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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steckverbinderelement und ein Steckverbindungssystem zur Verbindung zweier Bauteile.
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Für die Verbindung zweier plattenförmiger Bauteile werden in der Regel Nut- und Federverbindungen verwendet. Derartige Verbindungssysteme sind jedoch in ihrer maschinellen Herstellung sehr aufwendig und in der Folge teuer.
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Die 37 40 760 C1 bezieht sich auf ein Luftfiltergehäuse mit einer Befestigungslasche aus Kunststoff mit mindestens einem Durchgangsloch zur Anbringung an einem Kraftfahrzeug mittels Schraubverbindung und mit einer, in das Durchgangsloch eingreifenden Klammer, die einstückig und U-förmig ausgebildet ist.
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Aus der
DE 23 47 520 A1 ist ein Verbindungsprofil aus Kunststoff mit einseitig angeordneten Profilschenkeln zur Verbindung von gegengleich angeordneten Profilen bekannt.
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Die
EP 0 202 944 A2 bezieht sich auf ein Schaum gefülltes Thermoisolationspaneel, welches einen Randbogen und zwei Schenkel zur Verbindung zweier Paneele aufweist.
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Aus der
EP 1 630 427 A1 ist ein Steckverbinderelement bekannt, das aus einem ovalen, lamellenartig ausgebildeten Plättchen aus Verbundwerkstoff besteht welches in die schlitzartigen Vertiefungen zweier Bauteile eingesteckt wird und die Bauteile so formschlüssig miteinander verbindet.
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Ein Nachteil eines Steckverbinderelements nach der
EP 1 630 427 A1 besteht darin, dass die zwei Bauteile unter Zugbelastung auseinander gezogen werden können, da das Steckverbinderelement zunächst nicht in den Bauteilen verankert ist. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass nur bestimmte Materialien für ein derartiges Steckverbinderelement geeignet liegt darin, dass nur bestimmte Materialien für ein derartiges Steckverbinderelement geeignet sind. Um eine höhere Belastung gewährleisten zu können, werden nach dem Stand der Technik Steckverbinderelemente oft mit den zu fixierenden Bauteilen verklebt oder anderweitig fest verbunden. Durch diese Fixierung ist ein späterer Umbau der Bauteile nur erschwert möglich, wenn nicht gar unmöglich geworden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steckverbinderelement bereitzustellen, das kostengünstig in der Herstellung und einfach in der Bedienung ist und die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Steckverbinderelement mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen des Steckverbinderelements sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 5.
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Weiter liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steckverbindungssystem bereit zu stellen, dass auf einfache Art und Weise zwei Bauteile miteinander verbindet, und weiter die Möglichkeit bietet, die verbundenen Bauteile jederzeit einfach wieder voneinander zu lösen, d. h. ohne erneuten Kostenaufwand erneut zusammen zu fügen, und eine hohe dynamische Lebensdauer hat. Diese Aufgabe wird durch das Steckverbindungssystem zur stirnseitigen Verbindung zweier plattenförmiger Bauteile nach Anspruch 6 gelöst.
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Bei einer Ausführungsform besteht das Steckverbinderelement aus einem Verbindungssteg mit zwei entgegengesetzten Längsenden und zwei mit dem Verbindungssteg verbundenen Federeinrichtungen, die sich jeweils von einem Längsende des Verbindungsstegs aus von dem Verbindungssteg weg erstrecken. Jede Federeinrichtung weist zwei, bezüglich einer Längsmittelebene des Verbindungsstegs auf entgegengesetzten Seiten angeordnete, elastische Federelemente auf, deren eines Ende mit dem Verbindungssteg in Verbindung steht. Die Federelemente sind dabei so ausgebildet, dass sich ihr Abstand zur Längsmittelebene von dem Verbindungssteg aus zunächst bis zu einem maximalen Abstand vergrößert und anschließend in einem an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitt zu dem freien, dem Verbindungssteg abgewandten Ende des Federelements hin verringert, d. h. zu Längsmittelebene hin insgesamt konkav ausgebildet ist. Dabei ist der Querschnitt des Verbinderelements über die Breite hin konstant.
