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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft eine Strombrücke
aus Metallblech, umfassend eine erste Mehrzahl von Einzelfederkontakten
mit jeweils einem Anschlagschenkel und einem Federschenkel sowie
einer zweiten Mehrzahl von Kontakten.
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STAND DER TECHNIK
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Strombrücken werden
in verschiedenen technischen Gebieten eingesetzt, um unter Verwendung
von Einzelfederkontakten schnell und sicher mit Hilfe von geeigneten,
mit den Einzelfederkontakten zusammenwirkenden Bauteilen eine elektrische
Verbindung herstellen und wieder trennen zu können. Strombrücken werden
beispielsweise im Automobilbau in Einrichtungen zur Aufnahme der
Fahrzeugsicherungen eingesetzt. Hierzu werden die Strombrücken in
ein Gehäuse,
in das Schmelzsicherungen eingesteckt und in leitenden Kontakt zu
den Strombrücken
gebracht werden, eingeführt
und darin verriegelt.
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Nicht
nur im Fahrzeugbau, sondern in allen Industriezweigen wird eine
zunehmende Miniaturisierung sämtlicher
Bauteile gefordert. Dies betrifft auch Strombrücken, die in ihren Abmessungen
so einzustellen sind, dass der Abstand nebeneinander angeordneter
Einzelfederkontakte auf den Abstand der entsprechenden Befestigungsgeometrie
der Sicherungen abgestimmt ist. In der Technik werden häufig so
genannte Form F-Sicherungen oder Form C-Sicherungen eingesetzt,
deren Geometrie einen Abstand zwischen den einzelnen Einzelfederkontakten von
6,5 mm für
eine Minisicherung und 7 mm für
eine Form C-Sicherung nötig
machen. Eine beliebige Miniaturisierung der Strombrücken besitzt
allerdings Probleme in Bezug auf eine kostengünstige Fertigung, eine ausreichende
Wärmeleitung,
wie auch einen schonenden Materialeinsatz.
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Im
Stand der Technik werden Strombrücken mit
in geringem Abstand zueinander angeordneten Einzelfederkontakten
auf verschiedene Weise hergestellt. Beispielsweise umfasst die Strombrücke der
DE 203 15 160 U1 Einzelfederkontakte,
die jeweils einen Anschlagschenkel und einen Federschenkel aufweisen,
die einstückig
mit einem Verteilerbalken verbunden sind. Dazu wird zunächst ein
Rohling aus einem flachen Metallblech ausgestanzt, der anschließend in
die gewünschte
Geometrie verformt wird. Bis auf leichte Biegungen der Kontaktschenkel
und eine Verdrehung der Federschenkel verbleiben die Einzelfederkontakte
im Wesentlichen in der Ebene des Verteilerbalkens. Die Raumausnutzung
wird hierbei durch die Einzelfederkontaktbreite und den Abstand benachbarter
Einzelfederkontakte entlang einer Seite des Verteilerbalkens bestimmt.
Die Anschlussstruktur ist zweidimensional.
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Die
DE 10 2004 011 490
A1 beschreibt eine Strombrücke mit einem Metallblech,
das einen zick-zack-förmigen
Verlauf aufweist. An einer Seite des Metallblechs sind Einzelfederkontakte
mit jeweils einem Anschlagschenkel und einem Federschenkel vorgesehen.
Weitere Strombrücken
mit Federkontakten sind aus der
DE 199 05 717 A1 , der
DE 199 29 928 A1 sowie
der
DE 10 2004
053 577 A1 bekannt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strombrücke mit
Einzelfederkontakten bereitzustellen, die eine verbesserte Raumausnutzung
ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Strombrücke mit
den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren nach Anspruch
14 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen
folgen aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Danach
umfasst eine Strombrücke
der vorliegenden Erfindung einen Verteilerbalken, der eine erste
Stirnseite und eine zweite Stirnseite aufweist, und eine erste Mehrzahl
von Einzelfederkontakten mit jeweils einem Anschlagschenkel und
einem Federschenkel, die einstückig
mit der ersten Stirnseite des Verteilerbalkens verbunden sind, wobei
die ersten Einzelfederkontakte im Wesentlichen in der Ebene des
Verteilerbalkens liegen. Die Strombrücke ist dadurch gekennzeichnet,
dass sie ferner eine zweite Mehrzahl von Kontakten umfasst, die
mit dem Verteilerbalken verbunden sind und in einer Ebene angeordnet
sind, welche sich von der Ebene der ersten Einzelfederkontakte unterscheidet,
um eine höhere Packungsdichte
bzw. Bauraumreduzierung beispielsweise bei Sicherungen zu erreichen,
die mit den Kontakten zu verbinden sind. Dadurch können ferner
verschiedene Sicherungstypen, beispielsweise Form F- und Form C-Sicherungen,
bei gleicher oder erhöhter Packungsdichte,
räumlich
gruppiert werden und durch nur eine Strombrücke verbunden werden. Gleichzeitig
wird der Herstellungsaufwand der Strombrücke und der Materialeinsatz
nur wenig erhöht.
