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DE20020379U1 - Kleinbauender Kupplungsstecker, insbesondere für eine planare Breitband-Lamdasonde - Google Patents

Kleinbauender Kupplungsstecker, insbesondere für eine planare Breitband-Lamdasonde

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DE20020379U1
DE20020379U1 DE20020379U DE20020379U DE20020379U1 DE 20020379 U1 DE20020379 U1 DE 20020379U1 DE 20020379 U DE20020379 U DE 20020379U DE 20020379 U DE20020379 U DE 20020379U DE 20020379 U1 DE20020379 U1 DE 20020379U1
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DE
Germany
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coupling plug
plug according
cover element
coupling
electrical
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Priority to US10/004,943 priority patent/US6554649B2/en
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Description

20.11.00.Gf/Hl
Robert Bosch GmbH
Postfach 30 02 20
10
D-70442 Stuttgart
Kleinbauender Kupplungsstecker, insbesondere für eine planare Breitband-
Lambdasonde
Die Erfindung betrifft einen Kupplungsstecker bestehend aus einem Gehäuse, nämlich einem Grundkörper und einem Deckelelement, sowie aus einer Sensoreinheit mit elektrischen Kontaktelementen, insbesondere für eine planare Breitband-Lambdasonde und einem mit der Sensoreinheit verbundenen Abgleichelement. · ■
Stand der Technik
Kupplungsstecker der vorstehenden Art sind in der Regel als Lambda-Sonden ausgebildet, wobei die Anschlüsse, die im Kupplungsstecker vorgesehen sind, für Abgleich, Signal und Heizung der Sonde vorgesehen sind. Die Lambda-Sonde und die Lambda-Regelung stellen heute in Verbindung mit dem 3-Wege-Katalysator ein wirksames Abgasreinigungsverfahren dar. Die Lambda-Sonde, die beispielsweise in ein Abgassystem eingeschraubt wird, umfasst einen Messfühler zur Feststellung des Sauerstoffgehalts im Abgas.
Der Restsauerstoffgehalt eignet sich sehr gut als Messgrösse und regelt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, da dieser präzise anzeigt, ob das Luft-Kraftstoff-Gemisch vollständig verbrennt.
■Die Lambda-Sonde liefert dabei ein Spannungssignal, das den augenblicklichen Wert der Gemischzusainmensetzung repräsentiert und den Gemischänderungen folgt. Die Kraftstoffzufuhr zum Motor wird durch eine Gemischauf-
■ :
bereitungsanlage entsprechen dem Signal der Lambda-Sonde derart geregelt, das ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis &lgr;=1 erreicht wird. Je nach Ausführungen des Abgassystems und den Einsatzbedingungen werden beheizte oder unbeheizte Sonden eingesetzt. Weitere Anwendungen findet die Lambda-Sonde ausserhalb von Kraftstoffahrzeugen, z. B. zur Regelung von Gasmotoren oder Öl-/Gasbrennern.
Insbesondere Breitband-Lambda-Sonden sind modular aufgebaut und erlauben in Verbindung mit der Planartechnik die Integration mehrerer Funktionen. Sie weisen in-der Regel Funktionsschichten auf, die aus einer porösen Schutzschicht, aus einer Aussenelektrode, einer Sensorfolie, einer Innenelektrode, einer Referenzluftkanalfolie, einer Isolationsschicht, einem Heizer, einer Heizfolie und Anschlusskontakte bestehen.
Da die Breitband-Lambda-Sonden aus der Kombination einer Nernet-Konzentrationszelle (=Sensorzelle) mit einer Sauerstoff-Ionen transportierenden Pumpzelle besteht, kann sie nicht nur im stöchiometrischen Punkt bei &lgr;=1, sondern auch im mageren und fetten Bereich sehr exakt messen.
Jede Sonde ist individuell abzugleichen. Hierzu weist die Sonde einen ■eingebauten Widerstand . ("Mini-Hybrid") auf. Der Abgleich, der vorzugsweise mittels einem Laserstrahl erfolgt, wird dadurch ausgeführt, dass die Widerstandsschicht, die sich auf einem Keramiksubstrat befindet, entsprechend abgetragen wird, wodurch eine Widerstandsänderung herbeigeführt wird und damit'" ein Abgleich erfolgt.
Bisher erfolgt der Abgleich dadurch, dass das Gehäuse des Kupplungsstekkers, in dem der Widerstand eingebaut ist, ohne das Deckelelement zur Abgleichstelle gebracht wird. Nach der entsprechenden Laserbearbeitung für den Abgleich wird dann das Deckelelement aufgesteckt.
