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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf Systeme zum Detektieren der Kontinuität von Verbindungen zwischen Verbindern.
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HINTERGRUND
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Ein Fahrzeug enthält viele elektronische Module und Systeme. Für den richtigen Betrieb sind die elektronischen Module durch einen oder mehrere Kabelbäume miteinander verbunden. Um den Zusammenbau und die Reparatur der elektronischen Module in dem Fahrzeug zu fördern, werden Verbinder verwendet, um die Kabelbäume an die elektronischen Module zu koppeln. Einige Verbinder enthalten einen Verriegelungsmechanismus, der den Kabelbaumverbinder an dem Verbinder des elektronischen Moduls befestigt. Während der Verwendung kann der Verriegelungsmechanismus beschädigt werden und nicht länger funktionieren, um den Verbinder an der Stelle zu befestigen. In einigen Fällen kann jedoch der elektrische Kontakt zwischen den leitenden Elementen hergestellt sein. Das elektronische Modul kann unter einigen Bedingungen als richtig funktionierend erscheinen. Unter einer Schwingung oder anderen Kräften kann der elektrische Kontakt unterbrochen werden, was zu einer intermittierenden Funktion oder zum Verlust der Funktion des elektronischen Moduls führt. Andere Szenarios können Verbinder enthalten, die visuell als richtig sitzend erscheinen, aber aus irgendeinem Grund (z. B. Störung, beschädigte Anschlussstifte) nicht richtig sitzen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System elektrischer Verbinder enthält eine Dichtung, die zwischen einer Kopfoberfläche und einer Verbinderoberfläche angeordnet ist, und mehrere Dünnschicht-Kraftabtastelemente, die mit der Dichtung gekoppelt sind, mit einem elektrischen Reihennetzwerk verbunden sind und konfiguriert sind, in Reaktion auf die an vorgegebenen Orten der Dichtung ausgeübten Kräfte, die einen Schwellenwert übersteigen, einen leitfähigen Weg durch das elektrische Reihennetzwerk zu bilden.
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Das System elektrischer Verbinder kann ferner einen Verbinder, der die Verbinderoberfläche definiert, und einen Kopf, der konfiguriert ist, den Verbinder aufzunehmen, und der die Kopfoberfläche definiert, enthalten. Der Verbinder oder der Kopf können einen oder mehrere Kontakte enthalten, die konfiguriert sind, eine elektrische Verbindung zu dem elektrischen Reihennetzwerk zu bilden. Das System elektrischer Verbinder kann einen Controller enthalten, der elektrisch an die Kontakte gekoppelt ist und programmiert ist, eine vorgegebene Spannung an das elektrische Reihennetzwerk anzulegen, einen Strom durch das elektrische Reihennetzwerk zu messen und in Reaktion auf den Strom durch das elektrische Reihennetzwerk, der kleiner als ein vorgegebener Strom ist, einen Diagnosecode auszugeben. Der Schwellenwert kann ein Betrag der Kraft sein, um den elektrischen Kontakt der elektrischen Verbindungen zwischen dem Kopf und dem Verbinder aufrechtzuerhalten.
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Der leitfähige Weg kann nicht gebildet werden, wenn die an irgendeinem der vorgegebenen Orte ausgeübten Kräfte kleiner als der Schwellenwert sind. Die vorgegebenen Orte können den Orten der Abtastelemente entsprechen. Ein dem leitfähigen Weg zugeordneter Widerstand kann sich ändern, wenn sich die Kräfte ändern. In Reaktion auf die Kräfte, die größer als der Schwellenwert sind, kann der Widerstand kleiner als ein vorgegebener Widerstand sein.
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Eine Dichtung eines elektrischen Verbinders enthält ein elastisches Element, das konfiguriert ist, eine Grenzfläche zwischen einer Kopfoberfläche und einer Verbinderoberfläche abzudichten, und eine dünne Schicht, die mehrere Kraftabtastelemente enthält, die sich mit dem elastischen Element in Kontakt befinden und konfiguriert sind, ein elektrisches Netzwerk zu definieren, das einen Widerstand aufweist, der durch eine Kompressionskraft definiert ist, die auf die Dichtung ausgeübt wird. Die Kraftabtastelemente können an mehreren vorgegebenen Orten angeordnet sein.
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Die Dichtung eines elektrischen Verbinders kann ein zweites elastisches Element enthalten, wobei die dünne Schicht zwischen den elastischen Elementen angeordnet ist. Die Dichtung eines elektrischen Verbinders kann einen oder mehrere elektrische Kontakte enthalten, die konfiguriert sind, eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Netzwerk und einem Controller zu bilden. Der Widerstand des elektrischen Netzwerks kann kleiner als ein vorgegebener Widerstand sein, wenn die Kompressionskraft an jedem der vorgegebenen Orte größer als eine vorgegebene Kraft ist. Das elektrische Netzwerk kann in Reaktion auf die Kompressionskraft, die an jedem der vorgegebenen Orte größer als eine vorgegebene Kraft ist, einen leitfähigen Weg durch die dünne Schicht bilden. Der Widerstand des elektrischen Netzwerks kann größer als ein vorgegebener Widerstand sein, wenn die Kompressionskraft an irgendeinem der vorgegebenen Orte kleiner als eine vorgegebene Kraft ist. Das elastische Element kann ein oder mehrere Lokalisiererelemente enthalten, die von dem elastischen Element vorstehen und konfiguriert sind, mit Aussparungen in der Kopfoberfläche und/oder der Verbinderoberfläche zusammenzuwirken, um die Dichtung eines elektrischen Verbinders zu positionieren.
