, dass Bereiche des Verriegelungselementes, wenn es seine Endverrastposition eingenommen hat, sich in einem gespannten Zustand befinden. Das heißt, dass das Verriegelungselement während der Lebensdauer der Steckverbindung unter Druck steht, sodass es aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen wie Temperaturschwankungen, Vibrationen und dergleichen zu Materialermüdungen bis hin zu einem Bruch kommen kann. Dies bewirkt jedoch in nachteiliger Weise, dass sich der Gegensteckverbinder wieder aus dem Steckverbinder herausbewegen kann und damit die Steckverbindung unterbrochen wird. Dies kann zu Funktionsausfällen, aber auch zu Sicherheitsrisiken, insbesondere in Fahrzeugen, führen.
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Außerdem ist der Nachteil gegeben, dass aufgrund der Baugröße der Steckverbindung die Verschiebewege von der Vorverrast- in die Endverrastposition relativ klein sind (insbesondere kleiner 10 mm), sodass es bei der Montage der Steckverbindung (Einstecken des Gegensteckverbinders in den Steckverbinder) und der nachfolgenden Betätigung des Verriegelungselementes kein ausreichend zuverlässiges haptisches bzw. optisches Feedback für die Montageperson gibt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steckverbindung mit einem Verriegelungselement dahingehend zu verbessern, dass die eingangs geschilderten Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll sichergestellt werden, dass während der Montage der Steckverbindung (Zusammenstecken von Steckverbinder und Gegensteckverbinder) und anschließender Betätigung des Verriegelungselementes ein ausreichendes haptisches bzw. optisches Feedback gegeben ist und dass keine Beschädigungen insbesondere des Verriegelungselementes während der Lebensdauer der Steckverbindung auftreten.
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Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Steckverbindergehäuse und das Verriegelungselement dritte einander korrespondierende Rastmittel aufweisen, mit denen eine zusätzliche Verriegelung des Verriegelungselementes an dem Steckverbinder erfolgt, wenn dieses in seine Endverrastposition bewegt wurde. Durch die dritten Rastmittel, wie beispielsweise eine Rastnase, an dem Verriegelungselement, welches in eine entsprechende Ausnehmung an dem Steckverbindergehäuse bzw. dessen Überbau eingreift, wenn das Verriegelungselement in seine Endverrastposition bewegt wurde, kann entweder ein weiteres optisches und/oder ein haptisches Feedback gegeben werden, dass nicht nur das Verriegelungselement seine Endverrastposition eingenommen hat, sondern dass auch der Gegensteckverbinder lagerichtig und vollständig in den Steckverbinder eingesteckt worden ist. Außerdem bewirken diese dritten Rastmittel an dem Verriegelungselement und an dem Steckverbinder eine weitere zusätzliche Verriegelung, sodass dadurch die Steckverbindung dauerhaft zusammengehalten wird. Von besonderem Vorteil ist die Ausgestaltung, dass das Verriegelungselement spannungsfrei in seiner Endverrastposition an dem Steckverbindergehäuse angeordnet ist. Dies wird dadurch bewirkt, dass auf das Verriegelungselement in seiner Endverrastposition keine Drücke mehr auf dieses wirken, sodass es spannungsfrei in seiner Endverrastposition gelagert ist. Die Festlegung bewirken lediglich die einander korrespondierenden Rastmittel an dem Verriegelungselement, die mit den Rastmitteln an dem Steckverbinder und dem Gegensteckverbinder zusammenwirken. Nachdem dies alles erfolgt ist und das Verriegelungselement in seiner Endverrastposition angekommen ist, ist dieses spannungsfrei an der Steckverbindung angeordnet, sodass Materialermüdungen infolge äußerer Einwirkungen während der Lebensdauer der Steckverbindung wirksam vermieden werden.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, aus denen sich entsprechende Vorteile ergeben. Diese Ausgestaltungen und die daraus sich ergebenden Vorteile werden im Zusammenhang mit der folgenden Figurenbeschreibung mit Blick auf die Figuren näher erläutert.
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Die 1 bis 14 zeigen, soweit im Einzelnen dargestellt, ein Ausführungsbeispiel einer Steckverbindung, aufweisend einen Steckverbinder und einen damit zusammensteckbaren Gegensteckverbinder. Die Ausgestaltung der elektrischen Kontakte (zum Beispiel Art und Weise der Ausgestaltung der Kontakt, einreihig, zweireihig, mehrpolig oder einpolig und dergleichen) ist beliebig und für das Verständnis der Erfindung nicht von Bedeutung.
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In den 1 und 2 ist ein Steckverbindergehäuse 1 eines Steckverbinders dreidimensional aus zwei Richtungen und in den 3 bis 5 in Schnitten dargestellt.