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Dabei verjüngt sich der Verbindungssteg in seiner Längsrichtung senkrecht zur Längsmittelebene von seiner Mitte aus beidseitig zu seinem jeweiligen, mit einer Federeinrichtung verbundenen Ende hin zur Bildung jeweils eines Fixierabschnitts.
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Bei einer weiteren Ausführungsform besteht das Steckverbinderelement aus einem Verbindungssteg mit zwei entgegengesetzten Längsenden und einer mit dem Verbindungssteg verbundenen Federeinrichtung, die sich von einem Längsende des Verbindungsstegs aus von dem Verbindungssteg weg erstreckt. Die Federeinrichtung weist zwei, bezüglich einer Längsmittelebene des Verbindungsstegs auf entgegengesetzten Seiten angeordnete, elastische Federelemente auf, deren eines Ende mit dem Verbindungssteg in Verbindung steht. Die Federelemente sind dabei so ausgebildet, dass sich ihr Abstand zur Längsmittelebene von dem Verbindungssteg aus zunächst bis zu einem maximalen Abstand vergrößert und anschließend. in einem an den ersten Abschnitt anschließenden zweiten Abschnitt zu dem freien, dem Verbindungssteg abgewandten Ende des Federelements hin verringert. Der Querschnitt des Verbinderelements ist dabei über die Breite hin konstant. An dem der Federeinrichtung entgegengesetzten Ende des Verbindungsstegs ist ein Befestigungsflansch angeordnet. Dieser Befestigungsflansch dient zur Befestigung des Steckverbinderelements z. B. an einer Wand.
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Dabei verjüngt sich der Verbindungssteg in seiner Längsrichtung senkrecht zur Längsmittelebene von seinem einen Längsende zu dem mit einer Federeinrichtung verbundenen Ende hin zur Bildung eines Fixierabschnitts.
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Bevorzugt ist der erste und der zweite Abschnitt leistenförmig und geradlinig ausgebildet, d. h. die Federelemente sind dabei so ausgebildet, dass sich ihr Abstand zur Längsmittelebene von dem Verbindungssteg aus leistenförmig und geradlinig zunächst bis zu einem maximalen Abstand vergrößern und anschließend in einem an den ersten Abschnitt anschließenden geradlinigen zweiten Abschnitt zu dem freien, dem Verbindungssteg abgewandten Ende des Federelements hin, verringert.
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Besonders bevorzugt bilden der erste und der zweite Abschnitt zusammen einen Kreisabschnitt. Bei einer weiteren Variante können sie auch den Abschnitt einer Ellipse bilden.
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Erfindungsgemäß verjüngt sich der Verbindungssteg geradlinig.
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Bevorzugt ist an mindestens einer der beiden Längsseiten des Verbindungsstegs ein sich in dessen Längsrichtung erstreckender Dübel befestigt. Besonders bevorzugt sind an beiden Längsseiten des Verbindungsstegs sich in dessen Längsrichtung erstreckende Dübel befestigt. Erfindungsgemäß bilden die Dübel, abhängig von der Ausgestaltung des Halteabschnitts, an den Enden einen Kreis- oder Ellipsenabschnitt auf. Somit ist die Form des Dübels an die Form des stirnseitigen Endes des sekundären Fräsabschnitts angepasst. Durch die an der Längsseite des Verbindungsstegs sich in Längsrichtung erstreckende Dübel wird zusätzlich eine seitliche Fixierung des Steckverbinderelements erreicht. Die Federelemente bleiben elastisch, da die Dübel nur mit dem Verbindungssteg verbunden sind.