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Ein System elektrischer Verbinder enthält eine Dichtung, die zwischen einer Kopfoberfläche und einer Verbinderoberfläche angeordnet ist. Das System elektrischer Verbinder enthält ferner mehrere Dünnschicht-Kraftabtastelemente, die an vorgegebene Orte der Dichtung gekoppelt sind und an vorgegebenen Orten der Dichtung angeordnet sind und die konfiguriert sind, in Reaktion auf die Änderungen der an jedem der vorgegebenen Orte ausgeübten Kräfte den Widerstand zu ändern.
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Die Abtastelemente können in ein elektrisches Reihennetzwerk gekoppelt sein, so dass in Reaktion auf die Kräfte, die an jedem der vorgegebenen Orte größer als eine vorgegebene Kraft sind, ein Gesamtwiderstand des elektrischen Reihennetzwerks kleiner als ein vorgegebener Widerstand sein kann. In Reaktion auf die Kräfte, die an irgendeinem der vorgegebenen Orte kleiner als eine vorgegebene Kraft sind, kann ein Gesamtwiderstand des elektrischen Reihennetzwerks größer als ein vorgegebener Widerstand sein.
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Das System elektrischer Verbinder kann einen Verbinder, der eine Verbinderoberfläche definiert, und einen Kopf, der konfiguriert ist, den Verbinder aufzunehmen, und der die Kopfoberfläche definiert, und wenigstens einen elektrischen Kontakt, der elektrisch an die Dünnschicht-Kraftabtastelemente gekoppelt ist und konfiguriert ist, eine elektrische Verbindung mit den Kontakten des Kopfs oder des Verbinders zu bilden, enthalten. Das System elektrischer Verbinder kann einen Controller enthalten, der programmiert ist, eine vorgegebene Spannung an die Dünnschicht-Kraftabtastelemente anzulegen, einen Strom durch die Dünnschicht-Kraftabtastelemente zu messen und in Reaktion auf den Strom durch die Dünnschicht-Kraftabtastelemente, der kleiner als ein vorgegebener Strom ist, einen Diagnosecode auszugeben.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt eine mögliche Verbindung von zwei elektronischen Modulen in einem Fahrzeug dar.
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2A stellt eine Draufsicht eines möglichen Verbindersystems in einem getrennten Zustand dar.
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2B stellt eine Vorderansicht eines Kopfs dar.
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2C stellt eine Vorderansicht eines Verbinders dar.
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3 stellt eine Draufsicht eines möglichen Verbindersystems in einem verbundenen Zustand dar.
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4A ist eine Seitenansicht einer möglichen Dichtungsringkonfiguration.
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4B ist eine alternative Ansicht einer möglichen Konstruktion des Dichtungsrings.
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5A ist eine Ansicht einer Dünnschicht-Abtastvorrichtung, die für den Dichtungsring verwendet wird.
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5B ist ein mögliches elektrisches Schema, das die Dünnschicht-Abtastvorrichtung repräsentiert.
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5C ist ein alternatives elektrisches Schema, das die Dünnschicht-Abtastvorrichtung repräsentiert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Hier sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und dass andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht; einige Merkmale könnten übertrieben oder minimiert sein, um die Einzelheiten spezieller Komponenten zu zeigen. Deshalb sind spezifische strukturelle und funktionale Einzelheiten, die hier offenbart sind, nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage, um einem Fachmann auf dem Gebiet zu lehren, die vorliegende Erfindung verschieden zu verwenden. Wie für die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet selbstverständlich ist, können die bezüglich irgendeiner der Figuren veranschaulichten und beschriebenen verschiedenen Merkmale mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen der veranschaulichten Merkmale stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung konsistent sind, könnten jedoch für spezielle Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
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1 stellt ein beispielhaftes Fahrzeug 10 dar, das ein erstes elektronisches Modul 12 und ein zweites elektronisches Modul 14 enthält. Obwohl nur zwei elektronische Module dargestellt sind, kann das Fahrzeug 10 mehr als zwei elektronische Module enthalten. Die elektronischen Module 12, 14 können in dem Fahrzeug 10 verschiedene Funktionen ausführen. Der Betrieb einer Kraftmaschine oder eines Getriebes kann z. B. durch eines der elektronischen Module gesteuert sein, um die Leistung und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu maximieren. Weitere Beispiele der elektronischen Module in einem Fahrzeug enthalten ein Rückhaltesteuermodul (RCM), ein Antriebsstrangsteuermodul (PCM) und ein Karosseriesteuermodul (BCM).
