DE7639220U1

DE7639220U1 - Elektrische Kontakteinrichtung

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Publication number: DE7639220U1
Application number: DE7639220U
Authority: DE
Original assignee: Litton Industries Inc
Current assignee: Litton Industries Inc
Priority date: 1975-12-16
Filing date: 1976-12-15
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE2656736C2; JPS5273396A; CA1069197A; US4017143A; GB1540623A; JPS608586B2; DE2656736A1

Description

^^" Elektrische Kontakteinrichtung

Die Neuerung bezieht sich auf eine elektrische Kontakteinrichtung mit unter physikalischer und elektrischer Kontaktgabe miteinander zusammenwirkendem Einführkontaktelement und Aufnahmekontaktelement, wobei das Einfinrkontaktelement ein kontaktgebendes Zwischenteil in Form eines geschlitzten Rohres aufweist, und mindestens &r kontaktgebende Abschnitt einen Querschnitt etwa in Form eines C besitzt.-

Bei bekannten Anordnungen sind lötfreie elektrische Kontakte innerhalb durchplattierter Löcher in gedruckten Schaltungsplatten durch Verwendung eines quadratischen Bdzens in einem runden Loch festgelegt worden. Diese Ausführung hat den Nachteil, daß beim Einsetzen das Loch mechanisch deformiert wird, so daß ein wiederholtes Einsetzen praktisch nicht möglich ist. Die quadratische Bizenausbildung ergibt auch eine schlechtere elektrische Verbindung zwischen der Kontaktstelle und dem Loch, da die umgebende Atmosphäre frei zwischen beiden zirkulieren kann, wodurch sich ein korrodierender, nichtleitender Film dazwischen ausbilden kann.

Es sind elektrische Kontaktanordnungen vorgeschlagen worden, um diesen nachteiligen Effekt des quadratischen Bolzens in einm runden Loch zu verringern, beispielsweise US-PSen 3 545 080 und 3 824 554.

Ein besserer Vorschlag zurErzielung eines elektrischen Kontaktes in einem durchplattierten Loch, ohne Lötverbindung ergibt sich aus US-PS 3 783 433 der Anmelderin. Hierbei ist ein Kontaktfederabschnitt vorgesehen, der mit einem durchtLattierten Loch in Eingriff kommt, ohne daß das Loch deformiert wird, während eine gasdichte Abdichtung dazwischen ausgebildet wird, um eine nachteilige Beeinflussung der elektrischen Verbindung zu verhindern. Der Federabschnitt dieses Kontaktes erfordert jedoch einen breiten Abstand zwischen den aufeinanderfolgend versetzteh

Kontakten, wenn sie aus einem flachen Metallblech oder dgl. gestanzt werden. Ferner muß das Metallblech, aus dem ein derartiger bekannter Kontakt geformt wird, einen dicken und einen dünnen Abschnitt aufweisen. Um einen derartigen Kontakt herzustellen, muß somit vor dem Stanzen das Ausgangsmaterial gewalzt werden. Wegen des erheblichen Dimensionsunterschiedes zwischen den dicken und dünnen Abschnitten trägt ein derartiges Walzen erheblich zur Erhöhung der Herstellkosten des Kontaktes bei.

Aus der DE-PS 249 809 ist ein hohler Stöpsel mit seitlichem Länf;sschlitz für elektrische Steckverbindungen bzw. Steckkontakte mit exzentrischer Längsbohrung bekannt. Es wird dadurch ein im Querschnitt G-förmiger Abschnitt mit Schlitz an der Stelle mit minimaler Dicke gebildet, der beim Einstecken des Stöpsels in eine zylindrische Hülse etwas kleineren Durchmessers der ganzen Länge nach an der Hülsenwand dicht anliegt. Eine derartige Anwendung mit Stöpsel und Hülse bzw. Buchse erfordert lediglich eine geringe Genauigkeit, ist zum ständigen, vielmaligen Lösen bestimmt und benötigt robuste, relativ große Teile. Die exzentrische Bohrung im Stöpsel ist gedreht, zum Einführen des Stöpsels in die Buchse ist eine Einlaufschräge am Stöpsel erforderlich. Damit der Stöpsel sich auf seiner ganzen Länge gleichmäßig spreizen kann, ist ein Querschlitz notwendig.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine elekiiische Kontakteinrichtung nach der vorstehend genannten US-PS 3 783 4-33 bzw. DE-PS 2 14-9 315 zu verbessern und aus Metallblech ohne vorhergehendes Walzen herzustellen, der nicht - wie im