Durch die Ausbildung weiterer Kontakte, die sich nicht in der Ebene
der ersten Einzelfederkontakte befinden, wird die Anschlussstruktur
dreidimensional.
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Die
Formulierungen „die
erste Mehrzahl von Einzelfederkontakten" und „die ersten Einzelfederkontakte" werden synonym verwendet.
Gleiches gilt für
die zweite Mehrzahl von Kontakten.
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Vorzugsweise
sind die zweiten Kontakte Einzelfederkontakte mit jeweils einem
Anschlagschenkel und einem Federschenkel, die einstückig mit
der zweiten Stirnseite des Verteilerbalkens verbunden sind, um die
Kontaktstruktur der Strombrücke
zu vereinheitlichen.
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Vorzugsweise
sind die zweiten Einzelfederkontakte mit der der ersten Mehrzahl
von Einzelfederkontakten abgewandten zweiten Stirnseite des Verteilerbalkens
einstückig
mit einem Kontaktblech verbunden, das U-förmig in Richtung auf die ersten Einzelfederkontakte
gebogen ist, wobei die ersten Einzelfederkontakte in einer Ebene
parallel zur Ebene der zweiten Einzelfederkontakte liegen. Indem sich
sowohl die ersten Einzelfederkontakte als auch die zweiten Einzelfederkontakte
in dieselbe Richtung erstrecken, vereinfacht sich das Einschieben
bzw. Einbauen der Strombrücke.
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Vorzugsweise
umfasst die erste Mehrzahl von Einzelfederkontakten 13 Einzelfederkontakte und
die zweite Mehrzahl von Einzelfederkontakten 3 Einzelfederkontakte.
Hierbei können
den 13 ersten Kontakten der 16-poligen Strombrücke Form F-Sicherungen und
bei nicht oder wenig vergrößertem Bauraum
zusätzlich
3 Form C-Sicherungen zugeordnet werden.
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Vorzugsweise
sind mehrere erste nebeneinander angeordnete Einzelfederkontakte
in einem Abstand von 6 mm bis 7 mm, vorzugsweise ungefähr 6,5 mm,
am Verteilerbalken angeordnet. Der Abstand ist hierbei das Intervall
zweier benachbarter Kontakte, d. h. der Abstand, der in den Figuren
mit „A" gekennzeichnet ist.
Eine Miniaturisierung auf diesen Bereich gewährleistet eine noch ausreichende
Wärmeleitung.
Bei zu geringer Querschnittsbreite steigt die Wärmestromdichte über ein
tolerierbares Maß an.
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Vorzugsweise
besteht die Strombrücke
aus einem Metallblech aus einer Kupfer-Zink-Legierung, die vorzugsweise
einen erhöhten
Härtegrad
besitzt. Als erhöhter
Härtegrad
kommt der mit F44 nach DIN 17670 bezeichnete Härtegrad in Frage. Alternativ oder
zusätzlich
kann das aus einer Kupfer-Zink-Legierung
bestehende Metallblech bereichsweise mit einer Oberflächenschicht
aus Zinn versehen sein. Darüber
hinaus besitzt die Oberflächenbeschichtung aus
Zinn Vorteile in Bezug auf die Handhabung, weil beim Anbringen eines
Kabels, beispielsweise an einem Crimpansatz, wie auch beim Einstecken
die Gefahr einer Kontaktkorrosion verringert wird. Vorzugsweise
ist das Metallblech eine niedrig legierte Kupferlegierung, wie etwa
CuSn0,1P und CuFe2P (Bezeichnung als DIN ISO Symbol).