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Der Austausch von Signalen überall in dem Fahrzeug kann durch einen oder mehrere Kabelbäume 24 gefördert werden. Zusätzlich zu den Signalen können Leistungs- und Masseverbindungen durch den Kabelbaum 24 geleitet werden. Der Kabelbaum 24 kann Leiter enthalten, die eine elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Punkten des elektrischen Systems erzeugen. In dem dargestellten Beispiel können die Leiter in einem ersten Kabelbaumverbinder 18 und einem zweiten Kabelbaumverbinder 22 enden. Obwohl dargestellt ist, dass der Kabelbaum 24 die Leiter zwischen dem ersten Kabelbaumverbinder 18 und dem zweiten Kabelbaumverbinder 22 leitet, kann der Kabelbaum 24 andere Leiter enthalten, die an anderen elektronischen Modulen oder Systemen enden.
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Die elektronischen Module 12, 14 können konfiguriert sein, Signale miteinander auszutauschen. Das erste elektronische Modul 12 kann eine erste Aufnahme oder einen ersten Kopf 16 enthalten, die bzw. der konfiguriert ist, einen ersten Kabelbaumverbinder 18 aufzunehmen. Das zweite elektronische Modul 14 kann eine zweite Aufnahme oder einen zweiten Kopf 20 enthalten, die bzw. der konfiguriert ist, einen zweiten Kabelbaumverbinder 22 aufzunehmen. Der Kabelbaum 24 kann die Kontakte des ersten Kabelbaumverbinders 18 mit den Kontakten des zweiten Kabelbaumverbinders 22 koppeln. Der Kabelbaum 24 kann Signale enthalten, die von anderen elektronischen Modulen oder Signalquellen innerhalb des Fahrzeugs 10 abgeleitet werden.
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2A stellt eine mögliche Ansicht eines Verbindersystems für ein elektronisches Modul dar, das einen Verbinderkopf 104 enthält, der konfiguriert ist, einen Kabelbaumverbinder 120 aufzunehmen. Der Kabelbaumverbinder 120 und der Kopf 104, die in 2A gezeigt sind, befinden sich an einer nicht verbundenen Position. 2B stellt eine mögliche Vorderansicht des Kopfs 104 dar, während 2C eine mögliche Vorderansicht des Kabelbaumverbinders 120 darstellt. 3 stellt eine Ansicht eines Verbindersystems dar, wenn sich der Kopf 104 und der Kabelbaumverbinder 120 an einer verbundenen Position befinden.
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Das elektronische Modul kann ein Gehäuse 100 enthalten, das konfiguriert ist, die zugeordneten elektronischen Komponenten zu enthalten und unterzubringen. Der Verbinderkopf 104 kann eine Kopfaußenwand 114 umfassen, die sich von dem Gehäuse 100 erstreckt, um einen Hohlraum 102 für mehrere Anschlussstifte 108 zu definieren. Die Kopfaußenwand 114 des Verbinderkopfs 104 kann außerdem konfiguriert sein, die Verbindung mit dem Kabelbaumverbinder 120 zu fördern. Die Kopfaußenwand 114 kann einen oder mehrere geneigte Vorsprünge 116 enthalten, die konfiguriert sind, den Kabelbaumverbinder 120 an dem Verbinderkopf 104 zu befestigen. In dem dargestellten Beispiel kann die Kopfaußenwand 114 einen im Allgemeinen rechteckigen Hohlraum 102 bilden. Die durch die Kopfaußenwand 114 gebildete Form ist nicht auf die dargestellte Form eingeschränkt, wobei andere Formen auf das hier beschriebene Verbindersystem anwendbar sind.
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Die Anschlussstifte 108 können leitfähige Elemente sein, die sich von einer Unterseite des Verbinderkopfs 104 in den Hohlraum 102 erstrecken. Die Anschlussstifte 108 können konfiguriert sein, um durch die zugeordneten leitfähigen Aufnahmen 122 innerhalb des Kabelbaumverbinders 120 aufgenommen zu werden. Die Anschlussstifte 108 können an die leitfähigen Elemente 112 gekoppelt sein, die konfiguriert sind, die Anschlussstifte 108 mit einem Controller 110 oder einer anderen elektrischen oder elektronischen Schaltungsanordnung elektrisch zu verbinden. An der verbundenen Position können sich die Anschlussstifte 108 und die zugeordneten Aussparungen 122 des Kabelbaumverbinders in elektrischen Kontakt befinden, um einen leitfähigen Weg zu bilden.
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Der Kabelbaumverbinder 120 kann eine Hülle 132 enthalten, die konfiguriert ist, die Kabelbaumverbindungen zu überdecken und unterzubringen. Der Kabelbaumverbinder 120 kann eine Verbindungsaufnahme 134 enthalten, die mit mehreren Aussparungen 122 konfiguriert ist, die in einem Muster konfiguriert sind, um den Orten der Anschlussstifte 108 des Verbinderkopfs 104 zu entsprechen. Der Kabelbaumverbinder 120 kann eine Kabelbaumaußenwand 128 enthalten, die konfiguriert ist, um die Kopfaußenwand 114 zu passen. Die Kabelbaumaußenwand 128 und die Verbindungsaufnahme 134 können einen Kanal 144 um die Verbindungsaufnahme 134 bilden, der konfiguriert ist, die Außenwand 128 des Verbinderkopfs 104 aufzunehmen. Die Kabelbaumaußenwand 128 kann eine oder mehrere Öffnungen oder Kerben 130 enthalten, die konfiguriert sind, mit den geneigten Vorsprüngen 116 des Verbinderkopfs 104 zusammenzuwirken, um den Kabelbaumverbinder 120 an dem Verbinderkopf 104 zu befestigen. Der Kanal 144 kann ferner dimensioniert und konfiguriert sein, eine Dichtung 106 aufzunehmen. Die Dichtung 106 kann in den Kanal 144 eingepasst sein, um die Grenzfläche zwischen dem Verbinderkopf 104 und dem Kabelbaumverbinder 120 abzudichten.