Falle des Kontaktes nach US-PS 3 783 4-33 - einen dicken und einen dünnen Abschnitt besitzt, und der so ausgebildet ist, daß er einen einwandfreien mechanischen und elektrischen Kontakt über einen weiten Toleranzbereich ergibt.

Gemäß der Neuerung ist eine elektrische Kontakteinrichtung der eingangs bezeichneten Art dadurch gekennzeichnet, daß das Einführkontaktelement in an sich bekannter Weise so ausgebildet is

daß die Arme des C-fönnigen Querschnitts (Fig. 5) sich gegen ihre freien Enden verjüngen, um ihre gemeinsame Verbindungsstelle federnd nachgiebig ausgebildet sind und unter Bildung eines kleineren Durchmessers aufeinander zu bewegbar sind, daß der C-förmige Abschnitt mindestens auf einer Seite zu einem weiterführenden Kontaktelement konisch verjüngt ausgebildet ist und daß das Aufnahmekontaktelement eine metallplattierte öffnung in einer Schaltungsplatte ist.

Mit vorliegender Neuerung wird ein verbesserter Kontakt für lötfreie Verbindungen, der aus einem flachen Metallblech ohne Walzen oder in manchen Ausführungsformen mit verringerten Anforderungen hergestellt werden kann. Es wird vorgeschlagen, einen elektrischen Kontakt mit einem mittleren Abschnitt auszubilden, der in eine öffnung, z.B. ein durchplattiertes Loch einer gedruckten Schaltungsplatte, ohne Löten eingesetzt werden kann. Der mittlere Abschnitt kann auch in das durchplattierte Loch eingesetzt werden, ohne daß das Loch mechanisch deformiert wird, während eine gasdichte Abdichtung zwischen Kontakt und Loch erzielt wird. Ferner ergibt der mittlere Abschnitt nach vorliegender Neuerung eine Kontaktanordnung, die in einfacher Weise für verschieden große öffnungen paßt, damit ein verbesser· ter mechanischer und elektrischer Kontakt über einen breiteren Toleranzbereich erzielt wird. Ferner ergibt die Ausbildung des mittleren Abschnitte? elektrische Kontakte die einfacher und mit genauerem Sitz hergestellt werden können als bekannte Kontakte, dabei aber die gleichen mechanischen und elektrischen Eigenschaften besitzen.

Mit vorliegender Neuerung können diese Vorteile dadurch erzielt werden, daß ein elektrischer Kontakt mit einem mittleren Abschnitt hergestellt wird, der mit einem C-förmigen Querschnit ausgebildet wird, dessen gegenüberliegende gekrümmte Arme an jedem Ende zu einer reduzierten Dicke verjüngt sind. Diese Konfiguration ergibt zwei gleichförmig beanspruchte Trägerabschrdt-

te, die ermöglichen, daß die Radien eines jeden gekrümmten Armes besser den verschieden großen Öffnungen angepaßt sind.

Nachstehend wird die Neuerung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansialt eines lötfreien elektrischen Kontaktes, der in einer gedruckten Schaltungsplatte und in einem isolierten Gehäuse befestigt ist,

Fig. 2 eine Vorderansicht des elektrischen Kontaktes, Fig. 3 eine Teilseitenansicht des Kontaktes,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des elektrischen Kontaktes, wobei dessen mittlerer Abschnitt im Querschnitt gezeigt

ist,

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 der Fig. 3, Fig. 6 eine Schnittansicht des mittleren Abschnittes nach Fig.5

vor dem Verformen,
Fig. 7 eine Schnittansicht eines quadratischen Vickelendes nach

Fig. 4-,
Fig. 8 eine Schnittansicht des mittleren Abschnittes nach Fig. ;

der in verschieden großen öffnungen befestigt ist, und Fig. 9 eine Schnittansicht längs der Linie 9-9 der Fig. 3.

