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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung mindestens eines Beschlagelementes zur Montage eines Stromverbrauchers an einer Leichtbauplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Leichtbauplatte gemäß Anspruch 14, ein Beschlagselement gemäß Anspruch 15 und ein Stromversorgungsbauteil gemäß Anspruch 16.
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Solche Anordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere Leichtbauplatten mit unterschiedlich gestalteten Mittelschichten aus Schäumen, Waben oder dergleichen eignen sich gut zur Unterbringung von Funktionselementen. Bei der Stromversorgung von an der Platte montierten Stromverbrauchern gestaltet sich die Zuführung des Stromes insofern schwierig, als das durch die gesamte Leichtbauplatte eine Stromleitung bis zum Stromverbraucher hin gelegt werden muss. Da die Leichtbauplatten oftmals in großformatiger Ausführung produziert werden und anschließend beispielsweise durch Sägen auf die benötigte Größe gebracht werden, kann die Verlegung solcher Stromkabel nicht während der Fertigung der Leichtbauplatte vorgenommen werden. Um eine Stromleitung zu einem Stromverbraucher, beispielsweise einem Leuchtelement, zu führen, muss derzeit die Mittelschicht, beispielsweise eine Papierwabe oder ein PU-Schaum, auf der gesamten Stromleitungsstrecke ausgeräumt werden. Anschließend muss die Stromleitung durch den ausgeräumten Bereich bis zum zuvor eingebrachten Durchbruch in der Leichtbauplatte für den Stromverbraucher in der Deckplatte gelegt werden. Die Stromleitung wird anschließend mit dem Stromverbraucher verbunden. Danach kann der Stromverbraucher in die Leichtbauplatte eingesetzt und fixiert werden. Um die Stromleitung gerichtet zum Stromverbraucher in die Mittelschicht der Leichtbauplatte einführen zu können, wird üblicherweise ein Rohr durch die Mittelschicht bis zu der Position getrieben, an der der Stromverbraucher montiert werden soll. Das Rohr wird mit der angebundenen Leitung bis zum Durchbruch durch die Mittelschicht getrieben. Am Durchbruch wird die Leitung in Empfang genommen und durch den Durchbruch nach außen gezogen. Das Rohr wird wieder aus der Leichtbauplatte entfernt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung eines Beschlagelementes zur Montage eines Stromverbrauchers an beliebiger Stelle einer Leichtbauplatte bereitzustellen, mit der die oben genannten Nachteile beseitigt werden und mit der insbesondere eine einfache und kostengünstige Montage eines Stromverbrauchers an einer Leichtbauplatte ermöglicht ist. Weitere Aufgabe ist es, ein zur Erfüllung der oben genannten Aufgabe geeignetes Beschlagelement, eine Leichtbaubauplatte sowie ein Stromversorgungsteil bereit zu stellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung mindestens eines Beschlagelementes zur Montage eines Stromverbrauchers an einer Leichtbauplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 eine Leichtbauplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 14, ein Beschlagelement gemäß Anspruch 15 und ein Stromversorgungsbauteil gemäß Anspruch 16 gelöst.
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Erfindungsgemäß sind zwischen der Mittelschicht und den beiden Deckplatten der Leichtbauplatte mindestens zwei voneinander getrennte, elektrisch leitende und sich zumindest über eine Teilfläche der Leichtbauplatte erstreckende Leiterschichten angeordnet und das Beschlagelement weist Stromabnehmer auf, die mit den Leiterschichten kontaktierbar sind.
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Je nach Material der Deckplatten kann zwischen den Deckplatten und den Leiterschichten jeweils eine Isolationsschicht aus einem elektrischen Isolator angeordnet sein. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn die Deckplatten aus einem leitenden Material oder Material mit schlechten elektrischen Isolationseigenschaften bestehen bzw. brennbar sind.
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Weiterhin können zur Kontaktierung mehrpoliger Kontakte auch mehrere Abfolgen von Leiterschicht und Isolationsschicht vorgesehen werden. Auch eine Zwischenschicht ähnlich den Deckplatten mit Leiterschicht kann insbesondere zur Realisierung eines Schutzkontaktes vorgesehen werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist nicht auf ein zweipoliges System beschränkt. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können beliebig viele Kontakte realisiert werden. Somit können auch z. B. Motorsteuerungen oder die Ansteuerung verschiedener Stromkreise oder Verbraucher realisiert werden.