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Das Verbindersystem kann konfiguriert sein, eine abgedichtete Grenzfläche zu erzeugen, die es verhindert, dass Verunreinigungen die Anschlussstifte 108 und die Aussparungen 122 erreichen, die die elektrischen Verbindungen bilden. Die Dichtung kann mit dem Dichtungsring oder der Dichtung 106 erreicht werden. Die Dichtung 106 kann aus einem elastischen Material aufgebaut sein. Die Dichtung 106 kann konfiguriert sein, in dem Kabelbaumverbinder 120 oder in dem Kopf 104 angeordnet zu sein. Die Dichtung 106 kann durch das Füllen eines Raums zwischen den Oberflächen des Kabelbaumverbinders 120 und den Oberflächen des Verbinderkopfs 104 funktionieren. Wenn eine Verriegelungskraft ausgeübt wird, die den Kabelbaumverbinder 120 und den Verbinderkopf 104 in engeren Kontakt bewegt, kann die Dichtung 106 zusammengedrückt werden, um irgendwelche Lücken zwischen den Oberflächen zu füllen. Die Dichtung 106 kann eine kontinuierliche Oberfläche bilden, die eine Öffnung definiert, um die Verbindungsaufnahme 134 aufzunehmen.
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Wenn in der dargestellten Konfiguration der Kabelbaumverbinder 120 zu dem Kopf 104 bewegt wird, wird die Dichtung 106 in den Kanal 144 bewegt. An einer völlig eingerückten Position kann sich die Dichtung 106 mit einer Oberfläche des Verbinderkopfs 104 und mit einer Oberfläche des Kabelbaumverbinders 120 in Kontakt befinden. In der gezeigten Konfiguration befindet sich die Oberfläche des Kabelbaumverbinders 120 innerhalb des Kanals 144, während die Oberfläche des Verbinderkopfs 104 eine Oberfläche der Kopfaußenwand 114 ist.
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Die Dichtung 106 kann konfiguriert sein, sich mit einer Kopfoberfläche und einer Kabelbaumverbinderoberfläche in Kontakt zu befinden, wenn sich der Kabelbaumverbinder 120 völlig mit dem Kopf 104 in Eingriff befindet. Wenn eine ausreichende Kraft ausgeübt wird, kann die Verbindungsgrenzfläche zwischen dem Kopf und dem Kabelbaumverbinder abgedichtet sein, wobei dadurch verhindert wird, dass Feuchtigkeit und andere Verunreinigungen die elektrischen Verbindungen beeinflussen.
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Der Kabelbaumverbinder 120 kann ein Verriegelungselement enthalten, das konfiguriert ist, den Kabelbaumverbinder an der Aufnahme zu befestigen oder zu verriegeln. Der dargestellte Verriegelungsmechanismus ist die geneigten Vorsprünge 116 des Kopfs 104 und die Kerben 130 des Kabelbaumverbinders 120. Die hier offenbarte Dichtung 106 kann auf irgendwelche Verriegelungsmechanismen anwendbar sein. In einigen Konfigurationen kann das Verriegelungselement ein Element sein, das schwenkbar an die Hülle 132 des Kabelbaumverbinders 120 gekoppelt ist. Wenn der Kabelbaumverbinder 120 an den Kopf 104 angepasst wird, kann das Verriegelungselement zu einer verriegelten Position geschwenkt werden. Der Kopf 104 kann einen oder mehrere Vorsprünge enthalten, die konfiguriert sind, es zu verhindern, dass das Verriegelungselement geschwenkt wird, wenn es sich an der verriegelten Position befindet. Wenn das Verriegelungselement zu der verriegelten Position geschwenkt wird, kann sich der Kabelbaumverbinder 120 zu dem Kopf 104 bewegen. Diese Bewegung verursacht, dass die Verbinderkontakte 122 des Kabelbaumverbinders 120 und die Kopfkontakte 108 des Kopfs 104 physikalisch miteinander in Kontakt gelangen. Dieser physikalische Kontakt erzeugt einen Weg, damit die elektrischen Signale zwischen dem Controller 110 und dem Kabelbaum 124 fließen. In einigen Konfigurationen kann das Verriegelungselement ein Abschnitt des Kopfs 104 sein. An der verriegelten Position kann die Dichtung 106 die Grenzfläche zwischen dem Verbinderkopf 104 und dem Kabelbaumverbinder 120 abdichten.
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Obwohl die Figuren einen Verbinderkopf 104 mit den Anschlussstiften 108 und einen Kabelbaumverbinder 120 mit den leitfähigen Aussparungen 122 darstellen, kann die Konfiguration umgekehrt sein. Der Verbinderkopf kann z. B. die leitfähigen Aussparungen aufweisen, während der Kabelbaumverbinder die Anschlussstifte aufweisen kann. Ferner kann die Anordnung der Dichtung 106 in einigen Konfigurationen anders sein. Die hier offenbarte Dichtung 106 kann auf irgendeinen Typ des Verbindersystems anwendbar sein, in dem eine Dichtung verwendet wird.