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Zweckmäßigerweise besteht das Steckverbinderelement aus Kunststoff, Metall, Holz oder einem anderen biegestabilen, federelastischem Material. Das Steckverbinderelement ist vorzugsweise ein einteiliges Spritzgussteil aus Kunststoff.
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Zweckmäßigerweise bestehen die Dübel dabei aus Kunststoff, Metall, Holz oder einem anderen biegestabilen Material und können somit aus dem gleichen oder einem anderen Material wie das Steckverbinderelement bestehen. Das Steckverbinderelement mit den an den Längsseiten des Verbindungsstegs angebrachten Dübeln ist vorzugsweise ein einteiliges Spritzgussteil aus Kunststoff.
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Erfindungsgemäß werden für ein Steckverbindungssystem zur stirnseitigen Verbindung zweier plattenförmiger Bauteile in einander zugewandten Stirnseiten der Bauteile gegenüberliegende Aussparungen ausgebildet, in die jeweils, wenn die Stirnseiten aneinander liegen, eine Federeinrichtung eines Steckverbinderelements eingreift. In einer weiteren Variante kann die Aussparung in einem Bauteil in Form einer, der Aussparung entsprechenden Profilschiene ausgebildet sein.
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Jede Aussparung weist einen Einführungsabschnitt auf, dessen sich senkrecht zur Stirnseite und zur Bauteiloberfläche verlaufender Querschnitt sich von der Stirnseite aus verjüngt, und der über einen parallel zur Bauteiloberfläche angeordneten Durchgangsspalt in einen Halteabschnitt übergeht, dessen sich senkrecht zur Stirnseite und zur Bauteiloberfläche verlaufender Querschnitt von dem Durchgangsspalt aus erweitert. Dabei ist der Einführungsabschnitt komplementär zu einem entsprechenden Fixierabschnitt des Verbindungsstegs ausgebildet, so dass die sich verjüngenden Seiten des Fixierabschnitts an den sich verjüngenden Seiten der Einführungsabschnitts anliegen. Die Breite des Durchgangsspalts ist dabei so gewählt, dass die Federeinrichtung durch ihn hindurchgeführt werden kann, wenn auf die Federelemente der Federeinrichtung ein Druck in Richtung der Längsmittelebene ausgeübt wird.
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Vorteilhaft dabei ist, dass durch die Verjüngung des Einführungsabschnitts das Steckverbinderelement ohne große Kraftanstrengung in die Aussparung gedrückt werden kann. Durch das Anliegen des Fixierabschnitts an den sich verjüngenden Einführungsabschnitt wird das Steckverbinderelement stabil mit dem Bauteil fixiert.
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Weiter ist der Halteabschnitt so ausgebildet, dass die Federelemente mit Vorspannung an den sich erweiternden Seiten des Halteabschnitts anliegen. Durch dieses Anliegen der ersten und zweiten Abschnitte der Federelemente an den Wänden des Halteabschnitts wird das Steckverbinderelement zusätzlich stabil fixiert.
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Durch den erfindungsgemäßen an mindestens einer der beiden Längsseiten des Verbindungsstegs sich in dessen Längsrichtung erstreckender Dübel wird nach dem Einführen des Steckverbinderelements eine zusätzliche seitliche Fixierung erreicht. Diese Fixierung kann auch durch einen oder zwei Dübel erreicht werden, die nicht mit dem Steckverbinderelement in Verbindung stehen. In dieser Ausführungsform werden nach der Fixierung des Steckverbinderelements an einem der Bauteile an einer oder beiden Seiten des Steckverbinderelements die Dübel in einer seitlichen Aufnahmeöffnung an der Aussparung fixiert und so eine zusätzliche Fixierung des Steckverbinderelements erreicht.
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Bevorzugt kann eine Verjüngung des Verbindungssteges, d. h. der Fixierabschnitt auch durch eine zusätzliche, dem Halteabschnitt der Aussparung angepasste Leiste erreicht werden, welche vor dem Einführen des Steckverbinderelements in die Aussparung auf den Verbindungssteg aufgelegt oder fixiert wird.