Um zu verhindern, dass Feuchtigkeit, Schmutz oder ähnliches in den Kupplungsstecker eindringt, weist das Deckelelement zusätzliche Dichtungen ' auf.
Nachteile des Standes der Technik
Ein Nachteil der Ausführung des hier dargestellten Kupplungssteckers besteht darin, dass zusätzliche Arbeits- und Montageschritte notwendig sind, um nach dem Abgleich den Kupplungsstecker funktionsgerecht zu verschliessen. Zusätzlich ist es notwendig, ein zusätzliches Deckelelement zusammen mit einer Dichtung separat -herzustellen, und dieses im Bereich des Abgleichs zur Verfügung zu stellen.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ausführungsform des Kupplungssteckers, der insbesondere' für die Verwendung einer planaren Breitband-Lambdasonde geeignet ist, derart weiterzubilden, dass dieser sehr kostengünstig herstellbar .und dieser in seinen Ausmassen sehr klein bemessen ist.
. ■
Lösung der Aufgabe
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass ein Teil des Kupplungssteckers als Kontaktträger ausgebildet ist, wobei an dem Kontaktträger elektrische Kontakte des Kupplungssteckers sowie das Abgleichelement vormontiert sind und der Kontaktträger'zusammen mit den elektrischen Kontakten und dem Abgleichelement von dem übrigen Teil des Kupplungssteckers trennbar ist.
Vorteile der Erfindung . -
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Kompaktheit der .zu fertigenden Teile der Kupplungsstecker sehr kostengünstig herzustellen ist.
Dadurch ist es möglich, den gesamten Kupplungsstecker aufgrund seiner geringen Baugrösse bzw. seinem geringen äusseren Abmessungen in ein sogenanntes Rillenrohr zu schieben.
Zudem werden vorzugsweise gleiche Teile, insbesondere für die mehreren in dem Gehäuse des Kupplungssteckers anzuordnenden elektrischen Kontaktelemente verwendet. Dadurch wird die Montage vereinfacht.
Vorteilhafterweise ist ein Teil des Kupplungssteckers als Kontaktträger ausgebildet, wobei an dem Kontaktträger elektrische Kontakte des Kupp-
lungssteckers sowie das Abgleichelement vormontiert sind und der Kontakt-■ träger zusammen mit den elektrischen Kontakten und dem Abgleich-element von dem übrigen Teil des Kupplungssteckers trennbar ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass ausschliesslich die elektrischen Kontakte bereits in' dem Kontaktträger eingebracht sind. Dies kann beispielsweise durch Einpressen oder Umspritzen mit Kunststoff geschehen.
Für die Montage erweist es sich von Vorteil, dass der Kontaktträger als bereits vormontiertes Bauteil ohne zusätzliches Werkzeug mit dem übrigen Teil des Kontaktträgers zusammengefügt werden kann. Vorzugsweise sind zur lagegerechten Positionierung des Kontaktträgers-Führungselemente und zur Fixierung Rastmittel vorgesehen.
Zwischen dem Kontaktträger und dem übrigen Teil ist ein weiteres Bauteil, ein sogenanntes Sekundärverriegelungselement angeordnet. Dieses dient als Bindeglied zwischen dem Kontaktträger und dem übrigen Teil des Kupplungssteckers und übernimmt zusätzlich die Funktion des lage- und funktionsgerechten Positionierens von elektrischen Kontakten.
Da der Grundträger vollständig von dem Deckelelement umgeben ist, ist es möglich, mittels Anordnung von Dichtlippen innerhalb des Deckelelements bzw. Anordnung von.Dichtungen an dem Grundträger, den Innenraum der Sensoreinheit abzudichten, so dass dieser beispielsweise vor Spritzwasser und/oder Schmutz geschützt ist.
■ ' ■
Zusätzlich unterstützt dies auch die Verrastung des Grundkörpers an dem Deckelelement. Vorzugsweise ist eine Vor- und eine Endverrastung bzw. eine Primär- und eine Sekundärverriegelung vorgesehen. Die Funktion der Sekundärverriegelung wird durch das Sekundärverriegelungselement übernommen.