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Ungeachtet der speziellen Konfiguration des Verriegelungselements kann die Kopplung des Kabelbaumverbinders 120 mit dem Verbinderkopf 104 unzureichend sein, um den richtigen elektrischen Kontakt der Anschlussstifte 108 und der Aussparungen 122 sicherzustellen. Das Verriegelungselement kann z. B. aufgrund dessen, dass die Kerben 130 falsch ausgerichtet oder gebrochen sind, nicht vollständig durch die Vorsprünge 116 befestigt sein. Es kann keine ausreichende Kraft ausgeübt worden sein, um zu verursachen, dass alle Kerben 130 und alle geneigten Vorsprünge 116 miteinander in Eingriff gelangen. In einem weiteren Beispiel können die geneigten Vorsprünge 116 beschädigt sein oder fehlen, um das Zurückhalten an der verriegelten Position zu verhindern. In anderen Beispielen kann es zwischen dem Kabelbaumverbinder 120 und dem Verbinderkopf 104 ein Hindernis geben, das die Bewegung zu der verriegelten Position verhindert. Ferner können gebogene Anschlussstifte oder Kontakte die Bewegung zu der verriegelten Position behindern. Wenn der Kabelbaumverbinder 120 nicht angemessen an der verriegelten Position verriegelt ist, gibt es ein Risiko, dass die Kontakte keinen stabilen physikalischen Kontakt erreichen. In einigen Situationen kann der physikalische Kontakt zwischen den Kontakten intermittierend sein.
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Das Ergebnis des intermittierenden oder keinen physikalischen Kontakts zwischen den Anschlussstiften 108 und den Aussparungen 122 ist, dass der richtige Fahrzeugbetrieb gefährdet sein kann. In einigen Fällen können die elektrischen Signale überwacht werden und kann das Problem detektiert werden, so dass eine Warnlampe aktiviert werden kann. In anderen Fällen kann der intermittierende Betrieb zu einem falschen Betrieb führen, der nicht zuverlässig detektiert wird. Das Risiko dieser Verbindungsprobleme kann nach der Wartung des Fahrzeugs zunehmen. Während der Wartung können die Kabelbaumverbinder 120 getrennt und erneut verbunden werden. Falls während des erneuten Verbindens ein Problem auftritt, kann es erwünscht sein, das Problem vor dem Zurückgeben des Fahrzeugs an den Kunden zu identifizieren. Eine lose Verbindung kann z. B. erst identifiziert werden, nachdem das Fahrzeug an den Kunden zurückgegeben worden ist. Dies kann dazu führen, dass der Kunde das Fahrzeug zur Wartung zurückbringen muss, was zur Unzufriedenheit des Kunden mit der Wartung führt. Ein Mittel zum Identifizieren richtig gekoppelter Kabelbaumverbinder 120 und Verbinderköpfe 104 kann den Zusammenbau und die Wartung des Fahrzeugs verbessern.
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Um einen richtig installierten Kabelbaumverbinder 120 zu detektieren, kann eine Abtastvorrichtung in die Dichtung 106 aufgenommen sein. Eine mögliche Konfiguration für die Dichtung 106 ist in den 4A und 4B dargestellt. Eine Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 kann in die Dichtung 106 aufgenommen sein, um die Hinlänglichkeit der Verriegelungskraft zu detektieren, die den Kabelbaumverbinder 120 an dem Verbinderkopf 104 befestigt. Die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 kann mehrere Dünnschicht-Abtastelemente 206 enthalten, die sich an verschiedenen Positionen der Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 befinden.
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Der Verbinderkopf 104 kann einen ersten Kopfkontaktpunkt 140 und einen zweiten Kopfkontaktpunkt 142 enthalten, die konfiguriert sind, einen elektrischen Kontakt mit einem ersten Schaltungskontaktpunkt 230 und einem zweiten Schaltungskontaktpunkt 232 der Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 herzustellen. Der erste Kopfkontaktpunkt 140 und der zweite Kopfkontaktpunkt können elektrisch an den Controller 110 gekoppelt sein.
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Die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 kann die Kraftabtastelemente 206 enthalten, die ein Signal bereitstellen, das sich ändert, wenn sich der Druck oder die Belastung, der bzw. die auf die Abtastelemente 206 wirkt, ändert. Ein Widerstand und/oder eine Kapazität des Dünnschicht-Abtastelements 206 können sich ändern, wenn sich die auf das Abtastelement 206 ausgeübte Kraft ändert. Die Kraftabtastelemente 206 können ein Dehnungsmessstreifentyp des Sensors sein, bei dem die Ablenkungen der Kraftabtastelemente 206 eine Änderung des Widerstands verursachen.
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Die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 kann elektrisch leitfähige Bahnen enthalten, die die Dünnschicht-Abtastelemente 206 in einer Schaltung verbinden. Die elektrisch leitfähigen Bahnen können eine elektrische Reihenverbindung der Abtastelemente 206 erzeugen. In einigen Konfigurationen können die elektrisch leitfähigen Wege parallel sein, so dass jedes der Abtastelemente 206 an eine separate Schaltung gekoppelt sein kann. Die Bahnen können konfiguriert sein, um die Abtastelemente 206 in einer Schaltungsanordnung zu verbinden, die in Reihe, parallel oder irgendeine Kombination daraus sein kann.