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Das Steckverbindergehäuse 1 weist einen Aufnahmeraum 2 für einen nicht dargestellten Kontaktträger auf, wobei der Kontaktträger in diesem Aufnahmeraum 2 einsetzbar ist und Kontaktkammern für einen Kontaktpartner aufweist. In einen Aufnahmeraum 3, der auf der dem Aufnahmeraum 2 abgewandten Seite des Steckverbindergehäuses 1 liegt, kann ein nicht näher dargestellter Gegensteckverbinder eingesteckt werden.
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Das Steckverbindergehäuse 1 (auch Schutzkragen genannt) weist einen Überbau 4 auf, in dem ein noch zu beschreibendes mit dem Verriegelungselement zusammenwirkendes Betätigungselement mit seinem Hinterteil 5 und seinem Vorderteil 6 angeordnet ist. Der Überbau 4 weist an seiner Oberfläche eine Ausnehmung 7 auf. Die Ausnehmung 7 wird noch im Zusammenhang mit dem Verriegelungselement und seiner Funktionsweise beschrieben.
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Die gleichen bisher verwendeten Bezugsziffern werden auch in den 3 bis 5 verwendet, wobei in den 1 bis 5 schon Bezugsziffern eingezeichnet sind, auf die noch im Folgenden näher eingegangen wird.
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In den 6 bis 10 ist ein Ausführungsbeispiel eines Verriegelungselementes 8 (CPA) gezeigt, wobei in den 6 und 7 dreidimensionale Ansichten einmal von vorne und einmal von hinten und in den 8 bis 10 Ansichten des Verriegelungselementes 8 von oben, von unten und von der Seite gezeigt sind.
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Das Verriegelungselement 8 weist im Wesentlichen einen Ausleger 9, insbesondere einen länglich gestalteten Ausleger, auf, an dessen einen Ende ein Betätigungsteil 10 angeordnet ist. Rastmittel zur Festlegung des Verriegelungselementes 8 an dem Steckverbindergehäuse 1 sind zunächst pauschal mit A bezeichnet.
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Das Verriegelungselement 8 wird bei Betrachtung der 1 mit dem vorderen Bereich des Auslegers 9, in dem sich die Rastmittel A befinden, in einen Aufnahmeraum W (1) eingesetzt und ausgehend von dem Vorderteil 6 in Richtung des Hinterteiles 5 eingeschoben. Der Bereich zwischen den beiden Teilen 5, 6 weist zumindest einseitig, vorzugsweise wie gezeigt beidseitig einen Vorsprung 11 auf, der an einer Flanke, wie gezeigt an parallel verlaufenden Flanken 12, angeordnet ist/sind. Diese Flanken 12 befinden sich in etwa zwischen dem Hinterteil 5 und dem Vorderteil 6 des noch zu beschreibenden Betätigungselementes. Die Vorsprünge 11 bewirken im Zusammenspiel mit den parallel verlaufenden Flanken 12, dass Zapfen 13, die vorzugsweise gleichartig seitlich an dem Ausleger 9 des Verriegelungselementes 8 angeordnet sind, das Verriegelungselement 8 führen, bis die Rastmittel A in einer Ausnehmung 14 im Bereich des Hinterteiles 5 (2) eintauchen. Dies bewirkt, dass über diese korrespondierenden Rastmittel (Ausnehmung 14 am Steckverbindergehäuse 1 und Rastmittel A am Verriegelungselement 8) das Verriegelungselement 8 in seiner Vorverrastposition an dem Steckverbindergehäuse 1 festgelegt ist. Damit ist das Verriegelungselement 8 verliersicher an dem Steckverbindergehäuse 1 festgelegt und kann nur noch dann in seine Endverrastposition linear bewegt werden, wenn der Gegensteckverbinder in den Steckverbinder, genauer das Steckverbindergehäuse 1 eingesetzt wird. Die Vorverrastposition des Verriegelungselementes 8 ist zunächst in 11 dargestellt. Dort ist zu erkennen, dass ein Vorsprung 15 der Rastmittel A (siehe 6) an einer Seitenfläche der Ausnehmung 14 (siehe 2) zur Anlage gekommen ist. Außerdem ist mit Blick auf die beiden Schnitt gemäß 11 und 12 erkennbar, dass die Zapfen 13 des Verriegelungselementes 8 von den Vorsprüngen 11 an dem Steckverbindergehäuse 1 hinuntergedrückt werden, wodurch verhindert wird, dass der Ausleger 9 mit seinem vorderen Bereich, in dem sich die Rastmittel A befinden, wieder aus der Ausnehmung 14 herausbewegen kann. Sollte dies erforderlich sein, müsste unter Krafteinwirkung mit einem Werkzeug der vordere Bereich des Auslegers 9 hoch bewegt werden, damit sich die Rastmittel A aus der Ausnehmung 14 bewegen und dadurch das Verriegelungselement 8 seiner Vorverrastposition entnommen werden kann.