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Die Materialien, die bei der Zwischenschicht Verwendung finden, sind als elektrische Isolatoren ausgelegt, alternativ wird die Leiterschicht zur Mittelschicht mit einer Isolationsschicht abgegrenzt. In diesem Fall sind die Kontakte des Beschlagelements mit Stromabnehmern beispielsweise mit Spitzen versehen, die die Isolationsschicht durchdringen.
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Eine Anordnung der mindestens zwei Leiterschichten, isoliert gegeneinander, in einer Ebene der Leichtbauplatte ist ebenfalls denkbar. Diese Leiterschichten sind beispielsweise alternierend mit Isolationsschichten ausgeführt. Das kontaktierende Beschlagelement muss dann nicht mehr bis zur gegenüberliegenden Seite der Mittelschicht reichen, jedoch ist dann wiederum eine genaue Positionierung des Beschlagelements über den Leiterschichten notwendig.
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Mit einer derart ausgebildeten Leichtbauplatte und einem entsprechenden Beschlagelement ist die Möglichkeit gegeben, einen Stromverbraucher an jeder beliebigen Stelle der Leichtbauplatte zu montieren. Dadurch muss im Zeitpunkt der Fertigung der Leichtbauplatte noch nicht bekannt sein, an welchen Positionen ein solcher Stromverbraucher platziert werden soll. Die Anordnung eignet sich für alle in der angegebenen Weise ausgeführten Leichtbauplatten, wie sie beispielsweise in der Möbelindustrie oder bei der Herstellung von Kühlgeräten oder im Boots- oder Flugzeugbau Anwendung finden.
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Bevorzugte Ausführungsvarianten sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß einer Ausführungsvariante sind die Leiterschichten auf den der Mittelschicht zugewandten Seiten der Deckplatten angebracht und insbesondere als Geflecht, Folie, Lackschicht oder Klebeschicht ausgebildet. Bei dieser Bauweise kann ein Stromverbraucher an jeder beliebigen Stelle der Platte untergebracht werden, ohne einen Kanal zur Durchführung eines Stromkabels bis zum Stromverbraucher legen zu müssen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante liegt jeder der Stromabnehmer des mindestens einem Beschlagelements federnd an einer der Leiterschichten an, so dass das Beschlagelement, mit dem der Stromverbraucher an der Leichtbauplatte montiert wird, auch bei nicht exakt ausgerichteter Platzierung des Beschlagelements in der Leichtbauplatte sicher mit den Leiterschichten in Kontakt kommt.
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Jegliche Durchführung in den Deckplatten und den Stütz- und/oder Dekorkanten für die Beschlagselemente, Stromverbraucher und/oder das Stromversorgungsbauteil sind gegen die Umwelt, insbesondere gegenüber dem Eindringen von Flüssigkeiten bzw. Feuchtigkeit abgedichtet. Beispielsweise wird durch Einbringen von Klebstoff, Harz, oder Vergussmasse in die Verbindungsstellen zwischen den Leichtbauplatten und den Beschlagselementen, Stromverbrauchern und/oder dem Stromversorgungsbauteil eine Abdichtung erzielt. Weiterhin können Dichtungen in Form von Dichtringen aus elastischem Material zwischen den Leichtbauplatten und den Beschlagselementen, Stromverbrauchern und/oder dem Stromversorgungsbauteil angeordnet sein. Ein Eindringen von Feuchtigkeit wird somit verhindert. Es besteht daher keine Gefahr für den Nutzer und elektrische Verbraucher infolge von unsachgemäßer Stromeinwirkung. Die IP-Schutzklassen finden bei der Umsetzung der erfindungsgemäßen Anordnung Berücksichtigung, genau wie dem Brandschutz bei der Auswahl der verwendeten Materialien Rechnung getragen wird. Ebenfalls wird eine elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bei der Umsetzung der erfindungsgemäßen Anordnung mit Wechselspannung gewährleistet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ist in der Leichtbauplatte ein an eine Stromquelle angeschlossenes Stromversorgungsbauteil montiert. Dieses Stromversorgungsbauteil ist bevorzugt mit federnd gelagerten und die Leiterschichten kontaktierenden elektrischen Kontaktelementen ausgebildet, so dass das Stromversorgungsbauteil bei der Herstellung der Leichtbauplatte an einer vorzugsweise gut zugänglichen Stelle, beispielsweise in einer Stirnseite der Leichtbauplatte, montiert werden kann und so die gesamte Leichtbauplatte mit Strom versorgt.
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Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Anordnung mit Kleinspannung 12 V bzw. 24 V betrieben. Weiterhin ist bevorzugt Gleichstrom für den Betrieb der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen.