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Anwendungsbeispiele für ein erfindungsgemäßes Steckverbinderelement und dadurch für ein erfindungsgemäßes Steckverbindungssystem sind vielfältig. So kann das Steckverbindungssystem zum Verbinden zweier oder mehrerer Bauteile für Arbeitsplatten genutzt werden. Im Bereich der Bedachungen können die Dachziegel die erfindungsgemäßen Steckverbinderelemente aufweisen. Durch Bauteile in Form von Schienen mit den entsprechenden Aussparungen kann ein Steckverbindungssystem zur einfachen, schnellen und kostengünstigen Bedachung bereit gestellt werden. Weiter ist eine Anwendung im Bereich des Gerüstbaus, als Verbindungselement bei Plakatwänden oder bei Wandverkleidungen oder Trennwänden denkbar. Alternativ dazu kann das Steckverbindungssystem auch bei der Verbindung von unterschiedlichsten Materialien eingesetzt werden. So ist ein Einsatz bei der Verbindung zweier oder mehrerer Bodenplatten, z. B. Pflastersteine oder Betonplatten, oder auch bei der Verbindung von Aluschienen durch das erfindungsgemäße Steckverbindungssystem möglich.
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Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Steckverbinderelements, des erfindungsgemäßen Steckverbindungssystems und des erfindungsgemäßen Fräswerkzeugs näher erläutert. Es zeigen:
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1 die Seitenansicht eines Steckverbinderelements,
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2a), b) und c) die Seitenansicht dreier weiterer Steckverbinderelemente,
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2d) perspektivisch ein Steckverbinderelement mit seitlich angebrachten Dübeln,
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3a) schematisch eine runde Aussparungen in einem Bauteil im Querschnitt,
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3b) perspektivisch eine quadratische Aussparungen in einem Bauteil im Querschnitt,
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4a) und b) perspektivisch zwei Steckverbindungssysteme mit jeweils einem Steckverbinderelement und
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5a) und b) in Seitenansicht zwei Fräswerkzeuge.
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In den 1 bis 5 sind gleiche oder gleichwirkende Elemente zur Vermeidung von Wiederholungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist die Seitenansicht eines Steckverbinderelements 10 gezeigt. Das Steckverbinderelement 10 besteht aus einen Verbindungssteg 11 mit zwei entgegengesetzten Längsenden 12, 12' und zwei, mit jeweils einem Ende des Verbindungsstegs 11 verbundenen Federeinrichtungen 13, 13'. Der Verbindungssteg 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel geradlinig ausgestaltet. Jede der beiden Federeinrichtungen 13, 13' weist zwei bezüglich einer Längsmittelebene LE des Verbindungsstegs 11 auf entgegengesetzten Seiten angeordnete elastische Federelemente 14, 14', 15, 15' auf. Die Federelemente 14, 14', 15, 15' sind hier so ausgebildet, dass sich ihr Abstand zur Längsmittelebene LE von dem Verbindungssteg 11 aus zunächst bis zu einem maximalen Abstand kreisförmig vergrößert und anschließend in einem an den ersten Abschnitt 16, 16' anschließenden zweiten Abschnitt 17, 17' zu dem freien, dem Verbindungssteg 11 abgewandten Ende der Federelemente 14, 14', 15, 15' hin wieder kreisförmig verringert.
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In 2a) ist eine weitere Ausführungsform für ein Steckverbinderelement 100 gezeigt. Dieses unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform darin, dass sich der Verbindungssteg 11 in seiner Längsrichtung senkrecht zur Längsmittelebene LE von seiner Mitte aus beidseitig zu seinem jeweiligen mit einer Federeinrichtung 13, 13' verbundenen Ende hin zur Bildung jeweils eines Fixierabschnitts 18 verjüngt.