Diese Primärverriegelung erfolgt in zwei Stufen. In einer ersten Stufe verrastet das Deckelelement derart, dass es auf dem Grundkörper gehalten wird. Durch ein weiteres Drücken des Deckelelements in Richtung des Grundkörpers wird bewirkt, dass das in dem Grundkörper eingelegte Sekundärverriegelungselement auf dem in dem Grundkörper geführte elektrische Kontaktelement, beispielsweise eine Flachsteckerhülse, das in Verbindung mit der Lambda-Sonde steht, fixiert wird. Die Fixierung erfolgt jedoch
Sil'i
nur in der Form, dass das Sekundärverriegelungselement auf das Kontaktelement gedrückt wird, so dass das Kontaktelement und das Sekundärverriegelungselement eine feste Verbindung eingehen. Zusätzlich ist das Sekundärverriegelungselement in dem Grundkörper zwangsgeführt, das bedeutet, dass im fixierten Zustand des Kontaktelements das Sekundärverriegelungselement sich nur noch in axialer Aufsteckrichtung des Deckels bewegen kann. Zusätzlich sind an dem Sekundärverriegelungselement von dem Sekundärverriegelungselement wegweisende Stützelemente vorgesehen, die sich in Richtung des Deckelelements erstrecken.
' ■
Im nicht betätigten Zustand der Sekundärverriegelung, d. h. Nicht-Fixierung des Kontaktelements, stehen die Stützelemente derart weit über den Grundkörper des Kupplungssteckers hinaus, dass sich das Deckelelement nur in der ersteh Verrastung der Primärverriegelung erhalten lässt. Nur bei vollständiger Betätigung und damit korrekter Fixierung des Kontaktelements geht das Deckelelement auch die zweite Verrastung der Primärverriegelung ein.
Dies hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise geprüft werden kann, ob eine erfolgreiche Kontaktierung und damit auch Sicherung des elektrischen Kontaktelements zur Lambda-Sonde hin erfolgt ist, und dass das Deckelelement dicht gegenüber dem Grundkörper abschliesst.
Vorteilhafterweise sind an dem Umfang des Deckelelements Einhängeeinrichtungen vorgesehen, die es erlauben, den Kupplungsstecker beispielsweise mittels einer Nut-Federverbindung an einem weiteren Teil zu befestigen, oder aber Einhängeeinrichtungen in der Art auszubilden, dass elektrische Leitungen an dem Kupplungsstecker befestigt werden können.
Optional sind Befestigungsmöglichkeiten für Spritzwassertüllen vorgesehen.
Ein weiter Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die zuvor genannten Dichtungen an dem Deckelelement angespritzt werden können, so dass diese unverlierbar angeordnet sind.
Um einen gleichbleibenden Übergangswiderstand zwischen der Sensoreinheit und den elektrischen Kontaktelementen zu gewährleisten, ist eine Lötverbindung vorgesehen.
Vorteilhafterweise besteht das Deckelelement aus PBT (Polybutylenterephthalt)'oder gleichwertigen Materialien.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus nachfolgenden Beschreibungen, den Ansprüchen und den Zeichnungen hervor.
&iacgr;&ogr; .■'■·.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine perspektivische Ansicht auf den erfindungsgemassen. Kabelbaumstecker mit geschlossenem Deckelelement und eingeleg
tem Kontaktträger, im Schnitt; . ■
Fig. 2 ' eine perspektivische Ansicht der Einzelteile des in Fig. 1
dargestellten Kupplungssteckers;
20
Fig.3 eine perspektivische Ansicht des Kontaktträgers des Kupplungssteckers gemäss Fig. 1, im vormontierten Zustand.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Der in Fig. 1 bis 3 dargestellte Kupplungsstecker 1 besteht aus einem Gehäuse 2, das sich aus einem Grundträger 3 und einem Deckelelement 4 sowie einem Kontaktträger 5 zusammensetzt.
Der Grundträger 3 besteht vorzugsweise aus einem einzigen Spritzgussteil, in dem Aussparungen, Bohrungen und Öffnungen vorgesehen sind, in denen elektrische Bauteile plaziert werden können. Insbesondere sind Bauteile, wie Flachstecker F, elektrische Kontakte E, Druckausgleichselemente D o.a. vorgesehen.
Auf dem Grundträger 3 ist das Deckelelement 4 aufsetzbar, wobei zwischen dem Grundträger 3 und dem Deckelelement 4 eine Dichtung 6 angeordnet ist.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Dichtung 6 unmittelbar an dem Deckelement 4 angespritzt und damit unverlierbar ist.
Um eine Abdichtung zwischen dem Grundträger 3 und dem Innern des Deckel- - 5 elements 4 zu gewährleisten, ist zusätzlich eine Verrastung 7 vorgesehen. Diese Verrastung 7 umfasst eine Vorverrastung 8, die darin besteht, dass ein von dem Grundkörper 3 abstehendes Element in einer Ausnehmung 9 auf Seiten des Deckelelements 4 eingreift.