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Denkbar ist auch eine Verwendung von Niederspannung von beispielsweise 230 V zum Betrieb der Verbraucher bei beispielsweise 60 Hz. Ein „Kondensatoreffekt” im Wechselspannungsbereich ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht zu erwarten. Insbesondere bei Betrieb mit Niederspannung wird ein Berührungsschutz zum Schutz der Nutzer vorgesehen. Abhängig von dem zu betreibenden Verbraucher muss ein Schutzleiter in der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen werden. Weiterhin wird die Steckverbindung so ausgelegt, dass ein Verwechslungsschutz zwischen verschiedenen Spannungsbereichen sowie ein Verpolungsschutz gegeben ist. Einer Adaption verschiedener Spannungsbereiche wird somit Rechnung getragen.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung,
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2: eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung,
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3: eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus 1 ohne obere Deckplatte,
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4: eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus 2 ohne obere Deckplatte,
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5: eine perspektivische Ansicht der Anordnung aus 1 oder 2 mit montiertem Stromverbraucher und angeschlossener Stromzufuhr,
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6: eine Schnittansicht durch die Leichtbauplatte der Anordnung aus 1 zur Darstellung der Stromzuführung an den Stromverbraucher,
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7: eine Schnittansicht durch die Leichtbauplatte aus der Anordnung aus 2 zur Darstellung der Stromzuführung an den Stromverbraucher,
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8: eine Detailansicht aus 7 zur besseren Darstellung der Leiterschicht und der Isolationsschicht,
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9: eine perspektivische Ansicht der Leichtbauplatte mit einbauten Beschlagelementen und eingebauten Stromversorgungsbauteil,
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10: eine Draufsicht auf die Leichtbauplatte und das Stromversorgungsteil und die Stromquelle aus 9,
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11: eine Schnittansicht durch das Stromversorgungsbauteil,
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12a–g: unterschiedliche perspektivische Darstellungen des Beschlagelementes und der Stromabnehmer,
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13a–e: unterschiedliche perspektivische Ansichten des Stromversorgungsbauteils und der Kontaktklammern.
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In der nachfolgenden Figurenbeschreibung beziehen sich Begriffe wie oben, unten, links, rechts, vorne, hinten usw. ausschließlich auf die in den jeweiligen Figuren gewählte beispielhafte Darstellung und Position der Anordnung und anderer Teile. Diese Begriffe sind nicht einschränkend zu verstehen, das heißt, durch verschiedene Arbeitsstellungen oder die spiegelsymmetrische Auslegung oder dergleichen können sich diese Bezüge ändern.
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In 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 insgesamt eine Leichtbauplatte bezeichnet. Diese Leichtbauplatte 1 besteht aus einer oberen Deckplatte 11 und einer unteren Deckplatte 12, zwischen denen eine Mittelschicht 15 angeordnet ist, sowie gegebenenfalls einer (hier nicht gezeigten) Stütz- und/oder Dekorkante. Die Deckplatten 11 und 12 bestehen vorzugsweise aus einem Holzwerkstoff oder Pappe. Die Mittelschicht ist vorzugsweise als Wabenplatte ausgebildet, kann aber auch beispielsweise als Schaumkernplatte, Hanf- oder Strohplatte ausgebildet sein. Die Mittelschicht ist in der hier gezeigten Ausführungsvariante einlagig, kann aber auch mehrlagig aufgebaut sein.
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Zwischen der Mittelschicht 15 und der oberen Deckplatte 11 bzw. der unteren Deckplatte 12 ist jeweils eine elektrisch leitende Leiterschicht 13 bzw. 14 angeordnet. Die Leiterschichten 13, 14 erstrecken sich dabei über die gesamte Fläche der Leichtbauplatte 1 oder zumindest über eine Teilfläche der Leichtbauplatte 1, in dem die Montage von Stromverbrauchern 3 beabsichtigt ist.
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In der 2 ist ein Ausführungsbeispiel mit Isolationsschichten 16, 17 gezeigt. Die Isolationsschichten 16, 17 sind zwischen den Leiterschichten 13, 14 und den jeweiligen Deckplatten 11, 12 angeordnet.
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Die beiden Leiterschichten 13, 14 sind über ein weiter unten im Detail beschriebenes Stromversorgungsbauteil 4 an eine vorzugsweise als Gleichstromquelle ausgebildete Stromquelle 6 angeschlossen, wie beispielsweise in 9 und 10 gezeigt ist.