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2b) zeigt eine weitere Ausführungsform eines Steckverbinderelements 200, bei der, wie in 2a) gezeigt, sich der Verbindungssteg 11 in seiner Längsrichtung senkrecht zur Längsmittelebene (LE) von seiner Mitte aus beidseitig zu seinem jeweiligen mit einer Federeinrichtung 13, 13' verbundenen Ende hin zur Bildung jeweils eines Fixierabschnitts 18 verjüngt. Weiter sind in dieser Ausführungsform der erste 16, 16' und der zweite Abschnitt 17, 17' der beiden Federeinrichtungen 13, 13' leistenförmig und geradlinig ausgebildet.
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2c) zeigt eine weitere Ausführungsform eines Steckverbinderelements 300, bei der, wie in 2a) gezeigt, sich der Verbindungssteg 11 in seiner Längsrichtung senkrecht zur Längsmittelebene (LE) von seiner Mitte aus zu einem mit einer Federeinrichtung 13 verbundenen Ende hin zur Bildung eines Fixierabschnitts 18 verjüngt. Auf dem, der Federeinrichtung 13 entgegengesetzten Ende des Verbindungsstegs 11 ist ein Befestigungsflansch 329 senkrecht zum Verbindungssteg 11 angeordnet. Der Befestigungsflansch 329 dient zur Befestigung z. B. an einer Wand. Eine Aussparung 319 im Befestigungsflansch 329 kann zur Befestigung mittels einer Schraube dienen.
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2d) zeigt ein Steckverbinderelement 400, bei der, wie in 2a) gezeigt, sich der Verbindungssteg 11 in seiner Längsrichtung senkrecht zur Längsmittelebene (LE) von seiner Mitte. aus beidseitig zu seinem jeweiligen mit einer Federeinrichtung 13, 13' verbundenen Ende hin zur Bildung jeweils eines Fixierabschnitts 18 verjüngt. Weiter sind in dieser Ausführungsform der erste 16, 16' und der zweite Abschnitt 17, 17' der beiden Federeinrichtungen 13, 13' so ausgebildet, dass sie zusammen einen Kreisabschnitt bilden, der zur Längsmittelebene LE hin konkav ist. Mit dem Steckverbinderelement 400 verbunden sind an beiden Längsseiten des Verbindungsstegs 11 sich in dessen Längsrichtung erstreckende, zylindrisch ausgebildete Dübel 401, 401' befestigt.
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Die 3a) und 3b) zeigen zwei Aussparungen 20, 25 in der Stirnseite eines Bauteils 2 im Querschnitt. Dabei ist ein Halteabschnitt 23 der Aussparung 20 in 3a) im Abstand zur Stirnseite rund gestaltet, und in 3b) quadratisch ausgebildet, wobei sich der Querschnitt des Halteabschnitt 23 senkrecht zur Stirnseite und zur Bauteiloberfläche bei beiden Ausführungsbeispielen von einem Durchgangsspalt 22 aus erweitert. Beide Aussparungen 20, 25 weisen einen Einführungsabschnitt 21 auf, dessen sich senkrecht zur Stirnseite und zur Bauteiloberfläche verlaufender Querschnitt sich von der Stirnseite aus verjüngt, und der über den parallel zur Bauteiloberfläche angeordneten Durchgangsspalt 22 in den Halteabschnitt 23 übergeht.
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Die 4a) und 4b) zeigen zwei Ausführungsbeispiele eines Steckverbindungssystems 50, 60 zur stirnseitigen Verbindung zweier plattenförmiger Bauteile 2, 2' mit zwei unterschiedlichen Steckverbinderelementen 100, 200. Dabei zeigt 5a) ein Steckverbindungssystem 50 mit einem Steckverbinderelement 100 gemäß 2a, dessen Federeinrichtungen 13, 13' rundlich ausgebildet sind. In 4b) ist ein Steckverbindungssystems 60 gezeigt, dessen erste 16, 16' und zweite Abschnitte 17, 17' der beiden Federeinrichtungen 13, 13' des Steckverbinderelements 200 gemäß 4b leistenförmig und geradlinig ausgebildet sind.