Der lötfreie elektrische Kontakt nach vorliegender Neuerung ist in den Fig. 1-3 mit 10 gezeigt und besitzt einen oberen einseitig eingesparten Abschnitt 12, einen mittleren Abschnitt 14 und einen unteren Wiekelendabschnitt 16. Der Abschnitt 1g wird durch einen flachen, freitragenden Arm gebildet, der durch einen Schlitz 18 so gegabelt ist, daß er zwei Federarme 20 bildet, die bei 2? nach innen gebogen sind, bevor sie an den obersten Enden mit nach außen verlaufenden Ansätzen 24 enden. Im Hinblick auf die vorgenannte US-PS 3 783 433 können äquivalen te obere Abschnitte für den einseitig eingespannten Abschnitt 1 gesetzt werden, einschließlich eines Buchsenabschnitteszur Aufnahme eines elektrischen Kontaktes, der von einer integrierten Schaltung, einem runden Bolzen oder einem rechteckigen Bolzen ht

Der mittlere Abschnitt 14, der am besten den Fig. 4 und 5 zu entnehmen ist, weist einen C-förmigen Querschnitt 26 auf, der durch entgegengesetzt verlaufende gekrümmte Arme 28 gebildet ist, die sich auf eine reduzierte Querschnittsdicke an den Ender eines jeden Armes verjüngen, wie in Fig. 6 gezeigt und nachstehend erläutert wird.

Der obere Teil des mittleren Abschnittes 14 geht in den unteren Teil des einseitig eingespannten Abschnittes 12 an einem verbreiterten Anschlag 30 über, der obere Schultern 32 bildet. Der Anschlag 30 ergibt eine Bezugsstelle für den elektrischen Kontakt 10, wenn er in eine öffnung 34 in einer isolierenden Befestigungsplatte 36, z.B. einer gedruckten Schaltungsplatte, eingesetzt wird. Die Schultern 32wirken als Arbeitsfläche, gegen die eine nicht dargestellte Druckvorrichtung den Kontakt 10 zum Einsetzen in die öffnungen 34 beaufschlagt, die in zwei in gleichem Abstand versetzten Reihen auf der Platte 36 angeordnet sein können. Wenn die Kontakte in die öffnungen 34 eingesetzt sind und die gekrümmten Teile 22 eines jeden Kontaktes nach innen gerichtet sind, schleifen die Kontakte ge_b-en sfcromleitende Pfade auf einer zweiten gedruckten Schalungsplatte (nicht dargestellt), die dazwischen eingesetzt wird.

Die öffnungen 34 in der gedruckten Schaltungsplatte 36 können durch die gesamte Länge eineraeden Öffnung plattiert sein oder auch nicht. Wenn eine siehe Plattierung sich durch das Loch erstreckt, ist sie normalerweise mit einem stromleitenden Ansatz 38 verbunden, der wiederum mit einem stromleitenden Streifen verbunden sein kann, damit ein elektrischer Stromkreis zwischen zwei Platten geschlossen wird, wie dies an sich bekannt ist.

Aus Fig. 4 ergibt sich, daß der untere teil des mittleren C-förmigen Abschnittes 14 in den oberen Teil des Wickelendabschnitte 16 durch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 41 übergeht, wobei der äußere Durchmesser der Arme 28 sich verringert und in den Wickelendabschnitt 16 übergeht. Bei der Ausführungsform nach

den Fig. 4 und 7 besitzt der Endabschnitt 16 einen quadratischei Querschnitt 16 mit einer Seitenabmessung von 0,625 mm. Die einander gegenüberstehenden verjüngten Arme 28 bilden einen Schlitz 42 zwischen ihren Enden, äer sich in den Ubergangsabschnitt 41 erstreckt. Dieser Schlitz ergibt eine federnde Nachgiebigkeit für den kegelstumpfförmigen ttbergangsabschnitt 41, der ein Nachgeben beim Einsetzen in die öffnung 34 ermöglicht, so daß eine Deformierung der öffnungen verhindert wird. Aufgrund des Fehlens eines abgestumpften Endabschnittes 41 wird bei bekannten Kontakten ein durchplattiertes Loch deformiert, in das sie eingesetzt werden, obgleich sie mit einem Wickelendabschnitt ausgelegt sind, der das Loch und einen mittleren Abschnitt freiläßt, was die Deformation des Loches stark verkleinert.