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In 11 ist dargestellt, dass sich zwischen dem Hinterteil 5 und dem Vorderteil 6 ein Verbindungsteil 16 befindet, welches als eine Art Gelenk G (oder Wippe) ausgebildet ist (siehe 5). Dies ist erforderlich, damit zumindest das Hinterteil 5 bewegbar ausgebildet ist, wenn der Gegensteckverbinder in den Steckverbinder eingesetzt wird. Hierzu wird auf die 13 Bezug genommen. Hier ist erkennbar, dass ein Gegensteckverbinder 17 mit seinem nicht näher bezeichneten Gehäuse, an dem weitere Rastmittel, insbesondere eine Rastnase 18, angeordnet sind, in den Aufnahmeraum 3 eingesetzt wird. Diese Rastnase 18, hier dargestellt und ausgeführt in einer abgeschrägten Version, bewirkt zunächst, dass das Hinterteil 5 zusammen mit dem Ausleger 9 und den sich in der Ausnehmung 14 befindlichen Rastmitteln A leicht angehoben wird (bei Betrachtung der 3, wie dargestellt, nach oben), wobei dann, wenn ein Vorsprung 19 der Rastmittel A des Auslegers 9 über die rampenförmigen Rastmittel des Gegensteckverbinders, insbesondere der abgeschrägten Rastnase 18, angehoben worden sind, ein weiterer Vorsprung 20 des Gegensteckverbinders in die Ausnehmung 14 (angeordnet zwischen Hinterteil 5 und Gelenk G des Verbindungsteiles 16) eintauchen kann. Dieser Vorsprung 20 des Gegensteckverbinders 17 bildet zusammen mit der Ausnehmung 14 die weiteren Rastmittel an dem Verriegelungselement 9 und dem Gegensteckverbinder 17, die miteinander korrespondieren. Diese Korrespondenz hat zur Folge, dass mittels der Vorsprunges 20 an dem Gegensteckverbinder 17 der Vorsprung 19 an dem Verriegelungselement 9 soweit abgehoben wird, dass er nicht mehr in die Ausnehmung 14 eingetaucht ist. Diese vorbereitende Bewegung ist in den Figuren nicht dargestellt. Sie erfolgt jedoch in der Vorverrastposition des Verriegelungselementes 9, wie sich in 11 dargestellt ist, in der sich das Verriegelungselement 9 in seiner Vorverrastposition befindet. Da in dieser Position die Vorsprünge 13 zur Anlage mit den Vorsprüngen 11 kommen, steht der vordere Teil des Verriegelungselementes 8 unter Vorspannung, die dann aufgehoben wird, wenn das Verriegelungselement 8 von der in 11 und 12 dargestellten Vorverrastposition in die in den 13 und 14 dargestellten Endverrastposition bewegt worden ist.
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Diese Bewegung erfolgt durch Druck auf das Betätigungsteil 10 des Verriegelungselementes 8, welches sich jetzt ein Stück weit nach links bei Betrachtung der Figuren bewegen kann. Diese Bewegung kann deshalb wie schon beschrieben erfolgen, da der Vorsprung 19 des Auslegers 9 des Verriegelungselementes 8 nicht mehr in die Ausnehmung 14 eingetaucht ist. Die Unterseite dieses Vorsprunges kann vielmehr auf der Oberfläche um die Ausnehmung 14 herum in Richtung des Hinterteiles 5 gleiten. Dadurch wird bewirkt, dass das Verriegelungselement 8 erst dann in seine Endverrastposition bewegt werden kann, wenn der Gegensteckverbinder 17 korrekt in das Steckverbindergehäuse 1 gemäß 13 eingetaucht ist.