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Die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 kann konfiguriert sein, ein integraler Abschnitt des Dichtungselements 106 zu sein. Die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 kann dimensioniert und geformt sein, um dem Dichtungselement 106 zu entsprechen. Die Abtastvorrichtung 202 kann zwischen eine erste Dichtungsschicht 200 und eine zweite Dichtungsschicht 204 geschichtet sein. Die erste Dichtungsschicht 200 und die zweite Dichtungsschicht 204 können aus einem elastischen Material ausgebildet sein. Die Abtastvorrichtung 202 kann an die erste Dichtungsschicht 200 und/oder die zweite Dichtungsschicht 204 gekoppelt oder geklebt sein. In einigen Konfigurationen können die erste Dichtungsschicht 200 und die zweite Dichtungsschicht aus verschiedenen Materialien aufgebaut sein. In einigen Konfigurationen können die erste Dichtungsschicht 200 und die zweite Dichtungsschicht 204 die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 vollständig umgeben, so dass das Dünnschicht-Abtastelement 202 vollständig in dem elastischen Material eingeschlossen ist. In einigen Konfigurationen kann die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 nur an die erste Dichtungsschicht 200 gekoppelt sein.
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Die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 kann einen ersten Schaltungskontaktpunkt 230 und einen zweiten Schaltungskontaktpunkt 232 enthalten. Die Schaltungskontaktpunkte 230, 232 können konfiguriert sein, die durch die Abtastelemente 206 gebildete Schaltung mit einer äußeren Vorrichtung zu verbinden. Die Schaltungskontaktpunkte 230, 232 können als die Anschlussstifte konfiguriert sein, die sich von der Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 erstrecken. In der dargestellten Konfiguration gibt es zwei Schaltungskontaktpunkte 230, 232, wobei aber andere Konfigurationen zusätzliche Kontaktpunkte enthalten können. In einigen Konfigurationen können die Schaltungskontaktpunkte 230, 232 konfiguriert sein, elektrisch an den ersten Kopfkontaktpunkt 140 und den zweiten Kopfkontaktpunkt 142 gekoppelt zu sein. In einigen Konfigurationen können die Kopfkontaktpunkte 140, 142 leitfähige Aussparungen sein, die konfiguriert sind, die Schaltungskontaktpunkte 230, 232 aufzunehmen.
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Die erste Dichtungsschicht 200 kann mit einem oder mehreren Kanälen 250, 252 konfiguriert sein, die konfiguriert sind, den Durchgang der Schaltungskontaktpunkte 230, 232 durch die erste Dichtungsschicht 200 zu ermöglichen. In einigen Konfigurationen können die leitfähigen Kanäle alternativ durch die zweite Dichtungsschicht 204 geleitet sein. In alternativen Konfigurationen können die Schaltungskontaktpunkte 230, 232 leitfähige Bahnen auf der Oberfläche der Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 sein. Ein leitfähiges Element kann in die Kanäle 250, 252 eingesetzt sein, um eine leitfähige Verbindung zwischen den Schaltungskontaktpunkten 230, 232 und den Kopfkontaktpunkten 140, 142 herzustellen.
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Die erste Dichtungsschicht 200 kann z. B. orientiert sein, um sich mit dem Verbinderkopf 104 in Kontakt zu befinden. Die zweite Dichtungsschicht 204 kann orientiert sein, um sich mit einer Oberfläche des Kabelbaumverbinders 120 in Kontakt zu befinden. In einigen Konfigurationen können die leitfähigen Elemente durch die erste Dichtungsschicht 200 oder die zweite Dichtungsschicht 204 geleitet sein, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Abtastvorrichtung 202 und dem Verbinderkopf 104 oder dem Kabelbaumverbinder 120 herzustellen. In einigen Konfigurationen kann die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 elektrisch leitfähige Vorsprünge enthalten, die in den durch den Verbinderkopf 104 definierten Hohlraum 102 orientiert sind. Die Vorsprünge können konfiguriert sein, sich mit den leitfähigen Elementen 140, 142, die an den Verbinderkopf 104 oder an den Kabelbaumverbinder 120 gekoppelt sind, in Kontakt zu befinden.
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Die erste Dichtungsschicht 200 und/oder die zweite Dichtungsschicht 204 können ein oder mehrere Lokalisiererelemente 208 enthalten, um den Zusammenbau und die Installation zu unterstützen. In der dargestellten Konfiguration sind die Lokalisiererelemente 208 an die erste Dichtungsschicht 200 gekoppelt, wobei sie sich zu dem Verbinderkopf 104 erstrecken können. Eine Oberfläche des Verbinderkopfs 104 kann Öffnungen definieren, die angeordnet und konfiguriert sind, die Lokalisiererelemente 208 aufzunehmen, wenn die Dichtung 106 zu dem Verbinderkopf 104 bewegt wird. Die Lokalisiererelemente 208 können wirken, um die Dichtung 106 in eine richtige Position zu führen, die an die Verbinderkopfoberfläche angrenzend ist. In einigen Konfigurationen können die Lokalisiererelemente 208 an die zweite Dichtungsschicht 204 gekoppelt sein, wobei sie sich zu dem Kabelbaumverbinder 120 erstrecken können. Eine Oberfläche des Kabelbaumverbinders 120 kann Öffnungen definieren, um die Lokalisiererelemente 208 aufzunehmen.