Die verjüngten Arme 28 des mittleren Abschnittes 14 ergeben gleichförmig beanspruchte Trägerabschnitte, die ermöglichen, daß der äußere Durchmesser des mittleren Abschnittes 14 besser mit dem Innendurchmesser unterschiedlich großer öffnungen 34 übereinstimmt. Bei der verbesserten Ausführungsform der Neuerung beträgt der Außendurchmesser des mittleren Abschnittes 1,175 mm. Dieser Durchmesser ist so ausgelegt, daß er ohne Deformation in ein Loch mit 1 mm Durchmesser mit einer Toleranz von ± 0,075 mm paßt. Die Toleranzänderung für ein gebohrtes Loch kann wesentlich kleiner sein. Vorliegende Neuerung soll jedoch bei einem gebohrten Loch oder einem durchplattierten Loch verwendet wa?den, und es ist ervrünscht, für letzteren Anwandungsfall einen größeren Toleranzbereich zur Verfügung zu haben. Der mittlere Abschnitt 14 kann somit in eine Öffnung eingesetzt werden, die eine Toleranzänderung von +. 7i5 % besitzt, oder anders ausgedrückt, der mittlere Abschnitt 14 kann in eine Öffnung eingesetzt werden, die zwischen 8,5 und 21 % kleiner is·; als der Außendurchmesser des mittleren Abschnittes 14. Die Konfiguration des mittleren Abschnittes in verschieden großen öffnungen ergibt sich am besten aus Fig. 8.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Neuerung kann der Wicke!

endabschnitt 16 verschiedene Formen einschließlich des quadratischen Querschnitts 17 nach Fig. 7 annehmen, oder aber einen hutförmigen Querschnitt 43 nahen, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Der hutförmige Querschnitt 43 desWickelendabschnxttes 16 wird durch Prägen aus Metallblech geformt, aus welchem der elektrische Kontakt 10 mit einem Schlitzformwerkzeug hergesta.lt wird, das einen konkaven Schlitz oder eine konkave Rippe 44- in einer Seite des rechtwinklig im Schnitt ausgebildeten Wickelendes 16 ausbildet. Das Werkzeug, das die Rippe 44 erzeugt, formt auch das Metall auf der entgegengesetzten Seite des Endabschnittes in einen gerundeten Hohlraum, cer den konvexen oberen Rippenteil 46 bildet. Die Rippe 44-46 verstärkt den Wickelendabschnitt 43, der dünner ist als der Abschnitt 17, damit ein stromleitender Draht ohne Biegen um ihn gewickelt werden kan.

Wie vorstehend angegeben besitzt ein typischer quadratischer Wickelendabschnitt 17 eine Seitendimension von 0,625 mm. Die Diagonale dieses Abschnittes ist etwas größer als 0,875 mm, so daß ein Loch von mindestens 0,9 mm erforderlich ist, damit der quadratische Wickelendabschnitt 17 durch die Öffnung 34 gehen kann. Der hutförmige Wickelendabschnitt 43 besitzt eine typischo Breite von 0,825 mm mit einer Diagonalen von etwas weniger ^aIs 0,925 mm. Jede dieser Ausführungsformen des Wickelendabschnitte 16 geht durch eine öffnung 34 mit einem Durchmesser von 1,0 mm hindurch.