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Vorzugsweise
besitzt die Strombrücke
eine Geometrie, die sich auf ein ebenes Stanzteil aus Metallblech
zurückführen lässt, um
die Fertigung der Strombrücke
zu vereinfachen und den Materialbedarf gering zu halten.
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Vorzugsweise
bestehen im ebenen Stanzteil Schlitze zwischen nebeneinander angeordneten
Einzelfederkontakten, deren Breite im Wesentlichen der Stärke des
Metallblechs entspricht. Auf diese Weise lassen sich die Kontakte
sehr eng nebeneinander anordnen, wodurch gleichzeitig das ausgestanzte
Abfallmaterial minimiert wird.
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Vorzugsweise
sind der Anschlagschenkel und der vom Anschlagschenkel ausgehende
Federschenkel der Einzelfederkontakte jeweils einstückig miteinander
verbunden, wobei das Metallblech zwischen dem Anschlagschenkel und
dem Federschenkel eine Biegung von im Wesentlichen 90° besitzt. Auf
diese Weise lässt
sich ein Kontakt mit einer Feder leicht herstellen.
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Vorzugsweise
sind der Anschlagschenkel und der Federschenkel der Einzelfederkontakte
jeweils so relativ zueinander angeordnet, dass die Hauptflächen der
Anschlagschenkel und Federschenkel im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen.
Obwohl die Bleche der Anschlagschenkel und Federschenkel nach der
Biegung und/oder weiteren Biegungen nicht exakt in einer Ebene liegen, bilden
die Haupterstreckungsrichtung eines ersten Einzelfederkontakts (Längsrichtung)
und die Anordnungsrichtung der ersten Einzelfederkontakte (Richtung
entlang der ersten Stirnseite) eine Ebene, in der die ersten Einzelfederkontakte
im Wesentlichen liegen. Gleichermaßen liegen die zweiten Einzelfederkontakte
auch nach dem Biegen in ihren Endpositionen im Wesentlichen in einer
Ebene.
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Vorzugsweise
weisen Anschlagschenkel in Längserstreckungsrichtung
im Wesentlichen senkrecht zur ersten Stirnseite des Verteilerbalkens
eine Mehrzahl von Biegungen auf, die verschiedene Stufen in Längserstreckungsrichtung
der Anschlagschenkel erzeugen, um eine Kontaktgenauigkeit der Kontakte
zu erhöhen.
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Vorzugsweise
umfasst die Strombrücke
Befestigungsmittel zur Befestigung der Strombrücke in einem Gehäuse. Das
Gehäuse
zur Aufnahme mindestens einer erfindungsgemäßen Strombrücke besteht vorzugsweise aus
Kunststoff, um als Isolator zwischen den einzelnen Strombrücken zu
dienen, und weist vorzugsweise ein Trägerelement auf, in dem ein
Sekundärverbinder
fixierbar ist, sowie ein Deckelelement, das mittels geeigneter Befestigungseinrichtungen
auf dem Sekundärverbinder
anbringbar ist.
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Vorzugsweise
umfasst die Strombrücke
ferner Verbindungsmittel zum Verbinden der Stromschiene mit einer
Leitung. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst
die Strombrücke
weiterhin einen Crimpansatz, der sich von der zweiten Stirnseite
des Verteilerbalkens erstreckt, einstückig mit dem Verteilerbalken
ausgebildet ist und so ausgestaltet ist, dass Leitungen mit einem
Leitungsquerschnitt zwischen 4 mm2 und 10
mm2 fixierbar sind. Eine einzige Strombrücke ist
somit variabel genug, um in Verbindung mit Leitungen mit unterschiedlichem
Leitungsquerschnitt verwendet zu werden.
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Die
Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren zur Herstellung einer Strombrücke nach
einem der vorhergehenden Ansprüche
gelöst,
das die Schritte umfasst:
- – Stanzen eines Strombrückenrohlings
aus einem Metallblech, auf den sich die fertige Strombrücke zurückführen lässt,
- – Biegen
der zweiten Einzelfederkontakte, so dass sie eine Ebene bilden,
die sich von der Ebene des Verteilerbalkens unterscheidet. Das Verfahren
ist einfach und mit herkömmlichen
Mitteln und Fertigungsvorrichtungen durchführbar. Ferner wird die Fertigungsdauer
nicht oder nur wenig durch die zusätzlichen Biegeschritte erhöht.