Der Kontaktträger 5, wie er insbesondere in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist, besteht im wesentlichen aus einem einzigen Kunststoff-Spritzgussteil. Dieser weist ebenfalls Aussparungen, Bohrungen und Öffnungen auf, in denen elektrische Bauteile plaziert werden können'.
Erfindungsgemäss ist der Kontaktträger 5 vor der Montage an dem übrigen Teil des Kupplungssteckers 1 bereits vormontiert. Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, wie es beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, sind die elektrischen Kontakte E bzw. die Flachstecker F bereits eingebracht, vorzugsweise eingeschweisst oder gepresst.
Der Kontaktträger 5 weist zusätzlich Führungselemente 10 auf, die dafür vorgesehen sind, dass der Kontaktträger 5 nur in einer einzigen Lageausrichtung mit dem übrigen Teil des Kupplungssteckers 1 zusammengeführt werden kann. Zusätzlich sind Rastmittel (in den Zeichnungen nicht näher dargestellt) an dem Kontaktträger 5 vorgesehen, die es erlauben, den Kupplungsstecker 1 ohne Zuhilfenahme von Werkzeug zusammenzusetzen.
Bei einem weiteren Ausführungsbeipiel, wie es beispielsweise in Fig. .3 dargestellt ist, ist neben den elektrischen Kontakten E bzw. den Flach-Steckern F ein Abgleichelement 11 für die an den Kupplungsstecker 1 montierbare und in den Zeichnungen nicht dargestellte Lambda-Sonde bereits angeordnet und vorzugsweise mit den elektrischen Kontakten E bzw. Flachsteckern F verlötet. .
Das Abgleichelement 11, das bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Grundkörper 3 des Kupplungssteckers 1 angeordnet ist, umfasst eine nicht näher dargestellte Widerstandsschicht, die auf einem . Keramiksubstrat angeordnet ist. Alternativ hierzu kann auch eine speziell
für den Abgleich vorgesehene Elektronikbaugruppe angeordnet sein. Das Abgleichelement 11 steht in. elektrischem Kontakt mit Kontaktelementen 15, die gleichzeitig das Abgleichelement 11 gegen den Grundkörper 3 drücken. Hierzu sind diese als federartige Niederhalter ausgebildet.. 5
Die elektrischen Kontaktelemente 15 bestehen aus leiterbahnähnlich geformten Metallstreifen, die im Bereich der Kupplungsmöglichkeit 16 (insbesondere Fig. 1) des Kupplungssteckers 1 mit ihrer einen Seite enden.
Ferner ist für die Montage 'des Kupplungssteckers 1 ein Sekundärverriegelungselement 12 vorgesehen, das die Funktion eines Bindeglieds zwischen dem Kontaktträger 5 und dem Grundträger 3 übernimmt. Das Sekundärverriegelungselement 12 weist ebenfalls Führungsmittel auf, die dafür vorgesehen sind, dass das Sekundärverriegelungselement 12 nur in einer einzigen Lage mit dem übrigen Teil des Kupplungssteckers 1 sowie dem Kontaktträger 5 zusammengeführt werden kann.
Das Sekundärverriegelungselement 12 übernimmt auch die Funktion des Fixierens der in dem Gehäuse 2 des Kupplungssteckers 1 angeordneten elektrischen Bauteile, wie elektrische Kontakte, Flachstecker etc. Ferner dient es dazu, die funktionsgerechte Abdeckung des Kupplungssteckers 1 durch das Deckelement 4 zu kontrollieren, indem ausschliesslich bei funktionsgerechter Fixierung der elektrischen Bauteile innerhalb des Kupplungssteckers 1 sich das Deckelelement 4 vollständig schliessen lässt.
Hierzu weist das Sekundärverriegelungselement 12 im montierten Zustand mindestens ein zum Deckelelement 4 hinweisendes Stützelement 13 auf. Dieses Stützelement 13 ist derart ausgelegt, dass bei nicht fachgerechter Fixierung der elektrischen Bauteile durch die Sekundärverriegelung 12 aufgrund der über das Gehäuse 2 des Kupplungssteckers 1 hinausragende Länge des Stützelement 13 sich das Deckelelement 4 nicht schliessen lässt.
Auf dem Aussenumfang 14 des·- Kupplungssteckers 1 sind in den Zeichnungen nicht näher dargestellte Einhängeeinrichtungen 18 vorgesehen, die es wahlweise in Form eines Nut-Federprinzips oder eines gleichartigen Fixierungsprinzips erlauben, den gesamten Kupplungsstecker 1 an ein passendes
Gegenstück oder an einen.anderen Gegenstand, beispielsweise ein Rohr oder eine elektrische Leitung zu fixieren.