Der mittlere Abschnitt 14 hat gegenüber dem US-Pataat 3 783 433 den Vorteil, daß zur Herstellung des C-förmigen Abschnittes 26 weniger Metall benötigt wird. Dies ermöglicht, daß die Kontakte aus einem Metallblech mit engerem Rasterabstand hergestellt werden können, wodurch der Abfall an Metall vermindert wird. Wenn eine Goldeinlage an den gekrümmten Teilen 22 verwendet vrarden die in Kontakt mit einer zweiten gedruckten Schaltplatte kommen wird durch die engeren Kontaktmitten der Goldabfall erheblich verringert. Der kleine Abstand zwischen den Mitten hat den weiteren Vorteil, daß die Kontakte auf einem Trägerstreifen zum viel

fachen Einsetzen in die Öffnungen 34 gehalten werden können. Nach dem Einsetzen kann der Trägerstreifen längs einer knapp über den Ansätzen 24 gebildeten Markierung abgebrochen werden.

Nach dem Einsetzen der elektrischen Kontakte 10 in die Öffnungen j54 in der gedruckten Schaltungsplatte 36 kann ein Isoliergehäuse 48 über die Kontakte 10 gesetzt werden, um die Kontakte zu schützen und eine zweite gedruckte Schaltungsplatte zwischen gegenüberliegenden Kontaktreihen zu führen. Wie sich am besten aus Fig. 1 ergibt, weist das Isoliergehäuse eine Platte auf, die einen Schlitz 50 aufnimmt, welcher an einem Plattenanschlat endet, der durch eine Schulter 52 gebildet wird. Auf jeder Seite der Schulter 52 sind Kanäle 54 vorhanden, die sich von der oberen Fläche des Isdiergehäuses 48 zu deren unterer Fläche erstrecken. Die Kanäle 54 nehmen die elektrischen Kontakte 10 auf und öffnen sich bei 56 in den Schlitz 50 der Platte, damit die gekrümmten Teile 22 der elektrischen Kontakte 10 sich in dei Schlitz erstrecken können. Die Öffnung 56 ist teilweise du£h vertikal verlaufende Streifen 58 begrenzt, die die Schulter 60 biifen, gegen welche Ansätze 24 zum Vorbelasten der gekrümmten Teile 22 anliegen, nachdem das Gehäuse 58 in geeigneter Weise über den Kontakten 10 angeordnet worden ist.

Das Isoliergehäuse 48 kann mit der gedruckten Schaltungsplatte 36 durch (nicht dargestellte) Maschinenschrauben befestigt werden. Andererseits kann der flache Anschlagteil 30 mit einem Ansatz versehen sein, der in eine mit einer Schulter ve-sehene Fläche einer Rippe in Eingriff kommt, welche längs der inneren Oberfläche des Kanales 54 ausgebildet ist. Eine derartige Anordnung ist in der vorgenannten US-PS 3 783 433 dargestellt.

Wird der quadratische Wickelendabschnitt 17 nach Fig. 7 verwendet, ist ein Miallblech mit einer Dicke gleich der Dicke des quadratischen Wickelabschnittes erforderlich. Der vereinfachte, verjüngte C-förmige Abschnitt 26 des !nitrieren Teiles 14 macht keinen so dünnen Querschnitt erforderlich, wie der mittlere Teil

des vorgenannten US-Patentes, Dies ermöglicht, daß das dickere Material auf die dünnere Dimension, die von dem Abschnitt 14 benötigt wird, gestaucht werden kann, so daß der bei dem Kontakt nach der vorgenannten Entgegenhaltung notwendige Walzschritt entfällt. Wenn die Dicke des mittleren Abschnittes 14 durch den Stauchschritt erzielt worden ist, können die sich verjüngenden Arme 28 des C-förmigen Abschnittes 26 durch einen zusätzlichen Prägeschritt ausgebildet werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Die abgeflachten, sich verjüngenden Arme 28 werden dann in aufeinandei folgenden Stufen eines Preßwerkzeuges mit mehreren Stationen gerundet. Wenn der hutförmige Querschnitt 43 nach Fig. 9 verwendei wird, wird die gewünschte Metallblechdicke wesentlich verringert. Bei dieser Auführungsform ist der Unterschied in der Dimension zwischen cto mittleren Abschnitt i4und dem Endabschnitt 43 gering und in manchen Ausführungsformf'gleich Null. Es ist somit möglich, den wesentlich dünneren Abschnitt, der für df mittleren Abschnitt 14 erforderlich ist, mit geringerem Kraftaufwand zu stauchen. Wenn die maximale Dicke des C-förmigen Querschnittes 14 einmal erzielt ist, werden die verjüngten Arme 28 in der vorbeschriebenen Weise ausgebildet.