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Die Stromversorgung der beispielsweise als Leuchtmittel ausgebildeten Stromverbraucher 3 erfolgt über Beschlagelemente 2, die an beliebigen Stellen der Leichtbauplatte eingelassen werden können.
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Die Beschlagelemente 2 sind dabei bevorzugt als Dübel, insbesondere als Klebedübel ausgebildet, denkbar sind aber auch andere Gestaltungen von Leichtbaubeschlagelementen. Zur Montage eines solchen Beschlagelements 2 wird, eine Bohrung in die Leichtbauplatte 1 eingebracht, wobei die Bohrung sich durch eine der Deckplatten 11, 12, die Mittelschicht 15 und die zwischen der Mittelschicht und der durchbohrten Deckplatte liegenden Leiterschicht 13, 14 erstreckt. Anschließend wird das Beschlagelement 2, wie in den 3 und 4 angedeutet, in die Bohrung eingesteckt und in der Bohrung beispielsweise durch Verkleben arretiert.
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Wie in den 6, 7 und 12 zu erkennen ist, weist jedes der Beschlagelemente 2 einen zylindrischen Körper 21 auf, an dessen oberer Stirnfläche sich ein Deckel 22 mit mantelseitigen Rillen anschließt, mit dem das Beschlagelement 2 in der Deckplatte gehalten wird. Der Deckel 22 weist an seiner Stirnfläche zwei Öffnungen 23, 24, aus denen jeweils ein Stromabnehmer 25,26 hervorsteht. Jeder der Stromabnehmer 25, 26 weist dabei ein oberes Ende 252, 262, dass aus dem Beschlagelement 2 nach oben bzw. im eingebauten Zustand des Beschlagelementes 2 in der Leichtbauplatte 1 aus der Leichtplatte 1 hervorsteht, wobei diese beiden Enden 252, 262 mit dem Stromverbraucher 3 zur Stromversorgung des Stromverbrauchers 3 kontaktierbar sind. Jeder Stromabnehmer 25, 26 ist an seinem anderen Ende bevorzugt als Federelement 251, 261 ausgebildet, wobei das eine Federelement 261 im eingebauten Zustand des Beschlagelements 2 in der Leichtbauplatte 1 mit der einen Leiterschicht 13 und das andere Federelement 251 des anderen Stromabnehmer 25 die andere, hier nicht durchbrochene Leiterschicht 14 berührt. Mit dieser Bauweise ist es ermöglicht, dass ein solches Beschlagelement 2 an jeder beliebigen Position der Leichtbauplatte 1 einbracht werden kann und über die Leiterschichten 13, 14 mit Strom versorgbar ist. Demgemäß ist die Positionierung eines Stromverbrauchers, beispielsweise eines Leuchtelementes, an der Leichtbauplatte an jeder beliebigen Position der Leichtbauplatte ermöglicht, wobei die Position des Stromverbrauchers an der Leichtbauplatte bei der Herstellung der Leichtbauplatte nicht berücksichtigt zu werden braucht. Zwischen einem Verbrauchergehäuse 31 und bevorzugt der Deckplatte 11 befindet sich ein Dichtelement 54. Das Dichtelement verhindert insbesondere das Eindringen von Feuchtigkeit in den Verbraucher 3 bzw. in die Deckplatte 11.
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Eine besondere Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Anordnung ist in 2 gezeigt. Dabei ist zwischen den Leiterschichten 13, 14 und der Deckplatte 11, 12 jeweils eine Isolationsschicht 16, 17 angeordnet. Dadurch kann die Deckplatte 11, 12 aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, ohne durch die darunter liegende Leiterschicht unter Strom gesetzt zu werden.
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Wie in den 1 bis 5, 9 bis 11 gezeigt ist, ist zur Stromversorgung der Leiterschichten 13, 14 ein Stromversorgungsbauteil in der Leichtbauplatte 1 montiert, vorzugsweise in eine der Stirnseiten der Leichtbauplatte 1. Das Stromversorgungsbauteil 4 ist dabei bevorzugt als Dübelelement ausgebildet und besteht in der hier gezeigten Ausführungsvariante aus zwei ineinander steckbaren Dübelteilen 41, 42.