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Dabei sind in den zugewandten Stirnseiten der Bauteile 2, 2' gegenüberliegende Aussparungen 20, 20' ausgebildet, in die jeweils eine Federeinrichtung 13, 13' eines Steckverbinderelements 100, 200 eingreift, wenn die Stirnseiten aneinander liegen. Die Breite des Durchgangsspalts 22 ist so gewählt, dass die Federeinrichtung 13, 13' durch ihn hindurchgeführt werden kann, wenn auf die Federelemente 14, 14', 15, 15' der Federeinrichtung 13, 13' durch den sich verjüngenden Einführungsabschnitt 21 ein Druck in Richtung der Längsmittelebene LE ausgeübt wird. wenn das Steckverbinderelement 100, 200 von der Stirnseite aus in die Aussparung 20, 25 der Bauteile 2, 2' gedrückt wird. Nachdem die Federelemente 14, 14', 15, 15' den Durchgangsspalt 22 passiert haben, entspannen sich im Haltebereich 23 der Aussparung 20, 25 die Federelemente 14, 14', 15, 15' wieder und liegen mit Vorspannung an der Wandung des Halteabschnitts 23 an.
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Dadurch das die Einführungsabschnitte 21 komplementär zu den entsprechenden Fixierabschnitten 18 des Verbindungsstegs 11 ausgebildet sind, liegt die sich verjüngende Seite des Fixierabschnitts 18 oben und unten an den sich verjüngenden Seiten der Einführungsabschnitts 21 an und fixieren das Steckverbinderelement 100, 200 mit dem Bauteil 2, 2' stabil.
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Zusätzlich dazu liegen die ersten 16, 16' und zweiten Abschnitte 17, 17' des Federelements 13, 13' an der Wand des Halteabschnitts 23 an und fixieren so das Steckverbinderelement 100, 200 zusätzlich stabil mit dem Bauteil 2, 2'.
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Die 5a) und 5b) zeigen beispielhaft zwei Fräswerkzeuge 30, 40, die dazu dienen, eine Aussparung 20, 25 für das Steckverbindungssystem 50, 60 herzustellen.
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Dabei dient das Fräswerkzeug 30 aus 5a) zur Herstellung der Aussparung 20 für ein Steckverbinderelement 10, 100 dessen Federeinrichtungen 13, 13' wie in den 1 und 2a) gezeigt rundlich ausgestaltet sind.
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Ein Fräswerkzeug 40 wie es in 5b) dargestellt ist, dient zur Herstellung einer Aussparung 25 für ein Steckverbinderelement 200, dessen erste 16, 16' und zweite Abschnitte 17, 17' leistenförmig und geradlinig ausgebildet sind, wie sie in 2b) dargestellt sind.
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Das Fräswerkzeug 30, 40 weist einen Halteschaft 31 auf, mit dem es an einer entsprechenden Maschine befestigt werden kann. Weiter zeigt das Fräswerkzeug einen primären 32 und einen sekundären Fräskopf 33, die aufeinanderfolgend 34 angeordnet sind. Der primäre Fräskopf 32 verjüngt sich von dem Halteschaft 31 aus konisch. Der sekundäre Fräskopf 33 erweitert sich von dem primären Fräskopf 32 aus und entspricht in seinem Querschnitt dem Querschnitt des entsprechenden Halteabschnitts 23 der entsprechenden Aussparung 20. Durch den Übergangsbereich zwischen primären Fräskopf 32 und sekundären Fräskopf 33 wird beim Fräsen der Durchgangsspalt 22 gebildet.
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Dabei ist in beiden Ausführungsformen der primäre Fräskopf 32 mit Schneiden für ein seitliches Fräsen 35 und der sekundäre Fräskopf mit Schneiden für ein seitliches 35 und stirnseitiges Fräsen 36 versehen.