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Vorzugsweise
umfasst das Verfahren ferner den Schritt,
- – Biegen
der Federschenkel, so dass der Anschlagschenkel und der Federschenkel
der Einzelfederkontakte jeweils so relativ zueinander angeordnet
sind, dass die Hauptflächen
der Anschlagschenkel und Federschenkel im Wesentlichen senkrecht
aufeinander stehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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In
den nachfolgenden Figuren wird die Erfindung exemplarisch anhand
einer Ausführungsform dargestellt.
Im Einzelnen zeigen:
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1A eine
erfindungsgemäße Strombrücke in Draufsicht
mit 13 ersten Einzelfederkontakten und 3 zweiten Einzelfederkontakten;
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1B die
in 1A dargestellte Strombrücke in Seitenansicht;
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2A die
in den 1A und 1B gezeigte
Strombrücke
in perspektivischer Ansicht schräg
von vorn;
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2B die
in den 1A bis 2A dargestellte
Strombrücke
in perspektivischer Ansicht schräg
von hinten;
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3 ein
ausgestanztes Blech (Rohling) von oben zur Ausbildung einer Strombrücke, die
in den 1A bis 2B dargestellt
ist.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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1A zeigt
in Draufsicht eine erfindungsgemäße Strombrücke, die
aus einer Kupfer-Zink-Legierung mit hoher Härte besteht. Als Material für sämtliche
nachfolgend beschriebenen Strombrücken kann beispielsweise CuZn
30 F44 DIN 17670 verwendet werden. Dieses Grundmaterial kann zusätzlich vorverzinnt
sein, d. h. vor dem Biegen in die in den 1A bis 2B dargestellte
Form bzw. bereits vor dem Ausstanzen der Rohlinge mit einer Zinn-Oberflächenschicht
versehen sein.
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Die
in 1A dargestellte Strombrücke ist allgemein mit 10 bezeichnet
und umfasst eine erste Mehrzahl von Einzelfederkontakten 12,
die wiederum einen Anschlagschenkel 14 sowie einen Federschenkel 16 besitzen.
Anschlagschenkel 14 und Federschenkel 16 sind
einstückig
miteinander ausgebildet, wobei der Federschenkel 16 bezogen
auf die Lage der Hauptebenen um 90° relativ zum Anschlagschenkel 14 gebogen
ist. Dies wird am besten aus einem Vergleich der 1A und 1B bzw.
aus den perspektivischen Ansichten der 2A und 2B deutlich.
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Der
Federschenkel 16 ist so geformt, dass er entweder mit geringer
elastischer Vorspannung am Anschlagschenkel 14 anliegt
oder aber sich bis in einen geringen Abstand zum Anschlagschenkel 14 hin erstreckt.
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Mehrere
nebeneinander angeordnete erste Einzelfederkontakte 12 sind
an einem Verteilerbalken 18 angeordnet und einstückig mit
dem Verteilerbalken 18 ausgestaltet. Dabei besitzt der
Verteilerbalken 18 eine erste Stirnseite 20, die
den ersten Einzelfederkontakten 12 zugewandt ist, sowie
eine von diesen abgewandte zweite Stirnseite 22.
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An
der zweiten Stirnseite 22 ist ein Ansatz 24, beispielsweise
ein Crimpansatz, vorgesehen, der so ausgestaltet ist, dass Leitungen,
vorzugsweise mit einem Leitungsquerschnitt zwischen 4 mm2 und 10 mm2, fixierbar
sind. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Strombrücke ohne eine Modifikation der
Geometrie des einstückig
mit dem Verteilerbalken 18 vorgesehenen Ansatzes 24 für Leitungen
mit unterschiedlichem Querschnitt eingesetzt werden.
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Die
ersten Einzelfederkontakte 12 sind jeweils von der ersten
Stirnseite 20 des Verteilerbalkens 18 ausgehend
angeordnet und in einem Abstand A am Verteilerbalken 18 angebracht.