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Zur Montage des Stromversorgungsbauteils 4 in der Leichtbauplatte wird zunächst das Dübelteil 42 in eine dafür vorgesehene Öffnung in eine Stirnseite der Leichtbauplatte 1 eingesetzt und beispielsweise durch Verkleben fixiert. Dazu sind an dem hier als hohlzylindrischer Körper mit teilweise weggelassener Mantelfläche ausgebildeten Grundkörper 421 des Dübelteils 42 abgeflachte Klebeflächen vorgesehen, die im eingebauten Zustand des Dübelteils 42 an den Deckplatten 11, 12 oder den Leiterflächen 13, 14 anliegen.
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Das andere Dübelteil 41 ist vorzugsweise als in das Dübelteil 42 einsteckbarer zylindrischer Körper 414 ausgebildet, dessen eine Stirnseite vorzugsweise mit Öffnungen 411, 412 zur Aufnahme eines beispielsweise in 5 gezeigten Steckers 5 mit Kontaktstiften 52, 53 vorgesehen ist. Weiterhin sind an dem Dübelteil 41 Rastelemente 55 vorgesehen, die in die Kontaktstifte 52, 53 eingreifen und ein unbeabsichtigtes Lösen der Steckverbindung wirksam verhindern. Bevorzugt ist die Mantelfläche im Bereich dieser Stirnseite so ausgebildet, dass sie zusammen mit einer an der Stirnseite des anderen Dübelelements 42 vorgesehenen Stift 422 nach Art eines Bajonettverschlusses durch Drehen des einen Dübelteils 41 in dem anderen Dübelteil 42 ineinander fixierbar sind. Des Weiteren sind in der Mantelfläche des Dübelteils 41 Schlitze 415, 416, 418 vorgesehen, in denen bevorzugt als Federelemente ausgebildete Kontaktklammern 43, 44 einsetzbar sind, wobei jede der Kontaktklammern 43, 44 in zwei der Schlitze 415, 416 eingesetzt wird und ein Teilstück der Kontaktklammern 43, 44 in einer Einbuchtung 417 in der Mantelfläche des Dübelteils 41 einliegt und gegen eine Verschiebung in Steckrichtung des Steckerteils 5 fixiert ist. Im zusammengesetzten Zustand des Stromversorgungsbauteils 4 ragen jeweils Teile der Kontaktklammern 43, 44 in Richtung der Leiterschichten 13, 14 hervor und stehen mit diesen im eingebauten Zustand des Stromversorgungsbauteils in Kontakt.
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Die Stromversorgung zur Versorgung des Verbrauchers 3 erfolgt über eine beispielsweise in 9 gezeigte externe Stromquelle 6 über einen Stecker 5, dessen Kontaktstifte 52, 53 in das Stromversorgungsbauteil 4 einsteckbar sind, das Stromversorgungsbauteil 4, dass die an den Kontaktstiften 52, 53 anliegende Spannung über die Kontaktklammern 43, 44 an die Leiterschichten 13, 14 weitergibt und das Beschlagelement 2, das die Spannung über die Stromabnehmer 25, 26 abgreift und über die mit dem Stromverbraucher 3 in Kontakt stehenden Ende 252, 262 an den Stromverbraucher 3 weiterleitet.
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Die Detaildarstellung in 8 zeigt dabei die besondere Ausführungsvariante der Anordnung, bei der zwischen der Leiterschicht 13, 14 und der Deckplatte 11, 12 eine Isolationsschicht 16, 17 angeordnet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leichtbauplatte
- 2
- Beschlagelement(e)
- 3
- Stromverbraucher
- 4
- Stromversorgungsbauteil
- 5
- Stecker/Steckerteil
- 6
- Stromquelle
- 11
- Deckplatte
- 12
- Deckplatte
- 13
- Leiterschicht
- 14
- Leiterschicht
- 15
- Mitteschicht
- 16
- Isolationsschicht
- 17
- Isolationsschicht
- 21
- zylindrischer Körper
- 22
- Deckel
- 23
- Öffnungen
- 24
- Öffnungen
- 25
- Stromabnehmer
- 26
- Stromabnehmer
- 31
- Verbrauchergehäuse
- 41
- Dübelteil/-element
- 42
- Dübelteil/-element
- 43
- Kontaktklammern
- 44
- Kontaktklammern
- 52
- Kontaktstift
- 53
- Kontaktstift
- 54
- Dichtungselement
- 55
- Rastelement
- 251
- Federelement
- 252
- oberes Ende
- 261
- Federelement
- 262
- oberes Ende
- 411
- Öffnungen
- 412
- Öffnungen
- 414
- zylindrischer Körper
- 415
- Schlitz
- 416
- Schlitz
- 417
- Einbuchtung
- 418
- Schlitz
- 421
- ausgebildeter Körper
- 422
- Stift