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5A stellt eine mögliche Konfiguration für die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 dar. 5A stellt die möglichen Orte der Dünnschicht-Abtastelemente 206 um die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 dar. 5B stellt eine entsprechende elektrische Darstellung der Abtastvorrichtung 202 dar, in der die Abtastelemente 206 als die Schaltelemente 220 dargestellt sind. In einigen Konfigurationen kann die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 eine Folge von Dünnschicht-Abtastelementen 206 sein, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, um ein elektrisches Reihennetzwerk zu bilden. Die Dünnschicht-Abtastelemente 206 können durch die Schaltelemente 220 dargestellt sein. Die Schaltelemente 220 können sich in einem offenen Zustand befinden, wenn der Kabelbaumverbinder 120 nicht völlig eingerückt ist. Die Schaltelemente 220 können sich in einem geschlossenen Zustand befinden, wenn sich der Kabelbaumverbinder 120 mit wenigstens einem vorgegebenen Betrag der Kraft mit dem Kopf 104 in Eingriff befindet. In dieser Konfiguration können die Abtastelemente 206 um den Umfang des Dichtungselements 106 positioniert sein.
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Der Controller 110 kann eine Verbindung zu einer Leistungsquelle 226 enthalten. Die Leistungsquelle 226 kann durch einen Widerstand 224 an das elektrische Reihennetzwerk gekoppelt sein. Das elektrische Reihennetzwerk kann durch eine elektrische Verbindung, die durch die Kopplung des ersten Schaltungskontaktpunkts 230 an den ersten Kopfkontaktpunkt 140 hergestellt ist, an die Leistungsquelle 226 gekoppelt sein. Der Controller 110 kann eine Verbindung zu einer Bezugsmasse 222 enthalten. Die Bezugsmasse 222 kann durch eine elektrische Verbindung, die durch die Kopplung des zweiten Schaltungskontaktpunkts 232 an den zweiten Kopfkontaktpunkt 142 hergestellt ist, an das elektrische Reihennetzwerk gekoppelt sein. Der Widerstand 224 kann gewählt sein, um einen Stromfluss durch die elektrische Reihenschaltung zu begrenzen, wenn alle Schaltelemente 206 geschlossen sind. Der Controller 110 kann konfiguriert sein, eine Spannung oder einen Strom des elektrischen Reihennetzwerks zu messen. Der Controller 110 kann einen Analog-zu-Digital-Umsetzer und eine Schaltungsanordnung zum Skalieren und Filtern des Spannungs- oder Stromsignals enthalten. Ein Spannungsmesspunkt 228 kann z. B. als die Spannung an dem ersten Kopfkontaktpunkt 140 gewählt sein. Der Controller 110 kann außerdem konfiguriert sein, eine Spannung der Leistungsquelle 226 zu messen. Ein durch den Widerstand 224 fließender Strom kann basierend auf einer Spannungsdifferenz zwischen der Leistungsquelle 226 und dem Spannungsmesspunkt 228 berechnet werden. Der Strom kann als die Spannungsdifferenz, geteilt durch den Widerstandswert des Widerstands 224 berechnet werden.
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In der unter Verwendung der Schaltelemente 220 beschriebenen Konfiguration kann die Spannung des ersten Kopfkontaktpunkts 140 durch den Controller 110 überwacht werden. Wenn irgendeines der Schaltelemente 206 offen ist, kann der Controller 110 eine Spannung ablesen, die die Spannung der Leistungsquelle 226 ist. Das heißt, wenn sich irgendeines der Schaltelemente 206 in einem geöffneten Zustand befindet, kann der durch die Schaltung fließende Strom null sein. Wenn alle Schaltelemente 220 geschlossen sind, kann der Controller 110 eine Spannung ablesen, die die Bezugsmasse 222 ist.
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5C stellt eine weitere mögliche elektrische Darstellung der Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 dar, in der die Abtastelemente als variable Widerstandselemente 240 dargestellt sind. Die variablen Widerstandselemente 240 können elektrisch verbunden sein, um ein elektrisches Reihennetzwerk zu bilden. Die variablen Widerstandselemente 240 können einen hohen Widerstand aufweisen, wenn der Kabelbaumverbinder 120 gelöst ist. In dem gelösten Zustand kann es einen kleinen Strom geben, der durch die Schaltung fließt. Die Spannung an dem Messpunkt 228 kann sich in der Nähe der Spannung der Leistungsquelle 226 befinden. Wenn der Kabelbaumverbinder 120 mit einer höheren Kraft verbunden wird, kann der Widerstand der variablen Widerstandselemente 240 abnehmen und kann der Strom durch die Schaltung zunehmen. An der verriegelten Position können die variablen Widerstandselemente 240 einen kleinen bis keinen Widerstand aufweisen, so dass ein Strom durch die Schaltung fließt, der durch den Widerstand 224 des Controllers 110 begrenzt ist. In dem völlig verbundenen Zustand kann sich die Spannung an dem Messpunkt 228 näher an der Spannung der Bezugsmasse 222 befinden. Die Spannung am Messpunkt 228 kann durch ein Spannungsteiler-Netzwerk bestimmt sein, das durch den Widerstand 224 und den kombinierten Widerstand der Abtastelemente 240 definiert ist. Wenn der Kabelbaumverbinder 120 völlig von dem Verbinderkopf 104 gelöst ist, kann die Spannung an dem Messpunkt 228 die Spannung der Leistungsquelle 226 sein.