Zusätzlich können die Einhängeeinrichtungen 18 dafür vorgesehen sein,
entsprechende elektrische Leitungen an dem Kupplungsstecker 1 zu befestigen.
Aufgrund der speziellen Ausgestaltung des Kupplungssteckers 1 ist es möglich geworden, den Kupplungsstecker 1 sehr kompakt und in seinen Ausmassen
klein zu gestalten, so dass dieser auch in sehr eng bemessenen Räumen
Platz findet. Zudem weist der erfindungsgemässe Kupplungsstecker 1
wenige Bauteile auf, so dass eine kostengünstige Fertigung des Kupplungssteckers 1 möglich ist.

Claims (18)

1. Kupplungsstecker (1), insbesondere für eine planare Lambda-Sonde, bestehend aus
- einem Gehäuse (2), nämlich einem Grundelement (3) und einem Deckelelement (4), sowie
- elektrischen Bauteilen, die in das Gehäuse einlegbar und fixierbar sind, und
- einem Abgleichelement (11) für eine Sonde, insbesondere eine planare Breitband-Lambdasonde, die in dem Kupplungsstecker oder über ein weiteres Kontaktelement ausserhalb des Kupplungssteckers anzubringen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kupplungssteckers (1) als Kontaktträger (5) ausgebildet ist, wobei an dem Kontaktträger (5) elektrische Kontakte (F) des Kupplungssteckers (1) sowie das Abgleichelement (11) vormontiert sind und der Kontaktträger (5) zusammen mit den elektrischen Kontakten (F) und dem Abgleichelement (11) von dem übrigen Teil des Kupplungssteckers (1) trennbar ist.
2. Kupplungsstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) über dem Abgleichelement (11) aufsteckbar ist.
3. Kupplungsstecker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Primär- und eine mit dem Deckelelement (4) zusammenwirkende Sekundärverriegelung (12) vorgesehen ist, wobei die Sekundärverriegelung (12) mindestens ein zum Deckelelement (4) hinweisendes Stützelement (13) aufweist in der Art, dass nur in der Endstellung der Sekundärverriegelung (12) das Deckelelement (4) vollständig schliesst.
4. Kupplungsstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) durchsichtig ist.
5. Kupplungsstecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (4) für monochromatisches Licht (Laserlicht) einen geringen Absorptionsgrad aufweist.
6. Kupplungsstecker nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgleichelement (11) mittels federartig ausgebildeter Niederhalter (elektrische Kontaktelemente 15) an dem Gehäuse (3) gehalten wird.
7. Kupplungsstecker nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Bauteile Steckkontakte (F) sind.
8. Kupplungsstecker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die federartig ausgebildeten Niederhalter (elektrische Kontaktelemente 15) und die Steckkontakte (F) miteinander elektrisch verbunden sind.
9. Kupplungsstecker nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die federartig ausgebildeten Niederhalter (elektrische Kontaktelemente 15) und die Steckkontakte (F) ein einstückiges Teil bilden.
10. Kupplungsstecker nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontaktelemente (15) und das Abgleichelement (11) mittels gelöteter Verbindungen miteinander gekoppelt sind.
11. Kupplungsstecker nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verrastung (7) zwischen dem Grundträger (3) und dem Deckelelement (4) vorgesehen ist.
12. Kupplungsstecker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vor- und Endverrastung vorgesehen ist.
13. Kupplungsstecker nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Umfang (14) des Deckelelements (4) Einhängeeinrichtungen (18) vorgesehen sind.
14. Kupplungsstecker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhängeeinrichtung (18) als Nut ausgebildet ist, in die eine Feder eingreift.
15. Kupplungsstecker nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhängeeinrichtung (18) als Aufnahme für elektrische Leitungen vorgesehen ist.
16. Kupplungsstecker nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Befestigungsmöglichkeit für eine Spritzschutztülle an dem Deckelelement (4) vorgesehen ist.
17. Kupplungsstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktträger (5) mit dem übrigen Teil des Kupplungsstecker (1) verrastet.
18. Kupplungsstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Kontakte (E) bzw. die Flachstecker (E) und/oder das Abgleichelement (11) in den Kontaktträger (5) eingepresst sind.
DE20020379U 2000-12-01 2000-12-01 Kleinbauender Kupplungsstecker, insbesondere für eine planare Breitband-Lamdasonde Expired - Lifetime DE20020379U1 (de)

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FR0115509A FR2817669B3 (fr) 2000-12-01 2001-11-30 Connecteur miniature notamment pour une sonde lambda planaire a bande large
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