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Als dritte einander korrespondierende Rastmittel sind an dem Steckverbindergehäuse 1 die Ausnehmung 7 an der Oberseite des Überbaus 4 und an dem Verriegelungselement eine in die Ausnehmung 7 bewegbare Rastnase 21 vorgesehen. Die Rastnase 21, die in etwa zwischen den Zapfen 13 und dem Betätigungsteil 10 angeordnet ist, kann durch Druck von oben auf das Betätigungsteil 10 an der Unterseite des Überbaus 4 bewegt werden, bis es in die Ausnehmung 7 eintaucht. Dieses Eintauchen erfolgt erst dann, wenn die übrigen Rastmittel funktioniert haben und es zugelassen haben, dass der Gegensteckverbinder 17 lagerichtig und vollständig in das Steckverbindergehäuse 1, genauer dessen Aufnahmeraum 3, eingesetzt wurde. Dies bewirkt im Übrigen auch, dass die Kontaktpartner von Steckverbinder und Gegensteckverbinder lagerichtig und vollständig in Wirkverbindung gebracht worden sind, um die elektrische Verbindung der Steckverbindung herzustellen. Das Eintauchen der Rastnase 21 des Verriegelungselementes 8 in die Ausnehmung 7 in dem Überbau 4 hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Rastnase 21 sichtbar wird, welches ein deutliches Zeichen für eine vollständig zusammengesetzte Steckverbindung ist. Je nach geometrischer Ausgestaltung von Ausnehmung 7 und Rastnase 21 des Verriegelungselementes 8 kann auch ein deutlich hörbares Geräusch („Klacken”) erzeugt werden. Dies ist insbesondere an dem Montageort, an dem Steckverbinder und Gegensteckverbinder zusammengesteckt werden und an dem ein hoher Geräuschpegel herrscht, von besonderem Vorteil. Außerdem ist es wichtig, darauf hinzuweisen, dass dann, wenn das Verriegelungselement 8 seine in die 13 und 14 gezeigte Endverrastposition erreicht hat, die Zapfen 13 des Verriegelungselementes 8 an den Vorsprüngen 11 vorbeigeführt worden sind, wodurch der vordere Teil des Auslegers 9 nicht mehr heruntergedrückt wird, sondern frei in seinem Aufnahmeraum liegt. Damit ist in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass das Verriegelungselement 7 spannungsfrei in seiner Endverrastposition an dem Steckverbindergehäuse 1 angeordnet ist.
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Mit Blick auf 2 wird noch darauf hingewiesen, dass die Ausnehmung 7 nicht nur als einfache Ausnehmung gestaltet sein kann, sondern dass die Ausnehmung 7 des Überbaus 4 gebildet ist von in etwa U- oder rechteckförmigen Stegen, deren Enden an dem Überbau 4 oder einem weiteren Quersteg 22 in der Ausnehmung 7 angeordnet sind. In 2 ist dargestellt, dass in der Ausnehmung 7 in etwa in der Hälfte (kann aber auch abweichend davon ausgeführt sein) ein Steg 22 (in Steckrichtung quer angeordnet) angeordnet ist. Ausgehend von diesem als Quersteg ausgebildeten Steg 22 erstrecken sich in etwa zwei parallel zueinander laufende Längsstege 23, an deren anderem Ende ein Quersteg 24 angeordnet ist. Damit ist die Ausnehmung für die Rastnase 21 in etwa rechteckförmig ausgebildet. Anstelle dessen können die Stege 23, 24 aber auch bogenförmig, also in etwa U-förmig, ausgebildet sein, wobei auch andere Geometrien denkbar sind, die es zulassen, dass durch diese eine Ausnehmung gebildet wird, in die die Rastnase 21 eintauchen kann und ein optisches bzw. akustisches Feedback dabei gibt.
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Es versteht sich von selbst, dass das in den 1 bis 5 gezeigte Steckverbindergehäuse 1, genauso wie das Verriegelungselement 8 und ebenso der Gegensteckverbinder 17 als einteilige Bauteile ausgebildet sind. Diese einteiligen Bauteile bestehen in besonders vorteilhafter Weise aus Kunststoff und sind in ebenso vorteilhafter Weise in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt.
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Ein schon erwähnter, jedoch unbedingt zu wiederholender Vorteil der Geometrie von Steckverbindergehäuse mit dort eingesetztem Verriegelungselement, die beide mit dem eingesetzten Gegensteckverbinder zusammenwirken, ist derjenige, dass dadurch das Verriegelungselement in seiner Endverrastposition nicht nur eine wirksame Verriegelung von Steckverbinder und Gegensteckverbinder bewirkt, sondern dass auch mittels der dritten Rastmittel bei der Montage ein optisches bzw. akustisches Feedback gegeben wird, dass die Steckverbindung korrekt zusammengesteckt worden ist und dass das Verriegelungselement spannungsfrei ohne Druckeinwirkung weiterer Elemente des Steckverbinders und/oder des Gegensteckverbinders in dem Steckverbindergehäuse in der Endverrastposition anliegt, um Materialermüdungen während der Lebensdauer der Steckverbindung, während der die Steckverbindung im Regelfall nicht mehr getrennt wird, zu vermeiden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckverbindergehäuse
- 2
- Aufnahmeraum
- 3
- Aufnahmeraum
- 4
- Oberbau
- 5
- Hinterteil
- 6
- Vorderteil
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Verriegelungselement
- 9
- Ausleger
- 10
- Betätigungsteil
- 11
- Vorsprung
- 12
- Flanke
- 13
- Zapfen
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Vorsprung
- 16
- Verbindungsteil
- 17
- Gegensteckverbinder
- 18
- Rastnase
- 19
- Vorsprung
- 20
- Vorsprung
- 21
- Rastnase
- 22
- Steg
- 23
- Längssteg
- 24
- Quersteg