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In einigen Konfigurationen kann die Schaltung konfiguriert sein, eine erste Spannung, wenn der Kabelbaumverbinder 120 gelöst ist, und eine zweite Spannung, wenn der Kabelbaumverbinder 120 verbunden ist, zu messen. Die Spannungsdifferenz kann eine Funktion der erwarteten Widerstandswerte sein, wenn der Kabelbaumverbinder 120 verbunden und gelöst ist.
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Eine Dicke der Dichtung 106 kann gewählt sein, um eine vorgegebene Ablenkung der Abtastelemente 206 bereitzustellen, wenn ein vorgegebener Betrag der Kraft auf die Dichtung 106 ausgeübt wird. Wenn sich der Kabelbaumverbinder 120 und der Verbinderkopf 104 näher zueinander bewegen, kann die Dichtung 106 zusammengedrückt werden. An der verriegelten Position kann eine vorgegebene Kompressionskraft auf die Dichtung 106 ausgeübt werden. Die vorgegebene Kompressionskraft kann so sein, dass alle Abtastelemente 206 der Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 geschlossen sind, um die elektrische Schaltung zu vervollständigen. Die vorgegebene Kompressionskraft kann gewählt sein, um irgendeine Variation der Verriegelungskraft zu erlauben.
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Der Controller 110 kann die Spannung an dem Spannungsmesspunkt 228 überwachen, um zu bestimmen, ob die vorgegebene Kompressionskraft auf die Verbindergrenzfläche ausgeübt wird. Falls sich die Spannung nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereichs der Spannungen befindet, die die vorgegebene Kompressionskraft angeben, kann der Controller 110 einen Diagnoseindikator speichern. Der Diagnoseindikator kann eine Warnlampe in dem Fahrzeug auslösen. Der Diagnoseindikator kann außerdem die Speicherung des Diagnosezustands im nichtflüchtigen Speicher für die spätere Wiedergewinnung durch ein Diagnosewerkzeug auslösen. Der Diagnoseindikator kann eine Angabe der speziellen Verbindung, die betroffen ist, bereitstellen.
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Das Integrieren der Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 in eine Dichtung 106 stellt mehrere Vorteile bereit. Weil die Dünnschichttechnik verwendet wird, ist die Breite der Dichtung 106 minimal beeinflusst. Die Dünnschicht-Abtastelemente 206 befinden sich an der Dichtungsgrenzfläche und können eine genaue Angabe der Wirksamkeit der Dichtung und der elektrischen Verbindung bereitstellen. Die Dünnschicht-Abtastvorrichtung 202 kann leicht mit vorhandenen Dichtungen und Verbindergrenzflächen integriert werden. Die Abtastvorrichtung 202 kann die Ursache intermittierender Verbindungen eines Verbindersystems durch das Angeben, welcher Verbinder betroffen ist, diagnostizieren.
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Die hier beschriebenen Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zu einer Verarbeitungsvorrichtung, einem Controller oder einem Computer lieferbar/durch eine Verarbeitungsvorrichtung, einen Controller oder einen Computer implementiert sein, die irgendeine vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit enthalten können. Ähnlich können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch einen Controller oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert sein, einschließlich Informationen, die permanent in nicht beschreibbaren Speichermedien, wie z. B. ROM-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar in beschreibbaren Speichermedien, wie z. B. Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind, die aber nicht auf diese eingeschränkt sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können außerdem in einem ausführbaren Software-Objekt implementiert sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Ganzes oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardware-Komponenten, wie z. B. anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbarer Gatteranordnungen (FPGAs), Zustandsmaschinen, Controllern oder anderer Hardware-Komponenten oder -Vorrichtungen, oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmware-Komponenten verkörpert sein.
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Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist nicht vorgesehen, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter sind Wörter der Beschreibung anstatt der Einschränkung, wobei es selbstverständlich ist, das verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorher beschrieben worden ist, können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht sein können. Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden sein können, wie sie Vorteile bereitstellen oder gegenüber anderen Ausführungsformen oder den Implementierungen des Standes der Technik bezüglich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften bevorzugt sind, erkennen die Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet, dass ein oder mehrere Merkmale oder Eigenschaften beeinträchtigt sein können, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Implementierung abhängen. Diese Merkmale können die Kosten, die Stärke, die Haltbarkeit, die Lebenszykluskosten, die Marktfähigkeit, das Aussehen, die Verpackung, die Größe, die Wartbarkeit, das Gewicht, die Herstellbarkeit, die Leichtigkeit des Zusammenbaus usw. enthalten, sind aber nicht darauf eingeschränkt. Die Ausführungsformen als solche, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger erwünscht als andere Ausführungsformen oder die Implementierungen des Standes der Technik beschrieben worden sind, befinden sich nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für spezielle Anwendungen erwünscht sein.