Der sich verjüngende, C-förmige Abschnitt 26 des elektrischen Kontaktes 10 ist vielseitig anwendbar. Es wurde festgestellt, daß diese Konfiguration dem Hersteller einer gedruckten Schaltungsplatte und der durchplattierten Löcher in dieser Schaltngsplatte ermöglicht, einen großen Toleranzbereich zu verwende] da die gekrümmten, sich verjüngenden Arme 28 auf einfache Weise mit verschiedenen Innendurchmessern der Öffnungen 34, mit denen sie in Eingriff kommen, konform sind. Die sich verjüngenden Arm< 28 halten den Aufbau einer Beanspruchung innerhalb des C-förmigen Abschnittes 26 auf einem Minimum, so daß ein elektrischer Kontakt 10 entsteht, der in Eingriff mit dem durchplattierten Loch der Öffnung 34 kommt, ohne daß das Loch deformiert wird. Ferner ergibt der verjüngte C-förmige Querschnitt eine gasdichte Abdichtung zwischen dem Kontakt und dem Loch, wodurch

f)

eine nachteilige Beeinflussung des dazwischen hergestellten elektrischen Kontaktes verhindert wird.

Claims

υ- /ο ρ·? Schutzansprüche

1. Elektrische Kontakteinrichtung mit unter physikalischer und elektrischer Kontaktgabe miteinander zusammenwirkendem Einführkontaktelement und Aufnahmekontaktelement, wobei das Einführkontaktelement ein kontaktgebendes Zwischenteil in Form eines geschlitzten Rohres aufweist und mindestens der kontaktgebende Abschnitt einen Querschnitt etwa in Form eines C besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß das Einführkontaktelement in an sich bekannter Weise so ausgebildet ist, daß die Arme (28) des C-förmigen Querschnitts (Fig. 5) sich gegen ihre freien Enden verjüngen, um ihre gemeinsame Verbindungsstelle federnd nachgiebig ausgebildet sind und unter Bildung eines kleineren Durchmessers aufeinander zu bewegbar sind, daß der C-förmige Abschnitt mindestens auf einer Seite zi einem weiterführenden Kontaktelement (16) konisch verjüngt ausgebildet ist, und daß das Aufnahmekontaktelement eine metallplattierte öffnung (34) in einer Schaltungsplatte (36) ist.

2. Elektrische Kontakteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kontaktgebende Abschnitt (14-) in das breitere Ende eines geschlitzten, konischen Bereiches (41) übergeht, der den kontaktgebenden Abschnitt (14) des Einführ kontaktelementes mit einer Verlängerung (16) des kontakt gebenden Abschnittes (14-) mit verringertem Durchmesse: verbindet, wodurch zum Einsetzen eine metallplattierte öffnung (34) in einer Schaltungsplatte (36) mit der Verlängerung (16) voran eine Einführung für den kontaktgebenden Abschnitt (14) erzielt wird.

3. Elektrische Kontakteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (16) einen quadratischen Querschnitt (Fig. 7) zur Ausbildung eines Drahtwickelschwanzes besitzt, um den herum Draht gewickelt werden kann.

4. Elektrische Konte.kceinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (16) einen gerippten Drahtwickelschwanz bildet (Fig. 9).

5. Elektrische Kontakteinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der größere Teil des Kontaktelementes in einer Form gestaucht wird, um die Dicke zu verringern, sowie geprägt wird, um den Querschnitt des rechteckförmigen Materialstückes mit minimaler Querschnittsdicke zu verjüngen, die etwas größer ist als die gewünschte maximale Querschnittsdicke des fertigen Kontaktelementes.

6. Elektrische Kontakteinrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der C-förmge Querschnitt so flexibel ausgebildet ist, daß er in eine Öffnung (34) einer Schaltungsplatte (36) eingeführt werden kann, dessen kleinste Querschnittsdimension bis zu 21 % kleiner ist als die maximale äußere Querschnittsdimension des C-förmigen Querschnitt!!