Führt man die
in 1A und 1B dargestellte
Strombrücke 10 auf
den Rohling, der in der 3 dargestellt ist, nach dem
Ausstanzen der Grundgeometrie zurück, so befindet sich zwischen
der in 1B sichtbaren Seitenkante 30 des
Federschenkels 16 und der in 1A sichtbaren
Seitenkante 32 des Anschlagschenkels 14 lediglich
ein sehr schmaler Abstand, der in der Größenordnung der Materialstärke d ist (vergleiche
auch 3). Die Materialstärke d beträgt etwa 0,8 mm, so dass beim
Ausstanzen des ebenen Stanzteiles aus Metallblech Material einer
Breite von etwa 0,8 mm zwischen den Kanten 30 und 32 ausgestanzt
wird.
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Wie
aus der Darstellung in 1B ersichtlich ist, weist auch
der Anschlagschenkel 14 mehrere Biegungen auf. Dabei wird
der Anschlagschenkel 14 zunächst auf eine erste Stufe 34 angehoben,
die etwa um den Betrag der Materialstärke d über der Ausgangsebene des Anschlagschenkels 14 im Übergang
zum Verteilerbalken 18 liegt. In einer weiteren Aufbiegung
zu einer zweiten Stufe 36 wird der Anschlagschenkel 14 nochmals
in einen weiterhin erhöhten
Abstand zur ursprünglichen
Anbindungsebene am Verteilerbalken 18 gebracht. Durch diese
zweite Stufe 36 wird erreicht, dass der um 90° relativ
zum Anschlagschenkel 14 gebogene Federschenkel 16 in etwa
mittig auf den Anschlagschenkel 14 trifft.
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Als
repräsentative
Maße für die in 1A und 1B dargestellte
Strombrücke
können
neben den bereits oben erwähnten
Größen von
d = 0,8 mm sowie A = 6,5 +/– 0,5
mm folgende Maße
verwirklicht sein:
C = 12,5 +/– 0,5 mm
w = 2,25 mm
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Sowohl
die Materialauswahl wie auch die angegebene Geometrie sind so aufeinander
abgestimmt, dass gerade noch die erforderliche Wärmeleitung sichergestellt ist,
gleichzeitig aber die ersten Einzelfederkontakte 12 jeweils
an der ersten Stirnseite 20 des Verteilerbalkens 18 nebeneinander
angeordnet werden können.
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Die
ersten Einzelfederkontakte 12 liegen im Wesentlichen in
der X-Y Ebene, die durch den Verteilerbalken 18 definiert
wird.
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Zusätzlich zu
den ersten Einzelfederkontakten 12 ist eine zweite Mehrzahl
von Einzelfederkontakten 12' über ein
U-förmig gebogenes
Verbindungsblech 23 einstückig mit der zweiten Stirnseite 22 verbunden.
Die zweiten Einzelfederkontakte 12' können den ersten Einzelfederkontakten 12 entsprechen.
Gleiche oder ähnliche
Abschnitte und Elemente der zweiten Einzelfederkontakte 12' sind mit den mit
einem „'" versehenen Referenzzeichen der ersten Einzelfederkontakte 12 bezeichnet.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
zeigen die ersten und zweiten Einzelfederkontakte 12, 12' in die gleiche
Richtung. Allerdings sind die zweiten Einzelfederkontakte 12' um eine Achse
der Kontakterstreckungsrichung um 90° bezüglich der ersten Einzelfederkontakte 12 gedreht.
Die Abmessungen und die Ausgestaltung der zweiten Einzelfederkontakte 12' können denen
der ersten Einzelfederkontakte 12 entsprechen, sie können aber
auch anderen Empfängerstrukturen
entsprechen.
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Die
zweiten Einzelfederkontakte 12' liegen in einer X-Y Ebene, die
zur Ebene der ersten Einzelfederkontakte 12 ungefähr parallel
verläuft
und in Z-Richtung verschoben ist.
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Neben
den zweiten Einzelfederkontakten 12' können weitere Kontakte und/oder
Kontaktgruppen ausgebildet sein, die wie die zweiten Einzelfederkontakte 12' beispielsweise
in Z-Richtung versetzt
sind. Eine parallele Erstreckungsrichtung verschiedener Kontaktgruppen
ist allerdings nicht notwendig, kann aber das Einschieben bzw. Anbringen
der Strombrücke
vereinfachen.